/
Автор: Ансеров М.А.
Теги: машиностроение металлорежущие станки станочные конструкции металлообработка
Год: 1960
Текст
и
М. А. АНСЕРОВ
Канд. техн, наук, доцент
ПРИСПОСОБЛЕНИЯ для МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
РАСЧЕТЫ И КОНСТРУКЦИИ
МАШ ГИЗ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
МОСКВА 1960 ЛЕНИНГРАД
В книге дается систематизированное обобщение практики конструирования станочных приспособлений.
В первом разделе рассматриваются элементы, узлы и механизмы, а также приводы приспособлений. Особое внимание уделено расчетам, обеспечивающим необходимую точность при базировании, и расчетам силовых механизмов.
Во втором разделе на основе принятой в книге классификации рассматриваются наиболее совершенные конструкции приспособлений и наладок, используемых в отечественном и зарубежном машиностроении. Значительный удельный вес занимают переналаживаемые (групповые и универсальные) приспособления, эффективные в условиях серийного производства, а также приспособления с пневматическим, гидравлическим приводами и автоматизированные.
Книга рассчитана на технологов, конструкторов по оснастке и может быть использована студентами технологических специальностей.
Рецензент канд. техн, наук А. С. Азаров
Редактор доц. Д. Б. Баксер
ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ МАШГИЗА
Редакция литературы по технологии машиностроения
Заведующий редакцией инж. Е. П. Наумов
ВВЕДЕНИЕ
В машиностроении широко применяется разнообразная технологическая оснастка. Затраты на ее изготовление и эксплуатацию составляют до 15— 20% от себестоимости продукции, а стоимость и сроки подготовки производства в основном определяются величиной затраты труда и времени на проектирование и изготовление технологической оснастки. Наибольший удельный вес в общей массе оснастки имеют станочные приспособления, с помощью которых решаются три основные задачи:
1) базирование обрабатываемых деталей на станках с выверкой по проверочным базам заменяется базированием без выверки, что ускоряет процесс базирования и обеспечивает возможность автоматического получения точности размеров на настроенных станках;
2) повышается производительность и облегчаются условия труда рабочих за счет механизации и автоматизации приспособлений, а также за счет применения многоместной, позиционной и непрерывной обработки;
3) расширяются технологические возможности станков, что позволяет на обычных станках выполнять такую обработку или получать такую точность, для которых эти станки не предназначены.
За последние 10—15 лет значительно повысился уровень механизации и автоматизации приспособлений, а также проведена большая работа по их стандартизации и нормализации. Широкая механизация и автоматизация приспособлений в условиях мелкосерийного и серийного производства стала возможной на базе применения двух новых принципов в конструирован ии:
1) создание переналаживаемых (групповых, универсальных) приспособлений с индивидуальным механизированным приводом (пневматическим, гидравлическим, электромеханическим);
2) создание универсальных (агрегатированных) силовых приводов для последовательного обслуживания ряда специальных приспособлений.
Одновременно в индивидуальном и мелкосерийном производстве широкое применение получает система универсально-сборных приспособлений, основанная на многократном использовании определенной совокупности нормализованных деталей и узлов, из которых в течение нескольких часов компонуются самые разнообразные приспособления.
Применение переналаживаемых и универсально-сборных приспособлений, а также универсальных приводов резко снижает затраты средств и времени на подготовку производства.
При комплексной автоматизации обработки па станках приспособления проектируются с полуавтоматическим, а при наличии загрузочных устройств — с автоматическим циклом работы. В первом случае обычно автоматизируются приемы зажима и освобождения обрабатываемых деталей (полуавтоматические тиски, скальчатый кондуктор и т. п.), во втором — все приемы по загрузке, зажиму, откреплению и удалению обработанных деталей. В делительных и поворотных приспособлениях автоматизируются
х
Введение
поворот стола, а также зажим и открепление заготовок. Необходимо, однако, отметить, что групповых и автоматизированных конструкций приспособлений разработано и применяется сравнительно мало. Следует всемерно расширять их проектирование и внедрение, а попутно обобщать и систематизировать передовой опыт в этой области.
Книга построена на основании научного обобщения богатой практики конструирования станочных приспособлений. Использованы материалы многих проектно-технологических институтов, заводов и оригинальные конструкции, созданные новаторами-станочниками. Учтены и кратко изложены все ГОСТ на детали и узлы приспособлений, вышедшие до 1 января 1960 г. По стандартным и нормализованным конструкциям указаны предельные значения их размеров, что помогает ориентироваться при проектировании и выборе конструкций.
В первом разделе изложены основы расчета при базировании, необходимые для обеспечения требуемой точности обработки; даны классификация и расчет силовых механизмов, а также пневматических и гидравлических приводов. Попутно рассмотрены типовые конструкции элементов, механизмов и приводов приспособлений.
Во втором разделе систематизированы и рассмотрены многочисленные конструкции приспособлений и вспомогательных инструментов для различных станков.
Из громадного количества конструкций, применяющихся па практике, в книге помешены наиболее ценные и типичные, преимущественно конструкции с пневматическим и гидравлическим приводами, переналаживаемые и автоматизированные.
Лучший метод изучения богатого опыта в проектировании приспособлений — ознакомление с проверенными на практике конструкциями. В связи с этим, а также учитывая запросы начинающих и недостаточно опытных конструкторов и студентов, в книге даются не схемы (за редким исключением) и не отдельные разрезы, а полноценные конструкции приспособлений.
Молодым конструкторам и студентам рекомендуется в первую очередь изучить принципиальные положения и методику расчетов, изложенные в первых главах книги. Это позволит быстрее и увереннее проектировать приспособления и совершенствовать их конструкции.
Автор с благодарностью примет все критические замечания и пожелания читателей.
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
ДЕТАЛИ, МЕХАНИЗМЫ И ПРИВОДЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
ГЛАВА I БАЗИРОВАНИЕ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ И УСТАНОВОЧНЫЕ
УСТРОЙСТВА ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
1. ПОНЯТИЯ О БАЗАХ
Па чертеже или операционном эскизе детали каждая из обрабатываемых поверхностей связана с другими элементами детали координирующими размерами 1 и ¥соотношениями 1 2. Совокупность этих элементов составляет конструктивную базу обрабатываемой поверхности.
Так, например, у детали, изображенной на фиг. 1. 1, а, конструктивная база оси обрабатываемого отверстия состоит из трех элементов: поверхностей т и и, от которых заданы координирующие размеры х, у до оси, и нижней плоскости k, с которой ось отверстия связана требованием взаимной перпендикулярности (соотношением).
Фиг. I. 1. Конструктивные базы
обрабатываемых поверхностей.
Конструктивной базой оси отверстия у детали по фиг. I. 1, б служит опорная плоскость т.
1 Координирующими называют размеры, определяющие взаимное положение элементов детали (расстояния между осями, плоскостями и т. п.).
2 Термином «соотношение» определяют такие понятия, как параллельность, перпендикулярность, соосность, симметричность поверхностей (осей) детали, регламентированные допуском.
6 Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
У ступенчатых валиков (фиг. I 1, в, г) обрабатываются две группы поверхностей—шейки и торцовые поверхности (уступы). Конструктивной базой цилиндрических шеек служит их ось, а базами, определяющими положение уступов, служат у левого валика торец m (координатная система простановки размеров, фиг. I. 1, в), а у правого —торец m и уступы п и k (цепная система простановки размеров, фиг. I. 1,г).
Из этих примеров следует, что если два элемента детали связаны координирующим размером или соотношением, то любой из них можно принимать за базу в отношении другого (обратимость конструктивных баз).
Так, на фиг. I. 1, б ось отверстия можно рассматривать как конструктивную базу опорной плоскости т; у правого валика торец i — как базу уступа k\ уступ k — как базу в отношении торца i или уступа п и т. д.
Детали, подлежащие обработке, предварительно базируют, а затем закрепляют.
Совокупность элементов детали, с помощью которых ее ориентируют в приспособлении или на станке, составляет установочную базу. Установочная база может быть опорной или проверочной.
Опорная установочная база состоит из материальных поверхностей детали, непосредственно соприкасающихся с установочными поверхностями приспособления или станка; необходимая ориентировка достигается сразу же, как только базовые поверхности детали приходят в соприкосновение с установочными поверхностями.
Базирование по опорным базам не требует выверки, выполняется значительно быстрее, чем базирование с выверкой, и применяется в массовом и серийном производстве, где в связи с этим широко используются всевозможные установочно-зажимные приспособления.
Проверочная установочная база используется для выверки положения детали на станке.
В качестве проверочной базы, кроме поверхностей, служат оси и линии симметрии детали, наносимые разметкой, а иногда и сами обрабатыва
Фиг. 1. 2. Базирование по конструктивной (а) и вспомогательной (б) опорным базам.
емые поверхности. Например, центрирование литой втулки в кулачках нланшайбь/' можно производить по отверстию, подлежащему обработке; базирование станины перед шлифованием направляющих —по предварительно обработанным направляющим и т. п.
Базирование с выверкой по проверочным базам отнимает много времени и применяется обычно в индивидуальном и мелкосерийном производстве, а также при обработке крупных деталей, для установки которых нецелесообразно изготовлять специальные приспособления. Базирование с выверкой индикаторами применяется также в случае очень высоких требований к точности координирующих размеров или соотношений, не обеспечиваемых установкой по опорным базам.
Опорная установочная база может быть конструктивной или вспомогательной. Так, например, на фиг. I. 2, а опорная базовая поверхность 1
Основные схемы базирования по опорным базам
7
является одновременно и конструктивной базой, так как она связана с обрабатываемой поверхностью 2 размером Л, а на фиг. 1, 2, б — вспомогательной; в последнем случае конструктивной базой в отношении обрабатываемой поверхности 2 служит поверхность 3, Размер //, связывающий вспомогательную опорную установочную баз} / с конструктивной базой <?, называют базисным размером.
Во всех случаях базирования по вспомогательным опорным базам неизбежно возникают погрешности базирования 1.
2. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ БАЗИРОВАНИЯ ПО ОПОРНЫМ БАЗАМ
Большинство деталей машин ограничено простейшими поверхностями — плоскими, цилиндрическими, коническими, которые и используются в качестве опорных установочных баз. Поэтому количество типовых схем базирования невелико. Рассмотрим основные схемы.
Схема базирования призматических деталей 1 2. Всякое твердое тело, рассматриваемое в системе трех взаимно-перпендикулярных осей, может
Фиг. 1. 3. Схема базирования призматических деталей:
а — положение детали в системе
координатных плоскостей; б — положение в приспособлении.
иметь шесть степеней свободы: три перемещения вдоль осей OX, OY, OZ (фиг. I. 3, а) и повороты относительно тех же осей 3. Если задать шесть координат (пунктирные линии), то можно точно определить положение детали в пространстве.
Три координаты, определяющие положение детали относительно плоскости XOY, лишают ее трех степеней свободы — возможности перемещаться в направлении оси OZ и вращаться вокруг осей 0Y и ОХ,
Две координаты, определяющие положение детали относительно плоскости ZOY, лишают ее двух степеней свободы — возможности перемещаться в направлении оси ОХ и вращаться вокруг оси 0Z.
1 О расчете погрешностей базирования см. гл. I, п. 6.
2 Призматическая деталь рассматривается здесь как представитель многих реальных деталей самых различных форм и размеров (плиты, крышки, коробки и пр.), которые, с точки зрения базирования, являются «призматическими».
3 Возможность перемещения тела вправо или влево вдоль оси, а также поворотов по направлению часовой и против часовой стрелки считается за одну степень свободы.
8 Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
Шестая координата, определяющая положение детали относительно плоскости XOZ, лишает ее последней степени свободы — возможности перемещаться в направлении оси OY.
Если координаты заменим опорными точками, (штифтами) то получим схему базирования призматических деталей (фиг. I. 3, б); силы зажима обеспечивают силовое замыкание.
Поверхность детали, несущая три опорные точки, называется главной базирующей поверхностью; боковая поверхность с двумя точками — направляющей’, торцовая поверхность с одной опорной точкой — упорной.
В качестве главной базы желательно выбирать поверхность, имеющую наибольшие габаритные размеры. В качестве направляющей — поверхность наибольшей протяженности.
Схема базирования цилиндрических деталей. Для того чтобы точно определить положение валика в пространстве, необходимо задать пять координат (фиг. I. 4, а), которые лишают валик пяти степеней свободы: возможности перемещаться в направлении осей OX, OY, OZ и вращаться вокруг осей ОХ и OZ.
Фиг. 1.4. Схема базирования цилиндрических деталей:
а — положение детали в системе координатных плоскостей; б — положение в приспособлении.
Шестая степень свободы — возможность вращаться вокруг собственной оси — отнимается у валика координатой, проведенной от поверхности шпоночной канавки.
Если координаты заменим призмой, то получим вторую схему базирования (фиг. I. 4, б) с зажимом детали силой W.
Цилиндрическая поверхность валика, несущая четыре опорные точки, называется двойной направляющей базирующей поверхностью; торцовая поверхность валика является упорной базой. Для ориентирования детали в угловом положении необходима вторая упорная база под шпонку или штифт.
При базировании по наружной цилиндрической поверхности или по отверстию в различных самоцентрирующих патронах и на оправках эти поверхности также являются двойными направляющими базами; торец или уступ детали используют в качестве упорной базы.
Схема базирования коротких цилиндрических деталей (диски, кольца). В этом случае торцовая поверхность детали, несущая три опорные точки (фиг. I. 5, а), является главной базирующей поверхностью.
Схемы полного и упрощенного базирования
9
Короткая цилиндрическая поверхность несет две опорные точки и называется центрирующей базой. Боковая поверхность шпоночной канавки эквивалентна одной опорной точке и является упорной базой.
Фиг. 1. 5. Схема базирования коротких цилиндрических деталей (диски, кольца): а — положение детали в координатных плоскостях; б, в — положение в приспособлениях.
На фиг. I. 5, б, в показаны примеры базирования по рассматриваемой схеме с применением короткой призмы и кулачков патрона.
Базирование по коническим поверхностям. При установке детали длинной конической поверхностью, например в отверстии шпинделя станка, она лишается пяти степеней свободы, так как длинная коническая поверхность является одновременно двойной направляющей и упорной базой. Для ориентирования детали в угловом положении требуется еще одна упорная поверхность под штифт или шпонку.
При установке детали в центрах станка используются короткие конические отверстия. Левое центровое отверстие является одновременно центрирующей и упорной базовой поверхностью и лишает деталь трех степеней свободы; правое — только центрирующей, дополнительно лишающей деталь двух степеней свободы.
Если при центрировании необходимо задать детали точное угловое положение и лишить ее всех шести степеней свободы, то используется вторая упорная база.
Из анализа основных схем видно, что для базирования детали с лишением ее всех степеней свободы необходим комплект из трех (иногда двух) базирующих поверхностей, несущих шесть опорных точек (правило шести точек). Каждая опорная точка отнимает у детали одну степень свободы. При грубо обработанных или черновых базах излишние опоры делают установку статически неопределенной и не только повышают, но, наоборот, понижают точность базирования.
3. СХЕМЫ ПОЛНОГО И УПРОЩЕННОГО БАЗИРОВАНИЯ
В серийном и особенно массовом производстве широко применяют метод автоматического получения точности размеров на настроенных станках. При настройке станка установку режущих инструментов на размер или установку упоров и копиров производя г от опорных баз детали, точнее — от соответствующих им установочных поверхностей приспособления. Если в данной установке (операции) требуется получит координирующие раз
10 Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
меры (соотношения) в трех направлениях, по осям X, У, Z, то для базирования необходим комплект из трех поверхностей; каждому направлению размеров должна соответствовать своя базирующая поверхность. В этом случае
применяют схему полного базирования с лишением детали всех шести степеней свободы. При получении размеров в двух или только в одном направлении применяют схемы упрощенного базирования. Поясним это примерами.
У детали, показанной на фиг. I. 6, ау положение фрезеруемого паза определяется тремя координирующими размерами: х. у и z. Чтобы обеспечить возможность автоматического получения трех размеров на настроенном станке, деталь соответственно необходимо базировать по трем поверхностям /, 2 и 3, применяя схему полного базирования.
У детали, изображенной на фиг. I. 6, б, положение обрабатываемого уступа определяется двумя размерами: х и z. Неточная ее установка вдоль оси у не имеет значения и поэтому здесь достаточны только две базирующие поверхности: 1 и 2 (схема упрощенного базирования с одной степенью сво-
i Фиг. 1.7. Схема упрощенного базирования с тремя степенями свободы.
боды). Торец детали в этом случае может быть использован как опорная (но не базирующая) поверхность, прилегающая к упору; последний обычно предусматривается для восприятия продольной составляющей силы резания.
У призматической детали (фиг. I. 7) требуется обработать верхнюю плоскость, выдерживая размер 100 ±0,1. В этом случае для установки необходима лишь одна база (нижняя плоскость), и схема становится простейшей (с тремя степенями свободы). Для предотвращения смещения и грубой ориентировки детали в горизонтальной плоскости ее боковые поверхности могут прилегать к упорам.
Схемы и расчеты при базировании деталей по плоскости и отверстиям 11
На фиг. I. 8 показаны схемы упрощенного базирования деталей на призмах.
Чтобы обеспечить автоматическое получение размера z и требование симметричности канавки относительно оси вала (фиг. I. 8, а), достаточно лишить его четырех степеней свободы; перемещение вдоль призмы и вращение вокруг собственной оси не влияют на размер г и симметричность расположения канавки. При необходимости торец вала может быть использован как опорная (ио не базирующая) поверхность.
Фиг. 1. 8. Схемы упрощенного базирования: а — с двумя степенями свободы; б—с одной степенью свободы.
Для выполнения требования симметричности канавки не только относительно оси вала, но и относительно оси отверстия, просверленного в нем (фиг. I. 8, б), деталь необходимо лишить пяти степеней свободы и для базирования использовать пять точек (установка на призму — четыре точки и короткий срезанный палец — одна точка).
При необходимости получения размера канавки определенной длины пришлось бы применить схему полного базирования и использовать вторую упорную базу (торец вала).
4. СХЕМЫ И РАСЧЕТЫ ПРИ БАЗИРОВАНИИ ДЕТАЛЕЙ ПО ПЛОСКОСТИ И ОТВЕРСТИЯМ
Эти схемы базирования можно разделить па три группы:
1) схемы базирования по торцу и отверстию;
2) по плоскости, торцу и отверстию с осью, параллельной плоскости;
3) по плоскости и двум перпендикулярным к ней отверстиям.
На фиг. I. 9—I. 11 показаны схемы ^символическим изображением числа опорных точек, присущих базирующим поверхностям.
При базировании деталей по торцу и отверстию возможны два случая: а) основной базирующей поверхностью является отверстие;
б) основной базирующей поверхностью является торец.
На фиг* I. 9, а изображена схема центрирования детали на высоком жестком пальце. Отверстие является основной базой, несущей четыре опорные точки, торец — одну.
Аналогичной является схема базирования на жесткой токарной оправке (фиг. I. 9, б).
В случаях, когда за основную базу требуется принимать торец детали, установочные пальцы должны выполняться низкими.
На фиг. I. 10, а базирование по торцу (три точки) и отверстию на высоком пальце (четыре точки) противоречит правилу шести точек. В результате деталь устанавливается с перекосом, а при зажиме вертикальной силой W будет деформироваться и изгибаться палец.
1 2 Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
Фиг. I. 9. Базирование по отверстию (основная база) и торцу: а — на высоком пальце; б — на жесткой оправке.
Фиг. I. 10. Базирование по торцу (основная база) и отверстию.
Фиг. I. И. Схемы базирования по плоскости и отверстиям.
Схемы и расчеты при базировании деталей по плоскости и отверстиям
13
Для статической определенности установки торец и отверстие должны нести только пять опорных точек. Как видно из фиг. 1. 10, б, это обеспечивается установкой детали на низкий цилиндрический палец (две точки).
Па фиг. I. 11, а показана схема полного базирования детали по плоскости, торцу и отверстию. Если зазор в сопряжении пальца с отверстием будет меньше допуска на размер L. то нижняя плоскость детали не будет прилегать к опорам приспособления. Чтобы обеспечить прилегание, применяют срезанный палец /, благодаря чему увеличивается зазор в направлении размера L (см. ниже). В этой схеме высокий срезанный палец обеспечивает две опорные точки.
На фиг. 1. 11,6 показана схема полного базирования шатуна по торцам (три точки) и двум отверстиям (три точки). Для статической определенности установки используют низкие цилиндрический и срезанный пальцы (две и одна точки).
На фиг. 1. 11, в изображена схема базирования детали по плоскости и двум отверстиям с установкой на низкие цилиндрический и срезанный пальцы. Подобные схемы часто применяются при обработке таких деталей, как плиты, крышки, корпусы, блоки цилиндров и т. п. В этих установках плоскость ^является главной базирующей поверхностью (три точки), а два отверстия, сопряженные с пальцами, заменяют собой направляющую и упорную базы в основной схеме (фиг. 1. 3, б).
Из рассмотренных схем видно,- что установка детали отверстием на высокий цилиндрический (несрезанный) палец отнимает у нее четыре степени свободы (фиг. I. 9), на низкий цилиндрический — две, на высокий срезанный — также две, на низкий срезанный — одну.
При установке деталей по плоскости и двум отверстиям необходимо выполнять расчеты, связанные с точностью базирования.
Введем обозначения:
L — расстояние между центрами базовых отверстий и установочных пальцев (номинальный размер);
б0—допуск на межцентровое расстояние базовых отверстий;
± 9 — отклонения межцентрового расстояния базовых отверстии;
— допуск на межцентровое расстояние установочных пальцев;
— отклонения межцентрового расстояния установочных пальцев; simin — минимальный зазор в сопряжении первого отверстия с пальцем; s2min — минимальный зазор в сопряжении второго отверстия с пальцем. Условие возможности установки деталей на два цилиндрических пальца. Для вывода условия предполагаем худший случай из всех возможных (фиг. I. 12), а именно: межцентровое расстояние отверстий у детали выполнено по наибольшему предельному размеру межцентровое рас-
стояние пальцев — по наименьшему Л-----£ , зазоры в сопряжении отвер-
стий с пальцами получились минимальными (Sj mjn, s2min).
Па схеме фиг. I. 12, а сплошными линиями показано положение отверстий 1, 2 и пальцев 3, 4 при номинальном межцентровом расстоянии между ними (размер L), а пунктиром (окружности Г, 2') — положение отверстий при наибольшем предельном межцентровом расстоянии ^размер L + —
На схеме фиг. 1. 12, б осн отверстий Г и 2’ имеют наибольшее межцентровое расстояние, а пунктирными окружностями 3' и 4f показано положение пальцев при наименьшем межцентровом расстоянии
14 Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
Фиг. I. 12. Расчетные схемы для случая установки детали на два цилиндрических пальца.
Отсюда определяется условие возможности установки на два цилиндрических пальца
min “С' $2 min ^
Условие возможности установки деталей на один цилиндрический и один срезанный палец и определение оптимального значения ширины b цилиндрического участка срезанного пальца. Чтобы уменьшить расчетные минимальные зазоры и тем самььм повысить точность базирования, не нарушая усло-
Фиг. I. 13. Схема для определения увеличенного зазора в направлении размера L при наличии одного срезанного пальца.
вия возможности установки па два пальца (формула I. 1), один из них срезают, как показано на фиг. I. 13, чем увеличивают зазор в направлении размера L.
Схемы и расчеты при базировании деталей по плоскости и отверстиям
15
Из подобия прямоугольных треугольников АО2В и САЕ имеем
СЕ __ AC s2 min . _ х t d
АВ — 02Д 2 ' 2“ “ 2 ' 2 ’
отсюда увеличенный зазор — % 52 min fa •
Следовательно, чем уже цилиндрический участок b срезанного пальца, тем больше зазор х. Однако чрезмерное уменьшение цилиндрического участка приводит к быстрому износу пальца, поэтому ширину b следует брать наибольшую из возможных, определяя ее расчетом.
Подставляя в уравнение (I. 1) вместо зазора s2 до среза его увеличенное значение х после среза, получим условие возможности установки на цилиндрический и срезанный пальцы
min 4" $2 min П*
откуда
Srin----d- (1-4)
Оо 4“ On simin
Определение величины предельного смещения (поворота) детали при установке ее по плоскости и отверстиям на два пальца. Предполагаем худший предельный случай (фиг, I. 14), т. е. что зазоры в сопряжениях пальцев с отверстиями оказались максимальными.
Из построения имеем
ОгА = (?!<?; = ; ОД = ;
О'А = S1 S2 ma*
Рассматривая прямоугольный треугольник О^О'А, находим
max 4~ S2 ma~x /г кх
Фиг. 1. 14. Схема для определения предельного смещения (поворота) детали при установке на два пальца.
В случае базирования детали по плоскости и одному отверстию на срезанный палец (фиг. 1.11, a) sL min = 0. Условие возможности установки получаем из формулы (I. 3)
smin $пл* о "f" л* О* б)
16 'Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
Таблица /. 1
Рекомендуемые размеры срезанных пальцев (в льи)
Диаметр пальца d ь в
От 4 до 6 Свыше 6 до 10 10 » 18 » 18 » 30 » 30 » 50 » 50 2 3 5 8 12 14 d — 1 d - 2 d - 4 d — 6 d - 10 Выбирается конструктивно i
Соответственно из формулы (I. 4) Ь < ~~Л” 52Тх-------------------------- d> ' Д 7)
бпл. О I Опл- п
где 0 — допуск на расстояние L между базовой плоскостью детали и осью отверстия;
п — то же между установочной плоскостью приспособления и осью пальца.
Рекомендуемые допуски, посадки и конструктивные размеры срезанных пальцев. Допуски и п в зависимости от требуемой точности задаются в пределах от V5 до V2 от допуска на межцентровые расстояния отверстий. Установку на один палец производят по посадкам д- или А
установку на два паль-
А ца — по посадкам или
А
А "Ш *
Размеры срезанных пальцев (фиг. 1. 13) рекомендуется выбирать по табл. 1.1.
Проверочный расчет выполни ют по при веден н ы м выше формулам. При не
обходимости изменяют ширину b или посадки (зазоры) в сопряжениях отверстий с пальцами.
5. ПОГРЕШНОСТИ БАЗИРОВАНИЯ И ЗАКРЕПЛЕНИЯ
Обрабатываемые детали в любой стадии обработки и в готовом виде имеют отклонения от геометрически точной формы и номинальных размеров, заданных чертежом. Эти отклонения (погрешности) возникают в процессе обработки и должны лежать в пределах заданных допусков. Допуском задается наибольшее возможное значение погрешности размера или формы детали.
Окончательная или суммарная погрешность по любому размеру (форме) деталей складывается из первичных погрешностей, которые принято делить на три группы:
1) погрешности установки деталей;
2) погрешности настройки станка;
3) погрешности обработки.
Погрешность установки (еу) возникает в процессе установки деталей на станке (в приспособлении) и складывается из погрешности базирования (еб) и пЬгрешпости закрепления (е3).
Погрешность настройки (А„) возникает в процессе установки режущего инструмента на размер или регулировки упоров и копиров для автоматического получения точности размеров на станке.
Погрешность обработки (&Обр) возникает в процессе непосредственной обработки и вызывается:
. 1) геометрической неточностью станка в ненагруженпом состоянии;
2) деформацией упругой технологической системы станок—приспособление—деталь—инструмент под нагрузкой;
3) износом и температурными деформациями режущего инструмента и другими причинами.
Погрешности базирования и закрепления 17
Если все эти погрешности сложить, то получим следующее условие обеспечения заданной точности:
еу "1“ Ч~ &обр где 6 — допуск, заданный на размер.
Левая часть неравенства имеет чисто структурным характер и не является точным математическим выражением, так как суммирование погрешностей производится не арифметически, а по определенным правилам, подробно рассматриваемым в курсе технологии машиностроения. Важно было отметить, что погрешность установки является составной частью суммарной погрешности и в ряде случаев имеет большое значение.
Погрешностью базирования называют проекцию смещения конструктивной базы на направление получаемого размера. Эта погрешность возникает в тех случаях, когда опорная установочная база заготовки вспомогательная, т. е. она не является одновременно и конструктивной базой в отношении обрабатываемой поверхности (см. фиг. I. 2).
На фиг. 1. 15, а боковая установочная база 1 детали является конструктивной, так как она непосредственно связана с обрабатываемой поверхностью размером /1. В таком случае -- 0, т. е. погрешность базирования для размера Л равна нулю. На той же фигуре нижняя опорная база 2 является вспомогательной, а конструктивной базой в отношении обрабатываемой поверхности является поверхность 3. Так как положение оси фрезы на настроенном станке вполне определенное, а конструктивная база 3 заготовок данной партии будет смещаться в пределах допуска на их размер С, то 8б = 6, т. с. погрешность базирования для размера В равна допуску на базисный размер, соединяющий вспомогательную установочную и конструктивную базы.
При базировании поверхностью, охватываемой или охватывающей установочный элемент приспособления, и при наличии зазора между ними также возникает погрешность базирования. На фиг. I. 15, б конструктивной базой в отношении обрабатываемой поверхности является ось заготовки, а уста-
новочной — ось оправки. При наличии зазора эти оси не совпадают и конструктивная база (ось заготовки) может смещаться вверх или вниз на размер ; полное смещение равно smax. Следовательно еб^ — smax.
Нафиг. I. 15, в показан случай, когда погрешность базирования является суммой двух частных погрешностей. Если бы в сопряжении не было зазора (например, при установке на цанговую оправку), то погрешность базирова-LJ I б\
ния для размера п равнялась половине допуска на диаметр заготовки у) .
18 Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
Эта погрешность неизбежна из-за несовпадения конструктивной базы заготовки (нижняя образующая) с ее установочной базой (ось оправки). При наличии зазора суммарная погрешность размера//
_ д_
2 ' Sfnav
Погрешностью, закрепления называют разность между наибольшей и наименьшей величинами проекций смещения конструктивной базы на направление получаемого размера в результате приложения к заготовке зажимного усилия. Непосредственными причинами погрешности закрепления являются:
1) отрыв или отход баз детали от установочных поверхностей приспособления под действием опрокидывающих моментов (например, при зажиме в тисках);
2) деформации отдельных звеньев цепи, через которую происходит передача зажимного усилия (силовой механизм, заготовка, установочные элементы, корпус приспособления).
Из общего баланса перемещений в этой цепи наибольшую величину имеют перемещения в стыке заготовка — установочные элементы. Контактные деформации в сопряжениях самого приспособления сводятся к минимуму путем предварительной затяжки их стыков Ч Что же касается деформации сжатия заготовки и деталей приспособления, то они обычно настолько малы, за исключением закрепления тонкостенных заготовок, что ими можно пренебрегать.
При настройке станка для автоматического получения заданной точности установка режущего инструмента на размер, а также регулировка положения упоров или копира производится от установочных поверхностей приспособления (станка) до приложения на них нагрузки, В результате все последующие сдвиги установочных поверхностей и неполное совмещение с ними баз деталей приводят к погрешностям закрепления по размерам, отсчитываемым от этих баз.
Погрешности закрепления зависят от конструкции приспособления, размеров и конфигурации заготовки, точности формы и чистоты ее базовых поверхностей, от величины сил зажима и других факторов. Поэтому эти погрешности, за редким исключением, могут определяться только опытным путем для конкретных приспособлений (патроны, тиски и т. п.). Во многих случаях при наличии жестких и хорошо отрегулированных приспособлений погрешность закрепления не оказывает заметного влияния на точность и ею обычно пренебрегают.
Погрешности базирования сравнительно просто определяются из анализа геометрических связей, присущих той или иной схеме базирования.
6. РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТЕЙ БАЗИРОВАНИЯ
Для приближенного определения допустимой погрешности базирования можно пользоваться формулой
8баОп<6-Л-
где г6доп — допустимая погрешность базирования;
6 — допуск на размер;
А — суммарная погрешность (без погрешности базирования), определяемая для размера, получаемого в данном переходе, из таблиц средней экономической точности.
Действительная, или фактическая, погрешность базирования должна быть меньше допустимой, т. е. ъбдейств< ъбдоп.
1 В поворотных и передвижных приспособлениях затяжка должна производиться после перемещения.
Расчет погрешностей базирования
19
Ниже приводятся примеры расчета действительных погрешностей базирования и некоторые опытные данные о погрешностях закрепления, возникающих при обработке партий деталей на настроенных станках.
Погрешности базирования при установке деталей по плоскости. На фиг. I. 16, а опорная установочная база (плоскость /) является конструктивной. Закрепление детали осуществляется силой W. Погрешность базирования в этом случае равна нулю и не входит в суммарную погрешность получаемого при фрезеровании размера 30 + 0,15 мм.
а;
Фиг. I. 16. Схемы для расчета погрешностей базирования при установке деталей плоскостью.
И/ W
На фиг. I. 16, б та же установочная база — вспомогательная, а конструктивной является плоскость 3. В этом случае неизбежна погрешность базирования, значение которой легко определяется из следующих рассуждений.
Настроечный размер С, а следовательно, и положение фрезы при обработке поверхности 2 остаются неизменными (С = const), а конструктивная база 3 при обработке партии деталей будет колебаться относительно лезвий фрезы в пределах допуска 0,28 мм на базисный размер 50 мм, полученный в предыдущей операции. Допуск на базисный размер, т. е. на размер, связывающий вспомогательную установочную и конструктивную базы, и будет погрешностью базирования
= 0,28 мм.
Эта погрешность входит в суммарную погрешность получаемого при данной установке размера 20 +0,15 мм. Тогда на погрешности настройки и обработки остается всего лишь 0,3—0,28 — 0,02 мм, что явно недостаточно.
Чтобы решить задачу, необходимо или исключить погрешность базирования, выполнив установку по схеме на фиг. I. 16, в, или произвести перерасчет допусков.
Увеличить допуск на размер 20 мм технолог без согласования с конструктором не может. Остается один путь — уменьшить допуск на базисный размер 50 мм и тем самым уменьшить погрешность базирования.
Новый допуск на размер 50 мм можно найти из уравнения
^50 ^20 А,
где 5 — допуски на размеры 50 и 20 мм\
— погрешность базирования;
А — суммарная погрешность (без учета погрешности базирования), определяемая для размера 20 мм из таблиц средней экономической точности.
Новый допуск на базисный размер в виде отклонений указывается технологом на операционном эскизе, который и выдается на рабочее место взамен рабочего чертежа.
Так, например, при А ~ 0,1
650 - 0,3 —0,1 - 0,2.
Тогда на операционном эскизе должны быть указаны размеры: 20 + 0,15 и 50 + 0,1
20 Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
Погрешности базирования при установке деталей наружной цилиндрической поверхностью на призму- На фиг. 1. 17 показаны схемы установки
Фиг. 1. 17. Схемы для расчета погрешностей базирования при установке на призму.
вала на призму для фрезерования поперечного паза, размер до нижней плоскости которого задан от различных конструктивных баз.
Па фиг. I. 17, а конструктивной базой, связанной с обрабатываемой поверхностью размером является верхняя образующая вала (линия).
На*фиг. 1. 17, б конструктивная база — нижняя образующая (размер Л2); на фиг. I. 17, в конструктивная база — ось вала (размер h).
Так как во всех случаях валы устанавливаются вспомогательной базой (линии контакта с призмой), то по размерам hly h2 и h неизбежны погрешности базирования, значения которых зависят от допуска на диаметр устанавливаемых валов и от угла призмы а.
Для выяснения этих погрешностей предположим, что на призму поочередно установлены два вала из партии: один с наибольшим предельным диаметром Ота:с (пунктирная окружность), другой — с наименьшим Dmin (фиг. I. 18), и последовательно определим:
1) расстояние Д/г, между верхними образующими валов;
2) расстояние Д/ц между их нижними образующими;
3) расстояние Д/z между их осями.
Нетрудно заметить, что эти расстояния и будут погрешностями базирования соответствующих размеров при установках по схемам, показанным на фиг. I. 17. Из геометрических построений находим
еА Д/г, - АВ, — Лв2 -ь _
1 [ 2 ' . a ( 2 o . a
I 2 sm у I I 2 sin ~2
A A , . a\
1 -f sin у I
- —
a a
2 sin -
(Тяглах —
2 sin
2
Аналогично - sin
8Л2~ ^^2 = й------ ~~
2 sin у
eft2== A/г = —
2 sin y
B этих формулах
1 , . a . . a
I 4- sm -9- I — sin ~ - ]
k, = ------------- ; k2 =------------------ . k -----------—
a • « 9cin a
2 sin у 2 sin - - 2sin "2
(1-8)
(1.9)
(I- 10)
Расчет погрешностей базирования
21
Подставляя вместо а различные углы призмы, чения коэффициентов k, приведенные в табл. I. 2.
получим числовые зна-
Фиг. 1. 18. Схема, поясняющая причины возникновения погрешностей базирования при установке
Таблица /. 2
Значения коэффициентов k, kl9 k* при различных углах а призмы
Коэффициенты Углы призмы в гряд.
60 | 90 120 180
k 1,0 0,7 0,58 0,5
1,5 1,21 1,07 1,0
^2 0,5 0,20 0,08 0,0
Если угол призмы, как это часто бывает, принять равным 90°, то погрешности базирования будут:
по фиг. I. 17, a: &hi == 1,21SD;
по фиг? I. 17, б: е/,2 = 0,206^;
по фиг. I. 17, в: = 0,76d.
С помощью приведенных формул и таблицы нетрудно определить погрешности базирования при установках по схемам на фиг. I. 19. Здесь а 180°, а соответственные погрешности будут:
по фиг. I. 19, а: е/г1 =
по фиг. I. 19, б: ей = 0;
по фиг. I. 19, в: еЛ = 0,5Sd.
На фиг. I. 20, а показана установка, при которой необходимо обеспечить получение размера h2 и симметричное расположение паза относительно оси вала; последнее зависит от колебаний размера Л. По аналогии с предыду-
Фиг. 1. 19. Установка деталей вращения на плоскостей
щими схемами (фиг. I. 19, бив) погрешности базирования будут: &hz = 0; — 0,5бо (отклонение от симметричности).
Фиг. I. 20. Варианты схем установки деталей вращения.
На фиг. I. 20, б вал зажат в кулачках самоцентрирующего патрона. Конструктивной базой является ось вала. Так как ось вала совпадает с осью
22 Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
патрона, относительно которой установлена фреза, то конструктивная база одновременно является и установочной базой. При этих условиях = 0. Если бы размер h был показан от нижней образующей, то zh 0,5 SD.
Погрешности базирования при установке деталей отверстием на жесткую оправку (палец). На схеме (фиг. I. 20, в) показана установка на жесткую оправку для обработки наружных поверхностей (диаметры D}, £)2), концентричных отверстию, и получения уступов (размеры а и Ь). Конструктивной базой наружных поверхностей вращения является ось отверстия, а установочной базой — ось оправки, от которой при настройке станка отсчиты-/ \ вается размер до лезвия инструмента и % •
При наличии зазора ось отверстия (конструктивная база) может смещаться относительно оси оправки (установочной базы) на величину эксцентрицитета е, равного половине зазора. В результате несовпадения баз возникает погрешность базирования в виде биения наружной поверхности относительно внутренней, равная двум эксцентрицитетам.
Предполагая худший случай, т. е. что в сопряжении возможен максимальный зазор smax = 2е, получим
$ 8/72 — &DX = ~ “к + 6^, (I. 11)
где е^2 и еР1 — биение по диаметрам;
smin — минимальный зазор;
6^ и — допуски на диаметры отверстия и оправки.
Погрешности базирования при получении размеров по длине а и b будут: еа - 0; е6 - 6Я.
В первом случае конструктивная база (левый торец обрабатываемой детали) и установочная база (тот же торец) совпадают; погрешность базирования равна нулю.
Во втором случае, как и в примере установки на вспомогательную плоскость (фиг. I. 16, б), базы не совпадают и погрешность базирования по размеру Ь равна допуску на базисный размер а.
При установке деталей на оправки или пальцы с натягом погрешности базирования в радиальном направлении отсутствуют.
Погрешности закрепления при установке деталей в цанговых патронах. При обработке заготовок в патронах с втягиваемой цангой возникают погрешности в размерах по длине, так как при зажиме цанга оттягивает заготовку от лезвия инструмента на величину, зависящую от допуска на диаметр базовой поверхности.
Фиг. I. 21. Схемы установки в цанговых патронах и центрах и возможные погрешности.
Так, например, при подрезании торца на настроенном токарном станке (фиг. I. 21, а) требуется выдержать размер I. Положение вершины лезвия резца остается неизменным, а заготовка при зажиме оттягивается от резца на величину ez — — /. Эта разность и будет погрешностью закрепления.
Из схемы видно, что
Расчет погрешностей базирования
23
где — допуск на диаметр базовой поверхности заготовки; а — угол наклона конуса цанги.
При обработке на револьверном станке пруток подается до упора в револьверной головке и торец прутка является упорной базой. Однако при зажиме пруток оттягивается назад и возникает аналогичная погрешность закрепления.
На фиг. I. 21, б заготовка также зажимается втягиваемой цангой. Однако наличие упора (цилиндрические штифты) исключает ее смещение при затяжке, и погрешность ez = 0.
На фиг. 1. 21, в применен цанговый патрон, в котором цанга только сжимается, но не смещается вдоль оси шпинделя; погрешность ez = 0.
Погрешности базирования при установке деталей в жестких (неплавающих) центрах. При этой схеме базирования возможны погрешности в радиальном и осевом направлениях. На первом переходе погрешность в радиальном направлении создается погрешностью зацентровки, т. е. смещением оси центровых гнезд относительно оси заготовки. Приближенно эту погрешность можно определить по формуле
е6 ~ 0,256d,
где SD — допуск на диаметральный размер заготовки.
Эта погрешность проявляется в виде биения заготовки при обработке. Па последующих переходах погрешность уменьшается и вместе с другими погрешностями укладывается в поле допуска.
Фиг. I. 22: Схема установки плоскостью и отверстиями на жесткие пальцы для выяснения возникающих погрешностей.
При установке в центрах погрешность базирования по длине шеек валов создается за счет колебания размера левого центрового гнезда, являющегося одновременно и упорной базой, где / — размер длины шеики;
Дц — разность между наибольшей и наименьшей высотой конуса центрового гнезда у партии деталей.
Для центровых гнезд с углом конуса 60° эта погрешность в зависимости от размера гнезд колеблется в пределах 0,1 ч-0,25 мм.
24 Базирование обрабатываемых, деталей и установочные устройства приспособлений
Чтобы исключить эту погрешность применяют плавающий центр (фиг. i. 21, г). В этом случае
е; - 0.
Погрешности базирования при установке деталей плоскостью и двумя отверстиями. Па фиг. I. 22 показана схема такой установки. Из анализа схемы получаем
Фиг I. 23. Схема установки плоскостью и отверстиями на плавающие конические пальцы.
Чтобы исключить погрешности базирования, необходимо применить плавающие конические пальцы (фиг. I. 23).
7. КОНСТРУКЦИИ УСТАНОВОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Базовым поверхностям обрабатываемой детали соответствуют установочные поверхности приспособления.
Детали приспособлений, несущие установочные поверхности, применяются в виде опорных штырей, пластин, призм, установочных и центрирующих пальцев и т. п.; в совокупности они образуют установочную систему приспособления.
Кроме установочных деталей, применяются установочно-зажимные, или самоцентрируюсуие, механизмы, зажимающие и одновременно центрирующие обрабатываемую деталь в одной или двух плоскостях симметрии.
Детали и механизмы, образующие установочную систему приспособления, дел 51 тс я на основные и вспомогательные.
Основные предусматриваются схемой базирования и определяют положение детали в соответствии с правилом шести точек.
Вспомогательные вводятся иногда в установочную систему не для целей базирования, а лишь для повышения устойчивости и жесткости обрабатываемой детали и противодействия силам резания.
Поверхности деталей, образующих установочную систему приспособления, должны обладать большой износоустойчивостью. ’ Поэтому штыри, пластины и другие опоры обычно изготовляют из сталей 15 и 20 с цементацией рабочих поверхностей па глубину 0,8—1,2 мм и с последующей закалкой и отпуском до твердости RC 55 х 60. Допускается изготовление из стали 45 с твердостью после термообработки RC 40 45. Опоры
должны быть оксидированы или фосфатированы.
Конструкции установочных элементов приспособлений
25
В подавляющем большинстве случаев установочными базами обрабатываемых деталей являются плоскости и цилиндрические поверхности. Ниже рассматриваются конструкции установочных деталей под эти базы.
А. Опоры при базировании деталей плоскостью
Опоры делятся на жесткие, самоустанавливающиеся и регулируемые.
Жесткие опоры являются основными в установочной системе и применяются в виде штырей и пластин.
Опорные штыри (ГОСТ 4083 —57) выполняются с плоской сферической или насеченной головкой (фиг. I. 24). Предельные диаметры стандартных штырей d 3 24 мм; диаметры головок D = 5 40 мм; высота низких
головок //^2-:-20 мм; высоких—И - 5-:-40 мм; общая длина штырей с низкими головками L = 6 50 мм; с высокими — L ~ 9 -т- 70 мм.
Фиг. L 24. Опоры жесткие (штыри):
а — с плоской головкой; б со сферической головкой; в — с насеченной головкой; г — с переходной втулкой.
Отверстия под штыри в корпусе приспособления выполняются сквоз-К А ными; сопряжение штырей с отверстиями — по посадке -уу- или у.
Опорные площадки в корпусе под головки штырей должны слегка выступать и обрабатываться одновременно, чем обеспечивается расположение их в одной плоскости. Штыри с плоскими головками после их запрессовки также шлифуются одновременно, в связи с чем у этих штырей по размеру Н оставляется припуск 0,2—0,3 мм па шлифование после сборки.
Иногда в отверстия корпуса под штыри запрессовывают стальные закаленные втулки (фиг. I. 24, г). Торцы втулок одновременно шлифуют, обеспечивая необходимую плоскостность, а высоту Н головок штырей выполняют с отклонениями посадок С или С1Ф Этим обеспечивается взаимозаменяемость штырей, при которой отпадает необходимость шлифовать их установочные поверхности при сборке и сокращается время на ремонт приспособле-о ЛА
нии. В отверстия втулок штыри устанавливаются по посадкам -g- или -уу .
Опорные пластины (ГОСТ 4743—57) изготовляются двух типов (фиг. I. 25): плоские (тип а) и с косыми пазами (тип б). Размеры стандартных пластин находятся в пределах: ширина В — 12 35 мм; длина L — 40 210 мм;
высота Н — 8 25 мм; h — 4 13 мм; hi — 0,8 3 мм; b — 9 т- 22 мм; к — 6 -н 13 мм; d1 — 8,5 -и 20 мм; С — 10 -- 35 мм; Сг — 20 ч- 60 мм.
26 Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
Допустимое отклонение высоты И попосадкеС(—0,01 —0,014)допустимое отклонение расстояния между отверстиями и ±0,1 мм. Пластины закрепляются двумя или тремя винтами; предельные размеры винтов от Мб до Ml 2.
V4 остальное
Фиг. I. 25. Опоры жесткие (пластины): а — плоские; б — с косыми пазами; в — примеры применения пластин.
Плоские пластины целесообразно закреплять на вертикальных стенках корпуса, так как при горизонтальном их положении в углублениях над головками винтов (1—2 мм) скопляется мелкая стружка, трудно удаляемая при очистке приспособления..
Пластины с косыми пазами устанавливают на горизонтальных поверхностях корпуса. При такой конструкции пластин стружка, сдвигаемая при перемещении устанавливаемой детали, легко попадает в углубления (косые пазы) пластин и не нарушает контакта при установке.
Пластины, как и штыри, закрепляют на выступающих площадках корпуса (фиг. I. 25, в); при наличии нескольких площадок в одной плоскости они обрабатываются совместно.
Выбор типа и размеров жестких опор зависит от размеров и состояния базовых поверхностей:
1) детали с обработанными базовыми плоскостями больших размеров устанавливают на пластины, а небольших — па штыри с плоской головкой;
2) детали с необработанными базами устанавливают на штыри со сферической или насеченной головкой. Последние обычно применяются в качестве боковых опор, закрепляемых на вертикальной стенке корпуса; в этом случае отпадают трудности, связанные с очисткой их от стружки.
Количество опор и их расположение выбираются в соответствии со схемами базирования. Во всех случаях при конструировании приспособлений необходимо обеспечивать условия для легкого удаления стружки с установочных поверхностей.
1 Допускается изготовление пластин по размеру Н с припуском 0,2 -г- 0,3 мм на шлифование при сборке или в комплекте. Пластины-заготовки хранятся на складе.
Конструкции установочных элементов приспособлений
27
Само устанавливающиеся основные опоры имеют две, реже три опорные точки и вводятся иногда в конструкцию взамен одной или двух жестких опор, Па фиг. I. 26 показаны двухточечные опоры, смонтированные на осях {а и б), и опора (в) с промежуточным плунжером.
фиг. I. 26. СамоустаИавливающиеся опоры.
Самоустанавливающиеся опоры усложняют приспособление и применяются лишь в специальных случаях. Так, например, при базировании
Фиг. 1. 27. Регулируемые опоры:
а — с лыской под ключ (ГОСТ 4084—57);
б — с шестигранной головкой (ГОСТ 4085—57);
в — с круглой головкой (ГОСТ 4086—57);
г — усиленные опоры (ГОСТ 4740—57).
Фиг. 1.28. Примеры применения регу-
лируемых опор.
плоскостями бобышек, расположенных в виде четырехугольника, необходимо одну из основных жестких опор заменять двухточечной. Иногда такая необходимость возникает при базировании ступенчатой плоскостью и т. п.
28 Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
Регулируемые винтовые опоры, изображенные на фиг. I. 27, применяются в качестве основных или вспомогательных опор. Примеры их использования приведены на фиг. I. 28.
Самоустанавливающиеся и подводимые вспомогательные опоры применяются дополнительно к основным и используются в случаях, когда необходимо повысить жесткость и устойчивость детали.
На фиг. L 29 показана одноточечная самоустанавливающаяся опора, фиксируемая винтом. В свободном состоянии плунжер 4 под действием пружины 6 несколько выступает над основными опорами, а при установке детали погружается, оставаясь с ним в контакте. Сила пружины нужна лишь для перемещения плунжера и не должна отрывать деталь от основных опор.
После установки плунжер 4 стопорится винтом /, действующим через цилиндрические вкладыши 2 и 3. Чтобы при зажиме плунжер не перемещался,
Таблица 7. 3
Основные размеры самоустанавливающихся вспомогательных опор в мм
№ деталей 1 Наименование деталей 1 1 d . 1 A3/X 3 А3/Х3 L z 6 z2 D £>1
1 I Плунжер 1 32
2 Уплотнение 12 12 42 35 30 16 M20X 1,5* M12
3 Кольцо 1 52
4, 5 Вкладыши 40
6 Винт нажимной : 16 12 50 45 40 18 M20X 1,5 M12
7 Резьбовая втулка 60
8 Пружина 50 i
9 Пробка резьбовая 20 16 60 50 45 20 M24X 1,5 ; M16
10, 11 Винты 70
ГОСТ 8724—58.
Конструкции установочных элементов приспособлений
29
угол скоса на нем должен обеспечивать самоторможение (а < 10°); перед установкой очередной детали винт необходимо отвертывать.
От проворачивания плунжер удерживается шпоночным выступом вкладыша 3, вводимым в поперечный паз плунжера; уступ К ограничивает вертикальное перемещение плунжера.
‘ Сопряжение плунжера с отверстием в корпусе производится по посадке ~ ;
О* для предохранения от попадания грязи предусмотрено фетровое уплотнение, прикрытое кольцом 5.
Подводимые опоры приводятся в соприкосновение с деталью после ее установки на основных опорах. Находят применение клиновые подводимые опоры, фиксируемые винтом через сегментные вкладыши.
Таблица 1.4
Основные размеры подводимых вспомогательных опор в мм
№ деталей Наименование деталей 1 а j А а/ X з D A3/X3 i. Г > I C H dt
1 1 Плунжер 50 60
2 Уплотнение 16 25 65 80 40 18,5 M12
1 3 ! Коль До i ... 80 120
; ) 4 1 Гайка-звездочка 65 | 70 i 1
5 Сухарь i 1 20 30 80 • 1 105 ' 50 21 M16
6 Шарик i 95 no
7 Клин 75 ! 75 5
8 Шпилька 25 : 35 90 115 60 23,5 M16 i
9 Планка 1 105 155 1
30 Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
Фиг. 1. 30. Подводимая вспомогательная опора.
Фиг. 1. 31. Примеры применения вспомогательных опор.
Конструкции установочных элементов приспособлений
31
В конструкции, показанной на фиг. I. 30, плунжер 5 с регулируемым опорным винтом 6 при линейном перемещении системы деталей приспособления /, 2, 3 и 4 подводится до соприкосновения с обрабатываемой деталью, установленной в приспособлении. Затем вращают рукоятку 2 и конусным концом винта 1 раздвигают три шпонки 4, прижимая их к стенке отверстия; этим обеспечивается фиксация опоры.
Таблица 1. 5
Основные размеры опоры-домкратика в мм
№ деталей Наименование деталей Тип D d L h н
/ Корпус i А — М16 55 65 75 ИЗО X 1,5 I 28,5 ОС ос ос ОС ОС ОС
3 Гайка — М20 65 75 90 М36 X 1,5 33 45—60 45—70 45-85
4 Винт — М24 75 90 НО | М42 X 1,5 38 52-70 52—85 70—105
5 Кольцо Б । от 15 до 36 М16 60 75 М30 X 1,5 28,5 70—110 70—125
6 Винт от 25 до 60 М20 75 90 М36 X 1,5 33 92—127 92—172
2 Призма от 30 до 85 М24 85 100 М42 X 1,5 38 105—192 105—207
32 Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
Угол скоса несамотормозящей скалки 3 обычно берется равным 15°. Для предохранения плунжера 5 от грязи и мелкой стружки предусмотрено уплотнение.
На фиг. I. 31 показаны характерные схемы базирования, при которых требуется применение вспомогательных опор.
На фиг. I. 31, а деталь имеет две плоскости, лежащие на разном уровне. Так как размер h у приспособления и детали может колебаться в пределах допуска, то одновременное прилегание по двум плоскостям невозможно. В этом случае основные опоры располагают под одну плоскость (большую по размерам), а под другую, ей параллельную, подводят вспомогательные опоры 1.
При базировании деталей в форме угольников за установочную базу иногда приходится принимать вертикальную плоскость. В этом случае свешивающуюся часть также необходимо поддерживать вспомогательной опорой. Так, например, у детали, изображенной на фиг. I. 31, б, требуется фрезеровать плоскости К бобышек, перпендикулярные к базовой плоскости Ь, Если вместо вспомогательной опоры 1 использовать жесткий опорный штырь, то для всех деталей, у которых угол ^90°, установка будет статически неопределенной; при полном прилегании по плоскости b не будет касания со штырем, и наоборот.
В табл. I. 3—I. 5 приведены основные размеры нормализованных вспомогательных опор.
Б. Установочные пальцы при базировании деталей плоскостью и отверстиями
В схемах базирования рассматривались примеры применения низких и высоких, а также цилиндрических и срезанных установочных пальцев. Пальцы запрессовываются в корпус по посадкам или . При необходимости часто менять пальцы (быстрый износ) их устанавливают в корпус по посадкам ду или-д-с дополнительным креплением (фиг. I. 32, а). В тяжелых корпусах целесообразно пальцы закреплять винтами сверху (фиг. I. 32, б, а), чтобы при замене пальцев не переворачивать приспособление.
Вместо буртиков, изготовляемых за одно целое с пальцами (фиг. I. 32, а, б), целесообразно применять опорные шайбы и планки к паль-
Фиг I. 32. Крепление установочных пальцев в корпусе.
цам (эскиз к табл. 1.7). При вынутых пальцах установочную плоскость шайб и планок шлифуют заодно с другими опорами, чем обеспечивается необходимая плоскостность.
При установке детали плоскостью и двумя отверстиями под базовую плоскость следует предусматривать самостоятельные опоры (пластины, штыри).
При установке тяжелых деталей, когда неподвижные пальцы мешают загрузке, их делают выдвижными. Съемный палец 1 установлен в плунжере 2 (фиг. 1. 33, а), управляемом рычагом 3, Иногда для выдвижения пальца используют реечный механизм. Конусные подпружиненные пальцы 1
Конструкции установочных элементов приспособлений
33
Таблица L6
Размеры установочных цилиндрических и срезанных пальцев в мм
‘3 буртика I С буртиком
а (С или С3) (Т; ^2 D L 1 1 t m 1 i
от 6 до 8 8 7,5 14 25 35 12 22 3 i 2
св. 8 до 12 10 9,5 16 30 40 15 25' 2 8 4 3
св. 12 до 16 12 11,5 18 35 45 5 4
20 30 2,5 8
от 16 до 22 12 11,5 — 32 45 I 15 28 — jj 4
св. 22 до 28 16 15,5 1 40 1 55 1 1 । i 18 32 — 6 5
св. 28 до 35 20 1 19,5 | 1 1 ! 45 । 60 20 35 i — i 8 6
34 Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
Таблица 1.7
Шайбы и планки опорные к пальцам установочным в мм
I d ! (А; ! ' d-2 df3 D L В И (С) t n «1
8 6 11 14 17 ) и е. П Мб X г s: 6Г X 7 42 28 J 42 26 16 7+'0,4 I 14 16
10 50 34 50 32 18 16 18
12 ‘ 16 20 I п р 1 1 8 9 60 1 i 42 1 i 60 38 9+0,5 1 18 24 1
10 1 и м е ч а н бинтов: ШТИфТО! 11 1 1рименж !2, М8 : : 30, 8] 70 80 *мые рг X 22, JV Г X 30, 50 70 44 20 i ‘ и+0,5 i 22 i 30
J 58 1змеры: L10 X 2( ЮГ X 80 5, М10 35 50 X 30; 1 38
Конструкции установочных элементов приспособлений
35
(фиг. I. 33, б) применяются при базировании коническим отверстием или необработанным цилиндрическим.
Фиг I. 33. Выдвижные установочные пальцы: а — с рычажным механизмом; б — плавающий.
В табл. I. 6 и 1.7 даны размеры нормализованных установочных пальцев, а также опорных шайб и планок.
В. Опорные призмы
На фиг. I. 34 показаны различные конструкции призм. Призма, используемая для установки коротких изделий или как элемент сборной призмы, показана на фиг. I. 34, а. Для длинных изделий применяется призма с выем-
Фиг. I. 34. Опорные призмы для установки внешним цилиндром.
кой (фиг. I. 34, б) или сборная призма (фиг. I. 34, в). При установке детали по черновой базе, а также при установке ступенчатых валов рабочие поверхности призм делают узкими (фиг. I. 34, б). Крупные изделия устанавливают на чугунные или сварные призмы со сменными стальными закаленными пластинками на наклонных плоскостях.
Рабочие поверхности и основание призмы шлифуются. В сборных конструкциях с двумя и более призмами, используемыми для установки одной детали, все призмы шлифуют совместно.
Призмы при сборке необходимо точно устанавливать в заданном положении, так как даже небольшое смещение их вбок приводит к погрешностям. Поэтому в дополнение к крепежным винтам 1 (фиг. I. 34, а) предусматри
36 Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
ваются два контрольных штифта 2, которые точно, без зазора, пригоняются как по отверстиям призмы, так и по отверстиям корпуса, на котором она устанавливается. На рабочем чертеже призмы, кроме размера С, необходимо указывать размер Н от основания призмы до центра устанавливаемой детали с номинальным диаметром D. Размер С необходим для разметки и предварительной обработки призмы; размер И — при контроле после окончательной обработки.
Зависимость между размерами С, Н и D выражается следующими формулами:
для призм с а -= 90е
Н - h -|- 0,707D — 0.5С;
для призм с а = 120°
Н - h -И 0,5787) — 0,289С.
8. ОРИЕНТИРУЮЩИЕ И САМОЦЕНТРИРУЮЩИЕ МЕХАНИЗМЫ
В ряде случаев устанавливаемые в приспособлениях детали необходимо ориентировать по одной или двум взаимно-перпендикулярным плоскостям симметрии. Применяемые для этой цели механизмы обычно не только ориентируют, но одновременно зажимают детали и поэтому называются установочно-зажимными.
Установочно-зажимные механизмы делятся на две группы: ориентирующие и самоцентрирующие. Первые ориентируют детали только по одной плоскости симметрии; • вторые — по двум взаимно-перпендикулярным плоскостям.
К группе самоцентрирующих механизмов относятся всевозможные конструкции патронов, оправок и самоцентрирующих тисков. Эти механизмы подробно описываются в дальнейшем (см. гл. VI).
Рассмотрим некоторые специальные устройства для ориентирования и центрирования деталей некруглой формы.
Фиг. I. 35. Ориентирующий механизм с неподвижной и подвижной призмами.
Для этой цели часто используются механизмы с призмами. Ь ориентирующих механизмах одна призма выполняется жесткой или регулируемой, а вторая подвижной; в самоцентрирующих — обе призмы подвижные и перемещаются навстречу друг другу.
На фиг. I. 35 показан ориентирующий механизм, в котором призма 1 закреплена жестко, а призма 2 перемещается винтом с помощью маховичка 3.
Ориентирующие и само центрирующие механизмы
37
Фиг. 1. 36. Разновидности ориентирующих механизмов с регулируемыми и подвижными призмами.
Фиг. I. 37. Типовые конструкции регулируемых призм.
Фиг. I. 38. Элементы призм:
а — варианты направляющих; б — призма со скосами.
38 Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
При проектировании механизма для литых и кованых заготовок с неточными размерами по длине целесообразно неподвижную призму делать регулируемой, что позволяет окончательную ее установку производить по размерам заготовок.
На фиг. I. 36 приведены примеры конструкций, в которых призмы 1 регулируемые, а призмы 2 — подвижные.
На фиг. 1.37 даны другие разновидности регулируемых призм. Призмы 1 устанавливаются в пазы корпусов по посадке скольжения 2-го класса точности, регулируются винтами 3 и закрепляются после регулирования винтами 2.
На фиг. I. 38, а показаны два варианта направляющих для плоской призмы; на фиг. I. 38, б — вариант призмы с рабочими поверхностями, скошенными под углом (3 — 5—7е. Призмы со скосами обеспечивают надежное прилегание обрабатываемой детали к основной опоре.
Таблица 1.8
Ориентирующие и центрирующие механизмы для некруглых деталей
Эскиз
Характеристика
Ориентирующий механизм с двумя торцовыми кулачками. При повороте рукоятки 7 кулачки 2, установленные на валике 3, ориентируют деталь в продольной плоскости симметрии.
Ориентирующий механизм с рычагами. При перемещении плунжера 1 деталь поджимается к рычагам 2, установленным на осях 3, и ориентируется ими в продольной плоскости симметрии. При отводе плунжера рычаги под действием пружины 4 освобождают деталь.
Центрирующий механизм с двойным эксцентриком. При повороте рукоятки 1 по часовой стрелке эксцентрик 2 перемещает ползуны Зсо скосами, ориентирующие деталь 4 в продольной и поперечной плоскостях симметрии. Для возвращения ползунов в исходное положение предусмотрены две пружины.
Ориентирующие и самоцентрирующие механизмы
39
Продолжение табл. 1.8
Эскиз
Характеристика
Накладной кондуктор с ориентирующим механизмом в виде параллелограмма, составленного из двух продольных и двух поперечных шарнирно соединенных планок 2 и 3, Под действием винта 1 поперечные планки 3 поворачиваются на осях 5, и параллелограмм ориентирует деталь в продольной плоскости симметрии; для ориентации в поперечной плоскости предусмотрены штифты 4.
Кондуктор с ориентирующим механизмом для сверления трех отверстий, расположенных в продольной плоскости симметрии детали с переменным сечением. При вращении винта 1 планки 3 под действием растянутой призмы 2 поворачиваются на осях 4 и закрепленными в них штифтами 5 ориентируют деталь. В исходное положение планки возвращаются пружинами.
Кондуктор с откидной плитой и ориентирующим рычагом 7, несущим призму. При завинчивании гайки 2 рычаг поворачивается на оси 3, ориентирует и поджимает деталь к упорной пластине 4. Для предварительной установки предусмотрены штифты 5.
40 Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений
Продолжение табл. 1.8
Эскиз
Механизм с рычагом /, несущим ориентирующую и одновременно зажимающую деталь — призму 2.
i 1
Кон дуктор с выступами / и 2 для • ориентации детали. Последняя под- । жимается покачивающейся опорой 3, установленной на откидной планке 4.
Самоустанавливающийся механизм, выполняющий функцию вспомогательной опоры для повышения жесткости щек вилки при сверлении.
Фиг. 1. 39 иллюстрирует самоцентрирующий механизм тисочного типа, в котором призмы 1 и 2 перемещаются навстречу друг другу по точному пазу винтом 3 с правой и левой резьбой; от осевого смещения винт удерживается вилкой 7, пригнанной к его выточке. Так как при сборке установить призмы на точном расстоянии от центра приспособления трудно, то в механизме предусмотрено регулировочное устройство, позволяющее смещать винт с призмами в осевом направлении.
Ориентирующие и самоцентрирующие механизмы
41
Регулирование производят перемещением вилки 7 вправо или влево винтами 5 и 9, после чего завинчивают контрпробки 4 и 10 и окончательно прикрепляют вилку к корпусу винтами 6 и 8. В рассмотренном механизме детали ориентируются по продольной и поперечной плоскостям симметрии.
4-Л
Фиг. 1. 39. Самоцентрирующий механизм тисочного типа.
Другие конструкции ориентирующих и самоцентрирующих механизмов для некруглых деталей приведены в табл. I. 8.
Рассмотренные в таблице ориентирующие механизмы с ручным управлением легко механизировать, применяя пневматический или гидравлический привод (см. гл. IV и V).
ГЛАВА II
СИЛОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ
1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ О ЗАКРЕПЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ И РАСЧЕТЕ СИЛ ЗАЖИМА
Определив схему базирования и расположение установочных элементов намечают схему закрепления детален. Последняя должна удовлетворят! следующим требованиям:
1) в процессе зажима не должно нарушаться положение детали, заданное ей при базировании:
2) силы зажима должны быть достаточными, чтобы исключить возможность смещения и вибраций детали в процессе обработки;
*3) силовые механизмы должны быть быстродействующими и легко управляемыми.
Фиг. II. 1. Направление сил зажима относительно опор.
При построении схемы намечают точки приложения и направления сил зажима; определяют величину потребных сил; выбирают конструкции силовых механизмов и их приводов. Точки приложения и направление сил зажима определяют с учетом схемы действия сил резания и их моментов.
Так, например, при торцовом фрезеровании, учитывая наличие опрокидывающих моментов, боковые опоры и направленные на них силы зажима располагают как можно ближе к обрабатываемой поверхности.
При построении схемы закрепления деталей в кондукторе учитывают действие осевой силы резания и крутящего момента и т. д.
Силы зажима следует направлять на опоры (фиг. II. 1). Соблюдение этого требования обязательно при закреплении нежестких деталей (планки, плиты, рамы, станины и т. п.); для закрепления жестких деталей допускается расположение сил и между опорами.
Величину потребных сил можно определять, решая задачу статики на равновесие твердого тела под действием всех приложенных к нему сил и их моментов 1 (сил резания, зажима, веса, трения, инерционных сил, включая реакции опор).
1 Решаются совместно шесть уравнений статики, в которых алгебраические суммы проекций все,х сил на каждую из координатных осей и моменты сил относительно этих осей приравнены НУЛЮ.
Общие замечания о закреплении деталей и расчете сил зажима
43
Значения сил резания и моментов рассчитывают по формулам из курса резания металлов или принимают из таблиц нормативов,а затем, для большей надежности, увеличивают их на коэффициент запаса К = 1,5 2,5;
меньшее значение К берут при чистовой обработке, большее —при черновой.
На практике потребные силы обычно определяют приближенно, исходя из анализа взаимодействия сил резания и зажима и их моментов.
Рассмотрим пять характерных случаев такого взаимодействия.
1. Силы зажима W и резания Р имеют одинаковое направление и действуют на опору (фиг. II. 2, а). В этом случае сила зажима минимальна
2. Силы имеют противоположное направление (фиг. II. 2, б). Тогда W = КР
Р I |гд W=KP
7/7777777777777/77
Фиг. II. 2. Схемы взаимодействия сил резания и зажима.
3. Силы направлены взаимно-перпендикулярно, и силе резания противодействуют силы трения F на опоре и в точке зажима (фиг. II. 2, в). В этом случае
где /1, /2 — коэффициенты трения.
При fi = /2 == 0,1
W - 5/СР
4. Заготовка, обрабатываемая в трехкулачковом патроне, находится под воздействием момента Мрез и осевой составляющей силы резания Рх.
Из схемы, приведенной на фиг. II. 3, а, находим
WcyMfR == КМрез, отсюда
\У/ КМре3л ________ WcyM
~ w - -“7“ *
где Мрез — момент силы резания;
— суммарная сила зажима всеми кулачками;
w — сила зажима одним кулачком;
z — число кулачков;
R — радиус заготовки;
Л' — коэффициент запаса;
f — коэффициент трения.
Найденное значение WcyM проверяется на отсутствие осевого сдвига заготовки
44
Силовые механизмы
отсюда
V¥ сум
КРХ f
Коэффициент трения / зависит от насечки на губках кулачков.
5. Заготовка, закрепленная на цанговой оправке (фиг. II. 3, б), как и в случае зажатия в патроне, подвергается воздействию момента резания, которому противостоит момент силы трения, равный WcyMfR. Следовательно, потребная сила WCyM определяется по предыдущей формуле.
Фиг. II. 3. Схемы для определения сил зажима при обработке деталей в патронах и на оправках.
При расчетах средние значения коэффициента трения можно принимать равными:
1) при контакте обработанных поверхностей с опорными пластинами / - 0,1 -т- 0,16;
2) при контакте необработанных поверхностей с установочными штырями со сферической головкой / — 0,2 0,3;
3) при контакте с закаленными рифлеными элементами (рифленые опоры, губки кулачков и т. п.) / < 0,7 в зависимости от рисунка и глубины насечки.
При зажиме в многоместных приспособлениях, в приспособлениях с пневматическими и другими приводами, а также при закреплении легко деформирующихся деталей потребные силы зажима в каждой точке следует определять с возможно большей точностью, так как чрезмерное их завышение приводит к неоправданному увеличению габаритов и веса зажимных устройств, диаметров цилиндров, излишнему расходу сжатого воздуха, к увеличению деформации деталей \
Действительные силы зажима, развиваемые силовыми механизмами, должны быть равны или несколько больше потребных. Значение этих сил зависит от величины исходной силы и передаточного отношения сил выбранного механизма
W - Qi,
где W — действительная сила зажима;
Q — исходная сила на рукоятке или штоке привода;
i — передаточное отношение сил.
При расчете механизмов с ручным приводом исходная сила принимается в. предел ах от 5 до 15 кг. Усилие на штоке зависит от значения потребной силы зажима, силовой характеристики механизма и определяется по формулам, приведенным в гл. IV и V.
1 Потребные силы в каждой из точек зажима могут колебаться в пределах от 25 до 3000 кг, что учитывают при нормализации силовых механизмов и их приводов.
Клин как средство зажима и самоторможения
45
2. КЛАССИФИКАЦИЯ СИЛОВЫХ МЕХАНИЗМОВ
Силовые механизмы приспособлений делятся на простые и комбинированные, т. е. состоящие из двух-трех сблокированных простых (табл. II. 1). простым механизмам относятся: клиновые, винтовые, эксцентриковые, рычажные, рычажно-шарнирные и др. Простые механизмы принято называть зажимами.
Комбинированные механизмы обычно выполняются как винто-рычажные, эксцентрико-рычажные и т. п. и называются прихватами.
В тех случаях, когда простые или комбинированные механизмы используются в компоновках с механизированными приводами (пневматическими и др.), их называют механизмами-усилителями.
По числу ведомых звеньев механизмы делятся на однозвенные, двухзвенные и многозвенные (многоточечные).
Каждый силовой механизм имеет ведущее звено, к которому прикладывается исходная сила, и одно или несколько ведомых звеньев (прижимных планок, плунжеров, кулачков), передающих обрабатываемой детали силы зажима. Многозвенные механизмы зажимают одну деталь в нескольких точках или несколько деталей в многоместном приспособлении одновременно и с равными силами. Особую группу многозвенных механизмов составляют самоцентрирующие патроны и оправки.
По степени механизации силовые механизмы классифицируются на ручные. механизированные и автоматизированные.
Ручные механизмы требуют применения значительной мускульной энергии и утомляют рабочего.
Механизированные работают от штока привода.
Автоматизирозанные приводятся в действие перемещающимися столами, суппортами, шпинделями станков или центробежными силами вращающихся масс и осуществляют зажим и раскрепление изделий без участия рабочего.
3. КЛИН КАК СРЕДСТВО ЗАЖИМА И САМОТОРМОЖЕНИЯ
Большинство силовых механизмов основано на действии клина, обладающего свойством самоторможения. Способность к самоторможению обязательна у всех механизмов с ручным приводом. В ряде случаев свойство
Фиг. II. 4. Комбинированный механизм с плоским односкосым клином:
1 — клин; 2 — ролик; 3 — рычаг.
самоторможения обеспечивается и в механизмах с пневматическим или гидравлическим приводом, что является гарантией безопасности работы на случай падения давления в полости цилиндра.
Клин применяется в следующих вариантах:
1) плоский односкосый (фиг. II. 4);
Классификация силовых механизмов станочных приспособлений
Таблица II. 1
Силовые механизмы
Клин как средство зажима и самоторможения
47
Фиг. II. 5. Комбинированный механизм с двускосым (а) и круглым (б) клином:
а — / — клин; 2 — плунжеры; 3 — рычаги; 6 — 1 — клин; 2 — прихват.
Фиг. П. 6. Криволинейные клинья: а — круглый эксцентрик; б — криволинейный эксцентрик (плоский кулачок) с рабочим профилем, очерченным по архимедовой спирали.
48
Силовые механизмы
Фиг. II. 7. Комбинированные механизмы с клиньями в форме цилиндрических кулачков: а — с вращающимся кулачком; б — с неподвижным кулачком;
1 — клинья; 2 — рычаги.
Фиг. II. 8. Клиновые самоцентрирующие механизмы: а цанговые патроны; б — клиновая оправка:
1 — клинья; 2 — корпус оправки.
i
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________i
Клин как средство зажима и самоторможения
49
2) двускосый или круглый (фиг. II. 5);
3) криволинейный клин в форме эксцентрика или плоского кулачка (фиг. II. 6). В этих конструкциях основание односкосого клина как бы навернуто на круглый диск, а наклонная его плоскость превращена в криволинейную поверхность;
4) цилиндрический клип в форме цилиндрического кулачка (фиг. II. 7). В этих конструкциях односкосый клин как бы свернут в цилиндр; основание клина образует основание цилиндра, а его наклонная плоскость—- винтовой профиль кулачка.1
В самоцентрирующих механизмах (патроны, оправки) используются системы из трех и более клиньев. К таким механизмам относятся: цанговые
Фиг. II. 9. Клиновые самоцентрирующие механизмы: а — клиноплунжерная оправка:
I — плунжеры, 2 — трехскосый клин;
б — шариковая оправка:
/ — шарики; 2 ~ корпус оправки (клин).
и клиновые (фиг. II. 8, а и б), клиноплунжерные и шариковые (фиг. II. 9,а и б) и некоторые другие.
Клинья с малыми углами обладают свойством самоторможения, т. е продолжают зажимать обрабатываемую деталь после того, как с них снята исходная сила.
Для выяснения условий самоторможения (заклинивания) рассмотрим фиг. II. 10 и II. И.
Из механики известно, что если тело 1 (фиг. И. 10), нагруженное нормальной реакцией 7V, под действием силы Q равномерно перемещается на плоскости 2, то при наличии силы трения F полная реакция R отклоняется от направления нормали навстречу движению на некоторый угол ср, называемый углом трения1 2
1 Винт и гайка также работают по принципу цилиндрического клина с трением по одной стороне резьбового профиля.
2 Конус, изображенный на фигуре пунктиром, называется конусом трения
50
Силовые механизмы
Из фигуры находим
tgq> = 4-
Так как коэффициент трения скольжения
то
f = tg ф; ф = arc tg f
Замена коэффициента трения тангенсом угла трения облегчает вывод расчетных формул*
Нафиг. II. 11, показана схема сил, действующих на зажатый односкосый клин. При любом угле наклона а горизон-альная составляющая Рх нормальной реакции N стремится вытолкнуть клин (схема справа), но этому противодействуют силы трения Ft и F2 (схема слева). При малом угле наклона силы трения больше силы и для расклинивания необходи-
мо приложить внешнюю силу Qe.
Заменив силы А/ и Fx равнодействующей /?! и разложив ее на силы W и Р, из условия равновесия клина находим: силы W взаимно уравновешиваются; Qg = Р 4- Г2.
Фиг. II. 11. Схема для выяснения условий самоторможения клина.
Так как из схемы
Р — W tg (ф 1 — а); Ра = W tg ф2, то
Q, = W Itg (ф1 — а) •+ tg ф3].
Полагая углы трения на обеих плоскостях клина одинаковыми, т. е. фх = ф2 = ф, получим
Q, = W [tg (ф — а) + tg ф].
При а = 2ф
tg (Ф — а) = tg (—ф) = —tg ф,
Основные характеристики простых и- комбинированных силовых механизмов 51
и выражение в квадратных скобках получается равным нулю, а следовательно, Qs ~ 0. При а < 2ср Q3 > 0, т. е. при этих условиях клин затормаживается.
Условие
а < 2ср или а < ф1 -И ф2 называется условием самоторможения клина. Это условие справедливо для всех типов клиньев с трением на двух поверхностях.
В случаях, когда трение имеется только на наклонной поверхности, условием самоторможения будет
а С ф.
Механизмы с трением только на наклонной поверхности клина встречаются часто. Так, например, если цанговый механизм снабжен упором 3 (фиг. II. 12, а), ограничивающим перемещение заготовки 2 (пруток), то каждый лепесток 1 цанги (клин) при зажиме преодолевает трение на двух поверхностях; без упора лепестки преодолевают трение только на наклонной поверхности (F2 = 0).
Фиг. II. 12. Клиновые механизмы: а— с трением на обеих поверхностях клиньев; б — с трением только на наклонной поверхности.
В клиновой оправке, изображенной нафиг. II. 8,6, заготовка устанавливается до упора и каждый клин при зажиме преодолевает трение на двух поверхностях. Но если заготовка 2 не прилегает к упору (фиг. II. 12,6), то клиньями / преодолевается трение только на наклонной поверхности, так как деталь 2 при зажиме перемещается вместе с клиньями.
При сопряженных стальных поверхностях принимают коэффициент трения скольжения f = tg ф = 0,1 и угол трения ф =5°43'; тогда условия самоторможения соответственно будут: а < 11°, а < 5°43'.
Для надежности самоторможения углы а при расчетах берут на 1—3е меньше предельных.
4. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОСТЫХ И КОМБИНИРОВАННЫХ ! СИЛОВЫХ МЕХАНИЗМОВ
Для любого простого механизма можно определить:
1 ) передаточное отношение i сил (силовая характеристика механизма); 2) передаточное отношение перемещений; 3) к. п. д. I] механизма; 4) условие самоторможения.
Передаточное отношение сил — отношение силы зажима W на ведомом звене механизма к исходной силе Q на ведущем звене 1
_________ X
1 Механизм рассматривается в состоянии равновесия, т. е. после зажима.
52
Силовые механизмы
соответственно для идеального механизма, т. е. механизма без трения,
Передаточное отношение перемещений — отношение перемещения 52 точки приложения силы зажима на ведомом звене к соответствующему перемещению Si точки приложения исходной силы на ведущем 1
К. п. д. г] механизма — отношение сил зажима, развиваемых реальным
и идеальным механизмами,
отсюда
— w — __RL ид Qi ид
П = -г-1ид
В комбинированных механизмах, состоящих из нескольких простых, передаточные отношения сил, перемещений и к. п. д. определяются по фор-мулам;.
i —- I \ п ’ ^П1^’п2 • * "П Л I Л 2 • • • Л
W^50Q
Фиг. II. 13. Схема действия комбинированного механизма.
где t\, inl, т]1 —характеристики 1-го простого механизма;
t2, *п2, Л? — характеристики 2-го и т. д.
Сила зажима определяется но формуле
W -= Qili2. . . in,
где W — сила зажима, развиваемая комбинированным механизмом;
Q — исходная сила на рукоятке или штоке привода.
Так, например, если в комбинированном механизме (фиг. II. 13), состоящем из сблокированных винтового, клинового и рычажного, первый увеличивает исходную силу Q на рукоятке в 75 раз (ц = 75), второй повышает силу первого в 3 раза (i2 = 3), а тоетий повышает силу второго в 2 раза (4*3 = 2), то
W = (75-3.2) Q - 450Q.
5. КЛИНОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Эти 'механизмы обычно используются в качестве усилителей приводов, а также в патронах и оправках.
Применяются:
1) механизмы с односкосым клином без роликов и с роликами;
2) многоклиновые самоцентрирующие механизмы.
На фиг. II. 14 и II. 15 даны схемы для расчета клиновых механизмов.1 2
1 Звенья механизма, нагруженные силами, рассматриваются абсолютно жесткими и совершающими равномерное перемещение.
2 На схемах клин после зажима рассматривается в состоянии равновесия, а исходная сила Q, реакции опор N и силы трения F приведены к взаимно-уравновешенным вертикальным и горизонтальным составляющим (изображены жирно).
Клиновые механизмы
53
А. Механизмы с односкосым клином
Из условия равновесия клина находим соотношение сил.
1. Для идеального механизма (фиг. II. 14, а)
Q - Р = Wadtg а, отсюда
"’.« = c-ijr- <" о
Следовательно, идеальный клиновой механизм при а 0 развивает силу зажима Wad -> со.
2. Для реального механизма с трением на обеих рабочих поверхностях клина (фиг. II. 14, б)
Фиг. II. 14. Схемы для расчета характеристик механизма с односкосым клином: а — идеальный механизм; б — реальный.
р = W tg (а Г Ф.), R, = № tg ф2) Q = Р + F2 -= W [tg (а -г фО -г tg ф2]. Отсюда
«7 = Q-——’ ; (П. 2)
tg (а Я- tpj -г tg tp2 v '
член при Q — передаточное отношение сил i.1
3. Для реального механизма с трением только на наклонной плоскости клина tg ф2 = 0, и исходная формула (II. 2) принимает вид
W7 =-. Q. (II. 3)
i 4 tg (сс ф!) 4 7
4. Для клина с двумя роликами (фиг. II. 15) схема сил та же, что и на фиг. II. 14, б, а следовательно, справедливы и те же зависимости [формула (II. 2)]. Но при наличии роликов трение скольжения заменяется трением качения, и в формулу (II. 2) вместо коэффициента трения скольжения (tg фг) и угла трения скольжения (ф1) следует подставлять приведенные коэффициент трения качения (tg ф2лр) и угол трения качения (ф1яр), т. е. выраженные соответственно через коэффициент и угол трения скольжения.
1 Во всех последующих формулах член при Q представляет собой передаточное отношение сил Z.
54
Силовые механизмы
Тогда исходная формула (II. 2) принимает вид
W tg (а г Фшр) + tg 4)
Значения приведенных коэффициентов и углов трения качения найдем, рассматривая нижний ролик в равновесии (фиг. II. 15).
Фиг. И. 15. Схема для расчета характеристик механизма с односкосым клином и роликами.
Так как
то '
Отсюда
При условии равновесия ролика моменты приложенных к нему сил трения F2 и 7, взятые относительно центра ролика, равны, т. е.
г. D ф d
F3= Wtg Т = W tg ф8,
^ёФ2ПР4 = «/1ёФ,4-
1ЙФг,р = tg<P2 4- П1.5)
Соответственно для верхнего ролика tg<Pinp = tg<Pi 4; (II. 5а)
приведенный угол трения .
Ф1ЛР = arctg/4 • (11.56)
Клиновые механизмы
55
В конструкциях с роликами заметно снижаются потери на трение, а силы зажима увеличиваются на 35—50%. Если в формуле (II. 5) принять tgcp2= 1; 4 = 0,5,
то коэффициент трения качения будет
tg фгпр = 0,1 • 0,5 = 0,05.
5. Для клина с роликом только на наклонной плоскости (см. фиг. II. 4) исходная формула (II. 2) принимает вид
W ~ Q tg (а + <р1яр) + tg ф3 ' ‘ 6)
/С п. д. механизмов определяется по формуле
i
Т1 = ——» ид
где I — член при Q в соответствующих формулах;
iu$ — член при Q в формуле (II. 1) для идеального механизма.
Передаточное отношение in перемещений находим из фиг. II. 14, а
% = = (Н. 7)
Условия самоторможения при f — tg <pi = tg фа = 0,1; ~ 0,5;
tg <РпР 0,05; ф„р - arc tg 0,05 - 2°50':
1) для клина с трением на обеих поверхностях
а < 11°;
2) для клина с трением только на наклонной поверхности а < 5°43';
3) для клина с двумя роликами
а < 5°40';
4) для клина с роликом на наклонной плоскости и трением скольжения на основании клина
а < 8°33'.
Клиновые механизмы с роликами обычно используются в качестве усилителей приводов и применяются несамотормозящимщ с углами
а > 10°.
Б. Многоклиновые самоцентрирующие механизмы
Примеры этих механизмов показаны на фиг. II. 5, 11. 8, 11. 9, б, II. 12. Развиваемые ими суммарные силы зажима WeyM рассчитываются по тем же формулам, что и у механизмов с односкосыми клиньями.
У механизма по фиг. II. 5 двускосый клин можно рассматривать состоящим из двух сложенных основаниями односкосых клиньев.
Так как трение на основании клина в этом случае отсутствует (ф2 = 0), то суммарная сила зажима подсчитывается по формуле (II. 3)
~~ Q tg (a -t-
Сила зажима каждым скосом
117 - - с&м
56
Силовые механизмы
При наличии роликов вместо q>i в формулу следует подставлять <р1яр.
У цанговых и других самоцентрирующих механизмов каждый клиновой элемент (лепесток цанги, шарик и т. п.), скользящий по конической поверхности, работает как односкосый клип, с трением по одной или двум поверхностям.
При трении только по наклонной поверхности (Ф2 = 0) суммарная сила зажима рассчитывается по предыдущей формуле, при трении на двух поверхностях — по формуле (II. 2)
гр __ п__________!______
v tg (а + Ф1) ; tg <р2
Сила зажима каждым элементом
ц/ = Лка. п
где п — число клиновых элементов.
Общая сила трения F на'установочной поверхности оправки (патрона) о г числа клиновых элементов не зависит:
F- Wfn —fn — WCl/„l
К. и. д. и радиальное перемещение клиньев подсчитываются аналогично предыдущему.
Условия самоторможения при / == tg <pi = tg q>2 0,1:
1) для механизмов с трением на обеих поверхностях клиньев
2а < 11°;
2) с трением только на наклонной поверхности клиньев
2а < 5°43';
3) для двускосого клина с роликами при = 0,5
2а < 5°40'.
Во всех случаях а — половина угла при вершине конуса (угол наклона).
В. Сводная таблица формул и расчетные графики
В табл. II. 2 дана сводка формул для расчета характеристик клиновых механизмов, а нафиг. II. 16—II. 18 приведены расчетные графики, построенные на основании этих формул, при следующих данных:
tg(Pi tg<p2 = tgcp =- 0,1; <р 5°50'; ~ = 0,5.
Таблица //. 2
Сводная таблица формул для расчета основных характеристик клиновых механизмов
С односкосым клином С двускосым или круглым клином | Многоклияовые самоцен- I трирукмцие механизмы
! Без роликов (фиг. 11. 14,6) 1 tg (а + <р,) 4 tg ф2 ' j Без роликов (фиг. II. 5) 1 tg (а — ф0 ’ <4) С трением на обеих поверхностях клиньев (фиг. 11. 8, 6; II. 12, а), i определяется по формуле (1)
Клановые механизмы
57
Продолжение табл. II. 2
С односкосым клином
С двускосым или круглым клином
Многоклиновые самоцентрирующие механизмы
С роликами на наклонной плоскости и основании клина (фиг. II. 15)
1
(2)
tg (а + 4W 4 tg q>2
С роликом на наклонной плоскости (фиг. II. 4)
tg (а Т- Ф1Лр) -1- tg ф2
(3)
С роликами на наклонных плоскостях
tg (a f- (pinp)
В обоих случаях
W сум Q1'* w _ №Сум 2
(5)
С трением только по наклонной поверхности клиньев (фиг, II. 8, а\ II. 12,6)
/ находим по формуле (4)
В обоих случаях сум Qi\ Ц7 W сум п *
где 1F — сила зажима одним клином; п —число клиньев
Для всех механизмов iu$ =
л----• *> in == tg а; и ~
tg а > П Ь I
г, . ? &
Для механизмов с роликами ф1гар — arc tg f , где D — диаметр ролика; d— диаметр его оси.
1ид
Фиг. II. 16J. График для определения характеристик механизмов с односкосым клином без роликов- и многоклиновых механизмов с трением на обеих поверхностях клиньев.
По графику, изображенному на фиг. II. 16, находятся характеристики многоклиновых механизмов (патроны, оправки) и механизмов с односкосым
Силовые механизмы
Фиг. II. 17. График для определения характеристик механизмов с двускосым (круглым) клином без роликов и многоклиновых механизмов с трением только на наклонной поверхности клиньев.
Фиг. II. 18. График для определения характеристик механизмов с односкосым клином и роликами:
/ — кривые для механизмов с одним роликом; // — кривые для механизмов с двумя роликами.
Клиноплунжерные механизмы
59
клином при условии, что клинья этих механизмов при зажиме преодолевают трение на обеих поверхностях [табл. II. 2, формула (1)1.
По графику, представленному на фиг. II. 17, определяются характеристики механизмов с двускосым (круглым) клином и многоклиновых механизмов при трении только по наклонной плоскости клиньев [табл. II. 2, формула (4)]; 1ид определяется по графику фиг. II. 16.
По графику фиг. II. 18 рассчитываются характеристики механизмов с односкосым клином и роликами (iud определяется по графику фиг. II. 16).
По найденным характеристикам и по формулам, помещенным в верхней части графиков, определяются силы зажима W, перемещения S2 ведомых звеньев и к. п. д. механизмов; для многоклиновых самоцентрирующих механизмов определяется WCyM.
6. КЛИНОПЛУНЖЕРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Эти механизмы, как и клиновые, применяются в качестве усилителей приводов, а также в патронах и оправках. Передаточные отношения сил идеальных механизмов (1ид) и перемещений (in) те же, что и у клиновых.
А. Одноплунжерные механизмы
На фиг. II. 19 показаны схемы одноплунжерных механизмов с односкосым клином.
Фиг. II. 19. Схемы одноплунжерных механизмов с односкосым клином и с двухопорным и консольным плунжерами: без роликов (а, б), с одним (в, г) и двумя (д, е) роликами.
Силовые характеристики этих механизмов зависят от их конструкции.
1. Для, механизма, представленного на фиг. II. 19, а, расчетная схема изображена на фиг. II. 20. Формулы для определения сил Р и Wх (см. фиг. II. 20) найдены из фиг. II. 14, б, но так как в этом случае рассматривается равновесие плунжера, а не клина, то эти силы направлены отклика на плунжер.
Из равновесия плунжера находим
Р = N,
W <р3,
или
W = Wi - Р tg Фз.
60
Силовые механизмы
Подставляя значения W > и Р, получим
*2 tg (а ф,) 4- tg ф,
tg (а 4- ф1) 4 tg <₽2 + <Рз'
После преобразования окончательно получаем
VP = Q 1 ~ tg (а + ф1) tg фз ' v tg (а 4- Ф0 -I- tg ф2
(II. 8)
Из этой исходной формулы легко получить частные формулы для всех других разновидностей одноплунжерных механизмов по фиг. II. 19.
V77/777/Z/7/72.
7777,
’^777777777777777
Wt'°' 4(<**<р,)+1д<рг
1
Фиг. II. 20. Схема для расчетакли-ноплунжерного механизма с двухопорным плунжером без роликов.
2. Для механизма, изображенного на фиг. II. 19, б, в формулу (II. 8) вместо tg фз подставляется tg <р3лр, т. е. приведенный коэффициент трения, выраженный через коэффициент трения для двухопорного плунжера. Последнее необходимо в связи с тем, что условия трения консольного плунжера (фиг. И. 21) иные, чем двухопорного.
Из фиг. II. 20 и II. 21 можно найти, что
1ёФзЯр = 1&Фз (п-9)
где I — расстояние от средней точки контакта консольного плунжера с клином до середины направляющей плунжера;
а — длина направляющей консольного плунжера.
Тогда формула (II. 8) принимает вид
ЦУ ____ Q 1 tg (а 4~ <р^) tg фзлр
tg (а + ч>1)-!- tg ср2
(II. 10)
Уравнение (II. 9) можно получить путем следующих рассуждений. Сила Р (фиг. II. 21) вызывает перекос плунжера, т. е. его поворот относительно средней точки О (в пределах зазора), и создает давления, распределенные по закону треугольников. Нормальные равнодействующие N этих
Клиноплунжерные механизмы
61
давлений удалены от вершин треугольников на расстояния
2 а расстояние между ними равно -у а.
При условии равновесия плунжера моменты сил Р и Л/ относительно точки О равны, т. е.
Р1 = Л' I а.
О
Так как
Л' А.... _А_
fa tg <Рз
Фиг. II. 21. Схема сил, действующих на консольный плунжер.
ТО
Р1 •= -г^3— 4- а
Отсюда ё
2Г 3 = Р 4г tg<p3 = Р Фзлр-
Окончательно
= 4rtgcp3'
где tg фз = /3 — коэффициент трения двухопорного (неперекошенного) плунжера.
3. Для/механизма, представленного на схеме фиг. II. 19, в, вместо tpj
в формулу (II. 8) подставляется ф1лр, определяемый из уравнения (II. 56).
4. Для механизма, изображенного на фиг. II. 19, г, вместо tg ф3 и угла ф1
в формулу (11. 8) подставляются tg ф3лр и ф1лр.
5. Для механизма, приведенного на схеме фиг. II. 19, д вместо ф1 и tg ф2 подставляются ф1лр и tg ф2лр, определяемые из формул (II. 5).
6. Для механизма, представленного на фиг. II. 19, е, вместо фп tg ф2 и tg ф3 подставляются ф1лр, tg ф2лр и tg ф3„р.
п. д. механизмов подсчитываются по формуле
i
П — .
1ид
62
Силовые механизмы
Условия самоторможения при f = 0,1 и уу = 0,5:
а < 11° для механизмов без роликов;
а < 8°33' для механизмов с одним роликом;
а < 5°40' для механизмов с двумя роликами.
Механизмы с роликами обычно выполняются несамотормозящими, с углами а = 10°.
Практика показывает, что в случае использования самбтормозящих механизмов освободить (вытолкнуть) клин труднее, чем зажать.
В таких случаях рекомендуется применять конструкцию силового привода со штоком ударного действия или обеспечивать большее давление в цилиндре при обратном ходе.
В вильчатом штоке 1 (фиг. II. 22)
Фиг. II. 22. Схема механизма-усилителя с
самотормозящим клином и штоком ударного действия
предусмотрено овальное отверстие, через которое проходит штифт 2, соединяющий шток поршня с клином. При такой конструкции шток вхолостую пробегает расстояние /, а затем с ударом выталкивает клин 5.
Б. Многоплунжерные самоцентрирующие механизмы
Так как в этом случае все консольные плунжеры расположены вокруг многоскосого клина и, равномерно сжимая его, не передают давления на его опорную поверхность, то в исходной формуле (II. 8) и ее частных значениях tg ф2 = о исключается.
Для многоплунжерных механизмов с консольными плунжерами (см. фиг. II. 9, а) суммарная сила зажима определяется по формуле
_ г) 1 — tg (а Т Ф1) tg (рздр /1 т 11ч tg(a-r9i) ‘
Сила зажима каждым плунжером
сум п
К. п. д. механизмов определяются аналогично предыдущему. Условие самоторможения: 2а < 11°; а — угол наклона.
В. Сводная таблица формул и расчетные графики
В тарл. П.З дана сводка формул для расчета характеристик клиноплунжерных механизмов, а на фиг. II. 23 и II. 24 приведены расчетные графики для определения характеристик этих механизмов. Графики построены при следующих данных:
tgqpj = tg<р2 = tgфз = tgcp = 0,1; ф==5°50';
А = о,5; — = 0,7.
По найденным из графиков характеристикам и по формулам, помещенным в верхней части графиков, определяются силы зажима W.
Таблица //. 3
Сводная таблица формул для расчета основных характеристик клиновых механизмов с плунжерами
Одноплунжерные Многоплунжерные самоцентрирующие механизмы
с двухопорным плунжером (фиг. 11. 19, а, е, д) с консольным плунжером (фиг. 11. 19, б, г. . «)
Без роликов Без роликов По фиг. 11. 5, а; 11. 9, а
. 1 — tg (<Х ! ф!) tg ф3 (1) 3/ 1 — tg (а 4- ф) tg ф3—— (4) 1 - tg (а 4- ф1) tg ф3 / __ /7\
tg (а -1- <Р1) -|- tg ф2 ‘ ~ tg (а, -г <Pi) tg <р2 tg (а 4- Ф1)
С роликом на наклонной плоскости С роликом на наклонной плоскости Двухплунжерные с двумя роликами на наклонных плоскостях
. 1 — tg (а ; ф1иЛ>) tg Фз (2) 3/ 1 — tg (« -н фщр) tg Фз (5) 1 — tg (а 4-ф1пр) tg Фз / _ ffi)
tg (а 4 Фхпр) 4- tg <р2 ‘ ~ tg (а |- <р1пр) 4- tg фг tg (а 4- фщр) '
С роликами на наклонной плоскости повании клина и ос- С роликами на наклонной плоскости новании клина и ос- WcyM Qi-, W = ,
i 1 ~ tg (а 4~ фщр) tg Ф3 tg (а 4- <Р1П₽) 4- tg <₽2 — (3) 1 — tg (а + qhnp) tg ф3 У —-- (6) где W — сила зажима одним плунжером; п — число плунжеров
tg (а 4- ф1 пр) 4- tg <р2
„ - 1 ГТ па DPOV v оипо-млп 1 tg а; t) = -Л— 1ид
/ДЛИ dWa MvAdnHjwlUtJ ^Lw — > *п
Для механизмов с роликами <р1яр = - arc tg '4
Клиноплунжерные механизмы
Фиг. II. 23. График для определения характеристик клиновых механизмов с двухопорным плунжером:
/ — для механизма без роликов (фиг. II. 19, а); // — для механизма с одним роликом (фиг. II. 19, в); III —для механизма с двумя роликами (фиг. II. 19, д).
Силовые механизмы
Фиг. II. 24. График для определения характеристик клиновых механизмов с консольными плунжерами:
/, //, III — соответственно для одноплунжерных механизмов без роликов, с одним и двумя роликами (фиг. II. 19, б, г, е); IV — для двух- и многоплунжерных самоцентрирующих механизмов (фиг. II. 5, о; II. 9, а).
Клиноплунжерные механизмы
65
Г. Типовые конструкции
На фиг. II. 25 показано приспособление, имеющее клиноплунжерный механизм с роликами на наклонной плоскости и на основании клина. Клин 2, изготовленный за одно целое со штоком встроенного в корпус приспособления пневмопривода имеет два скоса под углами 30 и 10°, что обеспечивает быстрый подвод прихвата 4 к обрабатываемым валикам и надежный их зажим.
Фиг. П. 25. Приспособление с клиноплунжерным механизмом-усилите-лем с роликами на наклонной плоскости и на основании клина.
Для того ‘чтобы шток-клин прилегал к роликам 5, установленным на осях 6, сопряжение штока с направляющей втулкой 1 рекомендуется А выполнять по посадке
Прихват 4 скользит по двум стойкам 5. Возврат механизма в исходное положение обеспечивается пружинами.
На фиг. II. 26 в конструкции предусмотрен клиноплунжерный механизм с одним роликом. Как и в предыдущем приспособлении, механизм приводится в действие поршневым пневмоприводом, встроенным в корпус 1.
Шток 2 привода наклонной плоскостью действует на ролик 4, установленный на оси 3 в плунжере 5, В резьбовое отверстие плунжера ввинчивается тяга, связанная с прихватом, зажимающим изделие (на чертеже
Фиг. II. 26. Приспособление с клиноплунжерным механизмом, имеющим один ролик.
Силовые механизмы
Клиноплунжерные механизмы
67
не показана). На плоскостях А и Б корпуса монтируются элементы для установки издел и я.
На фиг. II. 27 показан пример наладки рассмотренного приспособления для зажима детали, у которой фрезеруется плоскость. Возврат механизма в исходное положение обеспечивается пружиной 7, установленной на тяге 2.
Фиг. II. 28. Клиноплунжерный механизм с двускосым клином.
На фиг. II. 28 двускосый клин /, навинченный на шток 2 привода, раздвигает плунжеры 3. Последние передают давление на рычаги 4, зажимающие обрабатываемую деталь.
68
Силовые механизмы
На фиг. II. 29 изображено приспособление с двумя клипоплунжерными механизмами. Встроенный в корпус приспособления пневмопривод с расходящимися поршнями 1 через шток-клинья 2, ролики 3 и плунжеры 4 пере-
Фиг. II. 29. Приспособление с двумя клиноплунжерными механизмами.
дает усилие на рычаги 5, которые через качалки 6 зажимают изделия. Последние устанавливаются с двух сторон стенки А корпуса.
7. РЫЧАЖНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Эти механизмы используются в виде прижимных планок в винтовых
и эксцентриковых прихватах или в качестве усилителей приводов.
На фиг. II. 30 показаны три схемы использования рычагов. На всех схемах: 1 — зажимаемая деталь; 2 — точка опоры (ось) рычага.
Из равенства моментов сил относительно опор находим:
по схеме фиг. II. 30, а
г = Q 7-7-г л; при ix --=iz
Ч ~Т‘
г-4 я; <п12>
по схеме фиг. II. 30, б
г = Q Ф-Ц', при /, — /2
12
W = Qr\;
II 13)
Фиг. И. 30. Схемы рычажных механизмов.
по схеме фиг. II. 30, в
Г = Q 4 т1> ПРИ I = 0.5L
Г = 2(?т1,
(II. И)
где Q — исходная сила, развиваемая винтом, эксцентриком или штоком привода;
Л — к. п. д., учитывающий потери на трение в опоре рычага; т] 0,95.
Винтовые механизмы
69
Из формул видно, что рычаг, работающий по схеме фиг. II. 30, б, развивает силу зажима примерно в два раза, а рычаг по схеме фиг. II. 30, в — в четыре раза большую, чем рычаг, работающий по схеме фиг. II. 30, а.
8. ВИНТОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Винтовые механизмы (фиг. II. 31) используются для Непосредственного зажима или для зажима с помощью прижимной планки. Непосредственный зажим может осуществляться винтом-при неподвижной гайке (фиг. II. 31, б) или гайкой на неподвижной шпильке (фиг. II. 31, в).
Фиг. II. 31. Винтовые механизмы:
а — схема для расчета; б — зажим винтом; в — зажим гайкой.
Для вывода силовых зависимостей винтовой механизм можно рассматривать как комбинированный, состоящий из рычага с плечами гСр и I (фиг. 11.31, а) и цилиндрического клина (фиг. II. 7, а), с трением только по наклонной плоскости.
Так как
то сила, развиваемая идеальным винтовым механизмом, будет
rCp tg Ct
В реальных механизмах учитываются потери на трение в резьбе и на поверхностях контакта винта или гайки с зажимаемым изделием.
А. Зажим винтами со сферической пятой
В этом случае (фиг. II. 32, а) учитывается трение только в резьбе, т. е. трение на наклонной плоскости клина, для которого
_ 1
1клина — tg (а + ф)
Тогда сила зажима будет
Г = Q ------т-7-?- , г (II. 16)
Гер tg (а + ф) 47
где I — длина рукоятки (ключа) в мм;
гср — средний радиус резьбы в мм;
XX s
а — угол подъема резьбы; tg а =
zitr ер
s — шаг резьбы в мм;
Ф — угол трения.
70
Силовые механизмы
Для механизмов с прямоугольной резьбой (контакт по плоскости) tg ф f - 0,1; ф - 5°43'.
У механизмов с треугольной или трапецеидальной резьбой гайка перемещается как бы по V-образному желобу, а трение в желобе, при прочих равных условиях, больше, чем на плоскости. В этих случаях пользуются приведенным коэффициентом трения fap9 выраженным через коэффициент трения / при плоском контакте
lnP COS р ’
где Р — половина угла при вершине профиля резьбы.
Фиг. II. 32. Схемы для расчета винтовых механизмов.
Для механизмов с трапецеидальной резьбой
Cos 15° =
Для механизмов с метрической резьбой fnP = ^"зо6
При f = 0,1 для механизмов с метрической резьбой fnP - tg ф - 0,115; отсюда
Ф = arc tg 0,115 6°40'.
К. п. д. механизма — 1 —____ tg а
~~ iud tg (а <р) *
Условие самоторможения а < 6°40'.
У стандартных метрических резьб углы подъема а % 2 -т- 4°. Поэтому все механизмы с крепежной метрической резьбой самотормозящие.
Б. Зажим гайками и винтами с плоской пятой
В этих случаях, кроме трения в нарезке, учитывается трение на торце гайки или винта.
При зажиме гайкой, работающей как кольцевая пята (фиг. II. 32, б), момент Мп силы трения пяты определяем из следующих рассуждений.
Нагрузку на площади контакта л (/?2 — г2) предполагаем равномерно распределенной. Отсюда удельное давление
Р ” л (Я2 —г2) ’
Винтовые механизмы
71
Элементарный момент сил трения dMn на бесконечно узком кольце шириной dq найдем из формулы
dMn dF Q pp2ttQdQ-Q 2nppQ2dQ,
где dF — элементарная сила трения на кольце;
р — коэффициент трения.
Отсюда
я.
Мп = 2лр,р f = 2лцр ~3 ~ г3........
Подставляя значение р из формулы (На), получим
о рз____гз
= (Нб)
При зажиме винтом, работающим как сплошная пята (фиг. II. 32, в), г — 0 и формула (Пб) принимает вид
= (Пв)
При наличии трения только в резьбе момент на рукоятке (ключе) находим из формулы (II. 16)
QI = W tg (а + ф) гСр = Мр.
С учетом дополнительного момента сопротивления сил трения в пяте этот момент будет
Ql^ Мр + Мп. (Пг)
Для кольцевой пяты (гайки) уравнение (Пг) моментов принимает вид
Q/ = Г |rcptg(а + <р) + Я- р, 2ттг] • UU)
Для сплошной пяты (винт)
QI = W tg (а + ф) + ~ |а/?] (Не)
На практике часто нажимные винты снабжают сферическим торцом, действующим через наконечник (пяту) (фиг. II. 32, г).
В этом случае сферический конец винта вращается в конусном гнезде n D . наконечника, касаясь с ним по окружности радиуса /< == — (круговая пята).
Для круговой пяты момент, создаваемый силами трения, будет
Мп - р WR, а уравнение моментов
QI = W [rCp tg (а + ф) + (Нж)
Решая уравнения моментов относительно W и заменяя радиусы диаметрами, получим формулы для расчета сил зажима.
При зажиме гайкой
W = Q Л------------1---;vf ,
Гср tg(«+T)+4-^4^-
(11-17)
где D — наружный диаметр опорного торца гайки; d — внутренний диаметр опорного торца.
72
Силовые механизмы
При зажиме винтом с плоским упорным торцом
W = Q —-------------!--i. (11.18)
Гср tg (а - ф) 4- цО О
При зажиме винтом через наконечник
Г = Q —-------------!-------. (II. 19)
Гср tg (а ф) I- -g-
В. Упрощенные расчетные формулы
Для грубо приближенных расчетов при нормальной длине ключей (Z 14d, где I — длина ключа, d — номинальный диаметр резьбы) можно пользоваться формулами:
при зажиме винтами со сферической пятой
. W 140Q кг; (II. 20)
при зажиме гайками
W ^65Q кг. (II. 21)
Величина исходного усилия Q на рукоятке и сила зажима лимитируются условием прочности болта на растяжение.
Допустимое усилие зажима по условию прочности для основной метрической резьбы
Гаол = 0,64 1<ЛР = 0,5d* [о)р кг, (II. 22)
где [о — допустимое напряжение при растяжении
[о ]р 800 кг/см2;
d — номинальный (наружный) диаметр резьбы.
Определяя Wdon и подставляя его значение в вышеприведенные формулы, можно найти предельные значения Q, допускаемые по условиям прочности.
Г. Стандартные и типовые конструкции
Нажимные винты; пяты для нажимных винтов; переходные резьбовые втулки. Для зажима обрабатываемых деталей применяются стандартные нажимные винты h с подвижной рукояткой ио ГОСТ 3387—57 (фиг. II. 33, а); с неподвижной — по ГОСТ 3386—57 (фиг. II. 33, б); с шестигранной головкой по ГОСТ 9050—59 (фиг. JI. 33, в); с шестигранным углублением под ключ по ГОСТ 9051—59 (фиг. II. 33, г); с гайками-рукоятками по ГОСТ 3380-57 (фиг. II. 34).
Всё эти винты применяются двух типов: с гладким нажимным и резьбовым концом; на который навинчивается пята (фиг. II. 33, д). Пяты выполняются в,соответствии с ГОСТ 3390—57. Для зажима по обработанной поверхности применяются пяты гладкие, а по необработанной — рифленые.
Гайки-рукоятки (фиг. II. 34) стандартизованы: звездообразные (фиг. II. 34, б) выполняются по ГОСТ 4742—57; крыльчатые (фиг. II. 34, в) — по ГОСТ 3385—57; накатанные (фиг. II. 34, г) — по ГОСТ 3383—57.
Основные размеры винтов предусмотрены в пределах, указанных в табл. II. 4.
Предельные размеры пят: d = М5 М24, наружный диаметр D =?= - 10 55.
1 Детали станочных приспособлений, Стандартгиз, М.. 1960.
Фиг. II. 33. Стандартные нажимные винты и пяты: а — с подвижной ручкой; б — с неподвижной ручкой; в — с шестигранной головкой; г — с шестигранным углублением под ключ; д — пяты к винтам.
Винтовые механизмы.
74
Силовые механизмы
Фиг. II. 34. Стандартные винты с гайками-головками:
а — обычными; б — звездообразными; в — крыльчатььми; г — накатанными.
Винтовые механизмы
75
Таблица II. 4
Основные размеры стандартных нажимных винтов в мм
№ фигур d L н h bi
по фиг. II. 33, а М8—М24 30—180 28—40 — 60—180
по фиг. II. 33, б М8—М20 30—150 — 12—20 60—150
по фиг. II. 33, в М8—М36 25—200 10—40 — —
по фиг. II. 33, г Мб—М20 — — 3,5—11 —
по фиг. 11. 34, а М5—М24 22—150 — — —
С целью предохранения от износа в чугунные корпусы 3 приспособлений под винты устанавливаются стальные переходные втулки 1 с наружной и внутренней резьбой (фиг. II. 35); втулки стопорятся винтами 2.
Основные размеры переходных втулок по ГОСТ 4741—57: внутренняя резьба метрическая d = М12 -ч- М36 или трапецеидальная левая d — - 16 X 4-нЗО х 6; наружная резьба dY — М20 х 1,5-ь М48 X 3; L — = 18 -ь- 72.
Материал нажимных винтов и гаек-рукояток — сталь марок 35 и 45 по ГОСТ 1050—57; термообработка — закалка с отпуском до твердости RC 30 35; резьба по 3-му классу точности.
Для изготовления пят и резьбовых переходных втулок применяются те же стали и термическая обработка. Винты, гайки, пяты и втулки должны подвергаться оксидированию или фосфатированию.
Затяжные гайки и шайбы. Применяются следующие конструкции гаек: с шарнирной рукояткой— по ГОСТ 8921—58 (фиг. II. 36, а); с подвижной и неподвижной ручкой—по ГОСТ 3389—57, 3388—57 (фиг. II. 36, б, в); гайки штурвальные по ГОСТ 8919—58; гайки шестигранные высокие с буртиком по ГОСТ 8918—58 (фиг. II. 37, а); со сферической опорной поверхностью и со сферическим опорным фланцем — по ГОСТ 3392—57, 4089—57
(фиг. II. 37, б, в). Шайбы сферические и конические — по ГОСТ 3391—57; подвесные — по ГОСТ 4090—57.
Основные размеры гаек приведены в табл. II. 5.
Таблица II. 5
Основные размеры некоторых стандартных затяжных гаек в мм
i № фигур d L Ьх н
по фиг. II. 36, а М8—М20 65—160 — 30—72
по фиг. II. 36, б М8—М20 45— 85 60—130 —
по фиг. II. 36, в М8—М20 30— 70 60—150 —
по фиг. II. 37, 6 Мб—М36 — — 10—54
Затяжные гайки изготовляются из стали марок 35 и 45 и подвергаются термической обработке до твердости RC 35 -ь- 40. Гайки всех видов должны быть оксидированы или фосфатированы.
76
Силовые механизмы
Фиг. II. 36. Стандартные затяжные гайки:
а — с шарнирной рукояткой; б, в — с подвижной и неподвижной ручками; г, д — гайки штурвальные
Фиг. II. 37. Стандартные высокие гайки > и шайбы: а — с буртиком; б — со сферической опорной поверхностью; в — со сферическим опорным фланцем; г — сферическая и коническая шайбы; д — подвесная шайба
Винтовые механизмы
77
В приспособлениях следует избегать применения съемных гаечных ключей, так как это связано с лишней потерей вспомогательного времени, а в случаях их применения предпочтение следует отдавать торцовым ключам.
Винтовые прихваты. Винтовые прихваты представляют собой комбинированный механизм, состоящий из винтового и рычажного. Рычаги выполняются в форме прижимных стандартных планок и делятся на три вида:
1) передвижные или отодвигаемые — по ГОСТ 4735—57 (фиг. II. 38, и):
Тип А
Вид 8
Фиг. 11. 38. Стандартные прижимные планки: а — передвижные; б — поворотные.
2) поворотные — по ГОСТ 4734—57 (фиг. II. 38, б);
3) откидные — по ГОСТ 4736—57 (фиг. 11.39).
Размеры передвижных и поворотных планок выбираются в зависимости от диаметра стержня, пропускаемого через их отверстия. Предельные размеры (в дш): L — 40 -н 300; В — 18 — 80; Н 8 50. Планки изгото-
вляются из стали марки 45 с термической обработкой до твердости RC 34 -4- 40 или из сталей марок 15 и 20 с цементацией на глубину 0,8 4-4- 1,2 мм, с последующей закалкой и отпуском до твердости RC 50 -н 55. Прижимные планки оксидируются или фосфатируются.
В табл. II. 6—II. 8 приведены основные размеры винтовых прихватов по нормалям Оргстанкинпрома. Тип прижимной планки и размеры деталей соответственно выбираются по таблицам ГОСТ и нормалей.
В тех случаях, когда в зоне крепления требуется компактность, применяются Г-образные прихваты по ГОСТ 9055—59 и ГОСТ 9056 -59. В табл. II. 9 и II. 10 даны конструкции и размеры этих прихватов.
78
Силовые механизмы
Кроме рассмотренных, применяются двухсторонние прихваты по ГОСТ 9057—59 (табл. II. 11).
В табл. II. 11 — II. 13 приведены типовые конструкции винтовых прихватов. В табл. II. 11 — прихваты для зажима сверху; в табл. II. 12 —для
б)
Фиг. II. 39. Стандартная откидная планка (а) и примеры ее применения (б).
зажима сбоку; в табл. II. 13 — универсальные прихваты. Последние целесообразно применять в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.
На фиг. в табл. II. 6: 1 — прижимная планка; 2— шайба коническая;
3 — болт; 4 — винт; 5 — опора; 6 — гайка; 7 — пружина; 8 — шайба;
9 опора.
На фиг. в табл. II. 7: 1 — прижимная планка; 2 — болт; 3 — коническая шайба; 4 — ключ; 5 — нажимной винт; 6 — резьбовая переходная втулка; 7 — стопорный штифт; 8 — гайка; 9 — пружина; 10 — шайба.
На фиг. в табл. II. 8: 1 — прижимная планка; 2 — шайба; 3 — пружина;
4 — опора регулируемая; 5 -— опора; 6 — гайки; 7 — коническая шайба;
8 — сферическая шайба; 9 — затяжная гайка; 10 — шпилька.
На фиг. в табл. II. 9: 1 — шпилька; 2 — затяжная гайка; 3— прихват (по ГОСТ 9055—59, тип А); 4 — пружина; 5 — штифт.
На фиг. в табл. II. 10: /—прихват (по ГОСТ 9055—59, тип Б); 2 — штифт;
3 — пружина; 4 — затяжная гайка; 5 — шпилька.
Винтовые механизмы
79
Таблица 11. 6
Основные размеры нормализованных винтовых прихватов (в мм)
L
юобления
а L 1 н 1 ^2 | h Ц
наименьшие
М12 М12 80 34 18 40 70 25 43
100 44 20 50 53
125 57 25 66
М16 MI6 100 42 20 50 80 30 52
125 55 25 60 65
150 67 30 90 77
М20 М20 125 54 25 60 100 35 66
150 66 30 70 78
175 79 35 но 90
М24 М24 150 65 30 70 но 40 80
175 77 35 80 120 92
200 90 40 105
80
Силовые механизмы
Таблица II. 7
Основные размеры нормализованных винтовых прихватов с ключом (в мм)
d L i н и 1 h
наименьшие
М12 М16 100 44 20 60 70 30
125 57 25 80
М16 М20 125 55 25 70 90 35
150 67 30 100
М20 125 54 25 100 40
150 66 30 110
175 79 35
М24 М24 150 65 30 80 по 1 45
175 77 35 I- 120
200 90 40
М30 МЗО 175 78 35 100 130 50
200 90 40 140
225 102 45
250 115 50 . 150
Винтовые механизмы
81
Таблица II. 8
Основные размеры нормализованных винтовых прихватов с регулируемой опорой (в мм)
а di L 1 н ^2 I '-3 1 А
наименьшие
М12 12 80 34 18 50 70 30 25
100 44 20 75
125 57 25
М16 1 16 100 42 ! 20 I 60 80 35 30
125 55 25
150 67 30 85
М20 20 125 54 25 70 95 45 35
150 66 30
175 79 35 ПО
М24 24 150 1 65 i 30 80 НО 50 40
175 77 35 120
200 90 40
мзо 30 1 175 78 35 90 140 1 60 50
200 90 40
225 102 45 150
250 105 50
82
Силовые механизмы
Таблица IL 9
Размеры Г-образных прихватов с затяжкой сверху (в мм)
Ориентировочно Закрепляемая-^ деталь
а D х3 1 L н h m а (не менее) Размеры шпильки
мю 22 25 50 15 55 . 10 15 МЮ X 80
35 60 65 MIO X 90
М12 28 35 55 20 58 12 20 М12 X 90
45 70 72 М12 X 100
М16 i 35 40 65 25 65 16 22 М16 X 110
50 85 85 М16 х 1зо
М20 40 45 80 . 30 80 20 25 М20 X 130
60 100 100 М20 X 150
М24 45 50 95 35 95 25 28 М24 X 150
70 120 120 М24 X 170
Винтовые механизмы
83
Таблица 11. 10
Размеры Г*образных прихватов с затяжкой снизу или сбоку (в мм)
—
Ориентировочно
Закрепляемая' деталь
Опора под деталь
Корпус приспособления
d D 1 L н к т а
М10 22 25 50 15 50 10 15
35 60 65
М12 28 35 55 20 58 12 20
45 70 72
М16 35 40 65 25 65 16 22
50 85 85
М20 40 45 80 30 80 20 25
60 100 100
М24 45 50 95 35 95 25 28
70 120 120
84
Силовые механизмы
Таблица II. 11
Типовые конструкции винтовых прихватов для зажима сверху
Характеристика
Эскиз
Поворотный прихват с нерегулируемой опорой 1 и упорным штифтом 2. Пригоден для зажима деталей, размер h которых имеет малые колебания. При смене детали > прихват поворачивают.
‘ Поворотный прихват с регулируемой опорой 1 и упорным штифтом. Регулируемая опора позволяет зажимать обрабатываемую деталь с переменным размером h.
Отодвигаемый прихват с винтовым домкратом. Прижим осуществляется плоскостью цилиндрического вкладыша 1, имеющего возможность поворачиваться в отверстии прихвата.
Быстродействующий прихват, автоматически отодвигаемый кулачком /. Возврат производится пружиной 2.
Винтовые механизмы
85
Продолжение табл. II. 11
Эскиз
Характеристика
Откидной прихват с пружинящим плунжером / для отвода прихвата в исходное положение.
Отодвигаемый прихват для поджима детали снизу вверх.
Поворотный прихват с откидным болтом 3 и нажимным сухарем 2. После раскрепления и отвода болта прихват поворачивают вокруг оси 1.
Прихват для деталей большой высоты, смонтированный на колонке.
86
Силовые механизмы
Таблица II. 12
Типовые конструкции винтовых прихватов для зажима сбоку
Характеристика
Боковые прихваты, обеспечивающие зажим детали одновременно в горизонтальном и вертикальном направлениях:
а — прихват 1 на оси 2 используется для зажима по обработанной поверхности; б — прихват 3 на сферической опоре 4 — по необработанной.
Боковой прихват со скошенной опорой.
Боковой наклонный прихват
Боковой прихват 1 в виде клина, поджимающий обрабатываемую деталь одновременно к нижним и боковым опорам.
Разновидности клиновых прихватов.
Винтовые механизмы
87
Продолжение табл. II. 12
Эскиз
Характеристика
Шарнирный прихват 1 для бокового зажима деталей, устанавливаемых непосредственно на столе станка. Стойка 2 направляется по пазу стола и закрепляется болтами с Т-образными головками.
Боковой прихват, закрепляемый в пазу стола для зажима деталей типа тонких пластин, устанавливаемых на его опорной поверхности.
Боковой прихват в виде ползуна, корпус которого закрепляется на столе станка.
Боковой прихват для зажима деталей на столах строгальных и фрезерных станков. Шарнирный прихват 2 упирается в колодку 1, а прихват 3 поджимает детали к сменному упору 4,
88
Силовые механизмы
Продолжение табл. II. 12
Эскиз
Характеристика
Вариант использования прихвата для зажима тонкой планки 1 через промежуточную деталь 2.
Универсальные винтовые прихваты
Таблица II. 13
Эскиз
Характеристика
Криволинейный прихват 1 для закрепления деталей разной высоты на столе станка.
Прихват 1 со ступенчатой опорной стойкой 2.
Нормализованный универсальный прихват, регулируемый по высоте в пределах 45 -н 120 мм:
1 — болт, зажимающий одновременно обрабатываемую деталь и весь узел прихвата на столе станка; 2 — коленчатый прихват; 3 — опора прихвата; 4 — отжимная пружина; 5 — гайка; 6 — винтовая ступенчатая стойка. Коленчатый прихват 2 можно поворачивать на 180°
Винтовые механизмы
89
Продолжение табл. II. 13
Эскиз
Характеристика
Пример использования универсального прихвата.
Универсальный прихват с фиксацией по высоте с помощью пакета тарельчатых пружин. При затяжке болта 1 прихват 2 через опору 6 зажимает деталь. Одновременно левым концом прихват давит на вкладыш в опоре и через него на тарельчатые пружины 5; последние заклинивают прихват на стойке 4.
Универсальный боковой прихват состоит из бруска закрепляемого на столе станка болтами через приваренные к бруску ушки 2. В пазах бруска помещены переставные кулачки 5, фиксируемые на осях 4. Зажим производится винтами 5.
90
Силовые механизмы
9$ ЭКСЦЕНТРИКОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Эти механизмы — быстродействующие, но уступают винтовым в силе зажима и имеют ограниченный линейный ход. Применяются две разновидности:
1) с круглыми эксцентриками;
2) с криволинейными эксцентриками или плоскими кулачками.
Круглые эксцентрики представляют собой диск или валик с осью вращения, смещенный на величину эксцентрицитета е. У плоских кулачков рабочий профиль очерчивается по архимедовой или логарифмической спирали.
А. Круглые эксцентрики
Характеристики круглых эксцентриков (ГОСТ 9061—59) можно выяснить на примере эксцентрикового рычага (фиг. II. 40).
Линия эксцентрицитета kn делит эксцентрик на две симметричные половины, состоящие как бы из двух клиньев, навернутых на «начальную окружность» эксцентрика (показана пунктиром). Для зажима обычно используется участок пт нижнего клина (жирная линия на схеме фиг. II. 40, б) или участок, симметричный относительно точки т (жирная линия на схеме фиг. II.; 40, а).
Фиг. II. 40. Схема для расчета круглых эксцентриков.
Рассматривая механизм как комбинированный, состоящий из рычага с плечами I и Q и клина с трением на двух поверхностях (на оси и в точке А зажима) получим силовые зависимости’.
для идеального механизма
= Q — ; (11.23)
«О- «Р Qcp tg аср '
для реального 1 * *
WCD = Q ~ ---г, (П.24)
Ср Qcp tg (Vcp 4- Ф1) + tg(p2 V 7
где Wcp — среднее значение силы зажима;
Qcp — среднее значение радиуса, проведенного из центра вращения эксцентрика в точку А зажима;
аср — средний угол подъема, эксцентрика в точках зажима;
Фп Фа — углы трения скольжения в точке А зажима и на оси эксцентрика.
1 Как видно из фиг. II. 40, б, рычаг развивает силу Qt, а на криволинейный клин дей-
ствует сила Q2~ Qi cosctj. Но так как при малых значениях a cos а близок к единице, то в фор-
мулах принимается ~~ Qi-
Эксцентриковые механизмы
91
Значения аср находим путем следующих рассуждений. Радиус q „ D ,
при зажиме партии деталей может изменяться в пределах: qmin (Г1РИ зажиме точкой m); ртах == -5- + е (при зажиме точкой п); е— величина эксцентрицитета; отсюда
__ D -J- е
Qcp ’ *
Угол а подъема эксцентрика может изменяться от атах = 8°30' при зажиме точкой т и горизонтальном положении линии kn эксцентрицитета (фиг. II. 40, а) до amin = 0 при зажиме точкой п и вертикальном положении линии эксцентрицитета; последнее видно из схемы П. 40, б, где промежуточный угол оц по мере перехода линии эксцентрицитета kn из горизонтального положения в вертикальное приближается к нулю. При расчетах можно принимать аср = 4°.
Углы трения (при / = 0,1) сру = ср2 = 5°43'.
При нормальной длине рукоятки (/t 2D) приближенное значение силы
зажима можно определять по формуле 1
12Q. (11.25)
/(. и. д. эксцентриковых механизмов, как и клиновых, с трением на двух поверхностях определяется по графику фиг. II. 16. Среднее значение к. п. д. при аср = 4°
т]ср 0,3.
Условие самоторможения обеспечивается при соотношении
(11.26)
Это соотношение получается из следующих условий. Для самоторможения клина с трением по двум поверхностям необходимо, чтобы
a < Ф1 + фг.
У эксцентриков угол а переменный и имеет максимальное значение в положении, когда эксцентрик зажимает деталь точкой т. Допустим, что в этом самом неблагоприятном положении (фиг. II. 41) эксцентрик находится в заторможенном состоянии, т. е. в равновесии. При равновесии эксцентрика алгебраическая сумма моментов всех сил относительно оси вращения равна нулю, т. е.
^ + -ф — Fe = 0.
Фиг. II. 41. Схема для определения зависимости между диаметром эксцентрика и его эксцентрицитетом.
Очевидно, что условие самоторможения обеспечивается, если
или
1 Из сопоставления формулы (II. 25) с формулами (II. 21) и (II. 20) для винтовых механизмов можно видеть, что при одинаковых длине рукояток и исходной силе Q эксцентрики развивают в 5—10 раз меньшую силу зажима, чем винтовые механизмы.
92
Силовые механизмы
Отсюда
е <
2
где /1 и /2 — коэффициенты трения скольжения в точке зажима и на оси.
Трением на оси эксцентрика пренебрегают, но зато коэффициент трения /1 в точке зажима т принимают равным 0,15, а не 0,1, как обычно.
Тогда
frD 0,15Z>
2 " 2 ‘
Разделив оба члена неравенства на
0,15е
2
получим
окончательно
D 2 е 0,15 ’
2- >14. е
Соответственно при /1 = tg q>i = 0,15 = 8°30'.
Линейный ход S эксцентрика, т. е. величину перемещения точки А зажима по вертикали при повороте эксцентрика на угол Р находим из треуголь-ника$СОВ (фиг. II. 40, б)
S = е sin Р
при р = 0S = 0; при Р — 90° S = е.
Стандартные круглые эксцентрики . (ГОСТ 9061—59) имеют предельные размеры: D = 32 -н 70 мм\ е = 1,7 -г- 3,5 мм.
Б. Криволинейные эксцентрики
Достоинство круглых эксцентриков заключается в простоте их изготовления; основной недостаток — непостоянство угла подъема и сил зажима. Кроме того, при предельном повороте на углы р = 60 4- 90° они имеют небольшой линейный ход. Поэтому вместо круглых иногда применяют эксцентрики с рабочим профилем, очерченным по спирали.
' Фиг. II. 42. К расчету плоских кулачков:
а — архимедова спираль; б — построение профиля кулачка по архимедовой спирали.
Логарифмическая спираль — единственная кривая, имеющая постоянный угол подъема а, а следовательно, обеспечивающая постоянство сил при зажиме любой точкой профиля.. Однако изготовление таких профилей сопряжено с трудностями. Проще получить кулачки с архимедовой спиралью.
Величины радиусов архимедовой спирали (фиг. II. 42, а), взятых через равные углы £, образуют арифметическую прогрессию.
Если х — разность прогрессии, то
г2 = П + х; г3 = П + 2х; гп = + (и — 1) х.
Эксцентриковые механизмы
93
Угол подъема архимедовой спирали определяется из уравнения 1 h
«““-'К'
где — угол между начальным г{ и конечным гп радиусами.
Так как отношение h к для данной спирали величина постоянная, а г — величина переменная, то угол подъема а архимедовой спирали — переменный; тангенс угла, а соответственно и угол уменьшаются с увеличением радиуса-вектора.
Для кулачков с углом = 90° обычно принимают h = гп — = 1,5 мм.
При столь незначительной разнице в размерах радиусов tg а и угол а
можно рассматривать как величины постоянные.
Построение профиля по архимедовой спирали, обеспечивающего условие самоторможения, показано на фиг. 11. 42, б. На развернутой начальной полуокружности диаметром D как на катете строят треугольник, второй катет которого h определяют по формуле
h - 0,075л£). ' (Па)
Из треугольника находим , . h Q.OibnD n , _
WD=T6,toD-=0’15’
(116)
и соответственно
а 8°30'.
Принимая, как и у круглых эксцентриков, коэффициент трения в точке зажима f --- 0,15, получаем угол трения ф = 8°30'.
Следовательно, условие самоторможения а < ф обеспечивается.
Полагая в формуле (Па) h — 3 мм (для четверти окружности Л = 1,5 мм), найдем наименьший начальный диаметр D, удовлетворяющий условию само-
торможения,
D = —V 13
0,075л
ММ.
Все кулачки с D > 13 мм — самотормозящие. На практике диаметры их берут равными 40—100 мм.
Преимущество кулачков в том, что они могут работать с углами поворота до 90, 180°, обеспечивая значительный линейный ход и постоянство сил зажима.
В. Нормализованные и типовые конструкции
На фиг. II. 43 показаны разновидности эксцентриков.
Фиг. II. 43. Разновидности эксцентриков:
а — круглый эксцентрик;
б — круглый эксцентрик со срезом; в — эксцентриковый кулачок; г — сдвоенный эксцентрик, обеспечивающий в два раза больший линейный ход; д — эксцентриковый рычаг; е — вильчатый эксцентриковый рычаг; ж, з — двух-и одноопорный эксцентриковые валики.
Эксцентрики а—г устанавливаются на валики, вращаемые рукоятками; эксцентрики д, е имеют приваренную или ввинченную рукоятку и вращаются
94
Силовые механизмы
на оси. Изготовляются эксцентрики из сталей марок 35—45 или из цементируемых сталей с термообработкой их до твердости RC 35 4- 40.
В табл. II. 14 даны основные размеры, а в табл. II. 15 типовые конструкции эксцентриковых прихватов.
На фиг. в табл. II. 14: 1 — прихват (по ГОСТ 9058—59); 2—опора под эксцентрик (по ГОСТ 9053—59); 3 — пружина; 4 — эксцентрик (по ГОСТ 9061—59); 5 — рукоятка; 6 — конусная шайба; 7 — сферическая шайба; 8 — гайка; 9 — шпилька; 10 — винт; И — шайба; 12 — ось; 13 — штифт.
Размеры деталей берутся по нормалям.
Таблица 11. 14
Основные размеры нормализованных эксцентриковых прихватов в мм
а L 1 h /ij
MI2 80 35 20 65
30 75
40 1 85
! 50 95
М16 100 1 44 ; 25 | 75
35 | 85
45 | 95
55 110
125 56 25 80
35 90
45 100
55 | 110
М20 150 68 30 | 90
40 100
50 НО
60 120
Эксцентриковые механизмы
95
Таблица 11. 15
Типовые конструкции эксцентриковых зажимов и прихватов
Эскиз
Характеристика
Эксцентриковый рычаг 4 укреплен в переставной скобе 2 и предназначен для зажима прутков на призматической опоре 1. Регулиро-вание оси эксцентрика по высоте производится поворотом эксцентрикового пальца 3 (ось эксцентрика).
Отодвигаемый прихват с эксцентриковым рычагом. Регулирование положения эксцентрика по высоте зажима производится перемещением клина
Прихват с одноопорным эксцентриковым валиком. В плунжер 1 установлен винтовой регулируемый толкатель 2, действующий на прижимную планку.
Быстродействующий прихват с эксцентриковым кулачком, установленным на валике. При повороте рукоятки 1 валика прихват автоматически отводится с помощью захватывающего штифта 3. Плоская пружина 2 обеспечивает постоянный контакт прихвата с кулачком
Г-образный прихват с вильчатым эксцентриковым рычагом. Кулачок рычага опирается на торец закаленной резьбовой втулки /, которая служит также для регулирования хода эксцентрика. Положение втулки фиксируется гайкой 2
96
Силовые механизмы
Продолжение табл. II. 15
Эскиз
Характеристика
Боковой зажим со сдвоенным эксцентриком 1, ось которого свободно перемещается в прорези упора 2. Сдвоенный эксцентрик обеспечивает увеличенный линейный ход.
! Конструкция аналогична преды-
1 дущей, но так как упором сдвоен-! кого эксцентрика 1 служит правый | конец коленчатого рычага 2, то
обеспечивается зажим изделия в I двух направлениях.
!
Быстродействующий зажим с криволинейным эксцентриком (плоским кулачком).
Механизмы с цилиндрическими кулачками
97
Продолжение табл. II. 15
Характеристика
Эскиз
Эксцентриковые тиски со сменными губками для зажима мелких деталей.
10. МЕХАНИЗМЫ С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ КУЛАЧКАМИ
Цилиндрический кулачок можно рассматривать как односкосый клин, свернутый в цилиндр. Дополненный рукояткой, цилиндрический кулачок представляет собой быстродействующий комбинированный механизм, состоящий из рычажного и клинового, с трением на основании и винтовой поверхности.
Следовательно, сила развиваемая механизмом, рассчитывается по формуле
На фиг. II. 44 кулачок 4 помещен в отверстии плиты 5 и при повороте действует на штифт 3, скользящий по его винтовой поверхности. Через штифт
Фиг. II. 44. -Прихват с цилиндрическим кулачком.
давление передается прихвату /, установленному на оси 2. При повороте рукоятки в другую сторону прихват возвращается в исходное положение под действием подпружиненного плунжера 6.
Профиль кулачка имеет двойной угол подъема —15 и 5°, что обеспечивает зыстрый подвод прихвата к детали, а на участке профиля под углом 5° — надежное закрепление и самоторможение.
98
Силовые механизмы
Силу зажима находим по формуле
W --- Q , .1 , (II. 27)
Гср tg (а + Ф1) -! tg ф2 v 7
где гср — средний радиус цилиндра кулачка;
I — длина выступающей части рукоятки;
Ф1 и ф2 — углы трения на винтовой поверхности и основании кулачка.
Типовые конструкции приведены в табл. II. 16.
Таблица IT 16
Типовые конструкции зажимов и прихватов с цилиндрическим кулачком
Эскиз Характеристика
Быстродействующий боковой зажим с цилиндрическим кулачком. При зажиме штифт Д запрессован-ный в скалку 3, скользит по торцовой поверхности неподвижного кулачка 2. При раскреплении скалка отводится и штифт проходит через прямоугольный вырез k в кулачке.
При зажиме валиков в кондукторе рукоятка 2 скользит по профилю кулачка и поднимает плунжер 3 с опорой 4\ последний поджимает валик к штифтам 5, образующим призму. Кулачок имеет продольный вырез под рукоятку и два угла подъема: а — 15° и (х — 5°.
Рычажно-шарнирные механизмы
99
Продолжение табл. II. 16
Эскиз
Характеристика
Универсальный прихвате цилиндрическим кулачком. В отверстие прихвата 1 свободно вставлена цилиндрическая гайка 2 под регулировочный винт Зе головкой Цилиндрический кулачок состоит из нижней неподвижной половины 7 и верхней подвижной 5, управляемой рукояткой 6.
11. РЫЧАЖНО-ШАРНИРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Эти механизмы обычно применяются в качестве усилителей приводов. По конструкции они делятся на однорычажные, двухрычажные одностороннего действия, двухрычажные двухстороннего действия (самоцентрирующие); свойством самоторможения не обладают.
А. Однорычажные механизмы
На фиг. II. 45 показана схема однорычажного механизма с роликом. Рычаг 1 через обычный рычаг 2 зажимает деталь 3 и находится в равнове-
сии. Исходная сила Q и реакция N со стороны опоры ролика заменяются равнодействующей R, направленной вдоль рычага. После разложения R в точке С получены силы W и Q.
Из треугольника сил WCR для идеального механизма находим
^ = <2^- (И. 28)
Следовательно, идеальный однорычажный механизм, как и клиновой, при а О развивает силу зажима Wud -> со.
Сила зажима, развиваемая реальным механизмом, определяется по формуле
W = Q , J , .-------------, (II. 29)
tg (а + Р) -|- tg v 7
где Р — дополнительный угол к углу
'наклона а, которым учитыва-
Фиг. II. 45. Схема для расчета од норычажных механизмов с роликом
ются потери на трение скольжения в шарнирах
Р = arcsin f ;
tg — приведенный коэффициент трения качения, которым учитываются потери на трение в роликовой опоре
d
tg ф2Пр = tgqp2 д-;
d — диаметр осей шарниров и ролика;
100
Силовые механизмы
D — наружный диаметр ролика;
L -- расстояние между осями отверстий рычага;
f — коэффициент трения скольжения в шарнирах и на оси ролика; tg ф2 — коэффициент трения скольжения на опоре ролика.
Значение угла р можно определить из схемы, приведенной на фиг. II. 46, где г — радиусы отверстий рычага. Из центров отверстий радиусом q = rf описаны две окружности трения (показаны пунктиром). К этим окружностям проведена касательная хх\ угол, заключенный между этой касательной и линией центров АВ, и будет углом [3.
Фиг. II. 46. Схема для определения значения угла |3.
Для определения угла Р параллельно касательной хх, на расстоянии 2р от центра, проведена- пунктиром линия СВ,
Из прямоугольного треугольника АСВ находим
. о 2р 2г/ d -sinP—« =
При коэффициенте трения f = 0,1 угол р незначительный. Так, например, при ----- 0,2 Р — 1°10'. На практике часто берут <0,2 и соответственно получают
р - 20 40'.
Одной из характеристик механизма является так называемый «запас хода», значение которого находим из прямоугольного треугольника АВС (фиг. II. 45).
При перемещении рычага 1 из положения, показанного на фиг. II. 45, в вертикальное положение, т. е. в положение «распора» (а = 0), его точка А приложения исходной силы Q проходит путь
= АВ = L sin а,
а точка С приложения силы зажима W соответственно проходит путь
S-2 = L — ВС = L — L cos а; окончательно
S2 = L(1 — cosa), (II. 30)
где L — длина рычага 1.
Путь S2 называется запасом хода. При ос 0 cos ос-> 1, S2->0, т. е. запас хода при'малых углах наклона а очень небольшой. Так, например, при длине рычага L = 100 мм, а ~ 10° запас хода S2 = 1,5 мм\ при а = 5° S2 — 0,5 мм.
Передаточное отношение перемещений
. _ S2___ 1 — cos а_ а
sin а 2
В связи с малым значением запаса хода при конструировании рычажношарнирных механизмов придерживаются следующего порядка:
Рычажно-шарнирные механизмы
1.01
1) назначают длину рычага L;
2) за исходное положение механизма в момент начала зажима принимают положение для крепления детали с наименьшим предельным размером и в этом положении полагают угол наклона рычага а = 5°.
Тогда, например при L 100 мм, запас хода S2 = 0,5 мм пойдет на затягивание; другие детали из партии с большим размером будут зажиматься под углами а > 5°. Следовательно, при любых колебаниях размера заготовок механизм будет работать нормально.
Б. Двухрычажные механизмы одностороннего действия
Для идеальных механизмов из треугольника сил на схеме (фиг. II. 47, а, б) находим
т. е. эти механизмы при равных исходных силах развивают в два раза меньшую силу чем однорычажные [сравнить с формулой (II. 28)1.
Фиг. II. 47. Схемы двухрычажных механизмов: а, б — одностороннего действия; в, г — двухстороннего действия (самоцентрирующие).
Для реального механизма без плунжера (фиг. II. 47, а)
(11.32)
где углом Р, как и ранее, учитываются потери на трение в шарнирах.
102
Силовые механизмы
В механизме с плунжером (фиг. II. 47, б), кроме трения в шарнирах, учитывается трение на плунжере, и формула принимает вид
»“«ЯъЧ1Г*4 (IL33)
где tg ф3ггр — приведенный коэффициент трения, которым учитываются потери на трение в консольном (перекошенном) плунжере
! 3/
—;
tg <р3 — коэффициент трения скольжения в двухопорном (непереко-шенном) плунжере;
а - длина направляющей плунжера;
I — расстояние от оси шарнира до середины направляющей плунжера.
При — = 0,7 и tg ср3 = 0,1 tg <р3лр = 0,21.
Запас хода механизма в два раза больше, чем у однорычажного
S2 - 2L (1 — cos а). (11.34)
Последнее объясняется тем, что при наличии неподвижной опоры в точке В (фиг. II. 47, а) точка С перемещается не только в результате спрямления рычагов, но и в результате смещения вверх точки Л.
В. Двухрычажные механизмы двухстороннего действия
Эти механизмы можно рассматривать как спаренные однорычажные (фиг. II. 47, в, г).
Для идеальных механизмов суммарная сила определяется по формуле (II. 28)
W7 . _ л 1
w сум - ид V tg ц *
Для реального механизма без плунжеров (фиг. II. 47, в)
= Q—Ц-а- (11.35)
tg (a -t ₽) v 7
Для механизма с плунжерами (фиг.
II. 47, г)
<п-36>
Суммарный запас хода определяется по формуле (II. 34).
Сила, развиваемая каждым рычагом (плунжером), и запас хода каждого плунжера соответственно в два раза меньше.
Г. Однорычажные механизмы с ручным приводом
Для идеального механизма (фиг. II. 48)
(1L37)
Фиг. II. 48. Схема однорычажного шарнирного механизма с ручным управлением.
Рычажно-шарнирные механизмы
103
Для реального механизма, с учетом трения в шарнирах,
(II. 38)
Запас хода находим по формуле (II. 30), где L —длина рычага (нафиг. II. 48 изображен жирной линией и размером /).
Д. Сводная таблица формул и расчетные графики
В табл. II. 17 сведены формулы для расчета характеристик рычажношарнирных механизмов, а на фиг. II. 49 и II. 50 приведены расчетные графики.
Графики построены по следующим данным: tgq>x = tg q>2 = tg ф3 = 0,1; 4 = 0,5; — = 0,7; 4 = 0,2; P = l°10'.
и a L *
Таблица II. 17
Сводная таблица формул для расчета основных характеристик рычажно-шарнирных механизмов
Однорычажные с роликом
Двухрычажные односторон него действия
Двухрычажные двухстороннего действия (самоцснтрирумлцие)
1ид tga
_ ^2) tg (a + ₽) + tg(p2
Запас хода
.-.-г L (1 — cosa) (3)
iua "2tga (4)
Без плунжера (по фиг. II. 47, а)
1 = Ttg (а"+₽) (0)
С плунжером по фиг. II. 47, б)
_ Г 1______________
2 |_ tg (а ₽)
— tg ф3 .6)
Запас хода
S2 = 2L (1 — cos a) (7)
находим по формуле (1)
Без плунжеров (по фиг. II. 47, в)
_____1_
*tg (a + Р)
С плунжерами (по фиг. II. 47, г)
„ i П
Для всех механизмов к. п. д. н ; р 1ид
[ tg (a + ₽)
3/1 — tgф3-- (9)
WcyM =- Qi', Г = ,
где IF —• сила зажима каждого рычага
S2cyM определяем по формуле (7):
С ^2СУМ
где S2—запас хода каждого рычага
' Г 1 л
— arcsin — & 1°.
По найденной из графиков характеристике и по формулам, помещенным в верхней части графиков, определяются W, S2f л*
к. п. д. т] механизмов мало изменяется при переходе от больших к малым углам наклона (см. в нижней части графиков). Это отличает их от клиновых механизмов, у которых к. п. д. с уменьшением угла наклона резко уменьшается.
Фиг. II. 49. График для определения характеристик однорычажного шарнирного механизма с роликом (по фиг. II. 45)
Фиг. IL 50. График для определения характеристик двухрычажного шарнирного механизма одностороннего действия (по фиг. II. 47, а, б).
Рычажно-шарнирные механизмы
105
Е. Типовые конструкции рычажно-шарнирных механизмов
Фиг. II . 51. Пневматический зажим с однорычажным шарнирным механизмом с роликом.
Усилие зажима передается от встроенного в корпус 1 приспособления поршневого пневмопривода. В вильчатый конец штока 2 на оси 3 помещен ролик и вильчатый конец рычага 4. Последний шарнирно связан с коленчатым рычагом 5, перемещающим ползун 5.
Ползун зажимает обрабатываемую деталь.
Фиг. II. 52. Многоместное приспособление с однорычажным шарнирным механизмом с роликом.
От гидроцилиндра 1 усилие зажима передается рычагу 2 и далее через обычный рычаг 3 и плунжер 4 на систему шарнирно закрепленных прихватов 5, зажимающих обрабатываемые детали.
106
Силовые механизмы
А
вид А
Фиг. II. 53. 'Пневматический зажим с двухрычажным шарнирным механизмом двухстороннего действия.
Обрабатываемая деталь (диск) центрируется по сменному пальцу /, установленному в корпус приспособления 2. Шток 4 встроенного в корпус поршневого пневмопривода 3 через вилку 5 действует на рычаги 7, шарнирно закрепленные на оси 6. Давление со стороны рычагов 7 через плунжеры 8 и регулируемые винты 9 передается на рычаги 10, зажимающие деталь. Рычаги 10 сидят на осях 11. Так как механизм центрирующий, то при наличии пальца 1 он будет зажимать детали, имеющие лишь строго концентричные наружную поверхность и отверстие. В противном, случае установка на палец 1 должна производиться с зазором, как предварительная.
Рычажно-шарнирные механизмы
107
Фиг. II. 54. Пневматические тиски с двухрычажным шарнирным механизмом одностороннего действия,
В отверстие диска 1, прилегающего к резиновой диафрагме, запрессован подпятник 2, на который опираются концы рычагов 3 и 10, шарнирно связанные осью 8. При впуске сжатого воздуха через кран 15 и движении диска вверх рычаги спрямляются и через ось 5 перемещают подвижную губку 4, зажимающую деталь; ось 11 закреплена в корпусе. Для предотвращения перекоса диск снабжен двумя направляющими колонками 13, а его перемещение вверх ограничивается двумя регулировочными винтами 12. Регулировкой обеспечивается минимальный угол наклона рычагов к горизонтальной линии в пределах 5—7°. При этом положении губка 4 должна надежно зажимать деталь с наименьшим предельным размером.
Возвращение механизма в исходное положение и освобождение детали производится четырьмя цилиндрическими пружинами 6, концы которых размещены в отверстиях корпуса, прикрытых сверху резьбовыми пробками 14\ пробки одновременно служат для регулирования силы сжатия пружин.
Две скобы 7, прикрепленные к диску и надетые на концы оси 8, при опускании диска поворачивают рычаги и отводят губку 4.
От загрязнения механизм предохраняется защитным козырьком 9.
108
Силовые механизмы
12. МНОГОЗВЕННЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Эти механизмы имеют ведомые звенья в виде прихватов или плунжеров; приводятся в действие от одной рукоятки или штока привода и зажимают несколько деталей или одну деталь в нескольких точках одновременно.
Ведомые звенья механизма представляют собой сблокированную «плавающую» систему, а поэтому независимо от колебания размеров обрабатываемых деталей зажимают их равномерно. Применение многозвенных зажимов сокращает вспомогательное время.
По направлению сил зажима механизмы можно разделить на следующие группы:
1) последовательного действия, передающие силу зажима в одном направлении от детали к детали;
2) параллельного действия, зажимающие детали в нескольких параллельных направлениях;
3) со встречным направлением сил зажима;
4) с пересекающимся направлением сил;
5) комбинированные механизмы.
Таблица П. 18
Типовые конструкции силовых механизмов с двумя ведомыми звеньями
Характеристика
Сила зажима, развиваемая гайкой 7, передается рычагам 3, а через них тягам 5 и Г-образным прихватам 6; вместо гайки можно использовать шток привода. Промежуточная втулка 2 и шарнирная тяга 4 обеспечивают поворот рычагов навстречу друг другу. Возврат прихватов в исходное положение производится пружинами. Перед установкой очередной детали прихваты поворачивают на 90°.
При затягивании гайки 1 сила зажима передается прихвату 2 и одновременно через шарнирное коромысло 3, покачивающееся на сферической опоре 4, передается прихвату 6. В исходное положение прихваты возвращаются под действием пружин 5.
Многозвенные механизмы
109
Продолжение табл. И. ]§
Эскиз
Характеристика
I_____________________________________________
Мех а н изм а н а логичен предыдущему.
Зажим осуществляется эксцентриком /.
Через штурвал винта / сила зажима передается шарику'2, а от него плунжерам 3 и 4. Плунжеры 4 приводят в действие прихваты'5, зажимающие детали в двух точках.
Сила зажима создается гайкой 1 и с помощью стягивающего стержня 2 одновременно передается прихватам 3. От поворота стержень 2 предохраняется винтом 4. Так как система плавающая, то между отверстием в корпусе и стержнем предусмотрен зазор, а между гайкой и прихватами — сферические шайбы. Возврат в исходное положение осуществляется под действием пружин. Нижний прихват более компактный. Гайки можно заменить штоком плавающего цилиндра.
но
Силовые механизмы
Продолжение табл. II. 18
Эскиз I Характеристика
i
Механизм аналогичен предыдущему. Зажим производится эксцентриком /, передающим давление на левый прихват с помощью плавающего плунжера 2. Для регулировки механизма предусмотрен винт 3.
Сила зажима, развиваемая винтом /, через шарики 2 передается плунжерам 3, закрепляющим обрабатываемые детали.
Эксцентрик 6, действуя через клин 4, скользящий в корпусе 5, опускает фасонные прихваты 2, зажимающие четыре детали одновременно. Основание клина опирается на ролик 3; возврат клина в исходное положение происходит под действием пружины 1.
Механизм двумя прихватами 1 зажимает одновременно четыре детали. Для равномерного зажима прихваты должны иметь возможность покачиваться. В зависимости от диаметра деталей планка 2 может заменяться.
Наибольшее применение получили двухзвенные механизмы, типовые конструкции которых представлены в табл. II. 18.
При зажиме нескольких пар деталей в многоместном приспособлении или одной длинной детали в нескольких парных точках эти механизмы используются группами. Так, например, нафиг. II. 55 показано приспособление для фрезерования площадок у восьми деталей. Каждая деталь базируется
A-A
A
мпвпнохэн aiQHMd&soeoHW
112
Силовые механизмы
по торцу и двум отверстиям на срезанном 5 и цилиндрическом 6 пальцах. Для зажима использованы два механизма встречного действия. Сблокированные прихваты 2 и 3 каждого механизма приводятся в действие от гайки 4 и одновременно зажимают четыре детали. Установка фрезы на размер производится по щупу от плоскости габарита 1,
Большое применение получили механизмы последовательного действия, в которых сила зажима последовательно передается установленным в ряд деталям.
Фиг. II. 56. Приспособление для последовательного фрезерования прорези у четырех валиков.
Плоскостные детали типа планок, колец и т. п. при установке непосредственно прилегают друг к другу обработанными поверхностями. Цилиндрические и другие неплоскостные детали обычно разделяются подвижными или пружинящими вкладышами, играющими роль установочных элементов и одновременно передающими силу зажима всем последующим деталям ряда.
Па фиг. II. 56 четыре валика устанавливаются на две закаленные пластинки 8 и поджимаются к боковому упору 6. Зажим производится прихватом 5 через откидную тягу 4. На тягу действует рычаг 2 с захватом, поворачиваемый рычагом пневмокамеры /. Детали поджимаются к скосу стойки 5. Для установки фрезы на размер служит шаблон 7.
В рассмотренных приспособлениях нормальное закрепление деталей возможно лишь при строгой параллельности их боковых плоскостей. Следует также учитывать, что из-за колебаний размеров по толщине суммарная длина йсех деталей ряда будет колебаться в пределах допуска, равного сумме допусков на толщину или диаметр отдельных деталей.
Для зажима цилиндрических и других неплоскостных изделий применяются механизмы с вкладышами.
На фиг. II. 57 показано устройство для закрепления деталей типа валиков, втулок, вилок и т. п. Детали закладываются в полуподшипники 4, установленные в скользящих вкладышах 2. При затяжке откидной гайки 1 вкладыши перемещаются по двум цилиндрическим направляющим 3 и зажимают весь ряд деталей. Штифты 5 служат упорами, к которым детали примыкают нижними торцами. Полуподшипники 4 и упоры 5 можно заменять в зависимости от диаметра и длины обрабатываемых деталей.
Многозвенные механизмы
ИЗ
Примеры механизмов с параллельным и параллельно-встречным направлением сил показаны на фиг. II. 58— II. 60.
На фиг. II. 58 для параллельного зажима группы деталей применена система плавающих вкладышей в виде клиньев 2 и 3. Под действием винта 1
Фиг. II. 57. Приспособление с набором скользящих вкладышей и полуподшип-ников для установки и последовательного зажима цилиндрических деталей.
вкладыши смещаются и через плунжеры 4 зажимают обрабатываемые детали. Вместо клиновидных вкладышей могут быть использованы шарики или гидропласт, помещаемые в замкнутую полость.
На фиг. II. 59 показан четырехзвенный механизм параллельного действия, используемый в приспособлении для разрезания штамповок. Обра-
Фиг. 11.58. Механизм с системой плавающих вкладышей и плунжеров для параллельного зажима группы деталей.
батываемая деталь устанавливается на опорные пластинки 3 и закрепляется двумя парами прихватов 2 и 5, действующими от приставной пневмокамеры. При впуске сжатого воздуха шток привода приподнимает рычаг /, который перемещает вниз коромысло 4 с четырьмя шарнирно закрепленными болтами 6, и зажимает деталь одновременно в четырех точках.
Механизм с параллельно-встречным направлением сил показан на фиг. II. 60. В приспособлении одновременно зажимаются восемь валиков,
114
Силовые механизмы
Фиг. II. 59. Четырехзвенный механизм для параллельного зажима одной заготовки в четырех точках.
Многозвенные и самоцентрирующие механизмы с гидропластом
115
у которых набором из четырех 'фрез фрезеруются лыски. Сила зажима, создаваемая эксцентриком /, передается одновременно двум прихватам 2, воздействующим на две качалки 3. Детали поджимаются качалками к призматическим выемкам установочной пластины 4.
Как видно из рассмотренных примеров, многозвенные механизмы с жесткими промежуточными элементами получаются сравнительно сложными. Поэтому в последние годы широко внедряются многозвенные механизмы с гидропластом.
13. МНОГОЗВЕННЫЕ И САМОЦЕНТРИРУЮЩИЕ МЕХАНИЗМЫ С ГИДРОПЛАСТОМ
Если в замкнутую полость приспособления поместить минеральное масло или пластическую массу, сокращенно называемую гидропластом, и воздействовать на них внешней силой, то можно получить гидростатическое давление, которое по закону Паскаля равномерно передается на все стенки полости.
Это свойство гидравлических заполнителей используется при проектировании двух групп приспособлений:
1) многозвенных, в которых гидростатическое давление передается системе скользящих плунжеров;
2) самоцентрирующих с упругой оболочкой в виде тонкостепной втулки; радиальная деформация втулки в пределах упругости обеспечивает точное центрирование и зажим обрабатываемой детали.
Нафиг. II. 61 показаны принципиальные схемы этих механизмов. В каналах ползуна 2 (фиг. II. 61, а) помещены гидропласт 4 и три плунжера 1.
Q)
Фиг. П. 61. Принципиальные схемы механизмов с гидропластом: а — многозвенного; б — самоцентрирующего с упругой оболочкой
С помощью винта 3 ползун перемещается в направляющих 5 и зажимает обрабатываемые детали. Давление со стороны винта 3 равномерно передается на все три плунжера независимо от колебания размера I деталей. При раскреплении ползун 2 вместе с плунжерами возвращают в исходное положение. Резьбовой пробкой 6 закрывается полость с гидравлической средой.
На фиг. II. 61, б показана схема патрона с гидропластом. В корпус 1 патрона запрессована тонкостенная втулка 4. В полости, образованной выточкой в корпусе и втулке, помещен гидропласт 5. Под воздействием нажимного винта 2 и плунжера 3 давление через массу передается втулке. Последняя сжимается и при этом центрирует и закрепляет обрабатываемую деталь.
Существенным вопросом при проектировании механизмов с гидравликой является вопрос о выборе среды, передающей давление.
116
Силовые механизмы
Минеральное масло и другие жидкие и полужидкие заполнители (солидол, глицерин) придают конструкции ряд преимуществ:
1) обеспечивается высокая равномерность передачи давления при ничтожных потерях на трение;
2) механизмы получаются компактными, так как хорошая текучесть позволяет уменьшать сечения подводящих каналов и полостей для жидкости;
3) технология заполнения полостей элементарно проста.
Однако жидкие заполнители под высоким давлением (300 и более кг/см2) легко проникают в зазоры подвижных сопряжений и требуют надежных уплотнений. Трудности, связанные с применением уплотнений, заставили искать новые материалы для заполнения полостей, удовлетворяющие двум основным требованиям:
1) не просачиваться в зазоры сопряжений без специальных уплотняющих устройств;
2) равномерно, без заметных потерь на трение, передавать давления на значительные расстояния.
В настоящее время в качестве таких материалов используются три марки пластических масс: СМ, ДМ и МЛТИ-1-4.
Все эти гидропласты представляют собой соединения ряда химических элементов. Обладая «структурной» вязкостью, они не просачиваются в зазоры даже при значительных давлениях и в то же время почти равномерно передают давления на плунжеры и стенки втулок. Вместе с тем они не меняют своих свойств с течением времени, устойчивы в определенных интервалах температур и не вступают в реакции с металлом.
А. Состав, технология изготовления и свойства гидропластов
В табл. II. 19 приведен состав гидропластов, используемых в приспособлениях.
Полихлорвиниловая смола является основой сплава. Она придает массе механическую прочность и нетекучесть. В то же время благодаря наличию смолы гидропласт мягок, хорошо передает давление, не прилипает к стенкам, не изменяется с течением времени.
Таблица II. 19
Компоненты гидропластов различных марок в %
Компоненты Марки гидропласта
СМ ДМ МАТИ-1-4
Полихлорвиниловая смола марки М .... 20 10 —
То же ПБ (ГОСТ 3119—46) — — 20
Дибутилфталат (пластификатор) 78 88 59,2
Стеарат кальция (стабилизатор) 2 2 —
Вакуумное масло — — 20
Дибутилфталат — бесцветная нелетучая маслянистая жидкость, используемая в качестве пластификатора; этот пластификатор дает в композиции наиболее мягкие массы.
Стеарат кальция применяется в качестве стабилизатора и представляет собой нерастворимое в воде кальциевое мыло.
Температура плавления гидропласта СМ 140—150°; гидропласта ДМ 120— 130°; МАТИ-1-4 150—160°. Перед заливкой расплавленной массы в при
Многозвенные и самоцентрирующие механизмы с гидропластом
117
способление последнее прогревают до температуры 100—120°, что необходимо для сохранения лучшей текучести массы в процессе заливки.
Заливают массу обычно через отверстие под силовой плунжер, обеспечивая выход воздуха из полости через какое-либо другое или специально просверленное отверстие в корпусе. При заливке приемное отверстие должно занимать наивысшее положение.
Заполнение приспособлений гидропластом рекомендуется производить не самотеком, а под давлением*специального пресса.
Гидропласт марки СМ имеет вид слегка прозрачной коричневой массы, напоминающей резину; обладает более высокой твердостью и вязкостью по сравнению с гидропластом ДМ и применяется для заполнения полостей центрирующих приспособлений (патроны, оправки). Для этих же приспособлений используется и гидропласт МАТИ-1-4.
Гидропласт марки ДМ представляет собой студнеобразную массу светло-коричневого цвета; менее тверд и вязок и применяется для заполнения каналов многоплунжерных механизмов
Основные эксплуатационные характеристики гидропластов СМ и ДЛГ 1. Па каждые 100 кг!см2 давления объем массы уменьшается на 0,5%. 2. Момент начала просачивания гидропласта через зазоры в подвижных сопряжениях зависит от величины зазоров и давлений. Так, например, гидропласт СМ через зазоры 0,03, 0,02 и 0,01 мм начинает просачиваться соответственно под давлениями 300, 400 и 450 кг! см?. Гидропласт ДМ, как менее вязкий, при зазоре 0,01 мм начинает просачиваться под давлением 125 кг!см1.
3. Потери на трение при перемещении гидропласта приводят к неравномерности передачи давления. Так, например, в самоцентрирующих приспособлениях с гидропластом СМ, при передаче давления в кольцевую полость шириной 2—5 мм через один радиальный канал, потери давления могут доходить до 15%.
В многоплунжерных приспособлениях с гидропластом ДМ давление изменяется незначительно. Так, в закрытом прямолинейном канале диаметром 10 мм давление на плунжеры, удаленные на 1000 мм от точки приложения силы, снижается всего лишь на 2—5%.
4. Гидропласт СМ плавится при температуре 140°, а превращается в студень (гель) при 120°. Может работать в температурном режиме от +5 до Г60°; при температуре ниже -|-5° масса твердеет и становится негодной для эксплуатации.
Гидропласт ДМ плавится при 120°, застывает при 100°, нормально работает при температурах от —20 до +40°.
Б. Многозвенные механизмы с гидропластом
Анализ этих конструкций позволяет разделить их на две большие группы:
1) механизмы, корпус которых при закреплении и раскреплении деталей перемещается или откидывается на шарнире вместе с рабочими плунжерами. При такой конструкции плунжеры не нуждаются в устройствах для их перемещения относительно корпуса;
2) механизмы с неподвижным корпусом, рабочие плунжеры которых должны иметь устройства для их перемещения при зажиме и раскреплении деталей.
Механизмы с подвижным корпусом выполняются в форме ползунов, откидных планок, губок тисков и т. п., в полости которых помещены гидропласт и цилиндрические плунжеры.
На фиг. II. 62 показаны специальные губки тисков для установки и закрепления семи цилиндрических пальцев, у которых необходимо фрезеровать плоскости. Губка 1 имеет установочную призму 2 и упоры 3\ полость
118
Силовые механизмы
губки 4 заполнена гидропластом марки ДМ, передающим давление па плун-т-г А
жеры 5. Плунжеры сопрягаются с отверстиями по посадке
Механизм, изображенный на фиг. II. 63, выполнен в виде двух откидных планок 2, стягиваемых болтом с гайкой /. Десять деталей, у которых требуется фрезеровать скосы, устанавливаются в выемки фигурной пластины 4.
180
Эскиз детали
Фиг. II. 62. Многоместные губки к тискам с гидропластом.
Сила зажима от гайки передается на планки 2 и через гидропласт на плунжеры 3. Плунжеры одновременно и с одинаковой силой зажимают детали. На фиг. II. 64 показано приспособление для зажима восьми валиков, у которых на вертикально-фрезерном станке обрабатывается паз. Валики
Многозвенные и самоцентрирующие механизмы с гидропластом
119
120
Силовые механизмы
устанавливаются на призму 3 и левым торцом доводятся до упора А. Плунжеры боковой планки 4 при вращении гайки 5 поджимают валики к упорам, а два ряда плунжеров верхней планки 2 при вращении гайки 1 прижимают их к призмам.
Обе планки и гайки с болтами выполнены откидными. Для предохранения плунжеров от выпадания в них профрезерованы канавки, в которые заходят концы винтов 6.
Механизмы с неподвижным корпусом имеют встроенный силовой узел для перемещения плунжеров.
Па фиг. II. 65 показано кассетное приспособление с пневматическим приводом. Сжатый воздух через диафрагму 2 и нажимной плунжер 3 создает давление в пластической массе /; последняя перемещает рабочие плунжеры 8У которые зажимают обрабатываемые детали.
4
Фиг. II. 65. Кассетное приспособление со встроенной пневмокамерой и гидропластом для перемещения плунжеров относительно неподвижного корпуса.
При отсутствии сжатого воздуха в сети давление можно создавать винтом 7, действующим через нажимной плунжер 6.
Обрабатываемые детали устанавливают в кассету и вместе с последней закладывают в приспособление. На фиг. II. 66 показана одна из конструкций такой кассеты 3 с надетыми на ее пальцы 2 деталями /. Опорами для кассет служат два штифта 10 (фиг. II. 65). Для зажима одним плунжером одновременно двух,деталей предусмотрена качающаяся пята 4.
Многозвенные и самоцентрирующие механизмы с гидропластом
121
Фиг. Л. 66. Кассета к приспособлению, показанному на фиг. II. 65.
В исходное положение рабочие плунжеры 8 возвращаются под действием пружин 9 нажимной плунжер 6 завальцован на шаровом конце винта и возвращается в исходное положение при его вращении. Крепление обоймы с плунжерами к корпусу приспособления осуществляется винтами 5.
Сопряжение плунжеров с отверстиями выполняется по посадке А тт ду. Для предотвращения возможности просачивания гидропласта на наружных поверхностях плунжеров прорезаны неглубокие канавки; в процессе работы эти канавки заполняются гидропластом и образуют лабиринтное уплотнение.
Расчет сил зажима и перемещений плунжеров. После зажима в замкнутой полости механизма
создается ^гидростатическое дав-
ление р кг/см2 и все звенья, находятся в равновесии (фиг. 11.67). Из условия равновесия нажимного плунжера I
(На)
а каждого рабочего плунжера 2
W ^-р.
(Пб)
Фиг. II. 67. Схема к расчету сил зажима и перемещений плунжеров в многозвенном механизхме с гидропластом.
Поделив уравнение (Пб) на (Па), получим ’ • Г __ / D\2
Q “ ( а ) Л
Отсюда, с учетом потерь на трение,
U7 = Q^yT1, (П.39)
При наличии на плунжерах возвратных пружин (фиг. II. 65) формула (II. 39) принимает вид
r=Q^aT) — Р, (II-40)
1 Для безотказности в работе давление со стороны пружин должно быть порядка‘20—35 кг.
122
Силовые механизмы
где W — сила зажима каждым рабочим плунжером в кг;
Q — исходная сила, развиваемая нажимным плунжером, в кг;
d — диаметр нажимного плунжера в см;
D — диаметр рабочего плунжера в см;
ц — к. п. д. (т) -- 0,90 0,95);
Р — сопротивление пружин в кг.
Зависимость перемещений определяется из условия равенства объемов, описываемых перемещающимися нажимным и рабочими плунжерами,
Д7 ла?2 с л£>2 с
v = —SI=-4—S2n.
Отсюда
(П.41)
где Si — перемещение нажимного плунжера;
S2 - - перемещение рабочего плунжера;
п — число рабочих плунжеров.
В. Самоцентрирующие механизмы с гидропластом
На^фиг. II. 68—II. 71 показано соблений с гидропластом. Патрон, из корпуса /, закрепляемого на п
Фиг. И. 68. Патрон с гидропластом.
несколько типовых конструкций приспо-, изображенный на фиг. II. 68, состоит ланшайбе, нажимного винта 2 с шестигранным отверстием под ключ, плунжера 3, центрирующей и зажимной тонкостенной втулки 6. Между корпусом и втулкой помещен гидропласт 7; винт 4 и конусная заглушка 5 прикрывают отверстие, через которое при заливке гидропласта из полости приспособления выходит воздух.
При вращении винта 2 плунжер 3 сжимает гидропласт и через него деформирует тонкостенную часть втулки 6. Последняя центрирует и зажимает закладываемую в патрон обрабатываемую деталь.
Патрон, изображенный на фиг. II. 69, служит для точной установки конической шестерни на зубодолбежном станке при обработке внутренних шлицев. Для увеличения длины контакта с обрабатываемой деталью и повышения герметичности сопряжения с корпусом 2 в верхней части центрирующей втулки 1 сделана кольцевая выточка.
Силовой узел помещен в стальной закаленной и шлифованной втулке 3, ввинченной в корпус патрона. Гайка 4 под нажимной винт 5 изготовлена
из бронзы. В нажимной винт зачеканен стальной шарик 6, действующий на стальной закаленный подпятник 7, установленный в бронзовом или латунном плунжере 8.
Винт 10 служит для регулирования объема полости приспособления.
Втулка 1 фиксируется в корпусе винтами 9.
Многозвенные и самоцентрирующие механизмы с гидропластом
123
В рассмотренных конструкциях зажим детали производится с помощью ключа. Для сокращения затрат времени на зажим эти приспособления могут выполняться с быстродействующим приводом.
Фиг. II. 69. Патрон для точного центрирования и зажима конической шестерни.
В оправке, изображенной на фиг. II. 70, гидропласт 3 сжимается плунжером 1 от пневмопривода токарного или шлифовального станка. Тонкостенная втулка 2 насаживается на корпус 5 в подогретом состоянии с натягом и дополнительно закрепляется гайкой 6. Винт 4 ограничивает ход плунжера вправо и предохраняет втулку от возникновения в ней остаточных
Фиг. II. 70. Оправка с гидропластом и быстродействующим приводом.
деформаций. В подобных конструкциях необходимо также ограничивать и ход плунжера влево. Винты 7 закрывают отверстия для выхода воздуха при заливке.
На фиг. II. 71 корпус 5 патрона с каналами для массы прикреплен к переходной планшайбе 7. В корпусе помещена тонкостенная втулка 4 для центрирования и зажима поршня при прорезании в нем канавок под поршневые кольца. Давление в полости создается плунжером 7, связанным через тягу 9 со штоком пневматического цилиндра. Вспомогательный
Многозвенные и самоцентрирующие механизмы с гидропластом
125
Мкр — допустимый крутящий момент, вызванный силой резания, в кгсм\ Мкр = Pz г;
Рг —сила резания в кг;
г — плечо момента силы резания в см.
Диаметр D определяется из рабочего чертежа обрабатываемой детали. Длину I рекомендуется принимать равной длине базового размера отверстия детали или на 20—30% больше этой длины.
Фиг. II. 72. Схема для расчета тонкостенных втулок.
Значение ADdon определяется по формуле
(11.42)
где ог — предел текучести материала в кг/см2;
Е — модуль упругости в кг/см2;
О у1
К — коэффициент запаса прочности, = -j-p 1,5;
{о] —допускаемое напряжение
Для втулок с I > 0,37) обычно принимают К = 1,4. Тогда при сгг = = 8500 кг/см2 и Е — 2,09-106 кг/см2 получим
= 0,0032).
При деформации коротких втулок с I < 0,32) в зоне контакта их тонкостенной части с опорными поясками возникают сложные напряжения, создаваемые изгибающим моментом, и поэтому рекомендуется принимать К = 2. Тогда
Д2)д0/г = 0,0022).
При Д2)^ол > smax механизм центрирует и зажимает деталь;
124
Силовые механизмы
плунжер 6 служит для регулирования объема полости, а следовательно, давления и силы зажима. В корпусе патрона закреплена направляющая втулка 8.
Резьбовая пробка 3 и заглушка 2 закрывают отверстия для выхода воздуха.
Фиг. II. 71. Быстродействующий патрон с двумя поясками центрирования для протачивания канавок в поршне.
с гидропластом рассчиты-.
h Т t
доп
При проектировании» патронов и оправок ваются\
1) параметры упругих тонкостенных втулок;
2) размеры нажимных винтов и плунжеров у приспособлений с ручным приводом;
3) размеры плунжеров, диаметр цилиндра и ход поршня у приспособлений с механизированным приводом 1.
Введем обозначения (фиг. II. 72).
D — диаметр установочной поверхности центрирующей втулки в мм\
I — длина тонкостенной части втулки в мм\
— толщина тонкостенной части в мм\
— ширина опорных поясков втулки в мм\
— толщина опорных поясков в мм\
— допустимая упругая деформация втулки (увеличение или уменьшение диаметра) в ее средней части в мм\
— максимальный зазор между установочной поверхностью втулки и базовой поверхностью зажимаемой детали в свободном состоянии в мм\
— длина контактной зоны, т. е. участка упругой втулки, прилегающего к зажимной детали после деформации, в мм\
а — коэффициент, характеризующий длину контактной зоны,
/к .
a- z ,
с
‘’max
р — гидростатическое давление в полости приспособления в кг/см2\
1 Подробные расчеты и указания по конструированию опубликованы в работах канд. техн, наук Р. К. Дума, канд. техн, наук И. И. Лифшица и др. Здесь приводится методика расчета, получившая наибольшее применение на практике (нормали МАП).
126
Силовые механизмы
при &Ddori — smax происходит только центрирование;
при AD6on < smax механизм применять нельзя.
Расчеты и практика показывают, что самоцентрирующие механизмы с упругой оболочкой можно применять для зажима деталей с базовыми поверхностями, обработанными по 2-му или 3-му классу точности.
Толщина h тонкостенной части втулки определяется по формулам
Для соотношений При В - 10 4- 50 мм При £> == 50 -5- 150 мм
Cj Q |оо q!<x Л Л Л Л Л Q |сч h = 0,0l5D-[ 0,5 Л-0,010+ 0,5 /г-0,010+0,25 Л-0,0250 h = 0,020 h — 0,0150
При D > 150 мм и 1 > 0,3£>
h=~^E&D~'’ (П.43)
при D > 150 мм и / < 0,3D '“'’•Чпг'Т’ <1L44>
где р — гидростатическое давление в полости приспособления;
R — радиус установочной поверхности втулки.
Высота Н полости под гидропласт вычисляется но формуле
H = (11.45)
половину высоты полости рекомендуется образовывать во втулке, а вторую половину — в корпусе приспособления.
Гидростатическое давление р в полости приспособления: при I > 0,3D
ZhDEh , о /тт
р -----^2---кг!см, (11.46)
при / < 0,3D
Р = 1,25^-кг/см2, (11.47)
/
где п = .
Допустимый крутящий момент при резании Мкр определяется по формуле
’ Мкр = 5 4O’W|/miZT2 кгем, (11.48)
где т == ;
D — диаметр установочной поверхности в см;
i — запас деформации, обеспечивающий натяг при зажиме деталей, в см. Запас деформации i представляет собой разность между допустимой деформацией втулки &DdOn и максимальным зазором smax в сопряжении
I доп ^тах’
ИЛИ f^-^D-Sn]ax в см. (11.49)
Многозвенные и самоцентрирующие механизмы с гидропластом
127
Длина контактной зоны зависит от отношения ~ и от коэффициента минимальной длины тонкостенной части втулки в, значения которых приводятся ниже:
h R 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1
eR 0,35/? 0,57? 0,67? 0г77? 0,757? 0,85/? 0,90/? 1,057? 1,17? 1,15/?
Если дл ина т< ЭНКОС1 генной /к [ част: '1 И ВТуЛК! I / < е/? • / , то (11.50)
Если же I > в/?, то
где Zo I — е/?.
При smax -—О /« — /. С увеличением зазора 1К уменьшается, а следовательно, уменьшается и надежность зажима. Для обеспечения точного центрирования и надежного крепления деталей необходимо соблюдать условие а = к о,5 0,8,
а — коэффициент длины контакта.
Для облегчения расчетов, связанных с определением параметров тонкостенных втулок, обычно пользуются табличными материалами.1
На фиг. II. 73 приведены типичные конструкции тонкостенных втулок для патронов (а, б) и оправок (в, г). Втулки с поднутрением выполняют для увеличения длины I тонкостенной части; угол поднутрения Р = 35 -н 45°, радиус г > й. В этом случае ширину опорного пояска несколько увеличивают и принимают 7\ = 1,257. Полость втулок под гидропласт обрабатывается с чистотой V6; для снижения потерь на трение желательно ее полировать.
При большой длине обрабатываемых деталей и для деталей с проточкой в средней части базовой поверхности применяют центрирующую втулку с пояском жесткости (фиг. II. 73, б). Ширина К пояска выбирается конструктивно или в зависимости от ширины проточки 7<1 детали, причем К < Ki’, толщина tn (0,75 0,9)/. Втулку с пояском жесткости можно
рассматривать как состоящую из двух втулок; рабочая длина каждой из них определяется расстоянием между опорным и промежуточным поясками.
Расчет втулки с промежуточным пояском сводится к расчету втулки меньшей длины (втулки до пояска), нагруженной вдвое меньшим крутящим моментом.
Сопряжение втулок с корпусом выполняется по легкопрессовой (Пл) или прессовой (П) посадке 2-го класса точности. При повышенных режимах резания и при обработке крупногабаритных деталей втулки дополнительно крепят к корпусу винтами (конструкции по фиг. 11.73, а, г). За номинальный диаметр D установочной поверхности втулки патронов принимают наибольший, а втулки оправок — наименьший предельный диаметр базовой поверхности обрабатываемой детали. Допуск (отклонения) на диаметр D обычно назначают по посадке движения 2-го класса точности.
Материал для изготовления втулок: при D < 40 мм — сталь 40Х; при D > 40 мм — сталь У7А.
1 Подробные таблицы см. в кн. Е. И. В л азнева, С. В. Подгорного и др., Нормализованные станочные приспособления, Справочник конструктора, Оборонгиз, 1959.
128
Силовые механизмы
Технические условия на изготовление:
1) поверхности сопряжения обрабатываются с чистотой V8; полость втулки под гидропласт и каналы — с чистотой V6;
2) допускаемая разностепность (тонкостенной части втулки) при D до 40 мм +0,03 мм\ при D > 40 мм +0,05 мм;
3) допускаемое биение установочной поверхности втулки относительно поверхности посадочных поясков и базовой поверхности приспособления не более 0,01 мм.
а)
д)
Фиг. II. 73. Конструкции тонкостенных втулок для патронов и оправок
М/Н
Рекомендуемый технологический процесс:
1) все токарные операции по изготовлению втулки, кроме образования тонкостенной части;
2) термическая обработка втулки из стали У7А до HRC = 33 - 36, из стали 40Х — до HRC 35 40;
3) растачивание тонкостенной части втулки;
4) шлифование опорных поясков;
5) предварительное шлифование установочной поверхности втулки;
6) сопряжение втулки с корпусом путем нагрева наружной детали до температуры 100—115° или охлаждения внутренней с использованием сухого льда с температурой испарения —79°;
7) заливка приспособления гидропластом;
8) окончательное шлифование установочной поверхности втулки.
Многозвенные и самоцентрирующие механизмы с гидропластом
129
При установке приспособления на шпиндель станка необходимо выверять и устранять биение установочной поверхности втулки. Во время эксплуатации центрирующую втулку нельзя нагружать без установки обрабатываемой детали.
Нажимной винт с плунжером образуют силовой узел приспособления (винт передает давление массе через плунжер). Если нет места под плунжер, то в виде исключения применяют нажимные винты без плунжеров. В этом случае резьба винта выполняется по Ему классу точности.
Диаметр d[} плунжера рассчитывается по формулам
при £</<-"
при4<'<-2~
D
при -2- < I < D d0 - 1,8|/D.
Обычно диаметр плунжера выбирают конструктивно в пределах d0 = “ 10 -г- 20 мм\ длину рабочей поверхности плунжера принимают равной 1,8—2 диаметрам.
Материал^ для плунжеров — сталь 45 с термообработкой до HRC = = 40-4- 45; для нажимных винтов — сталь 40 или 45 с термообработкой до HRC = 35 4- 40.
Сопряжение плунжера с отверстием в корпусе или промежуточной втулке — А гх ~
по посадкеДля большей герметичности сопряжения часто плунжеры притирают по отверстию, обеспечивая зазор не более 0,01 мм, или изготовляют по посадке движения Его класса точности. Размеры нажимных винтов и плунжеров для самоцентрирующих приспособлений нормализованы.
Минским тракторным заводом разработаны и применяются .нормали на силовые узлы, состоящие из нажимного винта или штока 1 и силового плунжера 2, помещенных в стальную промежуточную втулку 3 (см. табл. 20— 22). Применение стальной втулки предохраняет корпус приспособления от износа и обеспечивает возможность более точного сопряжения плунжера с отверстием.
В табл. II. 20 дана конструкция и приведены основные размеры силового узла для стационарных приспособлений, в табл. II. 21 то же для вращающихся приспособлений; в табл. 11.22—для приспособлений с пневматическим или гидравлическим приводом. Размеры силовых плунжеров приведены в табл. II. 23.
Фиг. II. 74. Конструкция плунжер а-компенсатора (а) и винта (б).
Во всех случаях винты и плунжеры силового узла следует выбирать наибольшего диаметра, допускаемого конструкцией.
На фиг. II. 74 изображена нормализованная конструкция плунжера-компенсатора и винта для плунжера-компенсатора, применяемых в самоцентрирующих приспособлениях для регулирования- давления в полости, 9 Ансеров 153
130
Силовые механизмы
Таблица 11,20
Силовой узел для стационарных приспособлений с гидропластом
3
D ( А "1 \ с ) О|> Л 1 /1 S Максимальный ход плунжера Вытесняемый максимальный объем гидроплает-массыв см3
М22Х1 18 10 65 28 18 27 31,2 12 10 0,785
М27Х1.5 20 14 78 30 22 32 36,9 17 10 1,54
24 18 82 32 2,55
Таблица 11,21
Силовой узел для вращающихся приспособлений с гидропластом
D а, 1 ! А\ i '^1 d й L l s Максимальный ход плунжера Вытесняем ый максимальный объем гидропластмассы в см3
М22Х1 1 18 10 50 18 10 10 0,785
№27X1,5 20 14 __ 65 22 12 10 1,54
i 24 18 70 2.5
Многозвенные и самоцентрирую!цие механизмы с гидропластом
131
Таблица II. 22
Силовой узел для приспособлений с гидропластом и пневмоприводом
D d I» dt (4) L l Максимальный ход плунжера Вытесняемый максимальный объем гидропластмассы В СЛС3
М18Х1 10 15 55 30 25 1,5
М24Х1.5 14 20 60 32 25 2,8
М27х1,5 18 24 70 35 25 4,5
Таблица II. 23
Размеры силовых плунжеров
d (С) dx dz R L l
10 8 5 10 35 5 4
9,5 65
14 12 8 15 44 7 5
13,5 75
18 12 20 48
17,5 88
132
Силовые механизмы
следовательно, и для регулирования деформации втулки при определенном ходе нажимного винта или штока привода. Необходимость регулирования возникает, в частности, при зажиме тонкостенных изделий с целью исключить чрезмерную их деформацию. При отсутствии регулируемых винтов нажимной винт должен работать до упора в буртик, чем обеспечивается определенность давления. Размеры плунжера-компенсатора и винта: L
25 и 40 мм; Z = 18 и 25 мм; остальные размеры указаны на чертеже фиг. II. 74.
Отверстия для выхода воздуха при заливке массы предусматриваются в тех местах, где можно опасаться образования воздушных мешков. После заливки отверстия надежно прикрываются пробками.
В случае использования пневматического или гидравлического привода диаметр его цилиндра и ход поршня рассчитываются в следующем порядке.
1. Определяется сила Q на штоке поршня. Для этого по формулам (стр. 129) находится диаметр dQ плунжера, а по формуле (II. 46) или (II. 47)—гидростатическое давление р кг/см2 в полости приспособления. Тогда
лН2
Q — —^Pks. (II. 51)
2. Диаметр Dv поршня определяется из зависимости
Q = —Р, см,
откуда
D. ] Ю (11.52)
где рв — давление воздуха в сети; р8 — 4 кг/си2,
Л — к. п. д.; т] 0,85.
3. Ход L поршня и нажимного плунжера определяется из следующих рассуждений. Объем гидропласта, вытесняемого плунжером, равен приращению объема полости при деформации оболочки на величину smax плюс объем, образовавшийся за счет сжатия гидропласта (0,5% от первоначального объема на 100 ат давления), т. е.
-~L - л (О — 2/2) /к5тах + л (£> — 2/1)
отсюда
j _ 4 (D — 2Л) (/к$тах 53)
где —коэффициент запаса гидропласта в каналах; 1,15 -ь- 1,2; — коэффициент упругости гидропласта при данном гидростатическом давлении;
’ /С2 - 5.10-5 р.
14. МЕХАНИЗМЫ С ПРУЖИНАМИ
В станочных приспособлениях широкое применение получили цилиндрические винтовые пружины сжатия. Кроме пружинных силовых механизмов, в которых исходное усилие передается закрепляемой детали посредством пружины, они применяются в качестве возвратных пружин в пневмо-и гидроцилиндрах одностороннего действия, в регуляторах давления, клапанах, фиксаторах и т. д.
В ряде случаев используются тарельчатые пружины и сравнительно редко — цилиндрические пружины растяжения.
Механизмы с пружинами
133
А. Основные зависимости для цилиндрических пружин
В этих пружинах осадка или растяжение (ход f пружины) прямо пропорциональны нагрузке Р. Пользуясь обозначениями фиг. II. 75, можно записать
= = Рн_р_ = С кг/мм>
ГН IK « Inp
где Рк, Рпр — начальная (предварительная) нагрузка, конечная или максимальная рабочая нагрузка, соответствующая допускаемому напряжению 1т ], предельная нагрузка, при которой пружина сжимается до соприкосновения витков, а напряжение почти достигает предела упругости; Рк не должно превышать (0,8 0,9) Рпр,
fH, fnp — осадка (растяжение) пружины при начальной, конечной и предельной нагрузке;
h — рабочий ход пружины;
С — постоянная величина, характеризующая жесткость пружины.
Фиг. II. 75. Графики зависимости между нагрузкой Р и ходом / пружины сжатия (а) и растяжения (б).
Жесткость выражает усилие в кг, необходимое для сжатия или растяжения пружины на 1 мм\ для цилиндрических винтовых пружин круглого сечения жесткость определяется формулой
С = , г/см,
где D — средний диаметр пружины;
d — диаметр проволоки;
i — число рабочих витков пружины;
G...модуль сдвига; для стали G ~ 8000 кг/мм2.
На фиг. II. 75 буквами Я, Нн, Нк, Нпр обозначены длина пружины в свободном состоянии и после приложения начальной, конечной и предельной нагрузок.
Пользуясь понятием о жесткости и обозначением длины пружины, можем установить следующие зависимости:
?„ = (//- /7„)С; Рк (Н - НК)С-, Рпр - (Н - Нпр)С.
Начальная, или предварительная, установочная нагрузка РИ на пружину необходима для нормальной работы ^механизма, так как она обеспечивает
134
Силовые механизмы
выборку зазоров в сопряжениях, соблюдение прямолинейности характеристики пружины и т. п. Начальная нагрузка должна выбираться в пределах
с < 0,5Рк
в зависимости от предъявляемых требований и назначения пружины. У пружин, предназначенных для работы в качестве аккумуляторов энергии, пределы сужаются до
0,4Р* < РИ < 0,5/\.
Разность Рк — Рн между конечной и начальной нагрузками называют полезной нагрузкой, а отношение начальной нагрузки к полезной
Р н _ _ Jh_
р К. Рн
называют степенью предварительного сжатия (натяжения) пружины.
Кривизну витка характеризуют индексом пружины К; для круглого сечения /С — Для нормальной работы пружин ? > 4.
Б. Параметры цилиндрических пружин сжатия
У*'пружин сжатия зазор между витками при максимальной рабочей нагрузке Рк должен быть примерно равен 0,ld. Для создания надежной опоры торцовые витки надлине от 3/4до 1 витка поджимаются к соседним виткам, протачиваются, а затем шлифуются, чем создается опорная плоскость, перпендикулярная к оси пружины; поджатые витки не деформируются.
Параметры пружины в свободном состоянии', длина пружины
Н = Нпр Н- i (t - d);
шаг пружины
выбирается в пределах от ~3~ до
угол подъема витков пружины а — 6 -н 9°.
Фиг. II. 76. Установка пружины на оправку (а) и в отверстие (б).
Длина пружины, сжатой до соприкосновения витков Нпр - (Ц-О,5) d, где — полное число витков (рабочих и «мертвых»); выбирается кратным 0,5.
Механизмы с пружинами 135
Рабочее число витков
i — [0 — (1,5 <- 2).
Длина проволоки, необходимая для изготовления пружины,
Длинные пружины, у которых ~ > 2,5, могут при сжатии терять устойчивость (выпучиваться); в этом случае их необходимо ставить на оправках или монтировать в выточках или гильзах (фиг. II. 76). При этом между пружиной и сопрягаемым с ней элементом должен обеспечиваться зазор s.
Для пружин с D 10 150 мм зазор s = 1 -и 7 мм,
В. Расчет цилиндрических пружин на прочность и жесткость
Винтовые цилиндрические пружины круглого сечения приближенно рассчитывают на кручение, считая, что нагрузка Р, сжимающая или растягивающая пружину, приложена в центре и, действуя по оси пружины, вызывает в любом поперечном сечении проволоки крутящий момент
где R и D — средние радиус и диаметр пружины.
Наибольшая величина касательных напряжений ттах в крайних точках сечения определяется по формуле
т -тах Гр*
Wn — полярный момент сопротивления.
Для круглых сечений Wp = . Тогда условие прочности будет
8PD - г т /тт
^тах = п£р < [^], 54)
[т ]—допускаемое напряжение.
Для пружинных сталей разных марок [т ] колеблется в пределах от 5000 до 7000 кг!смг, По этой формуле, задаваясь максимальной рабочей нагрузкой Рк, можно подобрать диаметр проволоки d, если известен диаметр пружины, или диаметр пружины D, если выбран диаметр проволоки. В тех случаях, когда d и D одновременно выбираются по конструктивным соображениям, с помощью формулы (II. 54) определяют максимальную (предельно допустимую) рабочую нагрузку Рк.
Осадка или удлинение f пружины под нагрузкой Р определяется из равенства работ внешней силыР и момента кручения Мк, действующего в сечениях проволоки пружины,
, f = (11.50)
где i — число рабочих витков;
О — модуль сдвига; для стали G — 8000 кг/мм2.
Решая это уравнение относительно Р, получим усилие, развиваемое пружиной,
р _ Gd* f
Г ~ 8DH 1 ’
Отсюда жесткость пружины
г- Р /ТТ
“ f "" 8рз, • О I - ^6)
136
Силовые механизмы
Более точный расчет пружин с учетом действия не только крутящего, но и изгибающего момента, а также поперечной силы и т. д. можно вести по тем же формулам, но с поправкой в виде коэффициентов и £>, зависящих от индекса пружины
Уточненные формулы имеют вид;
тшах < [т] (II. 54а)
Значения поправочных коэффициентов приведены, в табл. II. 24.
Таблица II. 24
Поправочные коэффициенты kY и k.2
i 4 5 6 8 10 12
1 *1 1,37 1,29 1,24 1.17 1 L14 1,11
k2 1,09 1,08 1,07 1,06 1,05 1,04
Из таблицы видно, что поправки наиболее существенны для пружин из толстой проволоки.
Пружины изготовляются из качественной рессорно-пружинной горячекатаной сортовой стали по ГОСТ 7419—55. Чаще применяются углеродистые пружинные стали 65 и 70, а также кремнистые стали марок 55С2 и 60С2. Витые пружины изготовляются из углеродистой пружинной стали в виде проволоки марок Н, П и В (нормальной, повышенной, высокой прочности) по ГОСТ 5047—49. Предел прочности 1 зависит от марки проволоки и ее диаметра. Технологический процесс изготовления витых пружин: навивка, отделка торцов или прицепов (для пружин растяжения), термообработка, испытание (двух-, трехкратное сжатие до соприкосновения витков) с целью проверки качества термообработки и выявления дефектов.
Г. Таблица для подбора нормализованных цилиндрических пружин сжатия
Цилиндрические витые пружины нормализованы 1 и за редким исключением подходящую для данной конструкции пружину можно подобрать из числа нормализованных с минимальной затратой времени.
В зависимости от характера работы нормалью предусмотрены две таблицы для двух групп пружин: I —для подбора пружин, подвергающихся в процессе эксплуатации ударным нагрузкам или работающих со 100 и более циклами изменений напряжений в минуту; II —для подбора пружин, работающих при безударных нагрузках или со 100 и менее циклами изменений напряжений в минуту. Ниже приводятся табл. 11.25 и II.26 для подбора пружин II группы, обычно применяемых в приспособлениях.
При составлении табл. II. 26 принято:
1. Материал и термообработка:
а) при d ~ 0,2 -г- 5 мм — сталь марки П по ГОСТ 5047—49 с отпуском после навивки;
1 Нормаль станкостроения на цилиндрические пружины сжатия и растяжения, «Станки и инструмент», 1953, № 5.
Механизмы с пружинами
137
б) при d свыше 5 до 16 мм — сталь марки 60С2 по ГОСТ 7419—55 с закалкой и отпуском; механические свойства после термообработки по ГОСТ 2052—53.
2. Допускаемые напряжения:
а) для стали марки П [т ] 0,44 одр;
б) для стали марки 60С2 [т] ~ 0,45ortP -- 59 кг/мм2.
Модуль сдвига G 8000 кг/мм2. Для проволоки из стали марки П авр = 130 220 кг/мм2; чем меньше диаметр проволоки, тем выше ее
временное сопротивление (авр) при растяжении.
3. Наименьшие зазоры между витками при максимальной рабочей нагрузке Рк:
а) при d = 0,2 4 мм = 0,15 н- 0,8 мм;
б) при d -= 5 16 мм = 0,2d мм.
4. Длина Н мм нормальных пружин в свободном (ненагруженном) состоянии выбирается из ряда: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45; далее через 5 мм до 200 мм и свыше 200 мм — через 10 мм.
5. Обозначения, принятые в табл. II. 25 и II. 26:
d - диаметр проволоки в мм;
DH — наружный диаметр пружины в мм;
Рк — максимальная рабочая нагрузка, соответствующая допускаемому напряжению, в кг г;
/1 -- деформация одного витка в мм при нагрузке Рк;
tK — шаг пружины в мм при нагрузке Рк;
t — шаг пружины в свободном состоянии.
Таблица II. 25
Схемы подбора пружин по табл. II. 26 1
Схема 1
Схема 2
Дано: Рк кг; Нк мм; h мм
Схема подбора:
1) по заданному Рк подбираем d и DH;
2) число витков i - - ;
3) Н - - И -с d; окончательно Н выбираем из нормального ряда;
4) /„ = /7 — + /г);
5)
Дано: Рн; Рк; h
Схема подбора:
1) по заданному Рк подбираем d и DH.
2) tK - , 3) < д ,
4) Н — ti -r d; окончательно И выбираем из нормального ряда;
5) HK = H~fK
На схемах рядом с искомыми параметрами пружины поставлены знаки вопроса.
1 При составлении таблицы с целью обеспечения минимального зазора между витками в некоторых случаях расчет выполнен при уменьшенных нагрузках.
138
Силовые механизмы
Таблица 11. 26
Таблица для подбора пружин сжатия И группы
d 2 2,5 3 4 5 6 7 8 10 12 14
*рк fl 0,2 lk t 0,12 0,45 0,35 0,8 0,12 0,94 0,36 1,3 0,1 0,41 0,49 1,9 i i
Рк 0.3 t 0,16 0,1 0,5 0,6 0..3 0,4 0,5 0,9 0,29 0,7 0,5 1,2 0,24 1,52 0,68 2,2
Рк 0,4 fl 1к t 0,55 0,2 0,6 0,8 0,58 0,4 0,6 1 0,55 1 0,6 1,6 0,47 1,8 0,7 2,5
Рк 0,5 1к t 1,2 0,3 0,7 1 1,14 0,78 0,72 1,5 0,93 1,35 0,85 2,2 0,78 2,07 0,93 3 0,67 2,94 1,06 4 1 i
Рк к 0,6 . 1к t 1,32 0,4 0,8 1,2 1,48 0,98 0,82 1,8 1,25 1,52 0,98 2,5 1,07 2,18 1,02 3,2 0,95 2,96 1,04 4
Рк 0,8 1к 1 2,76 0,5 1 1,5 2,76 0,95 1,05 2 2,4 1,4 1,1 2,5 2,12 1,92 1,28 3,2 171 32 1,3 4,5
Механизмы с пружинами
139
Продолжение табл. II. 26
DH d 2 2,5 3 4 5 о 7 8 10 12 14
Рк f, ‘ <к t 4,4 0,55 1,25 1,8 3,46 0,75 1,25 2 3,64 1,25 1,25 2,5 3 2,25 1,25 3,5 2,72 3,62 1,88 5,5 2,34 5,2 1,8 7
d 1 8 10 12 14 16 18 1 20 22 25 28 32 36 40
Рк 1.2 h t 5,8 0,55 1,45 2 5,6 0,85 1,45 2,3 5,4 1,8 17 3,5 4,5 2,74 1,76 4,5 3,9 4 2 6 3,47 5,5 2 7,5
Рк 1.6 л t* t 11,1 1 2 3 8,4 1,5 2 3,5 8,6 2,5 2 4,5 7,8 3,55 2,45 6 7 4,69 2,31 7 6,3 6 3 9
Рк 2 fi ^К t 16 1 2,5 3,5 13,8 1,5 2,5 4 14,2 2,43 2,57 5 12,8 : 3,28 2,72 6 11,6 4,2 2,8 7 10,6 5,3 3,2 8,5 9,4 7,1 3,4 10,5
Рк 2,5 f, ?К t 25,7 1 3 4 23,8 1,5 3 4,5 21 2 3 5 21 2,9 3,1 6 I 19,3 3,7 3,3 7 17,2 5 3,5 8,5 15,4 6,5 4 10,5 13,5 8,9 4,1 13
Рк 3 Л t i 22,1 0,6 3,6 4,2 28,8 1,2 3,6 4,8 31,4 1,9 3,6 5,5 28,3 2,4 3,6 6 27,3 3,6 ’ 3,9 7,5 24,6 4,7 3,8 8,5 > 21,7 6,5 ' 4,5 . 11 ' 19,3 » 8,6 ► 4,4 13 - 17,5 10,9 : 5,1 16
DH d 22 25 28 32 36 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Рк fl 2 tK t 53 1,2 4,8 6 47 1,7 4,8 6,5 49,7 2,7 4,8 7,5 47,5 4,07 4,93 9 42,5 5,4 5,1 10,5 38,5 7 5 12 34,4 9,3 5,7 15 31,1 11,8 6,2 18
140
Силовые механизмы
Продолжение табд. II. 26
d DH 22 25 28 32 36 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Рк 51,5 63,5 63 66 59 ; 54 49 45,1
fl 1 2 3 4,5 6 7,8 9,8 12
6 6 6 6 6 6,2 7,2 7
t 7 8 9 10,5| 12 14 17 19
Рк 96 110 108 104 95 87 80 74 69
fi 1,3 2,3 3,3 4,8 6,2 7,9 9,7 11,7 14
6 7,2 7,2 7,2 7,2 7,8 8,1 8,3 9,3 10
t 8,5 9,5 10,5 12 14 16 18 21 24
Рк 140 136 139 137 126 117 109 102 96
fl 2,1 3,1 4,6 6,3 7,8 9,5 11,3 13,3 15,6
7 $ tK 8,4 8,4 8,4 8,7 9,2 9,5 9,7 10,7 H.4
t 10,5 11,5 13 15 17 19 21 24 27
d DH 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 HO 120
Рк 194 188 193 185 172 160 151 142 134 127 121
fl 2,4 3,4 4,9 6,4 7,8 9,3 11 12,9 ! 15 17,1 19,3
8 9,6 9,6 9,6 9,6 10,2 10,7 11 12,1 12 12,9 13,7
t 12 13 14,5 16 18 20 22 25 27 30 33 ;
Рк 274 280 301 301 290 273 258 245 233 222 203 186
fl 2,5 3,5 5 6,5 8 9,4 10,9 12,5 14,3 16,2 20,3 24,8
! 10 12 12 12 12 12 12,6 13,1 13,5 13,7 14,8 15,7 17,2
i t 14,5 15,5 17 18,5 20 22 24 26 28 31 36 42
Д. Схемы и конструкции силовых пружинных механизмов
Исходное усилие Q в пружинных механизмах не трансформируется и должно равняться силе зажима W, т. е.
Q = W - Рк.
Для получения этой силы пружине задается осадка fw = Д. Если при сборке механизма произведена начальная осадка fH пружины, то ее рабочий ход h и, соответственно, ход ведомого звена или элемента/непосредственно зажимающего деталь, определяется из зависимости
k = fK -
Чтобы при зажиме осадка не была больше предельно допустимой (Д), в механизме предусматривается упор, ограничивающий сжатие пружины. Однако для получения одной и той же силы зажима W при проектировании можно подобрать различные значения предельно допустимых осадок fK. Так, например, осадку можно увеличить, уменьшая жесткость пружины
Механизмы с пружинами
141
или увеличивая число ее витков. Чем больше осадка fK, тем эластичнее работает зажим, тем меньше колеблется сила зажима в связи с колебаниями размера закрепляемых деталей. Если, например, изменению осадки пружины на 1 мм соответствует изменение силы зажима на 1 кг, то при увеличении числа витков вдвое этому же изменению осадки будет отвечать изменение силы зажима только на 0,5 кг. По этой причине осадку fw следует предусматривать возможно большей, насколько это позволяют требования к габаритным размерам механизма.
Фиг. II. 77. Схема приспособления с пружинным зажимом (а) и конструкция зажима, встроенного в откидную крышку (б)
Фиг. II. 78. Схема скальчатого кондуктора с встроенным в кондукторную плиту пружинным зажимом.
Нафиг. 11.77, а показана схема приспособления с пружинным механизмом, встроенным в откидную крышку 1. Крышка доводится до упора в стенку корпуса 3 приспособления и в рабочем положении удерживается защелкой 2. Зажимы по фиг. II. 77, б можно изготовлять как самостоятельные узлы.
На фиг., II. 78 аналогичный пружинный зажим К применен в скальчатом кондукторе для поджима детали 2, установленной на подставке 4, к боковому упору 1. Зажим с конусным наконечником 5 закреплен в кондукторной плите винтом 6 Л
При сборке таких зажимов пружину предварительно осаживают на величину fH) почти равную fK:
fK — fH = 1 з мм.
Небольшой запас осадки необходим для компенсации разницы в положении поверхности прижима заготовки в пределах допуска.
1 Для уменьшения габаритов вставные пружинные зажимы иногда выполняются с тарельчатыми пружинами.
142
Силовые механизмы
На фиг. II. 79 схематично изображены два других типичных пружинных механизма. В механизме по фиг. II. 79, б деталь 4 зажимается пружиной 2, действующей с усилием W посредством плунжера 3 и быстросъемной шайбы 5. Деталь освобождается под давлением толкателя /; очень небольшой ход толкателя необходим лишь для снятия шайбы 5. При освобождении детали пружина получает осадку, несколько большую fKi что учитывается при расчете. Такие механизмы можно проектировать для больших сил зажима,
Фиг. II. 79. Типовые конструкции пружинных механизмов: а — с подъемной плитой; б — со штоком.
так как толкатели 1 обычно работают от винта или пневматического (гидравлического) цилиндра без особых напряжений со стороны рабочего. Рассмотренная схема положена в основу конструкций пружинно-пневматических патронов: трехкулачкового клинового и цангового (см. гл. VI, фиг. VI.36). Преимущество таких патронов в сравнении с пневматическими — безопасность работы, так как падение давления в сети не влияет на надежность зажима.
В механизме пофиг. 11.79, «зажим автоматически осуществляется при опускании гильзы 1 шпинделя сверлильного станка. На гильзе закреплена поперечина 2, несущая колонки 3 с пружинами. На колонках, которые для повышения жесткости направляются втулками 5, подвешена кондукторная плита 4.
Перед началом сверления кондукторная плита зажимает деталь 6 с силой достаточной, чтобы удержать деталь в начале обработки. Для этого при сборке пружине сообщается соответствующая начальная осадка Д. По мере подачи сверла осадка увеличивается и в конце обработки достигает предельно допустимого значения Чтобы не было значительной разницы в силе зажима в начале и в конце обработки, длину пружины Н в свободном состоянии и осадку 4 берут как можно большими.
ГЛАВА III
КОРПУСЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ. ДЕЛИТЕЛЬНЫЕ, НАПРАВЛЯЮЩИЕ И ДРУГИЕ ДЕТАЛИ И МЕХАНИЗМЫ
1. КОНСТРУКЦИИ корпусов
Корпус приспособления воспринимает все усилия, действующие на заготовку в процессе ее закрепления и обработки, и поэтому должен облагать достаточной прочностью, жесткостью и виброустойчивостью. Эти качества обеспечиваются не путем чрезмерного завышения сечений стенок корпуса, а путем повышения жесткости при помощи ребер; местоположение ребер жесткости выясняется из анализа действующих на корпус сил.
С целью облегчения и удешевления корпуса в ряде случаев следует предусматривать в его стенках выемки и окна, что, однако, не должно приводить к снижению жесткости.
Форма и размеры корпуса зависят от конфигурации обрабатываемых в приспособлении деталей, а также от расположения установочных, зажимных, и направляющих элементов и механизмов. В пневматических и пневмогидравлических приспособлениях корпус иногда служит одновременно и резервуаром (цилиндром, камерой) для сжатого воздуха или масла, что также влияет на его конфигурацию.
При конструировании корпусов необходимо:
1) предусматривать выступающие платики для закрепления стальных опорных пластин и штырей, на которых устанавливаются изделия;
2) предусматривать достаточные зазоры между деталью и стенками корпуса, позволяющие свободно закладывать и вынимать заготовки из приспособления;
3) обеспечивать возможность легкого удаления стружки, особенно в закрытых корпусах кондукторов;
4) снабжать корпусы необходимыми элементами для правильной установки и закрепления приспособлений на столах и шпинделях станков, а также элементами для их подъема и транспортировки.
На фиг. III. 1 показаны опорные элементы корпусов; стальные приставные ножки нормализованы. Для обеспечения необходимой плоскостности опорные элементы корпуса должны шлифоватьс51 совместно с одной установки.
На фрезерных, строгальных и других станках приспособления необходимо точно ориентировать по пазам стола. Основные размеры столов, ширина их пазов, а также расстояния между пазами регламентированы ГОСТ 6569—53. В соответствии с ГОСТ допуск на ширину среднего паза устанавливается по А или А3, па остальные пазы •— по А4. Чистота рабочих поверхностей столов и боковых поверхностей пазов не ниже 6-го класса.
На фиг. III. 2 изображена схема установки приспособления па столе с помощью привернутых к его корпусу шпонок; шпонки сопрягаются со средним, наиболее точным пазом.
На фиг. III. 3, а, б показаны два типа стандартных привинчиваемых шпонок (ГОСТ 1589—57) и один тип ступенчатых закладных (ГОСТ 1590—57).
144 Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
а)
Фиг. III. 1. Опорные элементы корпусов:
а, б — ножки и платики, выполненные за одно цело? с кор-пусом; в, г — стальные приставные ножки.
Фиг. III. 2. Схема ориентирования приспособления на столе станка с помощью шпонок.
Тип А-с пригонкой Тип Б-гл&Окие по пазу стола
Остальное
Фиг. III. 3. Конструкции стандартных шпонок.
Конструкции корпусов
145
На фиг. III. 3, в дан пример крепления шпонок к корпусу приспособления. Шпонка типа А пригоняется по пазу стола, если он оказывается несколько уже ширины b шпонки. Для облегчения пригонки в ней имеется продольная канавка размерохМ 2 X 0,5 мм, ниже которой снимается лишний металл.
Ширина b и bY шпонок выбирается в соответствии с шириной паза стола и выполняется с предельными отклонениями С, С3 или С4 в зависимости от требуемой точности.
Материал — сталь 45 с термообработкой до твердости RC 40 н- 45. Предельные значения основных размеров: b = 10 54; L — 16 ч- 80;
Л —- 8 -:--- 32. Для ступенчатой шпонки Д 20 -н 65, Л -= 12 -н 50. Для крепления шпонок используются винты с предельными размерами d X I = - М4 X 10 ч- М16 X 40.
Для закрепления приспособлений в корпусах предусматриваются проушины или отверстия под Т-образные болты (фиг. III. 4). Подъем и транс-
Фиг. III. 4. Отверстия и проушины в корпусах под Т-образные болты для крепления приспособлений на столах станков
портировка тяжелых приспособлений производится с помощью рукояток или рым-болтов (фиг. III. 5), укрепляемых на корпусе.
6)
v 3 остальное
Гнездо под рым
Фиг. III. 5. Элементы для подъема и транспортировки приспособлений: а — рукоятки: б — рым.
Корпусы обычно изготовляются литыми из чугуна, стального литья и реже — сварными из листовой стали или сварно-литыми.
146 Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
А. Стандартные литые заготовки корпусов
Корпусы приспособлений для установки мелких и средних деталей обычно изготовляются из литых стандартных заготовок, необходимое количество которых всегда должно быть в запасе на каждом заводе (табл. III. 1).
Таблица IH.1
Стандартные заготовки корпусов и примеры их применения в приспособлениях
Эскиз
Характеристика
Швеллеры по ГОСТ 4078—48:
И = 100 -ч- 400
В = 60 ч~ 300
t = 20 ~ 55
г = 10-г-20
Швеллеры с ребрами по ГОСТ 4079-48:
Н = 75-нЗОО
В г- 75ч-225 L = 800 и 1000 / — 40 ч- 110;
для Н — 300
Z = 30 /1== 100 ч-300 t = 15ч-40 г = 10 ч- 20
Конструкции корпусов
147
Продолжение табл. III. 1
Эскиз
Характеристика
Угольники неравнобокие по ГОСТ 4076—48:
Н = 604-500
В 50ч-350
15 ч- 65
г = 10 ч-30
Угольники неравнобокие с ребрами по ГОСТ 4077—48:
Я = 904-500
В = 604-300
I 40 4- 75
Zj = 1004-300 t == 154-35 tr = 10 4- 25 г = 10 4- 25
148 Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
Продолжение табл. III.1
Эскиз
X аракте-ристика
Тавры по ГОСТ 4080—48-1204-400 /7—120-5-350 / 20 4- 50
b - 40ч-70
Ьг - 45 4- 80 h 904-270
Г 10 4- 30
Тавры с ребрами по ГОСТ 4081—48: />—2004-400: //-“1204-350 t -- 30 4- 45 tL = 20 4- 35 b = 50 ч~ 90
= 1204-240 I == 50 4- 80 /j —1504-280
Продолжение табл. Ill Л
Эскиз
Характеристика
Корпусы прямоугольные а — по ГОСТ 4583—49. £ — 300 ч 800 В = 150 ч 400 Н - 30 ч 80 £х - 390 ч 910
I 65—85;
h 20 ч 30
hv = 10 ч- 45;
б—по ГОСТ 4584—49:
£ -= 150 ч 550
В 100 ч-300
И 40 ч 100
£i =- 230 ч 660
b = 20 ч 30
I - 60 ч 85
h = 20 ч 30
= 15 ч 40
i
Корпусы квадратные по ГОСТ 4585—49:
£ = В = 50 ч 400
И = 70 ч 180
£1== 110 ч 510
b = 20 ч 30
/ = 55ч85
А — 15 ч 30
hx = 40 ч 70
150 Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
Продолжение табл. Г ПЛ
Эскизы
Характеристики
Корпусы продольные по ГОСТ 4587—49:
L = 80 + 400 5 — 60 ч- 150 н = 100 ч- 200 = 160 ч- 500
Вг = 100 ч-280 b = 30 -ч- 95 Z = 50 ч- 80 h = 20 ч- 30 /tj = 35ч-80
Корпусы продольные ступенчатые по ГОСТ 588—94:
L = 200 ч- 408
В = Li = 50 -ч- 100
Н = 50 ч- 100
Z- 12 4-20 h = 20 ч- 30
Конструкции корпусов
151
Продолжение табл. III. 1
Эскиз
Характеристика
Заготовки:
а — планшайбы по ГОСТ
4082—48:
D = 185 ч- 750
^=30ч- 130 //=хб0ч- 135
h = 30 ч- 50
D, = 90 ч- 250 г - 10-н 15
б — плиты прямоугольные по ГОСТ 4073—48:
В — 120ч-200 /Л - 20 ч- 60
Стойки по ГОСТ 4589—49:
Н - 70 ч- 150
L - 30 ч- 80
В == 40 ч- 100 £1==50ч- 110 Вг = 80 ч- 160 /г = 15 4-25 г = 5 ч~ 10
152 Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
Продолжение табл. II 1.1
Характеристика
Эскиз
Стойки делительных устройств по ГОСТ 4590—49:
Н = 100 -4-200
В 150 -4- 250
Л — 65 -и НО
Ц 180 -и 300
Ву -80-г- 120
185 -4- 340
b 30 + 50
d - 70 -4- 120
/ - 70 -4- 130
= 65 -4- 80
h - 20 -4- 30
m — 18 -4- 25
Болванки круглые по ГОСТ 4075—48:
Z)---75, 100, 125, 150, 175 и 200
I
Примечания: 1. На всех фигурах индексом г обозначены заготовки.
2. На фигурах, иллюстрирующих примеры применения, корпусы приспособлений выделены жирными линиями.
Конструкции корпусов
153
Корпусы являются наиболее трудоемкими деталями приспособлений. При использовании стандартных заготовок путем той или иной дополнительной их обработки удается сравнительно быстро и с минимальными затратами труда и металла получить готовый корпус. Из отдельных простых стандартных корпусов можно собирать более сложные корпусы.
Заготовки корпусов изготовляются из чугуна СЧ12-28, СЧ15-32 по ГОСТ 1412—54 и после предварительной механической обработки подвергаются старению.
При конструировании литых чугунных корпусов размеры их отдельных элементов рекомендуется брать по табл. III. 2.
Таблица III, 2
Размеры элементов литых корпусов приспособлений
Б. Сварные корпусы
Для свар'ных корпусов используются стали марки Ст. 3 или сталь 25, обладающие хорошей свариваемостью. Заготовки для корпуса вырезаются из листов; в ряде случаев для получения заготовок используются отходы производства.
Благодаря высокой прочности стали и отсутствию затрат средств и времени на изготовление моделей сварные корпусы получаются более легкими, дешевыми и изготовляются в более короткие сроки.
Однако сварные корпусы, особенно при недостаточно продуманной конструкции, не обладают такой жесткостью, какая свойственна массивным литым корпусам. Кроме того, высокие температуры в процессе сварки вызывают деформацию корпусов, а возникающие в результате этих деформаций
154 Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
внутренние напряжения влияют на точность приспособлений. В связи с этим сварные корпусы используют преимущественно при изготовлении приспособлений для обработки крупных деталей. В ряде случаев сварными выпол-
няются отдельные сложные элементы корпуса, прикрепляемые затем болтами к его литому основанию.
При конструировании сварных корпусов необходимо учитывать, что сварной шов трудно обрабатывать и, кроме того, его обработка ослабляет прочность соединения. Поэтому сварные швы следует располагать вне зоны обработки (фиг. III. 6, а) или так, чтобы к обрабатываемой поверхности была обращена вершина шва (фиг. III. 6,6).
Для снятия внутренних напряжений сваренный корпус должен подвер-
гаться отжигу в течение примерно
Фиг. III. 6. ^Примеры^расположения чаСф ПрИ температуре 250—300°. После
сварных ш в. первого отжига следует подвергать
корпус естественному старению на воздухе и производить вторичный отжиг при том же режиме.
Механическая обработка рабочих поверхностей корпуса выполняется после сварки и отжига. На фиг. III. 7, а—д показаны разновидности свар
Фиг. Ill, 7,
Для Аъ!2мм Для А>12мм
Виды швов, применяемых при сварке корпусов приспособлений.
ных швов, а в табл. III. 3 приведены их размеры, рекомендуемые при изготовлении корпусов приспособлений.
Таблица 111,3
Размеры шва в зависимости от толщины свариваемых листов
Толщина листа А в мм Высота шва h в мм Прерывистый шов
длина шва 1 в мм длина промежутка k в мм
От 6 ДО 9 6 30 30
» 10 „ 24 9 50 50
» 25 „ 50 12 65 65
Конструкции направляющих у приспособлений с передвижными частями 155
2. КОНСТРУКЦИИ НАПРАВЛЯЮЩИХ У ПРИСПОСОБЛЕНИЙ С ПЕРЕДВИЖНЫМИ И ПОВОРОТНЫМИ ЧАСТЯМИ
В делительных приспособлениях, тисках и других устройствах перемещение подвижных частей осуществляется по прямолинейным или круговым направляющим различной формы.
Прямолинейные направляющие для салазок обычно выполняются Т-образными или в виде ласточкина хвоста с планками и клиньями для регулировки зазора. Передвижную часть стола под кондукторы или непосредственно кондукторы монтируют иногда на роликах или шариках, что облегчает процесс совмещения оси шпинделя с осями кондукторных втулок.
На фиг. III. 8, а показана конструкция Т-образных направляющих, получивших наибольшее распространение благодаря простоте изготовления.
Салазки /, имеющие паз более широкий, чем направляющие 2, 5 прикрепляются к последним с помощью планок 7 и болтов б; необходимый зазор в сопряжении Б обеспечивается путем шабрения планок при сборке.
Планка 3 и винты 5 служат для регулировки зазора в сопряжении Д; после регулировки винты стопорятся контргайками4. Если винты5
в)
2- ’
/
салазок прямоугольной формы:
а — регулирование планкой; б, в—регулирование одним и двумя клиньями.
нельзя разместить сбоку, то регулировку зазора в сопряжении А осуществляют с помощью одного или двух клиньев /, как показано на фиг. III. 8, б и я;
1 1- TZ
салазки и клинья выполняются с уклоном — или • Клинья перемещаются буртиками винтов 2, которые входят в пазы клиньев. Пазы прорезаются после окончательной пригонки. В позиции в винты 2 стопорятся вспомогательными винтами 3 с нажимной колодкой.
На фиг. III. 9 показаны направляющие в виде ласточкина хвоста, применяемые при повышенных требованиях к точности приспособлений.
В конструкции, изображенной на фиг. III. 9, а, регулирование зазора между салазками / и их направляющей 2 производится планкой 3 с помощью винтов 4 с последующей их фиксацией контргайками.
Если нельзя применить боковые винты, то для регулирования зазора используется клин 3 (позиция б), перемещаемый винтом с буртиком»
Фиг. 111. 9. Направляющие в виде ласточкина хвоста: а — регулирование планкой; б — регулирование клином.
Фиг. Ш. 10. Направляющие в виде ласточкина хвоста с регулировкой планками, имеющими углы наклона в поперечном сечении
Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
Конструкции направляющих у приспособлений с передвижными частями 157
а)
Неправильно
Фиг. III. 12. Правильное и неправильное расположение регулировоч-
ные планок и клиньев относительно направления силы резания.
158 Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
Наклонная плоскость клина выполняется с уклоном от до и сопрягается с соответствующей наклонной плоскостью салазок.
При использовании направляющих в виде ласточкина хвоста можно также применять планки 1 с углами наклона а = 55° и р = 75° в поперечных сечениях (фиг. III. 10). В зависимости от возможностей регулировочные винты 2 устанавливаются сверху или снизу.
На фиг. III. 11, а в качестве опор для салазок 1 применены роликоподшипники 2, установленные на эксцентрично расположенных осях 3, Применение эксцентриковых осей позволяет регулировать зазор в сопряжении салазок с направляющей планкой 4, На фиг. III. И, б, в показаны варианты опор, иногда используемых при линейных перемещениях.
На фиг. III. 12 показаны случаи правильного и неправильного расположения регулировочных планок и клиньев относительно направления сил резания Р. Последние должны восприниматься жесткими сопряжениями.
Круговые направляющие поворотных приспособлений с целью облегчения пригонки выполняются кольцеобразными с канавками для смазки на поверхностях контакта (фиг. III. 13).
Фиг. III 13. Типовые конструкции круговых
направляющих поворотных приспособлений.
Вращение поворотной части 1 относительно неподвижного корпуса 3 приспособления производится с помощью цапфы 2 (фиг. III. 13, а, б) или на оси 2 (фиг. III. 13, в). Закрепленная в поворотной части цапфа вращается в стальной закаленной втулке 5, запрессованной в чугунный корпус; при наличии неподвижной оси (фиг. III. 13, в) втулка 5 запрессовывается в поворотной части.
Поворотная часть в ряде случаев для уменьшения сил трения монтируется на шариках, как показано на фиг. III. 13, г. Щиток 4 предохраняет направляющие от загрязнения.
В приспособлениях с горизонтальной осью вращения также иногда вместо закаленных втулок применяют подшипники качения, что облегчает
Делительные механизмы (фиксаторы)
159
поворот, но требует точной балансировки, особенно в случае тяжелых вращающихся масс. При конструировании необходимо предусматривать смазку передвижных и поворотных частей.
3. ДЕЛИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ (ФИКСАТОРЫ)
Эти механизмы являются наиболее ответственными в делительных приспособлениях, от точности которых зависит точность деления (поворота, шага) при позиционной обработке.
На фиг. HI. 14, а показана схема работы фиксатора с цилиндрической рабочей частью; фиксатор 3 скользит по направляющей втулке 2, установленной в неподвижном корпусе приспособления, и заскакивает в фиксирующие втулки /, размещенные в поворотной части. Как видно из схемы, суммарная погрешность б шага, получаемая при делении и переносимая на обрабатываемые детали, зависит не только от допуска Si на расстояние между осями двух соседних фиксирующих втулок, но и от зазоров si и S2 в сопряжении фиксатора со втулками 1 и 2. Если учесть возможный эксцентрицитет е втулок, то суммарную погрешность шага можно выразить формулой
S = si + S2 + Si + е.
Уменьшение погрешности достигается допусков и посадок.
Фиг. Ш. 14. Схема работы фиксаторов: а — цилиндрического; б — призматического; в — конического.
В делительных приспособлениях средней точности сопряжение фиксатора с направляющей и фиксирующей втулками выполняется по посадке -д-; допуск Si < 0,03 мм
В точных делительных приспособлениях соответственно применяются посадки и 6i< 0,02 мм,
В особо точных устройствах зазоры не должны превышать 0,01 мм, что достигается притиркой, а межосевое расстояние задается с допуском Si < 0,015 мм.
Растачивание отверстий под фиксирующие втулки обычно производится на прецизионных станках, обеспечивающих получение линейных размеров
160 Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
с точностью до 0,005 мм. Учитывая неточности радиальных расстояний от оси вращения поворотной части до осей фиксирующих втулок и фиксирующего пальца, последний подвергают двухстороннему срезу, образуя в сечении ромб с большой осью, перпендикулярной радиусу (см. эскиз табл. III.4).
Желая уменьшить влияние зазоров и повысить точность, применяют фиксаторы с конической или призматической рабочей частью (фиг. III. 14,б,в). Как видно, в этом случае si б, однако следует иметь в виду, что при малейшем загрязнении фиксирующего гнезда сопряжение нарушается и механизм не обеспечивает необходимой точности деления.
С целью устранения вредного влияния зазоров в фиксаторе и компенсации износа втулок применяют целый ряд других конструкций фиксирующих механизмов.
В табл. III. 4 даны основные размеры нормализованных реечных фиксаторов с ромбической частью, а в табл. III. 5 — типовые конструкции фиксаторов. В ряде случаев фиксация производится не с помощью специальных фиксирующих втулок, а по самим обрабатываемым поверхностям детали: отверстиям, расположенным по окружности, пазам или зубьям детали и т. п.
Таблица 111. 4
Основные размеры реечных цилиндрических фиксаторов с ромбической рабочей частью в мм
, № деталей । Наименование деталей ! d (4) Di (Я ! Z>2 /'Аз 1 (x3J L 1 н /1 ^2
1 Шайба 16 1 24 32 21 60 20 19,5 24 35—140
2 Фиксирующая втулка ;
3 Фиксатор • 20 30 38 24 75 25 24 26 40—150
4 Направляющая втулка
5 Пробка 25 35 45 30 90 28 29,5 31 40-160
6 Рукоятка
7 Зубчатый валик 30 40 50 105 30 32 38 i 50—170
Делительные механизмы (фиксаторы)
16]
Типовые конструкции фиксаторов
Эскиз
Таблица //Л 5
I
Характеристика
Простейшие фиксаторы с подпружиненным шариком или пустотелым пальцем.
I
Вытяжной цилиндрический фик- | сатор. При оттягивании за кнопку 3 шпилька 2 скользит по продольному пазу направляющей втулки 1 и затем, после поворота фиксатора на 90°, удерживает его в вытянутом положении
Вытяжной фиксатор, управляемый рукояткой с торцовым кулачком.
Рычажные фиксаторы.
162 Корпусы приспособлений. Делительные направляющие и другие детали
Продолжение табл. III. 5
Эскиз
Характеристика
Рычажный фиксатор с роликом, в плунжере /, заскакивающим во впадины делительного колеса.
Реечный призматический фиксатор Л управляемый рукояткой 2 через шестерню 3.
Реечный призматический фиксатор 5, управляемый рукояткой 1 Рычажок 3, установленный на оси 2, нижним выступом скользит по скосу пальца 4 и обеспечивает беззазорное сопряжение, повышая точность механизма.
Делительные механизмы (фиксаторы)
163
Продолжение табл. III.
5
Эскиз
Характеристика
Реечный цилиндрический фиксатор с клиновым концом. При погружении фиксатора 1 под действием пружины 2 во втулку 3 он своим скосом упирается в скос шайбы 4 и отжимается вбок, ликвидируя зазор в сопряжении с фиксирующей втулкой. Однако зазор в сопряжении с направляющей втулкой и связанная с этим погрешность деления не исключаются.
Реечный цилиндрический фиксатор с пружинящей рабочей частью. Фиксатор 1 под действием пружины 4 перемещается по направляющей втулке 3 и охватывает зуб делительного диска 2. При такой конструкции в процессе фиксации выбирается зазор не только в сопряжении с зубом, но и в направляющей втулке. Угол в клиновом сопряжении 10-—12°.
Сдвоенный реечный фиксатор, состоящий из пальцев 1 и 3, управляемых рукояткой 5; фиксирующие втулки 2 и 4 расположены в шахматном порядке. Применяется в случаях, когда углы поворота настолько малы, что втулки не удается разместить по одной окружности.
164 Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
Продолжение табл. III. 5
Характеристика
Эскиз
. Реечный фиксатор с педальным управлением. Применяется в крупных приспособлениях, когда обе руки рабочего заняты поворотом подвижной части. Зубчатый валик 2, перемещающий фиксатор 1, связан с ножной педалью 6 через рычаг 3, серьгу 4 и тягу 5. Педаль можно располагать как вдоль, так и поперек оси фиксатора 1.
4. МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ПОВОРОТНЫХ ЧАСТЕЙ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Для повышения жесткости и предупреждения вибраций, а также для повышения долговечности фиксаторов подвижные части приспособлений после их перемещения необходимо закреплять на неподвижном корпусе. Выполнение этого требования особенно важно для фрезерных приспособлений, испытывающих большие нагрузки.
На фиг. Ill. 15 показаны два варианта механизмов закрепления для приспособлений с горизонтальной и вертикальной осями вращения. Поворотная часть 1 (фиг. III. 15, а) заканчивается цапфой с резьбой. Затяжка после поворота производится гайкой 5, которая упирается в неподвижный корпус 2 через упорный стакан 4. Для облегчения поворота установленные на цапфе гайки 3 регулируются так, чтобы поворотная часть 1 имела осевой люфт до 0,1 мм. Недостаток конструкции — неизбежность вращения гайки с рукояткой при вращении поворотной части 1.
В конструкции пофиг. III. 15, б затягивающая гайка 6 связана с цапфой2 посредством резьбового валика 3, который, передавая осевое усилие на поворотную часть /, не участвует вместе с ней во вращении, а следовательно, при делении не вращаются и рукоятка 7 с гайкой 6. Для этого цапфа 2 и валик 3 соединены между собой сегментами 4, установленными в поперечные пазы цапфы и в кольцевую выточку валика. При затяжке гайкой 6 валик 3 удерживается от поворота полукольцами 5.
В ряде конструкций для затяжки поворотной части используются эксцентриковые валики (фиг. III. 16). При вращении рукоятки валика /, установленного в неподвижном корпусе на подшипниковых втулках, он перемещает тягу 2, связанную с цапфой 3 сегментами 4. Осевое смещение цапфы обеспечивает надежное закрепление поворотной части на корпусе.
В крупных делительных приспособлениях с вертикальной осью перед вращением подвижной части необходимо ее несколько приподнять, что облегчает поворот. Для подъема и закрепления после деления может быть использован эксцентриковый валик, аналогичный рассмотренному
Механизмы для закрепления поворотных частей приспособлений 165
6-5
Фиг. III. 15. Типовые механизмы для крепления* поворотной части приспособлений с горизонтальной и вертикальной осью вращения.
А-А
Фиг. III. 16. Эксцентриковый механизм для крепления поворотной части.
166 Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
(фиг. III. 17). При вращении эксцентрикового валика 4 в одном направлении производится закрепление поворотной части 5; валик действует через резьбовую опору 6, ось 1 и винт 2.
f 2 3 4 5
Фиг. Ш. 17. Эксцентриковый механизм для подъема и закрепления подвижной части стола после поворота.
При вращении в обратном направлении эксцентриковый валик 4 через ось 1 и упорный шарикоподшипник 3 приподнимает поворотную часть на десятые доли миллиметра, что достаточно для легкого ее вращения на шарикоподшипнике.
5. СБЛОКИРОВАННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ПОВОРОТНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Для сокращения затрат времени на управление поворотными столами применяют блокировку фиксирующего и зажимного механизма, или фиксирующего и подъемного механизма; сблокированные механизмы приводятся в действие одной рукояткой.
На фиг. III. 18 показан сблокированный механизм фиксации и зажима, примененный у поворотного стола с горизонтальной осью вращения. На эксцентриковом валике 1 свободно установлена шестерня 5, сцепленная с рейкой-фиксатором 6. На правом торце шестерни имеются односкосые зубья, которыми она связана с храповой полумуфтой 4, жестко прикрепленной к ступице рукоятки 5. Пружина 2 прижимает шестерню к храповой полумуфте 4, и поэтому при вращении рукоятки по стрелке вместе с ней вращается шестерня 3 и фиксатор 6 вводится в фиксирующую втулку. В момент, когда фиксатор войдет в свое гнездо на полную глубину, шестерня 3 прекращает вращение и отжимается храповой полумуфтой в сторону пружины 2. В этот же момент эксцентрик осуществляет затяжку поворотной части 7 на неподвижном корпусе 8 приспособления.
При позиционной обработке деталей на крупных сверлильных станках применяются сравнительно тяжелые поворотные столы, на которых по окружности располагают несколько приспособлений. В таких случаях от одной рукоятки последовательно приводятся в действие фиксатор и механизм подъема поворотной части стола (фиг. III. 19).
Поворотом рукоятки 7 вправо поворачивают вилку 4 и валик 3 с установленной на нем реечной шестерней 5 и опускают фиксатор-рейку 1 вниз, освобождая стол; величина поворота вилки с валиком 3 ограничивается торцовым фиксатором 6. Так как рукоятка 7 жестко связана с гайкой 8, то при ее повороте, одновременно с выводом фиксатора, происходит подъем
Сблокированные механизмы поворотных приспособлений
167
5
Фиг. III. 18. Сблокированный механизм фиксации и зажима поворотного стола с горизонтальной осью вращения.
А-А
Фиг. Ш. 19. Сблокированный механизм фиксации и подъема тяжелого поворотного стола.
168 Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
поворотнойчастистола; тяжесть вращающейся части воспринимается упорными подшипниками, что облегчает ее поворот. После деления рукоятку 7 вращают в обратную сторону и вводят фиксатор в очередное гнездо; поворотная часть прижимается в это время к опорной поверхности основания 2.
6. КОНДУКТОРНЫЕ втулки и кондукторные плиты
Кондукторные втулки служат для направления режущего инструмента при обработке отверстий на сверлильных и расточных станках. Применяются неподвижные и вращающиеся втулки. Неподвижные используются в сверлильных кондукторах для направления рабочей части сверл, зенкеров и разверток. Вращающиеся наряду с неподвижными применяются в расточных кондукторах для направления расточных скалок и оправок.
Кондукторные плиты служат для установки кондукторных втулок.
А. Неподвижные кондукторные втулки
Эти втулки делятся на постоянные, сменные, быстросменные, втулки-гнезда под сменные и быстросменные втулки и направляющие втулки под расточный инструмент.
Постоянные втулки (ОСТ 4922 и 4923) выполняются без буртика или с буртиком (фиг. III. 20) и применяются при обработке неточных отверстий одним инструментом (сверлом, зенкером).
В тулки-гнезда, как и постоянные втулки, запрессовываются в кондук-А А
торную плиту по посадке -д- или - и служат для установки сменных или быстросменных втулок.
Неправильно
Правильно
Фиг. III. 20. Постоянные кондукторные втулки без буртика (а) и с буртиком (б).
i
Сменные втулки применяются вместо постоянных для облегчения и ускорения их замены в случае износа. Они направляются во втулках-гнездах по посадке -д-или , а от проворачивания и подъема при обработке закрепляются винтами или накладками (фиг. III. 21, а, б, в}. При такой конструкции замену изношенных втулок можно производить непосредственно на рабо-чехМ месте.
Быстросменные втулки устанавливаются в гнездо по посадке ™ или -ф
Д Д1 и применяются при обработке точных отверстий в несколько переходов:
Кондукторные втулки и кондукторные плиты
169
сверлом, зенкером, развертками. Для направления каждого из этих инструментов требуется своя быстросменная втулка (фиг. III. 21, г, д'), устанавливаемая в постоянную втулку. Быстросменная втулка, наряду с выемкой для головки крепежного винта, имеет сквозную выемку по всей высоте буртика для быстрого удаления втулки без отвинчивания винта. Сквозная выемка при рабочем расположении втулки должна располагаться впереди головки винта по направлению вращения инструмента. Буртик втулки для удобства снятия и установки имеет накатку.
г) 8)
ZFzZupZ\A/A [ iZz.0
Фиг. Ill. 21. Сменные и быстросменные кондукторные втулки
Направляющие втулки под расточный инструмент устанавливаются в расточных кондукторах и служат для направления скалок с резцами или насадным многолезвийным инструментом.
Все разновидности неподвижных кондукторных втулок нормализованы. Высота втулок равна 1,5—2 диаметрам отверстий под инструмент; соответственно выбирается толщина кондукторной плиты (15 30 мм). Рас-
стояние. h (фиг. III. 20) от нижнего торца втулки до поверхности обрабатываемой детали принимается равным от V3 до 1 диаметра отверстия под инструмент. При обработке деталей из чугуна и бронзы расстояния берут минимальными; при обработке стальных деталей — максимальными.
В кондукторах сопряжение рабочей части сверл, зенкеров и-черновых разверток с отверстиями втулок выполняется по ходовой посадке 2-го класса точности в системе вала, а чистовых разверток — по посадке движения 2-го или 1-го класса той же системы; за номинальный размер сопряжения принимается наибольший предельный диаметр рабочей части инструмента.
В связи с этим, зная отклонения диаметров инструмента, приходится рассчитывать верхнее и нижнее отклонения внутренних диаметров втулок 1 и указывать их на рабочих чертежах.
Если многолезвийные инструменты направляются во втулке не своей рабочей частью, а специальной цилиндрической направляющей, то приме-Л Ат
няются посадки -=- или . Такие же посадки используются в сопряжении Д Д1
расточных, скалок с направляющими втулками.
При конструировании кондукторов необходимо рассчитывать и указывать на чертежах допуски (отклонения) на расстояния от оси кондукторной втулки до установочных элементов приспособления и на расстояния между осями втулок (фиг. III. 22). В этом случае необходимо учитывать и суммировать все погрешности, сопутствующие обработке отверстий: зазоры Si, $2. перекос инструмента, эксцентричность втулок и т. п.
Так как подобный расчет сопряжен с известными трудностями, то на практике допуски 6 на координирующие размеры или назначают в '2—3 раза
1 Для расчета следует пользоваться таблицами, помещенными на стр. 32 и 33 в кн. Л. К. Горошки на «Приспособления для металлорежущих станков», Справочник, Машгиз, 1953.
170 Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
меньшими соответствующих допусков, заданных чертежом детали, или выбирают, пользуясь следующими рекомендациями:
1) в кондукторах для обработки проходных отверстий под болты и неточных отверстий под резьбу допуски на координирующие размеры брать в пределах от ±0,05 до ±0,1 мм\
Фиг. III. 22. Схема простановки размеров и допусков на чертежах кондукторов.
2) в кондукторах, где требуется обработка отверстий высокой точности, например под подшипники валов, осей и т. п., а также для обработки отверстий многошпиндельными головками, допуски на координирующие раз
а)
Фиг. III. 23. Специальные кондукторные втулки.
меры уменьшать до ±0,02 мм. В зависимости от требуемой точности сопряжение втулок между собой и с инструментом выполняется по 2-му или i-му классу.
Кондукторные втулки работают в условиях значительного трения с инструментом и сходящей стружкой и поэтому изготовляются из высоко
Кондукторные втулки и кондукторные плиты
171
углеродистых сталей У10А, У12А и подвергаются термической обработке до твердости RC 60 -±~ 64. Втулки больших диаметров изготовляют из стали марки 20 и подвергают цементации с последующей закалкой до той же твердости.
Кроме нормализованных, применяются специальные конструкции кондукторных втулок.
Необходимость в применении специальных втулок вытекает из условий выполнения операции. Так, например, на фиг. III. 23, а показана специальная втулка, предназначенная для обработки отверстия в уступе или углублении детали. Втулка, изображенная на фиг. III. 23, б, используется для сверления отверстий на криволинейной поверхности; при такой конструкции втулка предохраняет инструмент от увода в начале резания.
При сверлении отверстий, близко расположенных друг к другу, применяют втулки, изображенные на фиг. III. 23, в. При очень близких расстояниях между осями отверстий применяют втулки с эксцентрично распо-
Фиг. Ш. 24. Специальные кондукторные втулки с элементами центрирования и зажима деталей.
ложеным отверстием (фиг. III. 23, г), через которое сверление выполняется последовательно в трех положениях втулки; фиксация производится штифтом по пазам, прорезанным во втулке.
При обработке отверстий в бобышках рычагов, рукояток и т. п. деталей применяют кондукторные втулки с элементами для центрирования и зажима (фиг. III. 24).
На фиг. Ш. 24, а гнездо под кондукторную втулку имеет резьбу, что позволяет центрировать и зажимать обрабатываемую деталь по бобышке. На фиг. III. 24, б гнездо имеет один, а на фиг. III. 24, в — два цилиндрических пояска под зажимную кондукторную втулку, что повышает точность сопряжения. В случаях, когда в рычагах сверлится второе отверстие, а первое, уже обработанное, используется в качестве базы для установки на палец, применяются скользящие втулки с элементами центрирования по бобышке (фиг. III. 24, г). Необходимость применения скользящей втулки объясняется колебаниями размера L в пределах допуска.
Иногда в этих случаях втулку закрепляют неподвижно, а ее нижнюю центрирующую часть выполняют не в виде конуса, а в виде призмы с плоскостью симметрии, совпадающей с размером L.
172 Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
Б. Вращающиеся кондукторные втулки
Эти втулки, наряду с неподвижными, применяются в кондукторах при обработке отверстий на расточных и радиально-сверлильных станках. Если при обработке на станках с вертикальным шпинделем инструмент имеет верхнее и нижнее направления, то нижний его конец, как правило, направляется вращающейся втулкой, на буртике которой для лучшего отвода стружки предусматривается конический участок К (фиг. III. 25). При неподвижной нижней втулке вращающийся и поступательно движущийся инструмент затягивает во втулку мелкую стружку, вызывающую заедание и повреждение трущейся пары.
Фиг. III. 25. Вращающиеся кондукторные втулки для нижнего направления расточного инструмента.
На фиг. 25, а показана конструкция втулки, в которой игольчатые подшипники по диаметру и шарики по торцу между втулками обеспечивают легкое и точное вращение направляющей втулки 1. Кольцо 2 с фетровой прокладкой предохраняет подшипники от загрязнения, а промежуточное кольцо 3 разделяет иглы на два ряда. Втулка / (фиг. III. 25, б) принудительно вращается шпонкой, закрепляемой в расточной скалке или оправке.
Ву тех случаях, когда конец скалки часто выводится из нижней направляющей, целесообразно применять втулки с пружинящей шпонкой (фиг. III. 26, а, б), автоматически заскакивающей в канавку на скалке в момент ее вращения. Можно также применять пружинящую шпонку на скалке, автоматически заскакивающую в шпоночную канавку во втулке (фиг. III. 26, в).
Когда через верхнюю направляющую вводится скалка с заранее установленным и выступающим резцом или резцовым блоком, ее также выполняют вращающейся (фиг. III. 27, а). Для пропуска резцов через втулку в ней предусматриваются один или два паза /(; смещение пазов от плоскости симметрии должно быть увязано с расположением резцов на расточной скалке.
Кондукторные втулки и кондукторные плиты
173
Чтобы обеспечить автоматическое попадание резцов в пазы, во втулке закрепляется шпонка /, постоянно связанная с соответствующим пазом на оправке; можно, наоборот, предусмотреть дополнительный паз во втулке, а удлиненную шпонку на скалке.
а) б) б)
Фиг. Ill, 26. Вращающиеся кондукторные втулки и расточная скалка с пружинящими шпонками.
Фиг. III. 27, Вращающиеся кондукторные втулки для верхнего (переднего) направления с пазами для провода резцов и резцовых блоков.
При растачивании на горизонтальных станках применение вращающихся втулок вызывается стремлением предотвратить быстрый износ и возможное заедание .сопрягаемой пары. На фиг. III. 27, б показана конструкция вращающейся втулки для растачивания, смонтированной на игольчатых подшипниках.
174 Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
Сопряжение расточных скалок с втулками производится по посадке -д.
Недостатком всех устройств с вращающимися втулками является неизбежность увеличения числа зазоров, влияющих на точность направления. Кроме того, конструкции получаются сравнительно громоздкими и могут быть использованы преимущественно при обработке отверстий больших диаметров и систем отверстий с достаточными расстояниями между осями.
В. Кондукторные плиты
В зависимости от связи с корпусом кондуктора плиты могут быть жестко закрепленными, откидными, съемными, подвесными и подъемными.
Жестко связанные платы отливаются за одно целое с корпусом или прикрепляются к нему сваркой, а чаще при помощи винтов; в последнем случае для точной фиксации плиты при сборке предусматриваются контрольные штифты.
Откидные или шарнирные плиты позволяют открывать кондуктор для установки и снятия обрабатываемых деталей. Однако наличие зазора в шарнире снижает точность обработки.
Съемные или накладные кондукторные плиты обычно используются для обработки систем отверстий в крупных деталях на радиально-сверлильных станках. Они накладываются непосредственно на деталь и после необходимой ориентировки прикрепляются к ней.
Подвесные плиты применяют при сверлении многошпиндельными головками. Плита вместе с головкой подвешивается на шпиндель станка и через направляющие колонки связывается с корпусом приспособления. Над плитой располагаются пружины, которые в момент контакта плиты с обрабатываемой деталью начинают сжиматься и через плиту закрепляют ее.
Подъемные плиты устанавливаются на уступах колонок скальчатых. кондукторов и с помощью рукоятки или пневмопривода и реечной передачи поднимаются и опускаются, осуществляя одновременно и зажим детали.
Плиты изготовляются из высококачественного чугуна, реже из стали. Толщина плит согласовывается с высотой кондукторных втулок и обычно колеблется в пределах от 15 до 30 мм. Для высоких втулок на плитах предусматриваются местные утолщения (бобышки). Конструкции плит описаны в гл. VII.
7. УСТАНОВИ! ДЛЯ ФРЕЗ
При обработке деталей на настроенных фрезерных станках с автоматическим получением точности размеров к корпусам приспособлений прикрепляют установы или габариты, служащие для координации взаимного положения фрезы и детали перед началом обработки.
На поверхность установа накладывается стальной закаленный щуп. Перемещением стола приспособление подводится к фрезе до соприкосновения с щупом; окончательная ориентировка достигается путем вращения фрезы. Непосредственное соприкосновение фрезы с установом, во избежание его повреждения не допускается.
Нафиг. III. 28 показаны стандартные высотные установы (ГОСТ 4091—57), а па фиг. III. 29 — стандартные угловые установы (ГОСТ 4092—57). Примеры ориентации фрез по установим показаны на фиг. III. 30.
На фиг. III. 30, а цилиндрическая фреза 3 ориентируется по высотному установу 1 и щупу 2 толщиной А; снимаемый припуск — t мм. Размер Н от опорной поверхности приспособления до рабочей поверхности установа указывается на чертеже приспособления. Этот размер, вместе с толщиной h щупа, равен получаемому на данной операции размеру детали, но задается с допуском в 2—3 раза уменьшенным по сравнению с заданным на чертеже детали. Обычно размеры от опор до рабочих поверхностей установов
Установи для фрез
175
выполняются с допуском +0,05 мм, а на операциях предварительной обработки — С ДОПУСКОМ +0,1Л1Л4.
На фиг. III. 30, б с помощью углового установи и двух щупов фреза ориентируется для обработки паза. На фиг. III. 30, в, г, д показаны примеры
Фиг. III 28. Стандартные высотные установи.
установки набора фрез и фрез фасонных. Установи (шаблоны) для ориентации режущих инструментов могут применяться и на других станках, например строгальных.
Тип А Тип Б
Остальное
Фиг. III. 29. Стандартные угловые установи.
Во всех случаях конструкции установов и их расположение на корпусах приспособлений должны обеспечивать возможность быстрой и точной ориентации фрез относительно обрабатываемой детали.
176 Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
Устиновы изготовляются из стали марок 15 и 20 с цементацией на глубину 0,8—1,2 мм и термообработкой до твердости RC 55 -н 60. Могут также изготовляться из стали марки 45 с твердостью после обработки RC 35 -ь 40. Установи должны быть оксидированы или фосфатированы.
Фиг. III. 30. Примеры ориентации фрез по установам и щупам.
Плоские щупы (ГОСТ 8925—58) имеют толщину h = 1; 3; 5 мм; щупы цилиндрические (ГОСТ 8926—58) применяются диаметром d = 3 и 5 мм. Размеры как плоских, так и цилиндрических щупов—с отклонениями по С. Материал — сталь марки У7А или У8А с термообработкой до твердости RC 55-нбО.
8. ДЕТАЛИ ШАРНИРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
В приспособлениях часто применяются поворотные рычаги, откидные планки, откидные шайбы и другие детали, устанавливаемые на осях, закрепляемых в вилках, ушках или стойках.
На фиг. III. 31 показаны стандартные вилки (ГОСТ 4738—57) и ушки (ГОСТ 4739—57). У вилок (фиг. III. 31, а) точными размерами являются диаметр отверстия d (А) и ширина паза b (А4). Предельные значения основных размеров вилок: b = 6 40 мм; D = 14 -н 80 мм; L = 25 142 мм;
С = 5 ~ 35 мм; d = 4 ~ 30 мм; dt — М5 М36.
Ушки (фиг. III. 30, б) имеют предельные размеры: b = 6 40 мм с отклонениями по Х4; D — 10 -ь 64 мм; L = 25 -±- 142 мм; С = 5 -ь 32 мм; di - М5 М36; I - 10 -н 55 мм; Н - 11,5 61 мм.
На фиг. Ill. 32, а показаны нормализованные конструкции шарнирной оси, а на фиг. III. 32, б — винта для шарниров. Диаметр d оси выполняется с отклонениями по С или Х5 в зависимости от требуемой точности. В сборе с осью показаны шайба / и шплинт 2.
Детали шарнирных соединений
177
Фиг. III. 31. Стандартные вилки (а) и ушки (б).
178 Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали
Предельные значения основных размеров оси: d = 8 ч- 20 мм; L = 25 -ь ч- 180 мм; D = 12 28 мм; h == 3 ч~ 5 мм; I = 18 ч~ 168 мм; /1 = 20,8 ч-
ч- 174 мм.
Фиг. III. 33. Примеры шарнирных соединений.
Предельные значения основных размеров винта: d — Мб ч- Ml6; di = = 8 ч- 18 мм с отклонениями по Х5; D = 14 ч- 24 мм; L “ 18,2 ч- 54,5 мм; h = 5 ч- 10 мм; I = 4,2 22,5 мм; lQ = 9 ч- 22 мм.
На фиг. 33 показаны примеры шарнирных соединений.
ГЛАВА IV
ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ
Пневматические приводы состоят из силового узла, пневматической аппаратуры и воздухопроводов. В качестве силового узла применяются цилиндр с поршнем или пневматическая камера с диафрагмой; соответственно и приводы делятся па поршневые и диафрагменные.
По методам компоновки с приспособлениями как поршневые, так и диафрагменные приводы могут бысть встроенными, прикрепляемыми или универсальными.
У встроенных приводов цилиндры растачиваются, а диафрагмы размещаются непосредственно в корпусе приспособления; такие приводы являются специальными.
У прикрепляемых — нормализованный силовой узел прикрепляется к корпусу приспособления. Если приспособление снимается с производства, то силовой узел отделяется от него и используется на другом приспособлении.
Универсальные приводы полностью выделены в самостоятельный агрегат и многократно используются в компоновках с различными приспособлениями.
По использованию сжатого воздуха приводы могут быть двухстороннего действия, в которых рабочий и холостой ход осуществляется сжатым воздухом, и одностороннего, в которых рабочий ход производится сжатым воздухом, а холостой — усилием пружины.
Приводы двухстороннего действия (фиг. IV. 1, а) применяются в случаях, когда необходим значительный ход поршня, а также если у приспособления а) &
Фиг. IV. 1. Пневматические цилиндры. а — двухстороннего; б — одностороннего действия.
есть самотормозящие зажимные механизмы, требующие больших усилий на поршне не только во время рабочего, но и во время холостого хода. В таких конструкциях обязательно двухстороннее уплотнение 1 поршня и уплотнение 2 штока.
12*
180
Пневматические приводы
Приводы одностороннего действия (фиг. IV. 1,6) рекомендуется применять в случаях, когда ход поршня и требуемые усилия при холостом ;ходе невелики, в частности, при несамотормозятцих зажимах приспособления. У этих приводов вместо двухстороннего применяется одностороннее уплотнение 1 поршня; не требуется уплотнение штока; вдвое уменьшается расход воздуха на цикл зажима. Недостатком привода является то, что при рабочем ходе часть усилия затрачивается на сжатие пружины.
На фиг. IV. 1 показаны схемы подвода сжатого воздуха к цилиндрам. Воздух из сети поступает в трехходовой распределительный кран 3 с плоским золотником 4, поворачиваемым рукояткой. При одном крайнем положении золотника его канал а соединяет сеть сжатого воздуха с левой полостью цилиндра; в то же время правая полость через канал б соединяется с атмосферой (фиг. IV. 1, а). При повороте золотника против часовой стрелки канал а занимает положение, показанное пунктиром справа, и соответственно канал б — положение слева. Сжатый воздух при этом поступает в правую полость цилиндра, а из левой уходит в атмосферу.
В приводе одностороннего действия (фиг. IV. 1,6) обычно используется тот же распределительный кран, но одно из его отверстий за ненадобностью перекрывается резьбовой пробкой 5. Канал в служит для выпуска из цилиндра воздуха при рабочем ходе поршня.
Приводы применяются:
1) для вращающихся приспособлений (патроны, оправки);
2) для стационарных приспособлений, закрепляемых на столах фрезерных, сверлильных и других станков;
3) для приспособлений, устанавливаемых на вращающихся и делительных столах при непрерывном фрезеровании и позиционной обработке.
Во всех этих случаях монтажные схемы приводов имеют свои особенности.
1. НОРМАЛИЗОВАННЫЕ ВОЗДУШНЫЕ ЦИЛИНДРЫ
А. Цилиндры стационарных приспособлений
Для стационарных приспособлений применяются четыре типа нормализованных цилиндров двухстороннего действия, отличающихся элементами для их закрепления на корпусе приспособления
1) фланцевые цилиндры;
2) цилиндры с лапками;
3) качающиеся шарнирные цилиндры;
4) цилиндры встроенные.
В табл. IV. 1—IV. 4 приведены конструкции и основные размеры этих цилиндров по нормалям НИИТ автомобильной промышленности.1
В конструкциях, помещенных в табл. IV. 1—IV. 3, корпус цилиндра представляет собой чугунную втулку с фланцами с толщиной стенки от 7 до 16 мм (в зависимости от диаметра). Передняя и задняя крышки, имеющие центрирующий буртик длиной 5—10 мм, устанавливаются в цилиндре по посадке скольжения и прикрепляются каждая четырьмя винтами. Чтобы обеспечить герметичность, между стаканом и крышками помещают прокладки из картона или клингерита.
Сжатый воздух подводится через штуцеры, ввинчиваемые в отверстия с конической резьбой, и поступает перпендикулярно к торцам поршня. Для накопления сжатого воздуха в моменты, когда поршень находится в одном из крайних положений, у крышек с внутренней стороны предусматриваются карманы (выточки) глубиной не менее 3 мм и диаметром Д — D —10 мм.
1 В настоящее время НИИТ автомобильной промышленности разрабатывает межотраслевые нормали на указанные цилиндры с целью рекомендовать конструкции совнархозам для централизованного изготовления.
Таблица /V. 1
Основные размеры в мм фланцевых пневма тических цилиндров и деталей, входящих в конструктивный узел
D Di п2 D з В d 1 di. d2 da / i G К L - bi Aq деталей о а 5 и я X 2 Крышка передняя Манжета ГОСТ 6969—54 ч а о а Шток Цилиндр Поршень Шайба -4 Гайка со Крышка задняя 1 Винт ГОСТ £ 5993-58
Количество 1 1 1 1 1 1 1 1 1 | I 1 1 ч 1
75- 90 1 | 40 65 | 85 100 j 20 Ml 4 i K3/a" M10 25 20 115 Ход 4- 50 Ход4~65 75 20x36 75 020 xlj 75x7, । 7 5 1 14 М14х1,5 ! 75 I 90 ! М10Х22 1
75 |100|116 90 90 90x7 '90
105; 50 90 |115|130| 25 |М16 M12 22 125' Ход 4-55 Ход-1-70 105 25x45 105 025x7, 105 X 7 | 105 16 М1бх 1,5 ;ю5 М12Х22
125| 60 100|130|150| 30 |М20 зсГ 135 Ход-465 125:30x50 125; 030x7, 125x7- 1125 18 М18х 1,5 i 125
150j70 180: 210'80 125|160|180 150| 190|210 155|200|240 35 40 M24 M27 Wh" M16 j 40 ! 26 1150 Ход4~75 150|35 X 55 ^40X60 150 fl 80 1'210 i 035 x7ч 040x7-! 150x7 |150 180x7 |180 210x7 |210 24 [ 27 М24Х1.5 М27Х1.5 150 180 210' М16Х30
250 300 100 1190|250|290 265)320'340 50 M36 w M20 55 36 190 Ход-Г80 Ход 4-90 250 300 1 50x70 [2501 |зоб 05OxLi 300x7,^1 250x7 i250 зоб j зб |М36х1,5 250' 300 1 М20 х 40
Нормализованные воздушные цилиндры
Таблица IV, 2
Основные размеры в мм пневматических цилиндров с креплением на лапах и деталей, входящих в конструктивный узел
D в И Ях d С 1 ь h К L Ьх № деталей 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Наименование Крышка передняя Манжета ГОСТ 6969—59 Прокладка Шток Цилиндр ! Поршень Шайба Гайка , Крышка задняя Винт ГОСТ 5993—58
Коли-чество 1 1 2 1 1 1 1 1 1 8
75 100 ПО 60 20 М14 №/»' 70 25 5 12 12 12 |130 Ход+50 Ход+65 75 20x36 75 020x7-1 75XL 75 14 M14X 1,5 75 М10Х22
90 |116 130 72 80 10 14 14 14 140 90 90 90X1 90 90
105| 130 140 75 25 М16 90 15 155 Ход+55 Ход+70 105 25X45 105 025 X Т'] 105xL 105 16 М16Х1.5 105 М12Х22
125|150 165 90 30 М20 100 30 16 165 Ход+65 125|30х50|125 030 хм 125x7-1125 18 М18Х1.5 125
150|180 195 105 35 М24 130 40 15 16 18 20 185 Ход+75 150135 x 55 150 035 X T'l 150 XL 150 24 М24х 1,5 150 М16х30
180}210 220 115 40 М27 150 180 40x60 180 040 X Li 180 XL 180 27 М27Х1.5 180
210 |240 245 125 180 210 210 210 XL 210 210
Пневматические приводы
Таблица IV. 3
Основные размеры в мм качающихся пневматических цилиндров и деталей, входящих в конструктивный узел
№ деталей 1 2 3 4 5 7 8 9 ю /7
D в d di I /i z2 к L М Наименование Крышка передняя Манжета ГОСТ 6969—54 1 Прокладка Шток 1 Цилиндр Поршень Шайба 1 Гайка Крышка задняя Фланец 1 Винт ГОСТ 5993-58 1
Количество 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 12
75 ! 16 100; 22 20 М14 16 18 149 ХодН-50 Ход+65 75 20X36 75 0 20 X £| 075 ХД 75 14 М14Х1.5 75 | 22 М10Х22
90 | 18 116| 25 w 25 18 20 |15I 90 90 09ОХД | 90 90 | 25
105 20 11301 30 25 М16 20 22 1170| Ход+50 Ход+70 105125X45 1О5|0 25x1-! 0105 X Д1105 16 М16Х1.5 105] 30 М12Х22
125 25 150| 35 30 М20 30 25 27 |185 125|ЗОх5О:125|0 SOxLj 0125хД|125| 181 М18х 1,51125: 35
150 180| 40 35 М24 28 |200 Ход+65 15O!35X55J5O|0 35x£t 015Ох/-| 150 24 М24х1,5|150| 40
180 30 2401 45 40 М27 к1// 40 30 33 !го5 1 X о д+75 180' 40x60 1801 г 018OXLI18Q1 27 М27Х1.5 1180145 |210| 50 М16х30
210 210| 50 210 210 i /9 w /\ 7^1 021ОХ £|210
250; 35 250| 60 | 50 1 М36 | 55 | 35 | 38 1250| Ход<-80 1 Ход-}-90 250|50х70(!250|0 50х/и 0250x7-1'250 36 | M36xl,5|250 60j М20Х40
Н ормализовачные воздушные цилиндры
оо
Таблица IV, 4
Lf no конструктив’
Основные размеры в мм встроенных пневматических цилиндров и деталей, входящих в конструктивный узел
00 4*
75)100 20 М14
90 1116
105] 130! 25 М16
125|150| 30 М20
150| 180| 35 М24
180)210 2101240 | 40 М27
Вид A
25
30
40
। L Размеры для корпуса, м № деталей 1 2 1 3 4 5 6 7 10 ; 11
| (v> 1а । 1- со сГ 1 о Наименование Крышка задняя Прокладка Гайка Шайба Поршень । Шток Гильза Винт Крышка Манжета ГОСТ 6969—54 Винт ГОСТ 5993—58
Количество 1 1 1 j 1 1 1 1 1 4 1 : i 4
Ход-)-45 , 1 85 55 60 46 36 40 10 70 75 75 М14х 1,5 14 75 0 20xi-j 75x7. М5хЮ 60 1'20x36 1 М10х22
100 70 92 90 | 90 90 90хЛ
Ход-50 |117 85 70 55 ) 45 45 12 100 105; 105 ЛМ6х1,5 16 105 0 25 X 105 XL 70 |25Х 45 М12Х22
X о д+60 139 105| 76 62 50 Т7б 125| 125 M18XL5! 18 125 0 30x7, Г25х£ 76 |30х50
166! 130| 85 70 55 50 по 1601 150)150 М24х1,5| 24 150 0 35 X Ту 150 X L М6х20 ! | 85 135x55 М16х30
198)160 *2301190 90 75 60 180)180 М27Х 1.5- 27 180 04OXL! 180 у L 90 I
180 210:210 210 210хА i A
Пневматические приводы
Нормализованные воздушные цилиндры
185
Ход поршня обычно принимается в пределах от 35 до 75 мм. Уплотнение поршня с цилиндром и штока с крышкой предусмотрено V-образными манжетами из маслостойкой резины по ГОСТ 6969—54. Сжатый воздух, попадая в клиновое пространство манжеты, плотно прижимает ее к уплотняемым поверхностям
Б. Цилиндры вращающихся приспособлений
На фиг. IV. 2 показана нормализованная конструкция вращающегося воздушного цилиндра двухстороннего действия.
Цилиндр состоит из корпуса 7 с крышкой 6, поршня 5 со штоком И и воздухоприемной муфты 4. В крышку запрессован и закреплен гайкой цилиндрический палец 2 с подводящими каналами. Палец вращается вместе с цилиндром, а на нем установлен шарикоподшипник, служащий опорой для неподвижной муфты; от осевого перемещения муфта удерживается бронзовыми полукольцами 14. Сжатый воздух через штуцер 16 поступает в левую полость цилиндра, а через штуцер 1 и соответствующие каналы в пальце, крышке и корпусе — в его правую полость.
Уплотнение цилиндра с поршнем производится угловыми манжетами 10\ между манжетами установлено промежуточное кольцо Р, к которому они прижаты вторым кольцом 8. Шток с корпусом уплотнен воротником 12, прикрепляемым кольцом 13 к корпусу, а палец 2 с муфтой 4 уплотнен двумя V-образными манжетами 15 и воротником. Между манжетами 15 установлена тонкостенная распорная втулка 17 с радиальными отверстиями, а воротник отделен от манжет кольцом 3.
Между поршнем и манжетами 10, а также между воротниками и прижимающими их деталями предусмотрены кольцевые зазоры А. Поступая в эти зазоры, сжатый воздух плотно прижимает полкй манжет к уплотняемым поверхностям. Точно так же сжатый воздух, заполняя клиновые пространства V-образных манжет 15, уплотняет поверхности пальца и муфты.
Для облегчения веса корпус цилиндра, его крышка и поршень изготовляются из алюминиевого сплава.
В табл. IV. 5 приведены основные размеры цилиндров и указаны максимальные усилия на штоке (в килограммах) при давлении воздуха р 6 ат, а также расход воздуха на один двойной ход (в литрах).
Таблица IV. 5
Размеры в мм нормализованных вращающихся цилиндров, максимальные усилия на штоке и расход воздуха на один двойной ход (по фиг. IV. 2)
D 1 о3 d di L G Резьба Максимальное усилие на штоке в кг == 3 со
d2 У о S о § £ верстий |
1 Расход . духа на двойной в л
150 35 100 140 184 30 М20 138 105 25 M12 4 1000 13
200 35 100 140 242 30 М20 140 105 25 M12 4 1850 23
250 45 125 170 292 40 М27 173 118 30 M16 6 2900 47
300 45 125 170 345 40 М27 177 118 30 M16 6 4200 66
400 60 150 210 464 50 М36 212 ' 118 35 M20 6 6800 160
На фиг. IV. 3 и в табл. IV. 6 приведены размеры промежуточных фланцев 3 и тяг 6, необходимых при монтаже пневмопривода. Размеры фланцев и тяг даны в зависимости от параметров воздушных цилиндров 2 и типа станка (руководящий материал Оргстанкинпрома).
L1
Фиг. IV. 2. Вращающийся воздушный цилиндр двухстороннего действия.
Пневматические приводы
Фиг. IV. 3. Промежуточный фланец для установки цилиндра на шпинделе и тяга для связи штока поршня с тягой патрона или оправки.
Нормализованные воздушные цилиндры.
оо
188
Пневматические приводы.
Таблица IV. 6
Размеры в мм промежуточных фланцев и тяг (по фиг. IV. 3)
Диаметр воздушного цилиндра Тип ста нка О(А<) г»! (С) О2(Д) о3 L ^тах ^пПп
200 1А62 ' 140 100 65 М68 X 1,5 М20 775 65 30
163 90 М95 X 2 1045
300 1А62 170 125 65 М68 X 1,5 М27 760 62 50
163 90 . М95 X 2 1030
200 • 136 140 | 100 __ М95 X 2 М20 М27 по месту 65 30
300 170 | 125 82 | 50
Фланец устанавливается на левый конец шпинделя станка (центрируется по шейке D2 и навинчивается на резьбу D3), а на нем с помощью четырех болтов 7 (или шести болтов, когда ставится воздушный цилиндр ВЦ-300) центрируется и закрепляется воздушный цилиндр 2 с приемной муфтой /. После установки фланец фиксируется резьбовой пробкой 4 с прокладкой. В нижней части чертежа показана конструкция фланца для револьверных станков модели 136.
Промежуточная тяга 6 пропускается через полость шпинделя и левым концом ввинчивается в правый конец штока 11 (фиг. IV. 2); в ее правый конец ввинчивается тяга патрона или оправки. Для поддерживания тяги в отверстии шпинделя устанавливается кольцо 5.
Расстояние от правого торца шпинделя станка до правого торца тяги и длина резьбового отверстия в тяге 6 постоянные (165 и 50 мм), что определяет постоянство длины и размеров резьбы тяг приспособлений.
2. СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ВОЗДУШНЫХ ЦИЛИНДРОВ
Большое разнообразие станочных приспособлений и требований к их приводам послужило причиной создания целого ряда специальных цилиндров.
А. Цилиндры стационарных приспособлений
Эти цилиндры можно разделить на следующие группы:
1) однопоршневые плавающие, у которых цилиндр и поршень одновременно перемещаются в разные стороны;
2) двухпоршневые с расходящимися поршнями;
3) сдвоенные с повышенным усилием на общем штоке.
Плавающие цилиндры и цилиндры с двумя расходящимися поршнями (фиг. IV. 4—IV. 7) позволяют зажимать одну деталь в двух точках или две детали одновременно.
На фиг. IV. 4 показан разрез приспособления с плавающим цилиндром для закрепления шатуна при протягивании плоскости разъема и полуотверстия на вертикальном протяжном станке.
Цилиндр 1 (размеры по табл. IV. 1) закреплен на фланце рычага 5, установленного на оси 6, а его поршень 2 со штоком 3 подвижно связан с пальцем 4.
При впуске сжатого воздуха в верхнюю полость цилиндра последний перемещается вверх и через рычаг 5 зажимает большую головку шатуна. Одновременно поршень со штоком перемещается вниз и с помощью пальца 4 центрирует и зажимает малую головку. Учитывая неизбежный перекос оси штока при зажиме по отношению к оси пальца, их сопряжение выполняют по типу шарнирного.
Специальные конструкции- воздушных цилиндров
189
Фиг. IV. 4. Схема плавающего цилиндра зажимающего деталь в двух точках.
1
190
Пневматические приводы
На фиг. IV. 5 изображена схема цилиндра двухстороннего действия с расходящимися поршнями. От распределительного крапа сжатый воздух по трубопроводу 1 и центральному штуцеру подводится в цилиндр и перемещает поршни 2 в разные стороны. Через клиноплунжерпые механизмы 3 с роликами и рычаги 4 одновременно зажимаются две детали, установленные на корпусе приспособления. При переключении крана воздух, поступающий через трубопроводы 5 и боковые штуцеры, перемещает поршни в исходное положение (до упорного буртика 6) и детали освобождаются.
На фиг. IV. 6 показан один из вариантов конструктивного оформления цилиндра с расходящимися поршнями. Цилиндр состоит из втулки 8 и стакана 9, установленных в корпусе 2 приспособления. Дно стакана разделяет цилиндр на две .полости, а деталь 1 служит крышкой цилиндра. Две детали, ео фланцах которых сверлятся отверстия, центрируются на опорах 7 и под действием шток-клиньев 3 и плунжеров 6 с роликами 5 закрепляются при помощи съемных шайб. При рабочем ходе сжатый воздух подводится через отверстие Л, при холостом —со стороны торцов цилиндра. Втулки 10 служат для направления скалок многошпиндельных головок. При снятии нагрузки пружины 4 перемещают плунжеры вверх.
На фиг. IV. 7 показан цилиндр одностороннего действия с расходящимися поршняйщ справа дано положение механизма до зажима, слева — после зажима. Оси 2 рычагов 4 помещены в шарнирных планках 5, связанных
Фиг. IV. 7. Встроенный цилиндр одностороннего действия с расходящимися поршнями для зажима детали в двух точках.
с корпусом приспособления при помощи осей 5. При впуске сжатого воздуха в среднюю часть цилиндра под действием штоков 7 планки 3 принимают вертикальное положение, а рычаги 4 зажимают деталь (положение слева). При переключении распределительного крана сжатый воздух уходит в атмосферу, а планки и рычаги под действием пружины 6 возвращаются в исходное положение (положение справа). При такой конструкции обеспечивается выгодное соотношение плеч рычагов (/2, /,), и они не мешают установке и снятию деталей. Детали базируются плоскостью и двумя отверстиями на пальцах /. При длинных деталях можно предусмотреть второе аналогичное устройство для зажима.
На фиг. IV. 8 показана конструкция сдвоенного цилиндра, развивающего при рабочем ходе усилие на штоке примерно в 1,9 раза большее по сравнению с обычным цилиндром такого же диаметра.
Корпус цилиндра состоит из втулки 2 с внутренней перемычкой и двух крышек 1 и <3. При впуске сжатого воздуха через штуцер в отверстии б воз
Специальные конструкции воздушных цилиндров
191
дух по каналам а, в, г попадает в правые полости цилиндра; при впуске через штуцер в отверстии е воздух по каналам д, ж, з попадает в левые полости цилиндра. Цилиндры с двумя и более поршнями на общем штоке используются как для стационарных, так и для вращающихся приспособлений.
Фиг. IV. 8. Сдвоенный цилиндр с повышенным усилием на штоке.
Многопоршневые цилиндры, а также цилиндры с встроенным рычагом-усилителем (см. фиг. IV. 12) применяются в случаях, когда при малом диаметре цилиндра необходимо иметь большое усилие на штоке: например, на близко расположенных шпинделях 'многошпиндельных автоматов, на машинных тисках небольшой высоты и т. п.
Б. Цилиндры вращающихся приспособлений
Эти цилиндры можно разделить на следующие группы:
1) вращающиеся, устанавливаемые на левом конце шпинделя;
2) неподвижные, расположенные у левого конца шпинделя;
3) неподвижные, расположенные у правого конца шпинделя и конструктивно объединенные с приспособлением;
4) встраиваемые в корпус вращающегося приспособления.
Из цилиндров первой группы заслуживают внимания цилиндры с полым штоком, позволяющие обрабатывать детали из длинных прутков; плавающие и двухпоршневые цилиндры с расходящимися поршнями; сдвоенные или строенные цилиндры с повышенным усилием на общем штоке и цилиндры с рычагом-усилителем.
На фиг. IV. 9 показана клиноплунжерная оправка 1 для центрирования И зажима поршня при обработке наружных поверхностей. Левый ряд плунжеров через конус раздвигается трубой 2, а правый — тягой 3. При вращении маховичка 4 труба и тяга перемещаются одновременно в противоположные, стороны.
В подобных конструкциях с целью сокращения вспомогательного времени маховичок следует заменять пневмоприводом с двухпоршневым или плавающим цилиндром. Расходящиеся поршни цилиндра (а) или расходящиеся цилиндр с поршнем (б) одновременно перемещают трубу и тягу в разные стороны, обеспечивая быстрый зажим.
Конструкция цилиндра с расходящимися поршнями показана на фиг. IV. 10. Корпус цилиндра представляет собой втулку с перегородкой в средней части и с привинченными крышками.
Воздух по каналу Д пальца муфты поступает одновременно в полости А и Г, а по каналу £ в полости Б и В, перемещая поршни в противоположные
192
Пневматические приводы
т
Фиг. IV. 9. Схема замены ручного привода клиноплунжерной оправки пневмо-цилиндром с расходящимися поршнями или плавающим нневмоцилиндром.
Фиг. IV. 10. Конструкция вращающегося цилиндра с расходящимися поршнями.
Специальные конструкции воздушных цилиндров
193
стороны. Если необходимо, чтобы оба поршня, оставаясь независимыми, перемещались в одном направлении, то воздухоподводящие каналы в корпусе следует располагать так, как показано в сечениях 1 и II, а каналы Д и £ золотника поменять местами.
На фиг. IV. 11 и IV. 12 показаны строенный цилиндр и цилиндр с рычагом-усилителем, обеспечивающие значительные силы на штоке при небольших диаметрах. Такие цилиндры целесообразно применять при высоких числах оборотов шпинделя (уменьшается вредное действие больших вращающихся масс), а также на многошпиндельных токарных автоматах и других станках, для которых диаметр цилиндра лимитируется расстояниями между осями шпинделей.
Корпус строенного цилиндра (фиг. IV. И) собран из двух стаканов и одной втулки с зажатыми между ними перегородками /.Три поршня 2 с установленными между ними распорными втулками смонтированы на общем штоке 3.
На правом конце штока установлена переходная гайка 4, в которую ввинчивается тяга, связывающая цилиндр с патроном или оправкой. К левому концу штока прикреплен палец 5 с каналами, вращающийся вместе с цилиндром относительно неподвижной воздухоприемной муфты 6.
При давлении воздуха 4 ат цилиндр диаметром 105 мм обеспечивает на штоке усилие 924 кг\ ход штока 15 мм.
В табл. IV. 7 приведены основные параметры нормализованных цилиндров с тремя поршнями на общем штоке.
Таблица IV. 7
Основные размеры в мм хода штока и усилия на штоке строенных цилиндров
Внутренний диаметр Длина цилиндра Общая длина цилиндра с воздухоприемной муфтой Ход штока Усилие на штоке (с учетом трения) Q кг
105 195 395 30 924 t
150 218 423 35 2005
200 222 427 35 3619
Цилиндр с рычагом-усилителем (фиг. IV. 12) развивает в четыре раза большее усилие на штоке по сравнению с цилиндром того же диаметра, но без. рычага.
194
Пневматические приводы
Поршень 3 имеет удлиненную форму и при перемещении воздействует на рычаг 4. Рычаг, поворачиваясь в выемке неподвижной стойки 6, перемещает шток 5. В воздухоприемной муфте специальные уплотняющие элементы отсутствуют. Палец 2 вращается относительно неподвижной муфты / на шарикоподшипниках.
Фиг. IV. 12. Вращающийся цилиндр с рычагом-усилителем.
Герметичность обеспечивается сопряжением пальца с муфтой по посадке . Для уменьшения трения и повышения герметичности рекомендуется й муфту запрессовывать бронзовые втулки под палец с неглубокими кольцевыми канавками в отверстии. Канавки заполняются маслом, поступающим через масленку для смазки трущихся поверхностей скольжения, и при посадке ~ создают лабиринтное уплотнение.
Вращающиеся цилиндры своим весом нагружают радиальные подшипники шпинделя, требуют точной балансировки и по условиям техники безопасности должны иметь специальные ограждения. Кроме того, при высоких числах оборотов усложняется решение вопроса об уплотнении неподвижной воздухоприемной муфты с вращающимся в ней пальцем. В связи с этим на токарных и револьверных станках в ряде случаев применяются неподвижные цилиндры, прикрепляемые к левой стенке корпуса передней бабки.
Фиг. IV. 13. Неподвижный цилиндр для вращающихся приспособлений.
На фиг. IV. 13 показан один из вариантов привода с неподвижным цилиндром. Корпус цилиндра состоит из втулки с крышками 2 и 5, стянутыми болтами. Правая крышка скреплена с фланцем 6, который закрепляется
Пневмокамеры
195
на корпусе передней бабки; конструкция и размеры фланца согласуются с конструкцией передней бабки станка. В отверстии поршня 3 на двух радиальных и двух упорных подшипниках установлена муфта 4 с пропущенной в ее отверстие тягой S, связанной, в данном случае, с цанговым патроном.
При поступлении сжатого воздуха в цилиндр поршень с муфтой 4 и тягой перемещаются вправо или влево. Осевые усилия воспринимаются упорными подшипниками, а в радиальных подшипниках муфта с тягой вращаются относительно поршня, совершающего только линейные перемещения. Для предохранения от попадания пыли отверстия поршня закрыты крышками 1 и 7.
Недостаток подобных конструкций заключается в том, что они нагружают упорный подшипник шпинделя станка, что при интенсивной эксплуатации приводит к его быстрому износу. Кроме того, как и у большинства приводов с вращающимися цилиндрами, тяга, пропускаемая через полость шпинделя, не позволяет обрабатывать детали из прутков.
В последнее время получают применение конструкции приводов с неподвижными цилиндрами, располагаемыми у правого конца шпинделя, или
с цилиндрами, встраиваемыми непосредственно в корпус вращающегося патрона.1
На фиг. IV. 14 показана одна из конструкций цангового патрона с охватывающим неподвижным цилиндром двухстороннего действия. Неподвижность цилиндра обеспечивается специальной шпонкой, которая закрепляется на правом торце корпуса передней бабки и входит в прорезь на левой крышке цилиндра. Корпус патрона, расположенный в отверстии поршня, навинчивается на головку шпинделя станка. Так как поршень совершает только линейное перемещение, а управляемый им цанговый патрон вращается, то для их связи предусмотрены упорные подшипники и необходимые уплотнения.
3. ПНЕВМОКАМЕРЫ
Фиг. IV. 14. Цанговый патрон с охватывающим неподвижным цилиндром.
Как и пневматические цилиндры, пневмокамеры с упругими диафрагмами вы-
полняются одностороннего и двухстороннего действия. По компоновке с приспособлениями они делятся на встраиваемые, прикрепляемые и универсальные. Применяются сдвоенные и строенные пневмокамеры с повышенным усилием на общем штоке.
1 Подробно об этих конструкциях см. в гл. VI.
196
Пневматические приводы
А. Основные типы нормализованных пневмокамер
На фиг. IV. 15 показана нормализованная фланцевая пневмокамера одностороннего действия для стационарных приспособлений. Камера состоит из корпуса и крышки, между которыми зажата диафрагма 5 тарельчатой формы из прорезиненной ткани. Сжатый воздух поступает в камеру через штуцер 1, давит на диафрагму и перемещает диск 4 со штоком 7. На резьбовой конец штока навинчивается толкатель, воздействующий на зажимной механизм приспособления. При выпуске сжатого воздуха в атмосферу шток иод действием пружин 2 и 3 вместе с диском и диафрагмой возвращаются в исходное положение.
Фиг. IV. 15. Нормализованная фланцевая пневмокамера одностороннего действия для стационарных приспособлений.
Камера закрепляется на корпусе приспособления шпильками 6. Отверстие А служит для выхода воздуха из правой полости камеры при рабочем ходе штока.
Основные размеры пневмокамеры приведены в табл. IV. 8.
На фиг. IV. 16 показана конструкция тарельчатой диафрагмы, выпускаемой заводом резинотехнических изделий «Каучук», а в табл. IV. 9 даны ее размеры.
Таблица /V. 8
Основные размеры в мм фланцевой пневмокамеры одностороннего действия с литым корпусом и тарельчатой диафрагмой (по фиг. IV. 15)
Наружный диаметр D Внутренний диаметр D Диаметр тарелки d Наибольшее ; давление ( штока в кг Ход штока L о* н h 1 : 12 наименьший
корпуса диафрагмы корпуса диафрагмы
175 174 132 130 80 275 30 115 90 40 88 8 30 35 45 16
200 198 150 148 88 325 35 125 100 45 94 10 35 35 45 16
230 228 180 178 120 600 40 140 по 50 101 13 35 45 55 20
Пневмокамеры
197
Корпус камеры и крышка отливаются из серого чугуна или штампуются из малоуглеродистой стали. На крышках предусматриваются бобышки,
в которых обрабатываются резьбовые отверстия для установки штуцеров. Внутренние поверхности камер после очистки следует покрывать стойким лаком. После сборки камеры необ-
ходимо испытывать па прочность и воздухонепроницаемость при давлении 7—9 ат.
Тарельчатые диафрагмы изготовляются из четырехслойной ткани толщиной 1,8—2 мм, с двух сторон покрытой маслостойкой резиной, и имеют общую толщину 6—7 мм.
Материал диафрагмы должен отвечать следующим требованиям:
Твердость по Шору............ 50—60
Сопротивление разрыву ... не менее , 180 кг/см2
Относительное удлинение ... не менее 500%
'hp3V—
IV. 16. Конструкция нормализованной тарельчатой резиновой диафрагмы.
Испытания диафрагм показа-
ли, что до полного износа они выдерживают 600 000 рабочих циклов (включений) и даже более.
Диафрагмы тарельчатой формы при ходе штока, равном примерно их высоте (30—34 мм), не оказывают заметного сопротивления движению и в этом их преимущество. Однако прорезиненная ткань не обладает полностью упругими свойствами резины, и поэтому при значительной толщине диафрагмы (6—7 мм) приходится уменьшать диаметр диска и брать его равным не более 0,66 от диаметра внутренней полости камеры (см. табл. IV. 9). Между тем, сила на штоке тем больше, чем больше диаметр прилегающего к диафрагме диска.
Таблица IV. 9
Основные размеры в мм тарельчатой диафрагмы и дополнительные параметры пневмокамер (по фиг. IV. 16)
Размеры диафрагмы Дополнительные параметры пневмокамер
1 D а° число отверстий d Da% — в О'
174 130 154 60 30 12 60 88
198 148 178 70 22,5 16 58 103
228 178 204 85 20 18 66 118
В связи с этим наряду с тарельчатыми диафрагмами широко применяются плоские диафрагмы,- изготовляемые из листовой резины толщиной до 3 мм. Рекомендуется применять резину ТУ МХП 233-Н (тип А, группа 1, сорт 1 — без включений) \ Для изготовления плоских диафрагм рекомендуется также прорезиненная ткань (ГОСТ 101—54) толщиной от 4 до 6 мм.
На фиг. IV. 17 изображена нормализованная пневмокамера двухстороннего действия для вращающихся приспособлений, устанавливаемых на
1 Диафрагмы пневмокамер больших размеров могут изготовляться из резины камеры колеса автомобиля.
198
Пневматические приводы
шпинделях токарных станков средних размеров. Камера монтируется на левом конце шпинделя с помощью промежуточного фланца.
Фиг. IV. 17. Нормализованная вращающаяся пневмокамера двухстороннего действия.
Корпус пневмокамеры состоит из двух тарелок / и 2, между которыми вместе с промежуточным диском 3 закреплены две резиновые диафрагмы 4, изготовленные из плоских резиновых листов; применение двух диафрагм исключает возможность отрыва диска штока от диафрагмы при ходе в обе стороны. Диск 5 соединен со штоком 6 и диафрагмами 4. Под действием сжатого воздуха диафрагмы 4 имеют возможность перемещаться вправо или влево вместе со штоком 6, который при помощи резьбового отверстия соединяется с тягой, связанной с зажимным устройством приспособления. Воздухоприемная муфта 7 во время работы не вращается, а перемещается в осевом направлении вместе со штоком 6 привода. Полукольца 8
Пневмо&амепы
199
удерживают муфту 7 от продольных смещений под действием сжатого воздуха. Для облегчения веса корпусы и крышки вращающихся пневмокамер рекомендуется отливать из алюминиевого сплава.
Основные размеры пневмокамер приведены в табл. IV. 10.
Таблица IV. 10
Основные размеры в мм вращающихся пневмокамер двухстороннего действия (по фиг. IV. 17)
L D d z Усилие на штоке при 4 ат в кг
наибольший наименьший
230 206 96 400 150 40 М24 15 2400
235 215 109 320 100 30 М20 20 1850
245 221 113 400 125 40 М24 24 3150
В сравнении с поршневыми приводами пневмокамеры имеют ряд преимуществ:
1) у камер одностороннего действия отсутствуют уплотнения и исключаются утечки воздуха, а у камер двухстороннего действия требуются уплотнения только штока;
2) камеры компактны и имеют небольшой вес; изготовление их проще и дешевле;
3) резиновые диафрагмы пневмокамер долговечны (выдерживают до 600 000 включений), тогда как манжеты цилиндров выходят из строя примерно при 10 000 включений.
Основные недостатки пневмокамер — небольшой ход штока (до 35— 40 мм) и непостоянство развиваемых усилий (см. гл. IV, п. 6).
Во всех случаях, когда не требуется больших перемещений и сил на штоке, следует отдавать предпочтение пневмокамерам.
Б. Специальные пневмокамеры
Кроме нормализованных, применяются специальные ппевмокамеры, отличающиеся конструктивным исполнением.
Для токарных и револьверных станков средних размеров используется пневмокамера двухстороннего действия с диафрагмой толщиной 1,5 мм из стали марки 60С2А (фиг. IV. 18). Учитывая долговечность работы стального диска и надежность резиновых уплотнений, пневмокамера выполнена неразборной; вместо обычного болтового соединения применена завальцовка собранной камеры стальным кольцом 2.
Корпус пневмокамеры состоит из тарелок 1 и 3, между которыми помещен стальной диск 4 с закрепленным на нем гайкой 5 воздухоподводящим пальцем 6. Предварительно собранная камера запрессовывается в кольцо 2, имеющее вначале отбортованным лишь один правый край. После этого пневмокамеру уступом тарелки 3 закрепляют в кулачках патрона токарного станка и при вращении завальцовывают второй конец кольца.
На пальце 6 смонтирована обычная воздухоприемная муфта. Ход штока до 15 мм; при наружном диаметре камеры 280 мм и давлении воздуха 5 ат сила на штоке 1500 кг.
Для увеличения хода штока целесообразно применять гофрированную (волнистую) стальную диафрагму, изменив несколько конструкцию тарелок.
Вращающиеся пневмокамеры двухстороннего действия нуждаются в уплотнениях и поэтому получаются сравнительно сложными. С другой
200
Пневматические приводи
стороны, обычные пневмокамеры одностороннего действия имеют рабочий ход слева направо и по этой причине не могут быть использованы на станках токарной группы:
Оригинальная и компактная конструкция пневмокамеры одностороннего действия с рабочим ходом тяги справа налево показана на фиг. IV. 19. Пневмокамера применяется на токарных и револьверных станках небольшой мощности (опыт Московского завода малолитражных автомобилей), а для уменьшения нагрузки на шпиндель изготовляется из алюминиевого сплава.
Воздух из сети поступает в неподвижную муфту 1, относительно которой на шарикоподшипниках вращается палец 3, прикрепленный к крышке 5 пневмокамеры. Глухая гайка 2 с прокладкой служит для крепления наружного кольца левого подшипника и одновременно исключает утечку воздуха из муфты; через масленку 4 обеспечивается смазка подшипников. Диафрагма 6
Приводы с трубчатыми диафрагмами
201
шестнадцатью винтами закреплена между крышкой 5 и. корпусом 7 пневмокамеры и под действием сжатого воздуха перемещает связанную с ней тарелку 8. Тарелка действует на два рычага 10, установленных на осях в корпусе 7, Рычаги при повороте своим коротким плечом нажимают на планку 9 и перемещают связанную с ней тягу 11 справа налево; тяга через рычажный механизм патрона 12 перемещает кулачки к центру, и обрабатываемая деталь зажимается.
Фиг. IV. 19. Вращающаяся пневмокамера одностороннего действия с рабочим ходом тяги справа налево.
При внутреннем диаметре диафрагмы 150 мм и давлении воздуха 5 кг!см2 пневмокамера развивает силу на тарелке 8, равную примерно 600 кг. Так как отношение плеч рычагов 1:2, то сила на тяге 11 равна 1200 кг. При переключении распределительного крана тарелка 8 с диафрагмой возвращается в исходное положение под действием двух пружин 13, упирающихся в корпус 7 и в головки винтов 14, ввернутых в планку 9,
4. ПРИВОДЫ С ТРУБЧАТЫМИ ДИАФРАГМАМИ
В последнее время появились оригинальные приспособления, в которых в качестве привода, развивающего зажимное усилие, используются резиновые трубки (шланги).
На фиг. IV. 20 показана схема простейшего зажима с трубчатой диафрагмой. Концы трубки 1 закрыты пробками. В одну из пробок ввинчен штуцер для впуска сжатого воздуха из сети. Под действием воздуха трубка расширяется и перемещает один или несколько ползунов (плунжеров) 3, зажимающих деталь 4, При выпуске воздуха пружины 2 возвращают ползуны в исходное положение и освобождают деталь.
На фиг. IV. 21 и IV. 22 показаны схема и общий вид многоместного приспособления с трубчатой диафрагмой для закрепления небольших плоских
202
Пневматические приводы- <
Фиг. IV. 20. Схема простейшего зажима с трубчатой диафрагмой.
Фиг. IV. 22. Общий вид приспособления по-фиг. IV. 21.
Приводы с трубчатыми диафрагмами
203
деталей.1 Трубчатая диафрагма 2 (фиг. IV. 21) уложена в специальном желобе корпуса 1 приспособления и закрыта пробками 6. Сверху на диафрагме установлен ряд плунжеров 3 с прямоугольным основанием, скользящих в отверстиях крышки 5 корпуса. При впуске сжатого воздуха через одну из пробок диафрагма расширяется (фиг. IV. 21, б), сжимает пружины 4 и перемещает плунжеры на расстояние £; при выпуске воздуха плунжеры возвращаются в исходное положение под действием пружин (фиг. IV. 21, а). Учитывая неблагоприятные условия работы крайних плунжеров 7, их основания делают несколько шире.
Плунжеры 1 (фиг. IV. 22) передают давление на рычаги 2; последние, поворачиваясь па осях 3, подвижными колодками 4 зажимают обрабатываемые детали. В качестве трубчатой диафрагмы используют куски велосипедной, мотоциклетной или автомобильной камер или склеивают ее из маслостойкой резины; в последнем случае шов диафрагмы располагают внизу, на дне желоба. Для повышения долговечности на диафрагму рекомендуется надевать рубашку из сатина, бязи, репса или другой ткани.
На Ленинградском заводе подъемно-транспортного оборудования им. С. М. Кирова применяют аналогичное приспособление с диафрагмой из мотоциклетной камеры 19 X 2,5; соответственно ширина желоба в корпусе 74 мм, При соотношений плеч рычагов 7,5 : 1 и при давлении воздуха 4 кг/см2* в каждой точке зажима развивается усилие 500 кг. Ход плунжеров 2 мм, рабочий ход рычагов 15 мм, расстояние между рычагами 26 мм.
Многозвенные механизмы с трубчатой диафрагмой, как и механизмы с гидропластом или системой качалок (см. гл. II, л. 13), обеспечивают равномерный зажим во всех точках. Их преимущество — отсутствие уплотнений, простота в изготовлении и ремонте.
При обработке тонкостенных отливок гильз цилиндров тракторных и автомобильных двигателей Требуется обеспечить высокую точность формы внутренней цилиндрической поверхности. Для этого необходимо предварительно растачивать отверстие, затем обтачивать наружную поверхность и подвергать гильзы термообработке; в заключение зеркало гильз хонингуют. При закреплении гильз для начального растачивания многорезцовой головкой в обычных патронах они заметно деформируются и после растачивания и снятия зажимного усилия теряют правильную форму.
Для того чтобы преодолеть эти трудности, одна из фирм США применяет патрон, в котором зажатие гильзы по необработанной наружной поверхности производится шлангом из синтетической резины диаметром 12,7 мм и толщиной стенки 2,38 мм.
Шланг размещается в винтовой канавке, прорезанной на внутренней полости патрона. При впуске сжатого воздуха шланг расширяется и равномерно сжимает вставленную гильзу, не производя коробления. При снятии припуска 4,75 мм заготовка не проскальзывает; кроме того, упругость шланга поглощает вибрации, возникающие при растачивании. Обработка наружной поверхности гильзы от отверстия производится на обычной оправке, так как применение для зажима шланга, уложенного в наружную канавку на оправке, не обеспечивало необходимой концентричности.
Для хонингования зеркала гильз с успехом применяется аналогичный патрон с той лишь разницей, что в.этом случае в полость патрона уложено четыре шланга, каждый в своей отдельной винтовой канавке. Корпус 3 патрона (фиг. IV. 23) представляет собой трубу диаметром 203 мм с внутренним диаметром 158+0-1 мм. Нижняя часть трубы приварена к плите 2. которая скреплена болтами с основанием 1 патрона.
1 Это и другие многоместные приспособления с трубчатой диафрагмой разработаны и успешно применяются на ленинградском заводе «Электросила» им. С. М.. Кирова.
204
Пневматические приводы
Четыре винтовые канавки К имеют полкруглый профиль шириной 12,7 мм и глубиной 13,8 мм. В нижней часта корпуса просверлены четыре тангенциальных отверстия, смещенных друг относительно друга на 90°; каждое отверстие входит в одну из спиральных канавок. На наружной поверхности корпуса приварены четыре ниппеля 7 с каналами, совмещенными с отверстиями в корпусе.
Фиг. IV. 23. Патрон с резиновым шлангом для зажима тонкостенных изделий сжатым воздухом
Глухие концы шлангов 4 после укладки располагаются в верхней части корпуса 3, а их открытые концы выведены наружу через отверстия ниппелей 7 и вместе со штуцерами 9 для впуска сжатого воздуха закреплены на ниппелях гайками.
По окончании обработки при помощи рычага 6, поддерживаемого пружинным штифтом 5, гильза 8 поднимается и извлекается из патрона.
Аналогичный патрон может быть использован и на токарных станках, где деталь при обработке вращается. В этом случае необходимо изменить конструкцию основания (держателя) патрона и обеспечить поддержание давления воздуха в шланге во время вращения.
При отсутствии сжатого воздуха может быть использована жидкая среда с подачей, например, от ручного насоса.
Универсальные поршневые и диафрагменные приводы стационарных приспособлений 205
5. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ПОРШНЕВЫЕ И ДИАФРАГМЕННЫЕ ПРИВОДЫ СТАЦИОНАРНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
В условиях серийного производства специальными приводами (встраиваемыми и прикрепляемыми) экономически целесообразно оснащать универсальные и групповые приспособления, допускающие переналадку. Однако в серийном производстве применяется много специальных приспособлений различных конструкций. Такие приспособления следует применять в компоновках с универсальными приводами. Одним и тем же приводом, установленным на столе станка, можно последовательно обслуживать несколько специальных приспособлений.
А. Приставные приводы
На фиг. IV. 24 показан нормализованный поршневой привод с вертикальным толкающим штоком и рычагом-усилителем.
Фиг. IV. 24. Нормализованный универсальный поршневой привод с рычагом-усилителем и вертикальным толкающим штоком.
Сжатый воздух через штуцеры 1 поступает в верхнюю или нижнюю полость цилиндра и перемещает поршень 2. Поршень через вилку 3 и рычаг 4 передает движение штоку 5; последний через звено связи приводит в действие силовой механизм приспособления.
206
Пневматические приводы
В нижнем торце штока 5 предусмотрено резьбовое отверстие Л, в которое при необходимости можно ввинтить промежуточную деталь и создать не толкающую, а тянущую силу на штоке. В качестве уплотнений применены резиновые кольца круглого сечения.
Основные размеры привода и развиваемые им усилия приведены в табл. IV. 11.
Таблица IV. 11
Основные размеры в мм универсальных поршневых приводов и силы Q на штоке (по фиг. IV. 24)
D Oi н 1 ход Я, Q в кг
105 146 100 11 212 126 750
165 208 100 12 280 128 1500
180 230 122 12 305 132 2400
На фиг. IV. 25 даны схемы компоновок приставного привода с приспособлениями; 1 — пневмоцилиндр.
Фиг. IV. 25. Схемы компоновок поршневого привода по фиг. IV. 24 со специальными приспособлениями.
На фиг. IV. 26, а показана приставная пневмокамера, а на фиг. IV. 26, б— примеры ее использования для зажима деталей в приспособлениях.
В корпусе 1 пневмокамеры вмонтированы две резиновые диафрагмы 2, между которыми установлен шток 5. В сквозном окне штока справа и слева размещены концы рычагов 4, качающихся на осях 7.
Распределительный кран 6 смонтирован непосредственно на корпусе-привода и управляется рукояткой 5 При давлении в сети 4 ат рычаги развивают усилие 2500 кг; рабочий ход рычагов 15 мм.
Конструкция привода позволяет устанавливать приспособления справа и слева от него, а наличие у рычагов двух отростков обеспечивает возможность направлять усилия вперед или назад, вниз или вверх, как это показано на схемах. При использовании одного рычага второй работает вхолостую.
С целью упрощения конструкции можно предусмотреть один рычаг, как это показано на фиг. IV. 27. Здесь на отростки рычага, для уменьшения
Универсальные поршневые и диафрагменные приводы стационарных приспособлений 207
Пневматические приводы
Универсальные поршневые и диафрагменные приводы стационарных приспособлений 209
трения, установлены ролики. Благодаря отсутствию второго рычага и размещению на его месте распределительного крана конструкция получилась более компактной, чем предыдущая.
При указанных на чертеже размерах и давлении 4 am привод развивает на рычаге усилие 2000 кг; рабочий ход 15 мм.
В рассмотренных конструкциях пневмокамер почти нет трущихся частей (кроме шарниров); не нужны уплотнения; исключаются утечки воздуха. Поэтому, если не требуется большой линейный ход, универсальные пневмокамеры следует предпочитать пневмоцилиндрам.
К группе универсальных приводов можно отнести и приставные пневмоприхваты, показанные на фиг. IV. 28—IV. 31.
а) б)
Фиг. IV. 28. Общий вид пневматического прихвата с встроенным рычагом: а — положение до зажима; б — положение после зажима.
На фиг: IV. 28 изображен общий вид пневмоприхвата с встроенным рычагом; при раскреплении поршень опускается вниз, а вместе е ним рычаг под действием пружины отходит от изделия.
Фиг. IV. 29. Пневматический прихват с рычагом, установленным на поворотном кольце.
Па фиг. IV. 29 показан рычажный пневмоприхват, отличающийся незначительными размерами (125 X 145 X 115 мм) и универсальностью. На заводах Чехословацкой Народной Республики двухпоршневые прихваты применяются с усилиями на штоке от 1000 до 1500 кг, а однопоршневые —
210
Пневматические приводы
с усилиями 500 и 800 кг при давлении воздуха 5,5 кг/см2. Прихват представляет собой цилиндр 4, нижняя крышка 1 которого имеет в основании прямоугольную форму с отверстиями под затяжные болты. В цилиндре на общем штоке 2 установлены поршни 3, уплотненные кольцами круглого сечения. На верхней крышке цилиндра размещено поворотное кольцо 5, прикрытое гайкой 10 с V-образной кольцевой канавкой под фиксирующий шарик И.
На кольце 5 двумя винтами 6 закреплен кронштейн 9 с рычагом 8 и регулируемым по высоте нажимным болтом 7 с пятой. При такой конструкции, повернув кольцо, можно свободно устанавливать и извлекать деталь из приспособления; возможность регулировки болта 7 по высоте позволяет иметь мийимальный ход поршней.
Рассмотренные прихваты используются для зажима одной крупной детали в нескольких точках на столе станка; в специальных приспособлениях как прикрепляемые прихваты; в компоновках сборных приспособлений из элементов У СП и т.' п.
Универсальность прихвата на фиг. IV. 30 обеспечивается конструкцией рычага 2 и регулируемым по высоте толкателем /, ввинченным в шток поршня пневмоцилипдра.
На фиг. IV. 31 показан прихват для бокового зажима. Шток поршня вхо
Фиг. IV. 30. Универсальный пневматический прихват с регулируемым по высоте толкателем и рычагом.
Фиг. IV. 31. Прихват с гидропластом (пневмогидравлический прихват) для бокового зажима.
дит в камеру высокого давления, заполненную гидропластом 2. Под действием гидропласта перемещается поршень 3 со штоком 4*, последний или непосредственно, или через промежуточный рычаг зажимает деталь. При соотношении диаметров поршня 3 и штока /, равном 2:1, усилие на штоке 4 увеличивается по сравнению с усилием на штоке 1 в четыре раза.1 При небольших габаритах (145 X 140 X 92 мм) пневмогидравлический прихват развивает усилие 500—1000 кг.
Б. Пневмостолы и пневмопатроны
Недостаток универсальных цилиндров и пневмокамер заключается в том, что они устанавливаются в линию с приспособлениями. В связи с этим весь
1 См. гл. V, стр. 269—270.
Фиг. IV. 33. Примеры наладок на пневматический стол.
Универсальные поршневые и диафрагменные приводы стационарных приспособлений 211
212
Пневматические приводы
рабочий стол станка иногда оказывается занятым, что создает неудобство в работе.
При использовании пневмостолов (пневмоподставок) приспособления (наладки) размещаются на их верхней плоскости., компоновка производится по вертикали и получается более компактной.
На фиг. IV. 32 показан стол с пневмоприводом для фрезерных станков. В корпусе 1 стола обработана цилиндрическая полость, в которой перемещается поршень 2. Шток 7 поршня имеет резьбовое отверстие для связи с тягой.
Сжатый воздух поступает через штуцер 5, обратный клапан 6 и с помощью распределительного крана 4 направляется в верхнюю или нижнюю полость цилиндра. Уплотнение поршня и штока выполнено кольцами 3 из маслостойкой резины.
На фиг. IV. 33 показаны примеры наладок на ппевмостол, в которых детали зажимаются через сменные тяги различных конструкций, ввинчиваемые в шток 7 (фиг. IV. 32) пневмопривода.
На фиг. IV. 34 показана аналогичная конструкция стола с диафрагмой.
Фиг. IV. 34. Пневматический стол с диафрагмой.
На радиально-сверлильных станках пневмопривод встраивается в полость тумбы, имеющейся при станке. На фиг. IV. 35 показан один из вариантов оформления привода. Воздух из сети поступает в распределительный кран 2,
Универсальные поршневые и диафрагменные приводы стационарных приспособлений 213
Фиг. IV. 35. Пневматический привод, встроенный в тумбу радиальносверлильного станка.
Фиг. IV. 36. Примеры зажима деталей на пневматической тумбе.
214
Пневматические приводы
прикрепленный к тумбе 1 станка и поступает в цилиндр 3. В шток 4 ввинчена вилкообразная тяга 5, в которой на оси 7 устанавливается регулируемый по высоте прихват 6.
На фиг. IV. 36 показаны примеры зажима прихватом различных деталей.
На фиг. IV. 37 представлена конструкция стационарного пневматического патрона. Корпус 3 трехкулачкового рычажного патрона смонтирован на пневмоподставке 7, поршень которой управляется распределительным краном 2 с коническим золотником. Цатрон используется для центрирования и зажима заготовок при обработке на сверлильных и фрезерных станках. Губки 4 кулачков патрона можно переставлять или заменять другими в зависимости от формы заготовок. Для возможности обработки деталей из длинных заготовок шток поршня выполнен пустотелым.
Фиг. IV. 37. Стационарный трехкулачковый пневматический патрон с полой тягой.
Кроме рассмотренных конструкций, применяются цанговые стационарные пневмопатроны, пневмокондукторы и многие другие аналогичные устройства, на которых монтируются сменные наладки.
6. ЭЛЕМЕНТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЦИЛИНДРОВ И ПНЕВМОКАМЕР А. Определение силы на штоке и диаметра цилиндра
В случаях, когда размеры цилиндра известны, сила Q на штоке определяется по следующим формулам. 1
1. Для цилиндров одностороннего действия (фиг. IV. 1,6)
' Q = 0,785£>2рл — Р. (IV. 1)
2. Для цилиндров двухстороннего действия (фиг. IV. 1, а):
а) при давлении в полости без штока
Q = 0,785£>2ртк (IV. 2)
б) при давлении в полости со штоком
Q - 0,785 (£>2 — d2) ртр (IV.2a)
В этих формулах
D—диаметр цилиндра в
1 Во всех формулах вместо отношения подставлена равная ему величина 0,785.
Элементы проектирования цилиндров и пневмокамер
215
d — диаметр штока в см-
р — удельное давление воздуха в кг/см2-,
Я — коэффициент полезного действия (т] 0,85);
1 Р — сопротивление пружины при крайнем рабочем положении поршня в кг.
Силу сопротивления пружины в зависимости от хода поршня можно определить по формуле
Р = С (/ + L) кг, где I — предварительное сжатие пружины в см\
L — ход поршня в см\ ' *
С — жесткость пружины в кг!см, выражающая силу в кг, необходимую для сжатия пружины на 1 см,1
G 8£>3Z ’ здесь G — модуль сдвига;
d — диаметр проволоки;
D — средний диаметр пружины;
i — число витков.
3. Для сдвоенных цилиндров (по фиг. IV. 8):
а) при ходе поршней справа налево
Q - 0,785 (2D2 — rf2)pn; (IV. 3)
б) при ходе поршней слева направо
Q = 0,785 [(£>2 — d2) + (D2 — $)]pr\\ (IV. За)
в этих формулах
d — диаметр участка штока между поршнями;
di—диаметр штока левее левого поршня.
4. Для универсальных и специальных цилиндров с рычагами-усилителями (фиг. IV. 12, IV. 24)
Q - 0,785 £)2pfr], (IV. 4)
i — передаточное отношение сил рычажного механизма.
Из формулы (IV. 2) можно определить диаметр D цилиндра, если известны Q и р. Для упрощения расчета и создания некоторого запаса усилия из формулы исключают к. п. д. т|, но зато найденную расчетом потребную силу Q на штоке увеличивают в 1,5 раза и диаметр цилиндра двухстороннего действия находят из уравнения
1,5Q = 0,785D2p, откуда
см.
Обычно при расчетах принимается р = 4 кг!смг. Тогда
D 0,7/0?
Найденный по формуле диаметр округляют до ближайшего нормального размера и по предыдущим формулам проверяют действительную силу на штоке.
Длина L рабочего хода штока зависит от хода S2 ведомого звена и передаточного отношения in перемещений силового механизма приспособления, на который действует шток.
Б, Материал и технические условия на изготовление деталей цилиндров
Корпусы стационарных цилиндров (втулки или стаканы с крышками) изготовляют из сталей марок 15-^45 по ГОСТ 1050—52 или из серого
1 Для пружин, применяемых в приводах, С = 0,15 ч- 0,35 кг/см.
216
Пневматические приводы
чугунаСЧ18-36, СЧ 15-32 по ГОСТ 1412—54. Корпусы вращающихся цилиндров — из алюминиевых сплавов. Заготовка втулки цилиндра зависит от способа присоединения к ней крышек. Если обе крышки стягиваются длинными шпильками (фиг. IV. 13), то втулки следует изготовлять из стандартных труб. Если же каждая крышка самостоятельно прикрепляется винтами, втулка должна быть литой с фланцами или сварной из трубы и двух фланцев. В зависимости от материала и диаметра цилиндра толщина его стенок выбирается по табл. IV. 12.
Таблица IV. 12
Толщина стенок пневматических цилиндров в мм
Материал цилиндра Диаметр цилиндра в мм
свыше 50 до 150 свыше 150 до 250 свыше 250
Сталь марки 45 5—8 8—10 10—12
Чугун СЧ 18-36 7—12 12—16 16—18
Алюминий 10—12 12—15 15—18
Поршни и штоки изготовляются из сталей 35 45 и термически обра-
батываются до твердости RC 30 ~ 35; поршни вращающихся цилиндров, уплотняемые манжетами, могут быть алюминиевыми.
Конструкции поршня и отверстия под шток зависят от вида применяемого уплотнения и рассматриваются ниже.
Посадки в сопряжениях цилиндра с поршнем также зависят от конструкции уплотнений:
1) при уплотнении угловыми и V-образными манжетами, хорошо приле-е А д
тающими к макронеровностям поверхностей, применяются посадки ,
А
А6 .
X?
2) при уплотнении резиновыми кольцами круглого сечения — посадки
А А3
X ’ Х3 •
п А
В сопряжении штока с отверстием применяется посадка-^-; конусность и эллипсность поверхностей штока и отверстия не более 0,01—0,02 мм.
Чистота зеркала цилиндра и отверстия под шток не ниже 8-го класса, а при уплотнении резиновыми кольцами — не ниже 9-го класса.
Для нормальной работы силового узла необходимо обеспечивать высокую степень соосности цилиндра, поршня и штока, а для удобства сборки в отверстии цилиндра и на конце штока следует снимать фаски, облегчающие установку элементов уплотнения. Рабочие поверхности цилиндра, поршня и штока для уменьшения износа и предохранения их от коррозии рекомендуется хромировать, а внутренние полости крышек и торцы поршня — окрашивать суриком.
С целью проверки уплотнений собранный воздушный цилиндр следует подвергать кратковременному испытанию под давлением до 10 ат.
В случаях применения встраиваемых цилиндров не рекомендуется использовать корпус как камеру для сжатого воздуха, так как усложняются обработка цилиндра и ремонт приспособления. Целесообразнее запрессовывать в корпус цилиндр-втулку из стали. Отверстия под шток и плунжеры также следует изготовлять не непосредственно в корпусе., а в стальных втулках,
Элементы проектирования цилиндров и пневмокамер
217
А А
запрессовываемых в корпус по посадкам или втулки следует изготовлять с минимальной толщиной стенок и подвергать термообработке.
В. Уплотнения
Уплотнения кольцевых зазоров в сопряжениях поршней с цилиндрами, штоков с отверстиями, а также уплотнения золотниковых пар являются наиболее ответственными конструктивными элементами в силовых приводах.
Основные требования к уплотнениям:
1) герметичность при всех рабочих режимах;
2) высокая износоустойчивость и минимальные потери на трение (высокий к. п. д.);
3) надежность работы при высоких и низких температурах и способность не разрушаться в результате химического взаимодействия с уплотняемой средой;
4) удобство монтажа и демонтажа и отсутствие необходимости подтяжки и .регулировки при эксплуатации;
5) экономичность.
Уплотнения применяются для неподвижных соединений, для подвижных соединений с поступательным движением одного из звеньев, для подвижных соединений с вращательным движением.
Износоустойчивость и надежность уплотнений подвижных соединений достигаются при достаточной смазке уплотняемых поверхностей. В гидравлических приводах смазка обеспечивается рабочей средой (масло); в пневматических — требуется специальный подвод смазки к уплотняемым поверхностям.
Для неподвижных соединений (кольцевые стыки) в качестве уплотнений применяются прокладки из легко деформируемых материалов и резиновые кольца круглого сечения.
При небольших давлениях для уплотнения применяются плотная бумага и калька. При давлениях до 100 кг!см? применяются прокладки из картона толщиной 1 мм, устанавливаемые на нитролаке, или из фибры. При более высоких давлениях устанавливаются прокладки из хорошо отожженной меди толщиной 2—3 мм, Уплотнение крышек цилиндров с корпусом при помощи резиновых колец показано на фиг. а, табл. IV. 17.
Для уплотнения подвижных соединений с поступательным движением уплотняемого звена (поршни, штоки) наибольшее применение получили:
1) для поршней пневматических цилиндров — угловые и V-образные манжеты, а также кольца круглого сечения, изготовляемые из маслостойкой резины (фиг. IV. 2, IV. 8, IV. 11);
2) для штоков пневматических цилиндров —• резиновые воротники, а также V-образные манжеты и кольца круглого сечения (фиг. IV. 2, IV. 8);
3) для поршней и штоков гидроцилиндров—преимущественно резиновые кольца круглого сечения и V-образные манжеты.
Конструкция и размеры всех этих устройств обеспечивают начальное уплотнение, а в процессе работы они дополнительно прижимаются к уплотняемым поверхностям давлением со стороны рабочей среды, т. е. действуют автомат и чески.1
Значительно реже для поршней и штоков применяются шнуровые уплотнения, называемые сальниками (фиг. IV. 38). Для сальниковых набивок применяют хлопчатобумажный, а при высоких температурах — асбестовый
1 Металлические поршневые кольца ввиду сложности их изготовления в приводах приспособлений не применяются.
218
Пневматические приводы
шнур круглого или квадратного сечения; для снижения потерь на трение используют шнуры, пропитанные графитом или с тальковой сердцевиной.
Фиг. IV. 38. Сальниковые уплотнения:
а — уплотнение поршня кольцом из графитизированного асбеста; б, в — способы подтягивания сальников, уплотняющих шток.
Недостаток сальниковых уплотнений — необходимость периодической их подтяжки, после которой имеет место повышенное трение.
В цилиндрах малого диаметра (30—50 мм), а также в цилиндрических золотникам распределительных устройств уплотнения, препятствующие утечкам рабочей среды, создаются за счет малого зазора, без каких-либо уплотняющих деталей.
Зазоры между поршнем (штоком, золотником) и цилиндром или отверстием не должны быть больше 0,005—0,03 мм при соблюдении точной геометрической формы. С этой целью пары притирают друг к другу с последующей проверкой сопряжения по краске. Для ускорения процесса притирки и обеспечения лучших условий смазки на поверхности поршней и золотников рекомендуется протачивать канавки шириной 0,3—0,5 мм, глубиной 0,5— 1 мм на расстоянии 4—5 мм друг от друга.
Г. Параметры и характеристики уплотнений автоматического действия
Кожаные манжеты и воротники (ГОСТ 2749—52) при длительных перерывах в работе ссыхаются и отходят от поверхности цилиндра, что нарушает герметичность. В связи с этим в последние годы кожаные уплотнения заменяются манжетами и воротниками из маслостойкой резиновой смеси.
По ГОСТ 6678—53 манжеты и воротники из резиновой смеси предназначаются для пневматических устройств, работающих при давлении не свыше 10 кг!см\ в пределах температур от +80 до —35° С. Стандартом регламентированы физико-механические свойства резиновой смеси. Форма и размеры стандартных резиновых манжет и воротников приведены в табл. IV. 13 и IV. 14.1
Основным недостатком угловых манжет и воротников являются большие потери на трение, снижающие эффективную силу на штоке. Это объясняется тем, что полка манжеты, нагруженная сжатым воздухом, имеет большую площадь контакта с поверхностью цилиндра.
Силу Q на штоке можно определить по формуле
Q = (Г - Гл/) р,
где F — полезная площадь поршня (не занятая штоком) в см\
FM — суммарная площадь манжет поршня и штока, находящаяся под давлением воздуха, в см\ f — коэффициент трения.
1 Таблицы даны в сокращенном виде для наиболее употребительных диаметров цилиндров и штоков. Полные таблицы см. в ГОСТ 6678—53.
Элементы проектирования цилиндров и пневмокамер
219
Таблица IV. 13
Размеры в мм угловых резиновых манжет (по ГОСТ 6678—53)
Диаметр цилиндра аср di dcp, d2 h
номинальный номинальный предель- ; н ые от-клонения номинальный предельные отклонения номинальный предельные отклонения ю номи- нальный предельные отклонения
40 50 75 100 150 200 250 300 400 500 40 50 75 100 150 200 250 300 400 500 43 53 79 105 156 208 258 309 409 509 +0,5 —0,4 20 30 ±0,6 7 +0,8 —0,4 + 0,6 —0,2
+0,8 —0,5 8
48 ±0,8 10 + 1,0 —0,5 2,5
+ 1,1 —0,6 70 ' ±1,0 12 3
+ 1,5 —0,7 + 1,0% -0,5% от номинала 120 | ±1,2 14 3,5 +0,6 —0,3
160 205 ±1,5 17 4
255 350 560 ±1% от номинала 20 4,5
dpp di dcp , di d 2 h 5
Диаметр штока а-Ьный sK < X X J3 Д ф ч ж ф О sX 3 > X , <и л s Ч А к О) q 3 > X ф л я ЧА® Ф О ф 1- >ный 1 ® л , ® Ч ь ® Ф о °
я ч Е Ч ч (D О) Ьй О Е ч К х Ф Ф О S Ч Ч “С ф ф О 14 ? Ф ф о
X X X X X X О X X х С X X X X XXX о « XXX
10 10 8 +0,2 —0,3 28 ±0,6 6 +0,8 2,0
20 20 17 40 8 —0,4
25 30 25 30 21 26 +0,3 -0,4 45 50 ±0,8 10 2,5 +0,6 —0,2
35 35 30 60
40 50 40 50 35 45 +0,4 —0,5 65 75 ±1,0 12 +1,0 —0,5 3,0
60 70 60 70 54 64 +0,5 —0,8 90 100 14 3,5 +0,6
80 80 74 110 ±1,2 —0,3
220
Пневматические приводы
Из формулы видно, что при одном и том же коэффициенте трения сила Q Р на штоке будет тем меньше, чем больше отношение
На фиг. IV. 39, а, б изображены графики, показывающие изменение площадей/7 и а следовательно, и их отношений в зависимости от диаметра D цилиндра; с уменьшением диаметра разность между значениями площадей уменьшается, а в точках Л, как видно из графика, FM = F. Графики построены для определенных размеров цилиндров и манжет, применяющихся в производстве \
Фиг. IV. 39. Графики, характеризующие потери на трение и к. п. д. цилиндров, уплотняемых угловыми манжетами.
На фиг. IV. 39, в показан график, характеризующий к. п. д. цилиндров в зависимости от их диаметров при различных коэффициентах трения. Так как коэффициент трения в зависимости от смазки, состояния поверхностей, наличия в сжатом воздухе влаги и механических примесей может изменяться в пределах от 0,1 до 0,6 и более, то и потери при малых диаметрах цилиндров (100 лш и меньше) могут достигать 50—60%.
Исходя из этого, угловые манжеты для уплотнения поршней с диаметрами D < 100 мм применять не рекомендуется.
Между внутренней поверхностью манжеты 2 и прижимным кольцом 1 (фиг. б, табл. IV. 13) необходим радиальный зазор не менее 1,5—2 мм для воздуха, прижимающего манжету к поверхности цилиндра.
Более совершенным видом уплотнения являются V-образпые манжеты из маслостойкой резины.
Форма и размеры этих манжет определены ГОСТ 6969—54 и даны в табл. IV. 15 1 2. Манжеты предназначены для обеспечения герметичности
1 В. П. Бобров, О надежности действия пневматического поршневого механизма, «Станки и инструмент», 1951, № 3.
2 Таблица дана в сокращенном виде для наиболее употребительных диаметров цилиндров и штоков.
Элементы проектирования цилиндров и пневмокамер
221
Таблица I V. 15
Размеры в мм V-образных резиновых манжет (по ГОСТ 6969—5 4)
Гримечание ЗиЛ -уплотняемые диаметры
d D в н dt £>i d2 d2; D2 h
номинальный S К >> ° — С СМ с ай номинальный a . * H H О О <M >. x E 2 о 2 ч < s X номинальный s . § £ о § E О o g ЧЕ a
10 12 18 20 4 4 —0,2 10,4 12,4 17,6 19,6 8,8 10,8 19,2 21,2 ±0,3 2 —0,15
16 20 28 32 6 6 —0,3 16,6 20,6 27,4 31,4 14,2 18,2 29,8 33,8 ±0,4 3 —0,2
22 38 8 8 —0,4 22,8 37,2 19,6 40,4 ±0,5 4 —0,25
25 30 35 40 45 50 55 65 45 50 55 60 65 70 75 85 10 10 -0,5 26 31 36 41 46 51 56 66 44 49 54 59 64 69 74 84 22 27 32 37 42 47 52 62 48 53 58 63 68 73 78 88 ±0,5 5 —0,3
±0,6
75 80 100 105 110 130 15 15 —0,7 76,5 81,5 101,5 103,5 108,5 128,5 70,5 75,5 95,5 109,5 114,5 134,5 7,5 -0,5
±0,8
150 180 15 15 -0,7 151,5 178,5 145,5 184,5 ±1,0 7,5 -0,5
200 250 300 240 290 340 20 20 —1,0 202 252 302 238 288 338 194 244 294 246 286 346 ±1,2 10 -0,6
222
Пневматические приводы
уплотнения в гидравлических устройствах с возвратно-поступательным движением, работающих при давлении до 320 кг/+м2 и температуре от +80 до —35° С. Вместе с тем, они с успехом применяются и в пневматических приводах. Для получения начального уплотнения лепестки манжет выполнены с раствором. Дальнейшее уплотнение обеспечивается давлением воздуха: чем выше давление, тем надежнее уплотнение. Применение манжет V-образного сечения упрощает конструкцию и удешевляет изготовление и сборку поршня. Поршень для цилиндров диаметром 100 мм и выше представляет собой цилиндрический диск с упорным фланцем в средней части и двумя боковыми заплечиками (см. табл. IV. 1—IV. 3, фиг. IV. 8 и сравнить с фиг. IV. 2 и IV. 10). Манжеты на такой поршень надеваются так же, как камера на велосипедное колесо. Для цилиндров любых диаметров применяются поршни с приставными заплечиками (фиг. IV. 40, а).
Фиг. IV. 40. Уплотнения поршней V-образными манжетами и штоков воротниками.
С другой стороны, применение V-образных манжет снижает потери на тренце, так как при одном и том же диаметре цилиндра площадь поверхности V-образноц манжеты, находящаяся под давлением, меньше, чем у манжеты угловой. Это легко видеть из уравнения для определения силы трения 7\ возникающей в приводе,
Т = ndbpf кг, где d — диаметр цилиндра или отверстия под шток в см;
b — ширина уплотняемой поверхности в см;
р — удельное давление сжатого воздуха в кг/см2;
f — коэффициент трения.
Для V-образных манжет ширина Ьх = Н — Л; для угловых ширина Ьъ = = h — S, причем < b2 (табл. IV. 13 и IV. 15).
На фиг. IV. 40, б, в показаны конструкции уплотнения штоков воротниками и V-образными манжетами. Па фиг. IV. 40, б уплотнения установлены на внутреннем торце крышки цилиндра, т, е. со стороны поршня. В случаях,
когда нет возможности установить манжету со стороны поршня, ее устанавливают на внешнем торце крышки (фиг. IV. 40, в), что несколько сни-
жает эффект уплотнения.
В последнее время для уплотнения как неподвижных, так и подвижных соединений все чаще применяются резиновые кольца круглого сечения. Размеры нормализованных колец приведены в табл. IV. 16.
Кольца закладываются в прямоугольные канавки, проточенные на поршне, а для штоков — в канавки, расточенные в отверстии (фиг. IV. 41, а). Размеры канавок: а — (0,75 -г- 0,85)d; b = 1,3d; 7? = 0,5 -ь 0,8 мм; г = 0,1 ~ 0,25 мм. Как видно, высота а канавки мень* ше, а ширина b больше диаметра d сечения кольца, что необходимо для нормальной работы уплотнения.
Фиг. IV. 41. Уплотнения резиновыми кольцами круглого сечения.
Таблица IV. 16
Размеры в мм резиновых уплотняющих колец круглого сечения (Нормаль Московского станкостроительного завода им. Орджоникидзе)
2? ----------------->4
D 12 16 20 25 30 35 40 45 50 55 65 75 90 105 120 125 150 165 175 200 225 250 300
Отклонения + 0,2 — 0,3 + 0,4 — 0,5 + 0,5 — 0,8 • +0,6 —0,8
d 2 2,5 3 4 5 6
Отклонения + 0,2 — 0,1 + 0,3 — 0,1 + 0,6 —0,1
224
Пневматические приводы
Кольцо устанавливается в канавку с натягами i (фиг. IV. 41, б), обеспечивающими предварительное уплотнение. В связи с этим внутренний диаметр кольца меньше диаметра охватываемой, а наружный — больше диаметра охватывающей поверхности на 0,1—0,25 мм.
При отсутствии давления в цилиндре кольцо занимает в канавке среднее положение. С поступлением в цилиндр сжатой среды оно вклинивается в кольцевой зазор между уплотняемыми поверхностями, а при изменении’ направления давления прижимается к другой стенке канавки и снова вклинивается. Так как устройство обеспечивает двухстороннее уплотнение, то во многих случаях достаточно устанавливать -одно кольцо. При одном кольце длина поршня должна быть не менее 20—25 мм. При двух кольцах — не менее 30—35 мм.
На фиг. IV. 41, в показано, что для облегчения сборки и сохранения кольца от повреждения у цилиндра необходимо снимать фаску.
Кольцевые уплотнения обеспечивают герметичность соединения при давлениях до 300—350 кг!см2 и поэтому обычно применяются в гидравлических цилиндрах, где высокие давления дополнительно деформируют кольцо, образуя уплотняющий язычок (фиг. IV. 41, б). Что же касается пневматических цилиндров, то низкие давления сжатого воздуха не способны вызвать заметную деформацию кольца и поэтому главное внимание должно уделяться предварительному уплотнению. Уменьшение натяга i резко снижает качество уплотнения; чрезмерное увеличение натяга увеличивает потери на трение. В пневмосистемах необходимо обеспечивать надежную смазку, так как без смазки кольца быстро изнашиваются. При хорошей смазке и чистоте металлических поверхностей не ниже 9-го класса, а-стенок и дна канавок не ниже 6-го класса, кольца выдерживают 150 000 и выше циклов работы. Потери на трение составляют 15—20% от усилия, развиваемого приводом.
Кольца изготовляются из маслостойкой резины марки 3826 по ТУ МХП 1166—51 путем вулканизации в пресс-формах и не должны иметь швов. Твердость резины по Шору — в пределах 70 95 единиц. Чем выше
давление в цилиндре и больше зазор, тем твердость резины должна быть выше.
В табл. IV. 17 приведена нормаль на размеры канавок под кольца при неподвижных и подвижных соединениях.
Д. Определение силы на штоке пневмокамер и элементы конструкций
Сила Q на штоке пневмокамеры (фиг. IV. 15, IV. 19) при среднем положении диафрагмы складывается из давления Qj на площадь диска и давления Qo на остальную кольцевую площадь диафрагмы:
0л = -^Р кг;
Q2=.^^-d2)p кг,
где d — диаметр диска в см;
D — внутренний диаметр пневмокамеры в см;
р — удельное давление воздуха в кг/см2.
Но так как на кольцевую поверхность диафрагмы, из-за ее вогнутости, воздух давит под некоторым углом к оси, то за активную площадь кольцевой поверхности принимают только ее часть равную 1
4 (D2 + Dd — 2d2).
1 X. Л. Б ол оти н, Ф. Н. Костром й н, Станочные приспособления, Машгиз, 1956.
Таблица 1 К 17
Размеры канавок под кольца в неподвижных и подвижных соединениях в мм (Нормаль
Московского станкостроительного завода им. Орджоникидзе)
I. Для неподвижных соединений (а)
D кольца 20 30 40 50 65 75 90 105 125 150 175 200 250 300
Л ^3 отклонение у-Л3 20 30 40 50 65 75 90 105 125 150 175 200 250 300
Z)2, отклонение +0,6; +0,7 15 24 34 42 57 65 90 95 115 140 163 188,5 238,5 288,5
D3, отклонение +0,5; + 1,0 20 30 40 50 65 75 90 105 125 150 175 । 200 250 300
13 22 32 39 54 62 77 92 112 137 159 184 134 184
6, отклонение +0,3 3 3,8 5 6 7,5
ht отклонение —0,4; -0,6 2,5 3 4 5 6
II. Для подвижных соединений (б)
D кольца 20 30 40 50 65 75 90 105 125 150 175 200 250 300
Аз , £)ь отклонение Лз 20 30 40 50 65 75 90 105 125 150 175 200 250 300
Z)2, отклонение +0,3; +0,4 15 24 34 42 57 65 80 95 115 140 163 188,2 239,2 288,2
Ь., отклонение +0,3 3 3,8 5 6 7,2
226
Пневматические приводы
Тогда
Q2=~(D2 \-Dd-2d^p.
При этих условиях средняя сила на штоке пневмокамеры одностороннего действия будет
Q = + Q2 A- (D2 + Dd + d2)p_Pt {IV. 5)
где P — сопротивление пружины при крайнем рабочем положении диафрагмы.
При заданном внутреннем диаметре D пневмокамеры сила на штоке тем больше, чем больше диаметр d диска или чем больше отношение Однако увеличение диаметра диска, повышающее площадь активной поверхности диафрагмы, влечет за собой уменьшение хода штока.
Обычно принимают
-dD - 0,6 0,8.
При таких соотношениях предельная длина хода штока составляет:
у камер с тарельчатыми диафрагмами L (0,2 ~ 0,22)0;
у камер с плоскими диафрагмами L = (0,15 -г- 0,18)0.
С увеличением хода штока сопротивления диафрагмы и пружины возрастают и сила Q резко падает.
На фиг. IV. 42, а показан график зависимости силы Q, действующей на шток, от длины его хода при давлении р 4 кг/см2: 1 —для камеры
Фиг. IV. 42. График зависимости силы, действующей на шток, от длины его хода и диаметра прилегающего к диафрагме диска,
с наружным диаметром 180 мм\ 2 — для камеры с наружным диаметром 205 мм; 3 — для камеры с наружным диаметром 230 мм. Средние значения усилий на штоке (при L = 20 мм) соответственно 300, 400 и 500 кг. На фиг. IV. 42, б для камеры с наружным диаметром — 230 мм и внутренним D = 180 мм показаны зависимости усилия на штоке от отношения-^ (при размере диска d == 120, ПО, 100, 80, 70, 60, 40 мм) и длины хода штока.
Пневматическая аппаратура и пневмопанели
221
В пневмокамерах двухстороннего действия, как и в пневмоцилиндрах, уплотнение штока производится воротниками, V-образными манжетами или кольцами круглого сечения (фиг. IV. 40, IV. 41).
Особое внимание необходимо уделять надежности закрепления диафрагмы между корпусом и крышкой. Па торце крышки, прилегающем к диафрагме, следует протачивать несколько V-образных кольцевых канавок, как это показано на фиг. IV. 15, что повышает надежность закрепления.-То же следует делать и при сопряжении с дисками. В местах перегиба диафрагмы не должно быть острых углов, а закругления огибаемых диафрагмой
Фиг. IV. 43. Способы соединения диафрагм с корпусом и дисками.
поверхностей должны иметь радиус R = ЗА (но не менее 6 мм) и чистоту обработки не менее 7-го класса; h — толщина диафрагмы.
На фиг. IV. 43, б, в показаны способы крепления диафрагмы в корпусе; при закреплении винты располагают на расстоянии не более 50 мм друг от друга. На фиг. IV. 43, а показаны способы соединения диафрагм с опорными дисками в приводах одностороннего действия (слева) и способы соединения диафрагм с дисками в приводах двухстороннего действия (справа).
7. ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ПНЕВМОПАНЕЛИ
В зависимости от требований, предъявляемых к приводу, используются следующие разновидности пневматической аппаратуры:
1) аппаратура управления — распределительные краны ручные, ножные и автоматического действия;
2) регулирующая аппаратура — регуляторы давления с манометрами, регуляторы скорости (дроссели), регуляторы последовательности включения силовых цилиндров в многоцилиндровых приводах;
3) предохранительная аппаратура — обратные клапаны, реле давления;
4) вспомогательная аппаратура — впускные краны (вентили), водоотделители с фильтром, масленки
.5) пневматические панели, представляющие собой компактный узел из различных приборов аппаратуры.
На фиг. IV. 44 показана типовая монтажная схема стационарного пневмопривода с комплектом стандартной аппаратуры. Из цеховой сети сжатый воздух поступает через фильтр-водоотделитель 1 в регулятор давления с манометром 2, в масленку 3 для автоматической подачи распыленного
228
Пневматические приводы
масла, распределительный кран 4 с обратным клапаном и далее через латунные трубки в полости цилиндра 5 двухстороннего действия V
В простейшем исполнении привод может состоять из силового цилиндра (пневмокамеры), распределительного крана и трубопроводов.
Фиг. IV. 44. Типовая монтажная схема пневмопривода с комплектом стандартной аппаратуры.
А. Распределительные краны с ручным и ножным управлением
Распределительные краны направляют сжатый воздух в полости цилиндра, а отработавший — в атмосферу или для дальнейшего использования (например, для сдувания стружки с помощью шлангов).
Применяются двухходовые краны для подачи воздуха в одном направлении, трехходовые, подающие воздух в двух направлениях, и четырехходовые для подачи воздуха в трех направлениях.
По конструкции ручные распределительные устройства делятся на краны с плоским, коническим или цилиндрическим золотником и клапанные краны (без золотников); наибольшее применение получили краны с плоским золотником, отличающиеся сравнительной простотой и надежностью в работе;
Трехходовой кран с плоским золотником (фиг. IV. 45) состоит из чугунного корпуса 3 и крышки 4, между которыми помещен бронзовый золотник 2 с четырьмя сквозными отверстиями и глухим дугообразным пазом, обращенным в сторону крышки. Назначение золотника — соединять полости цилиндра с сетью сжатого воздуха или атмосферой. Повороты золотника на угол +30° от среднего положения производятся рукояткой 5 через валик 6, конец которого входит в шпоночный паз на золотнике.
Пружина 1 обеспечивает постоянный контакт хорошо притертого золотника с крышкой, а сжатый воздух, поступающий из сети в полость Гf допол-
1 Другие варианты монтажных схем подробно рассматриваются в п. 9.
Пневматическая аппаратура и пневмопанели
229
нительно прижимает золотник к ее торцу, обеспечивая необходимую герметичность.
В крышке крана имеются четыре отверстия. Через отверстие С воздух поступает из сети; отверстия А и Б через отверстие в золотнике связывают соответственно полости А и Б цилиндра с сетью; отверстие В через дуговой паз золотника связывает полости цилиндра с атмосферой.
6
М
А
Из полости Б
В полость А
в атмосферу
Из полости А
Из сети
в итмоссрь
Из сети
Из сети
В полость Б
2
м-м
Фиг. IV. 45. Трехходовой распределительный кран с плоским золотником.
Как видно из схемы, при крайнем правом положении рукоятки (4-30° от вертикального положения) отверстие с золотника совпадает с отверстием С крышки, а его отверстие а совпадает с отверстием А крышки, и воздух из сети, попадая вначале в полость Г под золотником, направляется в полость А цилиндра. В это время из полости Б по отверстию Б, дуговому пазу и отверстию В воздух уходит в атмосферу. При крайнем левом положении рукоятки сжатый воздух попадает в полость Б, а из полости А уходит в атмосферу. При вертикальном (нейтральном) положении рукоятки подача воздуха прекращается.
Кран может быть использован с пневматическим цилиндром одностороннего действия; в этом случае одно из отверстий, Б или Л, закрывается резьбовой пробкой с резиновой прокладкой. Рассмотренный кран монтируется на станке в удобном для управления месте и соединяется с полостями
230
Пневматические приводы
цилиндра с помощью латунных трубок или резино-тканевых рукавов. В ряде случаев кран устанавливается непосредственно на корпусе приспособления или силового узла. Тогда подвод воздуха в полости цилиндра осуществляется по каналам, просверливаемым в корпусе.
На фиг. IV. 46 в качестве примера показан двухходовой распределительный кран, установленный на корпусе нневмокамеры одностороннего действия. При положении I рукоятки 4 сжатый воздух из сети через отверстие в корпусе 3, отверстие Б в золотнике 2, отверстие А в крышке 1 крана и каналы в корпусе пневмокамеры поступает в ее полость и перемещает шток.
Фиг. IV. 46. Вариант конструкции двухходового крана, закрепляемого на корпусе пневмокамеры.
При положении II отверстие Б перекрывается крышкой крана, а дугообразный паз золотника соединяет отверстия Л и В в крышке и пропускает воздух в атмосферу.
С помощью распределительных кранов различной конструкции можно обеспечить пять циклов работы привода. Из них 1-й цикл характерен для приводов одностороннего действия, 2, 3 и 4-й циклы —для приводов двухстороннего действия, 5-й цикл — для приводов с двумя последовательно включаемыми цилиндрами.
1-й цикл: положение I — полость А цилиндра соединяется с сетью сжатого воздуха (рабочий ход); положение // — полость Л соединяется с атмосферой (холостой ход под действием пружины, помещаемой в полости Б цилиндра).
2-й цикл (фиг. IV. 45): положение I — полость А цилиндра соединяется с сетью, а полость Б — с атмосферой (рабочий ход); положение II — полость Б соединяется с сетью, а полость А — с атмосферой (холостой ход).
3-й цик л (фиг. IV. 47): положение / — полость А лишь через небольшую часть впускного отверстия соединяется с сетью, а полость Б — с атмосферой (замедленный рабочий ход и предварительный зажим заготовки); положение // —полость А через все сечение впускного отверстия соединяется с сетью (окончательный зажим заготовки); положение III —полость Б соединяется с сетью, а полость А—с атмосферой (холостой ход и разжим заготовки).
4-й цикл (фиг. IV. 48): положение I — полость А цилиндра соединяется с сетью, а полость Б—с атмосферой (рабочий ход); положение II — полость А также соединяется с атмосферой, и в цилиндре давление полностью снимается; обрабатываемая деталь удерживается самоторможением
Пневматическая аппаратура и пневмопанели
231
зажимного механизма приспособления; положение III '—полость Б соединяется с сетью (холостой ход),
5-й пик л: (фиг. IV. 49): положение / — полости 52 первого и второго цилиндров соединяются с сетью, а их полости ALf А2 — с атмосферой (холостой ход обоих цилиндров); положение II—полость А2 второго цилиндра соединяется с сетью, а его полость Б2 — с атмосферой (рабочий ход второго цилиндра); положение III — полость А} первого цилиндра соединяется с сетью, а полость £>х — с атмосферой (рабочий ход первого цилиндра).
Из III в I положение можно переходить последовательно, переключая с рабочего на холостой ход сначала цилиндр 7, а затем цилиндр 2, или непосредственно, минуя среднее положение.
Трехходовой кран (фиг. IV. 45), обеспечивающий выполнение I и 2-го циклов, можно использовать и для работы по 3 и 4-му циклам, если несколько видоизменить расположение отверстий и пазов в золотнике. Обычно же для циклов 3—5 применяются специальные конструкции кранов (фиг. IV. 47— IV. 49).
На фиг. IV. 47 показан распределительный кран 7, установленный на торце прикрепленного к корпусу тисков цилиндра двухстороннего дей-
ствия, шток которого через рычажную систему перемещает подвижную губку тисков. Предусмотренное в конструкции переставное кольцо 3 с пазами под фиксирующий шарик 5 позволяет производить работу по 3-му циклу. В корпусе крана помещен золотник 2, на правом торце которого имеются глухие радиальные пазы Г, Д и дуговой паз Е. При одном из крайних положений рукоятки 4 золотник занимает положение, показанное на разрезе Н—Н. Сжатый воздух из сети по пазу Г золотника и совмещенному с ним каналу А поступает в левую полость цилиндра, и поршень совершает рабочий ход
232
Пневматические приводы
(зажим). В это время из правой полости через ломаный канал Ь, дуговой паз Е и отверстие В воздух уходит в атмосферу.
Для того чтобы замедлить рабочий ход салазок и смягчить удар, конструкцией крана предусмотрено два положения рукоятки при рабочем
ходе: первое—для предварительного зажима, второе—для окончательного. В первом положении рукоятка фиксируется подпружиненным шариком 5,
Фиг. IV. 48. Кнопочный кран с цилиндрическими золотниками для работы по 4-му циклу.
заскакивающим в канавку на кольце 3. В этот момент впускной паз Г золотника лишь частично перекрывает отверстие А в корпусе цилиндра, образуя узкую щель; поступление воздуха затормаживается, и салазки сгубкойне-ремещаются с замедленной скоростью. При переводе рукоятки в крайнее положение паз Г полностью совмещается с отверстием А и происходит окончательный зажим детали. Кольцо 3 можно устанавливать в любом положении и этим регулировать скорость перемещения салазок подвижной губки.
При другом крайнем положении рукоятки радиальный канал Д соединяется с ломаным каналом В, а дуговой паз Е связывает каналы А и В. В этот момент сжатый воздух поступает в правую полость цилиндра (разжим), а из левой уходит в атмосферу.
На фиг. IV. 48 показан кнопочный кран с двумя цилиндрическими золотниками, обеспечивающий работу по 4-му циклу. Применяется кран для управления пневмоцилиндром, встраиваемым в корпус патрона, или другого приспособления, имеющего самотор-мозящий клиновой механизм. Воздух подается только в моменты зажима и разжима детали; ’на. время обработки обе полости цилиндра соединяются с атмосферой и давление в них отсутствует. Стабильность зажима, обеспечиваемая самоторможением силового механизма, позволяет не включать в монтажную схему привода предохранительные устройства (обратный клапан, реле давления), что упрощает схему.
В корпусе 2 крана перемещаются
хорошо притертые золотники 4 и 5. Воздух из сети по штуцеру / поступает в поперечное отверстие К и далее в полости между рабочими цилиндрическими поясками золотников. При нажиме на левую кнопку воздух по отверстию А поступает в полость А цилиндра (зажим). Как только кнопка будет отпущена и золотник под действием пружины 6 вернется в исходное положение, воздух из полости А
через отверстие в гайке 3 уйдет в атмосферу.
То же повторяется при нажиме и отпуске правой кнопки; воздух по отвер-
Пневматическая аппаратура и пневмопанели
233
стию Б поступает в полость Б цилиндра, а при снятии пальца с кнопки уходит в атмосферу.
Во время обработки обе кнопки оттянуты пружинами, давление в цилиндре отсутствует, а деталь удерживается за счет самоторможения зажимного .механизма.
На фиг. IV. 49 показан кран, обеспечивающий работу двух цилиндров по 5-му циклу. В крышке 4 крана имеется шесть отверстий: отверстия Д<2, Б2, соединенные трубками с одноименными полостями цилиндров 1
и 2, одно приемное отверстие С, соединенное с сетью сжатого воздуха, и одно выхлопное отверстие В.
В золотнике 3 имеются два глухих радиусных паза и одно сквозное отверстие К. Как видно из схемы, при положении / рукоятки 5 полости Б1У Б2 цилиндров соединены с сетью, а полости Л2 — с атмосферой (холостой ход обоих цилиндров). При положении // полость Л2 второго цилиндра соединяется с сетью, а его полость Б2 — с атмосферой (рабочий ход второго цилиндра). При положении III полость первого цилиндра соединяется с сетью, а его полость Бу — с атмосферой (рабочий ход первого цилиндра).
На фиг. IV. 50 показан двухходовой клапанный распределительный кран для цилиндров одностороннего действия. Клапаны в виде резиновых шайб через плунжеры 6 управляются рукояткой 3. В рукоятке установлен подпружиненный шток 2, через который она шарнирно связана с рычагом 5. При повороте рукоятки рычаг 5 доходит до упора 1 или 4 и надежно фиксируется в этом положении. Когда левый клапан открыт (как показано
234
Пневматические приводы
на фигуре), отработанный воздух через отверстия А и Б из цилиндра уходит в атмосферу (холостой ход). В это время правый клапан закрывает приток воздуха из сети через штуцер в отверстии В. При другом положении рукоятки, когда левый клапан закрыт, а правый открыт, воздух через отверстие В, горизонтальный капал и отверстие А поступает в цилиндр. Болты 7 служат для крепления крана на рабочем месте.
Для цилиндров двухстороннего действия применяются аналогичные краны с четырьмя клапанами. Достоинством клапанных кранов является отсутствие золотников, Требующих притирки; в эксплуатации они более надежно обеспечивают герметичность.
При изготовлении небольших деталей и деталей с малым машинным временем на обработку целесообразно применять распределительные краны с ножным управлением; в этом случае обе руки рабочего освобождаются для выполнения других приемов.
На фиг. IV. 51 показана одна из конструкций для работы по 2-му циклу. Обычный трехходовой кран 5 с плоским золотником закрепляется на стойке /. Вместо рукоятки на валике 3 золотника установлена шестерня 4, связанная с двумя реечными валиками 6, На валиках закреплены педали 2, нажатием на которые производится изменение направления движения воздуха.
На фиг. IV. 52, а показан кран с цилиндрическим золотником L При отпущенной педали 13 сжатый воздух поступает через среднее отверстие во втулке 3 и далее через верхнее отверстие в полость А цилиндра. В этот момент из полости Б воздух уходит в атмосферу.
При нажиме на педаль золотник опускается вниз и воздух поступает в полость Б цилиндра, а из полости А уходит в атмосферу.
Пневматическая аппаратура и пневмопанели
235
236
Пневматические приводы
Герметичность обеспечивается двумя резиновыми кольцами 2, Соединение золотника с педалью выполнено с помощью болта 7, оси 4 и ушка 6. Последнее центрируется по отверстию в педали 13 и прикрепляется к ней винтами 5. Так же крепится и ушко 77, соединенное с болтом 12 осью 10. Педаль 13 имеет коробчатое сечение и поперечное рифление. Возврат педали в исходное положение (поворот вокруг оси 9) производится пружиной 8.
Па фиг. IV. 52, б показан вариант крана без пружины. Возврат педали 13 в исходное положение производится нажимом каблука на нижнюю часть педали, для чего у педали предусмотрен буртик А. Краны изготовляются трех размеров: *!ДГ и V2" соответственно размерам резьбы впускных
штуцеров. При d --- L - 260, Н - 160, В 135, С - 105. При d - К3//' и /< L - 275, И =~ 165, В -- 155, С - 125. Для крана по фиг. IV. 52, б размеры Ll — 360 и 308.
Б. Распределительные краны с автоматическим управлением
Эти краны применяются в приводах автоматизированных приспособлений и управляются от кулачков, коиирных линеек или упоров, закрепляе-
мых на подвижных частях станка (на шпинделях, валиках привода станка, на столах и т. п.).
Показанный на фиг. IV.53 кран состоит из чугунного корпуса 5, латунной втулки 6, стального цилиндрического золотника 2, крышек 3 и 7, пружины 8 и манжеты 4
Фиг. IV. 53. Распределительный кран с цилиндрическим золотником, управляемый автоматически.
ник какого-либо подвижного органа перемещается и переключает цилиндр, рез отверстие Б поступает в цилиндр, линдра в атмосферу.
с уплотняющим пружинным кольцом 7. В корпусе и втулке имеются впускное отверстие А и отверстия Б и В для последовательной подачи воздуха в полостй цилиндра.
11а золотнике образованы три кольцевые выточки: средняя широкая и две крайние узкие; в последних просверлены по четыре радиальных отверстия, соединенных центральным каналом Е. Через широкую выточку и одно из отверстий, Б или В, воздух направляется в цилиндр, а через отверстия в узких выточках, центральный канал, полость Д и отверстие Г выпускается из цилиндра в атмосферу.
При воздействии на золот-
станка он, сжимая пружину 5, В этом случае сжатый воздух че-а через отверстие В уходит из ци-
Пневматическая аппаратура и пневмопанели
237
Для удовлетворительной работы золотник крана должен быть тщательно притерт к отверстию втулки; наибольший допустимый зазор 0,01 мм. 1
На фиг. IV. 54 изображен распределительный кран с цилиндрическим золотником. Кран монтируется на специальной плите 7, закрепляемой на корпусе у левого торца реечного вала 7 подачи шпинделя сверлильных станков моделей 2125, 2135, 2150 и 2175. На плите, кроме крапа, установлен корпус 8 лимба 11с кольцом 10 и фиксирующим винтом 9. Лимб служит для отсчета глубины сверления и приводится во вращение шестерней 12, связанной с валом 7.
Фиг. IV. 54. Автоматически управляемый распределительный кран для сверлильных станков.
В кольцевом Т-образном пазу лимба закрепляется кулачок 2, управляющий золотником 4 с роликом. При подъеме гильзы шпинделя станка в верхнее положение кулачок наскакивает на ролик золотника и опускает его вниз. В это время воздух из сети направляется по трубопроводу 6 в одну из полостей цилиндра, а из другой полости по трубопроводу 5 уходит в атмосферу; происходит раскрепление детали. После установки в кондуктор новой детали шпиндель опускают, кулачок сходит с ролика, а золотник под действием пружины 3 поднимается вверх и переключает цилиндр. К началу сверления деталь оказывается зажатой. Моменты переключения цилиндра регулируются изменением положения кулачка 2 относительно лимба.
Для автоматического управления' пневмоприводами приспособлений, устанавливаемых на столах фрезерных станков,. может быть использован крап с цилиндрическим золотником, показанный на фиг. IV. 55. Кран прикрепляется к станине станка и остается неподвижным. Узел управления крапом закрепляется на боковой плоскости стола и вместе с последним перемещается относительно крана. Узел управления состоит из корпуса 1 и плунжера 2, нагруженного пружиной. При движении стола и до начала фрезерования плунжер наскакивает на рычаг 3, поворачивает его относительно оси 4 и перемещает золотник 5 крана. В этот момент происходит зажим обрабатываемой детали. При перемещении стола в исходное положе-
1 Пример использования крана, изображенного на фиг. IV. 53, см. в гл. VII, фиг. VII. 62 стр. 435.
238
Пневматические приводы
ние плунжер снова воздействует на рычаг и перемещает золотник в обратном направлении; происходит раскрепление детали.
При положении золотника, изображенном на фиг. IV. 55, воздух из сети через средний штуцер поступает в канал А и далее через правый штуцер в одну из полостей цилиндра. В это время из другой полости цилиндра воздух через канал Б и осевое отверстие уходит в атмосферу. После перемещения золотника 5 влево воздух из сети поступает в канал Б и далее
в цилиндр, а из другой полости цилиндра через канал А и отверстия во втулке 6 (см. сечение б—б) уходит в атмосферу.
Нафиг. IV. 56 показаны клапанные распределительные краны для цилиндров одностороннего действия. Клапан по фиг. IV. 56, а — нормально открытый, т. е. в нормальном положении сжатый воздух из сети поступает в цилиндр и находится там до того момента, пока не будет опущен плунжер 1 с клапаном 2; в это время обрабатываемая деталь зажата. При опускании плунжера нижняя резиновая шайба клапана перекрывает доступ воздуха из сети, а из цилиндра он через канал А уходит в атмосферу; обрабатываемая деталь освобождается. Клапан по фиг. IV. 56, б — нормально закрытый, т. е. до опускания плунжера 1 нижний клапан перекрывает
Пневматическая аппаратура и пневмопанели
239
доступ воздуха в цилиндр, а из цилиндра воздух через боковое отверстие Б выпускается в атмосферу. При нажиме на плунжер 1 воздух из сети поступает в цилиндр и обрабатываемая деталь зажимается на все время, пока не прекратится воздействие на плунжер (сравнить с фиг. IV. 48).
Фиг. IV. 56. Клапанные распределительные краны для цилиндров одностороннего действия: а — нормально открытый; б — нормально закрытый.
На фиг. IV. 57 показаны схемы автоматического переключения клапанных кранов с помощью линеек /, прикрепляемых к перемещающимся столам, например, фрезерных станков. На фиг. IV. 57, а нормально закрытый клапан открывает доступ воздуха и удерживает его в цилиндре под воздействием линейки /, опускающей плунжер 3 посредством рычага 2 с роликом
Фиг. IV. 57. Схемы автоматического переключения клапанных распределительных кранов: а — жестким; б — шарнирным рычагом с роликами.
и плоской пружиной. На фиг. IV. 57, б клапан имеет откидывающийся рычаг и при обратном движении стола не переключается.
Для автоматизации переключения цилиндров целесообразно применять, кроме пневматических, пневмоэлектрические клапаны, работающие совместно с конечным выключателем.
На фиг. IV. 58 показан сравнительно простой и надежный пневмоэлектри-ческий клапан с соленоидом 1 втягивающего действия, используемый на
1 Соленоиды — электромагниты переменного тока с тяговой силой в 3 и 5 кг, с ходом сердечника 20, 25 мм и выше, с катушками на 127, 220 и 380 в.
240
П невматические приводы
Московском заводе малолитражных автомобилей для управления цилиндрами двухстороннего действия. Шариковый клапан и соленоид смонтированы на общей панели 1 и закрыты литым алюминиевым кожухом 2. В качестве соленоида используется обычный электрический магнит ЭС-1-5131 завода «Электросила».
Сердечник 6 магнита 7, связанный через серьгу и рычаг 4 с плунжерами 5, при выключенном токе вытягивается из катушки пружиной 3 и опу-
Фиг. IV. 58. Пиевмоэлектрический клапан с соленоидом втягивающего действия.
скает левые шарики клапана. В этом положении сжатый воздух из сети подводится в полость А цилиндра (как показано на предшествующих фигурах), а из полости Б уходит в атмосферу.
При включении тока в катушку соленоида сердечник 6 втягивается и через рычаг и плунжеры опускает правые шарики; сжатый воздух поступает при этом в полость Б, а из полости А уходит в атмосферу. Включение и выключение тока в обмотке соленоида производится через конечный выключатель типа ВК-211 (фиг. IV. 59), замыкающий или размыкающий цепь катушки. Выключатель приводится в действие упорами, располагаемыми па движущейся части станка (на столе, гильзе шпинделя шт. п.).
При нажатии упора на ролик 1 рычаг 2 поворачивается и через ленточную пружину 3 поворачивает поводок 4. Связанный с поводком ролик 9 перемещается по планке 7, которая под действием пружины 10 поворачивается вокруг своей оси и через собачки 6 и 8 производит переключение контактов.
Пневматическая аппаоатура и пневмопанели
241
После освобождения ролика 1 пружина 5 возвращает систему в исходное положение. Пружина 3 выполняет роль амортизатора, позволяющего рычагу 2 отклоняться на угол значительно больший, чем требуется для срабатывания.
Фиг. IV. 59. Конечный выключатель.
В. Регуляторы давления (редукционные клапаны)
Регуляторы давления позволяют регулировать и стабилизировать давление в цилиндре независимо от колебания давления в цеховой сети. Применяются поршневой и мембранный регуляторы.
На фиг. IV. 60, а показан поршневой регулятор с манометром, а на фиг. IV. 60, б — схема его действия. Регулятор состоит из корпуса 2, стакана 4 с расточкой под поршень 5, клапана 7, прикрепленного к поршню, втулки 8 клапана, винта 5, пружин 1 и 6, сетчатого фильтра 9.
Сжатый воздух из магистрали поступает в отверстие Л, проходит через фильтр 9, затем через зазор между клапаном и втулкой и выходит через отверстие Б. Пропущенный через отверстие клапана воздух одновременно поступает в присоединенный к корпусу манометр, показывающий давление в цилиндре.
Регулирование давления производится вращением винта 5, в результате чего изменяются степень сжатия пружины 6 и зазор между клапаном 7 и втулкой 8.
Установленное под поршнем регулятора и в воздушном цилиндре давление р кг/см2 (фиг. IV. 60, б) автоматически поддерживается неизменным, несмотря на колебания давления в сети. Происходит это следующим образом. При повышении давления в сети на мгновение повышается давление под поршнем. Но в этот же момент поршень с клапаном, преодолевая сопротивление пружины б, поднимается вверх, зазор уменьшается и в соответствии с законом движения газов скорость воздуха повышается, а давление под поршнем падает и принимает прежнее значение.
Основные детали регулятора изготовляются из стали, втулка 8 — из бронзы, манжеты из резины, прокладки из картона или свинца.
На фиг. IV. 60, в показан регулятор, в котором поршень заменен резиновой диафрагмой 7. Регулятор с диафрагмой проще по конструкции и более надежен в эксплуатации: принцип действия тот же.
Г. Регуляторы скорости (дроссели) с обратным клапаном
Дроссели с обратным клапаном включаются в монтажную схему пневмопривода для регулирования скорости сжатого воздуха при его движении
242
Пневматические приводы
в одном направлении и свободного выпуска в обратном направлении. Скорость движения воздуха, а следовательно, и скорость перемещения поршня со штоком регулируются изменением сечения проходного отверстия в дросселе, а свободный выход в обратном направлении обеспечивается встроенным в корпус дросселя обратным клапаном.
Дроссель применяется в трех случаях:
1) в приводе с одним цилиндром, когда необходимо иметь замедленный рабочий ход (чтобы, например, смягчить удар при зажиме) и быстрый холостой. В этом случае дроссель включается в трубопровод, направляющий сжатый воздух в рабочую полость цилиндра;
2) в приводе с двумя и более цилиндрами, когда необходимо получить разную скорость перемещения поршней;
3) для торможения поршня в конце рабочего хода. В этом случае дроссель встраивается в трубопровод, соединяющий нерабочую полость цилиндра с распределительным краном и атмосферой.
На фиг. IV. 61, а в корпус регулятора параллельно с игольчатым дросселем встроен обратный клапан. Воздух из сети проходит в-цилиндр через
Пневматическая аппаратура и пневмопанели
243
кольцевой зазор А, регулируемый дросселем /, и одновременно поджимает шарик 2 к седлу (замедленный рабочий ход). При обратном движении воздух открывает шариковый клапан и через клапанное и дроссельное отверстия быстро выходит в атмосферу (ускоренный холостой ход).
Фиг. *IV. 61. Регуляторы скорости с обратным клапаном, обеспечивающие замедленный рабочий и быстрый холостой ход поршня: а — с игольчатым дросселем; б — с коническим клапаном.
В конструкции, представленной на фиг. IV. 61, б, регулирование кольцевой щели А между коническим клапаном 2 и конусным отверстием в корпусе 3 производится вращением накатанной головки 4. В зависимости от ширины щели изменяется скорость наполнения цилиндра и скорость
рабочего хода поршня. При обратном движении воздуха он отталкивает клапан 2, сжимая пружину /, и свободно уходит в атмосферу (ускоренный холостой ход).
На фиг. IV. 62 показана конструкция дросселя типа В-77-1. На корпусе /, изготовленном из алюминиевого сплава, установлен латунный дроссель 2 с напрессованной на него стальной накатанной трубкой 3; зазор между дросселем и корпусом не должен превышать 0,01—0,02 мм, кроме того, между ними предусмотрено уплотнение (резиновые кольца 4).
В корпусе имеется центральный канал с резьбой на концах под штуцеры и два радиальных отверстия, соединяющих канал с кольцевой
244
Пневматические приезды
полостью А дросселя. Левое радиальное отверстие при повороте дросселя перекрывается его щелевым отверстием Б переменного сечения; правое отверстие не перекрывается, так'как окружной паз В в теле дросселя имеет проходное сечение постоянной величины. В центральный капал корпуса встроен обратный клапан, состоящий из шарика 5, пружины б и опорной резьбовой пробки 7.
Сжатый воздух из сети проходит через отверстие пробки 7, левое радиальное отверстие в корпусе и щель Б в полость Л, а затем через паз В и правое радиальное отверстие в рабочую полость цилиндра. При переключении распределительного крана и обратном движении воздуха последний выталкивает шарик из седла и свободно проходит через дроссель. Настройка дросселя производится в зависимости от требуемой скорости. Для облегчения повторной настройки на трубке и корпусе дросселя нанесены риски, а для
Фиг. IV. 63. Пневмоцилиндр с замедленными движениями поршня в конце хода.
фиксации настройки предусмотрен стопорный винт 8. Разработано шесть типоразмеров дросселей модели В-77-1. При пропускной способности от 0,36 до 6,3 мА! мин (при полностью открытом дросселе) их длина достигает 78 136 мм, а диаметр — 36 65 мм.
На Московском автозаводе им. Лихачева разработана и нормализована конструкция цилиндров с замедленным движением поршня в конце хода; степень замедления регулируется встроенным в цилиндр дросселем (фиг. IV. 63). В крышках 1 и 7 цилиндров имеются цилиндрические расточки, в которые в конце хода входят плунжеры 4 и 6, установленные вместе с поршнем 5 на общем штоке 2; для уплотнения плунжеров применены резиновые кольца 3.
При поступлении сжатого воздуха через отверстие А в левую полость цилиндра воздух из правой полости через расточку в крышке 7 и отверстие Б свободно уходит в атмосферу. Когда плунжер 6 перекроет расточку, воздух будет уходить в атмосферу через тот же канал Б, проходя путь через отверстие В и щель в дросселе 8. Регулировкой винта дросселя нетрудно обеспечить необходимое торможение и исключить удары при зажиме; после регулировки дроссель закрывается резьбовой пробкой 9. Аналогичный дроссель устанавливается и в крышке 1 (на чертеже не показано), что позволяет производить торможение в обоих направлениях; замедление скорости перемещения поршня в конце его хода не снижает усилия па штоке.
Пневматическая аппаратура и пневмопанели
245
Нормализованные цилиндры имеют размеры D '= 105, 120, 150 и 200 мм. Нормализованы также и крышки для фланцевого крепления цилиндра и крепления ланками.
Д. Регуляторы последовательности включения цилиндров
Эти регуляторы (фиг. IV. 64) применяются в приводах с двумя цилиндрами, из которых, например, один досылает деталь до установочных поверхностей приспособления и зажимает ее предварительно, а второй после этого зажимает ее окончательно.
а)
В первый цилиндр
Применяются регуляторы двух типов:
1) регуляторы, обеспечивающие включение второго цилиндра в зависимости от степени давления в первом цилиндре;
2) регуляторы, обеспечивающие включение второго цилиндра в зависимости от пути, проходимого поршнем первого цилиндра.
С помощью регулятора, показанного на фиг. IV. 64, а, воздух вначале поступает только в первый цилиндр, так как доступ во второй закрыт шари
246
Пневматические приводы.
ком 4 обратного клапана. Как только движение поршня первого цилиндра прекратится, давление в полости А возрастет и клапан /; сжимая пружину 2, опустится вниз. После этого сжатый воздух поступает во второй цилиндр через канал Б, При обратном движении воздух выходит из цилиндров одновременно; в частности, из второго цилиндра воздух выходит через обратный клапан с шариком 4, открывающийся под давлением сжатого воздуха. Момент начала включения второго цилиндра регулируется поджатием пружины 2 резьбовой пробкой 3.
В регуляторе (фиг. IV. 64, б) воздух из сети поступает непосредственно в первый цилиндр. Когда давление в цилиндре достигает определенного предела, воздух отжимает подпружиненный шарик 1 и по каналам А и Б направляется ко второму цилиндру. При переключении цилиндров воздух из первого цилиндра возвращается прежним путем, а из второго — через каналы В, Г и Д, отжав шарик 6. Степень предварительного сжатия пружин 2 и 5 регулируется резьбогыми пробками 3 и 4.
В схеме регулятора (фиг. IV. 64, в) воздух из сети перемещает поршень, который на пути X от начала движения открывает проход во второй цилиндр. Выпуск воздуха из второго цилиндра происходит через трубопровод 5, полость 2 первого цилиндра, канал / и распределительный кран в атмосферу; или через трубопровод 5, полость 3 и отверстие 4 в атмосферу.
Е. Предохранительная аппаратура
Для предотвращения аварий, связанных с падением давления в воздушной магистрали (ниже 3 ати), применяются два типа предохранительных устройств: обратные клапаны и реле давления. Первые пропускают воздух
Фиг. IV. 65. Обратные клапаны: а — с шариком; б, в — с резиновыми шайбами.
лишь в цилиндр и задерживают его выход из цилиндра; вторые автоматически выключают электродвигатель станка в случае падения давления ниже допустимого.
На фиг. IV. 65, а показана конструкция обратного клапана с шариком. Сжатый воздух, поступающий из сети, выталкивает шарик 1 из конического
Пневматическая аппаратура и пневмопанели
247
Фиг. IV. 66. Упрощенная конструкция реле давления.
отверстия в корпусе 2 и свободно проходит в цилиндр. Пружина 3, с небольшим усилием прижимающая шарик к гнезду, одновременно служит амортизатором, предохраняющим штуцер 4 от ударов шарика. Если давление в сети резко падает, то сжатый воздух, находящийся в цилиндре, устремляется обратно в сеть, поджимает шарик к коническому седлу, и утечка затормаживается. Для нормальной работы клапана требуется тщательная пригонка конического отверстия но шарику.
Более надежно работают клапаны, изображенные на фиг. IV. 65, б и в, в которых каналы перекрываются резиновыми шайбами. В конструкции, показанной на фиг. IV. 65, б, сжатый воздух из сети отжимает подпружиненный клапан 1 и течет по кольцевому зазору между клапаном и корпусом 2. В другой конструкции (фиг.
IV. 65, в) пружина не требуется: воздух из сети поступает через решетчатую перегородку, которая закрывается резиновой шайбой при его обратном движении.
Однако, даже при наличии обратного клапана, воздух из цилиндра все же просачивается, давление в его полости падает, и зажим обрабатываемой детали постепенно ослабевает. В связи с этим,,особенно при работе на токарных станках, в пневмоцепь следует включать реле давления.
На фиг. IV. 66 показана
видно из фигуры, реле представляет собой воздушный цилиндр 4, в полости которого находится поршень 3, нагруженный пружиной 2. Реле через штуцеры 8 включается в воздушную магистраль станка и располагается непосредственно над коробкой кнопочного управления, укрепленной на станине 6.
При падении давления ниже нормального поршень 3 со штоком 5 под действием пружины перемещается вперед, рычагом 7 нажимает на кнопку «стоп» пускателя и останавливает электродвигатель станка.
Пружину 2 подбирают с таким расчетом, чтобы она обеспечивала равновесие поршня при давлении не ниже 3 кг/см\ кроме того, давление пружины можно регулировать гайкой /. Рабочее усилие пружины, при котором должно срабатывать реле, следует определять по формуле
и падежная конструкция реле. Как
Р = (Р — Pam)F — Т>
где Р — рабочее усилие пружины;
р — давление, при котором должен выключаться электродвигатель;
Рат — атмосферное давление;
F — площадь поршня;
71 — сила трения в уплотнениях поршня и штока.
248
Пневматические приводы
На фиг. IV. 67, а показано реле конструкции завода «Электрик», а на фиг. IV. 67, б — схема пневмопривода, в сеть которого вмонтированы обратный клапан 2 и реле давления 3.
Электрические контакты реле включаются последовательно с кнопкой «стоп» в сеть магнитного пускателя. При нормальном давлении воздуха электроконтакты реле замкнуты, и электродвигатель, как обычно, управляется кнопками «пуск» и «стоп». При падении давления воздуха ниже установленного электроконтакты реле размыкаются, и без ручного воздействия на кнопку «стоп» магнитный пускатель отключает электродвигатель.
Фиг. IV. 67. Реле давления завода «Электрик» и схема пневмопривода с обратным клапаном и реле.
Реле давления (фиг. IV. 67, а) состоит из силуминового корпуса 3, в горизонтальном отверстии которого скользит подпружиненный поршень 2 из нержавеющей стали, а в его вертикальное резьбовое отверстие помещен патрон 9, изготовленный из пластмассы или текстолита, с прикрепленными к нему двумя контактными пластинками 8 из фосфористой бронзы. В отверстии патрона помещен подпружиненный текстолитовый или пластмассовый стержень 5 с латунным кольцом 6 и с ввинченным в него хвостовиком 4 из углеродистой стали; хвостовик проходит через продолговатое окно поршня 2, а на его нижний конец навинчена кнопка 1 из пластмассы. Контактное устройство закрыто пластмассовым колпачком 10.
Из цеховой воздушной магистрали сжатый воздух проходит через запорный кран / (фиг. IV. 67, б) и далее через обратный клапан 2 и распределительный кран 4 попадает в цилиндр 5. Одновременно воздух оказывает давление на поршень 2 реле (фиг. IV. 67, а), который, сжимая пружину 11, перемещается в крайнее левое положение, а его уступ входит в зацепление с заплечиком хвостовика 4 стержня 5 и удерживает его от опускания. В таком положении контактные пластины 8 прилегают к латунному кольцу 6 на стержне 5, замыкают цепь, и электродвигатель работает.
При падении давления воздуха ниже предусмотренного настройкой реле пружина 11 выводит поршень из сцепления с уступом на хвостовике 4 стержня 5, и стержень под действием пружины 7 опускается вниз. При этом контактные пластины 8 попадают на пластмассовую поверхность стержня 5, цепь катушки магнитного пускателя размыкается и электродвигатель станка остан авл ивается.
I
Пневматическая аппаратура и пневмопанели 249
После восстановления нормального давления в сети электродвигатель включают нажатием кнопки /. Предельное давление, при котором срабатывает реле, регулируют винтом 12, сжимая пружину 11.
В отличие от обратных клапанов, показанных на фиг. IV. 65, в корпусе клапана, включенного в рассмотренный пневмопривод, имеется четыре отверстия: два для присоединения к трубопроводу, одно для свинчивания с реле давления и одно для установки манометра.
Ж. Вспомогательная аппаратура
На фиг. IV. 68 изображен водоотделитель с фильтром, предназначенный для конденсации и улавливания влаги и для очистки воздуха от частиц пыли и грязи.
Сжатый воздух через отверстие А в крышке прибора поступает в полость В резервуара и мгновенно расширяется. При внезапном расширении имеющаяся в воздухе влага из парообразного состояния переходит в жидкое .и каплями оседает на дно резервуара. Этому способствует наличие металлической перегородки 1.
Огибая перегородку, воздух поступает в полость С, фильтр 3 и далее в магистраль* Фильтр, выполненный в виде антикоррозийной металлической сетчатой трубки (ГОСТ 2715—44) задерживает имеющиеся в воздухе мелкие твердые частицы. Закрепление фильтра пружиной 4 и резьбовой пробкой 5 позволяет быстро заменять металлическую сетку в случае ее загрязнения. Один-два раза за 8 час, работы необходимо открывать краник 2 и спускать воду. Водоотделитель с фильтром предохраняет пневмоаппаратуру и воздушный цилиндр от ржавления и загрязнения посторонними частицами.
Масленка, показанная на фиг. IV. 69, служит для смазки подвижных частей пневматической установки (воздушного цилиндра с поршнем). Сжатый воздух при движении из отверстия А в отверстие С проходит через суженный канал В, вследствие чего скорость воздуха при прохождении через этот канал повышается, а давление в нем и в верхней части масленки падает.
Пониженное давление в канале создает условия, при которых масло, находящееся под более высоким давлением в полости D, соединенной с воздухопроводом А, поступает по трубке 5 в верхнюю часть масленки. Далее, через игольчатый дроссель 2, которым регулируется количество подаваемого масла, оно попадает в струю воздуха, проходящую через канал В, и в распыленном виде через отверстие С уносится в воздухопровод. Для наблюдения за поступлением масла имеются окно 3 и стеклянная трубка 4.
Корпус 1 масленки алюминиевый, а резервуар 6 изготовляется из прозрачной пластмассы, что позволяет наблюдать за уровнем масла.
Масленка работает автоматически (только в момент прохождения воздуха); заполняется через отверстие, закрываемое пробкой. Так как масленка находится под давлением, то в соответствующих стыках предусмотрены уплотнения.
3. Пневматические панели
В связи с широким оснащением станочных приспособлений пневматическими приводами целесообразно вместо последовательно расположенных отдельных приборов аппаратуры (водоотделитель с фильтром, регулятор давления, масленка и т. д., см. фиг. IV. 44) применять компактные узлы аппаратуры, называемые пневмопанелями.
На заводах Чехословацкой Народной Республики применяется пневмопанель (фиг. IV. 70), состоящая из водоотделителя Л, регулятора давления Б, манометра В и масленки Г, собранных в общем корпусе.
Сжатый воздух из цеховой сети подводится по трубопроводу 1 в направлении стрелки и поступает в водоотделитель Л. Здесь воздух проходит через
250
Пневматические приводы
Фиг. IV. 68. Водоотделитель с фильтром.
Фиг. IV. 69. Автоматически действующая масленка.
Трубопроводы и соединительная арматура
251
слой 3 древесного угля или кокса и далее перемещается в направлении стрелок. Уголь очищает воздух и поглощает влагу, которая конденсируется и стекает по каналу 4 на дно углубления 5 в корпусе. После открытия игольчатого клапана 2 влага автоматически выдувается сжатым воздухом в атмо
сферу.
Далее воздух проходит по направлению стрелок в поршневой регулятор давления Б с манометром В, Из регулятора через отверстие Д в корпусе узла воздух поступает к распределительному крану и в цилиндр, захватывая масло, поступающее из капельной масленки Г; интенсивность смазывания регулируется игольчатым клапаном 6.
На фиг. IV. 71 показана конструкция панели с обратным клапаном. В небольшом корпусе 3 смонтированы обратный клапан, регулятор давления и масленка.
Из цеховой сети через фильтр-водоотделитель воздух направляется в пневмопанель. Здесь он проходит через шариковый обратный клапан 1 и по каналу К поступает в диафрагменный регулятор давления с манометром и далее в масленку. Из масленки воздух, насыщенный частицами распыленного масла, через штуцер 4 направляется в распределительный кран и далее в полости цилиндра.
Поступление масла регулируется игольчатым клапаном 5; давление воздуха регулируется гайкой 2 и контролируется манометром 5.
Применяются и другие конструкции пневмопанелей. Так, на Московском заводе приспособлений создана пневматическая панель, объединяющая регулятор давления с манометром, смазывающее устройство и распределительный кран.
Фиг. IV. 70. Пневмопанель, состоящая из водоотделителя, регулятора давления с манометром и масленки.
8. ТРУБОПРОВОДЫ И СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ АРМАТУРА
Трубопроводы применяются жесткие, в виде стальных, медных или латунных трубок, и гибкие, типа шлангов или резино-тканевых рукавов.
При монтаже пневмоприводов используется различная соединительная арматура — штуцеры, ниппели, хомутики для крепления шлангов на ниппелях, скобы для крепления трубок к корпусу и т. и.
Резино-тканевые рукава очень громоздки и поэтому в стационарных приспособлениях не применяются. Их используют для соединения с вращающимися цилиндрами на токарных и шлифовальных станках или с цилиндрами передвижных приспособлений. Для пневматических приспособлений применяются шланги с внутренним диаметром 10, 13, 19, 25, 32 мм, рассчитанные на работу при давлении до 8 кг/см2.
На фиг. IV. 72 показаны конструкции штуцеров и способы присоединения к ним шлангов при помощи хомутиков. На фиг. IV. 72, а штуцер 1 имеет
252
Пневматические приводы
Фиг. IV. 71. Пненмопанель с обратным клапаном, регулятором давления и масленкой
б)
4
Фиг. IV. 72. Конструкции штуцеров и способы присоединения к ним шлангов.
Трубопроводы и соединительная арматура
253
коническую резьбу по ГОСТ 6111 --52 и ввинчивается в коническое резьбовое отверстие; в зависимости от внутреннего диаметра штуцера применяются резьбы V/', 3/3", V2", 3/4", 1 ", обеспечивающие необходимую герметичность без каких-либо уплотняющих прокладок. Часто применяется штуцер, показанный на фиг, IV. 72, б. Штуцер 1 имеет трубную резьбу по ГОСТ 6357—52 от V4" до 1" или метрическую резьбу М12, 1М16 и т. д.; для уплотнения устанавливается прокладка 2. Шланг 3 (фиг. IV. 72, а) надевается на выпуклую или ребристую поверхность штуцера и закрепляется хомутиком 2.
Фиг. IV. 73. Типовые конструкции присоединения трубок: а — к штуцеру при помощи ниппеля и гайки; б — непосредственно к корпусу;
/ — штуцер; 2 — гайка; 3 - ниппель; 4 — трубка.
На фиг. IV. 72, в показана конструкция разъемного штуцера, состоящего из штуцера 1 и навинчиваемой на него стяжной гайки 2, поджимающей кожаную или фибровую прокладку 3. Ниппель 5 соединяет штуцер с резиновым шлангом 6, стягиваемым хомутиком 4. Вращением стяжной гайки можно быстро отключить шланг от штуцера.
0 в)
Фиг. IV. 74. Типовые соединения трубок со штуцерами и другими деталями арматуры.
В качестве жестких трубопроводов, соединяющих неподвижные узлы привода, чаще применяются латунные или медные трубки и реже стальные, аналогичные используемым в обычной водопроводной арматуре. Для пневматических приводов с диаметрами поршней 50—100, 150, 200, 250, 300 мм применяются трубки с внутренними диаметрами соответственно 4—6, 6—8, 8—10, 10—13, 13—16 мм. Материал трубок — латунь Л62 по ГОСТ 1019—47 или медь марки М3 по ГОСТ 859—41. Для соединения со штуцерами, угольниками, тройниками и другими деталями арматуры концы трубок развальцовывают, устанавливают развальцованной частью на конус арматуры
254
Пневматические приводы
и через ниппель (фиг. IV. 73, а) или непосредственно затягивают стяжной гайкой (фиг. IV. 74).
На фиг. IV. 73, а показано присоединение трубки к концевому штуцеру; на фиг. IV. 73, б изображено присоединение развальцованной трубки непосредственно к корпусу через конусное кольцо.
На фиг. IV. 74 показано закрепление трубок 1 стяжной гайкой 2 на деталях 3 без помощи ниппеля. На фиг. IV. 74, а и в дано присоединение к промежуточному и концевому штуцерам, на фиг. IV. 74,6 и г—присоединение к тройнику и угольнику. Крепление с ниппелем (фиг. 73, а) — более надежное и применяется при давлениях до 100 апг\ безниппельные соединения используются для давлений не более 20 апг.
9. ТИПОВЫЕ МОНТАЖНЫЕ СХЕМЫ ПНЕВМОПРИВОДОВ
При разработке схемы в каждом частном случае приходится решать две задачи:
1) какие приборы из пневмоаппаратуры должны быть включены и в какой последовательности;
2) как необходимая аппаратура и арматура должны размещаться на данном станке и приспособлении.
Простейшая монтажная схема может состоять из впускного вентиля, распределительного крана, цилиндра (пневмокамеры) и трубопроводов. В наиболее сложную схему, кроме вентиля и цилиндра, входят 5—6 пневматических приборов.
Включение тех или иных приборов зависит от конкретных условий. Так, например, если в данном приспособлении предполагается обработка легко деформируемых тонкостенных деталей, то в схему необходимо включить регулятор давления. При использовании пневмокамеры одностороннего действия нет необходимости включать в сеть масленку, так как трущиеся пары в ней отсутствуют. Если патрон или другое приспособление имеют само-тормозящий зажимной механизм, то незачем включать обратный клапан и реле давления, так как .авария при падении давления в сети исключается ит. п.
Латунные трубки и особенно резино-тканевые шланги для подвода воздуха загромождают рабочее место и необходимо стремиться располагать их внутри корпуса приспособления либо применять каналы, просверливаемые непосредственно в корпусе и цилиндре; в последнем случае распределительный кран монтируется на корпусе, а внешняя пневмосеть обычно заканчивается подключаемым к крану обратным клапаном.
Изучение типовых схем помогает правильно решать задачу компоновки привода.
Монтажные схемы можно разделить на следующие группы.
1. Для вращающихся приспособлений, устанавливаемых на шпинделях токарных, револьверных и круглошлифовальных станков.
2. Для стационарных приспособлений с одним и более цилиндрами (пневмокамерами).
3. Для приспособлений, устанавливаемых на вращающихся и поворотных столах при непрерывном фрезеровании и позиционной обработке.
А. Схемы приводов вращающихся приспособлений
На фиг. IV. 75 и IV. 76 показаны схемы пневмоприводов, монтируемых на передних бабках токарных станков. По аналогичным схемам приводы могут устанавливаться на револьверных станках, предназначенных для патронной работы, а также на круглошлифовальных станках.
В схему на фиг. IV. 75 последовательно включены: впускной кран (вентиль) /, водоотделитель 2 с фильтром, обратный клапан 5, автоматически рабо
Типовые монтажные схемы пневмоприводов
255
тающая масленка 4, регулятор давления 5 с манометром и распределительный кран 6, смонтированные в общем корпусе, воздухоприемная муфта 7 с цилиндром 8.
В резьбовое отверстие штока цилиндра ввинчена тяга И, пропущенная через полость шпинделя 10. В резьбовое отверстие тяги, в свою очередь, ввин-
Фиг. IV. 75. Схема пневмопривода, смонтированного на передней бабке токарного станка.
чена тяга /2, непосредственно связанная с механизмом кулачкового патрона 14. Цилиндр и патрон смонтированы на промежуточных фланцах 9 и 13, установленных на концах шпинделя станка.
Особенностью схемы является наличие обратного клапана, способного в случае падения давления в сети задержать сжатый воздух в цилиндре в течение примерно 3—6 мин., и компоновка приборов 5, 6 в общем корпусе.
На фиг. IV.76 показана схема с пневмопанелью, конструкция которой была рассмотрена на фиг. IV. 7[.
256
Пневматические приводы.
Воздух из сети, проложенной под полем цеха, при открытом вентиле 1 поступает в водоотделитель с фильтром 2 и далее по гибкому шлангу в панель 3, распределительный кран 4 и пневмоцилиндр 5.
В пневмопанели объединены три прибора: обратный клапан, регулятор давления с манометром и масленка.
На фиг. IV.77 изображена монтажная схема пневмопривода для токарнокарусельного станка.
Фиг. IV. 77. Схема пневмопривода для
токарно-карусельных станков.
В нижней части полости шпинделя 1 станка нарезана резьба, в которую ввинчен хвостовик <3, точно сцентрированный цилиндрической шейкой Л. На конце хвостовика сцентрирован и закреплен нормализованный пневмоцилиндр 4. В шток поршня цилиндра ввинчена тяга 2, соединяемая с кулачковым патроном или каким-либо другим приспособлением, устанавливаемым на столе станка. Пневмоцилиндр размещается в специальном углублении под столом станка, как показано на фигуре справа.
При модернизации револьверных станков, предназначенных для обработки из прутка, механизируют управление механизмом зажима, устанавливая вместо обычных штурвалов и рукояток пневмоприводы. Монтажная схема зависит от конструкции имеющегося на станке механизма.
Типовые монтажные схемы пневмоприводов
257
Так, например, на фиг. IV. 78 показан пневмопривод, смонтированный на револьверном станке модели 136. Вместо обычной рукоятки управления цанговым патроном на валике 4 установлен рычаг 2, поворачиваемый штоком цилиндра 1. Цилиндр установлен на фундаменте рядом со станком и управ-
Фиг. IV. 78. Схема пневмопривода, смонтированного на револьверном станке.
ляется краном 5; для компактности у корыта станка вырезается левый передний угол, что позволяет приблизить цилиндр к станине.
В ряде случаев пневмопривод устанавливают дл*я механизации подачи прутка до упора с последующим зажимом.
Б. Схемы приводов стационарных приспособлений
Для фрезерных, сверлильных и других приспособлений с одним цилиндром (пневмокамерой) часто применяются простейшие монтажные схемы, включающие, кроме цилиндра, лишь распределительный кран с обратным клапаном и трубопроводы.
На фиг. IV. 79 показана пневмопанель, в которой кран и обратный клапан объединены в общем корпусе. Воздух из сети, поступая в штуцер /, отжимает от его левого торца резиновую шайбу 2 обратного клапана и через радиальные отверстия в стакане 3 поступает в распределительный кран 4 (под золотник). Из крана через штуцер 5 воздух подается в полость цилиндра или пневмокамеры одностороннего действия. При использовании панели для цилиндров двухстороннего действия вместо пробки 6 в распределительный кран ввинчивается второй штуцер.
Пневмопанель устанавливается на столе станка в удобном для работающего месте и закрепляется болтом 7. В ряде случаев аналогичные панели монтируются непосредственно на корпусах приспособлений.
Для повышения долговечности поршневого привода между вентилем и распределительным краном (панелью) следует устанавливать водоотделитель с фильтром и масленку.
В приводах с самотормозящими клиновыми механизмами-усилителями необходимо, чтобы усилие Q на штоке при холостом ходе (расклинивании) было равным и даже большим, чем при рабочем ходе (заклинивании). В этом случае применяют схему с регулятором давления (фиг. IV.80, а).
258
Пневматические приводы
Сжатый воздух из сети через вентиль /, водоотделитель 2, масленку 3 подастся к специальному распределительному крану 4 с двумя приемными отверстиями. По левому приемному отверстию воздух поступает непосред-
Фиг. IV. 79. Пневмопанель для фрезерных приспособлений с одним цилиндром или пневмокамерой.
ственно от сети с давлением р кг/см2; по правому — через регулятор давления 5 с пониженным давлением pY кг!см2. Путем настройки регулятора легко получить 0ХОЛ >Qpa6
На фиг. IV. 80, б показана схема с регулятором скорости (дросселем), включенным в трубопровод рабочей полости цилиндра.
Воздух из сети поступает в вентиль /, проходит через водоотделитель с фильтром 2, регулятор давления 3 с манометром 4, распределительный кран 5 и через дроссель с обратным клапаном 6 в цилиндр 7. В нижнюю полость цилиндра воздух поступает через дроссель, что позволяет регулировать (снижать) скорость рабочего хода. При быстром холостом ходе воздух уходит в атмосферу через обратный клапан, расположенный в корпусе дросселя.
В многоцилиндровых приводах (фиг. IV. 81, а), когда требуется одновременное включение цилиндров, необходимо, чтобы длина трубопроводов ст мест подвода и отвода сжатого воздуха (точки /, 2) до цилиндров была по возможности одинаковой. В противном случае из-за разницы пути прохождения сжатого воздуха один из цилиндров будет срабатывать с небольшим запаздыванием, что может вызвать нарушение положения детали, заданного ей при базировании; при зажиме каждым цилиндром своей детали такое запаздывание значения не имеет.
В ряде случаев применяются схемы с последовательным включением цилиндров. Если, например, один цилиндр предназначается для поджима обрабатываемой детали к установочным поверхностям приспособления,
Типовые монтажные схемы пневмоприводов
259
Фиг. IV. 80. Монтажные схемы с регулятором давления (а) и с регулятором скорости (б).
Фиг. IV. 81. Схемы пневмоприводов, обеспечивающие одновременное (а) и последовательное (б) включение двух цилиндров.
260
Пневмитические приводы.
Фиг. IV. 82. Схемы, обеспечивающие последовательное включение двух цилиндров.
а второй —для ее окончательного закрепления, то они должны срабатывать последовательно.
Схемы последовательного включения двух цилиндров выполняются в четырех вариантах:
1) с двумя цилиндрами разных диаметров, а следовательно, и разных объемов, одновременно включаемыми обычным трехходовым краном (фиг. IV. 81,6); в этом случае маленький цилиндр срабатывает быстрее, так как его объем быстрее заполняется сжатым воздухом;
2) с применением в трубопроводе одного из цилиндров дросселя;
3) с применением четырехходового распределительного крана (фиг. IV. 49),
4) с применением регуляторов последовательного включения (фиг. IV. 82, и, б).
При наличии регулятора 3 конструкцию см. на фиг. IV. 64, б воздух от распределительного крана 4 поступает вначале в цилиндр 1 и лишь после его срабатывания — в цилиндр 2. Для цилиндров двухстороннего действия (фиг. IV.82, б) предусматриваются два регулятора 3. Один из них обеспечивает
последовательность включения цилиндров при рабочем ходе, а второй — при холостом.
В. Схемы приводов приспособлений, устанавливаемых
на вращающихся и поворотных столах
Как и в приводах для патронов и оправок токарных станков, здесь используются воздухораспределительные муфты, которые служат для постоянной подачи сжатого воздуха из сети в цилиндры приспособлений.
В разгрузочной позиции вращающегося (при непрерывном фрезеровании) или поворотного (при позиционной обработке) стола производится раскрепление обработанной детали и зажим новой. Монтажная схема привода и конструкция распределительной муфты зависят от того, как намечено выполнять этот прием.
Раскрепление и зажим деталей в разгрузочной позиции могут выполняться с помощью ручного распределительного крана или автоматически.
При ручном управлении применяются два типа монтажных схем:
1) цилиндры всех приспособлений снабжаются индивидуальными распределительными кранами обычной конструкции и каждый из них, с помощью своего крана, переключается на разгрузочной позиции;
2) для цилиндров всех приспособлений имеется только один кран, с помощью которого они последовательно переключаются при переходе с рабочей позиции па разгрузочную
При автоматическом управлении распределительные краны в схеме отсутствуют, а прием раскрепления и зажима новой детали в разгрузочной позиции осуществляется автоматически, что обеспечивается особым устройством воздухораспределительной муфты.
Типовые монтажные схемы пневмоприводов
261
Монтажные схемы с ручными кранами применяются в случаях, когда обрабатываемые детали имеют неустойчивые базы и рабочему необходимо проверять и регулировать правильность положения детали при закреплении. При обработке деталей с устойчивыми базами следует применять схемы с автоматическим управлением.
В устройствах с распределительными кранами воздухораспределительная муфта устанавливается в центре стола и состоит из неподвижного пальца и вращающегося вокруг него корпуса.
В многопозиционных сверлильных приспособлениях с общей кондукторной плитой применяется муфта, показанная на фиг. IV. 83, а. Палец 5 муфты закреплен гайкой 6 на кондукторной плите 7. На пальце по посадке установлены две втулки 4, привинченные к корпусу 1 муфты. Воздух из сети
Фиг. IV. 83. Воздухораспрелелительные муфты для приспособлений, устанавливаемых на непрерывно вращающихся или поворотных (позиционных) столах.
через центральный штуцер, закрепляемый в резьбовом коническом отверстии пальца, поступает в канал А и далее через радиальные отверстия Б понадает в кольцевую полость В муфты.
В корпусе муфты имеются выводные отверстия Г, число которых соответствует числу расположенных на поворотном столе приспособлений. К выводным отверстиям с помощью штуцеров прикрепляются воздухопроводные трубки, подводящие воздух к распределительному крану цилиндра каждого приспособления. Между пальцем и корпусом предусмотрены уплотняющие манжеты 2 с распорным кольцом 3. Корпус 1 муфты, связанный трубками с цилиндрами приспособлений, вместе со столом свободно вращается вокруг пальца 5.
В приспособлениях для непрерывного и позиционного фрезерования, для позиционного протягивания и т, п. устройствах применяется аналогичная распределительная муфта (фиг. IV. 83, б). Разница заключается в том, что в этом случае муфта с помощью фланца 9 центрируется и закрепляется на поворотной части стола, а се палец удерживается в неподвижном положении специальным хомутиком 8, прикрепляемым к неподвижной части станка или приспособления.
262
Пневматические приводы
Фиг. IV. 84. Схема пневмопривода с воздухораспределительной муфтой и индивидуальными переключающими кранами (а) и пример ее использования в устройстве для непрерывного фрезерования головок блока двигателя (б).
Типовые монтажные схемы пневмоприводов
263
На фиг. IV. 84, а изображена принципиальная схема привода приспособлений, устанавливаемых на вращающихся столах для непрерывного фрезерования крупных деталей.
Воздух из сети подастся в распределительную муфту, а от нее по трубкам 1 поступает в распределительные краны 2 цилиндров. Штоки поршней действуют на силовые механизмы, зажимающие детали. При подходе при-
Фиг. IV. 85. Другой вариант применения схемы, аналогичной показанной на фиг. IV. 84.
способлений к разгрузочной позиции цилиндр каждого из них вручную переключается с помощью своего крана.
На фиг. IV. 84, б показана конструкция одного из четырех приспособлений, предназначенных для фрезерования головки блока автомобильного двигателя. Цилиндр 1 смонтирован на корпусе 2 приспособления. На шток поршня установлена клиновая насадка 3, через которую он действует на ролик 4, вмонтированный в толкатель 5. Давление со стороны толкателя передается на рычаг 8, зажимающий деталь.
264
Пневматические приводы
При переключении распределительного крана в загрузочной позиции поршень поднимается вверх, а толкатель 5 и рычаг 8 возвращаются в исходное положение под действием пружин 6 и 7. После установки очередной детали кран снова переключают, осуществляется зажим, и приспособление с деталью поступает в зону обработки. Медленное вращение стола (круговая подача) позволяет выполнять этот прием, не нарушая непрерывности процесса фрезерования.
Воздух от сети подводится через шланг 9 в центральный канал А пальца 10. От вращения палец удерживается специальным хомутиком 11, связанным с неподвижной частью станка. Из канала А по радиальным отверстиям воздух поступает в кольцевую полость Б и далее через четыре радиальных отверстия В в корпусе 12 муфты и трубопроводы в цилиндры приспособлений.
Воздухораспределительная муфта смонтирована на колонке 13 и вращается вместе со столом.
в-в
Фиг. IV. 86. Воздухораспределительная муфта, обеспечивающая автоматическое переключение цилиндров в разгрузочной позиции при непрерывном фрезеровании или позиционной обработке.
На фиг. IV. 85 показана схема привода для восьми приспособлений, устанавливаемых на вращающемся столе при непрерывном фрезеровании. Как и в предыдущей схеме, корпус воздухораспределительной муфты / смонтирован на колонке 4 в центре стола 5 и вращается вместе с ним; палец 3 муфты удерживается от вращения хомутиком 2, прикрепленным своими отростками к корпусу шпинделя станка.
Рабочие приспособления (наладки) монтируются на пневмоподставках 6 и приводятся в действие штоком 7 с резьбовым отверстием, в которое ввинчиваются тяги; конструкция тяг зависит от конструкции силовых механизмов, непосредственно зажимающих обрабатываемые детали (на схеме не показаны).
Сжатый воздух из муфты 1 через трубки 8 поступает в распределительные краны 9, смонтированные на корпусах пневмоподставок. Далее, в зависимости
Типовые монтажные схемы пневмоприводов
265
Фиг. IV. 87 Схема четырехпозиционного поворотного кондуктора с воздухораспределительной муфтой по фиг. IV. 88.
от положения рукоятки крана, через трубки 10 и 11 поступает в верхнюю или нижнюю полость цилиндра.
При позиционной обработке на поворотных столах с фиксаторами применяются аналогичные монтажные схемы. Цилиндры приспособлений имею! индивидуальные распределительные краны, которые переключаются в загрузочной позиции. После установки и закрепления очередной детали приспособления поступаю! в рабочие позиции.
В устройствах для непрерывной и позиционной обрабо!ки, не имеющих распределительных кранов, переключение цилиндров в загрузочной позиции производится автоматически. Для этого применяется специальная конструкция воздухораспределительной муфты. Корпус 1 муфты с латунной втулкой 2 (фиг. IV. 86) центрируется и закрепляется на подвижной части приспособления и вращается вместе с ней. Палец 3 неподвижен и удерживается от поворота привернутым к нему фланцем 4, жестко связанным с неподвижной воздухопроводной арматурой (первый вариант), или удерживается цилиндрическим хвостовиком фланца 5 со шпонкой 6, сопрягаемым с отверстием в неподвижной части стола (второй вариант).
В пальце 3 имеются канал А для подачи сжатого воздуха из сети в цилиндры и канал Б для отвода отработанного воздуха в атмосферу. В корпусе муфты для связи с полостями цилиндра каждого приспособления соответственно имеется по два отверстия I и II, расположенных в одной вертикальной плоскости; число пар отверстий равно числу установленных на столе приспособлений.
К цилиндрам приспособлений, находящихся в рабочих позициях,воздух подводится через вертикальный и радиальный каналы А, Е, незамкнутую кольцевую канавку В и отверстия /. В это время нерабочие полости этих цилиндров соединены с атмосферой через отверсчия //, канавку Ж и радиальный и вертикальный каналы 3 и Б.
К цилиндру приспособления, поступающего в разгрузочную позицию, воздух подводится через каналы А и К, лунку И и отверстие //; происходит раскрепление детали. Отработавший воздух из цилиндра через отверстие /,
лунку Д и каналы Г и Б отводится в атмосферу. Как только приспособление из загрузочной подходит к рабочей позиции, установленная на нем очередная деталь автоматически зажимается на все время, пока приспособление снова не поступит в загрузочную позицию; затем цикл повторяется.
Между вращающимся корпусом муфты и ее неподвижным пальцем предусмотрены уплотнительные кольца круглого сечения.
На фиг. IV. 87, IV. 88 показаны схема и конструкция четырехпозиционного кондуктора, а на фиг. IV. 89 — конструкция приспособлений, устанавливаемых на его столе, и эскиз обрабатываемой детали. Деталь устанавливается по плоскости и двум отверстиям л\ обработке подлежат два отверстия к (фиг. IV. 89).
Обработка производится на вертикально-сверлильном станке с шестишпиндельной головкой. Позиция / —загрузочная (фиг. IV. 87). В позиции 11 происходит сверление отверстий, в III —зенкерование, в IV — развер
266
П невматические приводы
тывание. Переключение цилиндров в загрузочной позиции производится автоматически, с помощью воздухораспределительной муфты Л, аналогично показанной на фиг. IV. 86.
Поворотный кондуктор (фиг. IV. 88) состоит из корпуса 1 и поворотного стола 2, на котором размещены четыре приспособления 3; каждое при-
Фиг. IV. 88. Конструкция поворотного кондуктора.
способление ориентируется пальцами по втулкам 4. Кондукторная плита 6 неподвижно закреплена на стойках 5, а в ней неподвижно закреплен палец 7 воздухораспределительной муфты. Корпус 10 муфты через поводок 11 соединен с поворотным столом 2 и вращается вместе с ним. Для направления и повышения жесткости шестишпиндельной головки в плите смонтированы две высокие направляющие скалки 14.
Воздух из сети подводится к пальцу муфты через шланг и штуцер 9, а при переключении отводится через трубку S,
Типовые монтажные схемы пневмоприводов
267
К цилиндрам приспособлений воздух поступает через штуцеры 12 и 13. После поворота стол фиксируется реечным фиксатором Ь рукояткой 15 (см. разрез Л—Л).
Обрабатываемые детали пакетом из двух штук устанавливаются на опорной пластинке 1 с установочными пальцами 2 и 3 (фиг. IV. 89) и закрепляются рычагами 4. Рычаги приводятся в действие штоками 5 двух расходящихся поршней 6 цилиндра 7.
Эскиз детали
Фиг. IV. 89. Конструкция приспособлений, устанавливаемых на поворотном столе кондуктора.
При зажиме воздух от распределительной муфты поступает в среднюю часть цилиндра через отверстие а; поршни при этом расходятся.
При раскреплении воздух поступает через отверстие б и по продольному каналу в подводится в левую и правую полости цилиндра; поршни при этом сближаются.
Аналогичные схемы с автоматическим переключением цилиндров в загрузочной позиции могут применяться в многопозиционных приспособлениях для фрезерования, протягивания и при других операциях обработки.
ГЛАВА V
ПРИВОДЫ С ГИДРАВЛИКОЙ
Большинство современных заводов имеет компрессорные установки и обеспечены сжатым воздухом. Поэтому для механизации и автоматизации станочных приспособлений конструкторы охотно используют пневматические приводы, отличающиеся простотой и доступностью.
Однако пневмоприводы работают при небольшом давлении воздуха, всего лишь 3—6 кг!см* некогда на штоке требуются значительные усилия, приходится применять цилиндры больших диаметров (200, 250, 300 мм). Приводы с гидравликой развивают давления до 80 кг!см2 и выше и обладают рядом достоинств, которые оправдывают значительные первоначальные затраты на их изготовление.
1. Высокие давления в системе позволяют применять рабочие цилиндры небольшого диаметра (20, 30, 40, 50, 60 мм), в результате чего конструкции гидравлических приспособлений получаются компактными.
2. Рабочей средой в гидравлических приводах обычно является масло (веретенное 3), поэтому силовые узлы и аппаратура системы не требуют особой смазки.
3. Отсутствуют неполадки, вызываемые конденсацией водяных паров в приборах и трубопроводах пневматических систем (ржавчина и засорение ею приборов).
4. Практическая несжимаемость масла позволяет применять гидравлические приводы не только для управления силовыми механизмами, но и для точных перемещений рабочих органов станка и подвижных частей приспособлений.
Обычно приводы с гидравликой используются для зажима одной крупной заготовки в нескольких точках или нескольких заготовок в многоместном приспособлении. В этом случае привод снабжается соответствующим количеством рабочих гидроцилиндров, действующих одновременно. В последние годы гидравлические приводы как более компактные и мощные внедряются также для вращающихся приспособлений на станках токарной группы.
По источнику энергии, возбуждающей давление в жидкости, приводы делятся на пневмогидравлические, механогидравличсские и гидравлические.
В пневмогидравлических приводах источником энергии служит сжатый воздух.
Механогидравличсские — приводятся в действие рукой рабочего.
Гидравлические приводы имеют индивидуальную или групповую насосную установку, а в гидрофицированных станках приводятся в действие от основной гидравлической системы станка.
1. ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ
Эти приводы состоят из преобразователя (повыситсля) давления с необходимой аппаратурой и подключаемых к нему рабочих гидроцилиндров, осуществляющих зажим заготовок.
Пневмогидравлические приводы
269
По принципу работы преобразователи делятся на две группы:
1) преобразователи прямого действия, представляющие собой блок из пневматического и гидравлического цилиндров;
2) преобразователи последовательного действия, представляющие собой систему двух блоков из пневматического и гидравлического цилиндров. Вначале срабатывает блок низкого давления, обеспечивающий предварительный зажим изделия, затем срабатывает блок высокого давления, осуществляющий окончательный зажим.
Пневмогидравлические преобразователи давления питаются сжатым воздухом, поступающим от цеховой сети через обычную пневматическую аппаратуру. Их применение сокращает’потребление сжатого воздуха на 90—95% от объема, расходуемого пневматическими приводами той же мощности. В сравнении с гидравлическими, пневмогидравлические приводы имеют значительно меньший объем масла, заполняющего полости цилиндров и трубопроводов и циркулирующего в замкнутой гидравлической системе (1,5—2 л вместо 50—70 л и более в баке гидравлического привода с индивидуальным электродвигателем и насосом). Малый объем жидкости ограничивает количество подключаемых к преобразователю рабочих гидроцилиндров и ход их штоков. С помощью пневматического редукционного клапана рабочее давление в гидросистеме привода можно регулировать от 16 до 100 кг)см\
А. Преобразователи давления прямого действия.
На фиг. V. 1 показана схема преобразователя давления прямого действия с одним подключенным к нему рабочим гидроцилиндром. На схеме показаны поршень 1 пневмоцилиндра одностороннего действия, плунжер 2 гидроцилиндра (он же шток поршня пневмоцилиндра), поршень 3 рабочего гидроцилиндра одностороннего действия и воздухопровод 4,
Фиг. V. 1. Схема пневмогидравлического преобразователя давления прямого действия.
Под действием сжатого воздуха преобразователь срабатывает и система приходит в равновесие. Из равновесия системы находим
nd2 nD2
Рг ~ “4"' “ Рв 4 *
Отсюда
/ \2
’ (V’ П
где рг — давление жидкости в кг!см2\
рв — давление воздуха в кг!см2.
Из уравнения видно, что давление в гидросистеме повышается пропорционально квадрату отношения диаметров. Так, например, при Е>А 20 см, d = 4 см, рв = 4 кг!см2
270
Приводы, с гидравликой
рг = 4 = 10^ кг/см2,
т. е. давление увеличивается в 25 раз.
По закону гидравлики давление жидкости передается во все стороны равномерно. Следовательно, на поршень 3 рабочего гидроцилиндра жидкость действует с силой
лО2 fD^-nD2
Q-Pe-4 П - рД-у; —n-
Полагая
окончательно получаем
(V-2>
где Q — сила на штоке рабочего гидроцилиндра;
Qi — сила на плунжере;
т] — к. п. д. привода; т] = 0,8—0,9.
При D — 8 см и d = 4 см
Q = Qi (-гУ п
т. е. получаем выигрыш в силе почти в четыре раза.
Из равенства перемещаемых объемов жидкости найдем связь между ходами плунжера 2 и поршня 3 рабочего гидроцилиндра
т nd2_. nD2
ь "V 1 ~Т~ ’ -
отсюда
^‘МУ-
где L — ход плунжера;
I — ход штока рабочего гидроцилиндра.
Учитывая потери жидкости на утечки и полагая объемный к. п. д. т|0 — 0,95, получаем
t-СМУС^ММУ- (V.3)
При тех же значениях D и d
L == 1,05-4/= 4,2/,
т. е. проигрыш в ходе штока рабочего гидроцилиндра примерно равняется выигрышу в силе.
В случаях, когда преобразователь питает группу рабочих гидроцилиндров, ход плунжера определяется по формуле
L = l,05Z (V. 4)
здесь п — число рабочих гидроцилиндров.
Объем V сжатого воздуха, расходуемого на один цикл зажима, равен произведению площади поршня 1 пневмоцилиндра на его ход V
V - -J- D\L см3. (V. 5)
Пневмогидравлические приводы
271
При I — 1 см, L — 4,2 см и Dx = 20 см
V = 0,785-202-4,2 - 1318,8 см3.
Порядок расчета привода следующий:
1. Вначале определяют исходную силу Q на штоке рабочего гидроцилиндра и длину I хода штока. Сила Q зависит от потребной силы W зажима и передаточного отношения i силового механизма приспособления
Q = 4“- (V-6>
Ход I штока зависит от колебания размеров зажимаемой заготовки и определяется с учетом передаточного отношения перемещений силового механизма, на который воздействует шток
/ = (V. 7)
где 1Х — ход ведомого звена силового механизма.
2. Диаметр D рабочего гидроцилиндра определяют из зависимостей
’ лрг
Окончательно
D = 1,13 ]/у-- (V. 8)
Расчетное давление рг обычно принимают равным 50—60 кг! см'1.
3. Диаметр d плунжера определяют из соотношения
d = 1,75 ч-2,5' (’У-9)
4. Диаметр Dx пневмоцилиндра находят из зависимости
Отсюда
При расчетах обычно принимаютрв — 4 кг/см2‘, к. п. д. привода л 0,8. Тогда
0^0,56^/^. (V. 10)
Конструкция и схема привода, выполненного в соответствии с рассмотренной выше принципиальной схемой, показаны на фиг. V. 2 и V. 3. Воздух из сети поступает в обратный клапан /7, распределительный кран 11 и далее по трубопроводу 4 в полость А пневмоцилиндра. Под действием сжатого воздуха поршень 5 перемещается снизу вверх, а его шток (он же плунжер гидроцилиндра 8) сжимает масло в полости Б и с повышенным давлением нагнетает его в распределительную коробку 12. Из коробки масло по гибким бронированным шлангам 18 поступает в рабочие гидроцилиндры 20 (фиг. V. 3). Штоки рабочих гидроцилиндров, действуя на силовые механизмы приспособления, зажимают детали, а в это время воздух из верхней полости пневмоцилиндра через трубопровод 7 и распределительный кран уходит в атмосферу. Давление контролируется манометром 10, связанным с гидросистемой трубопроводом 9.
272
Приводы с гидравликой
Фиг. V. 2. Конструкция преобразователя прямого действия
Пневмогидравлические приводы
273
При переключении рукоятки крана сжатый воздух поступает в верхнюю полость пневмоцилиндра, а из нижней полости А уходит в атмосферу. В это время поршни рабочих гидроцилиндров под действием пружин возвращаются в исходное положение и освобождают детали.
Штуцер для заливки
Фиг V. 3. Схема преобразователя по фиг. V. 2 в компоновке с рабочими гидроцилиндрами.
При указанных на чертеже диаметрах пневмоцилиндра (250 мм) и гидроцилиндра (55 мм) и при рв -- 4 кг/см2 давление в гидросистеме будет
рг — 82 кг/см2.
Первоначальное заполнение гидросистемы маслом производится через отверстие 14 в распределительной коробке. В это время поршень 5 пневмоцилиндра должен находиться в нижнем крайнем положении, а отверстие 15 для выхода воздуха должно быть открыто.
Бак 16 с маслом, расположенный в верхней части привода, служит для компенсации утечек через зазоры в сопряжениях и в совокупности с силовым гидроцилиндром 8 работает по принципу сообщающихся сосудов; обратный клапан 19 исключает возможность попадания масла в бак из гидросистемы, когда в ней повышается давление. Резиновый буфер 2 предохраняет крышку / цилиндра 3 от ударов штока. Верхняя часть силового узла прикрыта кожухом 13.
Преобразователь давления устанавливается сбоку фрезерного станка и через гибкие бронированные шланги питает рабочие гидроцилиндры, вмонтированные в корпус приспособления.
На фиг. V. 4 показана схема более компактного привода, у которого преобразователь и рабочий цилиндр размещены в общем корпусе 5. Как и в схеме по фиг. V. 1, сжатый воздух перемещает поршень / пневмоцилиндра, шток 2 которого одновременно является плунжером гидроцилиндра. Давление
274
Приводы с гидравликой
жидкости передается поршню 3 со штоком рабочего гидроцилиндра; поршень имеет форму стакана и скользит по наружной поверхности силового цилиндра. Жидкость поступает по каналу А и одновременно давит на дно и фланец г я£2
стакана, т. е. на площадь г = —
В исходное положение вся система возвращается под действием пружины 4. На фиг. V. 5 показан пример применения этой схемы. Из ножного распре-
делительного крана 1 воздух поступает в цилиндр 2, жестко связанный
4 4 5
\ А /
5 2 /
Фиг, V. 4. Схема преобразователя прямого действия и рабочего гидроцилиндра, компактно смонтированных в общем корпусе.
шпильками 5 с неподвижной губкой 8 слесарных тисков. Шток 4 рабочего гидроци-липдра давит на торец скользящего на шпильках 5 стакана 3 и перемещает его справа налево. Стакан перемещает гайку 7 с винтом 10, а вместе с ними и подвижную губку 9 тисков.
При переключении крана воздух уходит в атмосферу. Пружина, заключенная в стакан 6, отводит подвижную губ
ку, а две другие пружины возвращают в исходное положение поршни. При небольших размерах цилиндра привод развивает силу зажима до 2000 кг. Наладка тисков на размер детали
производится вращением винта 10.
Рассмотренный привод может быть выполнен как универсальный. В этом случае корпус 5 (фиг. V. 4) снабжается лапками для закрепления на столе
станка, а шток 4 рабочего гидроцилиндра несколько удлиняется и через звено связи воздействует на силовой механизм приспособления.
На основе анализа схем и конструкций преобразователей прямого действия можно дать им следующую общую оценку.
1. При равных диаметрах плунжера и поршня ра-_ бочего гидроцилиндра (d=D) развиваемые ими силы равны, а также равны и их перемещения (/ = Л). Всякий выигрыш в силе на штоке рабочего гидроцилиндра за счет увеличения его диаметра (D > d) приводит к проигрышу в пути.
2. Преобразователи пря-
5 6 7 $ 9 Ю
Фиг. V. 5. Пример применения преобразователя, изображенного на фиг. V. 4.
мого действия по сравнению с обычными пневмоприводами той же
мощности экономии сжатого воздуха не дают.
3. Преимущество преобразователей прямого действия заключается в том, что высокие давления в полостях рабочих гидроцилиндров позволяют выпол
Пневмогидравлические приводы
275
нять их компактными, а это, в свою очередь, разрешает в случае необходимости оснащать приспособление несколькими цилиндрами, обеспечивающими одновременный зажим в ряде точек.
Б. Преобразователи давления последовательного действия
Как уже указывалось, эти преобразователи представляют собой систему двух блоков, каждый из которых состоит из пневматического и гидравлического цилиндров, и работают по следующему замкнутому циклу:
1) срабатывает блок низкого давления, осуществляющий через рабочие гидроцилиндры подвод прихватов (плунжеров) к поверхности заготовки и предварительный ее зажим;
2) срабатывает блок высокого давления, осуществляющий окончательный зажим заготовок;
3) блок высокого давления переключается на разжим, а в это время под действием пружин или сжатого воздуха поршни рабочих гидроцилиндров, а вместе с ними и масло, возвращаются в исходное положение.
Существующие разновидности преобразователей отличаются конструктивным исполнением блока низкого давления и степенью автоматизации. Блок низкого давления выполняется в трех вариантах.
По первому варианту сжатый воздух непосредственно действует на поверхность масла, помещенного в полости низкого давления преобразователя (фиг. V. 6).
По второму и третьему вариантам сжатый воздух действует на жидкость через поршень (фиг. V. 8) или через диафрагму (фиг. V. И). В большинстве преобразователей ступени цикла «предварительный зажим», «окончательный зажим», «разжим» выполняются последовательно, путем ручного переключения четырехходового распределительного крана. В некоторых конструкциях после включения ступени «предварительный зажим» ступень «окончательный зажим» выполняется автоматически с помощью согласующего клапана. В этом случае для управления преобразователем используется нормальный трехходовой распределительный кран.
В отличие от преобразователей прямого действия эти преобразователи обеспечивают экономию сжатого воздуха на 90—95% от объема, расходуемого обычными пневмоприводами той же мощности.
На фиг. V. 6 показан преобразователь конструкции московского завода «Красный пролетарий», а на фиг. V. 7 даны схемы подключения к нему приспособлений с одним или несколькими рабочими гидроцилиндрами двухстороннего (фиг. V. 7, а) или одностороннего (фиг. V. 7, б) действия.
Корпус преобразователя состоит из цилиндра 2 (фиг. V. 6) и стакана 5 с зажатой между ними винтами 17 перегородкой /5; основанием корпуса служит крышка / цилиндра. В перегородку и стакан по посадке -^-установлен цилиндр 4 высокого давления, в верхний торец которого ввинчен корпус 12 разделительного клапана с поршеньком 11 диаметром 25 и манометром.
Управление преобразователем производится с помощью четырехходового распределительного крана (фиг. V. 7). Рассмотрим последовательно все ступени цикла работы преобразователя.
1. Ступень предварительный зажим». Воздух под давлением 2—4 кг!смг поступает по трубопроводу (штуцеру) / и трубке 14 (фиг. V. 6, разрез Б—Б) в верхнюю часть полости А стакана 5 и, оказывая давление на поверхность масла, залитого в стакан, перемещает его по трубке 6, штуцеру 7, изогнутой трубке 8, штуцеру 9, ввинченному в крышку 10 клапана, и штуцерное отверстие в корпусе 12 клапана в рабочий гидроцилиндр. Под действием
276
Приводы с гидравликой
поступающего масла поршень цилиндра подводит прихват к заготовке и предварительно зажимает ее.
2. Ступень «окончательный зажим». Переключением крана воздух по трубопроводу II подводится в нижнюю полость В пневматического цилиндра 2 и перемещает вверх поршень 16 с плунжером 3. Под давлением плунжера масло через наклонный канал Д поступает в полость разделительного клапана, отодвигает влево поршенек И и по штуцерному отверстию в корпусе клапана нагнетается в рабочий гидроцилиндр. В момент, когда поршенек И перекрывает отверстие, сообщающее штуцер 9 с полостью А низкого давления,
образуется замкнутая гидравлическая система, давление в которой мгновенно повышается в 25 раз, и осуществляется окончательный зажим
/ D V /200\2 Qr-
Рг^ Рв\ d'~) Рв ^‘40 )
3. Ступень «разжим». Очередным переключением крана воздух по трубопроводу III подводится в верхнюю полость Г цилиндра 2 и перемещает поршень 16 с плунжером 3 вниз, в исходное положение. Одновременно по трубопроводу и штуцеру IV воздух поступает в верхнюю полость рабочего цилиндра и возвращает его поршень в исходное положение (фиг. V. 7, а). Так как в это же время поршенек 11 клапана под действием пружины также
Пневмогидравлические приводы
277
возвращается в исходное положение и открывает сообщение с полостью А, то масло из рабочего цилиндра беспрепятственно сливается в эту полость и система оказывается подготовленной для повторения цикла.
Если обратный ход поршня рабочего цилиндра производится пружиной (фиг. V. 7, б), то отверстие под трубопровод IV заглушается.
Вес преобразователя 65 кг. При давлении воздуха в сети 2, 3, 4 кг/см2 он соответственно развивает давление в гидросистеме 50, 75, 100 кг/см2. Уплотнения выполнены в виде прокладок и резиновых колец круглого сечения из маслобепзостойкой резины А средней твердости по ГОСТ 7338—55.
а) Ь)
Фиг. V.7. Схемы подключения преобразователя пофиг. V. 6 к гидроцилиндрам приспособлений:
/ — зажим предварительный; // — зажим окончательный; 1П — разжим в преобразователе; /V —разжим в рабочем гидроцнлиндре.
Для наблюдения за уровнем масла предусмотрен глазок 13 из органического стекла.
На фиг. V. 8 показан преобразователь давления, развивающий при предварительном зажиме тянущую силу 120 кг, а при окончательном — 5000 кг.
Цилиндр привода состоит из двух стаканов 5 и 7, стянутых гайкой 6 и закрытых крышками 9 и 15. Стакан 5 приварен к плите /, с помощью которой привод закрепляется на столе станка. Цилиндр разделен двумя дисковыми перегородками 11 и 13. Перегородка 11 буртиком закреплена между стаканами 5 и 7; перегородка 13 установлена между двумя пружинящими кольцами 3.
В полостях А и Г находится масло, которое заливается в отверстие 12 или 14, закрываемое затем резьбовой пробкой. При заливке масла в одно из отверстий второе служит для выхода воздуха из заполняемых маслом полостей.
В приводе имеются: поршень 10 пневмоцилиндра, плунжер 8 цилиндра высокого давления (он же шток поршня 10), поршень 4 цилиндра низкого давления, поршень 2 рабочего гидроцилиндра.
Тянущий шток поршня рабочего цилиндра имеет на конце сменную вилку 18 с осью 19 для соединения штока с силовым механизмом приспособления. Для снятия вилки достаточно вынуть сухари 16, удерживаемые пружинным кольцом 17. Распределительный кран с обратным клапаном и манометром закреплен непосредственно на корпусе. Для удобства контроля за
00
Приводы с гидравликой
Пневмогидравлические приводы
279
силой на тянущем штоке шкала манометра градуирована в килограммах. Сила тяги может изменяться регулятором давления, помещаемым в пневмопанели (на чертеже не показана).
В качестве уплотнений применены резиновые кольца круглого сечения.
Принцип действия привода можно проследить по схеме, представленной на фиг. V. 9. На схеме показаны положения рукоятки плоского золотника крана и направления движения воздуха в каждой из ступеней цикла работы привода. В ступени «предварительный зажим» (на схеме ,поджим*) воздух
Схема пнебмогидроприбода
Фиг. V. 9. Схема преобразователя, показанного на фиг. V. 8, поясняющая принцип его действия.
по трубопроводу II попадает в полость В и перемещает поршень 4. Масло из полости Г по радиальным и центральному каналам в плунжере 8 переходит в полость А и перемещает поршень 2 с тягой.
В этот момент прихваты силового механизма приходят в контакт с деталью и предварительно зажимают ее. Так как площади поршней 4 и 2 примерно равны, то никакого выигрыша в силе не происходит; сила предварительного зажима определяется давлением воздуха в сети и площадью поршня 4 (в данной конструкции она равна 120 кг).
Для перехода к ступени «окончательный зажим» переключают рукоятку распределительного крана. Воздух по трубопроводу III попадает в полость Е и перемещает поршень 10 с плунжером 8. В момент, когда радиальные отверстия в плунжере 8 перекроются цилиндром, масло перестает циркулировать и в полости А резко повышается давление. Под действием этого давления поршень 2 развивает усилие 5000 кг.
280
Приводы с гидравликой
Фиг. V. 10. Пневмогидравлический преобразователь последовательного действия, встроенный в малогабаритные тиски.
Пневмогидравлические приводы
281
При переключении рукоятки крапа на ступень «разжим» сжатый воздух по трубопроводу 1 попадает в полости Б и Д и все элементы привода возвращаются в исходное положение.
На фиг. V. 10 показан аналогичный рассмотренному пневмогидравлический привод, встроенный в малогабаритные тиски. Губка 2 тисков неподвижная; губка 3 переметается штоком поршня 4 рабочего гидроцилиндра.
Из четырех ходового распределительного крапа 12 сжатый воздух через штуцер 10 подается в полость А цилиндра низкого давления и перемещает поршень 5 вправо. Под давлением поршня масло из полости В через радиальные отверстия Г поступает в полость Д и перемещает поршень 4 вместе с губкой 3. Происходит предварительный зажим установленной в тисках детали.
После проверки положения предварительно зажатой детали переключают кран и через штуцер 9 подают воздух в полость Б. При перемещении поршня 6 с плунжером 7 цилиндра высокого давления влево отверстия Г перекрываются, давление в полости Д повышается и осуществляется окончательный зажим детали с усилием 750 кг.
Для освобождения обработанной детали воздух путем переключения крана сначала подают в полость А и возвращают поршни 5 и 6 в исходное положение, открывая отверстия Г. Затем через штуцер 11 подают воздух в полость Е и возвращают в исходное положение поршень 4 рабочего гидроцилиндра вместе с губкой 3.
Вращением винта / расстояние между губками тисков может изменяться при наладке в пределах от 30 до 150 мм. Для заливки масла и выпуска воздуха при заливке используются два отверстия 8, закрываемые резьбовыми пробками.
В некоторых приводах цилиндр низкого давления заменяют пневмокамерой с вогнутой или цилиндрической диафрагмой, что несколько упрощает конструкцию.
В приводе, изображенном па фиг. V. 11, сжатый воздух через штуцер 8 и канал А подается в полость Б и сжимает резиновую цилиндрическую диафрагму 5. Диафрагма через канал В и штуцер 1 подает масло в полости рабочих гидроцилиндров, осуществляющих предварительный зажим деталей. Одновременно, отталкивая шарик 3 обратного клапана, масло поступает в цилиндр 4 и перемещает плунжер с поршнем 6 в крайнее правое положение; воздух из правой полости Г пневмоцилиндра через канал Д и дроссель 9 уходит в атмосферу.
В момент, когда поршень 6 переместит золотник 7 согласующего клапана в крайнее правое положение и откроет нижний канал Е, верхний канал закроется и автоматически начнется окончательный зажим. Воздух из штуцера, пройдя через канал Е в полость перемещает поршень 6 с плунжером справа налево, создавая в полости гидравлического цилиндра 4 и рабочего гидроцилиндра давление, в 16 раз превышающее давление воздуха в полости Г. При перемещении поршня 6 и плунжера масло попадает в штуцер 1 через канал X, опуская золотник 2 разделительного клапана в крайнее нижнее положение и отсекая этим полости и каналы высокого давления от полостей низкого давления.
В исходное положение при разжиме система приходит под действием пружин или сжатого воздуха, подаваемого в противоположные полости цилиндров. Конструкция преобразователя опытная.
Техническая характеристика преобразователя
Рабочее давление воздуха .......................5 кг!см*
Давление масла:
при предварительном зажиме .................5 кг!см9
при окончательном зажиме ...................80 кг!см2
Фиг. V. 11. Преобразователь последовательного действия с блоком низкого давления, выполненным по третьему варианту
Приводы, с гидравликой
Механогид равлические приводы
283
Расчетный объем масла: на предварительный зажим .............................’ , 250 см3
на окончательный зажим ................................. 20 см3
2. МЕХЛНОГИДРЛВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ
Ручные механогидравлические приводы целесообразно применять в условиях мелкосерийного и опытного производства, а также в случаях, когда на заводе отсутствует компрессорная установка или когда применение пневмогидравлического привода сопряжено с известными трудностями (например, на карусельных станках).
Фиг. V 12. Конструкция механогидравлического привода (преобразователя) последовательного действия.
На фиг. V. 12 и V. 13 показаны конструкция и общий вид винтогидравлического привода последовательного действия. Корпус привода представляет собой цилиндр 17 с крышками 4 и /2, закрепленный в стойке 18 двумя стягивающими болтами 19\ левая полость цилиндра и крышки 4 заполнены маслом, а в правой размещены винты и плунжеры.
При вращении рукоятки 16, установленной на хвостовике винта 9, вращается гайка-винт 8. Совместное вращение винтов обеспечивается штифтом-шпонкой 13, расположенным (разрез Б—Б) в радиальном отверстии винта 9 и входящим в продольный паз винта 5.
В полости поршня 6 закреплена гайка 10 винта 8, поэтому при вращении винтов поршень перемещается справа налево и через штуцер 1 подает масло в рабочие гидроцилиндры, осуществляя быстрый подвод прихватов и предварительный зажим деталей.
284
Приводы с гидравликой
При дальнейшем вращении рукоятки давление в цилиндре повышается и одновременно увеличивается сопротивление перемещению поршня. Под действием этого сопротивления штифт 13, отталкивая подпружиненный палец 14, выходит из зацепления с винтом-гайкой 3, и далее перемещается
Фиг. V. 13. Общий вид привода по фиг. V. 12.
2
Фиг. V. 14. Схема подключения мсхапогидравли-ческого привода к гидроцилиндрам многоместного приспособления.
лишь внутренний винт 9 с плунжером 5. Плунжер создаст в системе высокое давление, обеспечивающее окончательный зажим. Винтом 15 можно регулировать степень сжатия пружины пальца 14, а следовательно, и уровень низкого давления, при котором осуществляется предварительный зажим.
Плунжер 5 связан с винтом 9 пружинным кольцом, а поршень 6 предохраняется от проворачивания шпонкой 7. Масло заливается через пробку 5.
Давление в полости определяется по манометру 2, Шайба 11, установленная на шейке наружного винта 8, предохраняет его от осевого перемещения.
Техническая характеристика привода: давление масла при предварительном зажиме 8 кг/см2', расчетное максимальное давление при окончательном зажиме 60—70 кг! см2', максимальное рабочее давление не более 100 кг/см2', максимальное усилие на рукоятке 5 кг\ расчетный объем масла, расходуемого при предварительном зажиме, 170 сл3; при окончательном зажиме—15 сл3.
Вращая рукоятку, необходимо следить за показаниями манометра 2, не допуская чрезмерных давлений, опасных для прочности цилиндра.
Применяются и другие конструкции механогидравлических приводов. На фиг. V. 14—V. 16 показаны примеры компоновок привода с приспособлениями.
На фиг. V. 14 изображена схема многоместного приспособления, в котором четыре детали зажимаются при помощи восьми прихватов, приводимых в действие штоками 3 рабочих гидроцилиндров. Масло из привода 1 подается через трубопроводы 2.
Механогид рае лич ее кис приводы
285
На фиг. V. 15 показано универсальное приспособление для обработки корпусов турбин на карусельном станке. Корпус устанавливается на центрирующей головке с гидропластом и зажимается одновременно четырьмя прихватами, приводимыми в действие встроенными гидроцилиндрами. Привод со съемной рукояткой помещен на корпусе приспособления и вращается вместе с ним.
Фиг. V. 15. Общий вид универсального приспособления с установленным на его корпусе механогидравлическим приводом.
Путем смены центрирующей головки и перемещения прихватов по радиальным пазам приспособление можно переналаживать на обработку других деталей.
На фиг. V. 16 изображен универсальный стол с упорами, к которым деталь одновременно поджимается штоками рабочих гидроцилиндров,
Фиг. V. 16. Универсальный стол с переставными гидроцилиндрами и механо-гидравлическим приводом.
питаемых от привода. Упоры и цилиндры, помещенные в подшипниках с крышками, можно перемещать по пазам стола. Путем различного их взаимного расположения обеспечивается возможность установки и закрепления разнообразных по конфигурации и размерам деталей. Форма и расположение пазов на столе определяются из требований, предъявляемых к приспособлению.
Давление, развиваемое в полостях рабочих гидроцилиндров, колеблется в пределах от 60 до 100 кг/см2. В связи с этим они имеют небольшие диаметры.
236
иривооы с гиоравликои
На фиг. V. 17, а, би е представлены нормализованные цилиндры, различные по конструкции. Цилиндры по фиг. V. 17, б имеют следующую техническук характеристику: диаметр цилиндра 22 или 30 мм; ход штока соответствен нс 10 и 15 мм; усилие на штоке 350, 600 кг; цилиндры одностороннего действия.
Фиг. V. 17. Малогабаритные нормализо-ванные гидроцилиндры.
В ряде случаев в качестве приводов используются винтовые или рычажные насосы. На фиг. V. 18 рычажный насос, развивающий давление около 80 кг/см2, закреплен на тумбе радиально-сверлильного станка и через шланги
Фиг. V. 18, Система зажима с рычажным насосом и пере-ставныхми гидроцилиндрами.
питает два рабочих гидроцилиндра. Последние закреплены в специальных стойках, перемещаемых по пазам тумбы. Для зажима требуется несколько нагнетательных ходов рычага. При раскреплении необходимо предвари-
190
о^г
Гидравлические приводы
Фиг. V. 19. Гидравлический кулачок с встроенным рычажным насосом для закрепления деталей на крупных карусельных станках.
288 Приводы с гидравликой
тельно открыть перепускной клапан, что достигается простым поворотом рычага в сторону.
На фиг. V. 19 показан гидравлический кулачок, применяемый для закрепления деталей на крупных карусельных станках. Как и в предыдущем случае, давление в полости А цилиндра развивается встроенным в кулачок рычажным насосом. При подъеме рукоятки 7 вверх в полости Г создается разрежение и масло из резервуара В поступает в полость через шариковый клапан 5.
При опускании рукоятки масло из полости /? через клапан 4 нагнетается в-полость А. В этот момент клапан 5 препятствует обратному выходу масла из полости насоса в резервуар В.
Для фиксации штока / после закрепления используется тангенциальный зажим 2.
При раскреплении необходимо поднять иглу 6. В этот момент давление масла в полостях А и В выравнивается и шток 1 под действием пружины 3 перемещается в исходное положение.
Ручной насос имеет производительность 576 см2/мин и обеспечивает максимальную подачу штока на 50 мм за 58 сек. Емкость гидросистемы 1,3 л.
При усилии на рукоятке насоса в 15 кг развивается давление 65 кг!см\ обеспечивающее зажимное усилие в 5000 кг,
3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ
Эти приводы представляют собой независимую гидравлическую установку (агрегат), состоящую из электродвигателя, насоса, резервуара для масла и аппаратуры управления и регулирования. Такой агрегат, в зависимости от его мощности, может обслуживать один станок (приставной или настольный гидропривод), группу из двух—пяти станков', и, наконец, целый участок (30—40 станков).
Гидравлическая установка развивает в гидросистеме давление 50—80 кг!см2 и питает рабочие гидроцилиндры, встраиваемые в корпусы стационарных приспособлений или устанавливаемые на шпинделях станков, Между силовой установкой и рабочими гидроцилиндрами, в удобном для рабочего месте, включается аппаратура управления в виде распределительного крана или золотникового устройства.
Гидравлические установки необходимы для станков, не имеющих гидропривода. В гидрофицированных станках для подачи масла к приспособлениям предусматриваются специальные отводы от основной гидросистемы станка. В массовом производстве обычно применяются гидроустановки, рассчитанные на обслуживание одного станка. В серийном производстве целесообразно применять групповые установки.
При широком применении гидропривода он компонуется из нормальных и стандартных узлов, что заметно снижает первоначальные затраты на привод. Так, например, автомобильные заводы фирмы Форд, широко использующие гидроприводы для установки, фиксации, зажима и поворотов деталей в приспособлениях, а также для управления различными специальными устройствами, применяют стандартные насосы, цилиндры и различную аппаратуру с механическим, гидравлическим или электрическим управлением. Эта аппаратура без вмешательства станочника обеспечивает получение вполне определенных движений рабочих органов приспособления и станка, т. е. обеспечивает обработку по заданному циклу.
А. Групповые гидравлические установки
На фиг. V. 20 показан общий вид, а на фиг. V. 21 — схема групповой гидроаккумуляторной установки с подключенными к ней приспособлениями. Такая установка рассчитана на питание маслом под высоким давлением
Гидравлические приводы
00
co
290
Приводы, с гидравликой
одновременно 30—40 разнообразных приспособлений, установленных на станках производственного участка, и внедрена в производство.
Установка смонтирована из стандартных узлов и представляет собой два объединенных гидропривода, один из которых работает, а второй используется при аварии и ремонте первого.
Фиг. V. 21. Схема установки по фиг. V. 20 с подключенными к ней приспособлениями.
Основанием гидроаккумулятор ной установки является бак 1 (фиг. V. 20), на котором смонтирована вся гидроаппаратура; на передней части бака, на щитке, установлена электроаппаратура.
В комплект гидроэлектроаппаратуры входят: электродвигатели 2 типа МТ К-12-6 (У -- 1,7 квпг, п 930 об/мин.); гидронасосы 3 типа Г12-12А производительностью Q — 12 л/лшн; предохранительные клапаны 4 типа Г52-14, служащие для предохранения системы и перепуска лишнего масла в-бак; обратные клапаны 5 типа Г51-24; гидроаккумуляторы 6\ манометры 7 со шкалой до 100 кг/см2-, реле давления 8 типа Г62-21 (фиг. V. 21); магнитные пускатели 9 типа П-212 и система трубопроводов,1
1 Всю аппаратуру изготовляют Московский завод приспособлений и Ленинградский завод станкопринядлегкностей.
Гидравлические приводы
291
Расчетное давление в сети 50 кг!см2. Объем масляного бака 160 л; суммарный объем гидроцилиндров, питаемых установкой, 20 л; диаметр проходного сечения трубопровода 20 мм; рабочая жидкость — масло индустриальное 20 или турбинное 22 при температуре 10—50° С; габаритные размеры установки 1330 X 1240 X 750 мм; вес 510 кг.
На фиг. V. 22 показана конструкция гидроаккумулятора, назначение которого — компенсировать внезапные потери давления в сети, вызываемые одновременным включением большого количества рабочих цилиндров приспособлений. Вместе с тем, подавая в гидросистему масло под давлением
Фиг. V. 22. Конструкция гидроаккумулятора.
в моменты наибольшего его расхода, гидроаккумулятор позволяет применять гидронасосы с уменьшенной производительностью, а следовательно, и мощностью.
Гидроаккумулятор состоит из цилиндра 5 с навинченными крышками 2, в котором свободно перемещается поршень 5, уплотненный двумя кольцами 4 из маслостойкой резины. Правая полость аккумулятора заряжается из баллона сжатым воздухом с давлением 35—40 кг/см2; воздух подводится через обратный клапан 6 (гайка 7 при этом снимается). После зарядки гидроаккумулятор с помощью штуцера 1 подключается к сети, и в его левую полость насос нагнетает масло под давлением 50 кг/см2. Под давлением масла поршень 3 перемещается вправо и сжимает воздух в правой полости также до давления 50 кг!см2.
При падении давления в сети сжатый воздух перемещает поршень влево, компенсируя падение давления и обеспечивая равенство давлений в левой и правой полостях цилиндра. Один-два раза в год гидроаккумулятор необходимо подзаряжать.
Реле давления 8 (фиг. V. 21) отключает электродвигатель 2 при давлении выше 50 кг!см2 и включает его вновь при падении давления ниже 45 кг!см2. Реле давления представляет собой гидроцилиндр с поршнем и штоком, (см. фиг. IV. 66), конец которого выходит наружу и соединен с контактом магнитного пускателя.
На каждом обслуживаемом установкой станке монтируются гидропанель (фиг. V. 23) и распределительный кран, с помощью которых производится питание гидроцилиндров приспособления (фиг. V. 21). Гидропанель
292
Приводы с гидравликой
станка состоит из двух запорных крапов /, масляного, обратного клапана 2, гидроаккумулятора 3 с воздушным обратным клапаном 4 и манометра 5. Назначение запорных кранов — отключать гидросеть станка от основной магистрали на время смены или ремонта приспособления. Гидроаккумулятор и масляный обратный клапан 2 типа Г51-21 поддерживают давление в цилинд-
рах приспособления и исключают возможность вырыва детали при ее обработке в случае внезапной аварии и отключении гидроаккумуляторной установки на участке.
Гидропанель монтируется на сварном стальном корпусе 6 и от загрязнения предохраняется’ кожухом 7.
Для обслуживания одного—трех станков с общей емкостью цилиндров приспособлений до 5 л применяются передвижные малогабаритные гидроприводы с размерами в плане 480 X 550 мм. Схема такого гидропривода (фиг. V. 24) аналогична схеме рассмотренной выше групповой гидроаккумуляторной установки, к панели которой может присоединяться параллельно до четырех групп цилиндров приспособлений. В отличие от группового малогабаритный привод подключается вместе со станками к одной линии электропитания.
Управление цилиндрами производится распределительным краном, устанавливаемым на станке в удобном для обслуживания месте.
Исходные данные для расчета гидравлических приводов: усилие на штоке — Р кг, ход поршня — L см, время его рабочего хода (время зажатия заготовки) — t сек.
Гидравлические приводы
293
Задаваясь давлением масла р i г/см2, можно определить площадь поршня F см2
Г = — Р
Отсюда диаметр цилиндра
Секундная производительность насоса определяется по формуле
V FL PL Ч/
—- — -— — ---------см3/сек ч
СЩ /Г|1
где тн — объемный к. п. д. системы, учитывающий утечки в золотнике и цилиндре.
Мощность, расходуемая на привод насоса,
2V — ___О/.__=-_____А с
75-100г|2 75-100/111112 * ’’
где Т|2 — к. п. д. насоса и силового узла.
Инж. В. И. Левинсон приводит расчет экономической эффективности применения сдвоенной групповой гидроаккумуляторной установки для питания 40 станков х. Полные затраты на оснащение станков в рублях складываются из сле-
дующих элементов.
Стоимость двух гидроаккумулятор пых установок 14 000 х 2 — — 28 000 руб.
Монтаж установок и гйдросети на 40 станков 4900 руб.
Оснащение 20 фрезерных стан-
Фиг. V. 24. Схема малогабаритного передвижного гидропривода для питания одного—трех станков:
1 — магнитный пускатель; 2 — электродвигатель типа А 042/6, N = 1,7 кв; 3 — лопастной насос; 4 — бак; 5 — предохранительный клапан; 6 — обратный клапан; 7 — воздушный обратный клапан; 8 — гидроаккумулятор; 9 — манометр; 10 — реле давления; 11 — запорный кран;
12 — па-нель.
ков универсально-наладочными тисками 2800 х 20 - 56 000 руб.
Оснащение 15 токарно-револьверных станков с высотой центров 200 мм цилиндрами с патронами 3200 X 15 — 48 000 руб.
Оснащение пяти токарно-револьверных станков с высотой центров 300 мм цилиндрами с патронами 3700 X 5 18 500 руб.
Оснащение 40 станков гидропанелями и кранами управления и стоимость монтажа приспособлений на станках составляет 1050 X 40 -= 42 000 руб.
Так как гидроаккумуляторные установки обслуживаются дежурным
слесарем, производящим их периодический осмотр и проверку, то эксплуатационные расходы ио рабочей силе в расчет нс принимаются.
Таким образом, суммарные затраты на оборудование двумя гидроакку-муляторными установками и гидравлическими приспособлениями участка в количестве 40 станков составят
Q
28 000 -у 4900 + 56 000 + 48 000 + 18 500 + 42 000 = 197 400 руб.
1 «Машиностроитель», 1957, № 9.
294
Приводы с гидравликой
Следует отметить, что стоимость универсальных гидравлических приспособлений подсчитана при изготовлении опытной партии силами завода. При серийном централизованном изготовлении стоимость приспособлений будет значительно меньше.
Если принять минимальный срок службы гидравлической оснастки равным трем годам, то годовые расходы на изготовление и монтаж составят 197 400 : 3^65 500 руб.
На второй месяц после монтажа гидроаккумуляторной установки и гидравлических приспособлений значительно повысилась производительность труда. Наблюдения показали, что экономия времени станочника составляла в среднем на каждый станок 95 мин. в смену, причем 42% составила экономия вспомогательного времени и 58% — машинного. Экономия машинного времени достигнута главным образом за счет увеличения глубины резания и подачи при почти неизменной скорости резания.
Таким образом, экономия времени станочников на весь участок в 40 станков при двухсменной работе составит в сутки
95 х 40 х 2 = 7600 мин. = 126 станко-часов.
Условно-годовая экономия составит 126 X 300^38 000 станко-часов. Средний разряд рабочего составлял 4,5. Стоимость одного станко-часа с накладными расходами по данному заводу составляет 5 руб. 92 коп. Условная экономия составит
5 руб. 92 коп. х 38 000^224 000 руб.
Таким образом, условно-годовая экономия от применения гидравлической оснастки на 40 станках составит
224 000 — 65 500 = 158 500 руб.
Приведенный расчет показывает, что применение универсальной гидравлической оснастки вместе с групповым гидроаккумуляторным приводом даже в мелкосерийном производстве дает заметный экономический эффект.
Б. Приводы вращающихся приспособлений
На Московском заводе приспособлений разработан и применяется гидравлический привод с лопастным цилиндром для зажима изделий на токарных и револьверных станках.
На фиг. V. 26 показана монтажная схема гидропривода. В схему входят: гидроагрегат 7, состоящий из электродвигателя, лопастного насоса и резервуара для масла, трубопроводы 2, силовой цилиндр 5, связанный тягой с кулачковым патроном 4, и золотник 5, управляемый рукояткой.
На фиг. V. 25, а даны разрезы силового гидроцилиндра, смонтированного на шпинделе токарного станка 1А62, а на фиг. V. 25, б показана схема гидропривода. На левом конце шпинделя Б установлен фланец А, на котором сцентрирован и закреплен вращающийся вместе со шпинделем силовой цилиндр поворотного действия.
Гидроцилиндр состоит из статора (корпуса) 1 (фиг. V. 25, а) с укрепленными на нем упором 2 и крышками 7 и 10 и однолопастного ротора 3 с лопаткой 4, установленного по посадке движения и закрепленного с помощью двух шпонок на гайке 9. Гайка, смонтированная в статоре на двух конических роликоподшипниках 13, связана с винтом 11, во внутреннюю резьбу которого ввинчена тяга 12, соединяющая гидроцилиндр с патроном.
При подводе масла в левую или правую полость статора 1 ротор 3 с лопаткой 4 поворачивается до упора 2 и вращает гайку 9, которая, в свою очередь,
Гидравлические приводы
295
перемещает винт 11 с тягой /2; винт скользит в шлицевом отверстии крышки 10 статора. Масло по резиновым шлангам подводится к приемной муфте 5, установленной на двух прецизионных шарикоподшипниках, смонтированных на валике 6. Валик запрессован в крышку 7 статора и имеет каналы для прохода масла в левую или правую полость статора.
Так как приемная муфта 5 не вращается, то в ее сопряжении с валиком 6, вращающимся вместе с цилиндром, предусмотрена посадка с гарантирован-
Фиг. V. 25. Конструкция лопастного гидроцилиндра и схема работы привода.
ным зазором, рассчитанным на некоторую минимальную утечку масла. Наличие зазора и отсутствие в маслораспределителе трущихся поверхностей скольжения позволяет вести обработку на высоких числах оборотов шпинделя.
Все подшипники качения смазываются за счет утечки масла, которое скапливается в прикрепленном к муфте 5 кожухе 8 и по маслопроводу отводится в бак 1 гидроагрегата.
Гидроагрегат с электродвигателем и насосом включают только при остановленном станке, а созданное на кулачках патрона зажимное усилие сохраняется в процессе обработки благодаря самоторможению винтовой пары (детали j и //). Для предупреждения одновременного включения электродвигателей станка и насоса предусмотрена электроблокировка.
Работу гидропривода можно проследить но схеме, представленной на фиг. V. 25, б. При повороте рукоятки 5 в одно из крайних положений переключается золотник 4 и одновременно включается электродвигатель лопастного насоса 2 (Л1Ф-5). Масло из бака 1 через трубопровод 3 нагнетается в золотник 4, откуда по трубопроводам 7 подается в левую или правую
296
Приводы с гидравликой
полость цилиндра 8. При подаче масла в правую полость ротор 9 с лопаткой поворачивается до упора 10 и вытесняет из левой полости масло, которое через левый трубопровод 7, золотник 4 и сливной трубопровод 14 вытекает в бак. При переключении золотника в обратном направлении масло поступает в левую полость цилиндра, а из правой полости и из золотника по трубопроводу 14 отводится в бак.
Фиг. V. 26. Монтажная схема гидропривода для зажима обрабатываемых деталей на токарном станке.
Требуемая величина давления в гидросистеме регулируется настройкой предохранительного клапана 12 и контролируется манометром 6.
Техническая характеристика привода
Максимальное (регулируемое) удельное давление в гидро-
системе ..............................................65 кг!см2
Максимальная сила тяги .................................. 6000 кг
Линейный ход тяги......................................... 10 мм
Вес цилиндра............................................. 18 кг
Несмотря на некоторую сложность гидропривода, он обладает рядом преимуществ: компактностью гидроцилипдра при большой силе тяги на штоке, что обеспечивается высоким удельным давлением масла в сравнении с давлением сжатого воздуха в пневмоприводах; возможностью широкой регулировки давления и силы тяги; возможностью пропуска прутков через шпиндель станка; экономичностью в расходе электроэнергии, так как электродвигатель насоса работает только в момент зажима или раскрепления детали; самоторможением винтовой пары, обеспечивающим безопасность работы при выключенном электродвигателе.
Рассмотренный гидропривод может быть использован с любыми патронами, в которых для радиального перемещения кулачков требуется линейное перемещение тяги (рычажными, клиновыми и др.). Наряду с лопастными цилиндрами применяются гидроприводы с обычными поршневыми вращающимися цилиндрами. Такие цилиндры обеспечивают большой ход тяги и кулачков патрона и более просты в изготовлении. Однако существующие конструкции вращающихся поршневых цилиндров не могут быть использованы при больших числах оборотов шпинделя (п> 1000 об/мин.), так как из-за трения в маслораспределительном устройстве повышается износ трущихся поверхностей, увеличиваются зазор и утечка масла, что нарушает нормальную работу привода.
Гидравлические приводы
297
Учитывая сложность лопастных цилиндров и недостатки вращающихся поршневых, ВПТИ тяжелого машиностроения при-Госплане СССР для токарных и револьверных станков разработал невращающиеся поршневые гидроцилиндры.
На фиг. V. 27 показана конструкция цилиндра, установленного на станке 1Д62. Корпус 2 цилиндра монтируется на переходном фланце 9, который при помощи болтов 10 неподвижно закрепляется на левом торце передней бабки станка, на месте, с которого предварительно снимается кожух, закрывающий конец шпинделя. Поршень 3 со штоком 5 под давлением масла имеет
Фиг. V. 27. Конструкция нсвращающегося поршневого гидроцилиндра.
двухстороннее перемещение вместе с корпусом 7, двумя упорными подшипниками 8 и тягой 11, соединенной с зажимным приспособлением.
При вращении шпинделя станка вместе с зажимным приспособлением вращается только тяга 11. При этом корпус 7 подшипников, шток 5 с порш-нсм 3 и цилиндр не вращаются. При обработке деталей трущимися поверхностями в конструкции этого цилиндра являются лишь упорные подшипники 8. Корпус 7 при сборке заполняется густой смазкой, пополняемой в процессе эксплуатации через масленку 6.
Масло под давлением 50 ат поступает в гидравлический цилиндр через штуцеры 1 и 4 от гидроаккумуляторной установки, питающей группу в 20—30 гидравлических приспособлений.
Управление работой гидравлического цилиндра осуществляется поворотом рукоятки гидравлического золотника, устанавливаемого в удобном для токаря месте.
Невращающиеся гидравлические цилиндры, смонтированные на токарных и револьверных станках с высотой центров 200 мм (1Д62, 1А62, 1А36, 1М36), имеют диаметр 85 мм и ход поршня 40 мм. Усилие на штоке при давлении масла 50 ат составляет 2800 кг и при давлении в штоковой полости — 2450 кг. Гидравлические цилиндры, установленные на станках 1Д63, имеют диаметр 108 мм и ход поршня 60 мм. Усилие на штоке составляет соответственно 4500 и 4000 кг.
Невращающиеся поршневые гидравлические цилиндры внедрены в производство и успешно используются на различных токарных и револьверных станках.
Гидравлические приводы получили широкое распространение за рубежом. На фиг. V. 28 показан гидропривод фирмы Пратт для токарных станков. Гидравлическая установка имеет компактную конструкцию и располагается рядом со станком. В ней предусмотрена возможность подключения
298
Приводы с гидравликой
дополнительных устройств, как-то: гидравлической задней бабки, копировального устройства ит. п., что делает установку универсальной. Компактный вращающийся гидроцилиндр закрыт ребристым кожухом.
Фиг. V. 28. Общий вид гидравлической установки с вращающимся гидроцилиндром.
Все вращающиеся части смазываются под давлением, что исключает перегрев и обеспечивает возможность работы с высокими числами оборотов.
Патрон и гидроцилиндр имеют центральные отверстия для обработки деталей из прутка. Применяются патроны с устройством для установки деталей в центрах, что расширяет возможности использования гидропривода.
В. Гидроцилиндры стационарных приспособлений и аппаратура
Применяющиеся в станочных приспособлениях гидроцилиндры нормализованы 1 и делятся на ве группы.
1) цилиндры, встраиваемые в конструкцию приспособления;
2) агрегатированные цилиндры.
Цилиндры первой группы, в зависимости от способа их крепления с корпусом приспособления, делятся на пять типов: с задним и передним фланцевым креплением, с креплением лапками, с резьбовым креплением, качающиеся цилиндры с шарнирным креплением. Каждый тип цилиндров предусмотрен в двух исполнениях: двухстороннего действия и одностороннего действия с возвратной пружиной. Предварительно сжатые пружины создают в гидросистеме противодавление 1—1,5 кг/см*. При этих условиях цилиндры одностороннего действия можно применять в приводах, в которых потеря давления в трубопроводах (сопротивление) не превышает 1—1,5кг/ел*2.
Диаметры нормализованных цилиндров D = 40, 50, 60 мм\ ход поршня = 10--:-50 мм. Принятые расчетные давления р = 16—е—80 кг/см*\ соответственно усилия на штоках Q = 150 2000 кг.
1 Е. И. В л аз н ев, С, В. Подгор нов, В. М. Чернышев, П. Г. Ш а л а шо в, Нормализованные станочные приспособления, Справочник конструктора, Оборонгиз, 1959, стр. 355—367.
Гидравлические приводы
299
На фиг. V. 29 и V. 30 показаны конструкции нормализованных агрега-тированных гидроцилиндров, а на фиг. V. 31—V. 34 — типовые компоновки этих цилиндров с приспособлениями для фрезерования.
Аппаратура к гидропроводам делится на контрол ьно-регулирующую и . ппаратуру управления.
Фиг. V. 29. Конструкции нормализованных агрегатированных гидроцилиндров для стационарных приспособлений.
К первой относятся: предохранительный клапан, обратный клапан, редукционный клапан, аккумулятор, манометры; ко второй — золотниковое распределительное устройство или распределительный кран.
Предохранительный и обратный клапаны выполняются с запирающим шариком или конусом. Предохранительный клапан служит для регулирования предельного давления в гидросистеме и предохранения ее от перегрузки, а обратный клапан запирает систему и не позволяет маслу вытекать обратно в бак, после того как выключен насос.
На фиг. V. 35, а показан предохранительный клапан с конусом. Клапан состоит из корпуса /, закрытого крышкой, гайки 2, служащей для натяжения пружины 3, запирающего конуса 4 и втулки 5. В клапане предусмотрены
300
Приводы с гидравликой
два отверстия для установки штуцеров. Гайкой 2 клапан настраивается на определенное давление в сети; в случае повышения его выше установленного, натяжение пружины преодолевается давлением в системе, конус 4 отходит и избыток масла через отверстие Б переливается в бак.
На фиг. V. 35, б показан обратный клапан. При нагнетании масло по трубопроводу А подводится к клапану. Преодолевая небольшое сопротивление пружины 2, масло отталкивает плунжер 1 с конусом К и далее через отвер
Фиг. V. 30. Разновидности нормализованных гидроцилиндров.
стия в плунжере и трубопровод Б поступает в гидроцилиндры. После выключения насоса плунжер / под действием давления масла со стороны цилиндров и пружины плотно закрывает выходное отверстие.
Для регулирования давления в гидросистему включают редукционный клапан, с помощью которого можно создавать давление, сниженное на требуемую величину. Пониженным давлением пользуются для приведения в действие делительных и установочных механизмов. Так, например, если один из цилиндров должен приводить в действие вспомогательные опоры приспособления или с малым усилием должен зажимать тонкостенную деталь, то к нему масло подводится через редукционный клапан той или иной конструкции.
Для управления гидросистемой применяются цилиндрические золотники ручного управления и золотники, управляемые от упоров станка. Однако золотниковые распределительные устройства из-за высоких требований к точности сопряжения золотника с цилиндром сложны в изготовлении и поэтому в ряде случаев заменяются распределительным краном, аналогичным крану воздушных систем.
На фиг. V. 36 показан трехходовой кран с плоским золотником 3. Поворотом рукоятки 1 крана масло от насоса через трубопровод 4 и далее через трубопровод 5 или 6 направляют в полости гидроцилиндра, а отработавшее
Гидравлические приводы
301
Фиг. V. 31. Компоновка приспособления с гидроцилиндрами типа А (по фиг. V. 29).
Фиг. V. 32. Компоновка приспособления с гидроцилиндрами типа Б (по фиг. V. 29).
Фиг. V. 33. Компоновка приспособления с плавающим гидроцилиндром типа В (пофиг. V. 29).
302
Приводы с гидравликой
Гидравлические приводы
303
Фиг. V. 35. Предохранительный (а) и обратный (6) клапаны.
Фиг. V. 36. Трехходовой кран с плоским золотником.
304
Приводы с гидравликой
масло через тот же кран и один из трубопроводов 5 или 6 и трубопровод 7 стекает в масляный бак.
. Для достижения необходимой герметичности крана бронзовый золотник 5, находящийся под давлением масла, тщательно притирается к торцовой плоскости корпуса 2. При среднем положении рукоятки трубопроводы 5 и 6 перекрываются, и при работающем насосе масло, не попадая в цилиндры, через предохранительный клапан стекает в бак.
Чтобы масло не вытекало при отсоединении гидравлического приспособления от гидравлического привода или магистрали, применяется соединительный шланг с запорным клапаном (фиг. V. 37).
Во время работы масло от привода или из магистрали протекает к приспособлению через прорези, сделанные на стаканчике 7, минуя шарики 4 и 8.
При отсоединении шланга, по мере отвинчивания гайки 6, пружины 2 и 10 поджимают шарики к их гнездам; к моменту полного отсоединения, шарики плотно прилегают к гнездам и запирают выход масла из шланга и из обратного клапана Р, соединенного с гидравлическим приспособлением через штуцер 11.
Пружинное кольцо 3, помещенное в канавке наконечника 5, удерживает гайку 6 от падения при отвинченном шланге. Нормализованный шланг подсоединяется к запорному клапану через ниппель /.
Внутренний диаметр d трубопроводов определяется по формуле
d — , (V. 11)
где Q — количество масла, протекающего по трубопроводу, в л/мин\
v — скорость перемещения жидкости в трубопроводе в м!сёк.
Для всасывающих трубопроводов о = 1,5 м/сек\ для нагнетательных о — 4 м/сек.
При Q — 25 л/мин соответственно получим: диаметр всасывающих трубопроводов
, 1/21,22-25
d == у — .18 мм,
диаметр нагнетательных трубопроводов
, __ 1/ 21722^25 19
uj — у -----1" мм»
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
КОНСТРУКЦИИ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
ГЛАВА VI
ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ТОКАРНЫХ И КРУГЛОШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ
1. КОНЦЫ ШПИНДЕЛЕЙ И ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
При проектировании патронов, оправок и других вращающихся приспособлений необходимо иметь точные сведения о конструкции и размерах переднего конца шпинделя станка. Существует несколько разновидностей концов шпинделей. У большинства станков токарной группы шпиндели выполнены по ОСТ 428 и имеют головку с центрирующим пояском и резьбой различных размеров (фиг. VI. 1, а). Так, например, у станков 1Д62 и 1А62
Фиг. VI. 1. Разновидности концов шпинделей токарных станков.
головка шпинделей имеет размеры: D = 92 мм, I = 30 мм, резьба М90 X 6, L = 75 мм. Центрирование приспособлений на таких шпинделях выпол-
А А няется по посадкам или
На фиг. VI. 1, б показана головка с конической направляющей, обеспечивающей более точное центрирование. На некоторых станках (модель 1616 и др.) применяются концы шпинделя, аналогичные представленному на фиг. VI. 1,<з, на котором переходной фланец 3 приспособления центрируется конусом 1 со шпонкой 2, а затягивается гайкой 4.
В новых станках применяются фланцевые концы шпинделей с центрирующим конусом (ГОСТ 570—58). Фланцы нормального исполнения А (фиг. VI. 2) предусмотрены девяти размеров с номинальным наружным диаметром от 95 до 725 мм, фланцы для быстросменных патронов (исполнение выполняются шести размеров с диаметрами от 100 до 285 мм.
На фланцах имеются отверстия с резьбой под винты и гладкие отверстия для прохода шпилек, ввинчиваемых в торец корпуса, закрепляемого на шпинделе приспособления.
306
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
Кулачковые патроны, планшайбы и другие крупные приспособления устанавливаются на концах шпинделей с помощью переходных фланцев; небольшие патроны и оправки закрепляются в конусном гнезде шпинделя.
Размеры переходных фланцев для шпинделей с резьбой регламентированы ГОСТ 3889—47, для фланцевых шпинделей — ГОСТ 2570—58. Переходные фланцы имеют центрирующий буртик и отверстия для прохода шпилек или затяжных болтов; сопряжение корпус. приспособления с центрирующим Л А
буртиком фланца выполняется по посадке у или у.
Фиг. VI. 2. Фланцевые концы шпинделей с центрирующим конусом (ГОСТ 2570—58).
На фиг. VI. 3 показано сопряжение быстросменных приспособлений на фланцевых шпинделях с помощью байонетной поворотной шайбы. Винты 4, имеющие в средней части цилиндрическое утолщение с лыской под ключ, завинчиваются в левый торец переходного фланца 7 и при установке пропускаются через отверстия К фланца и шайбы. После этого шайбу повертывают по часовой стрелке и через нее гайками 2 центрируют и закрепляют приспособление на конусе шпинделя.
Крепление на фланцевом шпинделе с поворотной шайбой отнимает почти столько же времени, сколько и крепление на резьбовом конце шпинделя. Вместе с тем фланцевое соединение обеспечивает более высокую точность центрирования (отсутствует зазор), полную надежность при больших числах оборотов и в 3—5 раз повышает жесткость сопряжения.
При модернизации станков, имеющих шпиндели с резьбой на конце, необходимо вводить предохранительные устройства против самоотвинчи-вания приспособлений.
В зависимости от конструкции шпинделей применяются различные устройства.1
Так, например, завод «Красный пролетарий» применяет на токарных станках моделей 1Д62 и др. конструкцию с двумя предохранительными сухарями, имеющими скосы (фиг. VI. 4, а). Сухари 1 вложены в проточен-
1 ЭНИМС, Модернизация токарных станков, Машгиз, 1958.
Концы шпинделей и присоединительные элементы приспособлений 307
ные или фрезерованные в ступице фланца углубления и удерживаются винтами. При затяжке болтов скосы сухарей прижимаются к наклонной стенке канавки на буртике шпинделя, удерживая патрон.
Фиг. VI. 3. Крепление быстросменных патронов на фланцевых концах шпинделей с помощью поворотной шайбы:
1 — шпиндель; 2 — гайка; 3 — поворотная шайба; 4 — винт-шпилька; 5 — шпонка; 6 — винт (по ГОСТ 5993—58); 7 — фланец приспособления.
На фиг. VI. 4, б показано устройство, применимое к любому шпинделю, но требующее изменений в конструкции ступицы переходного фланца.
Два винта 1 направляются в цилиндрических отверстиях фланца 2 цилиндрическими поясками и, а своими коническими участками сопрягаются
Фиг. VI. 4. Устройства, предохраняющие приспособления на шпинделях с резьбой от самоотвинчи-вания.
с угловой выточкой тп на головке шпинделя. При затяжке винтов происходит заклинивание фланца 2 на головке шпинделя, исключающее возможность самопроизвольного свинчивания.
Если при модернизации станков требуется изготовление нового шпинделя, то рекомендуется конец шпинделя выполнять фланцевым с поворотной шайбой по ГОСТ 2570—58.
308
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
2. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ КУЛАЧКОВЫЕ ПАТРОНЫ
По количеству кулачков патроны делятся на двух-, трех- и четырехкулачковые. Двух- и трехкулачковые патроны — самоцентрирующие; четырехкулачковые патроны обычно выполняются с независимым перемещением кулачков и реже — самоцентрирующими.
В каждой из этих трех групп имеются патроны как с ручным, так и с быстродействующим механизированным приводом; основные типы патронов стандартизованы.
А. Патроны с ручным приводом
Двухкулачкоеые патроны с ручным приводом выполняются с центральным или боковым силовым винтом и используются для закрепления несимметричных или фасонных деталей (арматура и т. п.).
В патроне, показанном на фиг. VI. 5, силовой винт 2 расположен сбоку кулачков 3, что позволяет пропускать через центральное отверстие корпуса
патрона пруток или хвостовую часть индивидуальных заготовок. Однако эти патроны уступают патронам с центральным винтом в точности центрирования, так как винт, действуя на кулачки сбоку, вызывает их перекос в пределах зазора. По этой же причине резьба на этих патронах изнашивается быстрее, чем у предыдущих. Винт 2 установлен в подшипнике /, который регулируется винтом 4.
Нормализованные патроны изготовляются диаметрами 150, 200, 250, 300, 375 мм.
Из трехкулачковых патронов с ручным приводом наибольшее распространение получили спирально-реечные патроны с конической зубчатой передачей и реечные с винтовой передачей (фиг. VI. 6).
Общеизвестные спиральные патроны (фиг. VI. 6, а) являются наиболее универсальными и распространенными. Основной недостаток патронов заключается в том, что радиусы кривизны на разных участках спирали диска (улитки) различны, а у зубьев кулачков они постоянные, поэтому при
Универсальные кулачковые патроны-
309
легание зубьев кулачков происходит не по всей ширине последних, а по линиям (узким площадкам). При таком зацеплении на зубьях и витках спирали возникают высокие удельные давления и они сравнительно быстро изнашиваются. Интенсивный износ и преждевременная потеря точности объясняются также невозможностью обеспечить постоянную смазку трущихся поверхностей патрона.
Патроны стандартизованы (ГОСТ 2675—47) и изготовляются двух типов: тип А для шпинделей с резьбой и тип Б для шпинделей с фланцевыми концами; те и другие могут иметь чугунный или стальной корпус.
Фиг. VI. 6. Общий вид спирального (а) и реечного (б) трехкулачковых патронов с ручным приводом.
Патроны типа А изготовляются восьми размеров с диаметрами от 130 до 630 мм; патроны типа Б — шести размеров с диаметрами от 200 до 630 мм.
Реечный патрон (фиг. VI. 6, б) состоит из массивного корпуса, в радиальных направляющих которого скользят кулачки 1. В корпусе имеются три прямоугольных замкнутых паза, в которых перемещаются рейки 2, В выточке корпуса помещен зубчатый венец 3, При сборке зубчатый венец и рейки закладываются ео стороны левого торца патрона и удерживаются от выпадания диском.
Патрон приводится в действие винтом 4, не имеющим осевых перемещений. При вращении винта перемещается гайка-рейка 5, вращающая зубчатый венец 3, Зубчатый венец в свою очередь перемещает остальные рейки, в зацеплении с которыми находятся кулачки. При прямолинейном движении реек кулачки равномерно пеоемещаются к центру или от центра.
В отличие от спиральных патронов здесь зубцы кулачков полностью прилегают к зубцам реек, что обеспечивает равномерное распределение удельного давления и меньший износ.
Кроме того, термическая обработка и последующее шлифование зубцов позволяют изготовить их весьма точно при высокой твердости трущихся поверхностей.
Для чистки и смазки патрона кулачки можно выводить из зацепления и без. особого труда вынимать.
Патрон менее универсален, чем спиральный; за полный рабочий ход реек кулачки перемещаются на величину немногим большую шага зацепления. Диапазон зажима можно увеличить - перестановкой кулачков относительно
310
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
реек на один или несколько зубцов. Существенная переналадка производится путем замены накладных кулачков. При хорошем исполнении патрон обеспечивает сильный зажим и точное центрирование. Основные размеры патронов этого типа берутся по ГОСТ 2675—47.
В мелкосерийном производстве при обработке некруглых деталей, деталей со смещенными отверстиями и требующих высокой точности центрирования применяются четырехкулачковые патроны с независимым перемещением кулачков индивидуальными винтами (ГОСТ 3890—47). Применяются также конструкции комбинированных патронов, основой которых является такой же механизм, как и у патрона, изображенного на фиг. VI. 6, а. Кроме того, каждый кулачок имеет свой винт для перемещения при наладке.
Б. Патроны с механизированным приводом
Независимо от типа производства для сокращения вспомогательного времени и облегчения труда рабочих широко внедряются механизированные патроны с пневматическим, гидравлическим или электромеханическим приводом.
Фиг. VI. 7. Двухкулачковый рычажный патрон с механизированным приводом.
По связи с приводом патроны делятся на тяговые с внешним цилиндром и бестяговые с встроенным цилиндром. По конструкции центрирующего механизма они делятся на рычажные, рычажно-клиновые и клиновые; по принципу наладки — с переставными и регулируемыми кулачками.
На фиг. VI. 7 показан двухкулачковый патрон, приводимый в действие тягой от цилиндра, расположенного на заднем конце шпинделя станка.
Патрон крепится винтами 1 к переходной планшайбе (фланцу), устанавливаемой на шпинделе станка. Винтом 3, связывающим патрон с тягой штока пневматического цилиндра, регулируется положение кулачков 11 относительно поршня пневматического цилиндра. От самоотвинчивания в процессе работы патрона винт удерживается пружинным стопором 5, помещенным в гайке 4\ последняя закреплена на.винте 3 стопором 2. Доступ к винту возможен при отвинченной пробке 15.
Кулачки 11 перемещаются под действием рычагов 10, опирающихся на цилиндрические гнезда 7 в корпусе 8 патрона. Штифты 9, помещенные в отверстиях рычагов, предохраняют их от произвольного смещения. Давле
Универсальные кулачковые патроны
311
ние от поршня пневматического цилиндра передается на рычаги через винт 3 и гайку 16, помещенную на муфте 6. На гайке имеются две наклонные плоскости К, под действием которых при обратном ходе поршня (слева направо) кулачки расходятся, освобождая обрабатываемую деталь.
Кулачки 11 имеют Т-образные пазы, в которых сухарями 12 и винтами 13 укреплены сменные губки 14.
Патроны изготовляются следующих размеров: D = 160, 250, 320, 400 мм;
В — 35-?-75 мм; И = 130—245 мм; кулачков от 5 до 10 мм.
В условиях индивидуального и серийного производства патрон часто приходится переналаживать, что связано с необходимостью переставлять накладные кулачки (губки) и терять на это много времени. Московским заводом приспособлений предложена конструкция рычажного патрона, имеющего, кроме механизма центрирования, механизм наладки кулачков на разные диаметры заготовки (фиг. VI. 8).
Патрон центрируется и закрепляется с помощью фланца А на шпинделе Б. Тяга 14 ввинчена в гайку 9, смонтированную на центральной втулке 12 и закрепленную на ней с помощью гайки 13 с шариковым фиксатором; центральная втулка 12 скользит в отверстии втулки И со шпоночной канавкой. На укрепленных в корпусе / осях 3 установлены три рычага 2, с отношением плеч
d = М16-нМ27 и обеспечивают ход
Фиг. VI. 8. Трехкулачковый рычажный патрон с механизированным приводом и устройством для регулирования кулачков на разные диаметры зажима.
3 : 1, на осях которых свободно посажены сухари 4 и 8, входящие в контакт с основаниями 5 кулачков 7 и центральной втулкой 12. При переме-
щении тяги рычаги поворачиваются на своих осях и перемещают в радиальном направлении кулачки.
Переналадку патрона производят при помощи винтов 6 с трапецеидальной нарезкой. Для исключения возможности осевых перемещений винтов 6 они сопрягаются кольцевыми выемками с соответствующими выступами оснований 5. Хвостовиками винты направляются в отверстиях втулки 11. Винты имеют зубчатые венцы, которыми они входят в зацепление с плоской центральной шестерней 10, расположенной на шейке втулки 11. При вращении ключом одного из винтов вращаются все остальные и перемещают сцепленные с ними закаленные кулачки 7; кулачки перемещаются по Т-образным пазам корпуса 1.
Для зажима по отверстию кулачки можно переворачивать. Кроме индивидуальных заготовок в патроне можно зажимать прутки диаметром до 25 мм.
На фиг.’VI. 9 показан патрон с клиновым механизмом. В радиальных пазах корпуса патрона 1 перемещаются три кулачка 2 с прикрепленными к ним с помощью винтов 4 и сухарей 3 губками, 5. В центральном отверстии патрона помещена скользящая муфта 6, связанная со штоком поршня воздушного
1 Необходимо заметить, что и этот патрон не является вполне приемлемым в мелкосерийном производстве, так как переход от обработки в патроне к обработке в центрах и обратно осложняется необходимостью нарушать или устанавливать связь патрона с тягой.
312
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
цилиндра. Для связи с кулачками муфта имеет три наклонно расположенных паза а с углом наклона 15°. Пазы в муфте и выступы b у кулачков образуют клиновые пары. При осевом перемещении муфты кулачки перемещаются в радиальном направлении и зажимают обрабатываемую деталь.
Передаточное отношение перемещений клинового механизма iu = 1 : 3,7. Угол в 15° выбран для того, чтобы избежать самоторможения в клиновой паре.
Форма клинового соединения позволяет легко заменять комплекты кулачков. В муфте 6 предусмотрено шестигранное отверстие с для ключа;
А~А
Фиг. VI. 9. Трехкулачковый клиновой
Вид А
патрон с механизированным приводом.
при повороте муфты против часовой стрелки на угол 15° кулачки выводят из зацепления и вынимают. В рабочем положении муфта удерживается штифтом 9, который одновременно служит упором, ограничивающим поворот муфты при смене кулачков. Пружинящие штифты 8 "удерживают кулачки от выпадания, когда они выведены из зацепления с муфтой. Втулка 7 предохраняет патрон от проникновения в него грязи и стружки. Одновременно ее конусное отверстие d используется для установки направляющих втулок, упоров и т. п. На фиг. VI. 10 показан второй вариант клинового сопряжения скользящей муфты 1 с кулачками 2.
К достоинствам клинового патрона следует отнести:
1) компактность и жесткость, так как механизм патрона состоит всего из четырех подвижных частей (скользящей муфты и кулачков);
2) износоустойчивость, так как соединение муфты с кулачками происходит по плоскостям с равномерно распределенным давлением, а возможность быстрого съема кулачков способствует хорошей их чистке и смазке.
Основные размеры рычажных и клиновых патронов выбираются по ГОСТ 5410-50.
Недостатки всех рассмотренных патронов с тягой через шпиндель следующие:
1) тяга, даже пустотелая, исключает (ограничивает) возможности обработки деталей с хвостовиками или из прутков;
2) вращающиеся цилиндры, помещенные на конце шпинделя, нуждаются в точной балансировке, нагружают радиальные подшипники и требуют ограждений;
3) невращающиеся цилиндры нагружают упорные подшипники шпинделя и ускоряют их износ;
Универсальные кулачковые патроны
313
4) присоединение патрона к тяге требует большого времени, а удаленность цилиндра от патрона усложняет схему подводки сжатого воздуха.
В связи с этим в последние годы появились оригинальные конструкции пневматических и пружинно-пневматических патронов с встроенным цилиндром, приводящим в действие центрирующий механизм. У таких патронов обе полости пневматического цилиндра на все время обработки соединены с атмосферой и свободны от сжатого воздуха. Стабильность зажима обеспечи-
Фиг. VI. 10. Вариант клинового сопряжения скользящей муфть? с кулачками.
вается самоторможением центрирующего механизма или упругостью пружины. Наличие самоторможения или пружины обеспечивает полную безопасность работы без включения в пневмосеть реле давления и обратного клапана.
На фиг. VI. 11 показан один из вариантов трехкулачкового пневматического патрона новой конструкции.
Конструкция состоит из неподвижно закрепленного на торце бабки станка кольцевого воздухоприемника / (фиг. VI. 11, а) и вращающегося патрона с встроенным цилиндром, установленного на шпинделе станка.
В две кольцевые канавки воздухоприемника помещены уплотнительные кольца 2 и 3 из маслостойкой резины, необходимые для предотвращения утечек сжатого воздуха в моменты его поступления в полости цилиндра. В каждом резиновом кольце имеются проходные отверстия, суммарная площадь которых составляет 40—50% от общей активной площади кольца.
314 Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
1 к 2 з у Ь ь 7 8 у 10 п
ггь
Фиг. VI. II. Трехкулачковый патрон с встроенным пневмоцилиндром, клиновым самотормозящим центрирующим механизмом и устройством для регулирования кулачков:
а конструкция патрона; б — монтажная схема пневмопривода.
Универсальные кулачковые патроны
315
При таком соотношении площадей сжатый воздух, поступающий в кольцевые канавки воздухоприемника через штуцеры в отверстиях К, плотно прижимает диафрагмы к торцу планшайбы 4 патрона и тем самым автоматически обеспечивает необходимое уплотнение.
Между резиновыми кольцами 2 и 3 и торцом детали 4 после установки патрона на шпиндель должен обеспечиваться зазор в пределах от 0,5 до 1,0 мм. Кроме того, прилегающие к резиновым кольцам участки торца должны иметь чистую отполированную поверхность.
Вращающийся узел, закрепляемый на шпинделе станка, состоит из корпуса-цилиндра 5, в котором перемещается поршень 6. На правом торце корпуса имеются радиальные пазы, в которые вставлены ползуны 8 с вмонтированными в них винтами 9; винты служат для перемещения кулачков 10 с губками 11 при наладке патрона на обработку очередной партии деталей.
Наличие центральной конической шестерни /5, связанной с тремя коническими шестернями 12, позволяет при вращении одного из трех винтов 9 производить одновременно перемещение всех кулачков.
Закрепление заготовки осуществляется при подаче воздуха в левую полость цилиндра 5. При этом поршень 6 перемещается вправо и благодаря наличию угла наклона в 5° радиально перемещает пальцы 7, которые заставляют ползуны 8 и кулачки 10 и 11 передвигаться к центру.
После закрепления воздух из левой полости выпускается в атмосферу, а заготовка удерживается в зажатом состоянии за счет самоторможения в клиновых парах поршень — пальцы.
Отжим производится подачей сжатого воздуха в правую полость цилиндра 5; при этом поршень и пальцы возвращаются в исходное положение, а кулачки отходят от заготовки.
Техническая характеристика, патрона (при указанных на чертеже размерах)
Ход кулачков..............................................2—3 мм
Развиваемая сила зажима при давлении 4 кг!смг............. 1750 кг
Вес патрона .............................................. 38 кг
Патрон легко устанавливается и снимается со шпинделя, так как между ним и воздухоприемником отсутствует жесткая связь.
Патрон оставляет полость шпинделя открытой, что обеспечивает возможность обработки деталей из прутка. Наличие механизма для быстрой ручной переналадки кулачков патрона делает его пригодным для использования в мелкосерийном и индивидуальном производстве.
Нафиг. VI. 11, б показана схема установки патрона и необходимой пневмоаппаратуры на станке. На схеме показаны водоотделитель с фильтром /, регулятор давления 2, тройник с манометром 3, масленка 4, кнопочный распределительный кран с цилиндрическими золотниками 5. Воздух поступает в цилиндр только в моменты зажима и освобождения заготовки, для чего нажимают верхнюю или нижнюю кнопку крана. Как только кнопка отпускается, воздух из цилиндра уходит в атмосферу (см. фиг. IV. 48); В процессе обработки заготовки обе полости цилиндра соединены с атмосферой, а стабильность зажима обеспечивается самоторможением механизма.
На фиг. VI. 12 показан патрон с встроенным цилиндром одностороннего действия (конструкция фирмы Форкардт). Воздухоприемное кольцо 1 неподвижно закреплено через промежуточное кольцо на торце бабки станка, а корпус 2 патрона центрируется на фланце шпинделя и закрепляется гайками с помощью поворотной шайбы (см. фиг. VI. 3). С правой стороны корпус-цилиндр закрыт крышкой 4, в которой имеются обычные радиальные пазы под кулачки 5.
316
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
На ступице поршня 3 образованы три продольных паза, расположенных
друг относительно друга под углом 120° и наклоненных по отношению к оси
на 15°. В эти пазы заходят концы кулачков, образуя несамотормозящие
Фиг. VI. 12. Трехкулачковый пружинно-клиновой патрон с встроенным пневмоцилиндром.
клиновые соединения. При линейнОхМ перемещении поршня сцепленные с его пазами кулачки совершают перемещения в радиальном направлении, зажимая или освобождая обрабатываемую деталь. В этой части конструкция патрона аналогична конструкции клинового патрона; показанного на фиг. VI. 9 или VI. 10.
Сжатый воздух через штуцер подводится к невращающемуся воздухоприемнику /, заполняет кольцевой паз А и далее через отверстия в резиновом уплотнительном кольце 7 и отверстия 5 в корпусе 2 поступает в левую полость цилиндра; кулачки при этом расходятся.
При переключении распределительного крана воздух из цилиндра уходит в атмосферу, а поршень под действием сильных пружин 6 возвращается в исходное положение; кулачки перемещаются к центру и зажимают изделие. Стабильность зажима на все время обработки обеспечивается упругостью пружин.
Технические требования на точность изготовления и приемку кулачковых патронов даны в ГОСТ 1654-58.
В. Определение исходной силы Q на штоке патронов с механизированным приводом
В трехкулачковых патронах с клиновым центрирующим механизмом (по фиг. VI. 9)
где W м — потребная сила зажима;
Pi — коэффициент трения между кулачками и корпусом патрона;
Hi 0,15;
Ф — угол трения в клиновом сопряжении; ф = arctg pi 2 ~ arctg 0,1 (pt 2 — коэффициент трения);
/< — коэффициент, учитывающий второстепенные (дополнительные) силы трения в патроне; К — 1,05;
Р.— угол наклона пазов в скользящей муфте;
h — высота направляющих для кулачков в корпусе патрона;
а —' вылет кулачка от его опоры до центра приложения силы зажима.
В патронах с рычажным механизмом
q = Л +
где и I — малое и большое плечо рычага.
Потребная сила зажима зависит от момента резания и коэффициента трения (сцепления) между губками кулачков и заготовки и определяется из формулы
Универсальные кулачковые патроны
317
Отсюда тту _______________________________ КМрез
w сум ~ fg ’
где Мрез— момент силы резания;
WcyM — суммарная сила зажима всеми кулачками;
R — радиус заготовки;
К — коэффициент запаса;
f — коэффициент трения (сцепления) между кулачками и заготовкой.
Значение коэффициента / зависит от состояния контактной поверхности кулачков (гладкая, с канавками, рифленая). При гладкой поверхности / = 0,25; с кольцевыми канавками f = 0,3—0,4; с взаимно-перпендикулярными канавками, уменьшающими поверхность контакта на 75°/0, f = 0,45—0,5; при рифленой или зубчатой поверхности для зажима заготовок по черным базам f = 0,8—1,0.
Г. Примеры наладок кулачковых патронов
На фиг. VI. 13 показаны примеры наладок двухкулачковых патронов.
Спиральные трехкулачковые патроны обычно используются без особых наладок, так как вращением спирали кулачки можно раздвигать на большие
Фиг. VI. 13. Примеры наладок двухкулачковых патронов:
Л 2 — сменные губки: 3 — обрабатываемые детали сложной формы.
расстояния. У большинства других патронов ход кулачков небольшой (3—6 мм), и поэтому при переходе от обработки одной партии деталей к другой накладные кулачки (губки) приходится менять или переставлять.
318
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
На фиг. VI. 14, а показана форма поверхностей сопряжения накладного 1 и основного 2 кулачков, стягиваемых после перестановки винтами 3 через Т-образный сухарь 4.
Сменные накладные кулачки (фиг. VI. 14, б) могут сопрягаться с основными шпоночными выступами и пазами. Форма губок кулачков зависит от формы обрабатываемых деталей и может быть самой разнообразной (фиг. VI. 15).
При закреплении тонкостенных и точных изделий в кулачках силы зажима вызывают деформацию и приводят к неточности обработки, поэтому приходится изготовлять специальные патроны и оправки. Однако в ряде случаев, особенно при изготовлении единичных деталей или небольших партий, можно ограничиться применением соответствующих наладок на кулачковые патроны.
Приспособления для обработки валов и труб
319
Для повышения точности обработки при зажиме деталей по обработанной поверхности сырые кулачки растачивают на месте. В этом случае в кулачки зажимают кольцо 1 (фиг. VI. 16, а), выбирают при этом все зазоры, а затем растачивают их до нужного размера. Закаленные кулачки таким же
методом можно шлифовать. ~
Для точной установки обрабатываемых деталей вдоль оси применяется универсальный упор, показанный на фиг. VI. 16, б. Конусная втулка 1 вставляется в гнездо шпин-
Фиг. VI. 16. Схема расточки сырых кулачков (а) и применение универсального упора для точной установки деталей вдоль оси (б).
деля. В нее завинчивается винт 3, на конце которого устанавливается сменная упорная шайба 4. При наладке винт выдвигают на необходимую длину, а затем стопорят гайкой 2. Торец упорной шайбы подрезают на месте и тем самым обеспечивается его строгая перпендикулярность к оси.
На фиг. VI. 16, б внизу показано подрезание диска, установленного по упору. На практике применяются и другие всевозможные наладки кулачковых патронов.
3. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВАЛОВ И ТРУБ
Развитие скоростных методов способствовало улучшению конструкций приспособлений, используемых при обработке валов на токарных станках.
Вместо обычных неподвижных центров широкое применение получили центры, оснащенные наконечником из твердых сплавов, и улучшенные конструкции вращающихся центров, а для обработки на настроенных станках используются «плавающие» передние центры, позволяющие устанавливать детали до осевого упора.
Новые конструкции быстродействующих поводковых устройств заменяют обычные винтовые хомутики. Совершенствуются также конструкции люнетов. Все эти приспособления способствуют сокращению машинного и вспомогательного времени обработки.
А. Задние центры
Неподвижные задние центры работают как подшипники скольжения с большими удельными давлениями и подвергаются сильному нагреву и износу. По этой причине центры, изготовленные из инструментальных углеродистых сталей, не пригодны для обработки на высоких скоростях.
320
IIриспособления для токарных и круглошлифовальных станков
При наличии закаленных центровых углублений на заготовках можно применять неподвижные центры с наконечниками из твердого сплава ВК8. Размеры центров с наконечниками нормализованы.
Вращающиеся задние центры позволяют работать на высоких скоростях и обеспечивают достаточную точность. Параметры вращающихся центров установлены ГОСТ 8742—58.
В соответствии с ГОСТ, вращающиеся центры изготовляются двух разновидностей: тип I—для заготовок, имеющих центровые отверстия (исполнения А и 5); тип II — для полых валов и заготовок из труб. В табл. VI. 1 приведены основные размеры вращающихся центров. Стандарт на вращающиеся центры не предопределяет их конструкцию. Для работы при легких и средних нагрузках рекомендуется применять конструкцию центров типа ТФЮ (фиг. VI. 17).
Таблица VI. 1
Размеры стандартных вращающихся центров в мм
Тип I
Тип Л
Нормальная серия Усиленная серия
№ конуса Морзе d, iD L 1~ D L 1~ П
d не более не менее d не более 1 не менее ГЦ
2 17,780 22 55 160 96 24 60 — — — — —
3 23,825 25 60 180 100 28 70 — — — — —
4 31,267 25 65 210 107 28 80 31,267 30 75 215 112 30 90
5 44,399 32 75 240 110 32 90 44,399 40 90 250 120 35 100
6 — — — — __ — — 63,348 55 125 340 160 40 140
Основные технические требования к вращающимся центрам:
1) центровый валик и насадка должны изготовляться из конструкционной или углеродистой инструментальной стали и иметь твердость не ниже 7?С 50.
2) твердость рабочих поверхностей центрового валика вращающихся центров типа II и хвостовика корпуса должна быть не ниже RC 40;
3) чистота поверхности: а) рабочего и посадочного конусов — не ниже 7-го класса; б) остальных наружных поверхностей —не ниже 5-го класса;
Приспособления для обработки валов и труб
321
4) допустимое радиальное биение — 0,015 мм\ у центров повышенной точности — не более 0,007 мм.
Ниже приведены допустимые в условиях эксплуатации радиальные' нагрузки на вращающиеся центры, в зависимости от их размеров.
№ конуса Морзе ................................... 2 3 4 5
Допускаемая радиальная нагрузка в кг . .
60 100 200 300
Фиг. VI. 17. Вращающиеся центры:
а — для обработки деталей с центровыми отверстиями; б — для обработки труб и полых деталей.
В последние годы вместо хомутиков широко применяются передние центры — поводки, при которых требуются большие осевые давления со стороны пиноли задней бабки. Возникла также необходимость регулировать осевое давление и поддерживать его постоянным.
На фиг. VI. 18 показан общий вид, а на фиг. VI. 19, а — разрез заднего вращающегося центра с индикатором для регистрации осевого усилия. При перемещении центрового валика 1 кольцо 2 коническим участком воздействует на наконечник и стрелку индикатора 3, который показывает деформацию тарельчатых пружин 4 и величину осевого давления. Перед эксплуатацией центр (индикатор) тарируют, т. е. искусственно нагружают заранее известной осевой силой и фиксируют показания стрелки индикатора. В процессе работы по этим показаниям отсчитывают действующее осевое давление.
На фиг. VI. 19, б показан центр для тяжелых работ с конусом Морзе № 6 (диаметр центрового валика 55 мм). Вес обрабатываемой детали и осевое давление здесь могут достигать нескольких тонн.
322
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
Фиг. VI. 18. Общий вид вращающегося центра с индикатором, показывающим осевые усилия.
Фиг. VI. 19. Конструкция вращающегося центра с индикатором (а) и конструкция центра для тяжелых работ (б).
Приспособленйя для обработка валов и труб
323
Для тяжелых нагрузок целесообразно применять не вставные, а встроенные в пиноль задней бабки вращающиеся центры \ Такие центры имеют малый.вылет и более жесткую конструкцию.
Для обеспечения точной работы на вращающихся центрах необходимо их периодически перешлифовывать. Токарь-новатор К. В. Лакур предложил простой и надежный метод шлифования рабочего конуса на месте.
На фиг. VI. 20 валик 1 с нормальным центровым углублением надевается на передний центр, а с другого конца только накернивается и подпирается
Фиг. VI. 20. Схема шлифования (заправки) конуса вращающегося -центра.
острием заднего вращающегося центра с силой, обеспечивающей вращение валика и центра в процессе шлифования. При таком методе кончик центра диаметром 1—1,5 мм остается недошлифованным. Однако при сравнительно глубоких центровых отверстиях это не имеет значения. Кроме того, при желании кончик можно прошлифовать, поворачивая центр вручную, после снятия валика, не задевая ранее шлифованную поверхность. После заправки вращающийся центр имеет биение в пределах 0,005—0,01 мм.
Б. Передние плавающие центры с поводками
Обработка валов с установкой в обычных центрах с применением винтового хомутика и поводковой планшайбы имеет ряд существенных недостатков:
1) большие затраты*вспомогательного времени на зажим и снятие хомутика;
2) хомутик не позволяет вести сквозную обработку;
3) при разной глубине зацентровки заготовки при установке на станок смещаются в осевом направлении, что не позволяет вести обработку ступенчатых деталей по упорам или копиру.
Применение плавающих центров устраняет эти недостатки.
На фиг. VI 21, а показан общий вид, а на фиг. VI. 21, б—конструкция переднего центра, применяемого в зарубежной практике. Центр состоит из корпуса 1, трех радиальных стопорящих плунжеров 2, расположенных под углом 120° друг к другу, нажимной втулки 3 с поводковым штифтом 4, зубчатого поводка 5, плавающего центра б, нагруженного пружиной, сферической шайбы 7, служащей опорой для поводка, и поводкового пальца 8, связывающего корпус центра с втулкой 3.
При поджиме заготовки центром задней бабки зубцы поводка 5 врезаются в ее торец и передают крутящий момент. Сопряжение поводка по сферической поверхности позволяет ему поворачиваться на угол до 6° во всех направлениях, что необходимо на случай косого торца заготовки.
1 При обтачивании тяжелых валов находит применение задний центр, наконечник которого, посаженный на роликоподшипники, входит вместо центрового отверстия в выточку вала. Прим. ред.
324
Приспособления для токарных ' и круглошлифовальных станков
Желательно, чтобы поводковые плавающие центры работали совместно с задними вращающимися центрами, имеющими тарированный индикатор (показано на фиг. VI. 21, б), что позволяет контролировать и регулировать осевое давление со стороны центра задней бабки.
Фиг. VI. 21. Общий вид (а) и конструкция (б) переднего плавающего центра с зубчатым поводком.
Потребные осевые усилия зажима зависят от условий обработки и определяются опытным путем. Для ориентировочных подсчетов можно пользоваться табл. VI. 2, составленной на основании опытных данных для случая обработки стали 60 резцом из твердого сплава'
Таблица VI. 2
Данные для определения осевого усилия поджима задним центром в зависимости от условий обработки
Центр с конусом Морзе № Диаметр поводка в мм Диаметр вала в мм Скорость резания в м/мин Подача в мм/об Сечение стружки в мм2 Осевое усилие в кг
2 24 25 94 0,28 1,7 500
3 34 35 99 0,33 2,8 750
4 44 45 99 0,38 ‘ 4,2 750
5 59 60 90 0,42 6,3 1000
5 74 75 88 0,47 8,0 1000
6 89 90 85 0,53 10,6 1250
Предполагается, что поводок сопрягается с обрабатываемым валом всей своей торцовой поверхностью. При иных соотношениях диаметров поводка
Приспособления для обработки валов и труб
325
и . вала будут изменяться крутящие моменты,7 поэтому табличные значения осевых сил, следует изменять, умножая их на коэффициент К.
iz _ ^поводка
А . ,
ивала
где d — диаметры.
На практике в ряде случаев применяют более простые поводковые центры.
В конструкции, показанной на фиг. VI. 22, а, отсутствуют радиальные плунжеры для автоматического застопоривания плавающего центра /. Как по-
Фиг. VI. 22. Различные конструкции передних центров с поводками.
называют многочисленные опыты, надежно подпружиненный плавающий центр даже при самых тяжелых нагрузках не сдает; зубчатые поводки 2 — сменные. Эти центры рекомендуют для пол у чистовых работ с сечениями снимаемой стружки до 3 мм2.
На фиг. VI. 22, б показан способ передачи крутящего момента через резиновый цилиндрик /, надеваемый на шейку переднего центра. Резиновые поводки особенно пригодны в инструментальных цехах для тонкого точения и шлифования закаленных деталей.
Зубчатые поводки со сферической опорой из-за трения между поводковым штифтом и пазом в поводке, а также на сферической поверхности (фиг. VI. 21, б) не всегда устанавливаются строго по торцу заготовки. В ^таких случаях только один-два зуба внедряются в торец заготовки на необходимую глубину, а остальные почти не участвуют в передаче крутящего момента. Имелись случаи провертывания детали, что побуждало рабочих повышать осевые усилия на станке 1А62 до 1 т.
Столь большие усилия вредно отражались на работе подпятника шпинделя станка, нормальная осевая нагрузка для которого по данным московского завода «Красный пролетарий» не должна превышать 750 кг. Кроме того, при таких нагрузках сравнительно быстро выходят из строя задние вращающиеся центры.
На фиг. VI. 23 показана новая конструкция плавающего поводкового центра 2, разработанная и внедренная на станкостроительном заводе им. Свердлова. Вместо поводков со сферической опорой применены сменные поводки 5 с опорами в виде двух полукруглых выступов радиусом 6 мм. Этими выступами поводок упирается в полукруглые выемки промежуточной шайбы. 4, которая имеет на своем левом торце аналогичные полукруглые выступы, но размещенные перпендикулярно к направлению первых; выступы
326 Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
шайбы 4 входят в соответствующие выемки на торце корпуса /. Шайба 4 и поводок 5, образующие шарнирную систему, прикрываются и удерживаются от выпадания гайкой-колпачком 3. Новая конструкция надежно обеспечивает прилегание и равномерное врезание всех зубьев повода 5 в торец заготовки. Как показали испытания, передаваемый крутящий момент при одном и том же осевом усилии повысился до 1,5 раза.
Фиг. VI. 23. Плавающий передний центр с шарнирным поводковым устройством’.
В. Центрирующие и поводковые устройства для пустотелых валов и труб
На фиг. VI. 24, а обрабатываемый полый вал 3 устанавливается на стержень 2, имеющий на левом конце головку с центрирующим участком и лысками для захвата поводком 1. Второй конец вала центрируется и затягивается гайкой 4, .
Приспособления для обработки валов и труб
327
На фиг. VI. 24, б и в показаны рифленые поводковые центры для полых деталей, которые, как и предыдущие, позволяют производить, их обработку по всей длине. Для удаления центров из конусного гнезда'шпинделя предусмотрены гайки 1. По фиг. VI. 24, в гайка связана с центром поперечными штифтами 2.
Фиг. VI. 24. Передние поводковые центры для центрирования и вращения пустотелых деталей.
На фиг. VI. 25 показаны две конструкции передних поводковых центров для центрирования и вращения пустотелых деталей.
На фиг. VI. 25, а на поводке 1 для повышения коэффициента трения нарезана винтовая канавка; на фиг. VI. 25, б подпружиненный грибко
Фцг. VI. 25. Разновидности устройств для центрирования и вращения пустотелы х деталей и
труб.
Фиг. VI. 26. Задний вращающийся центр с винтовыми распорками для центрирования труб.
образный плавающий центр 2 центрирует деталь, а зубчатый поводок 1 врезается в торец и передает ей вращение. Детали поджимаются вращающимся задним центром с насадкой (фиг. VI. 17, б).
На фиг. VI. 26 изображена конструкция заднего вращающегося центра для крупных токарных станков, позволяющая центрировать и зажимать
328
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
трубы с внутренними диаметрами от 250 до 500 мм, На хвостовике центра установлены упорный шариковый и радиальный роликовый подшипники / и 4, на которых вращается чашеобразная деталь 3 с наружным коническим участком для центрирования сменных колец 5. Центрирование, и зажим деталей осуществляется головками регулируемых винтов 2; для крепления деталей с обработанной полостью используются винты с латунными наконечниками.
При переходе к обработке деталей с другим диапазоном внутренних диаметров кольцо 5 заменяется, для чего отпускается болт 8 и удаляется быстросъемная шайба 7 и нажимной фланец 6.
Г. Самозахватывающие поводковые патроны
В отличие от обычных поводковых патронов с пальцем и хомутиком (ГОСТ 2571—53 и ГОСТ 2572—53) эти патроны имеют два или три эксцентриковых кулачка с насечкой, которыми они в момент начала резания захватывают обрабатываемую деталь и приводят ее во вращение; с увеличением крутящего момента резания автоматически увеличивается и крутящий момент патрона. Поэтому они надежно работают при любых сечениях стружки. Детали, как обычно, устанавливаются на неподвижные или плавающие центры. Для удобства установки деталей на центры применяют конструкции с автоматически раскрывающимися кулачками, а для обеспечения равномерного зажима всеми кулачками применяют плавающую систему кулачков или систему с кулачками независимого действия.
Кулачковые поводковые патроны выполняются универсальными; широкое применение хши получили на многорезцовых токарных станках, где требуется передача больших крутящих моментов.
На фиг. VI. 27 показан поводковый патрон с плавающим .центром и автоматически раскрывающимися кулачками, применяющийся., на московском заводе «Красный пролетарий» (конструкция В. П. Денисова).
Патрон состоит из трех узлов: оправки, вставляемой в гнездо шпинделя, планшайбы, навинчиваемой на шпиндель, и плавающего диска с кулачками.
В оправке 2 размещены плавающий центр 3 и устройство, запирающее центр. На оправке и в планшейбе 4 расположены сферический упор /7, фланец 9 с прокладкой 13, опорная шайба 7 и втулка 8, служащие для фиксации запирающего устройства в процессе работы и раскрытия кулачков при снятии обработанной детали. Кроме того, к планшайбе 4 прикреплены винтами фланец 10, планки 18 и упор 21,
В плавающем диске 11 размещены три ползуна 12, расположенные в пазах по окружности диска под углом 120°. На каждом ползуне имеется эксцентриковый самозажимной кулачок.
Ползуны с кулачками 14 при помощи винтов 22 могут перемещаться в пазах диска на требуемую величину в зависимости от диаметра обрабатываемой детали.
Щитки 15, прикрепленные к ползунам, предохраняют механизм патрона от попадания стружки.
В начале работы самозажимные кулачки 14 находятся в крайнем раскрытом положении и заготовка через отверстие в кожухе патрона свободно устанавливается на центрах. В это время между торцом упора 17 и торцом заготовки имеется зазор.
При поджиме центром задней бабки плавающий центр 3 перемещается, и торец заготовки, прижимаясь к торцу упора, перемещает упор и фланец 9, а кулачки 14 зажимают заготовку. При косом торце заготовки упор 17 с шариками 19 поворачивается на сферической шайбе 7.
Движение плавающего центра и вместе с ним сферического упора прекращается, когда задняя плоскость опорной шайбы 7 коснется торцов трех
Фиг. VI. 27. Поводковой патрон с плавающим центром и автоматически раскрывающимися кулачками
Приспособления для обработки валов и труб
330
Приспособления для токарных и круглошлифавальных станков
штырей 6. Штыри своими радиальными выемками запирают плунжеры 5, которые скосами наглухо стопорят плавающий центр.
При снятии обработанного валика плавающий центр под давлением пружины 1 движется в обратном направлении, выталкивая деталь из патрона, а плунжеры под действием кольцевой пружины 20 движутся к центру. Одновременно фланец Р, нажимая своей передней плоскостью на три рычага 16, поворачивает кулачки и устанавливает их в крайнее раскрытое положение. При остановке станка деталь свободно вынимается из патрона. Следы, оставляемые насечкой кулачков, снимаются в процессе шлифования.
Фиг. VI. 28. Двухкулачковый поводковый патрон с автоматически закрывающимися и открывающимися кулачками под действием центробежных сил инерции.
При эксплуатаций рассмотренных поводковых патронов бывают случаи, когда заготовка под действием сил резания провертывается в начале обработки, что приводит к поломке резца. Для устранения этого недостатка и повышения автоматичности и надежности действия в последнее время внедряются сравнительно простые по конструкции поводковые патроны с грузами, основанные на использовании центробежных сил инерции. Внедрению этих патронов способствует быстроходность шпинделей современных токарных станков.
На фиг. VI. 28 показан патрон конструкции Московского станкостроительного завода им. Орджоникидзе. Фланец 1 патрона крепится болтами к переходному фланцу или непосредственно к фланцу шпинделя, как показано на фигуре. Корпус 3 патрона соединен с фланцем 1 посредством винтов 5 с распорными втулками 6 и ведущих пальцев 2. Корпус 3 может перемещаться относительно фланца 1 в направлении его пазов, что обеспечивает равномерность зажима заготовки кулачками 4; пружины 9 возвращают корпус в исходное центр ал ьное положение.
Кулачки 4 свободно установлены на пальцах 2 и имеют на профиле насечку. С началом вращения шпинделя кулачки под действием центробежной силы, развиваемой грузами 10, зажимают заготовку и приводят ее во вращение; дальнейший зажим осуществляется в процессе резания. При остановке станка кулачки под действием пружин 8 автоматически раскрываются толкателями 7; для разгрузки пальцев 2 они своей полуцилиндрической поверхностью прижимаются к радиусным выточкам в корпусе 3. Путем смены кулачков патрон можно использовать для зажима деталей диаметрами от 30 до 150 мм.
Приспособления для обработки валов и труб
331
В случае необходимости патрон может был/ использован совместно с плавающим центром обычной конструкции.
Величина центробежной силы прямо, пропорциональна квадрату скорости п об/мин. вращения шпинделя станка и определяется по формуле
Р= 0,01G/?—, * g
где — центробежная сила в кг;
О -— вес вращающихся грузов лв кг;
R — расстояние от центра тяжести груза до оси шпинделя станка в м; g — ускорение при свободном падении груза в м/сек2 (g = 9,81 м/сек2). Центробежные поводковые патроны в зависимости от их диаметра могут вмещать грузы общим весом от 3 до 6 кг. Тогда, например, при G = 3 кг, R — 45 мм, п = 500, 1000, 200Р об/мин. центробежная сила, прижимающая кулачки к заготовке, соответственно будет Рц — 34, 138, 55Якг.
На заводе «Фрезер» им. М. И. Калинина спроектирован и внедрен в производство трехкулачковый центробежный патрон с плавающим центром и автоматически раскрывающимися кулачками.
Патрон (фиг. VI. 29) представляет собой сварной корпус 3, в котором . расположены плавающий центр 4 с пружиной 2 и три груза или балансира 6, установленные на осях 7; балансиры связаны с зажимными кулачками 9 пальцами 11. Кулачки установлены на осях 10, запрессованных в передней стенке патрона.
Осевое перемещение центра 4 ограничивается винтом 5. Центр имеет коническую шейку и в рабочем положении сопрягается с коническим гнездом корпуса патрона, что устраняет его биение. Усилие пружины 2 регулируется винтом 1.
Для увеличения веса балансиров 6 в них предусмотрены отверстия диаметром 50 мм, залитые свинцом; вес каждого балансира примерно 2 кг. Балансиры находятся под действием пружин 13, удерживающюе-it^HB-^^ бочем положении. Патрон закрыт кожухом 8 и крышко^<Л2Гзакрепляемыми на его корпусе винтами.
При работе на кулачки 9, кроме сил резания, Действуют также центробежные силы от балансиров, передаваемые с помощью пальцев 11. В результате кулачки плотно прижимаются к обрабатываемому изделию и не допускают его проворота относительно патрона.
В конструкции патрона расстояние от центра тяжести каждого груза до оси шпинделя R = 0,05 м. Тогда при G = 2 кг, п 1000 об/мин. центробежная сила, действующая на каждый кулачок, по предыдущей формуле будет
р 0,01.2.0,05-10002 0
------9^81-------Кг-
Суммарная сила Рц. сум = 102-3 = 306 кг.
Наличие такой силы исключает возможность проворота заготовки в начале резания.
После обработки детали и остановки шпинделя балансиры 6 под действием пружин 13 возвращаются в исходное положение и, увлекая кулачки 9, автоматически раскрывают их, освобождая заготовку.
Для определения угла поворота балансира, при котором обеспечивается поджим центробежной силой по всей зоне зажимного действия кулачка, построена схема V Из схемы имеем: дуга fk ^ek или R6a6 RKaK, где R6 и RK
1 «Станки и инструмент», 1959, № 6, статья А. М. Гирель и И. И. Чикарева.
332
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
соответственно расстояния от центра поворота (0б) балансира и кулачка (Ок) до оси пальца //; аб — угол поворота балансира в радианах, при котором обеспечивается действие центробежной силы по всей зоне зажимного действия кулачка; ак — угол поворота кулачка в радианах, равный углу аОкс, принятому, по конструктивным соображениям равным 45°, или 0,785 радиана (абс — зона зажимного действия кулачка).
Фиг. VI. 29. Трехкулачковый поводковый патрон с автоматически закрывающимися и открывающимися кулачками под действием центробежных сил инерции и с плавающим центром.
Выразив угол поворота балансира через RKi ак и R6 и подставив числовые значения, получим
RKaK 25*0,785 р. о*? п1ооо/
аб = р— = —~— — 0,37 радиана = 2Г38 . Кб 02
Для надежности работы балансиров принято аб 23°. При практических расчетах можно принимать аб 0,5ак.
Патрон обеспечивает равномерный зажим заготовки без применения плавающей системы кулачков, так как в случае эксцентричности заготовки центробежные силы зажимают ее различными точками кривой са.
Приспособления для обработки валов и труб
333
Д. Люнеты
Люнеты,' как известно, применяются в качестве дополнительных опор при обработке нежестких валов.
Используются универсальные неподвижные или подвижные люнеты с раздвижными кулачками и специальные, предназначенные для обработки определенных деталей или для поддержания приспособления, установленного-на шпинделе станка и имеющего большой вылет.
Обычные конструкции неподвижных универсальных люнетов не отвечают требованиям скоростной обработки, так как кулачки люнета, изго-
Фиг. VI. 30. Модернизированный неподвижный люнет.
товленные из бронзы или чугуна, быстро изнашиваются и в их сопряжении с деталью образуется зазор, что приводит к вибрациям.
Новатор В. К. Семинский предложил модернизировать существующие люнеты (фиг. VI. 30). В основании 1 люнета кулачки заменяют шарикоподшипники 7, а гнездо под кулачок в крышке 2 растачивают и вставляют в него стержень 4 с пружиной 5, на котором закреплена серьга 6 с-двумя шарикоподшипниками 7.
Шарикоподшипники основания люнета настраивают на диаметр по контрольному валику, устанавливаемому в центрах, или по самой обрабатываемой детали. Затем накидывают крышку 2 люнета и гайкой 3 регулируют положение стержня 4 с таким расчетом, чтобы зазор между основанием и крышкой составлял 3—5 мм\ после этого эксцентриком 8 прижимают крышку. При этом пружина 5 сжимается и шарикоподшипники, установленные в серьге, с силой начинают прижимать обрабатываемую деталь к шарикоподшипникам основания.
Биение, вызываемое овальностью и неодинаковой толщиной различных участков обрабатываемой детали, при данной конструкции люнета воспринимается пружиной 5, которая работает как амортизатор.
При обработке черных заготовок сначала приходится обтачивать с малыми скоростями и подачами шейку под люнет или надевать на заготовку специальную муфту под люнет.
334
Приспособления для токарных и круг’лошлифовальных станков
В этих случаях целесообразно применять специальный люнет конструкции В. К. Семинского (фиг. VI. 31).
Люнет состоит из основания, прикрепляемого к станине, и поворотного корпуса 1, в который установлен и прикрыт крышкой 3 роликовый подшипник 2. В отверстие подшипника запрессована втулка 4, к фланцу которой
Фиг. VI. 31. .Специальный неподвижный люнет для установки длинных нежестких валов по необработанной поверхности.
винтами 10 свободно прикреплено плавающее самоустанавливающееся кольцо 6 с регулируемыми по диаметру вала двумя кулачками 9 и зажимным винтом 5.
Перед обработкой кулачки 9 и винт 5 заранее устанавливают на размер вала, а затем поворотом рукоятки 7 от себя освобождают корпус 1 и для удобства закладывания заготовки в отверстие плавающего кольца поворачивают его. После установки вала корпус возвращают в исходное положение, фиксируют фиксатором 8 и снова закрепляют на основании, а обрабатываемый вал закрепляют в центрах.
При установке в центрах кольцо 6 самоустанавливается по валу и его закрепляют на нем винтом 5. Затем кольцо 6 тремя винтами 11 жестко связывают с фланцем втулки 4.
Для быстрой установки кулачков по диаметру вала на торце плавающего кольца можно нанести шкалу, а на кулачках — риски.
Для повышения точности обработки длинных и тонких валов или винтов на Харьковском заводе транспортного машиностроения вместо обычного подвижного люнета применяется сдвоенный шестисухарный люнет, изображенный на фиг. VI. 32. Люнет закрепляют на суппорте станка, а резец располагают между обоими полулюнетами.
Специальные оправки и патроны для обработки втулок, фланцев, колец, дисков 335
При первом проходе используют лишь "правый полулюнет (кулачки левого отведены), т. е. работают как с обычным подвижным люнетом. При последующих проходах включаются оба полулюнета, что при симметричном
расположении резца относительно их кулачков повышает жесткость вала и точность обработки. Кулачки выполняются с сухарями 1 или роликами 2.
Фиг. VI. 32. Сдвоенный подвижной люнет для обработки длинных нежестких валов.
4. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ОПРАВКИ И ПАТРОНЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВТУЛОК, ФЛАНЦЕВ, КОЛЕЦ, ДИСКОВ
Эти приспособления используются в случаях, когда обрабатываются партии деталей и требуется высокая концентричность (соосность) наружных и внутренних поверхностей.
Концентричность можно обеспечить и в универсальном кулачковом патроне, если обработку всех поверхностей детали выполнять с одной установки. Однако во многих случаях конфигурация деталей не позволяет полностью обработать их за одну установку.
Обычно в кулачковом патроне производится предварительная обработка детали и лишь одна' из ее поверхностей обрабатывается более точно, та, которая затем используется в качестве установочной базы для последующей обработки в специальных патронах и оправках.
По конструкции центрирующего механизма эти приспособления можно разделить на следующие группы.
1. Центры-поводки в сочетании с задними вращающимися центрами.
2. Жесткие оправки.
3. Цанговые оправки и патроны.
4. Оправки и патроны с тарельчатыми пружинами.
5. Клиновые, плунжерные и шариковые оправки.
6. Самозажимные (роликовые и кулачковые) оправки и патроны.
7. Оправки и патроны с упругой центрирующей оболочкой.
Рассмотрим некоторые из этих конструкций.
А. Центры-поводки
Для чернового обтачивания втулок широко используют рифленые передние центры (ерши), которые одновременно являются и поводками (фиг. VI. 33). На фиг. VI. 33, а установленная на центр 1 обрабатываемая
336
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
деталь поджимается грибковым вращающимся центром 2. Зубцы центра / врезаются в тело детали и приводят ее во вращение.
Как видно из фигуры, деталь при установке на центры открыта для сквозной обработки.
При снятии больших припусков, чтобы исключить провертывание заготовки, приходится создавать большие осевые усилия, что приводит к быстрому износу упорного подшипника заднего центра.
В этом случае рекомендуется у всей партии заготовок базовые углубления в отверстии под зубцы центра выдавливать предварительно специальным пуансоном.
Фиг. VI. 34. Замыкающиеся центры для полу-чистовой и чистовой обработки колец, втулок.
На фиг. VI. 33, б показан сборный центр, исключающий возможность проворачивания обрабатываемых деталей. Центр состоит из корпуса /, запрессованного в него пальца 2 и собственно центра <?, установленного на пальце по посадке скольжения
Правый торец корпуса 1 и прилегающий к нему торец центра 3 выполнены по винтовой линии. Притакой конструкции с увеличением крутящего момента на резце центр 3 стремится повернуться относительно пальца и одновременно сместиться слева направо, обеспечивая надежный зажим.
В практике заводов Чехословацкой Народной Республики для получисто-вого и чистового обтачивания втулок и колец применяются замыкающиеся
Специальные оправки и патроны для обработки втулок,'фланцев, колец, дисков 337
центры с прорезями (фиг. VI. 34). Передний 1 и задний вращающийся 4 центры имеют насадки 2 и 3 с прорезями. При замыкании насадка 3 центрируется хвостовиком К. Пять габаритных размеров центров в результате их нормализации позволяют обрабатывать детали с диаметрами отверстий от 8 до 125 мм.
Б. Цанговые патроны для зажима прутков
В револьверных станках и автоматах, предназначенных для обработки пруткового материала, цанговые патроны являются неотъемлемой частью станка и используются для зажима прутков разного профиля. На фиг. VI. 35 показаны основные типы цанговых патронов: с втягиваемой (а), выдвижной (б), и неподвижной (в) цангами, и разновидности их установочных отверстий (г).
Фиг. VI. 35. Основные типы цанговых патронов.
Недостаток патронов с втягиваемой и выдвижной цангами заключается в том, что при подаче прутка до упора в револьверной головке первый при зажиме оттягивает пруток, а второй преодолевает большие силы трения с его поверхностью. В патронах с неподвижной цангой большое место в полости шпинделя занимает нажимная труба /. Существенный недостаток всех цанговых, механизмов заключается также в том, что они как в продольных, так и в поперечных сечениях, при колебании диаметров заготовок, не обеспечивают контакта по всей площади сопрягаемых поверхностей.
Размеры цанг берутся по нормалям. При отношении = 0,8ч- 1,0 (фиг. VI. 35, д) их можно определять по формулам:
D = dd \ 2Л;
L = -н 13;
/ = 1,67^ЙЗ;
tx = 0,75 ydi,
. 0,88 № 4-2)—1.
= ,
k = 2,9 Vd. +- 0,5;
= 2,72
t = 0,37 yd{;
b = 0,6/dp m — 4,5/dp R ~ O.ldj -e-0,2dp’
338
Приспособлений для токарных и круглошлифовальных станков
Толщина стенок пружинящей части берется в пределах 1,5-нЗ мм. Число прорезей принимают равным трем при dd < 30 мм; четырем — при dd < 80 мм и шести — при dd > 80 мм.
Угол при вершине конуса цанги обычно 30°. Угол конуса у втулок под цанги берется равным 29° при прямом конусе (фиг. VI. 35, а) или 31° при обратном (фиг. VI. 35, б). Цанги изготовляются из сталей марок У6А—У10А с термообработкой хвостовой части до RC 30 -г- 35 и зажимной — до RC 45 -г- 60. Для изготовления тонкостенных цанг применяется сталь 4ХС, а для крупных цанг — сталь 15ХА или 12ХНЗА. 1
На фиг. VI. 36 показан пружинно-пневматический цанговый патрон для пруткового материала; зажим осуществляется сильной пружиной, а раскрепление — сжатым воздухом.
Внутри цилиндра 4, прикрепленного винтами 3 к передней бабке станка, помещен поршень 5, соединенный с пустотелым штоком 10.
На рабочий конец шпинделя станка навинчена гильза /, в которой перемещается втулка 13, сжимающая сменную цангу.
Ввинченная в гильзу круглая гайка 12 предохраняет цангу от выпадания, а стопорный винт 11 фиксирует ее в отрегулированном положении.
Управленце патроном при раскреплении осуществляется с помощью золотника 16. При нажиме на кнопку 15 золотник перемещается, и сжатый воздух через штуцер 17 поступает в полость цилиндра. При перемещении поршня 5 влево шток 10 нажимает на кольцо 9 и, преодолевая силу упругости пружины 2, перемещает втулку 13 при помощи поводковых пальцев 8, в результате чего цанга под действием сил упругости ее стенок разжимается, и пруток освобождается.
Для очередного закрепления прутка кнопку 15 оттягивают, золотник возвращается в исходное положение, при котором сжатый воздух из полости цилиндра свободно выходит в атмосферу, а поршень, шток, кольцо с поводковыми пальцами и втулка 13, под действием пружины 2 перемещаясь вправо, сжимают цангу, которая, упираясь в гайку 12, производит зажим обрабатываемого материала.
Под действием четырех пружин 14 поршень со штоком получает дополнительное перемещение вправо, в результате которого образуется зазор между торцом кольца 9 и штоком 10, предохраняющий от возникновения между ними трения.
Крышка, в которой предусмотрено уплотнение 7, присоединена винтами 6 к цилиндру 4.
Преимущества патрона:
.1) постоянство силы зажима и безопасность в эксплуатации, так как во время обработки сжатый воздух в полости отсутствует и возможное падение давления в сети не влияет на зажим;
2) сравнительная простота схемы пневмопривода (не нужны обратный клапан и реле давления);
3) полость шпинделя свободна от тяги или толкателя, необходимых в обычных конструкциях пневмопривода.
Характеристика патр он а:
Ход поршня ................................ 10 мм
Ход зажимной втулки........................ 7 мм
Осевое усилие зажима (сила пружины)......... 1500 кг
На фиг. VI. 37 изображена конструкция гидравлического цангового патрона с ручным приводом. Корпус 4 патрона укреплен на переходном
1 Расчет зажимных цанговых патронов, применяемых на револьверных станках и токарных автоматах, нормализован ЭНИМС.
Б. Л, Богуславский, Токарные автоматы, Машгиз, 1958, табл. II. 17.
Специальные оправки и патроны для обработки втулок, фланцев, колец, дисков 339
Фиг. VI. 36. Пружинно-пневматический цанговый патрон для пруткового материала.
340
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
фланце /. В корпус через отверстие К заливается масло и надежно закрывается винтовой пробкой 9 с уплотняющей прокладкой. При вращении винта 2 перемещается плунжер 3, создающий в жидкости высокое давление. Масло,
Фиг. VI. 37. Механо-гидравлический цанговый патрон для пруткового материала.
а) 6) S)
Фиг. VI. 38. Кулачки со сменными вкладышами к цанговому патрону по фиг. VI. 37.
в свою очередь, оказывает давление на поршень 6, перемещает его-вправо и сжимает кулачки 7 со сменными вкладышами 8 (фиг. VI. 38, а, б, в). Гайка 5 служит для регулировки кулачков по диаметру прутка. Для предотвращения утечки и потери давления в сопряжениях предусмотрены уплотнения резиновыми кольцами круглого сечения.
Специальные оправки и патроны для обработки втулок, фланцев, колец, дисков 341
Преимуществом патрона является сравнительная простота конструкции и возможность развивать большие усилия зажима, так как высокое давление передается на большую кольцевую площадь поршня.
В. Универсальные цанговые оправки
На фиг. VI. 39 показаны оригинальные конструкции быстродействующих оправок со ступенчатыми цангами, допускающими установку обрабатываемых деталей на ходу станка. На фиг. VI. 39 цанга 3, установленная в шпиндель 1 станка имеет полость, в которой помещены шарик 5 и регулируемый упор 4. При затяжке цанги трубой 2, пропущенной через шпиндель, ее левая (по отношению к шарику) разрезная часть сжимается, а правая, наоборот,
Фиг. VI. 39. Общий вид и разрез оправки с механизированным приводом и сменными ступенчатыми цангами, разжимаемыми с помощью шарика.
расширяется и зажимает заготовку. Смещение положения шарика в цанге регулировкой упора позволяет зажимать детали с диаметрами отверстий, изменяющимися в пределах от —0,2 до +0,3 мм. Комплект из девяти цанг, из которых шесть имеют по три ступени, а три — по две, позволяет закреплять детали с базовыми отверстиями от 6 до 30 мм с интервалом через Гмм.
На фиг. VI. 40, а показаны два вида одной и той же универсальной оправки с пневматическим приводом, корпусе которой установлены: в одном случае сменная цанга 5 0 15 мм, в другом — 0 50 мм. В корпусе 1 сменные цанги центрируются конусной частью (конусность 1 : 10) и затягиваются резьбой. Для установки деталей разной длины применяются упорные кольца 4. Цанги разжимаются конусной частью винта 5, ввернутого в тягу 2, соединяемую со штоком, пневмопривода. Для ограничения разжима цанги без установленной на ней детали на правом конце тяги 2 предусмотрен буртик. Гайка 6 служит для закрепления и съема оправки со шпинделя станка.
На фиг. VI. 40, б показан вариант оправки, отличающейся от предыдущей только конструкцией корпуса. В данном случае корпус оправки устанавливается не в конусное гнездо, а по наружной поверхности шпинделя, что повышает способность оправки преодолевать крутящий момент резания.
Для центрирования и зажима крупных втулок могут применяться конструкции, аналогичные изображенной на фиг. VI. 41. .... -
342
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
Тяга 7, скользящая в двух направляющих втулках 6, соединяется со штоком пневматического цилиндра. При движении тяги влево гайка 3 заставляет двигаться конус 2, который производит разжим цанги /. Вследствие большой
Фиг. VI. 40. Универсальные оправки с пневматическим приводом и сменными цангами.
длины детали и значительного веса предусмотрено направляющее кольцо 4, а для устранения, возможного проворачивания предусмотрен палец 5, который входит в имеющийся в детали паз.
Г. Оправки и патроны с тарельчатыми пружинами
Тарельчатые пружины давно применяются в технике и используются в случаях, когда при значительных нагрузках пружины должны иметь малые габаритные размеры.
На фиг. VI. 42 показаны стандартные тарельчатые .пружины. Пружины нормальной точности (фиг. VI. 42, а) получаются штамповкой без дальнейшей механической обработки поверхности обреза; у пружин повышенной точности (фиг. VI. 42, б) поверхности обреза, получаемые после штамповки, под
Специальные оправки и патроны для обработки втулок, фланцев, колец, дисков 343
вергаются механической обработке; пакет из пружин, вложенных одна в другую, показан на фиг. VI. 42, в.
На фиг. VI. 42, г изображен комплект из четырех секций, каждая из которых состоит из двух пружин, сложенных друг с другом торцами.
Фиг. VI. 41. Цанговая оправка с пневматическим приводом для центрирования и зажима крупных деталей.
~ Остальное V
d—Ь Н—
Остальное
РеОра скруглить R^OJS
Фиг. VI. 42. Стандартные тарёльчатые пружины и их компоновки.
Чем больше пружин в пакете или комплекте, тем выше их способность воспринимать осевую нагрузку, а у комплектов, кроме того, тем больше предельное перемещение (сжатие) пружин.
Размеры пружин и технические условия на их изготовление регламентированы стандартом (ГОСТ 3057—54). В последние годы тарельчатые пружины применяются в различного рода приспособлениях и в первую очередь
344
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
в оправках и патронах как элементы центрирования и зажима обрабатываемых деталей. В отличие от стандартных, применяемые в приспособлениях тарельчатые пружины изготовляются толщиной S = 0,5 -н 1,25 мм и имеют два ряда (наружный и внутренний) прорезей, что повышает эластичность пружин и уменьшает потребные осевые силы зажима.
На фиг. VI. 43 изображена консольная оправка с тарельчатыми пружинами. Оправка состоит из корпуса Л упорного кольца <?, пакета пружин 4, нажимной втулки 2 и винта 5 с внутоенним шестигранным отверстием под ключ.
Фиг. VI. 43. Консольная оправка с тарельчатыми пружинами
Пакет пружин имеет отверстие и цилиндрическую установочную поверхность, обработанные шлифованием до 7—8-го класса чистоты; сопряжение А А рг
пакета с корпусом оправки по посадке или При вращении винта Д С.
пружины сплющиваются, их наружный диаметр увеличивается, а внутренний уменьшается, за счет чего происходит центрирование и зажим обрабатываемой детали. Одновременно деталь своим левым торцом плотно поджимается к упору 3.
По такому же принципу работают и патроны. В этом случае пакеты пру-А А
жин по посадке -д- или закладываются в отверстие корпуса патрона и при деформации центрируют и зажимают устанавливаемую в отверстие пакета заготовку.
Диаметры установочных поверхностей пружин при деформации могут изменяться (увеличиваться или уменьшаться) на 0,15—0,4 мм в зависимости от их размера. Это позволяет зажимать дётали, имеющие базирующие поверхности, выполненные с точностью от 1 до 4-го класса. Набор тарельчатых пружин для приспособлений нормализован (табл. VI. 3) Ч Нормалью предусмотрено 38 размеров пружин. Самая малая из них имеет наружный диаметр D — 18 мм, внутренний d = 4 мм и толщину t = 0,5 мм; путем последующей обработки наружный диаметр пружины может быть уменьшен до 14 мм, а внутренний — увеличен до 7 мм.
Самая большая пружина соответственно имеет размеры: D = 200 мм, с возможным уменьшением до 195 мм; d =. 160 мм, с возможным увеличением до 165 мм, и t = 1,25 мм.
36 промежуточных размеров пружин выбраны так, что каждая из них ао наружному диаметру может быть уменьшена до соответствующего размера предыдущей меньшей тарелки, а по внутреннему — увеличена до размера
1 «Технология транспортного машиностроения», 1956, № 11 —12, статья инж. Н. И. Завис-ляк.
Специальные оправки и патроны для обработки втулок, фланцев, колец, дисков 345
Таблица VI. 3
Нормальные размеры тарельчатых пружин в мм и передаваемые ими крутящие моменты
Пружины d D cZj a° A в Наибольший крутящий момент, передаваемый пружиной, в к гем Потребное осевое усилие на пружину для ее затяжки в кг
ВИД . №
1 4 18 7 14 30 11 11 1,3— 3,9 13—22
2 1 22 11 18 30 15 14 3,9—9,5 22—32
3 10 27 15 22 20 19 18 8,0—18 32—47
4 10 32 15 27 20 23 19 12—27 47—70
5 15 37 20 32 20 28 24 27—48 70—100
S 56 6 20 42 25 37 15 33 29 48—75 100—120
со >) 7 25 47 30 42 15 38 34 75—108 120—140
8 30 52 35 47 15 43 39 108—147 140—170
9 35 57 40 52 15 48 44 147—190 170—190
10 40 62 45 57 15 53 49 190-240 190—210
11 45 67 50 62 15 ' 58 54 240—300 210—240
12 50 70 55 67 12 62 58 300—360 240—260
13 45 75 50 70 12 63 57 314—390 285—315
14 50 80 55 75 12 68 62 390—470 315—345
15 55 85 60 : 80 12 73 67 470—560 345—380
16 60 90 65 85 12 78 . 72 560—655 380—410
си 17 65 95 70 90 12. 83 77 655—750 410—440
X « о 18 70 100 75 95 12 88 82 750—870 440—475
Си S 3 19 75 105 80 100 10 93 87 870—1000 475—505
20 80 НО 85 105 10 98 92 1000—1130 505—535
21 85 115 . 90 110 10 103 97 1130—1270 535—565
22 90 120 95 115 10 108 102 1270—1410 565—600
23 - 95 125 100 " 120 10 113 107 1410—1570 600—630
24 100 130 105 125 10 118 112 1570—1730 630—660
(D 8 о о 25 95 135 100 130 9 117 t 112 1 1 1380—1520 600—625
и сх О з: 3 26 100 140. 105 135 9 122 117 J 1520—1660 625—650
346
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
Продолжение табл. VI. 3
Пружины d D а° А В Наибольший крутящий момент, передаваемый пружиной, в кгсм Потребное осевое усилие на пружину для ее затяжки в кг
вид №
27 105 145 НО 140 9 127 122 1660—1800 650—675
28 110 150 115 145 9 132 127 1800—1960 675—700
29 115 155 120 150 9 137 132 1960—2110 700—725
CD S 30 120 160 125 155 9 142 ' 137 2110—2280 725—750
о р, 31 125 165 130 160 7,5 147 142 2280—2450 750—775
к S 32 130 170 135 165 7,5 152 147 2450—2620 775—800
33 135 175 140 170 7,5 157 152 2620—2800 800—825
о а 34 140 180 145 175 7,5 162 157 2800—2990 825—850
35 145 185 150 180 7,5 167 162 2990—3190 850—875
36 150 190 155 185 7,5 172 167 3190—3390 875—900
37 155 195 160 190 7,5 177 172 3390—3600 900-925
38 160 200 165 195 7,5 182 177 3600—3810 925-950
Примечание. Для узких пружин • * Для широких и особо 0° 9-~Ю /, мм 0,5--0,75 Й, мм 1—2 rj , JUJU 0,2 Наибольший допуск на диаметр базовой поверхности детали, мм 0,12-^0,18
широких пружин .... 12 1,0-М,25 2 — 4 0,25 0,254-0,3
последующей большей. Таким образом, набор позволяет получить любой наружный диаметр от 14 до 200 мм и любой внутренний от 4 до 165 мм.
По ширине кольцевого пояска пружины разделяются на узкие, широкие и особо широкие.
В правой части табл. VI. 3. приведены наибольшие крутящие моменты, передаваемые одной тарельчатой пружиной, и потребные для этого осевые усилия затяжки. При использовании пакета пружин осевую силу, указанную в табл. VI. 3, необходимо увеличить на число пружин в пакете; соответственно увеличится и передаваемый пружинами крутящий момент. Чаще приходится решать обратную задачу. Если известен крутящий момент Mpe3i то умножив его на коэффициент запаса К = 1,5 -н 2 и разделив произведение на табличное значение крутящего момента, находим необходимое число пружин в пакете; потребную осевую силу определяем, как и в первом случае.
Рассматривая тарельчатую пружину с прорезями как совокупность двухзвенных рычажно-шарнирных механизмов двухстороннего действия (см. гл. II), потребную осевую силу, с достаточной для практики точностью, можно определять из зависимости
" = °’75-Ж^
Q= 1,33 tg^UZ
Так как
WfR = КМрез>
Специальные оправки и патроны для обработки втулок, фланцев, колец, дисков 347
то
1W _ КМрез
fR ‘
Окончательно
Q = 1,33/С tg р, /А
где W — радиальная сила зажима;
Q — осевая сила;
Мрез — крутящий момент силы резания;
R — радиус заготовки;
f — коэффициент трения между пружинами и заготовкой;
К — коэффициент запаса;
р, — угол наклона тарелки в рабочем состоянии
Pi^P^-2°.
На фиг. VI. 44—VI. 46 показаны типовые конструкции оправок и патронов с тарельчатыми пружинами для закрепления самых разнообразных деталей. С целью'повышения точности центрирования при конструировании подобных приспособлений необходимо соблюдать следующие требования.
1. Для заготовок с короткими базовыми отверстиями применять один пакет пружин, расположенных так, чтобы при затяжке устанавливаемая заготовка своим торцом автоматически плотно поджималась к упорному кольцу (фиг. VI. 44); базовые отверстие и торец заготовки должны предварительно обрабатываться за одну установку.
2. Для заготовок с длинными базовыми отверстиями применять два максимально удаленных друг от друга пакета пружин (фиг. VI. 45). Как и в предыдущем случае, расположение пружин в левом пакете должно обеспечивать автоматический поджим заготовки к осевому упору. Кроме того, в левом пакете количество пружин должно быть меньше, чем в правом; последнее необходимо на случай, если базовое отверстие будет иметь конусность. При таком исполнении вначале зажимает заготовку и подтягивает ее к осевому упору левый пакет, а затем зажимает правый. При конусном отверстии и равных пакетах зажимает только один из них, что снижает точность центрирования.
3. Осевой упор / для заготовок с многоступенчатой базовой поверхностью необходимо контактировать с уступом, от которого заданы точные осевые размеры. Это исключает появление погрешности базирования (фиг. VI. 44).
Для обработки крупных деталей применяются оправки, закрепляемые на шпинделе через промежуточный фланец (фиг. VI. 44). На фиг. VI. 44, а упорные штифты 1 расположены впереди пакета пружин, на фиг. VI. 44, б — сзади.
На фиг. VI. 45 изображены консольные фланцевые оправки с двумя пакетами тарельчатых пружин для длинных деталей. Оправка по фиг. VI. 45, б имеет пружины разных диаметров. Упорные кольца / и промежуточные нажимные втулки 2 выполнены в соответствии с условиями закрепления деталей.
Тарельчатые пружины используются также при конструировании центровых оправок.
На фиг. VI. 46 пакеты 2 пружин под действием тяги 1 расширяют тонкостенную часть оправки, на которой устанавливаются и зажимаются обрабатываемые детали.
348
Приспособления для токарных и круглоислифовальных станков
Фиг. VI. 44. Консольные оправки с фланцевым креплением на шпинделе и механизированным приводом для обработки крупных деталей.
Фиг. VI. 45. Консольные оправки с механизированным приводом и с двумя пакетами тарельчатых пружин для длинных деталей.
Фиг. VI. 46. Оправка с тарельчатыми пружинами, действующими через тонкостенную или разрезную оболочку.
Специальные оправки и патроны для обработки втулок, фланцев, колец, дисков 349
Тарельчатые пружины изготовляются из Стали марки 60С2А. Применяется также пружинная сталь по ГОСТ 2052—53 из листового и полосового проката, которая по своим качествам не ниже стали марки 60С2А.
Приспособления с тарельчатыми пружинами имеют ряд преимуществ перед приспособлениями с цангами.
1. Они позволяют зажимать детали с базовыми поверхностями от 1 до 4-го класса точности и при хорошем изготовлении обеспечивают центрирование с точностью до 0,01 0,03 мм (точность цанговых патронов 0,05—0,1 мм).
2. В отличие от цанговых механизмов при зажиме почти отсутствует трение скольжения (тарелки работают как распорки), благодаря чему для закрепления затрачиваются меньшие усилия.
3. При массовом изготовлении стандартных тарелок путем штамповки и вырубки в них прорезей стоимость приспособлений получается значительно ниже стоимости цанговых патронов, требующих сложной технологии изготовления.
Заготовки нормализованных тарельчатых пружин в необходимом количестве должны храниться на складе. Для обработки их поверхностей нужны несложные приспособления; окончательное шлифование установочной поверхности производится в собранных оправках (патронах).
Перед окончательным шлифованием пакетам тарельчатых пружин задается предварительный натяг и требуется, чтобы после шлифования наружный диаметр пружин оказался выполненным под плотную (П) или напряженную (Н) посадку. Эти посадки при зажиме обеспечивают надежное центрирование обрабатываемых деталей, а дальнейшей затяжкой производится их окончательное закрепление.
Д. Оправкй с ребристыми цангами
Эти цанги выполняются в виде колец и втулок с наружными и внутренними прорезями, позволяющими им пружинить. На фиг. VI. 47 показана схема оправки с одной ребристой цангой в свободном состоянии (а) и после зажима (б). При сжатии цанги 1 гайкой 2 в осевом направлении происходит деформация ее наружных и внутренних поверхностей (наружный диаметр D
Фиг. VI. 47. Схема оправки с ребристой цангой:
а — цанга в. свободном состоянии; б — цанга после зажима.
увеличивается, внутренний d — уменьшается). При этом обеспечивается точное центрирование изделия. Изменения размеров при зажиме должны быть в пределах упругости, иначе неизбежно возникновение остаточных деформаций.
На фиг. VI. 48 показана конструкция оправки 1 с двумя ребристыми цангами 2 и 3, сжимаемыми тягой 5, связанной с пневмоприводом. Для точной установки обрабатываемой детали вдоль оси предусмотрен упор 4.
Нетрудно заметить, что каждое центрирующее ребро цанги представляет собой как бы две тарельчатые пружины, сложенные торцами. Преимущество
350
П риспособления для токарных, и круглошлифовальных станков
Фиг. VI. 48. Конструкция оправки с двумя ребристыми цангами.
такой конструкции в том, что центрирующие участки имеют протяженность, а внутренние и наружные поверхности цанг обрабатываются, как у обычных цилиндрических втулок. На одном из заводов размеры ребристых цанг нормализованы в виде колец и втулок различной длины и диаметра и с различным количеством ребер. Путем набора необходимых комплектов ребристых цанг можно центрировать и закреплять детали с диаметрами от 6 до 350 мм.
В сравнении с патронами и оправками с гидропластом, упругая оболочка которых также может деформироваться лишь в пределах упругости, приспособления с ребристыми цангами более простые, дешевые и надежные в эксплуатации. Ребристые цанги рекомендуется изготовлять из легированных сталей марок ЗЗХСА, 38ХСА и углеродистой
стали марки У10А с термообработкой до RC 46 -4- 50. Чтобы деформация цанг не выходила за предел упругости, необходимо соблюдать условие
Д£) < 0,00150,
где D — диаметр установочной поверхности;
ДО — приращение диаметра.
Для соблюдения этого условия базовые отверстия обрабатываемых деталей должны иметь точность 2-го класса при диаметрах до 35 мм и не ниже 3-го класса при диаметрах свыше 35 мм.
Е. Оправки и патроны с чашечными мембранами
Для точного центрирования и зажима деталей типа диски, кольца, втулки большого диаметра при их окончательной обработке применяются приспособления с мембранами различных конструкций (чашечными, рожковыми
Деталь &
1 2
Фиг. VI. 49. Чашечная мембрана с наружными и внутренними радиальными прорезями.
Фиг. VI. 50; Патрон с чашечной мембраной и механизированным приводом: а — в свободном состоянии; б — после зажима.
На фиг. VI. 49 показана фотография чашечной мембраны с наружными и внутренними радиальными прорезями, а на фиг. VI. 50 — патрон с чашеч-
Специальные оправки и патроны для обработки втулок, фланцев, колец, дисков 351
ной мембраной в свободном состоянии (а) и пбсле зажима (б). Корпус 1 патрона закрепляется на шпинделе через переходный фланец. Мембрана 2 деформируется тягой 3, связанной с пневмоприводом.
В табл. VI. 4 приведены основные размеры нормализованных чашечных мембран для закрепления деталей по отверстию (а) и по наружному диаметру (б).
Мембраны изготовляются из стали 65Г, У10А.
Таблица VI. 4
Основные размеры чашечных мембран
Внутренний диаметр d в мм Наружный диаметр D в мм Толщина t в мм 1 Внутренний । диаметр d ! в мм Наружный диаметр D в мм Толщина / в мм
35 47 3 100 120 5
40 52 3 110 130 5
46 62 4 120 140 5
. 52 70 4 130 155 6
62 80 4 140 170 6
72 90 4 155 185 6
80 100 5 170 200 6
90 НО 5 185 220 6
Ж. Самозажимные оправки
В этих оправках усилие зажима автоматически увеличивается пропорционально крутящему моменту на резание, что делает их весьма ценными при обтачивании с большими сечениями стружки, в частности, на многорезцовых станках.
На фиг. VI. 51 показана однороликовая оправка, в которой ролик 1 установлен в обойме 2, предотвращающей его перекашивание и выпадание. При сборке ролик цапфами вставляется во внутренние глухие пазы обоймы, после чего она надевается на установочные штифты 4 и винтами 3 прикрепляется к корпусу оправки.
Чтобы поверхность ролика в его исходном положении лежала на окружности оправки, опорную плоскость обоймы, прилегающую к вертикальной стенке паза, или ролик шлифуют до тех пор, пока размер D собранной оправки не станет равным диаметру ее цилиндрической части.
Диаметр ролика следует брать возможно большим с тем, однако, чтобы выемка под ролик (обойму) не ослабляла чрезмерно оправку.
352
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
На фиг. VI. 52 показана трехроликовая оправка с зажимным профилем в виде трех плоскостей, расположенных под углом 120°.
На корпус 1 оправки установлен сепаратор 2 с окнами под закаленные и шлифованные ролики 3, Перед установкой детали сепаратор поворачивают
Фиг. VI. 51. Однороликовая самозажимная оправка.
так, чтобы ролики заняли нижнее положение. После установки детали под действиемпружины 7 сепаратор поворачивается в обратную сторону и происходит предварительное заклинивание роликов. Для того чтобы деталь плотно
Фиг. VI. 52. Трехроликовая самозажимная оправка.
прижималась своим левым торцом к осевому упору, предусмотрен поджим ее шариками 4, надвигаемыми на конус шайбы 5 вращением гайки 6.
С началом резания ролики заклиниваются окончательно и обеспечивают возможность обработки с большими сечснийми стружки.
3. Приспособления с жестким центрирующим элементом и рычажным зажимом вдоль оси
В ряде случаев детали, имеющие буртики (фланцы), и особенно тонкостенные детали целесообразно устанавливать в приспособлениях, имеющих жесткий центрирующий элемент (палец, выточка, центрирующее отверстие) и рычажный механизм для осевого зажима. При установке в таких приспо
Специальные оправки и патроны для обработки втулок, фланцев, колец, дисков 353
соблениях хотя и возникает небольшая погрешность центрирования, ее легко рассчитать, но зато детали остаются открытыми как для наружной, так и для внутренней обработки, а тонкостенные детали при зажиме не деформируются.
Система двух или трех сблокированных рычагов обычно приводится в действие от пневмопривода; в качестве передатчика усилий от тяги на рычаги иногда применяются шарики с плунжерами или пластическая масса, которые
Фиг. VI. 53. Приспособление с жестким центрирующим элементом и системой из трех сблокированных рычагов для зажима вдоль оси. Привод механизированный.
одновременно являются и компенсаторами, обеспечивающими равномерный зажим деталей всеми рычагами.
На фиг. VI. 53 втулка с фланцем центрируется обработанные отверстием на пальце 5, а торцом фланца прилегает к торцу кольца 3. Осевой зажим детали осуществляется тремя рычагами (прихватами) 4, приводимыми в действие пневмоцилиндром через тягу 13 и коромысло 11. Для обеспечения равномерности зажима всеми рычагами предусмотрены сферические шайбы 9 и'10,\позволяющие коромыслу покачиваться.
При обратном ходе тяги 13 кольцо 12 давит на коромысло и перемещает его вправо. При этом рычаги 4 скользят по сухарям 6, помещенным в вилке 2, и в определенный момент под действием пружин 8 и плунжеров 7 раскрываются и освобождают обрабатываемую деталь. Для безопасности работы приспособление прикрыто кожухом 1.
На фиг. VI. 54 показано быстродействующее приспособление для закрепления деталей с квадратными фланцами. Детали центрируются в выточке диаметром 208А и зажимаются системой четырех рычагов. В полость втулки 3, ограниченную плунжером 2 и четырьмя диаметрально расположенными в корпусе 1 стержнями 4, помещены стальные шарики.
При включении привода тяга давит на плунжер 2 и перемещает его слева направо.'Плунжер 2 через шарики раздвигает стержни 4, которые, в свою
354
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
очередь, поворачивают рычажки 5, посаженные на осях 7. Рычажки равномерно притягивают фланец сцентрированного изделия к торцу корпуса.. При переключении привода рычажки под действием пружин 6 приходят в исходное положение, что позволяет снять обработанную и установить новую
Л-А
Фиг, VI. 54. Приспособление с плавающими зажима детали, центрируемой
плунжерами по выточке
и рычагами для осевого 0 208А.
деталь. Шарики не только передают давление на стержни и рычажки, но и являются компенсатором. Если один или два рычажка раньше коснутся поверхности детали, то шарики сместятся в сторону остальных рычагов, и в результате все они будут зажимать с равной силой.
5. ПАТРОНЫ ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ В ЗУБЧАТЫХ КОЛЕСАХ
Точные зубчатые колеса, предназначенные для передачи больших мощностей при относительно высоких скоростях, подвергают термической обработке, что может привести к деформации зубчатого венца и нарушению соосности. Шлифование отверстий в зубчатых колесах после их термической обработки является одной из ответственных операций, обеспечивающих концентричность отверстия с начальной окружностью. Эта операция обычно производится после окончательной обработки зубьев и является последней. В тех же случаях, когда с целью повышения точности и чистоты поверхности, после закалки предусматривается шлифование профиля зубьев, этому предшествует операция шлифования отверстия.
И в том и в другом случаях центрирование и закрепление колеса при шлифовании отверстия производится в патронах по рабочим поверхностям зубьев {теоретически по начальной окружности). Для этого во впадины венца закладываются обычно три или шесть установочных элементов: для прямозубых цилиндрических колес — ролики; для цилиндрических колес со спи
Патроны для шлифования отверстий в зубчатых колесах
355
ральным зубом — шарики или витые упругие ролики; для конических колес — шарики.
Применяются также патроны, в которых вместо обычных кулачков для центрирования используются три рейки или три зубчатых сектора соответствующего модуля. Для закрепления шестерни при шлифовании отверстий применяются и мембранные патроны.
Если профиль зубьев после термообработки не шлифуется, то концентричность, получаемая при шлифовании отверстия, является окончательной. В этом случае наивысшую точность можно получить в патронах с упругой
Фиг. VI. 55. Клиновой патрон для установки двух-и многовенцовых цилиндрических колес с прямым зубом.
цилиндрической оболочкой и роликами, закладываемыми во все впадины зубчатого венца. В таких патронах происходит «осреднение» погрешностей профиля, неизбежных после термообработки, и обеспечивается наиболее высокая концентричность.
Шлифование отверстия с базированием по впадинам венца перед окончательным шлифованием закаленных зубьев обеспечивает более равномерное распределение снимаемого по профилю припуска.
Существующие конструкции патронов можно разделить на четыре группы:
1) патроны для одновенцовых цилиндрических колес;
2) для двух- и многовенцовых цилиндрических колес;
3) для конических зубчатых колес;
4) для цилиндрических колес с внутренним зацеплением.
Кроме специальных, применяются универсальные патроны, допускающие переналадку.
При конструировании патронов приходится рассчитывать диаметр установочных роликов (шариков) и расстояние между их осью и осью патрона. Для сокращения времени, необходимого для выполнения расчетов, на практике часто пользуются готовыми таблицами.
Для установки прямозубых цилиндрических колес широко применяются эксцентриковые и клиновые патроны с тремя или шестью роликами, связанными сепаратором; крепление роликов в сепараторе позволяет им самоуста-навливаться по впадинам.
Клиновые патроны применяются для двух- и многовенцрвых шестерен.
На фиг. VI. 55 показан клиновой патрон для крепления двухвенцовой шестерни (блока). Правый венец центрируется через ролики сменными губками 7, прикрепленными к кулачкам 6, связанным тягами с крестовиной 3. Левый венец центрируется аналогичными кулачками, связанными с крестовиной 3. В качестве компенсатора, обеспечивающего равномерный зажим группой кулачков каждого пояса, предусмотрена пружина.
356
Приспособления для токарных, и круглошлифовальных станков
При перемещении тяги /, жестко связанной с крестовиной S, губки 7 центрируют правый венец, но одновременно под действием сжимающейся пружины 4 перемещается вторая крестовина 3 и центрируется левый венец. Если почему-либо левый венец центрируется раньше, чем правый, то крестовина 3 задерживается, а тяга 1 с крестовиной 8 может перемещаться дальше, для чего между отверстием в тяге и штифтом 2 предусмотрен большой зазор. Деталь 5 служит осевым упором.
Фиг. VI. 56. Мембранный патрон с кулачками для крепления одновен новых цилиндрических зубчатых колес.
Мембранные диски 1 (фиг. VI. 56) и равнорасположенные по окружности кулачки А составляют единый корпус патрона. С помощью переходного фланца патрон соединяется со шпинделем станка. К кулачкам А винтами прикрепляются сменные вкладыши 3. Применяя сменные вкладыши, можно на одном патроне обрабатывать отверстия зубчатых колес различных диаметров. Центрируется и закрепляется зубчатое колесо с помощью роликов 4, установленных в сепараторе 5, в котором ролики свободно вращаются на осях. Для установки прямозубых колес применяется сепаратор с цельными роликами, для косозубых — с роликами, навитыми в виде пружины.
Шлифование внутреннего диаметра вкладышей 3 производится с помощью установочного кольца 2, которое определяет величину разжатия кулачков.
В патронах для конических зубчатых колес последние устанавливаются впадинами на шарики, причем зажим не должен нарушать положения колеса, созданного шариками. Одна из конструкций такого патрона показана на фиг. VI. 57.
Предварительное центрирование зубчатого колеса производится тремя планками, прикрепленными к торцу, а окончательное — шестью шариками.
Прижим колеса к шарикам производится тремя прихватами 13, имеющими возможность качаться вокруг осей 3, закрепленных в рычагах 4, и осей 7. Пружина 5 с помощью вилки 6 поджимает фасонную поверхность прихватов к направляющим 10, закрепленным на торце корпуса 2. В зависимости от положения коромысла 1 вдоль оси прихваты соприкасаются с направляющими различными участками своей фасонной поверхности и различно располагаются в радиальном направлении в корпусе патрона. При отводе коро
Патроны для шлифования отверстий в зубчатых колесах
357
мысла влево прихваты под действием направляющей повертываются вокруг оси 7 и занимают положение, необходимое для закрепления зубчатого колеса.
При дальнейшем перемещении прихватов влево коническое зубчатое колесо закрепляется в трех точках равномерно, так как коромысло Д расположенное в шаровом кольце 15, имеет возможность самоустанавливаться.
• Для освобождения об- м
работанной детали коромысло и прихваты перемещаются вправо; последние при этом разводятся поворотом вокруг оси 3.
2 3 Ч 5 6 18 9 10 11 12 13
Фиг. VI. 57. Патрон для .установки конических зубчатых колес.
Каждый шарик 14 крепится в конусном отверстии специальной стойки 11 с помощью ленты 12, гайки 9, имеющей прорези для закреплений ленты, и винта 8, создающего натяжение последней.
Отклонение размера А не должно превышать у всех шести шариков + 0,01 мм. Пригонка производится шлифованием опорной поверхности специальной стойки 11. Патрон после окончательной сборки выверяется на станке по выточке М, которая изготовлена строго концентрично относительно оси расположения шариков.
Корпус патрона выполнен из алюминиевого сплава.
Для шлифования хвостовика конических шестерен может применяться простой по конструкции патрон, показанный на фиг. VI. 58. Здесь центрирование осуществляется тремя шариками и задним центром.
358
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
Расчеты диаметра роликов и шариков для установки шестерен приведены в книге X. Л. Болотина и Ф. П. Костромина, Станочные приспособления, Машгиз, 1956г. 1
Фиг. VI. 58. Патоон для установки конического зубчатого колеса при шлифовании хвостовика.
6. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ УСТАНОВКИ ПО РЕЗЬБЕ
В некоторых случаях приходится закреплять обрабатываемые детали, используя имеющуюся на них резьбу. Допуски на средние диаметры резьбы 1, 2 и 3-го классов точности значительно больше допусков на цилиндрические поверхности таких же диаметров и классов, поэтому центрировать детали по резьбовой поверхности нельзя. За установочную базу обычно принимают резьбу и точно подрезанный торец, чем исключается возможный перекос детали.
Фиг. VI. 59. Оправка с механизированным приводом для установки обрабатываемой детали по внутренней резьбе и торцу.
При конструировании приспособлений для установки по резьбе следует также учитывать, что во время обработки происходит самозатягивапие деталей, затрудняющее ее свинчивание после обработки. Поэтому перед свинчиванием деталь должна предварительно отводиться от упорного торца приспособления.
На фиг. VI. 59 показана быстродействующая резьбовая оправка, состоящая из корпуса 1. прикрепленного к фланцу, и установочного пальца 2 с резьбой. Деталь навинчивают на резьбу до упора в торец корпуса 1 и затем,
1 Различные конструкции патронов и их расчеты даны в брошюре инж. Н, И. Завис-ляк, Информационно-технический листок, Патроны для обработки зубчатых колес от впадин зубьев, ЛДНГП, 1958, № 67—68.
Приспособления для обработки многоосных деталей
359
включая воздух через тягу (на чертеже не показано), плотно поджимают. После обработки резьбовой палец перемещают в обратном направлении и свинчивают деталь.
На фиг. VI. 60 деталь (поршень), имеющая центральное резьбовое отверстие, навинчивается на резьбу пальца 4 и центрируется по выточке в кольце 3, прикрепленном к корпусу 1 патрона. Палец 4 имеет на левом конце левую
Фиг. VI. 60. Оправка для установки с помощью резьбовой тяги.
резьбу, на которую навинчена гайка 5 с рукояткой 2 для затяжки; шпонка 6 препятствует повороту пальца относительно корпуса.
В корпусе 1 имеется поперечный паз, допускающий поворот рукоятки на 60°. Перед установкой детали рукоятку отводят в одно из крайних положений по пазу, втягивая при этом палец 4 в левое крайнее положение. Затем навинчивают на палец и обрабатывают деталь. С началом обработки деталь, имеющая правую резьбу, самозатягивается; после обработки рукоятку 2 повертывают в другое крайнее положение, деталь отходит от торца центрирующего кольца 3 и затем легко свинчивается.
7. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МНОГООСНЫХ ДЕТАЛЕЙ (ЭКСЦЕНТРИКОВ, АРМАТУРЫ, РЫЧАГОВ)
Для обработки эксцентриков и других деталей со смещенными осями обычно применяются универсальные передвижные или поворотные патроны.
На фиг. VI. 61 показано одно из таких приспособлений с передвижным трехкулачковым патроном для обтачивания и растачивания деталей с точностью расстояния между осями (эксцентрицитет) ±0,02 мм (из опыта Одесского завода радиально-сверлильных станков).
Корпус 2 приспособления представляет собой чугунный диск, устанавливаемый на шпинделе станка. В корпусе имеется продольный направляющий паз, по которому может перемещаться чугунный ползун 3, имеющий соответствующий выступ. Трехкулачковый патрон центрируется по выступу а ползуна и закрепляется на нем винтами.
На корпусе 2 закреплена пластинка-ограничитель 4, а на ползуне — упор 5. В положении, когда упор 5 находится в контакте с пластинкой 4, ось патрона должна точно совпадать с осью корпуса 2, т. е. с осью вращения. Для обеспечения соосности центрирующий выступ а окончательно обрабатывается непосредственно на токарном станке после закрепления ползуна на корпусе с помощью двух шпилек с гайками /. Для возможности перемещения ползуна влево на величину заданного эксцентрицитета пазы б под шпильки имеют продолговатую форму.
360
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
Детали зажимаются в трехкулачковом патроне и устанавливаются в положение, которое показано на фигуре (упор 5 в контакте с пластинкой 4), для обработки поверхностей, концентричных базовой поверхности. Затем при помощи мерных плиток, помещаемых между пластинкой4 и упором5, производится точное перемещение ползуна на величину заданного эксцентрицитета и выполняется обработка поверхностей со смещенной осью. Недостаток
А-А
Фиг. VI. 61. Приспособление с передвижным патроном для обработки у деталей отверстий или наружных поверхностей вращения с точным расстоянием между осями.
конструкции —отсутствие балансирующего груза, что при больших эксцентрицитете и скорости резания приводит к возникновению значительных центробежных сил, влияющих на точность обработки.
Фиг. VI. 62. Приспособление с поворотным патроном для обработки эксцентриков.
В приспособлениях с поворотными патронами ось базовой поверхности детали, после обработки концентричных ей поверхностей, смещается на заданный эксцентрицитет относительно оси вращения путем поворота патрона на соответствующий угол.
В приспособлении, показанном на фиг. VI. 62, планшайба 2, имеющая центрирующий выступ под патрон со смещенным центром (показан пунктиром), крепится на шпинделе станка. Концентрично выступу в планшайбе расточен
Приспособления для обработки многоосных деталей
361
кольцевой Т-образный паз. Эксцентрицитет между центром планшайбы и центром выступа и кольцевого паза В свою очередь, центрирующая выточка в корпусе 4 обычного трехкулачкового самоцентрирующего патрона также смещена относительно центра на величину эксцентрицитета
^2 “
Поворачивая корпус патрона относительно планшайбы, можно или совмещать центр патрона с центром шпинделя (emin = 0), или располагать эти центры на любом расстоянии в пределах от emin до emax (етах == + е2).
Фиг VI. 63. Приспособление с промежуточной муфтой и поворотным патроном для обработки эксцентриков.
Возможность установки патрона на =. 0 важна в том отношении, что патрон при этой установке можно использовать как обычный, и в случае необходимости кулачки патрона можно выверять шлифованием.
Риска-индекс наносится на корпусе патрона. Шкала значений эксцентрицитета наносится на планшайбе. Крепление патрона к планшайбе производится тремя болтами 3. Для балансировки предусмотрен противовес 1.
На фиг. VI. 63 показано приспособление, применение которого исключает необходимость производить растачивание корпуса патрона на величину эксцентрицитета. На планшайбу 1 со смещенным центрирующем участком Dx (эксцентрицитете = 5 мм) установлена муфта 2. На центрирующий выступ D2 муфты, смещенный относительно оси ее отверстия (эксцентрицитете — 5 мм), устанавливается и закрепляется обычный самоцентрирующий патрон (показан пунктиром). Поворачивая муфту 2 относительно планшайбы и закрепляя ее болтами 3, можно менять эксцентрицитет е в пределах от 0 до 10 мм.
При использовании подобных патронов необходимо производить расчет балансирующего груза. Определим зависимость между радиусами центра тяжести уравновешивающего груза и основных деталей, создающих дисбаланс (кулачковый патрон, муфта 2).
Для динамически уравновешенной системы справедливо условие т1(о2г1 + m2(o2r2 — 0.
где и т2 — массы патрона с втулкой и уравновешивающего груза; со — угловая скорость вращения;
гх и г2 — расстояния от центров тяжести патрона и груза до оси вращения.
362
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
Так как угловые скорости любой точки системы равны, то m1rl + == О,
откуда
>2 =
tn-,
—L Г.
/п2 1
= —- е т.,
т. е. расстояние центра тяжести груза от оси вращения должно быть во столько раз больше эксцентрицитета патрона, во сколько раз масса патрона больше массы груза.
Фиг. VI. 64. Универсальный двухкулачковый патрон с делительным механизмом (фиксатором) для обработки арматуры.
Балансирующий груз необходимо располагать на линии, проходящей через центр патрона и центр вращения, на противоположной стороне от центра патрона.
В крупносерийном и массовом производстве при изготовлении эксцентриковых деталей большими партиями применяются поворотные приспособления с постоянным эксцентрицитетом.
На фиг. VI. 64 показан универсальный двухкулачковый самоцентрирую-щий’ патрон, предназначенный для обработки арматуры (тройников, крестовин, угольников), у которой оси обрабатываемых концов расположены в одной плоскости под углом 90°; обработка ведется с одной установки в нескольких позициях, чем обеспечивается пересечение осей в одной точке.
Патрон состоит из корпуса /, в глубоких Т-образных пазах которого с помощью винта 2 перемещаются основные кулачки 3. В отверстиях кулачков установлены поворотные кулачки 5 и 7, на которых монтируются сменные губки 6. Губки 6 сопрягаются с поворотными кулачками шпоночными выступами и пазами й затягиваются винтами 4 и 9; форма установочных поверхностей губок зависит от формы обрабатываемых деталей.
В поворотный кулачок 7 запрессованы четыре фиксирующие втулки 3, в которые под действием пружины заскакивает срезанный палец // реечного, фиксатора. Вывод пальца для поворота изделия на очередную позицию производится рейкой /3 с небольшой крыльчатой рукояткой 12.
Изображенное на фиг. VI. 65 приспособление предназначено для растачивания двух отверстий в корпусе масляного насоса.
Приспособления для обработки многоосных деталей
363
Приспособление устанавливается на шпиндель токарного станка и закрепляется посредством планшайбы 1.
На цилиндрический выступ планшайбы устанавливается диск 2 и закрепляется,к планшайбе болтами 3. В диске 2 выполнены направляющие типа ласточкина хвоста, в которых помещается ползушка 9.
Корпус насоса плоскостью и двумя отверстиями под болты устанавливается на посадочные пальцы 10 и 6, запрессованные в ползушку 9, и закрепляется через два других отверстия гайкой 7 со шпилькой S.
При растачивании верхнего отверстия (как изображена на чертеже) ползушка находится в нижнем крайнем положении и посредством гайки 11, шпильки 13 и съемной шайбы 12 прижимается торцовой плоскостью к упорной планке 14,
Для надежной фиксации ползушка 9 сбоку закрепляется винтом 4 и клином 5.
После обработки первого отверстия ползушка с закрепленной на ней деталью поворотом гайки 11 и винта 4 освобождается, перемещается в верхнее крайнее положение и при помощи шайбы 12 и гайки 15 прижимается к верхней упорной планке 16. В таком положении производится растачивание второго отверстия.
Растачивание отверстий корпуса насоса в таком приспособлении обеспечивает получение межцентрового расстояния с точностью до 0,02 мм. Недостаток патрона — отсутствие уравновешивающего груза.
На Одесском заводе радиально-сверлильных станков для растачивания центрального отверстия диаметром d и подрезки торца у заготовки на две вилки используется универсальное приспособление с раздвижными
364
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
установочными пальцами, позволяющее обрабатывать заготовки двенадцати размеров с межцентровым расстоянием L — 152 ч- 218 мм. После обработкй центрального отверстия заготовки разрезают и получают две вилки.
Приспособление, показанное на фиг. VI. 66, представляет собой чугунную планшайбу /, устанавливаемую на шпиндель станка. На планшайбе в обе стороны от центра профрезерован радиальный паз (сечение В—В), в котором перемещаются цилиндрический 2 и ромбический (срезанный) 5 установочные пальцы с буртиками, затягиваемые после перестановки тй-
Фиг. VI. 66. Приспособление для растачивания центрального отверстия в заготовке для двух вилок
каждом щупе:
2) шифр обро/б. доспали
ками 6. Для точного направления по пазу и предотвращения поворота при затягивании гайкой пальцы в своей средней .части имеют лыски (размер 22Х в сечении Б—Б).
Наладка приспособления для обработки вилок определенного размера сводится к следующему. Цилиндрический палец 2, буртик которого имеет плоский срез, устанавливают на расстоянии /min от центра. Это расстояние берут из рабочего чертежа наименьшей по размеру вилки. После этого.впритык к плоскости буртика пальца устанавливают на штифтах и закрепляют на планшайбе двумя винтами 8 стальную закаленную планку 7, боковая плоскость которой служит в дальнейшем базой для отсчета расстояний при перемещениях пальца 2 при наладках приспособления для обработки вилок, у которых размер / > Zmin; отсчет расстояний производится при помощи мерных щупов: для каждой партии вилок с определенным размером / имеется свой щуп, который закладывается между планкой 7 и плоскостью среза буртика пальца 2. После установки палец 2 затягивается гайкой.
Приспособления для обработки деталей класса стойки, кронштейны, подшипники 365
Установка ромбического пальца 5 без особого труда производится по второму обработанному отверстию заготовки. Для этого еще до окончательной затяжки пальца 2 заготовку устанавливают на оба пальца и затем гайкой 6 ромбический палец закрепляют. В том случае, если посадка на пальцы затрудняется, производят . перезакрепление ромбического пальца 5. Устанавливаемые заготовки закрепляются гайками 3, действующими через две сферические шайбы 4.
Для руководства при наладке приспособления на планшайбе закреплена табличка 9, на которой указаны номера деталей, их размеры в миллиметрах и размеры щупов. Все мерные щупы выдаются рабочему комплектом и для удобства нанизаны на ось 11 скобы 10. Время, затрачиваемое на переналадку, 4—5 мин.
8. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ КЛАССА СТОЙКИ, КРОНШТЕЙНЫ, ПОДШИПНИКИ
Для установки и закрепления сложных по конфигурации деталей применяются универсальные и специальные планшайбы с угольниками, на которых монтируются установочные и зажимные элементы.
Фиг. VL 67. Планшайба с кулачками и переставным угольником (а) и угольник (б).
На фиг. VI. 67, а показана конструкция универсальной планшайбы с угольником.
366
Приспособления для токарных и круглошлифовалъных станков
На планшайбе /, устанавливаемой на шпиндель станка, сцентрирован и закреплен винтами 2 корпус 3 приспособления, имеющий четыре радиаль-
ных паза. Три из них служат для направления основных кулачков 7, на кото-
рых закрепляются сменные зажимные кулачки 6; в четвертом пазу помещен
Фиг. VI. 68. Общий вид переналаживаемого патрона с переставным угольником и кулачком, перемещаемым механизированным приводом.
сухарь 10 с установленным на нем угольником Р.
Кулачки и угольник перемещаются индивидуальными винтами 13 с внутренним четырехгранным отверстием под ключ; от осевого перемещения винты удерживаются вилками 12. При наладке приспособления величина радиального перемещения угольника определяется по шкале 14, после чего угольник закрепляется двумя болтами с гайками 11.
Для закрепления установочных элементов или непосредственно обрабатываемых деталей на верхней плоскости угольника имеются взаимноперпендикулярные калиброванные
пазы с резьбовыми отверстиями и Т-образные пазы (фиг. VI. 67, б). Кроме того, предусмотрено отверстие под центрирующую втулку 8, ось кото-
рой должна пересекаться с осью шпинделя. Втулка 8 служит для уста-
новки сменных центрирующих пальцев, устанавливаемых в случаях базирования обрабатываемых деталей по отверстию.
Для устранения дисбаланса служат грузы 5, закрепляемые винтами 4.
Фиг. VI. 69. Конструкция патрона, аналогичного показанному на фиг. VI. 68.
При соответствующих наладках на подобных угольниках можно устанавливать и обрабатывать самые разнообразные детали, для которых обычно приходится проектировать специальные приспособления.
Копировальные приспособления
367
На фиг. VI. 6.8 показан общий вид, а на, фиг. VI. 69 дан чертеж универ-сально-переналаживаемого патрона с угольником и одним зажимным кулачком, действующим от пневмопривода. Сменные наладки для различных деталей устанавливаются на плоскости угольника 5 по двум пальцам 7 и 8 (цилиндрическому и срезанному). На кулачке 2 также монтируется наладка 4 в соответствии с конфигурацией детали и закрепляется винтом 5. При наладках приспособления угольник (площадку) перемещают винтом 6, фиксируя положение по шкале с нониусом; после перемещения угольник закрепляют винтами (фиг. VI. 68). Кулачок регулируют винтом 1. Уравновешивающие грузы закрепляют в боковых пазах.
Патрон рекомендуется для мелкосерийного производства.
Основные технические данные патрона (в мм):
Диаметр патрона Диаметр посадочного пояска . . . 250 . ШОА 320 170А ’ 400 92П
Расстояние подвижной площадки от центра патрона: наибольшее 70 105 130
наименьшее 0 5 5
Наибольшее расстояние кулачка от центра патрона 78 120 165
Диаметр посадочных пальцев . . . 10Х 10Х 16Х
Расстояние между посадочными пальцами 90±о,О2 90±°.02 150±°’°з
Максимальный ход кулачка .... 10 10 10
Предельное усилие зажима при давлении в сети 4 кг/см? в кг 1500 2000 2500
9. КОПИРОВАЛЬНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
Для обработки наружных и внутренних шаровых поверхностей применяется большое количество простых и сложных приспособлений. В большинстве из них резцедержатель приходится вращать вручную, что снижает производительность труда.
На фиг. VI. 70 показано приспособление новатора В. К. Семинского, обеспечивающее механическую обработку сферических поверхностей.
Основными деталями приспособления являются: основание /, устанавливаемое на место снятых верхних салазок, головка 2, соединенная с основанием посредством ласточкина хвоста, стол 5, установленный в расточенное отверстие головки 2, упор /2, упорная стойка 10, упор 8, закрепленный на основании 1, рейка 7, пружина 6, шестерня 4 и резцедержатель 9.
Приспособление работает следующим образом. При пуске станка включается продольная подача и суппорт начинает двигаться по направлению к передней бабке, при этом упор 12, двигаясь вместе с приспособлением, установленным на суппорте, встречает на своем пути упорную стойку 10, закрепленную на станине станка, и останавливает продвижение, головки 2. Основание 1, продолжая двигаться вместе с суппортом, посредством упора 8 сообщает продольное движение рейке 7, которая пружиной 6 постоянно прижимается к упору 8. Рейка 7, перемещаясь, поворачивает шестерню 4, а вместе с ней и стол 3 с закрепленным на нем резцедержателем 9. При этом резец, закрепленный в резцедержателе, обтачивает сферу по заданному радиусу.
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
Копировальные приспособления
369
Приспособление должно быть установлено точно по оси станка, что достигается с помощью центра, который вставляется в конусное гнездо стола 3.
Для настройки резца по заданному радиусу служит калибр 5, устанавливаемый так же, как и центр, в конусное гнездо стола, и винт 11, предназначенный для точной настройки.
Л
*1
Фиг. VI. 71. Копировальное приспособление для обработки винтового профиля торцовых кулачков
Приспособление обеспечивает высокую производительность при чистовом обтачивании сферических поверхностей. Так, например, при обтачивании шарового пальца диаметром 30 мм машинное время составляет 8— 10 сек.
На фиг. VI. 71 показано приспособление для обработки винтового профиля торцовых кулачков на станках 1Д62.
Приспособление состоит из оправки 5 с жестко укрепленным на ней копиром 4. Деталь надевается на оправку и ориентируется относительно кулачка шпонкой 8, после чего закрепляется гайкой 7.
Передний конец оправки закрепляется в патрон станка, а задний поджимают центром задней бабки. На люнетные платики суппорта станка при помощи болтов и штифтов жестко крепят через планку 1 кронштейн 2 с роликом 6, вращающимся на оси 3. На направляющих станка закреплен кронштейн 11 с упором 10, который под действием пружины 9 отжимает суппорт станка влево и тем самым постоянно прижимает ролик 6 к копиру 4.
При вращении шпинделя станка с оправкой ролик обкатывается по копиру, создавая нужное перемещение суппорту вместе с закрепленным в резцедержателе резцом.
Сравнительно простое и компактное приспособление для обработки спиральной поверхности на торце кулачковых шайб применяют на заводе «Русский дизель».
Приспособление (фиг. VI. 72) втулкой / базируется и крепится на переднем конце шпинделя станка. Корпус 11 приспособления через фланец 12 крепится к неподвижной части станка.
370
Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков
Втулка 1 через шпонку 2 соединена с втулкой 5, на которой закреплена кулачковая шайба 4. С помощью пружин 7 через подшипник 6 втулка 5 прижимает кулачковую шайбу к неподвижному упору 3. Таким образом,
Фиг. VI. 72. Копировальное приспособление для обработки опорной поверхности на торце кулачковых шайб.
втулка 5 при вращении имеет также осевое перемещение, соответствующее спиральной торцовой поверхности кулачковой шайбы 4. Такое перемещение получает также и обрабатываемая деталь, которая устанавливается на цилиндрический и ромбический пальцы 9 и 10 и крепится винтами 8.
Недостаток конструкции—отсутствие вращающегося ролика на упоре, что обеспечило бы меньший износ трущихся во время вращения плоскостей.
ГЛАВА УП
ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ СВЕРЛИЛЬНЫХ СТАНКОВ
Станки сверлильной группы составляют около 19% от общего количества станков станочного парка СССР. Наибольший удельный вес в общем количестве станков этой группы занимают вертикально-сверлильные одношпиндельные станки общего назначения (53,2%), настольные вертикально-сверлильные (31,4%) и радиально-сверлильные станки (7,4%). Остальное количество приходится на многошпиндельные вертикально-сверлильные станки, переносные, различные специальные и агрегатные.
Для обработки отверстий на сверлильных станках проектируется и изго-товляетсямногообразная оснастка: скальчатые и другие типы кондукторов, поворотные столы и стойки, многошпиндельные и револьверные головки, всевозможный вспомогательный инструмент и т. п. В ряде случаев расточные работы, ранее выполнявшиеся на расточных и токарных станках, переводятся на сверлильные станки. Объясняется это тем, что сверлильные станки дешевле расточных, занимают мало места и удобны в эксплуатации. Так, например, обработка системы отверстий с применением поворотного кондуктора производится на радиально-сверлильном станке быстрее, чем на расточном, так как быстрее производится установка шпинделя по оси отверстия, а возможность свободного отвода хобота станка в сторону облегчает и ускоряет смену расточных скалок. Все больше начинает внедряться переналаживаемая механизированная и частично автоматизированная сверлильная оснастка с пневматическим или гидравлическим приводом.
1. СКАЛЬЧАТЫЕ КОНДУКТОРЫ
Из нормализованных и переналаживаемых приспособлений для сверлильных станков наиболее широко применяются скальчатые кондукторы консольного и портального типов, с ручным или пневматическим зажимом. В конструкцию любого скальчатого кондуктора входят постоянные и сменные узлы (наладки). Постоянная часть кондуктора нормализуется и состоит из корпуса, двух или трех расположенных в нем скалок, несущих кондукторную плиту, механизма для перемещения скалок и зажима обрабатываемых деталей.
Сменные наладки проектируются в соответствии с конфигурацией обрабатываемых деталей и состоят из установочно-зажимных узлов и сменной кондукторной плиты с комплектом кондукторных втулок. Для базирования и фиксации сменных наладок в корпусе и кондукторной плите предусматриваются установочные поверхности (центрирующие отверстия, установочные пальцы, Т-образные пазы и т. п.).
Существующие разновидности скальчатых кондукторов позволяют обрабатывать самые разнообразные по форме и размерам детали, начиная от валиков и кончая плоскостными деталями длиной до метра и более.
По конструкции механизма подъема и опускания скалок, который одновременно является и силовым механизмом, зажимающим обрабатываемые
372
П риспособления для сверлильных станков
детали кондукторной плитой, скальчатые кондукторы делятся на следующие основные типы:
1) с реечным механизмом и приставным роликовым или эксцентриковым замком;
2) с реечным механизмом и торсионно-роликовым замком;
3) с реечно-конусным (клиновым) механизмом;
4) с реечно-пружинным механизмом;
5) с пружинно-кривошипным или пружинно-кулачковым механизмом;
6) кондукторы с пневматическими приводами.
Фиг. VII. 1. Консольный скальчатый кондуктор с реечно-конусным механизмом.
Ниже рассматриваются кондукторы с реечно-конуснЫм механизмом, а также пневматические, получившие наибольшее применение на заводах
На фиг. VII. 1 и VII. 2 показаны консольный и портальный скальчатые кондукторы с реечно-конусным механизмом.
В отверстиях корпуса 1 кондуктора (фиг. VII. 1) скользят три скалки, на которых гайками закреплена кондукторная плита 2. Средняя скалка-рейка 3 с косыми зубцами связана с .зубчатым валиком 5, имеющим винтовые зубцы; угол наклона зубцов 45°. Правый конец зубчатого валика снабжен двумя конусными участками. Оба конуса притерты в конических отвер-
1 Подробнее о конструкциях скальчатых кондукторов различных типов см. кн. М. А. Ансеров и В. Ф. Гущин, Приспособления для сверлильных станков, Машгиз, 1953.
Скальчатые кондукторы
373
стиях корпуса 1 и крышки 4. Опускание плиты производится рукояткой 6.
В момент, когда кондукторная плита коснется детали, скалка-рейка остановится. При дальнейшем нажиме на рукоятку горизонтальная составляющая реакции со стороны скалки-рейки на зубчатый валик сместит его справа налево, затянет конус и застопорит механизм. Угол наклона конуса меньше угла трения (а — 5—6°), что обеспечивает самоторможение.
Фиг. VII. 2. Портальный скальчатый кондуктор с реечно-конусным механизмом.
Для освобождения детали и подъема плиты рукоятку вращают в обратную сторону. В момент нажима на рукоятку горизонтальная составляющая реакции зубца скалки на зубец валика 5 изменит свое направление, вытолкнет конус из его гнезда и даст возможность поднять плиту. В верхнем приподнятом положении кондукторная плита удерживается вторым конусом валика 5, заклинивающимся в конусном отверстии крышки 4.
На плоскости А корпуса крепится сменная подставка с установочными элементами для обрабатываемой детали, а на сменной кондукторной плите 2 или 7 монтируются кондукторные втулки.
Портальный скальчатый кондуктор (фиг. VII. 2) также состоит из двух основных частей: корпуса 1 и кондукторной плиты 2. На корпусе устанавливается подставка для обрабатываемой детали, а на плите — кондукторные втулки и фиксирующие элементы.
Установка и зажим «детали осуществляются поворотом рукоятки 5, закрепленной в валике <3. При повороте валика плита опускается до упора в деталь, после чего, за счет косого расположения зубьев, происходит осевое
374
Приспособления для сверлильных станков
смещение валика и затягивание его конической части во втулке 4. Самоторможение клиновой пары препятствует самопроизвольному отжиму плиты. Рассмотренные приспособления нормализованы: кондукторы консольного типа изготовляются пяти размеров, портальные — трех размеров.
На фиг. VII. 3 показан скальчатый кондуктор консольного типа с пневматическим приводом.
В корпус 1 кондуктора встроен цилиндр 2, в котором перемещается поршень со штоком 3, заменяющим собой одну из трех скалок. На скалках установлена плита 4, в которой непосредственно или в прикрепляемой к ней сменной плите монтируются кондукторные втулки. Сменная подставка для установки обрабатываемых деталей базируется по плоскости корпуса и двум установочным штифтам 6\ сменная кондукторная плита базируется по нижней плоскости плиты 4 и двум установочным штифтам 5. Сжатый воздух поступает в цилиндр через штуцеры 7.
Пример базирования и закрепления сменных элементов для . сверления четырех отверстий в детали с цилиндрическим хвостовиком и прямоугольным фланцем приведен на фиг. VII. 4. На плоскости корпуса и установочных пальцах 1 смонтирована подставка 2, а на нижней плоскости плиты 4 с прямоугольным окном и на пальцах 3 смонтирована сменная кондукторная плита 5, к которой винтами прикреплена призма 6, служащая для ориентации и зажима обрабатываемых деталей.
Скальчатые кондукторы
375
Таблица VII. I
Основные размеры в мм двухколонных консольных пневматических кондукторов (по фиг. VII. 3)
л /3 н D с Ci с2 d h Усилие на штоке в кг при давлении в сети 4 атпи
наименьшая наибольшая
75 120 60 90 82 65 125 62,5 37 13 15 13 6 115
105 170 90 130 95 75: 180 90 52 16 18 15 8 150
140 240 125 175 НО 90 250 125 68 20 22 20 10 220
185 320 175 230 130 105 330 165 89 24 26 26 13 300
В табл. VII. 1 приведены основные размеры кондукторов.
Для сверления отверстий в небольших деталях применяются одноколонные кондукторы с пневматическим приводом (фиг. VII. 5). Размеры их приводятся в табл. VII. 2.
Отверстия в крупных деталях обрабатываются в портальных пневматических кондукторах различных конструкций. На фиг. VII.6 показан нормализованный кондуктор Московского автозавода им. Лихачева. В корпус 2 кондуктора встроен цилиндр /, в котором перемещается поршень 3 со штоком 4. На конец штока надета рейка 6, закрепленная гайкой 7. Рейка вращает зубчатый валик 5, который, в свою очередь, поднимает или опускает скалки с кондукторной плитой. Такие кондукторы часто работают спаренно с многошпиндельными головками, поэтому в конструкции предусмотрены хвостовики 8 для направления корпуса многошпиндельной головки.
На фиг. VII. 7 показан общий вид, а на фиг. VII. 8 — чертеж портального кондуктора с двумя
Фиг. VII. 4. Пример базирования и закрепления сменной наладки на корпусе кондуктора.
Таблица VII. 2
Основные размеры в мм одноколонных консольных пневматических кондукторов (по фиг. VII. 5)
А в И D С С, Ся Усилие на штоке в кг при давлении в сети 4 олш
наименьшая наибольшая
40 80 45 65 57 45 52 26 20 55
55 90 55 80 65 55 62 31 27,5 80
376
Приспособления для сверлильных станков
Фиг. VII. 5. Скальчатый кондуктор для обработки мелких деталей с пневматическим приводом.
Фиг. VII. 6. Портальный кондуктор для обработки крупных деталей с пневматическим приводом.
I
Скальчатые кондукторы
377
Фиг. VII. 7. Общий вид портального кондуктора с двумя пневмоцилиндрами.
Фиг. VII. 8. Конструкция портального кондуктора с двумя пневмоцилиндрами.
378
Приспособления для сверлильных станков
одновременно действующими пневмоцилиндрами. Нижняя часть наладки крепится к корпусу кондуктора с базированием по плоскости и установочным пальцам (цилиндрическим, срезанным) или центрируется по отверстию в корпусе диаметром 60А. Верхняя часть наладки (кондукторная плита и фиксирующие элементы) устанавливается на нижней плоскости и пальцах подъемной плиты. При обработке длинных деталей к вертикальной стенке корпуса с Т-образными пазами прикрепляется поддерживающий кронштейн.
На фиг. VII. 9 изображен скальчатый кондуктор с пружинно-кривошипным механизмом для обработки поперечных отверстий в шпинделях, Кон-
Фиг. VII. 9. Скальчатый кондуктор с пружишю-кривошипным механизмом для обработки поперечных отверстий в шпинделях.
дуктор состоит из сварного корпуса 1 коробчатой формы с толщиной стенок 6—8 мм с двумя стойками из труб.
В трубах запрессованы направляющие каленые втулки 6, в которых перемещаются колонки 5, связанные с кондукторной плитой 2. Зажим детали производится при помощи эксцентрикового валика 4 и кривошипа усилие зажима регулируется пружиной 7. На нижней плоскости плиты 2 смонтирована призматическая планка 9 с кондукторными втулками S. Сменные кондукторные планки выполнены из стали /5, цементированы и закалены. Один конец кондукторных планок выступает за пределы плиты и служит рукояткой для удобства установки. Комплект из 16 планок позволяет обрабатывать 48 деталей.
Обрабатываемые детали различных диаметров устанавливаются в призмы подбираемые в зависимости от их диаметров.
Две призмы выполнены двухсторонними и одна — четырехсторонней; комплект из трех комбинированных призм допускает установку всех шпин
Наладки скальчатых кондукторов
379
делей диаметром от 28 до НО мм. Призмы выполнены таких размеров, чтобы при зажиме- деталей различных диаметров не требовалась регулировка кондуктора и все детали зажимались с одинаковым усилием.
Сверление отверстий, расположенных на противоположной стороне по диаметру, производится с применением фиксаторных штырей 10 в призмах. Штыри выполнены ромбическими и позволяют делить окружность на 180°.
2. НАЛАДКИ СКАЛЬЧАТЫХ КОНДУКТОРОВ
Систематизация наладок по классам обрабатываемых деталей облегчает их выбор для использования в конкретных условиях производства. Ниже приводится классификация и краткое описание наладок для обработки деталей разных классов.
Втулки, буксы, рычажки с одной бобышкой (фиг. VII. 10—VII. 14).
Диски, кольца (фиг. VII. 15—VII. 16).
Арматура, крестовины (фиг. VII. 17—VII. 18).
Рычаги, шатуны, вилки (фиг. VII. 19—VII. 23).
Крышки, плиты, рамки, угольники (фиг. VII. 24).
Кронштейны, крышки подшипников, стойки, корпусы (фиг. VII. 25— VII. 27).
Деталь устанавливается на подставку 2 и центрируется пальцем 1. Фиксации углового положения не требуется. Подставка прикреплена к корпусу кондуктора винтами 3. Зажим детали осуществляется упором 4, запрессованным в кондукторной плите 5. Для обеспечения необходимого зазора между нижними торцами кондукторных втулок 6 и обрабатываемой деталью высота головки упора 4 выбирается в зависимости от диаметра сверла в пределах от V3 до Id.
Для удобства удаления мелкой стружки следовало бы выполнить центрирующий палец 1 так, как показано на фигуре в правом нижнем углу.
На фиг. VII. 28, VII. 29 приведены наладки для обработки деталей в две установки. Наладки для сверления многошпиндельными головками представлены на фиг. VII. 30.
380
П риспособления для сверлильных станков
Фиг. VII. 11 Наладка для сверления центрального отверстия в рычажке.
Деталь центрируется в конических втулках 1 и 2, Конические поверхности этих втулок выполнены прерывистыми и образуют как бы три опорные точки, отстоящие друг от друга на 120°. Выступ детали упирается в корпус кондуктора, что предотвращает поворот его во время сверления. Для удобства удаления стружки, накапливающейся под корпусом кондуктора, в последнем сделана боковая выемка.
Наладки скальчатых кондукторов
381
Фиг. VII. 12. Наладка для сверления двух отверстий во фланце втулки.
Деталь устанавливается на подставку Л центрируется и зажимается двумя призмами 3 и 8. Одновременное перемещение призм происходит под действием скошенных пальцев 4 и 9, укрепленных в кондукторной плите 6. Палец 4 выполнен с наружной резьбой, что позволяет при помощи гайки 5 регулировать его вылет. Поднимая или опуская палец 4, устраняют неточности, допущенные при изготовлении центрирующего механизма. При освобождении детали призмы возвращаются в исходное положение под действием пружин 2.
Недостатки конструкции: 1) не предусмотрены- элементы для предварительного центрирования; 2) положение кондукторной плиты по высоте после зажима зависит от фактического диаметра детали D\ чем этот диаметр меньше, тем ниже опустится плита. Это не позволяет производить точного подрезания торцов или растачивания уступов, при которых ход инструмента ограничивается упором в верхний торец кондукторной втулки 7.
Фиг. VII. 13. Наладка для сверления радиальных отверстий в тонкостенных втулках.
Нередко приходится иметь дело со сверлением радиальных отверстий в тонкостенных втулках, зажатие которых в обычных призмах могло бы привести к их деформации. В таких случаях установку и крепление обрабатываемой детали производят по торцам, как это показано на фигуре. Деталь устанавливается на центрирующий палец 3 и при опускании кондукторной плиты 1 зажимается самоустанавливаю-щейся сферической шайбой 2. Шайба покачивается на оси 4, действием скошенного пальца 6.
запрессованной в плунжер 5, перемещающийся под
382 Приспособления для сверлильных станков
Фиг. VII. 14. Наладка для сверления отверстий во фланце втулки.
Деталь предварительно центрируется на пальце 5, а при опускании кондукторной плиты выравнивается по трем опорным штырям 5 и окончательно центрируется пальцем 6\ Отверстия сверлятся со стороны плоскости, принятой за установочную базу. Для равномерного прилегания к трем опорам использован плавающий плунжерный механизм, состоящий из пальца 1 со сферической головкой, покачивающегося диска 2 и трех плунжеров <?, направляемых втулками 4,
Необходимо, чтобы при зажиме обрабатываемая втулка нё упиралась в деталь 7, а поддерживалась бы только плунжерами 3.
Наладка скальчатых кондукторов
383
А-А
Фиг. VII. 15. Наладка портального кондуктора для сверления и зенкования в диске восьми отверстий d = 11 мм.
Деталь устанавливается на три опорных штыря 1 и предварительно ориентируется на них двумя штифтами 6. При опускании кондукторной плиты 7 три пальца 2 с конусными головками окончательно центрируют кольцо и своими заплечиками надежно прижимают его к опорам 1.
Опорная плита наладки 4 установлена на двух поперечных мостиках 3. Положение плиты определяется тремя цилиндрическими штифтами 5, входящими в пазы мостиков. Сверление производится через быстросменные втулки 9, а зенкование — через основные втулки — гнезда 8. Шлифованные и расположенные
в одной плоскости верхние торцы втулок 8 служат упором для зенковок.
Фиг. VII. 16. Наладка для обработки четырех отверстий в крышке.
Деталь базируется на фланце 5 обработанной выточкой и торцом и устанавливается в горизонтальной плоскости по необработанной лыске планкой 3 с винтами 4. Зажим детали осуществляется подвижной плитой 1 через сферическую шайбу 2.
384
Приспособления для сверлильных станков
300
Фиг. VII. 17. Наладка для сверления и подрезки торца штуцера.
Деталь устанавливается на опору 7 и ориентируется по своей продольной плоскости симметрии призмой, выполненной в виде четырех конусных штифтов 3. После установки откидной прихват 5 приводится в положение, показанное на фигуре, и при опускании, кондукторной плиты 2 через упор 4 надежно зажимает деталь. Все установочные элементы наладки размещены на опорной плите 8 с центрирующим пальцем 6. Опорная плита центрируется по отверстию в корпусе кондуктора и закрепляется на его плоскости Т-образными болтами. Так как ось кондукторной втулки 1 совпадает с осью отверстия
в корпусе, то монтаж и регулировка наладки на кондукторе выполняются быстро. После сверления кондукторную втулку 1 вынимают и производят подрезку торца торцовым
зенкером.
-300
.. _ 180 ..
2
Г
iscMMi»
------220
Вид 4
Фиг. VII. 18. Наладкадля сверления и растачивания центрального отверстия в штуцере и для сверления четырех отверстий под резьбу на его фланце.
Деталь устанавливается на качающуюся на оси 8, призму 7 с упором 9, а центрируется и зажимается кольцом 6 с внутренним конусом. Призма 7
образована четырьмя штифтами 1 с конусными головками, а центрирующее кольцо 6 кондукторной плиты 5
Q- - имеет поперечные прорези и центрирует фланец шту-
TTZiriO TZ О Я Т Т> UnndO ^Г.ГПТПЛЛжЮи иг LTCl DTVnvn Q
цера тремя точками. Через быстросменные втулки 3 производятся сверление и растачивание центрального отверстия, а через втулки 2 и 4 — сверление четырех отверстий под резьбу и зенкование их.
Наладки скальчатых кондукторов
385-
Фиг. VII. 19. Наладка портального скальчатого кондуктора с раздвижными стойками для сверления, зенкерования и развертывания двух отверстий в головках шатуна.
Деталь устанавливается на опорные плитки 5, предварительно ориентируется штифтами 7, 9 и упором 6 и окончательно центрируется в двух плоскостях симметрии четырьмя шариками 2, попарно размещенными в обоймах 3, При опускании кондукторной плиты 5 шарики скользят по конусной поверхности сегментов 1 и одновременно перемещаются к центрам головок, центрируя их относительно втулок 4. Как и в случае центрирования сходящимися призмами, здесь обеспечивается располовинивание погрешностей поковок и равностенность после сверления.
Опорная плита 10 длиной 800 мм укреплена на поперечных мостиках кондуктора
Фиг. VII. 20. Наладка для сверления двух отверстий в головке шатуна.
Кондукторная плита 8 установлена на плунжерах 9 воздушных цилиндров; в ней установлен центр 7 и прикреплен угловой рычаг 4, который может поворачиваться вокруг оси 2. В рычаге установлены регулировочный винт 1 и пружинный упор 3. При опускании плиты рычаг немного опускается под действием пружинного упора и вдвигает винтом 1 центр 7 в центровое гнездо шатуна 6.
При дальнейшем опу-
скании плиты рычаг еще немного опускается и зажимает деталь. Одновременно он поворачивается на небольшой угол против часовой стрелки, преодолевая сопротивление пружинного упора, и выравнивает деталь стержнем 5 в плоскости чертежа.
Фиг. VII. 21. Наладка для сверления и развертывания отверстий в малой головке рычага.
Рычаг отверстием большой головки центрируется на пальце 2, а малой головкой предварительно ориентируется в выемке подставки 1, привернутой к опорной плоскости кондуктора. Ширина выемки т на 1—2 мм больше наружного диаметра малой головки. При опускании кондукторной плиты втулка 3, нижний торец которой выполнен в виде призмы, окончательно центрирует рычаг в продольной плоскости симметрии и зажимает его. Для выхода стружки в корпусе подставки 1 предусмотрена выемка М.
При жестком пальце 2 центрировать малую головку конусной «трехточечной» втулкой нельзя из-за погрешности в размерах между осями бобышек.
Приспособления для >сверлилънр1$ станков
Наладки скальчатых кондукторов
387
Эскиз детали
200
Фиг. VII. 22. Наладка для сверления смазочного отверстия в головке серьги.
Обрабатываемая деталь устанавливается отверстиями на цилиндрический палец 2 и ромбический 4. При опускании кондукторной плиты скошенный упор 1 прижимает деталь торцом большой головки к буртику пальца 2. Стойка 3, на которой закреплены центрирующие пальцы 2 и 4, установлена на корпусе кондуктора так, что палец 4 оказался ниже опорной плоскости корпуса. Это дало возможность в кондукторе с максимальным расстоянием между кондукторной плитой и опорной плоскостью корпуса 125 мм сверлить деталь длиной 138 мм.
Канавка К в пальце 1 облегчает снятие детали после сверления, так как без этой канавки заусенцы, образующиеся при выходе сверла, затрудняли бы снятие детали.
388
Приспособления для сверлильных станков
280
Фиг. VIL 23. Наладка для обработки отверстия в вильчатой серьге.
Деталь устанавливается своим пазом на планку 2 и доводится до упора в ее уступ /С. В поперечном направлении .деталь предварительно ориентируется по боковому упору 7, который одновременйо предохраняет ее от вращения. При опускании кондукторной плиты втулка 8, нижняя часть которой выполнена в форме призмы, окончательно ориентирует серьгу по продольной плоскости симметрии.
Для того чтобы нижняя часть .вилки при сверлении не деформировалась, под нее подводится опора в виде Планки 4, скользящей по пазу подставки 7 под действием пружины 5. Обратное движение планки под действием осевого усилия резания невозможно из-за самоторможения, так как угол наклона паза для планки взят меньше угла трения. При подъеме кондукторной плиты связанный с нею фасонный палец 3 своим скосом набегает на штифт 6, запрессованный в планку и оттягивает ее назад.
Фиг. VII. 24. Наладка кондуктора для сверления четырех отверстий в полке - угольника.
Деталь устанавливается на четыре опорных штыря 2 и доводится до двух боковых опор 3. При опускании кондукторной плиты Z пружинящий скошенный палец 1 обеспечивает прилегание обрабатываемой детали к опорам 3, а два скошенных пальца 6 выравнивают деталь в поперечном направлении и закрепляют ее. Подставка 8, на которой закрепляется обрабатываемая
деталь, ориентируется на опорной плоскости корпуса кондуктора центрирующим пальцем 4 и штифтом 5, определяющим ее угловое положение.
Наладки скальчатых кондукторов
389
Эскиз детали
Фиг. VII. 25. Наладка для растачивания отверстия, ось которого параллельна базовой плоскости детали.
Деталь центрируется на выступе кольца 3, а малым отверстием устанавливается на палец 2. При опускании кондукторной плиты 7 деталь закрепляется скосами плавающей планки 9, подвешенной своими овальными отверстиями на двух пальцах 8. Овальные отверстия позволяют планке самоустанавливаться по фланцу обрабатываемой детали.
Для того чтобы повысить жесткость наладки, предусмотрен штырь 5, скользящий во втулке 4 и связывающий угольник 1 с кондукторной плитой. Расточная скалка направляется вращающимися кондукторными втулками 6 и 10.
За растачиванием следует подрезание торца; глубина подрезания ограничивается упором заплечика расточной скалки в торец втулки 10, в связи с чем в конструкции последней предусмотрен упорный шарикоподшипник.
Со ю о
Приспособления для сверлильных станков
Фиг. VII.'26. Наладка консольного кондуктора для сверления восьми отверстий в основании литого корпуса подшипника.
Деталь цилиндрической поверхностью уста на вливается в качающуюся призму 1 и доводится до качающегося упора 3; упоре? может свободно вращаться относительно оси 4.
Окончательная установка и закрепление детали производится кондукторной плитой с помощью запрессованных в нее четырех опорных штырей 5. Выравнивание детали в плоскости кондукторной плиты производится за счет поворачивания ее в подставке 6 и покачивания призмы 1 на сферическом пальце 2. Отверстия сверлятся со стороны плоскости, принятой за установочную базу.
Наладки, скальчатых кондукторов
391
Фиг. VII. 27. Наладка для сверления и зенкования отверстия в коробчатой детали.
Деталь устанавливается на два кулачка /, связанных между собой двумя спиральными пружинами 3, работающими на растяжение. Кулачки скользят по цилиндрической поверхности пальца 2, прикрепленного к угольнику 8, сцентрированному на столе кондуктора пальцем 7. При опускании кондукторной плиты 4 скошенный палец 5 доводит деталь до упора, а два пальца 6 выравнивают ее в плоскости кондукторной плиты.
4-4
Фиг. VII. 28. Наладка скальчатого кондуктора для последовательной обработки отверстий со скрещивающимися осями в две установки.
Для сверления большого отверстия d = 33 мм обрабатываемая деталь устанавливается на втулку 1 и прижимается втулкой 2. Обе втулки имеют по три выступа К, которыми и центрируют деталь по цилиндрической бобышке. Штифт на опоре исключает проворачивание детали во время сверления.
После того как во всей партии деталей отверстия d “ 33 мм окажутся обработанными, переходят к сверлению малых отверстий d = 17 мм. Для этого деталь устанавливается обработанным отверстием на палец 7 и поддерживается регулируемой опорой 6. При опускании кондукторной плиты 3 втулка-призма 4 центрирует деталь по бобышке и закрепляет ее. Винт 5 служит в качестве упора, к которому деталь подводится при установке на палец 7.
392
Приспособления для сверлильных станков
d-J й-5 В'8
Фиг. VII. 29. Наладка скальчатого кондуктора для обработки двух параллельных отверстий в две установки.
Для сверления отверстия d ~ 22 мм деталь устанавливается своим ранее просверленным отверстием на палец 2 и выступом на сферическую самоустанав-ливающуюся опору 3. При опускании кондукторной плиты5 ее палец 6 входит в отверстие детали и окончательно центрирует 'ее, а основная кондукторная втулка 4 скошенными выступами К определяет угловое положение детали.
Для обработки отверстий d — 10А и 20,3 мм деталь перевертывают и устанавливают обработанными отверстиями на цилиндрический и ромбический пальцы 2 и 1. При опускании кондукторной плиты цилиндрический палец 6 входит в отверстие и зажимает деталь.
Поворотные столы и стойки для позиционной обработки
393
На Липецком тракторном заводе широко применяется многошпиндельное сверление на серийных участках с полной загрузкой сверлильных станков. Подбирается группа деталей, ее закрепляют за станком, а на эту группу проектируется многошпиндельная головка.
Фиг. VII. 30. Наладка вертикально-сверлильного станка с многошпиндельной головкой для группы деталей.
Многошпиндельная головка 1 при помощи скалок 2 связана с подставкой 3, закрепленной на станке. На подставку устанавливается кондуктор 4 для нужной детали, снабженный унифицированной плитой 5. Плита служит для крепления кондуктора к подставке прихватами 6. Кондуктор при помощи двух координированных втулок 7, запрессованных в его корпус устанавливается на пальцы 5, запрессованные в подставку; Кондуктор вместе с обрабатываемой деталью точно ориентируется относительно шпинделей 9 многошпиндельной головки. Такое несложное устройство дает возможность быстро переналадить станок с одной детали на другую. Затраты времени на смену кондуктора и перестановку сверл незначительны.
Детали подбираются с таким расчетом, чтобы максимально использовать шпиндели одной детали, иметь возможность применять их при обработке отверстий других деталей, т. е. получить головку с минимальным количеством шпинделей.
Имеющиеся кондукторы для каждой из этих деталей дополняются несложными устройствами для быстрого координирования их относительно сверлильных шпинделей и закрепления в приспособлении. При сверлении одной детали работает одна группа шпинделей, а остальные вращаются вхолостую; при переналадке на другую деталь работает другая группа шпинделей и т. п.
3. ПОВОРОТНЫЕ СТОЛЫ И СТОЙКИ ДЛЯ ПОЗИЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ
Многие детали имеют отверстия, расположенные по окружности или с разных сторон, в том числе и со стороны плоскости, принимаемой за установочную. Обработку таких отверстий приходится выполнять в несколько установок с большой затратой вспомогательного времени. Для сокращения вспомогательного времени на сверлильных станках широко используется принцип позиционной обработки. Приспособлениями для позиционной обработки отверстий могут служить, например, перекладные ящичные кондукторы, используемые для сверления отверстий с разных сторон. Закрепленная
394
Приспособления для сверлильных станков
в таком кондукторе деталь перемещается или поворачивается вместе с. кондуктором, занимая различные положения относительно шпинделя.
Однако в перекладных кондукторах преимущества позиционной обработки полностью не используются, так как установки деталей здесь заменены ручными установками самого кондуктора, также требующими значительных затрат времени на совмещение оси инструмента с осями кондукторных втулок. Кроме того, перевертываемые и перемещаемые на столах станков кондукторы можно применять только для мелких деталей.
Для сверления крупных деталей обычно используются накладные кондукторы. Для обработки одной детали иногда приходится проектировать несколько накладных кондукторов; в лучшем случае число кондукторов равно числу обсверливаемых сторон детали. Работу с накладными кондукторами выполняют на радиально-сверлильных станках, перемещая шпиндель с инструментом от отверстия к отверстию. При обработке отверстий с разных сторон тяжелую деталь приходится кантовать, затрачивая на это большие усилия и время.
Перекладные и накладные кондукторы, проектируемые как специальные приспособления, не отвечают требованиям скоростной обработки и их следует заменять наладками на поворотные приспособления, что повышает производительность и облегчает труд рабочих.
Поворотные приспособления выполняются с вертикальной, горизонтальной, а иногда и с наклонной осью вращения. Приспособления с вертикальной осью называются столами, а с горизонтальной — стойками. Стойки подразделяются на одноопорные и двухопорные.
Столы и стойки состоят из корпуса (неподвижная часть) и планшайбы (поворотная часть). Углы поворота (деления) отсчитываются по круговой шкале с нониусом или чаще с помощью фиксатора. Палец фиксатора помещается в корпусе, а фиксирующие втулки — в планшайбе или специальном диске, вращающемся совместно с планшайбой.
Цикл поворота планшайбы на одно деление складывается из следующих рабочих приемов:
1) выключение фиксатора;
2) поворот планшайбы вместе с обрабатываемой деталью;
3) включение фиксатора.
Часто, для повышения жесткости приспособления и разгрузки фиксатора от действия боковых усилий прибавляется прием прижатия планшайбы к корпусу после ее поворота и фиксации, и отжатия перед началом поворота. Выполнение каждого из этих приемов может быть ручным, механизированным или автоматизированным.
В условиях индивидуального и мелкосерийного производства применяются нормализованные столы и стойки с ручным приводом. В некоторых конструкциях, для сокращения затрат вспомогательного времени, механизмы фиксации и прижима планшайбы блокируются и управляются от одной рукоятки. В устройствах для обработки крупных деталей управление фиксатором выполняется ножной педалью, а руками производится поворот и поджим планшайбы.
В крупносерийном и массовом производствах поворотные приспособления снабжаются пневматическим, пневмогидравлическим, гидравлическим или электрическим приводом, при котором часть или все приемы цикла поворота на одно деление механизируются и автоматизируются.
В мелкосерийном производстве крупные поворотные стойки для обсвер-ливания тяжелых деталей на радиально-сверлильных станках также приводятся в действие от электродвигателя.
На поворотной части стола или стойки монтируются сменные наладки для базирования и закрепления обрабатываемых деталей. Наладки на столы
Поворотные столы и стойки для позиционной обработки
395
состоят в основном из установочно-зажимных'элементов; кондукторная плита с втулкой закрепляется на корпусе отдельно. Наладки на стойки, кроме установочно-зажимных устройств, включают обычно кондукторные плиты с кондукторными втулками. В таком исполнении они представляют собой обычный кондуктор, вращающийся вместе с планшайбой.
А. Поворотные столы
Накладные поворотные столы устанавливаются* на рабочий стол вертикального или радиально-сверлильного станка и используются для обработки деталей, отверстия у которых расположены по окружности. На станках с многошпиндельной сверлильной головкой поворотные столы служат для позиционной обработки отверстий в деталях. В специальных многошпиндельных станках такие столы составляют неотъемлемую часть станка.
На фиг. VII. 31 показан нормализованный стол сравнительно простой конструкции, получивший широкое применение.
Планшайба 1 стола установлена на пустотелом шпинделе 2, который вращается во втулке 10, запрессованной в литом корпусе стола И. В этот же корпус запрессована втулка 7, в которой направляется реечный фиксатор 5, заскакивающий во втулку 3 под действием пружины 6,
Управление реечным фиксатором осуществляется через рукоятку 4. Для облегчения поворота планшайба 1 опирается на шарики 13, собранные в обойме 12 и заключенные между двумя кольцами 14.
Осевой зазор, необходимый для вращения шпинделя с планшайбой, регулируется гайкой 8; гайка стопорится винтом 9.
. Центрирование рабочих приспособлений (наладок) на планшайбе производится с помощью цилиндрической цапфы пальца, вставленного в конусное гнездо шпинделя 2. Для фиксации углового положения в случае необходимости к корпусу наладки привинчивается шпонка, входящая в точный паз планшайбы. Закрепление наладок производится Т-образными болтами.
Для установки кронштейна с кондукторной плитой на корпусе стола предусмотрена площадка /С.
Кольца шарикоподшипника 14 шлифуются после сборки с планшайбой и корпусом приспособления. Шарики расположены на плоскости, чем облегчается изготовление подшипника.
Столы применяются с диаметром планшайбы 200, 250, 350 и 400 мм. Общая высота столов не превышает 120 мм.
На фиг. VII. 32 дан пример наладки делительного стола; для удобства установки и снятия обрабатываемой детали кондукторная плйта выполнена откидной на шарнире.
. На фиг. VII. 33 показан поворотный стол диаметром 500 мм. Он устанавливается на наклонный стол типа У8-1, тогда получается универсальный поворотный стол с наклонами'и делениями, или на тумбу радиально-свер-вильного станка. Стол обеспечивает точную индексацию фиксатором через 15, 30, 45, 60 и 90°, он также снабжен круговой шкалой с ценой деления 1°.
Для облегчения поворота и зажима планшайбы 2 в столе предусмотрен подъемно-зажимной механизм, сблокированный с фиксатором.
При повороте рукоятки И по часовой стрелке эксцентриковый валик 5 поднимает втулку 4, которая, в свою очередь, через упорный подшипник 3 поднимает планшайбу стола. При обратном повороте рукоятки планшайба и втулка 4 опускаются; кроме того, под действием эксцентрикового валика втулка 4 давит на чашку 6 и через нее поворачивает три рычага, связанные с тягами 7, через которые происходит прижим планшайбы к корпусу стола; усилие прижима регулируется винтами 8.
396
Приспособления для сверлильных станков
Поворотные столы и стойки -для позиционной обработки
397
Фиг. VII. 32. Пример наладки на поворотный стол.
/50-
Фиг. VII. 33. Поворотный стол диаметром 500 мм с подъемно-зажимным и делительным сблокированными механизмами.
398
Приспособления для сверлильных станков
При повороте рукоятки 11 для подъема планшайбы перед очередным поворотом она, нажимая на рычажок /, поворачивает реечный валик 10 и выводит фиксатор 9 из фиксирующей втулки. После поворота фиксатор заскакивает в очередное гнездо автоматически, под действием пружины. На рабочей поверхности поворотной планшайбы имеются Т-образные пазы. Вес стола 140 кг.
На фиг. VII. 34 изображены схемы использования поворотных столов в сочетании с многошпиндельными головками для позиционной обработки одновременно нескольких: деталей.
На фиг. VII. 34, а показана схема обработки многопереходного отверстия с использованием трех шпинделей. Отверстие последовательно сверлится, обрабатывается зенкером
и зенковкой; позиция 1 загрузочная.
По схеме, приведенной на фиг. VII. 34, б, обрабатываются девять близко расположенных отверстий. В позиции II производится сверление
Фиг. VII. 34. Схемы использования поворотных столов совместно с многошпиндельными головками.
отверстий /, <?, 5 и 7; в позиции III — отверстий 2, 4, 6 и S; в позиции IV — отверстия 9; в позиции I происходит съем готовой детали и установка очередной заготовки.
Обработка деталей на всех позициях производится одновременно. После каждого цикла стол поворачивается на 90°. При позиционной многошпиндельной обработке на круглых поворотных столах вспомогательное время сводится ко времени смены позиций и времени подвода и отвода инструмента.
Для многошпиндельной обработки одновременно нескольких деталей на станках модели 2135 можно использовать автоматический поворотный стол АП650 (фиг. VII. 35, а) \ имеющий индивидуальный электродвигатель.
1 Подробные узловые и детальные рабочие чертежи даны в альбоме «Типовой проект модернизации вертикально-сверлильных станков моделей 2125,2135 и 2150», Машгиз, 1959.
Поворотные столы и стойки для позиционной обработки
399
Фиг. VII. 35. Автоматический поворотный стол с индивидуальным электродвигателем:
а — общий вид; б — кинематическая схема; в — схема воздухораспределителя.
Техническая характеристика стола
Диаметр планшайбы................................... 630 мм
Высота стола до рабочей плоскости планшайбы .... 400 мм
Вес................................................. 460 кг
Продолжительность цикла............................. 5,7 сек.
Возможное число позиций ............................2, 3, 4, 5, 6
Электродвигатель: тип ................................................ А032-4
мощность ........................................ 1 кет
число оборотов в минуту................................ 1440
Направление вращения планшайбы......................по часовой стрелке
Наибольший вес приспособления ............................. 300 кг
Емкость маслобака .......................................... 20 л
Автоматический воздухораспределитель.................. Нормальный,
число позиций 2—6
400
Приспособления для сверлильных станков
Стол обеспечивает деление окружности на любое количество частей в пределах от двух до шести (включительно). Настройка на необходимое число позиций производится с помощью пары сменных зубчатых колес 11. Поворот плашнайбы 1 (фиг. VII. 35,6) осуществляется электродвигателем 5, включение которого производится либо посредством кнопочной станции, либо конечным переключателем, управляемым от шпинделя станка.
От электродвигателя 3 движение передается через пару зубчатых колес 4
и червячную передачу 9 жестко связанному с червячным колесом диску-
Фиг. VII. 36. Схема автоматического поворотного стола с пневмоприводом.
водилу 14 мальтийского креста 10. Диск-водило 14 представляет собой кулачок, посредством которого через систему рычагов 5 (показаны условно) производится управление доводящим фиксатором 7.
Цикл поворота и фиксации планшайбы протекает в следующем порядке. В начальный момент включения двигателя водило-кулачок через рычажную систему утапливает фиксатор 7 и обеспечивает возможность поворота планшайбы. Затем ближайший палец водила заходит в паз мальтийского креста и через зубчатую передачу 11 приводит планшайбу в движение. В конце поворота мальтийского креста палец 8, принадлежащий очередной позиции, нажимает на упор 6 и проходит мимо него, после чего под действием пружины упор 6 возвращается в исходное положение. В этот момент палец водила
выходит из паза мальтийского креста, а продолжающий вращаться кулачок освобождает фиксатор 7; последний под действием пружины прижимает палец 8 к упору 6, фиксируя положение планшайбы. Одновременно конечный переключатель 2, управляемый кулачком 15, выключает электродвигатель.
Для облегчения поворота планшайбы в корпус стола встроены четыре подпружиненных шариковых подшипника 12, частично воспринимающих на себя вес планшайбы с установленной на ней оснасткой и обрабатываемыми
деталями.
Воздухораспределительная муфта 13 обеспечивает автоматическое раскрепление обработанных и зажим новых деталей, устанавливаемых в пневматических приспособлениях, размещенных на планшайбе (фиг. VII. 35, в) V
Автоматизация поворота и фиксации планшайбы стола может осуществляться с помощью пневмопривода. На фиг. VII. 36 показана схема автоматического стола с пневмоприводом конструкции Киевского мотоциклетного завода.
В корпусе 1 закреплена ось 2, на которой вращается планшайба 6, жестко соединенная с делительным диском 7 и храповиком <3, числа зубьев которых
1 Конструкция воздухораспределительной муфты, обеспечивающей автоматическое переключение цилиндров в загрузочной позиции, подробно рассмотрена в гл. IV. Там же дано опи-' сание некоторых конструкций поворотных кондукторов.
Поворотные столы и стойки для позиционной обработки.
401
равны между собой и соответствуют числу Позиций стола. Внутри корпуса
стола перемещается кольцо 4, цилиндра 11'. На кольце закреплены собачка 12, поджатая пружиной 13, и фиксатор 5. Управление пневмоцилиндром осуществляется от распределительного крана, сблокированного с механизмом перемещения шпинделя станка. При подаче воздуха по стрелке А поршень 10 перемещает кольцо влево и выводит фиксатор. При дальнейшем движении кольца влево собачка, захватив зуб храповика, поворачивает планшайбу в следующую позицию. После этого распределительный кран переключает направление подачи воздуха, и фиксатор, заскакивая в очередной паз диска, фиксирует положение планшайбы. Контакты 8 и 9 служат для остановки станка после обработки детали,
Б. Поворотные столы для быстрой переналадки сверлильного станка при групповой обработке
На станкостроительном заводе «Красный пролетарий» широко применяется групповая обработка на сверлильных станках, при которой детали группы и вся потребная для них технологическая оснастка закрепляются за определенным станком. Для быстрой переналадки такого станка на обработку очередных деталей вся закрепленная за станком оснастка располагается на специальном поворотном столе, при наличии которого процесс переналадки отнимает 1,5—2 мин.
На фиг. VII. 37 показан кольцевой стол конструкции инж. В. А. Романова, используемый на станках модели 2135 \
Стол опоясывает станину станка и сотоит из нижнего 8 и верхнего 2 колец с беговыми дорожками под шарики 1 диаметром 25 мм. ,
связанное со штоком пневматического
Фиг. VII. 37. Кольцевой поворотный стол для размещения закрепленной за станком технологической оснастки.
К верхнему кольцу, приварены стальные плиты 7, на которых точно установлены и закреплены кондукторы 6 с колонками для направления скалок
Машиностроитель», 1959, № 4.
402
Приспособления для сверлильных станков
подвесных кондукторных плит многошпиндельных сверлильных головок 5. Нижнее кольцо 8 привернуто болтами к плоскости стола станка, а с задней стороны (за станиной) поддерживается двумя регулируемыми по высоте опорами 12. Для предотвращения смещения верхнего кольца в горизонтальной плоскости относительно нижнего предусмотрены четыре планки 11 с регулируемыми винтами 13.
При переналадке верхнее кольцо стола быстро поворачивают до совпадения оси сверлильной головки с осью шпинделя станка. На конце шпинделя закреплен диск 3 с нижним центрирующим пояском, а сверху диска установлена поворотная шайба 9. При вращении штурвала 4 шпиндель опускается вниз до соприкосновения с верхним торцом сверлильной головки, а головки расположенных на ее торце трех болтов 10 свободно проходят при этом через отверстия в диске 3 и уширенные отверстия шайбы 9. После этого поворотом шайбы в направлении стрелки прикрепляют головку к шпинделю. Так как каждая из сверлильных головок связана колонками в одно целое со своим кондуктором, то переналадка на этом и заканчивается.
Для значительного уменьшения наладочного и вспомогательного времени при групповой обработке деталей на радиально-сверлильных станках также применены поворотные столы, оснащенные устройствами для питания сжатым воздухом или жидкостью всего комплекта, устанавливаемых на них пневматических или гидравлических приспособлений. На фиг. VII. 38 показаны схема и конструкция такого стола.
Приспособления 1, 4, 7 и 9 (фиг. VII. 38, б) закреплены на зеркале поворотного стола 3, и рабочий может в нужный момент пользоваться любым из них в зависимости от задания. Питание всех приспособлений жидкостью или сжатым воздухом осуществляется снизу через центральное отверстие коллектора 5, который соединен с приспособлениями трубопроводами 2 с запорными кранами 6. Управление подачей жидкости или сжатого воздуха к приспособлению осуществляется рукояткой 10 распределительного крана, установленного на неподвижной части стола. При использовании одного приспособления запорные краны остальных приспособлений перекрываются. Поворот верхней части стола и его фиксация в требуемом положении осуществляются с помощью рукоятки 8, связанной с фиксатором. Эта рукоятка также установлена на неподвижной части стола, справа от рабочего.
Стол (фиг. VII. 38, а) состоит из основания 1 и верхней поворотной части 2, вращающейся на оси 7 и двух шариковых подшипниках 8, Осевая нагрузка воспринимается шариками 10, равномерно расположенными по всей окружности, вследствие чего стол легко поворачивается от приложения небольшого усилия. В основании имеется фиксатор 15, связанный через реечную шестерню 14 с рукояткой 13. В поворотной части стола расточены 24 отверстия под фиксаторные гнезда 9, позволяющие производить деление стола на 2, 3, 4, 6, 8 и 12 частей при установке соответствующего количества приспособлений. В оси 7 имеются два отдельных вертикальных канала, к которым раздельно подводится по трубке 12 жидкость от гидропривода, а по трубке 11 — сжатый воздух от цеховой воздушной сети.
Каждый вертикальный канал соединен с тремя верхними горизонтальными каналами, в которые ввернуты шесть штуцеров 6. От каждого штуцера масло или сжатый воздух по трубке 5 поступает в распределительный кран 4 двухстороннего действия, от которого могут получать питание два приспособления. В одном крайнем положении рукоятки 3 распределительного крана питание получает одно из установленных приспособлений, в другом — второе. При нейтральном положении рукоятки подача питания к приспособлениям прекращается.
Поворотные столы и стойки для позиционной обработки
403
Благодаря такой конструкции на столе можно разместить двенадцать различных приспособлений, шесть из которых могут быть с гидравлическим приводом и шесть — с пневматическим.
а)
Фиг. VII. 38. Поворотный стол для радиально-сверлильного станка, оснащенный пневматическим или гидравлическим приводом для устанавливаемых на нем приспособлений.
Использование поворотных столов на радиально-сверлильных станках, за которыми закреплена обработка строго определенных деталей, практически позволило свести наладочное время к нулю. Кроме того, созданы благоприятные условия для упорядочения рабочих мест сверловщиков, и отпала необходимость в особых местах и стеллажах для хранения приспособлений.
В. Одноопорные поворотные стойки
Эти стойки используются для позиционной обработки отверстий, расположенных с разных сторон детали, а также радиальных отверстий. Сменные наладки с установочно-зажимными элементами и кондукторными втулками закрепляются на поворотной планшайбе консольно, а поэтому одноопорные стойки пригодны для обработки отверстий, расположенных на небольшом вылете от планшайбы.
На Одесском заводе радиально-сверлильных станков применяют поворотные стойки с пневмогидравлическим зажимом обрабатываемых на стойку
404
Приспособления для сверлильных станков
деталей. Стойка в обычном исполнении (фиг. VII. 39, а) состоит из корпуса 1 и шпинделя 4, на котором смонтирована поворотная планшайба 7 с пазами для крепления устанавливаемых приспособлений. Положение планшайбы после ее поворота определяется фиксатором 5, входящим в соответствующее гнездо планшайбы. Для зажима планшайбы в зафиксированном положении поворачивают рукоятку 5, при этом эксцентриковый, валик 6 нажимает на планку 14, несущую пальцы 13. Последние своими зубцами, входящими в круговой паз планшайбы 7, притягивают ее к корпусу 1 и зажимают. Стол освобождается при нажиме на педаль 10, связанную рычагами 11, 9 a 12 с фиксатором 8. Дисбаланс при установке рабочего приспособления (наладки) устраняется перестановкой грузов 3 на диске 2.
На фиг. VII. 39, б показан пневмогидравлический преобразователь давления, установленный в шпинделе 4 поворотной стойки, показанной на фиг. VII. 39, а. Воздухопроводящие трубки 1 и ^подсоединены к воздушному коллектору 14. Вначале воздух через трубку 1 по соответствующим отверстиям валика 13, крышки Зи корпуса пневмоцилиндра 4 подается к резиновой диафрагме 7. Находящееся в полости А масло под давлением воздуха вытесняется через полый шпиндель 10 и трубку 8 в гидроцилиндры приспособления, укрепленного на планшайбе 11. Этим осуществляется предварительный зажим деталей при низком давлении масла. Окончательно детали зажимаются переключением пневмокрана; при этом сжатый воздух направляется по трубке 2 через отверстия валика 13 в левую полость пневмоцилиндра 4. Под давлением воздуха поршень 5 перемещает шток 6 вправо, действуя на плунжер 12. Плунжер 12, перемещаясь, отсекает масло от полости А и, сжимая пружину 9, создает повышенное давление в полости шпинделя, трубке 8 и гидроцилиндрах приспособления.
Из-за разности диаметров штока 6 и плунжера 12 давление в гидросистеме повышается до 28—38 кг!см?, чем обеспечивается прочный зажим обрабатываемой детали. При разжиме детали переключением пневмокрана трубки 1 и 2 соединяют с атмосферой; при этом пружина 9 возвращает плунжер 12 и поршень 5 в исходное положение.
Все остальные элементы и механизмы стойки те же, что и на фиг. VII. 39, а.
На фиг. VII. 40 показана конструкция полуавтоматической одноопорной стойки с пневматическим приводом. Поворот планшайбы 13 осуществляется пневмогидравлическим приводом 1 через реечную пару Д’. Зажим планшайбы после ее поворота и фиксации производится штоками трех пневмоцилиндров — 2, 3 и 4, действующими через рычаги 14.
Сжатый воздух поступает в цилиндры через трехходовой распределительный кран 7, управляемый рукояткой 8. При повороте рукоятки, одновременно с переключением крана, поворачивается цилиндрический валик 5, на конце которого" установлена шестерня 15\ с помощью этой шестерни реечный фиксатор 16 выводится из фиксирующей втулки, запрессованной в планшайбе 13. В это время цилиндры освобождают планшайбу, а из цилиндра 3, через золотник N, находящийся на штоке поршня, воздух поступает в пневмогидравлический привод /, осуществляющий ее поворот.
После поворота фиксатор 16 под действием пружины автоматически заскакивает в очередное гнездо, поворачивает золотник крана 7 с рукояткой 8, и воздух снова поступает в цилиндры 2, 3 и 4, осуществляющие зажим планшайбы.
Для поворота планшайбы реечной парой К используется роликовая обгонная муфта М (роликовый замок), которая состоит из зубчатого колеса И, трех роликов 12 и втулок 9 и 10‘, втулка 10 имеет три равнорасположенных скоса под углом 5°. Применение обгонной муфты позволяет рейке К возвращаться в исходное положение, не вращая планшайбу.
На фиг. VII. 41 отдельно показана конструкция пневмогидравлического привода, осуществляющего плавный поворот планшайбы. Привод состоит
Поворотные столы и стойки для позиционной обработки
405
Фиг. VII. 39. Одноопорная поворотная сгонка с пневмогидравлическим зажимом обрабатываемых деталей.
Приспособления для сверлильных станков
Поворотные столы а, стойки для позиционной обработки
407
из пневматического 1 и гидравлического 2 цилиндров разных диаметров. Цилиндр 2 заполнен маслом марки индустриальное 20 и служит демпфером, обеспечивающим равномерное движение поршня и штока 5 с рейкой пневма-
Фиг. VII. 41. Конструкция пневмогидравлического привода полуавтоматической стойки.
тического цилиндра. Скорость движения регулируется цилиндрическим дросселем 4. установленным в задней крышке 3 цилиндра 1. Поворотом дросселя можно изменять проходное сечение отверстия этой крышки и, еле-
Фиг. VII. 42. Схема полуавтоматической поворотной стойки по фиг. VII. 40.
довательно, скорость истечения масла, которое при ходе поршня, по расположенной сбоку трубке (на чертеже не показана) перекачивается из одной полости цилиндра 2 в другую (см. фиг, VII. 42).
Привод установлен на задней стенке корпуса стойки; для направления штока-рейки 5 служит чугунный кронштейн 6 (фиг. VII. 40). При давлении воздуха 4 кг!см2 привод развивает на штоке усилие 415 кг.
408
Приспособления для сверлильных станков
На фиг. VII. 42 показана схема поворотной стойки, по которой легко проследить цикл движений при выполнении деления. Поворотом рукоятки распределительного крана 5 выводят фиксатор из гнезда в планшайбе и открывают сжатому воздуху доступ в полости А цилиндров 2» 3, 4, Штоки поршней перемещаются слева направо, давление с рычагов 6 снимается и планшайба освобождается. В конце хода поршня пневмоцилиндра 3 цилиндрический золотник 7, связанный с его штоком, открывает отверстие для поступления сжатого воздуха из сети в корпус золотника, а оттуда в полость Б пневматического цилиндра привода /. При перемещении поршня слева направо рейка через обгонную муфту осуществляет поворот планшайбы в направлении стрелки. В этот момент масло из полости В гидроцилиндра (демпфер) протекает через дроссель,., регулирующий скорость поворота планшайбы, в его полость Г. Когда палец фиксатора окажется против очередной фиксирующей втулки на планшайбе, он под действием пружины автоматически заскакивает во втулку и через связанную с ним шестерню поворачивает рукоятку крана 5 в исходное положение. При этом положении сжатый воздух направляется в полости Д цилиндров 2, 3, 4, осуществляющих прижим планшайбы к корпусу. Одновременно через золотниковую систему цилиндра 2 сжатый воздух поступает в полость Е привода 1 и рейка при холостом ходе обгонной муфты вместе со штоком возвращается в исходное положение.
(На схеме изображено исходное положение всех механизмов).
Основные размеры полуавтоматических поворотных стоек приведены в табл. VII. 3.
Таблица VII. 3
Основные размеры полуавтоматических поворотных стоек (по фиг- VII. 40)
1 D L В, в н 1
800 500 650 650 900 500
1200 800 750 1000 1400 780
Г. Двухопорные поворотные стойки
При обработке крупных деталей рабочее приспособление может иметь такую значительную длину, что консольное закрепление его на планшайбе стойки окажется невозможным. В этих случаях применяются двухопорные конструкции, состоящие из основной и вспомогательной стоек,-смонтированных на общей плите.
Одна из конструкций двухопорной стойки с диаметром делительной планшайбы 300 мм представлена на фиг. VII. 43.
Для зажима делительной планшайбы 11 в конструкции предусмотрен эксцентриковый механизм, а для деления — реечный фиксатор. Механизмы зажима и деления сблокированы и управляются от одной рукоятки /2. Штурвальная рукоятка 9 служит только для поворота планшайбы. Из чертежа видно, как работает сблокированный механизм зажима и деления.
Шпиндель 6 основной стойки вращается в подшипнике 5 и имеет выточку, в которую входит качающаяся на оси вильчатая планка 8. В планку .вставлен регулируемый винт 7, на который во время зажима действует эксцентриковый валик. На эксцентриковый валик 13 (разрез А—А), запирающий делительную планшайбу, свободно установлена реечная шестерня 14у связанная двумя скошенными зубцами К с храповой муфтой 16. Пружина 20 способствует сцеплению шестерни с муфтой. Муфта 16, в свою очередь, связана
Поворотные столы и стойки для позиционной обработки
409
Фиг. VI1. 43. Двухопорная поворотная стойка с планшайбой диаметром 300 мм.
410
Приспособления для сверлильных станков
со ступицей 15 рукоятки 12, а через нее и с эксцентриковым валиком 13, Шестерня 14 входит в зацепление с реечным фиксатором 18 (разрез Б—Б).
Проследим момент ввода фиксатора во втулку 19 и зажима делительной планшайбы после того, как с помощью штурвала 9 она повернута на очередное деление. При повороте рукоятки 12 фиксатор 18, дополнительно нагруженный пружиной 17, входит в фиксирующую втулку, а эксцентриковый валик 13 в это время действует на винт 7, вилку 8 и, перемещая шпиндель 6 вместе с планшайбой 11, прижимает ее к плоскости корпуса 10 стойки. Когда фиксатор достигнет предельного положения, шестерня 14 прекращает вращение, но может под действием храповой муфты слегка переместиться влево. Это позволяет производить поворот эксцентрикового валика до полной затяжки делительной планшайбы.
При вращении рукоятки 12 в обратную сторону планшайба отжимается, а храповая муфта 16 захватывает шестерню 14 и выводит фиксатор из фиксирующей втулки.
Винт 7, через который передастся сила зажима на планшайбу 11, служит одновременно для регулирования эксцентрикового механизма. Груз на рукоятке облегчает управление механизмом.
Шпиндель 4 вспомогательной стойки имеет в своем подшипнике 3 некоторый осевой зазор, что облегчает установку рабочего приспособления (кондуктора). На хвостовике шпинделя 4 закреплена штанга 2 с грузами 1, назначение которых — уравновешивать вращающийся кондуктор вместе с обрабатываемой деталью. Неуравновешенность кондуктора сильно затрудняет процесс деления и нарушает точность механизма.
Обе стойки, основная и вспомогательная, устанавливаются на "общей плите, которая может входить в комплект наладки как одна из ее деталей, или быть универсальной. В последнем случае эта плита снабжается продольными Т-образными пазами для направления и закрепления стоек.
При разводе стоек на требуемое расстояние они направляются своими шпонками по одному из пазов плиты. Перемещение стоек по направляющему пазу с последующей выверкой должно обеспечить точное совпадение их осей. Рабочее приспособление надевается на две цапфы d и крепится к плоскости делительной планшайбы.
Стойки с диаметром делительной планшайбы 500 мм и больше обычно изготовляются с педальным управлением фиксатором, а поворот планшайбы осуществляется от шпинделя станка.
На фиг. VII. 44 показана двухопорная поворотная стойка (кантователь) конструкции Горьковского завода фрезерных станков, применяемая на радиально-сверлильных станках; планшайба стойки поворачивается шпинделем станка.
Рабочее приспособление центрируется на выступающей части шпинделя планшайбы 1, притягивается к' ней штурвалом 5 и дополнительно поддерживается цапфой вспомогательной стойки 8, Обе стойки смонтированы на общей плите 9. Для поворота планшайбы в конус шпинделя станка вставляется оправка, имеющая внутреннее квадратное отверстие. После этого шпиндель станка подводится к валику 3 и- посредством оправки соединяется с ним. Педалью 6 фиксатор 7 выводится из гнезда планшайбы, после чего включается вращение шпинделя, которое через кулачковую муфту 4 и червячную передачу 10 передается планшайбе. Поворот планшайбы 1 происходит до тех пор, пока палец 7 под действием пружины не заскочит в очередное фиксаторное гнездо. Муфта 4, срабатывая при фиксации, предохраняет фиксатор и механизм поворота планшайбы от поломок.
После установки планшайбы в очередной позиции вращение шпинделя выключается и он отводится от приспособления. Зажим планшайбы осуществляется вручную посредством рукоятки 2, Привод прост по конструкции
Поворотные столы и стойки для позиционной обработки
411
412
Приспособления для сверлильных станков
и рекомендуется для применения в мелкосерийном производстве. При крупных партиях, а также при обработке особо тяжелых деталей приводы планшайб следует осуществлять от отдельных электродвигателей.
На фиг. VII. 45 показана механизированная поворотная стойка с электроприводом, имеющая диаметр планшайбы 1000 мм. Планшайба 8 сцентрирована и закреплена на фланце шпинделя 4, установленного в корпусе 3 на подшипниках качения. Для облегчения растачивания отверстий под* подшипники последние имеют одинаковый наружный диаметр.
На задней плоскости планшайбы расположены 24 отверстия с запрессованными в них фиксирующими вкладышами 7 с прорезями, в которые входит ролик 15 фиксатора 14, закрепленного на диске 5. В таком исполнении делительный механизм позволяет поворачивать и фиксировать планшайбу через каждые 15° и через углы кратные 15°.
Для того чтобы можно было поворачивать планшайбу на другие углы, часть фиксирующих вкладышей 7 монтируется в четырех сменных вставках 13, расположенных в пазах планшайбы (разрез В — В) под углом 90° друг к другу. Положение вкладышей во вставках определяется в соответствии с требованиями углового деления. Так, например, если необходим поворот на угол в 28°, то вместо обычной вставки устанавливается специальная вставка, один из вкладышей которой расположен под углом в 13°. Тогда угол 28° складывается из углов 15 + 13°.
Для предохранения фиксирующих вкладышей от загрязнения планщайба с задней стороны закрыта диском 5 из листовой стали, в котором прорезаны окна для смены вставок 13, закрывающиеся валиками на винтах. Чтобы обеспечить возможность поворота и фиксации планшайбы через любые малые углы, предусмотрен вспомогательный фиксатор 17, управляемый рукояткой 23 (разрезы К — К и Е — £). Фиксатор расположен в корпусе 18,
прикрепленном с помощью винтов и планки к направляющим стального диска 5, и может перемещаться по дуге окружности в 30°.
Назначение второго фиксатора можно выяснить из следующего примера. Допустим, что у изделия необходимо сверлить три отверстия, из которых первое — исходное, а два других расположены под углами 2°28' и 12°30'. Путем соответствующего конструктивного выполнения сменной вставки 13 нетрудно обеспечить возможность поворота на угол 12°30'. Однако расположить фиксирующий вкладыш под углом в 2°28' относительно исходного вкладыша невозможно. В связи с этим предусмотрен второй фиксатор, корпус которого в таких случаях можно перемещать, пользуясь шкалой с нониусом. При наличии шкалы, нанесенной на направляющем сегменте 16, нетрудно осуществить перемещение на угол в 2°28'.
' Шкала разделена влево и вправо от нулевого деления на 15°, а каждый градус разделен на шесть частей. Следовательно, цена деления или интервал деления основной шкалы 10'. Шкала нониуса на корпусе 18 фиксатора разделена влево и вправо от нулевого деления на десять частей и обозначена двумя рядами цифр от 0 до 10, которые следует читать один раз слева направо, а другой — справа налево.
Каждая половина шкалы охватывает дугу в 290' (в пределах от 0° до 4°50'), и, следовательно, угловой интервал деления нониуса равен 29'.
Из формулы
С' ~ уС — i
находим
i = уС — С' - 3-10' — 29' = Г,
где i — величина отсчета по нониусу;
у — модуль;
С — интервал деления основной шкалы;
С' — интервал деления нониуса.
Поворотные столы и стойки для позиционной обработки
413
Следовательно, с помощью нониуса фиксатор 17 можно перемещать с точностью до одной угловой минуты.
После перемещения корпуса фиксатора его вновь затягивают болтами, а упорный винт 19 закрепляют контргайкой 20. Упорный винт находится в сегментном кронштейне 21, установленном в канавке направляющего сегмента 22.
Для монтажа наладок в отверстие планшайбы запрессована центрирующая втулка, а на ее рабочей плоскости профрезерованы установочный и Т-образ-ныё пазы под болты.
Для вращения планшайбы служит электродвигатель переменного тока мощностью /V — 1,2 к/у/п и числом оборотов пдз — 930 об/мин. с кнопочным управлением. Отвала двигателя через зубчатую муфту 11, червяк, червячное колесо 2 и зубчатый валик 9 движение передается зубчатому венцу 10, закрепленному на планшайбе.
Перед началом работы в Т-образном кольцевом пазу планшайбы, против соответствующих фиксирующих вкладышей, закрепляют кулачки 6, воздействующие на переключатель /; положение кулачков.регулируют так, чтобы планшайба поворачивалась на угол несколько больший данного угла деления.
При включении двигателя планшайба вращается вправо, а ролик фиксатора 14 под действием пружины заскакивает при этом в прорези а всех фиксирующих вкладышей, не участвующих в делении, и вновь выходит из них. В момент, когда первый распределительный кулачок 6 воздействует на переключатель 1 и реверсирует вал двигателя, планшайба начинает вращаться влево, но немедленно останавливается, так как два скошенных зуба б на торце фиксатора 14, беспрепятственно проскакивавшие относительно соответствующих зубьев на торце вкладыша 7 при вращении планшайбы вправо, входят в зацепление, как только планшайба начинает вращаться влево (принцип устройства храпового механизма — см. схемы 146 и 76 на фиг. VII. 45). При этом правая половина зубчатой соединительной муфты 11 выходит из зацепления с левой половиной и, перемещаясь вдоль вала, воздействует на выключатель 12, останавливающий двигатель. После окончания операций снова включают двигатель; соединительная муфта 11 замыкается и передает движение на планшайбу, которая снова вращается вправо, пока очередной кулачок не переключит электродвигатель на обратный ход. Далее цикл повторяется.
При делении только с помощью фиксатора 14 вспомогательный фиксатор 17 поворотом рукоятки 23 выводят из зацепления с планшайбой; рукоятка скользит при этом по винтовому пазу в корпусе 18 и в верхнем конце паза заводится в выемку.
При делении с использование^м и вспомогательного фиксатора его перед соответствующим делением освобождают, выводя рукоятку из выемки, и он в необходимый момент останавливает планшайбу. В противоположность фиксатору 14, вспомогательный фиксатор выключает электродвигатель и останавливает планшайбу при ее вращении вправо. В связи с этим на фиксирующих вкладышах 7 предусмотрен средний зуб 7в, который входит в зацепление с зубом фиксатора 17в (см. схемы) при правом вращении планшайбы.
Возникающее при зацеплении давление воспринимается упорным винтом 19, а зубчатая муфта И, как и ранее, срабатывает и через выключатель 12 останавливает двигатель. Перед очередным включением двигателя для правого поворота планшайбы фиксатор 17 шаровой рукояткой 23 отводится назад. Так как муфта сцепления 11 должна выключаться при вращении планшайбы как вправо, так и влево, то боковые поверхности ее зубьев выполнены симметричными.
Для поворота планшайбы вручную, с помощью рукоятки, левый конец вала электродвигателя имеет внутренний шестигранник.
414
Приспособления для сверлильных станков
Фиг. VII. 45. Стойка с планшайбой диаметром 1000 мм, поворачиваемой электродвигателем
Поворотные столы и стойки для позиционной обработки
сл
416
Приспособления для сверлильных станков
Делительная стойка может быть выполнена без вспомогательного фиксатора 17 и шкал, а также и без сменных вставок 13, что упрощает конструкцию.
Вместо зубчатой муфты 11 может быть применено реле, выключающее ток при перегрузке электродвигателя в момент зацепления фиксатора с фиксирующими вкладышами.
Электрические приборы управления смонтированы в распределительной коробке, установленной на стойке, и легко доступны.
Ниже приведены расчеты некоторых элементов делительной стойки.
Размеры муфты:
Наружный диаметр Внутренний диаметр Средний диаметр . , Число зубьев .... Высота зубьев . . .
Так как муфта должна выключаться при вращении планшайбы в обе стороны, то боковые поверхности каждого зуба равномерно наклонены от вершины зуба к- основанию под углом а.
10-2-4 л QiQ. ^а=^Г-=1^3Д4 = 0’318’
Пружин^ муфты
Мда = 71 620 = 71 620 125 кгсм.
ав 930
dH = 100 мм
de = 60 мм
dcp = 80 мм
г = 4 двойных зуба
h = 10 мм
а = 17°39'
^дв
При среднем диаметре муфты dcp = 80 мм усилие Рср, действующее на радиусе гср 40 мм, будет
Рс„ ==—- =-^-=^31 кг.
СР гср 4
Потребное давление Рпр со стороны пружины определяется из формулы
р -=_________________74 кг
пР tg a rf tg 17°26' + / 0.314 +ОД ’
где / — 0,1— коэффициент трения стали по стали.
В муфте установлена пружина с наружным диаметром D = 76 мм, диаметром проволоки d ~ 7 мм, давлением Рпр — 88 кг.
Передаточное отношение I цепи от вала электродвигателя до планшайбы рассчитываем так: принимаем ппЛ ~ 4 об/мин.; тогда передаточное отношение цепи будет
] _ Ппл __ /
пде ~~ 930 ~ 232
Берем для червячной передачи
— JL
Z4. П ~ 22
для цилиндрической зубчатой передачи _ 1 h. п — пт
Тогда передаточное отношение цепи будет __ 1 1 _ 1 п — 22 11 “ 242 ’
а число оборотов планшайбы
nnj2 — -^--ЭЗО — 3,84 об/мин.
Д. Примеры наладок стоек
На фиг. VII. 46—VII. 50 показаны примеры монтажа на стойках сменных кондукторов для обработки разнообразных деталей.
Поворотные столы и стойки для позиционной обработки
417
Фиг. VII. 46. Наладка на одноопорную стойку для обработки отверстий с разных сторон.
Деталь базируется пальцем 2 по окончательно обработанному отверстию и фиксируется в горизонтальной плоскости штырем 3-по имеющейся в ней масляной канавке. Зажим детали осуществляется откидным прихватом.
Сверление четырех отверстий производится через кондукторные втулки в корпусе Л а зенкование их с обратной стороны — при повороте стола на 180°, Сверление отверстия, находящегося в другой плоскости, производится через кондукторную втулку в плааке 4 при повороте стола на 90°. Для возможности развертывания отверстия планка 4 выполнена откидной.
А-А
Приспособления для сверлильных станков
Фиг. VII. 47. Наладка на одноопорную стойку для обработки радиальных отверстий.
Деталь базируется пальцами 2 и 3 по центральному отверстию и отверстию в торце. Зажим осуществляется откидным прихватом 1
Поворотные столы и. стойки для позиционной обработки
Фиг. VII. 48. Наладка двухопорной стойки для сверления отверстий и обработки уплотнительных поясков на фланцах литого корпуса. Обрабатываемая деталь устанавливается своими крайними фланцами на две жесткие опоры 8 и две самоустанавливающиеся опоры 4. До регулируемых упоров 2 деталь доводится вручную, а в продольном направлении ориентируется предварительно по двум жестким упорам 1. Крепление детали и окончательная установка ее в продольном направлении производятся откидной планкой 10, несущей жестко закрепленную призму 5. Одновременно с этим планка 6 поджимает деталь к упору 2.
Кондукторные плиты 9 выполнены откидными и в рабочем положении фиксируются пружинящими пальцами 3. Для сверления отверстий, расположенных на дне отливки, предусмотрена кондукторная плита 7, выполненная в виде сменной втулки.
4^
I СС
--у
Фиг. VII. 49. Наладка двухопорной стойки для сверления детали коробчатой формы с нескольких сторон.
Наладка выполнена в виде съемного приспособления с вращающейся люлькой. Обрабатываемая деталь устанавливается в люльке 6 и может вращаться вместе с рабочим приспособлением относительно оси стойки. Люлька 6 может вращаться в корпусе 3 вокруг оси 7, перпендикулярной оси стойки. Для установки детали в приспособление кондукторная плита должна быть откинута. При положении люльки 6, показанном на фигуре, деталь опускают сверху по направляющим планкам // до посадки ее на опоры 4 и центрируют на неподвижной и подвижной шайбах 8 и 10. Поворотом рукоятки 9 деталь зажимают между шайбами. Затем откидную кондукторную плиту 2 приводят в рабочее
положение и закрепляют болтом /. Делительный механизм люльки 6 выполнен в виде пружинящего фиксатора 12 с фиксирующими втулками 5. Приспособления с люльками позволяют обрабатывать детали с шести сторон.
420 Приспособления для сверлильных станков
Фиг. VIL 50. Наладка двух-опормой стойки со сменной кондукторной плитой п.
Сменная плита одновременно используется для установки обрабатываемых деталей.
Детали типа корпусов, крышек базируются по обработанной плоскости разъема, на которой обычно и расположены обрабатываемые отверстия.
Деталь устанавливают сверху, а затем поворачивают и сверлят отверстия со стороны базовой плоскости. Если требуется подрезание торцов или зенкование под головки винтов с противоположной стороны отверстий, то эта операция выполняется во вторую позицию после поворота.
Основанием делительного приспособления служит стандартный швеллер /, к которому приварены сверху опорные плиты 2. В этих плитах имеются Т-образные пазы под болты для крепления стоек 5. Точное расположение обеих стоек на одной
прямой линии обеспечивается посредством центрального установочного паза в плитах и направляющих шпонок прикрепленных к корпусам стоек. На шпинделе 7 правой стойки закреплен делительный диск 6, Фиксатор 8 заскакивает в фиксирующие втулки под действием пружины, а отводится с помощью эксцентричного валика. Обе стойки оборудованы механизмами для зажима шпинделей и планшайб на время обработки.
Сменные кондукторы центрируются в отверстиях шпинделей 7 цапфами т, а болтами через отверстия во фланцах прикрепляются к планшайбам стоек. Для фиксации углового положения устанавливаемого приспособления служит сухарь 4.
Поворотные столы стойки для позиционной обработки
422
Приспособления для сверлильных станков
4. ПЛАВАЮЩИЕ СТОЛЫ
На практике часто приходится обрабатывать на одношпиндельном вертикально-сверлильном станке систему отверстий с параллельными осями. Кондуктор с закрепленной деталью или непосредственно деталь, если отвер-
А-А
10
Фиг. VII. 51. Плавающий стол с диафрагменным пневмоприводом.
стия сверлятся по разметке, приходится передвигать и добиваться совмещения оси шпинделя с осью кондукторной втулки или с центром, намеченным разметкой.
В связи с этихм кондуктор нецелесообразно прикреплять к столу станка. Однако работа с незакрепленным кондуктором опасна для сверловщика при обработке отверстий больших’диаметров; в случае защемления сверла в детали кондуктор может начать вращаться вместе со сверлом.
Для того чтобы сократить время на передвижение кондуктора, повысить точность совмещения осей и обеспечить безопасные условия труда, приме
Универсальные и групповые кондукторы
423
няют плавающий или двухкоординатный стол той или иной конструкции. Кондуктор или непосредственно обрабатываемая деталь, закрепляемые на этом столе, легко и быстро перемещаются для совмещения с осью шпинделя.
Для станка модели 2135 спроектирован стол с двумя салазками на шарикоподшипниках, легко перемещаемых в двух взаимно-перпендикулярных направлениях \ Известен плавающий стол конструкции Московского завода внутри шлифовальных станков, в котором поступательное движение салазок комбинируется с вращательным движением планшайбы. Однако эти столы сложны и несколько громоздки.
Оригинальную и сравнительно простую конструкцию плавающего стола разработал новатор М. 3. Запольских. Стол состоит из двух плит с пришабренными плоскостями стыка (фиг. VII. 51). Верхняя плита свободно перемещается (плавает) относительно нижней «плиты (основания) и после совмещения оси обрабатываемого отверстия с осью шпинделя быстро и надежно прижимается к ней с помощью диафрагмы.
Основание / закрепляется на столе сверлильного станка. В средней части основания имеется отверстие а, в котором размещен шток 5 пневмокамеры. Последняя состоит из корпуса 3 и завальцовапной в нем стальной диафрагмы 4\ одновременно диафрагма с помощью завальцовки прочно укреплена на штоке.
Шток винтами 9 жестко скреплен с подвижной плитой 2 стола. На плите с помощью Т-образных пазов укрепляется кондуктор. Перемещая подвижную плиту за рукоятки 8, совмещают ось кондукторной втулки с осью инструмента и производят закрепление подвижной плиты. Для этого поворотом рукоятки крана 10 впускают сжатый воздух через горизонтальное и вертикальное отверстия плавающей плиты и наклонное отверстие штока в полость между выточкой корпуса 3 пневмокамеры и диафрагмой. Под действием сжатого воздуха диафрагма прогибается, перемещает шток 5 вниз и надежно притягивает верхнюю плиту к основанию.
Обод 7 препятствует разбрызгиванию охлаждающей жидкости, которая через сливные решетки 6 и отверстия К в плавающей плите и штоке стекает на стол станка.
5. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ И ГРУППОВЫЕ КОНДУКТОРЫ
При групповых технологических процессах, когда обрабатываемые детали закрепляются за определенным станком, можно с успехом применять универсальные или групповые переналаживаемые кондукторы. Кроме скаль-чатых, разработаны и используются групповые кондукторы для сверления отверстий, расположенных по окружности, по прямой линии, отверстия в головках рычагов различной длины и формы и т. п.
Опыт показывает, что обработку громадного большинства деталей можно производить в групповых кондукторах со сменными наладками. Широкое применение этих приспособлений, их механизация и автоматизация не только повышают производительность труда, но и резко сокращают затраты средств и времени на подготовку производства.
Ниже рассматриваются некоторые конструкции групповых кондукторов. Обработка зубчатых колес, дисков, фланцев и ряда других деталей часто начинается со сверления центрального отверстия на вертикально-сверлильном станке, которое после протягивания принимается за установочную базу при дальнейшей обработке.
На фиг. VII. 52 показан универсальный пневматический патрон, предназначенный для центрирования и зажима заготовок шестерен и других
1 См. типовой проект модернизации вертикально-сверлильного станка.
Фиг. VII. 52. Универсальный трехкулачковый пневматический патрон для центрирования и зажима круглых заготовок.
Приспособления для сверлильных станков
Универсальные и групповые кондукторы
42э
цилиндрических деталей диаметром от 50/ до 220 мм при обработке в них центральных отверстий.
Деталь устанавливается на сменную втулку 8 или планки 7. Центрирование и зажим деталей осуществляются кулачками 3 (или 9), снабженными насечкой.
Кулачки приводятся в действие штоком 10 от пневматического цилиндра. На штоке нарезаны зубцы, зацепляющиеся с одной из шестерен-валиков 5; на шлицевом конце этих валиков установлены кулачки 3 (или Р)\ Передача одновременного и равномерного вращения двум другим шестерням-валикам осуществляется центральной шестерней 6.
Фиг. VJL 53. Общий вид кондуктора для пЬзиционяой обработки отверстий, расположенных по окружности.
Патрон имеет два комплекта кулачков: один — для зажима деталей диаметром от 50 до 160 мм (кулачки 3) и другой — для диаметров от 160 до 220 мм (кулачки 9).
. Ввиду того, что ход штока 10 ограничен, для зажима деталей различных диаметров в диапазоне одного комплекта кулачков необходима их переналадка. Для этого шток 10 отводится в одно из крайних положений; гайки 1 и 2 отвинчиваются и валик-шестерня 5 выводится из зацепления со штоком, опускаясь до упора в штифт 4. После этого шестерню-валик 5, продолжающую оставаться в зацеплении с шестерней 6, поворачивают, устанавливая кулачки на необходимый размер. Затем навинчиванием гаек 1 и 2 шестерня-валик 5 снова вводится в зацепление со штоком 10.
На фиг. VII. 53 показан общий вид, а на фиг. VII. 54 — конструкция кондуктора для сверления отверстий, расположенных по окружности деталей (диски, шестерни, крышки и т. п.).
Кондуктор состоит из трех основных частей: ползуна с кондукторной планкой, вертикально перемещающегося по скалкам приспособления; патрона или консольной оправки для закрепления деталей и делительного механизма. Планка с кондукторной втулкой перемещается по направляющим ползуна; отсчет перемещений производится по нониусу.
Делительное устройство состоит из корпуса 3, на котором смонтирован па воротный стол 2. К нижней части стола с помощью установочных штифтоь
426
Приспособления для сверлильных станков
и винтов прикреплен делительный диск /, в гнезда которого заскакивает фиксатор 5, управляемый эксцентриковым валиком 4 с рукояткой.
На верхнюю опорную плоскость поворотного стола 2 может быть установлен трехкулачковый патрон 6 под круглые детали, либо в конусное гнездо втулки стола — консольная оправка для деталей, устанавливаемых по отверстию.
В два отверстия корпуса 3 запрессованы две параллельные направляющие скалки-18, по которым перемещается в вертикальном направлении пол-
Фиг. VII. 54. Конструкция кондуктора по фиг. VII. 53.
зун 10. Кондукторная планка 9 устанавливается на требуемый диаметр расположения осей отверстий по окружности вручную по нониусу, нанесенному на боковой прикрывающей планке и миллиметровой шкале на кондукторной планке. Кондукторная планка 9 после перестановки закрепляется винтом 14 с накатной головкой, который через промежуточный плунжер 13 и шарик 12 действует на зажимной шарик 11, который заклинивается в продольном V-образном пазу К ползуна 10.
В постоянную кондукторную втулку 7 устанавливается сменная кондукторная втулка 8. Регулируемый по высоте ползун 10 зажимается в требуемом положении винтом 15 с накатной головкой, действующим через шарик 16. Шарик 16 как клин передает давление на два промежуточных шарика 17, расположенных в поперечном канале ползуна 10 и прижимающих помещенные в этом канале плунжеры к колонкам 18 Ч
Для повышения универсальности и производительности подобные делительные устройства монтируют на салазках, а механизм зажима заготовок снабжают пневмоприводом.
Для сверления радиальных отверстий в ступицах шестерен, шкивов, маховичков и других деталей применяют групповой переналаживаемый кондуктор, показанный на фиг. VII. 55.
Кондуктор состоит из корпуса 1 с вертикальной направляющей типа ласточкина хвоста, по которой перемещается ползун 2. По горизонтальной направляющей ползуна 2 регулируется вылет кондукторной планки 7, перемещаемой при помощи винта 6 с накатной головкой 5; кронштейн 4 удерживает
1 Конструкция фиксации ползуна по высоте колонок с помощью шариков и плунжеров более наглядно показана па фиг. VII. 56.
Универсальные и групповые кондукторы
427
винт от осевого сдвига. Величину перемещения кондукторной планки определяют по шкале 14.
В планке 7 устанавливают кондукторную втулку 8, сменяемую соответственно диаметру сверления. Обрабатываемую деталь надевают на сменный палец, который закреплен винтом 9 в отверстии фланца 10. В этом отверстии имеется шпоночный паз для фиксации пальца. Конструкция пальца допускает сверление отверстий на любом расстоянии от торца детали; на пальце
Фиг. VII. 55, Групповой переналаживаемый кондуктор для сверления радиальных отверстий в ступицах деталей.
снята лыска для выхода сверла. Для базирования детали по шпоночному пазу и фиксации положения пальца предусмотрены два штифта. При настройке кондуктора ползун 2 устанавливают по высоте в зависимости от размера ступицы обрабатываемой детали и закрепляют винтами <?. Кондукторную планку 7 передвигают на расстояние А от торца детали и закрепляют винтом 13. Риска на линейке 15 должна совпасть с делением шкалы 14, равным размеру А. Деталь закрепляют прихватом 11 и гайкой 12. Прихват сменный; размер его зависит от габарита детали.
На практике часто приходится сталкиваться с изготовлением отверстий в планках, клиньях, направляющих и т. п. При этом расстояния между
428
Приспособления для сверлильных станков
отверстиями, последовательность их расположения и диаметры могут быть весьма различными.
На фиг. VII. 56 изображен групповой кондуктор, предназначенный для выполнения такого рода операций. Удлиненный П-образный корпус 9 приспособления снабжен боковыми направляющими 12 и 25, по которым перемещается кондукторный суппорт 18. Последний снабжен ползуном 14, в котором запрессованы направляющие втулки 21, перемещающиеся совместно с ним в вертикальном направлении по скалкам 13.
Ползун фиксируется в требуемом положении с помощью винта 17, который воздействует через три шарика на два прижимных плунжера 20. Кондукторная планка 6, перемещающаяся в пазу ползуна 14, фиксируется в требуемом положении винтом 1 с накатной головкой, который через промежуточный штифт 2 сообщает продольное перемещение шарику 3, благодаря чему шарик 4 заклинивается в V-образном пазу ползуна 14.
Перемещение планки 6 направляется прижимами 22 и 19. Последний одновременно является нониусом.
Сменные кондукторные втулки 5 заменяются по мере надобности.
Детали устанавливаются на опорную плоскость корпуса кондуктора. В поперечном направлении они ориентируются направляющей планкой 12, а в продольном — упором 16, Зажим деталей осуществляется посредством трех винтов 7 с накатными головками, установленных в колодке 8, длина которой соответствует длине детали. В зависимости от ширины детали зажимная колодка 8 может перемещаться в поперечном направлении корпуса кондуктора, в связи с чем в корпусе предусмотрены удлиненные Т-образные поперечные пазы. Закрепление колодки 8 осуществляется винтами 23 с помощью квадратных гаек 24. Установка и закрепление производятся с таким расчетом, чтобы деталь имела достаточную поверхность опоры на выступающем заплечике колодки. Образуемое в результате этого пространство под деталью (см. разрезы А—А и Б—Б) обеспечивает свободный выход сверла.
Суппорт 18, который несет на себе кондукторное устройство, устанавливается по миллиметровой шкале с помощью нониуса 15 и закрепляется винтом 11, действующим на прижимной плунжер и шарик 10, Шарик скользит в призматической направляющей корпуса 9 и обеспечивает надежное крепление суппорта в заданном положении.
Уголок с нониусом 15 обеспечивает точность установки порядка 0,1 мм. Рекомендуется, однако, в зависимости от требуемой точности иметь дополнительные нониусы, позволяющие получать точность порядка 0,02 и 0,05 мм. Замена уголка с нониусом производится быстро и просто.
Кондукторная планка 6 с миллиметровой шкалой устанавливается в поперечном направлении по нониусу, снабженному любой шкалой в соответствии с требуемой точностью. Нониус закреплен на ползуне 14.
Кондуктор рассчитан на следующие предельные размеры обрабатываемой детали: ширина 60 мм, высота 50 мм, длина 300 мм.
Однако в соответствии с потребностями производства можно использовать аналогичные кондукторы для обработки деталей любых размеров.
На фиг. VII. 57 показан раздвижной переналаживаемый кондуктор для обработки отверстий на концах деталей типа валиков, вилок, рычажков различной длины.
В корпусе 1 помещается сменная установочная деталь 4 с направляющей втулкой 3. С другой стороны на корпусе укрепляется передвижной зажим, состоящий из ползуна 6, в котором помещен шток 7, несущий сменный центр 5 (или 2) и перемещающийся под действием эксцентрика 8. Ползун закрепляется на корпусе двумя болтами 9 в положении, соответствующем длине
Универсальные и групповые кондукторы
429
430
Приспособления для сверлильных станков
обрабатываемой детали. Основные размеры таких приспособлений приведены в табл. VII. 4.
Таблица VII 4
Основные размеры в мм переналаживаемых кондукторов (по фиг. VII. 57)
D L М Н В d h
10—18 260 115 70 90 15+0,019 12+° ’°35
15-35 340 165 90 ПО 2q4-o >023 2qH"0>045
j 35—60 460 230 125 140 30 +0.045
Фиг. VII. 57. Переналаживаемый кондуктор для обработки отверстий на конце деталей типа валиков, вилок, тяг.
На фиг. VII. 58, а, б приведены два примера наладок описанного кондуктора.
На фиг. VII. 59 показана групповая наладка к скальчатому кондуктору для обработки второго отверстия в бобышке рычагов разной длины. В корпусе 8 наладки закреплена плита / со шкалой нониуса К, в которой центрируется и закрепляется установочный палец 2. В зависимости от длины рычага плиту с пальцем смещают вдоль прорези, пользуясь шкалой 10, прикрепленной к корпусу, и закрепляют винтом. На корпусе установлены также колодка 7, в которой перемещается призма 6 и опорная втулка 9.
Рычаги устанавливаются обработанным отверстием на палец 2 и ориентируются подпружиненной призмой 6. После обработки призму отводят рукояткой 11, действующей на штифт 12. В кондукторной плите 5 установлены постоянная 3 (она же нажимная) и сменная втулки 4. Диапазон размеров, для которых спроектировано приспособление, указан в табличке на чертеже.
Другой групповой кондуктор для обработки второго отверстия показан на фиг. VII. 60. На плите 1 болтами 2 закреплена стойка 3 с двумя скалками 5 и кондукторной плитой 6, закрепленной на скалках гайками 7. Перемещение
Универсальные и групповые кондукторы
431
скалок с плитой 6 производится рукояткой 4, как в обычных скальчатых кондукторах с конусным или с роликовым замком.
Для направления инструмента предусмотрен набор сменных втулок 10, устанавливаемых в постоянную втулку 11. Упор 9, закрепленный винтом 8,
предохраняет сменные втулки от проворачивания и выпадения под давлением стружки.
На плите 1 установлена подвижная плита 17, которая закрепляется в требуемом положении болтами 16 с гайками 15. В отверстии плиты 17 имеется сменный палец 14, закрепляемый винтами 18.
К подвижной плите 17 и стойке 3 прикреплены платики 19 так, что расстояние А между ними равно расстоянию между осью сменного штыря 14 и осью кондукторной втулки 10.
432
Приспособления для сверлильных станков
б-б
W 9 8
Фиг. VII. 60. Второй вариант конструкции переналаживаемого кондуктора для обработки-.второго отверстия в бобышке рычагов.
Автоматизированные кондукторы
433
Рычаг устанавливают обработанным отверстием на сменный палец 14, другой конец рычага ориентируется призмой 21, которую можно передвигать по пазу стойки 3 винтом 22. Деталь прижимается к сменному опорному кольцу 13 сменным кольцом 12, закрепленным винтом 20 на плите 6.
Наладка кондуктора производится следующим образом. В соответствии с диаметром отверстия в бобышке устанавливают сменный палец 14 и закрепляют его винтами 18. Вкладышем или штангенциркулем устанавливают размер между плоскостями пл а тиков 19 так, чтобы он был равен расстоянию между осями отверстий, и закрепляют подвижную плиту 17 болтами 16. Затем подбирают и устанавливают сменные кольца 13 и 12 и -сменную втулку 10 в соответствии с размерами применяемого инструмента. Обрабатываемую деталь поджимают призмой 21.
Для сверления отверстий, расположенных под углом к главной базовой поверхности детали, рекомендуется применять шарнирную пневмоподставку в компоновке со скальчатым кондуктором.
6. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ КОНДУКТОРЫ
В условиях массового производства при обработке отверстий в мелких деталях с небольшим машинным временем на резание целесообразно полностью автоматизировать цикл обработки. Для этого необходимо автоматизировать и согласовать между собой циклы работы станка и приспособления.
Простейший цикл работы сверлильного станка складывается из следующих движений:
1) быстрый подвод инструмента- к детали;
2) рабочая подача;
3) быстрый отвод инструмента в исходное положение;
4) кратковременная задержка шпинделя (пауза) в исходном положении, позволяющая сменить обрабатываемую деталь.
Для автоматизации такого цикла наибольшее применение получили кулачковые и пневмогидравлические устройства.
Цикл работы приспособления складывается из движений:
1) подача заготовки из бункера в зону резания;
2) зажим заготовки перед началом резания;
3) разжим заготовки;
4) .удаление (выталкивание) ее из кондуктора и очистка (обдув) установочных поверхностей от стружки.
Приспособление снабжается бункером с механизмом захвата и поочередной подачи заготовок в зону резания (обычно храповой механизм), а также пневматическим или пневмогидравлическим приводом для зажима заготовок. Управление приводом (переключение цилиндров) производится автоматически от шпинделя станка, воздействующего на золотник распределительного крана привода при перемещениях вниз и вверх.
На практике чаще встречаются устройства, обеспечивающие автоматизацию не всего цикла, а лишь его отдельных элементов. Так, например, широко применяется автоматизация зажима и раскрепления заготовок в кондукторе при ручной подаче шпинделя станка; бункерная автоматизированная загрузка заготовок при ручном их зажиме и т. п. Наибольшее число примеров касается автоматизации скальчатых кондукторов.
На фиг. VII. 61 показан скальчатый кондуктор с пневматическим приводом для сверления радиальных отверстий в стержне клапана и других цилиндрических деталях; в кондукторе автоматизирован прием зажима и раскрепления заготовок с помощью крапа путевого переключения.
Приспособление состоит из корпуса 1 со встроенным цилиндром, в котором перемещается поршень 2 со шток-рейкой 4. Шток-рейка вращает
434
Приспособления для сверлильных станков
зубчатый валик 5, который, в свою очередь, поднимает или опускает рейки-колонки 3 с закрепленной на них кондукторной плитой. Оператор левой рукой устанавливает на призму 7 до упора 6 обрабатываемую деталь, а правой, вращая штурвал или рукоятку, опускает шпиндель вниз. На гильзе шпинделя станка установлен хомут 8 с прикрепленным к нему копиром 9. Перед началом сверления копир 9 наскакивает на ролик 10 цилиндрического золотника 11. Распределительный кран 14, закрепленный на станине станка,
в этом случае пропускает сжатый воздух через штуцер 13 в полость А цилиндра. Происходит зажим заготовки. После сверления при подъеме шпинделя вверх копир сходит с ролика, золотник под действием пружины 15 возвращается в исходное положение и воздух через штуцер 12 поступает в полость Б цилиндра (разжим), а из полости А через кран уходит в атмосферу. 3
На фиг. VII. 62 показана аналогичная схема автоматического управления зажимом й раскреплением деталей в скальчатом кондукторе. Разница заключается лишь в том, что копир /, воздействующий на ролик 4 золотника 3, закреплен на диске 5. Этот диск устанавливается на валике подачи шпинделя станка и для опускания и подъема шпинделя снабжен рукояткой 6. Распределительный кран 2 монтируется рядом на станине станка. Назначение деталей 7 и 8 такое же, как деталей 12 и 13 на фиг. VII. 61.
Для зенкования колец применено автоматизированное приспособление, показанное на фиг. VII. 63. В приспособлении предусмотрена магазинная загрузка; подача, зажим и удаление колец осуществляются автоматически от хода шпинделя .станка, действующего через упор на кран путевого переключения. На корпусе 1 приспособления закреплена плита 5 с привернутыми
1 Описание конструкции крана с цилиндрическим золотником для автоматического управления см. в гл. IV.
Автоматизированные кондукторы
435
стенке корпуса 1 прикреплен крон-
Фиг. VII. 62. Схема пневматического скальчатого кондуктора с автоматическим зажимом.
к ней двумя планками б, образующими совместно с плитой Т-образный паз. По этому пазу перемещается ползун 16, имеющий опорную площадку и цилиндрическую выемку под обрабатываемую деталь и связанный со штоком 17 пневмоцилиндра 18.
На правом конце плиты 5 привернута стойка 14 с закрепленным на ней упором 15, а к задней вертикальной штейн 2 со стойкой 4, на которой установлен угольник 3 с приваренной к нему цилиндрической кассетой 7 для загрузки обрабатываемых деталей; кассета для удобства закладывания деталей снабжена продольными пазами.
Винт 19 служит для регулирования ползуна в его крайнем левом положении. В этом положении имеющееся в нем гнездо под кольцо должно совпадать с осью кассеты 7.
При таком устройстве нижняя обрабатываемая деталь под действием своего веса падает из кассеты в гнездо ползуна и при включении цилиндра подается им под инструмент до упора 15, где кольцо центрируется и зажимается.
На одной из планок 6 (правой) укреплена стойка 13, в пазу которой на оси 9 помещен рычажок 8, находящийся под действием пружины 10. Левый изогнутый конец рычажка со стороны, обращенной к цилиндру, имеет скос. Поэтому .при движении ползуна с деталью вправо рычажок, поворачиваясь на оси, поднимается, и деталь проходит под ним на рабочую позицию.
После обработки, при движении ползуна влево, деталь упирается в конец рычажка, удерживается им на рабочей позиции и после перемещения ползуна в крайнее левое положение проваливается через отверстие в корпусе и скатывается в тару.
Распределительный кран 11, переключающий цилиндр, смонтирован на кронштейне станка и управляется упором 12, установленным на гильзе шпинделя.
На фиг. VII. 64 показано устройство, обеспечивающее полную (комплексную) автоматизацию сверления отверстий в валиках. Валики загружаются в магазин 1, из которого под действием собственного веса поступают к верхней плоскости толкателя 2. Из этого положения валик захватывается толкателем, выполненным в виде пневматического цилиндра, и, перемещаясь, . прижимается к упору 3. После обработки детали подача сжатого воздуха в цилиндр прекращается и пружина возвращает последний в исходное положение, а валик под действием собственного веса удаляется из приспособления через отводящий канал А. Подача сверла и управление золотником 5
A-A
Приспособления для сверлильных станков
. Автоматизированные кондукторы
437
производятся кулачком 6. Очистка базовых/ поверхностей от стружки осуществляется сжатым воздухом, поступающим из шланга 4,
На фиг. VII. 65 показан общий вид, а на фиг. VII. 66 конструкция скаль-чатого кондуктора с реечным механизмом, замком и ручным приводом, в котором приемы загрузки и удаления деталей, а также очистки установоч-
Фиг. VII. 64. Устройство для автоматической обработки отверстий в валиках.
ных поверхностей от стружки автоматизированы. Детали в виде небольших квадратных сухариков или шайб закладываются в бункер 4.
При повороте рукоятки /, которой осуществляются подъем, опускание и запирание кондукторной плиты, дополнительный-реечный валик 5 приво-
Фиг. VII. 65. Общий, вид скальчатого кондуктора с автоматической загрузкой и удалением обрабатываемых деталей.
дит в действие второй реечный механизм 2 с ползуном 3, предназначенный для подачи заготовки из магазина 4 в рабочую позицию до упора7. При подъеме кондукторной плиты реечный ползун 3 перемещается влево настолько, что очередная заготовка падает из магазина. При опускании плиты ползун 3, перемещаясь вправо, своим выступом перемещает впередилежащие заготовки,
438
Приспособления для сверлильных станков
Фиг. VII. 66. Конструкция кондуктора по фиг. VII. 65.
Фиг. VII. 67. Устройство, автоматизирующее подъем и опускание кондукторной плиты скальчатого кондуктора.
Автоматизированные кондукторы
439
в результате чего перемещаются все заготовки, включая и обработанную. Последняя падает в лоток, а очередная, дойдя до опустившегося упора 7, занимает рабочее положение.
Принудительное перемещение заготовок по желобу одновременно обеспечивает автоматическую очистку от стружки.
Для компенсации неточности в размерах заготовок и надежного поджима обрабатываемой заготовки в конструкции между реечным валиком 5 и кондукторной плитой 6 предусмотрена пружина 8.
Подъем и опускание кондукторной плиты можно автоматизировать. Для этого на выступающий конец валика реечного механизма вместо рукоятки 1 устанавливают зубчатое колесо 1 (фиг. VII. 67), часть зубцов на котором срезана.
Фиг. VII. 68. Автоматизированное приспособление с подвесной кондукторной плитой.
С колесом сцеплена рейка 2, связанная хомутом 3 с гильзой шпинделя станка. Благодаря такой связи при подъеме и опускании шпинделя станка приводится в действие механизм скальчатого кондуктора.
В конце зажима (перед началом сверления) рейка 2 выходит из зацепления с зубчатым участком колеса / и во время рабочей подачи при сверлении своим плоским участком С скользит по гладкой поверхности колеса 1. Плоскостное сопряжение рейки с зубчатым колесом на участке С образует как бы дополнительный замок, препятствующий отходу кондукторной плиты от обрабатываемой детали.
Приемы зажима и раскрепления деталей, а также их подачи и удаления после обработки сравнительно просто автоматизируются при использовании подвесных кондукторных плит.
На фиг. VII. 68 кондукторная плита / с помощью хомута закреплена на гильзе шпинделя станка. Кольца, в которых сверлятся радиальные отверстия, закладываются в желоб 4, укрепленный на подставке 3 наклонно, и скатываются под сверло. Когда шпиндель поднят, детали задерживаются подпружиненным упором 5, При опускании шпинделя призматические выступы, прикрепленные к нижней плоскости кондукторной плиты, центрируют и зажимают очередное кольцо. При этом два штифта 2, нажимая на упор 5, опускают его (разрез А — Л) и, освобождая тем самым ранее просверленную деталь, позволяют ей скатиться в тару, установленную около станка.
440
Приспособления для сверлильных станков
7. МНОГОШПИНДЕЛЬНЫЕ И РЕВОЛЬВЕРНЫЕ СВЕРЛИЛЬНЫЕ ГОЛОВКИ
Наиболее производительным способом обработки на универсальных сверлильных станках является многоинструментальная обработка с помощью многошпиндельных головок. Такие головки позволяют вести обработку отверстий одновременно несколькими одноименными или разноименными инструментами (сверлами, развертками, метчиками).
Многошпиндельные головки проектируются для обработки отверстий одной детали или для позиционной обработки отверстий в нескольких деталях одновременно. В последнем случае детали устанавливаются на круглом поворотном столе, с помощью которого они вручную или автоматически переводятся из одной рабочей позиции в другую. Так, например, если требуется произвести сверление, подрезание и развертывание отверстия, то можно использовать трехшпиндельную головку совместно с четырехпозиционным поворотным кондуктором и-производить одновременно обработку трех деталей .
Количество рабочих шпинделей головки и их взаимное расположение зависят от количества и расположения обрабатываемых отверстий у детали, а при позиционной обработке также от количества и расположения самих деталей на поворотном столе
К = а(п — 1),
где К — общее количество рабочих шпинделей головки;
а — количество отверстий, обрабатываемых у одной детали*
п — число позиций обработки, включая и загрузочную.
Обычно для универсальных станков накладные многошпиндельные сверлильные головки выполняются с числом шпинделей не более 10—12.
По степени универсальности головки делятся на специальные, с неизменным расстоянием между осями шпинделей, и универсальные, допускающие регулировку этого расстояния. По конструкции привода те и другие головки могут быть с шестеренчатым или кривошипно-шатунным приводом.
Головки различаются также числом шпинделей, конструктивным оформлением узлов и т. п.
Так как многошпиндельные сверлильные головки сравнительно дороги, то специальные конструкции, предназначенные для обработки одной определенной детали, целесообразно применять лишь в условиях крупносерийного и массового производства. В серийных производствах следует применять универсальные переналаживаемые головки. При. групповой обработке в сочетании с быстродействующими скальчатыми кондукторами и подвесными кондукторными плитами универсальные сверлильные головки обеспечивают значительный экономический эффект.
Для многопереходной обработки отверстий в серийном производстве целесообразно также применять насадные револьверные головки, имеющие от трех до семи шпинделей. Шпиндели таких головок оснащаются режущими инструментами и вступают в работу последовательно, в соответствии с намеченной очередностью переходов (сверление, зенкерование, черновое развертывание, чистовое развертывание и т. д.).
А. Специальные головки с шестеренчатым приводом и их элементы
Головки с шестеренчатым приводом состоят из следующих основных узлов:
1) сборный корпус;
2) центральный валик с ведущей шестерней, получающий вращение от шпинделя станка;
3) промежуточные валики с паразитными шестернями;
Многошпиндельные и револьверные сверлильные головки
441
4) рабочие шпиндели с ведомыми шестернями и державками или патронами для закрепления режущих инструментов.
При конструировании многошпиндельных головок надо:
1) определять способ крепления головок на шпинделе станка;
2) выбирать конструкции узлов головки и производить наиболее рациональную их компоновку;
3) решать вопрос о смазке и уплотнениях в головке;
4)- определять связь головки с приспособлением, в котором устанавливается обрабатываемая деталь.
В зависимости от расстояний между осями обрабатываемых отверстий головки могут быть с одноярусным или двухъярусным расположением пара
зитных шестерен, которые вводятся в конструкцию для передачи движения на ведомые колеса рабочих шпинделей и обеспечения правого их вращения. При обработке отверстий с близко расположенными осями применяется компоновка в два яруса, при которой паразитные шестерни устанавливаются на рабочих шпинделях выше или ниже их ведомых шестерен. В одноярусных
конструкциях паразитные шестерни устанавливаются на промежуточных валиках (осях) и располагаются в одной плоскости с ведомыми шестернями рабочих шпинделей. Зубчатые колеса обычно устанавливаются между опорами шпинделей, и лишь в случае, когда центральный валик имеет ведущее зубчатое колесо с внутренним зацеплением, они располагаются консольно. При консольном расположении ближайший к шестерне подшипник шпинделя более нагружен, поэтому он быстрее изнашивается. Наряду с этим недостатком
головки с внутренним зацеплением имеют два существенных преимущества:
1) исключается применение паразитных шестерен;
2) обеспечивается компактность головки и создается возможность обработки отверстий, расположенных на близком расстоянии друг от друга.
В табл. VII. 5 приведены типовые конструкции основных разновидностей головок с зубчатым приводом.
Таблица VII. 5
Типовые конструкции специальных головок с зубчатым приводом и варианты их связи со станком и приспособлением
Характеристика
Эскиз
Крепление головок к гильзе шпинделя станка. В позиции а головка 6 сцентрирована и прикреплена к переходной муфпАе / шпильками 2 и гайками 3. Муфта / надета на гладкую гильзу 9 с вращающимся в ней шпинделем 8 станка и стянута болтом 5. В конусное гнездо шпинделя вставлен поводок 7 с пазом для соединения с шипом центрального ведущего валика 4. У современных вертикально-сверлильных станков гильза 1 шпинделя имеет на своем нижнем конце фланец, на котором центрируется и закрепляется головка 2 (позиция б). В этом случае шип ведущего валика сопрягается с пазом на конце шпинделя станка.
442
Приспособления для сверлильных станков
Продолжение табл. VII. 5
Эскиз
X арактери стика
Шестишпиндельная головка с двухъярусным расположением шестерен для одновременной обработки шести отверстий на окружности.
В конструкции обозначены: 1 — шпиндель станка с пазом под шип К центрального ведущего валика; 2 — гильза шпинделя с фланцем для центрирования и закрепления головки болтами 3\ 4 —
центральный валик с удлиненной ведущей шестерней 6; 5 — ведомые шестерни на сегментных шпонках; 7 — четыре . паразитные шестерни, передающие движение на четыре рабочих шпинделя 8. Две из этих шестерен (7') расположены в верхнем ярусе, а две другие — в нижнем. Два шпинделя из шести не несут паразитных шестерен. Центральный валик и шпиндели смонтированы на шариковых подшипниках; для восприятия осевых сил предусмотрены упорные подшипники. Все шестерни рас-пол а г а юте я между двум я
опорами. В головках шпинделей закреплены регулируемые по высоте державки 10 с конусными гнездами под инструмент. Для предупреждения вытекания смазки шпиндели уплотнены фетровыми кольцами 9.
Четырех шпиндельная головка с внутренним зацеплением дл я обработки отверстий, расположенных по окружности малого диаметра.
На центральном валике 1 установлена ведущая шестерня 2 с внутренним зубчатым венцом. В зацеплении с этой шестерней находятся консольно расположенные на.рабочих шпинделях 4 четыре ведомые шестерни 3. Смазка подшипников и шестерен производится через специальное отверстие в корпусе головки; уплотнение производится фетровыми кольцами 5.
Мног&итиндельные U' револьверные сверлильные головки
443
Продолжение табл. VII. 5
Характеристика
Эскиз
Четырехшпиндельная головка с одноярусным расположением шестерен, предназначенная для сверления четырех отверстий на окружности диаметром 120 мм. На шпинделе станка головка устанавливается аналогично предыдущей. Вращение от зубчатого колеса 3 на центральном валике 1 передается через шестерни 2 одновременно четырем рабочим шпинделям 4. Для удобства сборки в конструкции головки предусмотрен промежуточный диск 5, отверстия в котором обрабатываются совместно с отверстиями в нижней половине корпуса; этот же диск служит центрирующим элементом при сопряжении нижней и верхней части корпуса.
Зубчатые колеса как на ведущем валике, так и на рабочих шпинделях расположены между двумя опорами и уста-А новлены по посадке --. п
В головке отсутствуют паразитные шестерни, поэтому рабочие шпиндели 4 имеют правое вращение лишь при левом вращении шпинделя станка. Головка предназначена для сверления с ручной | подачей, так как при левом I вращении шпинделя станок автоматических подач не имеет.
Конструкции концов рабочих шпинделей головок с устройствами для закрепления режущих инструментов: а — конструкции без регулировки; б — конструкция с регулируемой по высоте державкой; в — с цанговым патроном для крепления сверл с цилиндрическим хвостовиком. Для обеспечения равномерной нагрузки на шпиндели и одновременного вступления в работу всех инструментов широко применяется конструкция, допускающая регулировку, в которой державка 1 с конусным гнездом под инструмент предохраняется от выпадения винтами 3, а фиксируется гайкой
444
Приспособления Оля сверлильных станков
Продолжение табл. VII. 5
Эскизы
Характеристики
и контргайкой 2; от проворачивания в шпинделе державка удерживается одной или двумя (при инструменте с конусом Морзе № 3 и больше) шпонками 4. Для удаления инструмента клином в шпинделях и державках предусматриваются продолговатые отверстия.
Связь многошпиндельных головок с приспособлениями необходима для точного совмещения осей рабочих шпинделей головки с осями кондукторных втулок и обрабатываемых отверстий. Кондукторная плита выполняется за одно целое с приспособлением или выполняется подвесной.
В первом случае (позиция а) две направляющие колонки закрепляются в корпусе 1 приспособления, а в корпусе головки предусматриваются приливы К с точными отверстиями для направления по колонкам. Во втором случае (позиция б) кондукторная плита 3 связана с головкой при помощи колонок 6, закрепленных в кондукторной плите гайками 2. В свою очередь кондукторная плита 3 с втулками 4 направляется по пальцам 5, закрепленным в корпусе 1 приспособления. Применение подвесных плит облегчает установку и снятие обрабатываемой детали.
Б. Специальные головки с шатунно-кривошипным приводом
При очень малых расстояниях между осями отверстий, а также при расположении отверстий не по окружности, а по более сложному контуру целесообразно применять головки с шатунно-кривошипным приводом. Эти головкй
Многошпиндельные и револьверные сверлильные головки
445
сравнительно просты, работают бесшумно, и при хорошей балансировке их рабочие шпиндели могут иметь высокие числа оборотов.
На фиг. VII., 69 показана одна из таких конструкций*. Головка разрезной муфтой 1 надевается на гильзу шпинделя станка и закрепляется винтом 9. От шпинделя станка вращение передается через конусный хвостовик 2 кри
вошипу 7, который, в свою очередь, В нижней части водила расточены отверстия, в которые входят кривошипы 6 рабочих шпинделей 8. Эксцентрицитет шпинделей равен эксцентрицитету кривошипа 7. Во время работы все шпиндели головки вращаются с числом оборотов, равным числу оборотов шпинделя станка. Диск 3 с грузом 4 уравновешивает водило 5, эксцентрично расположенное относительно оси шпинделя станка, и обеспечивает спокойную, без вибраций, работу головки.
Для сверления восьми близко расположенных отверстий в крышке шестеренчатого насоса применяется восьмишпиндельная головка, показанная на фиг. VII. 70.
В прикрепленном к фланцу сверлильного станка сварном корпусе 1 смонтирован на двух радиально-упорных шарикоподшипниках 2 кривошипный валик 3, имеющий для связи с поводком шпинделя станка квадратное отверстие.
Эксцентриковая шейка валикаб, посаженная на радиально-упорный подшипник 4, соединена с води-
сообщает плоское движение водилу 5.
Фиг. VII. 69. Головка с шатунно-кривошипным приводом.
лом 5, скрепленным болтами с диском 6. Последний через бронзовые втулки 7 связан с восьмью кривошипными шпинделями 8, установленными в корпусе 9 на бронзовых подшипниках 10 и Г1.
Сверла закрепляются в цангах 12, связанных с кривошипными шпинделями 8, с помощью втулок 13 и гаек 14.
При работе вращение от шпинделя станка передается кривошипному валику 3, водилу 5 и диску б, которые, описывая круговые траектории радиусом 8 мм, равным эксцентрицитету, приводят во вращение кривошипные шпиндели 8 со сверлами.
Для предохранения шпинделей 8 от деформации среза, которая может произойти при заедании какого-либо сверла, в головке имеется специальное разгрузочное устройство, состоящее из шайбы 15, запрессованных в нее четырех пальцев 19 с шарикоподшипниками 20 и четырех пальцев 18 с опорными желобчатыми роликами 17.
Желобчатые ролики 17 охватывают с обеих сторон цилиндрические поверхности двух опорных пальцев 16, запрессованных в корпус Л а наружные кольца шарикоподшипников 20 находятся в контакте с двумя продольными ребрами А на поверхности водила 5. При вращении водила 5 усилие передается через подшипники 20 шайбе 15, которая связана с желобчатыми роликами и движется только возвратно-поступательно вдоль опорных пальцев 16.
446
Приспособления для сверлильных станков
Таким образом, движение водила 5 строго подчинено движению ведущего кривошипного валика 3, а опорные пальцы 16 разгружают кривошипные шпиндели 8 от чрезмерных усилий при заедании сверл.
Фиг. VII. 70. Восьмишпиндельная сверлильная головка без зубчатых колес.
При работе головка направляется двумя колонками 21, запрессованными в плиту установочного приспособления для закрепления детали.
В. Универсальные и револьверные головки
Универсальные головки позволяют за счет изменения расстояния между осями рабочих шпинделей применять их для обработки различных систем отверстий.
Много шпиндельные и ' револьверные сверлильные головки 447
В производстве используются две разновидности универсальных головок с шестеренчатым приводом:
1) колокольного типа, с перемещаемыми по окружности и радиусам держателями шпинделей и шарнирно-телескопическими приводными валиками;
2) с поворотно-передвижными кронштейнами, несущими рабочие шпиндели.
Головки с поворотно-передвижными кронштейнами более компактны и получили широкое применение.
Для вертикально-сверлильных станков разработаны и применяются четырех- и шестишпиндельные головки с поворотно-передвижными кронштейнами, имеющие разные технологические характеристики. Так, например, для станков моделей 2125, 2135 и 2150 применяются головки, между шпинделями которых могут устанавливаться минимальные расстояния, соответственно 48, 90, 97 мм,и максимальные — 168, 330, 401 мм. Диаметры отверстий, обрабатываемых малыми головками (для станков 2125, 2А125), до 6—8 мм; средними головками (для станков 2135, 2А135), до 16—18 мм. Головки исполняются с отверстиями в специальных приливах для направления по колонкам, укрепляемым в плите установочно-зажимного приспособления и без направляющих устройств.
На фиг. VII. 71 показана типовая конструкция универсальной четырехшпиндельной головки с поворотно-передвижными кронштейнами. Корпус 1 головки, изготовленный из силумина, устанавливается на гильзе шпинделя станка и закрепляется двумя тангенциальными зажимами 18. Шпиндель станка через шпонку 4 передает движение втулке-шестерне 5, которая, в свою очередь, через промежуточные шестерни 8 и 11 передает движение зубчатым колесам /7, установленным на рабочих шпинделях 16. В круговом пазу корпуса размещены четыре сектора 7 с верхними шарикоподшипниками под пустотелый валик 9, а в каждом из четырех поворотных кронштейнов 12 размещены нижний шарикоподшипник под пустотелый валик, промежуточная втулка 10 и рабочий шпиндель 16. При ослабленной гайке 14 кронштейн 12 вместе с рабочим шпинделем можно повернуть вокруг оси болта 13 на 360°. Если же ослабить винт 6, то сектор 7 вместе с кронштейном и шпинделем можно повернуть на определенный угол относительно оси головки или шпинделя станка. В связи с этим в корпусе предусмотрены пазы 7<, по которым при повороте скользят винты 6. Кронштейны, как и корпус головки, изготовляются из силумина.
На фиг. VII. 71 показана схема расположения шпинделей, состоящая из четырех заштрихованных площадок; ось каждого шпинделя может занимать любое положение в пределах своей площадки. Рассмотренная головка используется на вертикально-сверлильном станке 2135 для сверления отверстий, расположенных по окружностям или по диагоналям; диаметры отверстий до 16—18 мм.
Смазка головки осуществляется маслом веретенным 3 через пресс-масленки 2 и 5 уплотнение производится войлочными кольцами 15 г.
При решении вопроса о возможности использования головки для обработки заданной системы отверстий у конкретной детали пользуются схемой расположения шпинделей, вычерченной в масштабе 1 : 1 (фиг. VII. 72).
Имея схему, нанесенную на прозрачную бумагу, вырезают четыре фигуры 7, соответствующие проекциям поворотных кронштейнов в плане, и наносят на них центры Ох и О2.
1 Конструкцию и размеры деталей головок см. в альбоме «Типовой проект модернизаций вертикально-сверлильных станков моделей 2125, 2135, 2150», Машгиз, 1959.
448
Приспособления для сверлильных станков
Д-Д
Фиг, VIЬ 71, Универсальная четырехшпиндельная сверлильная головка.
Фиг. VII. 72. Схема для проверки расположения шпинделей по заданным координатам.
Многошпиндельные и револьверные сверлильные головки
449
На схеме дуга А Б является зоной, в пределах которой корпус кронштейна может быть повернут вокруг оси шпинделя станка.
Центр 02, соответствующий оси рабочего шпинделя головки, можно повернуть на 360° вокруг оси ОР
Заданные координаты сверления необходимо перенести на схему так, чтобы центр давления при сверлении по возможности совпадал с центрОхМ шпинделя станка.
Центры О корпусов поворотных кронштейнов надо совместить с нанесенными на схему центрами отверстий, подлежащих сверлению, при этом центры Oj должны быть расположены на дугах А Б.
Фиг. VII. 73. Восьмишпиндельная сверлильная головка колокольного типа.
Головка может применяться при соблюдении следующих условий:
1) проекции корпусов поворотных кронштейнов не должны перекрывать друг друга;
2) все центры Oj должны располагаться на дугах АБ.
На фиг. VII. 73 показана восьмишпиндельная сверлильная головка колокольного типа, предназначенная для одновременного или последовательного сверления отверстий во фланцах, планках, фитингах и других деталях.
Сверление производится по сменным кондукторам, устанавливаемым на столе вертикально-сверлильного станка.
Головка закрепляется на пиноли станка с помощью хомута верхнего фланца /. При перемещении головки втулки 3, запрессованные в приливах
450
Приспособления для сверлильных станков
корпуса, скользят по колонкам, укрепленным в специальном кронштейне на зеркале станка.
Рабочим шпинделям 5 головки вращение передается от шпинделя станка через шестерни и телескопические шарниры 3, допускающие установку шпинделей в различные места в определенных пределах.
Установка шпинделей для обработки различных деталей производится по кондукторным втулкам путем перемещения держателей 4, несущих шпин-
Фиг. VII. 74. Универсальная двухшпиндельная сверлильная головка с шатунно-кривошипным приводом.
дели, в радиальном направлении и по окружности по кольцевым пазам К в колоколе (корпусе) головки с последующим закреплением гайками. Отверстия в шпинделях выполнены под конус Морзе № 1.
Техническая характеристика головки:
Число шпинделей ................................. 8
Максимальный диаметр сверления .................. 12 мм
Диаметр окружности, по которой могут быть размещены обрабатываемые отверстия ......................... 60—180 мм
Минимальное расстояние между двумя соседними отверстиями ........................................... '35 мм
Габаритные размеры головки ....................... 345 х 475 мм
На фиг. VII. 74 показана универсальная двухшпиндельная головка с шатунно-кривошипным приводом, допускающая перестановку рабочих шпинделей в пределах от 75 до 210 мм. Головка устанавливается на гильзе щпинделя станка.
Многошлинделъные д револьверные сверлильные головки
451
На ведущем валике 1 насажен маховик 2zc кривошипным пальцем 3, который сообщает движение водилу 4. Пальцы И водила 4 скреплены с диском 5, который, в свою очередь, связан с кривошипами 9 рабочих шпинделей 10 и с кривошипами 8.
Установка желаемого расстояния между шпинделями 10 производится путем поворота корпусов 7 вокруг осей расточенных для них отверстий. После поворота корпусы закрепляются винтами 6,
На фиг. VII. 75 показан общий вид многошпиндельной револьверной головки, применяемой при последовательной обработке отверстия различ-
Фиг. VII. 75. Общий вид револьверной головки к сверлильному станку.
ными инструментами. Применяются головки с ручным и автоматическим поворотом шпинделей в рабочее положение.
На фиг. VII. 76 показана одна из конструкций (опытная) автоматизированной шестишпиндельной револьверной головки со сменными шпинделями, предназначенная для станка модели 2125. Приводы сменных шпинделей имеют различные передаточные числа: 1 : 1; 1 : 2; 1 : 3; 1 : 4; 3 : 1; 4 : 1, Это дает возможность без остановки и перенастройки станка производить сверление отверстий разных диаметров, зенкерование, развертывание и нарезку резьбы. Шпиндели набираются в головку в требуемом технологическом порядке.
Максимальный диаметр сверла, на который рассчитана головка, — 15 мм. Конус шпинделя—Морзе № 1.
Головка с помощью двух тангенциальных зажимов крепится на пиноли шпинделя станка.
Поворот очередного шпинделя в рабочее положение производится автоматически без остановки станка и осуществляется следующим образом. При подъеме головки вверх соответственно отрегулированный болт 1 упирается в торец шпиндельной бабки и перемещает штырь 2. Последний вначале
452
Приспособления для сверлильных станков
нажимает на рычаг 3, который, приподнимая муфту 4, отключает вращение работающего шпинделя.
Далее штырь 2 нажимает на рычаг 5, который, поворачиваясь, выводит фиксатор 6 из своего гнезда. При дальнейшем подъеме головки вверх в торец шпиндельной бабки упирается болт 7, перемещающий вниз стержень 8, имеющий на себе зубья. Зубья стержня-рейки 8 заставляют вращаться шестерню 9. Последняя через коническую пару 10 и храповой механизм пере-
Фиг. VII. 76. Револьверная головка с автоматическим поворотом!
дает движение шестерне 11. Эта шестерня приводит в движение сцепленную с ней шестерню 12, осуществляющую поворот корпуса 13 и вывод в рабочее положение очередного шпинделя. При этом шариковый фиксатор предварительно фиксирует поворот. При опускании головки вниз механизмы работают в обратном порядке и фиксатор 6 жестко фиксирует положение головки. Обратного поворота корпуса при этом не происходит, так как храповой механизм проскакивает вхолостую.
Г. Смазка и уплотнения в многошпиндельных головках
Смазке и уплотнениям, исключающим утечку смазки, необходимо уделять особое внимание, чтобы обеспечить долговечность головок.
Подшипники качения могут смазываться консистентной смазкой (тавот, солидол) или жидким минеральным маслом; для смазки подшипников скольжения обычно применяется масло индустриальное 20 (веретенное 3).
Многошпиндельные и револьверные сверлильные головки
453
Выбор способа смазки зависит от окружных скоростей зубчатых колес. В тихоходных головках, а также в труднодоступных местах может применяться периодическая смазка через те или иные конструкции масленок (см. табл. VII. 6). В быстроходных головках должна применяться непрерывная смазка с помощью фитилей, масляного насоса или путем заливки масла в корпус головки до определенного уровня с последующей доливкой во время эксплуатации через масленку или специальное отверстие.
Эффективной и надежной является принудительная смазка при помощи шестеренчатого или лопастного насоса, обеспечивающего непрерывную и равномерную смазку как верхней, так и нижней частей головки. Резервуар с маслом (поддон) прикрепляется к нижней плоскости корпуса головки. Насос, погруженный в масло резервуара или расположенный снаружи, приводится во вращение от центрального ведущего валика или от паразитной шестерни головки. Масло через центральное отверстие в ведущем валике или по специальным трубкам подается в верхнюю часть головки. Там оно вытекает по радиальным отверстиям и, разливаясь по промежуточной плите, смазывает верхние подшипники. Просачиваясь через верхние подшипники, а также центральные и радиальные отверстия в валиках и осях паразитных шестерен, масло смазывает зубчатые колеса и нижние подшипники, а затем сливается снова в поддон.
Для предупреждения утечки масла в местах выхода рабочих шпинделей из корпуса головки предусматривают уплотнительные устройства. Чаще всего для уплотнения используются кольца (набивки) из технического фетра.
Конструкции устройств для смазки и уплотнения головок даны в табл. VII. 6.
Конструкции устройств для смазки и уплотнения головок
Таблица VII. 6
Эскиз
Характеристика
Масленки для жидких масел (ГОСТ 1303—56): а — наливная с поворотной крышкой; б—пресс-масленка под запрессовку; в — наливная фитильная из прозрачной пластмассы с закрепительным колпачком; г — масленка наливная капельная с запорной иглой.
Масленки для консистентных смазок (ГОСТ 1303—56): а — пресс-масленка прямая; б — пресс-масленка с переходным штуцером шестигранного профиля; в — колпачковая масленка. Смазка подается под давлением с помощью специального шприца.
454
Приспособления для сверлильных станков
Эскиз
Продолжение табл. VII. 6
Характеристика
Головки с шестеренчатыми масляными насосами для принудительной смазки. В головке (позиция а) насос расположен в поддоне и получает вращение от центрального ведущего валика I. Масло от насоса подается вверх через осевое и радиальные отверстия в центральном валике и разливается по промежуточной плите 4. Далее масло просачивается снова в поддон, смазывая шестерни и все подшипники; уровень масла не должен быть выше верхней плоскости втулки 3, иначе оно будет вытекать по шпинделю.
В головке (позиция б) насос 2 приводится в действие от паразитной шестерни' 1 и, пройдя через маслоу каза-тель 3 по трубке 4, поступает в верхнюю часть головки. Далее через радиальные отверстия в трубке, как и в предыдущей схеме, разливается по промежуточной плите, а затем, стекая в поддон, смазывает шестерни и подшипники.
Многоитиндельные и револьверные сверлильные головки
455
Продолжение табл. VII. 6
Характеристика
Эскиз
Уплотнительные устройства на рабочих шпинделях. В позиции а уплотнение шпинделя 1 производится фетровым кольцом 2, закладываемым при сборке. В конструкции по позиции в показано более надежное уплотнение, так как фетровое кольцо 2 периодически можно подтягивать гайкой 3. В позиции б резиновое или кожаное кольцо 2 под действием пружины 3 постоянно прижимается к стенкам отверстия корпуса головки.
Д. Расчет и конструирование многошпиндельных головок
При проектировании специальных головок необходимо располагать исходными данными об обрабатываемой детали, режущем инструменте и станке, а расчет выполнять в определенной последовательности.
Исходные данные*.
1) материал детали и его механические свойства;
2) диаметр, глубина и взаимное расположение обрабатываемых отверстий;
3) материал, диаметр, длина, а также форма и размеры хвостовиков режущих инструментов;
4) мощность электродвигателя станка;
5) максимально допустимая осевая сила на шпинделе (усилие подачи);
6) числа оборотов и подачи шпинделя станка;
7) форма и размеры головки шпинделя;
8) вылет шпинделя от направляющих станины и его максимальный осевой ход;
9) пределы вертикального перемещения стола станка;
10) чертеж приспособления, с которым будет работать головка.
Последовательность проекта рования'.
1) выбор режима резания (подачи, скорости резания, числа оборотов инструмента) и согласование его с паспортными данными станка;
2) определение потребно;, для обработки мощности, крутящего момента и осевой силы резания;
3) выбор кинематической схемы головки;
4) определение размеров валиков, шпинделей и зубчатых колес;
5) подбор подшипников;
456
Приспособления для сверлильных станков
6) компоновка головки;
7) поверочный расчет основных деталей (если это необходимо).
В качестве примера 1 рассмотрим проектирование трехшпиндельной головки для сверления трех сквозных отверстий, расположенных в линию (фиг. VII. 77).
Материал обрабатываемой детали — хромоникелевая сталь с пределом прочности ав 65 кг!мм1 и НВ -- 174й ~ 203. Диаметр среднего отверстия 11 мм. диаметры крайних отверстий — 6,6 мм\ глубина отверстий — 15 мм.
Сверла — из быстрорежущей стали Р9. Принимаемая стойкость сверл Т — — 100 мин. машинного времени. Головка проектируется на вертикально-сверлильный станок модели 2135.
Основные паспортные данные станка:
Мощность электродвигателя ..............................N ~ 5,3 л. с.;
Максимальное усилие подачи .............................Р = 1370 кг;
Числа оборотов шпинделя ................................п ~ 53; 84; 131;
200; 320;
500 об/мин.
Подачи.................................................S = 0,1; 0,145;
0,195; 0,275; 0,4.
0,575; 0,788;
1,11 мм/'об.
1. Выбор режима сверления. Пользуясь формулами или нормативными таблицами режимов резания при сверлении 1 2, находим значения подач и скоростей резания с учетом стойкости Т -~= 100 мин.: 3
для сверла 0 6,6 мм S6,g 0,148 мм/об, v - = 16,2 м/мин\
для сверла 0 II мм Зн — 0,200 мм/об, v -= 16,6 м!мин.
Соответственно числа оборотов сверл будут:
1000• v 1000 • 16,2 „оп '. 1000-16,6 Л г.
«6.6 = = 3J4.66- 780 об/мин. пи = -зд4;п - 480 об/мин.
1 Н. И. Зависли к, Многошпиндельные головки к сверлильным станкам, ЛДНТП, 1958
2 Справочник металлиста, т. 4, стр. 386—397, Машгиз, 1959, или специальные издания нормативов.
3 Повышенная стойкость принимается из расчета, чтобы сверла менять не более двух раз в смену.
Многошпиндельные и револьверные сверлильные головки 457
Исходя из паспортных данных станка для сверла 0 И мм, расположенного в центральном шпинделе, принимаем:
nY1 — 500 об/мин.; Sn = 0,195
Тогда минутная подача будег1
5ц мин. = 500*0,195 ~ 97,5 мм] мин.
z 27
При передаточном отношении ~ (фиг. VII. 77) фактические числа оборотов сверл 0 6,6 мм и их подачи в мм/об определятся из зависимостей:
п6Л == 500*—^ 675 об/мин.
Q Q7 5
Se6 = --11””11 = = 0,144 лл</об.
6*6 п6)6 675 1
Принимается ближайшая по станку S = 0,145 мм/об.
2. Определение Р, /И и АЛ Для сверла 0 И мм по нормативам находим: осевая сила резания Рп 278 кг;
крутящий момент Л4И ^1115 кгмм\
мощность, потребная на сверление, Af31 = 0,7 л. с.
Для сверла 0 6,6 мм Р66 = 137 кг; 7Ии — 285 кгмм, Л/66 = 0,27 л. с. При одновременной работе тремя сверлами потребуется:
Р = РП + 2Р6 6 - 278 + 2* 137 = 552 кг;
N - ЛГП + 2V6,6 = 0,7 + 2-0,27 - 1,24 л. с.
При к. п. д. станка вместе с головкой -q = 0,7 потребная мощность электродвигателя будет
л; 1,24 ,
NCm = ---= —hr = 1J7 Л. С.
cm 0,7
Из сопоставления с паспортной мощностью электродвигателя (5,3 л. с.) делаем вывод, что головку целесообразно использовать на станке модели 2125, имеющем меньшую мощность.
3. Выбор кинематической схемы головки. На основании изучения данных об обрабатываемой детали и станке принята следующая кинематическая схема (разрез А—А на фиг. VII. 77):
1) вращение всех шпинделей правое, что потребовало прйвсд крайних шпинделей осуществлять с помощью двух паразитных шестерен;
2) расстояния между осями шпинделей позволили разместить все зубчатые колеса в один ярус;
3) каждое зубчатое колесо располагается между двумя опорами (радиальные подшипники).
4. Определение размеров валиков, шпинделей и зубчатых колес. Центральный ведущий валик является наиболее нагруженным. Поэтому при определении модуля зацепления всех зубчатых колес головки берется нагрузка, приходящаяся на зуб шестерни, установленной на этом валике.
Диаметр ведущего валика (в данном случае центрального шпинделя) находится по величине крутящего момента, передаваемого в процессе сверления,
458
Приспособления для сверлильных станков
где (1г •—диаметр центрального шпинделя в см\
[т ] — допускаемое напряжение кручения в кг/сл2;
Мкр — крутящий момент в кгсм',
,, 71 62O7V 71 620-1,77
МКп = -------- =-----2о3 КгСМ-
КР п 500
При материале сталь 45 [т ] — 1500 кг/см2.
Тогда , 1 /16-253 n г
di ~ V 3,14-1500 — 9,6 ММ'
В случае соединения зубчатого колеса с ведущим шпинделем при помощи двух сегментных шпонок расчетный диаметр необходимо увеличивать на удвоенную глубину шпоночного паза. Тогда
d2 = dt + 2е — 9,6 + 2-3,2 = 16,0 мм, где е — глубина шпоночного паза в мм.
В конструкции головки принят d% — 18 мм.
Диаметр D направляющей (хвостовой) части рабочих шпинделей определяется в зависимости от диаметра сверла d нотабл. VII. 7 или выбирается по упорному подшипнику на шпинделе.
Таблица VII. 7
Выбор диаметра рабочего шпинделя в зависимости от диаметра отверстия
d в мм 9—13 Свыше 13 до 16 Свыше 16 до 19 Свыше 19
D d 1,3 1,2 1.1 1,0
В примере диаметры крайних шпинделей приняты равными 15 мм (по упорным подшипникам).
Модуль ведомой шестерни рабочего шпинделя рекомендуется выбирать в зависимости от диаметра сверла по табл. VII. 8.
Таблица VII. 8
Рекомендуемый модуль колеса в зависимости от диаметра сверла
Диаметр сверла в мм 6—14 14—19 19—23 23—30
Рекомендуемый модуль 2 2; 2,5 2,5; 3 3; 3,5
В примере модуль всех шестерен головки пг = 1,5. Диаметр О0 делительной окружности наименьшего зубчатого колеса рабочего шпинделя определяется по формуле
Dq = D -4- 2е -1- 6,8 ш,
где е — глубина шпоночного паза в мм\
m — модуль зацепления в мм.
Ширина зубчатых колес берется равной 10 модулям. Зубчатые колеса с числом зубьев от 13 до 15 выполняют с укороченным зубом (ГОСТ 3058—54).
В этом случае
DQ = D + 2е + 6m.
Диаметры промежуточных валиков (осей) под паразитные шестерни принимают равными диаметру D рабочих шпинделей. Если же паразитная шестерня
Многошпиндельные и револьверные сверлильные головки 459
приводит во вращение более двух рабочих шпинделей, то диаметр промежуточного валика берут равным 1,31).
5. Подбор подшипников. Подшипники выбираются по диаметрам валов (осей), на которых они устанавливаются и после этого проверяются по коэффициенту работоспособности С (дается в каталогах подшипников) и заданному сроку службы (долговечность h в час.). Для многошпиндельных головок долговечность подшипников принимается 2—3 тысячи часов машинного времени. При такой долговечности подшипники должны заменяться через 1—1,5 года.
6. Компоновка голоски. Компоновка производится на основании ее кинематической схемы и найденных размеров основных деталей; размеры остальных деталей выбирают по конструктивным соображениям и в соответствии с требованиями стандартов. Работа выполняется в два этапа.
1) вычерчивают схему расположения обрабатываемых отверстий и определяют место приложения равнодействующей всех осевых сил; в этом месте располагают ось центрального ведущего валика головки;
2) производят подбор и компоновку зубчатых колес, шпинделей и подшипников. Иногда, с целью уменьшения числа паразитных шестерен в конструкции и по условиям компоновки прибегают к корригированию зубьев шестерен.
7. Проверочный расчет. Проверочный расчет на прочность производят обычно лишь для наиболее нагруженных деталей — зубчатых колес, подшипников; проверку прочности шпинделей, валиков и других элементов конструкции выполняют только в случае особо неблагоприятного распределения нагрузки.
Прочность зубьев колес может быть проверена по величине действующих контактных напряжений в поверхностном слое зубьев и напряжений изгиба у основания зубьев, которые должны быть меньше соответствующих допускаемых напряжений. Можно эту проверку осуществить косвенным путем, вычислив по допускаемым напряжениям и заданным условиям работы величину модуля и сравнив ее с принятой в расчете величиной модуля. Для косвенной проверки можно воспользоваться формулами:
а) исходя из усталости поверхностного слоя металла зубьев
_ 3/~ Z+ 1 / 180 000 V N К тпОв - У /Д|, ^ z[a]K J П /(/’
б) исходя из прочности зуба на изгиб
ш -1V 455 лГ Ки тиз =101/ —.—----------/.
из г ztyy а ы п
В этих формулах
z—число зубьев колеса;
I — передаточное отношение (отношение числа зубьев большего колеса к числу зубьев меньшего колеса);
6 — отношение ширины колеса (длины зуба) к модулю; ф = 8 н- 12; [а]к — допускаемое напряжение смятия (контактное напряжение) в кг/лш2;
К и Ки — коэффициенты долговечности по контактным напряжениям и напряжениям изгиба. При более или менее постоянной нагрузке на колеса эти коэффициенты могут быть приняты равными единице (за исключением закаленных колес);
у — коэффициент формы зуба;
laL — допускаемое напряжение изгиба в кг/мм\
460
Приспособления для сверлильных станков
Kv — коэффициент скорости, который может быть подсчитан по формуле Барта:
__ 6
у+ 6’
где v — окружная скорость на колесе в м/сек;
Пользуясь полученными ранее данными и вспомогательными таблицами \ находим модуль для зубчатой пары колесо рабочего шпинделя головки — паразитное колесо.
27
При i = = 1,35; ф = 12; z = 20 (число зубьев меньшего колеса);
[а Ц — 85 кг/лиг1 2; N = 0,22 л. с.; п = 500 об/мин.; К = 1; = 0,85;
у = 0,102; [о!й3г = 18 кг/мм2,
__ 3 Г 1,35 + 1 { 180 000 \2 0?22 Г“ _ п 04 тпов — у 1,35-12 ( 20-85 ) "500 * 0,85 ” мм>
тизг }/* 20-12-0,102-18 ’ 500 ’ 0,85 0,82 ММ'
Таким образом, выбранный модуль т ~ 1,5 удовлетворяет требованиям и по контактным напряжениям и по напряжениям изгиба.
Проверочный расчет подшипников качения может выполняться по формуле
С = $(/г-Л)0’3,
где Q— условная нагрузка подшипника в кг;
п — число оборотов вала в минуту;
h — долговечность подшипника в часах;
С— коэффициент работоспособности подшипника, зависящий от конструкции, размера и качества материала подшипника (указывается в каталогах на подшипники).
Расчет сводится к определению одного из параметров, входящих в формулу по двум заданным1.
В нашем примере проверке необходимо подвергнуть лишь упорные подшипники рабочих шпинделей, так как радиальные подшипники подбирались из конструктивных соображений в зависимости от размеров упорных подшипников и по своей работоспособности значительно превосходят подшипники, требующиеся по условиям работы в данной головке.
Условная нагрузка Q кг на упорный подшипник определяется умножением усилия Р кг на коэффициент Кпод 1,2. 2
Центральный шпиндель, имеющий п = 500 об/мин., оснащен упорным подшипником № 8204 (ГОСТ 6874—54) с коэффициентом работоспособности С = 20 000; для него условная нагрузка
Qxx-Pn-K^-278-1,2^334 кг.
Подставляя значения С, Q и п в формулу, находим
1400 час. <2000 час.
1 Вспомогательные таблицы для определения ряда величин, входящих в формулы, см. в книге ЭНИМС „Расчеты при модернизации станков^, Машгиз, 1956, или в других аналогичных пособиях.
2 Для радиальных подшипников условная нагрузка Q находится умножением реакции
опоры на коэффициент Кпод-
Вспомогательные инструменты
461
Рабочие шпиндели с п = 675 сб/мин. имеют упорные подшипники № 8202 с коэффициентом работоспособности С 13 000; для этих подшипников
= 137.1,2 = 165 кг.
Зная С, Q и п, находим h 4200 > 2000 час.
Для изготовления деталей головок применяются качественные углеродистые стали марок 20, 35, 45 или легированны., стали марок 20Х, 40Х, 12ХНЗА.
Рабочие шпиндели выполняются из сталей марок 45 и 40Х.
Для зубчатых колес применяются стали 20Х, 12ХНЗА, 40Х и таль 45 при прерывистой работе головки.
Корпусы выполняются из серого чугуна СЧ12-28 или СЧ15-32; в последнее время для облегчения веса головок корпусы изготовляют из алюминиевого сплава марки АЛ9.
8. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ
К вспомогательным инструментам для сверлильных станков относятся: 1) разрезные и обычные переходные втулки для крепления режущих инструментов, вставляемые в патроны или непосредственно в гнездо шпинделя станка; 1
2) быстросменные патроны шариковые, кулачковые и другие с наборами сменных втулок;
3) самоустанавливающиеся патроны для разверток;
4) патроны для закрепления метчиков;
5) самоцентрирующие патроны для мелких инструментов (ГОСТ 8522—57);
6) расточные, подрезные и канавочные скалки и головки.
Многие из вспомогательных инструментов нормализованы. Однако продолжается разработка новых, более совершенных конструкций. Ниже рассматриваются основные разновидности вспомогательных инструментов.
А. Переходные втулки
Закрепление инструментов на сверлильных станках обычно производится при помощи конуса Морзе. В зависимости от размеров станков их шпиндели имеют внутренние конусы Морзе от № 1 до 5. В большинстве настольных сверлильных станков шпиндель имеет не внутренний конус, а хвостовик с конусом для закрепления патронов.
Переходные втулки применяются для крепления инструмента, конус Морзе которого меньше, чем конус в шпинделе.
На замену инструмента, закрепляемого в конусе шпинделя непосредственно или через переходные втулки, требуются значительные затраты времени. Сокращение времени на удаление инструмента из конуса шпинделя достигается применением вышибного кольца. На фиг. VII. 78 показана одна из конструктивных схем такого устройства. Овальное окно шпинделя под вышибной клин удлиняется и в него вставляется каленая планка 3. На головку шпинделя 1 свободно насаживается кольцо 2, имеющее два паза А и выточку Б. Винты 4 не позволяют кольцу соскользнуть со шпинделя. Для смены инструмента кольцо устанавливается в положение, показанное на фиг. VII. 78, а\ при резком подъеме шпинделя в крайнее верхнее положение
1 См. справочник «Конструктивные элементы и нормализованные узлы крепления режущих инструментов», Машгиз, 1959.
462
Приспособления для сверлильных станков
вышибное кольцо 2 ударяется в нижний торец кронштейна (или шпиндельной головки) и планка 3 выбивает инструмент из конуса шпинделя. Возможность самопроизвольного удаления инструмента при подъеме шпинделя
Фиг. VII. 78. Кольцо для удаления инструмента из шпинделя станка.
вверх в случае многократного использования одного и того же инструмента исключается установкой кольца в положение, указанное на фиг. VII. 78, б, при котором возможность упора кольца в торец кронштейна при верхнем положении шпинделя полностью устраняется.
Б. Быстросменные патроны
При обработке точных отверстий или отверстий с фасками, кольцевыми канавками и т. п. приходится последовательно производить сверление, зен-керованиё, развертывание и т. д. Если инструменты с конусным хвостовиком закреплять непосредственно в шпинделе станка и каждый раз выколачивать клином, то на это будет затрачиваться очень много вспомогательного времени.
Для повышения производительности применяют быстросменные патроны, позволяющие в короткое время заменять режущий инструмент. Некоторые конструкции патронов позволяют производить замену без остановки шпинделя станка.
Для легких работ используются быстросменные патроны с ведущими шариками (фиг. VII, 79, а). Они просты по конструкции и допускают смену инструмента без остановки шпинделя станка.
В отверстие корпуса 1 вставляется сменная втулка 7, вращение которой передается от патрона через два шарика 6, заложенных в поперечных отверстиях корпуса. Для смены втулки 7 с инструментом необходимо взяться рукой за рифленую внешнюю поверхность муфты 5, приостановить ее вращение и поднять ее вверх до упора в закладное пружинное кольцо 2. В таком положении шарики получают возможность радиального перемещения и будут выдавлены собственным весом втулки 7.
Вспомогательные инструменты
463
Перемещение муфты 3 вниз ограничиваетс^вторым пружинным кольцом. Если патрон используется для сверления в горизонтальном положении, то в конструкции дополнительно предусматриваются шарик 5 и пружина 4, фиксирующие положение муфты 3 во время работы.
На фиг. VII. 79, б показан патрон, отличающийся от рассмотренного наличием шпильки 2, запрессованной в корпус патрона 1. Шпилька служит
Фиг. VII. 79. Быстросменные патроны:
а — с ведущими шариками; б — со шпилькой.
поводком для сменных втулок, в которых имеется соответствующий паз. Если в предыдущем патроне шарики 6 удерживали инструмент от выпадания й передавали ему крутящий момент, то здесь они только фиксируют положение втулки с инструментом и удерживают ее от выпадания под действием собственного веса. На сменных втулках 3 (фиг. VII. 79, б) предусматривается свободно вращающееся относительно втулки кольцо 4, зафиксированное пружинными кольцами 5. При смене инструмента во время вращения шпинделя втулку удерживают за кольцо 4.
Большинство инструментов, снабженных конусными, цилиндрическими и квадратными хвостовиками, закладываются в патрон с помощью сменных втулок.
На фиг. VII. 80 представлен набор втулок к быстросменным патронам; перед работой все инструменты, применяемые для данной операции, заранее закрепляются в своих сменных втулках.
На фигуре показаны: а и б — втулки для инструментов с коническим хвостовиком; в и г — втулки качающиеся с шаровым пояском К для разверток с коническим хвостовиком; д и е — втулки с цанговым зажимом для сверл и других инструментов с цилиндрическим хвостовиком; ж и з —• втулки
464
Ириспособления для сверлильных станков
качающиеся с шаровым пояском и цанговым зажимом для разверток и'метчиков с цилиндрическим хвостовиком; и — втулка качающаяся для метчиков с квадратом.
Шариковые быстросменные патроны применяются для легких работ. На крупных сверлильных станках для тяжелых работ рекомендуется применять быстросменные двухкулачковые патроны (фиг. VII. 81), которые обычно изготовляются с хвостовиками конус Морзе № 4 и 5. К каждому такому патрону изготовляется комплект сменных втулок с внутренними конусами Морзе № 1, 2, 3 и 4, что позволяет закреплять различный инструмент.
Фиг. VII. 80. Втулки к быстросменным патронам.
Сменная втулка, показанная на фиг. VII. 81 справа, имеет конусный уступ а под кулачки 4 и выступ б для захвата поводком 2. Поводок 2 закреплен в корпусе 1 патрона шпилькой.
При установке инструмента сменная втулка давит на скос кулачков 4. Кулачки, поворачиваясь, приподнимают связанные между собой детали 3 и 5 и пропускают сменную втулку до упора в поводок. После этого под действием пружины 6 кулачки заскакивают за уступ а и предохраняют инструмент от выпадания.. Крутящий момент от шпинделя станка передается через поводок 2 и выступ сменной втулки б. Для освобождения сменной втулки достаточно приподняты муфту 5 кверху.
На фиг. VII. 82, а показан патрон со штифтовым замком, а на фиг. VII. 82, б — конструкция хвостовика 5 инструмента под этот патрон и форма приемной части патрона 1.
Как видно из фигурьц хврстовик инструмента, направляемый во втулке 2, снабжен кольцевой канавкой а, плоскостью б и радиусным пазом R. В корпусе патрона запрессован штифт 3 и, кроме того, в нем предусмотрен фиксатор 6 с пружинным кольцом 4. Срезанный хвостовик инструмента своей плоскостью б свободно проходит под штифтом 3 до упора в торец. В это время фиксатор .6, сдвинутый влево перемещающимся хвостовиком, под
Вспомогательные инструменты
465
-----67,5------
Фиг. -VII. 81. Быстросменные двухкулачковые патроны.
4-4
Фиг. VII. 82. Патрон со штифтовым замком.
466
Приспособления для сверлйльных станков
и приемной части
н
патрона bi
Ж
7Z3'
-**
Фиг. VII. 83. Патрон со штыковым замком.
действием пружинного кольца заскакивает в его кольцевую канавку и фиксирует правильное положение. Фиксатор 6 предохраняет также инструмент от выпадания под действием собственного веса. С началом вращения шпинделя штифт 3 входит в радиусный паз хвостовика и приводит инструмент во вращение вместе со шпинделем. Конструкция хвостовика инструмента [ется в соответствии с ГОСТ 3009—57.
В случаях, когда на сверлильных станках инструменту задается двойное направление для его связи со шпинделем станка, можно использовать патрон со штыковым замком (фиг. VII. 83). Этот патрон позволяет быстро заменять инструмент и в то же время не мешает ему самоустанавливаться в кондукторных втулках, так как в сопряжении патрона с цилиндрической посадочной частью инструмента предусматривается большой зазор. Хвостовики инструментов и расточных скалок снабжаются в этом случае поводковыми штифтами, легко заводимыми в прорези патрона.
В. Самоустанавливающиеся патроны для разверток
Встречающееся на практике жесткое закрепление разверток конусным хвостовиком не обеспечивает получения точных отверстий. При таком закреплении на обрабатываемое отверстие переносятся все погрешности шпинделя станка: его биение, разработка конусного гнезда и т. д. Поэтому при обработке отверстий 2—3-го класса точности развертки следует закреплять в самоустанавливающихся патронах, самоустанавливающихся патронов:
1) качающиеся, при которых ось развертки может устанавливаться под некоторым углом к вертикальной оси;
2) плавающие, при которых развертка может свободно перемещаться параллельно самой себе и легко самоцентрироваться в отверстии. За счет имеющихся конструктивных зазоров каждая из этих разновидностей патронов позволяет инструменту смещаться параллельно себе и располагаться под некоторым углом, отчего разница между обеими разновидностями уменьшается.
Плавающие патроны с поводком скользящего трения не обеспечивают необходимую подвижность. Поэтому рекомендуются патроны с шариками (фиг. VII. 84, а). В пазах поводка патрона установлены два ряда шариков, расположенных под прямым углом. В корпусе патрона монтируется хвостовик патрона 1 с упорным шарикоподшипником 3. После сборки поводка 4 с шариками 5 в корпус 2 ввинчивается оправка 6 под развертку. Патрон обеспечивает подвижность развертки о всех направлениях. Аналогичные плавающие патроны применяются также и для метчиков.
Для работы развертками небольших диаметров можно рекомендовать плавающий патрон, показанный на фиг. VII. 84, б.
Применяются две
Вспомогательные инструменты
467
Оправка 9, хвостовик 1 и поводок 5 имеют вырезы под шарики 6. Четыре шарика 6, попарно расположенных в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, обеспечивают перемещение оправки с разверткой и они же служат
Фиг. VII. 84. Плавающий патрон для разверток.
для передачи крутящего момента. Между корпусом патрона 7 и хвостовиком 1
предусмотрена латунная обойма 3 с зачеканенными
и шайба 2. Регулировка патрона производится вращением корпуса 7. В нужном положении корпус фиксируется винтом 8.
На фиг. VII. 84, в показан нормализованный самоустанавливающийся патрон, обеспечивающий покачивание развертки и параллельное перемещение ее в вертикальной плоскости.
Между торцами хвостовика 1 и оправкой 7 установлен упорный шарикоподшипник 4, воспринимающий осевые давления. Для передачи крутящих моментов служит поводок 5 с двумя шарообразными шестигранными головками, грани которых сдвинуты на 30°. Пружина 2 предохраняет поводок 5 от выпадания из глухого шестигранного отверстия. Все детали патрона соединяются в корпусе 3 путем навинчивания его на оправку 7 и фиксируются контргайкой 6.
Патрон компактен и универсален. Шаровые головки поводка позволяют наклонять оправку 7 с разверткой под углом к оси, а упорный шарикоподшипник 4 обеспечивает параллельное перемещение оправки в вертикальной плоскости.
Опыт развертывания гильз цилиндров тракторных двигателей показал, что поводки в рассмотренных выше конструкциях патронов при возрастании усилия резания из-за затупления ножей развертки иногда заклинивают, «плавание» развертки прекращается, что приводит к резкому ухудшению качества поверхности цилиндров и их
в ней шариками 4
Фиг. VII. 85. Плавающий патрон для крепления развертки при обработке гильз.
разностенности. В связи с этим на заводе применен патрон более совершенной конструкции (фиг. VII. 85). Корпус 1 патрона шарнирами 3 и 4
468
Приспособления для сверлильных станков
соединен с оправкой 8. Оси пальцев 2 и 7 расположены перпендикулярно одна к другой, а ось пальца 9 расположена под углом 45° к осям пальцев 2 и 7. Фланец оправки 8 находится между двумя упорными шарикоподшипниками, у которых кольца 6 повернуты на 180° (беговыми дорожками наружу).
Свободное качение шариков и защита их от охлаждающей жидкости и металлической пыли обеспечиваются муфтой 5, навинченной на корпус /.
С применением плавающих оправок брак по разностенности гильз ликвидирован, резке уменьшена эллипсность внутреннего диаметра гильз и повышено качество поверхности.
Г. Патроны для метчиков
Конструкции этих патронов определяются спецификой нарезания резьбы метчиками.
Применяются два метода нарезания:
1) метод самозатягивания без принудительной подачи метчика;
2) копирный метод с принудительной подачей.
При первом методе, получившем наибольшее применение, очень важно для нормального протекания процесса резания обепечивать.свободное осевое перемещение^ метчика в направлении подачи под действием сил самозатягивания. На станках, у которых шпиндель, отключенный от привода подачи, перемещается легко, можно применять обычные быстросменные патроны (фиг. VII. 79—81), снабдив их сменными втулками с гнездами под хвостовики метчиков.
Если же шпиндель станка перемещается co-значительным усилием (например, у тяжелых станков), то в конструкции патрона необходимо предусматривать пружинный компенсатор, обеспечивающий метчику возможность перемещаться в осевом направлении независимо от перемещения шпинделя.
При нарезании резьб в глухих отверстиях, когда трудно вовремя остановить и реверсировать шпиндель станка,а также и. в других случаях возможной перегрузки метчика (твердые включения в материале, затупление метчика, защемление его стружкой и т.-п.): следует-применять предохранительные патроны, исключающие поломку метчиков из-за перегрузки. Такие патроны позволяют регулировать величину передаваемого ими крутящего момента и автоматически прекращают нарезание резьбы и перемещение метчика, как только момент сил резания превысит величину заданного крутящего момента.
Для станков, не имеющих реверса (обратного хода) применяются предохранительные реверсивные патроны, работающие обычно с ручной подачей. Когда метчик упрется в дно нарезаемого отверстия или когда шпиндель дойдет до упора, вращение патрона с метчиком прекращается. В начальный момент подъема шпинделя станка вверх патрон переключается и вместе с метчиком начинает ускоренно вращаться в обратную сторону; происходит быстрое самовывинчивание метчика.
При нарезании резьб в отверстиях корпусных деталей на радиальносверлильных станках, а также и в других случаях, когда трудно при жестком креплении метчика совместить его ось с осью нарезаемого отверстия, применяют плавающие самоцентрирующие патроны. Особую группу составляют патроны для закрепления метчиков в многошпиндельных головках.
На фиг. VII. 86 показан фрикционный предохранительный патрон с компенсатором для нарезания резьб диаметром от 10 до 18 мм в глухих отверстиях. Патрон состоит из хвостовика, корпуса, фрикционного кольца, пружинного компенсатора и метчикодержателя. Хвостовик 1 патрона (с конусом Морзе) соединяется с корпусом 5 при помощи винта 2, гайки 3, стального кольца 4 с беговой дорожкой под шарики 16 и фрикционного фибрового кольца 15. Винт 2 с гайкой 3, правильное осевое положение которой опре-
Вспомогательные инструменты
469
делается установкой шариков по размеру, указанному на чертеже сверху, служат для регулировки патрона на заданный крутящий момент. Для облегчения регулировки на корпусе 5 нанесена тарировочная шкала, а на винте 2— риска,, обеспечивающая точную установку патрона на требуемый крутящий момент. Винт 2 стопорит гайку 3 сухарем 17 и винтом 18.
В корпусе 5 скользит шток 6, связанный с корпусом штифтом 13, пропущенным через овальное отверстие в штоке. В полости штока установлена ком-
Фиг. VII. 86. Предохранительный
патрон для метчиков.
пенсационная пружина 19, опирающаяся на шайбу /4; натяжение пружины регулируется винтовой пробкой 20. Шток 6 соединен с втулкой 8 при помощи штифтов И.
Метчик зажимается винтами 12 двух кулачков (хомутиков) /^помещенных в кулачковой втулке 8, прикрытой крышкой 9 с помощью винтов 10. Конструкция хомутиков позволяет зажимать метчики с хвостовиком, имеющим квадрат, лыску, канавку и т. п.
Предохранительные компенсирующие патроны используются на станках, имеющих реверс. Наличие пружины-компенсатора позволяет нарезать резьбу не только методом самозатягивания, но и с механической подачей меньше шага нарезаемой резьбы. Нормализованные патроны применяются трех размеров: для метчиков диаметром от 1 до 2,6 мм; от 3 до 12 мм; от 10 до 18 мм.
На фиг. VII. 87 показан предохранительный патрон с компенсатором для нарезания резьбы метчиками М24 —М48. Осевое перемещение метчика в процессе нарезания происходит за счет осевого перемещения втулки 2, которая в свою очередь перемещается под действием сил самозатягивания и силы пружины. При этом ролики И, передающие крутящий момент от корпуса 3 на втулку 2 и далее на метчик, катятся вдоль пазов в корпусе 3.
470
Приспособления для сверлильных станков
По мере того как втулка 2 с метчиком перемещается в осевом направлении (при установившемся процессе резания), необходимо, посредством осевого перемещения шпинделя станка сохранять положение, при котором обеспечивается перемещение роликов 11 в пазах корпуса 3.
Настройка патрона на заданную величину передаваемого крутящего момента осуществляется при помощи гайки 7. При вращении гайки по часовой стрелке кольцо 6, перемещаясь в осевом направлении, сжимает пружины 5,
Фиг. VII. 87. Предохранительный патрон для крепления метчиков М24—М48.
в результате чего шарики 10 прижимаются к боковым поверхностям корпуса 3. Величина передаваемого крутящего момента при этом возрастает.
При вращении гайки 7 против часовой стрелки пружины 5 освобождаются, в связи с чем величина передаваемого крутящего момента снижается.
В том случае, когда процесс резания протекает нормально и фактическая величина крутящего момента резания не превышает расчетной величины, устанавливаемой гайкой 7, крутящий момент от шпинделя станка передается на оправку 8, через шпонку 9 на обойму 4, через шарики 10 на корпус 5, через ролики И на втулку 2 и далее на метчик.
При резком возрастании крутящего момента шарики 10 утопают в своих гнездах, преодолевая давление пружин. Оправка патрона 8 вместе с обоймой 4 и кольцом 6 проворачивается относительно корпуса 3, патрон выключается. Выключение патрона сопровождается характерным стуком шариков.
За счет сменных втулок 1 патрон допускает работу с метчиками в интервале диаметров М24—М48.
Аналогичный по конструкции патрон применяется в тяжелом машиностроении для метчиков и резьбонарезных головок диаметром от 60 до 160 мм. Патроны могут использоваться как на вертикальных и радиально-сверлильных, так и на горизонтально-расточных станках. Широко применяются также стандартные предохранительные патроны с пружиной и кулачковой муфтой. С помощью быстросменных втулок в патронах трех размеров можно закреплять метчики диаметрами от 8 до 12 мм; от 12 до 30 мм; от 18 до 42 мм.
Вспомогательные инструменты
471
На фиг. VII. 88 показан плавающий самоцентрирукиций патрон для метчиков. На хвостовике 7 патрона винтами закреплен кожух 5. Внутри кожуха помещен диск 4, на торце которого имеются пазы со взаимно-перпендикулярными осями. В этих пазах помещено по два шарика 5. Через центральное отверстие диска 4 свободно проходит пружина 2. В нижней конусообразной части кожуха 3 находится плавающая оправка 6, имеющая на торце пазы, аналогичные пазам диска 4, и утолщенную коническую часть. Угол конуса кожуха 3 равен углу конуса оправки 6.
А~А
Фиг. VII. 88. Плавающий самоцентрирующий патрон для метчиков.
Отверстие в головке оправки расточено на конус под пружинную цангу 9, затягиваемую гайкой 8\ от проворачивания в оправке цангу предохраняет штифт 7.
В свободном (нерабочем) состоянии пружина 2 прижимает оправку 6 конусной частью к конусу кожуха 3, и между диском 4 и фланцем хвостовика 7 образуется зазор, а метчик центрируется относительно оси шпийделя станка. Во время работы оправка 6 сжимает пружину 2, и образуется зазор между конусом кожуха 3 и конусом оправки б. Этот зазор обеспечивает радиальное «плавание» метчика и совмещение его оси с осью нарезаемого отверстия.
Шарики 5, имея возможность перемещаться по пазам диска 4 и оправки 6, не-.препятствуют радиальному перемещению оправки с метчиком в процессе нарезания резьбы и в то же время передают метчику вращение шпинделя станка.
К патронам, используемым для крепления метчиков в многошпиндельных головках, предъявляются два требования:
I) они должны обеспечивать возможность метчикам вступать в работу не одновременно, т. е. должны иметь осевой компенсатор;
2) обеспечивать метчикам возможность некоторого перемещения параллельно их оси.
Патрон, показанный на фиг. VII. 89, а, обеспечивает компенсацию неодинаковой длины метчиков путем взаимного осевого перемещения корпуса 7
472
Приспособления для сверлильных станков
и хвостовика 3 за счет сжатия пружины 2, Это перемещение происходит по мере самоуглубления метчика в нарезаемое отверстие и компенсирует возможную неодновременность работы метчиков. Метчик в данном патроне не имеет перемещения, параллельного своей оси.
На фиг. VII. 89, б показан патрон, отличающийся от предыдущего тем, что в нем метчик вместе с втулкой 2 имеет возможность некоторого перекоса
Фиг. VII. 89. Конструкции патронов для крепления метчиков.
относительно оси шпинделя станка за счет скругленного пояска п, выполненного точно по диаметру втулки /. Метчик удерживается в патроне при помощи цанги 3.
В патроне, представленном на фиг. VII. 89, в, отсутствует механизм, компенсирующий неодинаковую длину метчиков, но предусмотрен механизм, позволяющий метчику смещаться параллельно его оси. Это достигается при помощи специальной шариковой муфты /, передающей вращение от шпинделя станка к инструменту.
Д. Специальные расточные и подрезные оправки
Часто в обработанном отверстии требуется растачивать одну или несколько кольцевых канавок для смазки, сальниковых уплотнений и т. п.
Так как сверлильные станки не имеют поперечных подач, приходится применять специальные расточные оправки с механизмом для превращения продольного перемещения шпинделя станка в поперечное перемещение резца.
На фиг. VII. 90 показана оправка с клиновым механизмом. Оправка состоит из скалки 1 с косым зубом а для перемещения резца 2, корпуса 4 с поперечным отверстием для направления резца и втулки 3, с помощью которой головка направляется в кондукторной втулке 9. Скалка У верхним концом связана со шпинделем станка, а с помощью штифта 6 связана с корпусом 4. Наличие в скалке прямоугольного паза позволяет ей свободно перемещаться относительно корпуса в осевом направлении.
Вспомогательные инструменты
473
При опускании шпинделя корпус 4 и связанная с ним пружинящим кольцом 10 втулка 3 заходят в кондукторную втулку до упора в ее торец. После
этого осевое перемещение корпуса головки прекращается, а перемещение скалки / продолжается. В этот момент косой зуб скалки, сопряженный
с канавкой в резце, заставляет его перемещаться в радиальном направлении. Положение резца, а следовательно, и коль-1-1 —г*1 левой канавки по длине отверстия регули-
Ьй руется гайками 5.
Фиг VII. 90 Расточная оправка с поперечным перемещением резца
Фиг VII. 91 Расточная оправка с эксцентрично расположенной скалкой
При подъеме шпинделя и связанной с ним расточной скалки резец выходит из канавки, а в момент, когда штифт 6 упрется в нижнюю стенку прорези скалки, вместе с ней поднимаются корпус головки и втулка 3. Между кор* нусом и втулкой 3 предусмотрен упорный шарикоподшипник 8, а между скалкой и корпусом — пружина 7, возвращающая скалку в исходное положение.
На фиг. VII. 91 показана оправка, у которой расточная скалка расположена в отверстии корпуса эксцентрично, что позволяет путем вращения скалки в корпусе перемещать вершину резца перпендикулярно оси обрабатываемого отверстия; при полном обороте скалки резец приближается к стенке отверстия или удаляется от нее на величину двойного эксцентрицитета.
Оправка состоит из корпуса / и расточной скалки 2 с укрепленным в ней резцом 5. При опускании шпинделя винт 4 доходит до упора 6 и осевое перемещение скалки прекращается. При дальнейшем опускании шпинделя станка скалка 2 под действием косого паза в корпусе /, в который входит головка цилиндрического штифта 3, начинает поворачиваться, и режущая кромка вращающегося резца 5 врезается в тело обрабатываемой детали.
Глубина растачивания регулируется упором, ограничивающим продольное перемещение шпинделя станка.
При подъеме шпинделя скалка с помощью пружины 7 возвращается в исходное положение.
Для растачивания уширений в центральной части отверстий применяются специальные скалки (фиг. VII. 92). В скалке 3 предусмотрен продольный паз, в котором помещена качающаяся на оси державка 4 с резцом 5. При опускании шпинделя державка с резцом свободно вводится в обрабатываемое отверстие до тех пор, пока выступ державки К не дойдет до торца кондукторной втулки 2,
474
П риспособления для сверлильных станков
При дальнейшем перемещении шпинделя державка повертывается на оси, и вращающийся резец плавно врезается в металл. Длина растачивания регулируется гайками 7. Расточная скалка жестко закрепляется в шпинделе сверлильного станка.
Подрезание под гайку на фланцах и бобышках различных корпусных деталей со стороны, обратной сверлению, обычно производится подрезными
пластинами, вставляемыми в окно
оправки.
При таком способе подрезания необходимо переключать станок на обратный ход и обязательно крепить деталь, так как усилие инструмента отрывает его от стола.
Фиг. VII. 93. Универсальная оправка для подрезания торцов.
Фиг. VII. 92. Скалка для растачивания уширений в отверстии.
На фиг. VII. 93 изображена универсальная оправка со сменными вставками 7 под инструмент, допускающая обработку без изменения направления вращения шпинделя и без крепления детали, так как оправка работаетна прижим. Кроме того, значительно упрощена установка на вставку 7 нормальных торцовых зенкеров (подрезных зенковок).
При опускании шпинделя станка с оправкой вниз упор 8 прижимается к поверхности обрабатываемой детали и силой трения удерживается от вращения. При этом кулачки 3, входящие в паз шпинделя 5, передают ему и вставке 7 с инструментом вращение и одновременно поднимают его вверх. Подъем вверх обеспечивается опусканием вниз корпуса 7 оправки, который, сжимая пружину 2, давит на плечи кулачков 3 и поворачивает их на осях 4.
Оси кулачков расположены во втулке 9, которая не перемещается в осевом направлении, а лишь вращается вместе с гайкой 6 и передает вращение вставке 7 и инструменту. Между втулкой 9 и упором 8 расположены шарики.
Для настройки оправки на необходимую глубину врезания на втулке 9 имеется вертикальная шкала.
ГЛАВА VIII
ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ
В группе фрезерных станков, составляющих примерно 10% от действующего станочного оборудования, основную массу составляют консольно-фрезерные станки широкого назначения.
По данным ЭНИМС, проводившего наблюдение за обработкой деталей на фрезерных станках в условиях различного производства, машинное время всреднем составляет менее половины общего времени работы в смену (37—49%). Примерно столько же процентов затрачивается на выполнение вспомогательных приемов, 3,5-=-5% приходится на подготовительно-заключительное время и 8—11% на организационно-техническое обслуживание.
Из общей суммы вспомогательного времени на приемы, связанные с установкой и закреплением деталей в условиях серийного производства, затрачивается 40—41 %, а на приемы по осуществлению рабочего цикла (управления станком) —29—30%. Следовательно основные резервы для повышения производительности труда скрыты в возможности дальнейшего совершенствования установочно-зажимных приспособлений и автоматизации обработки на фрезерных станках.
Наибольший эффект в сокращении затрат времени на установку и закрепление заготовок обеспечивается при выполнении этих приемов во время фрезерования за счет перекрытия вспомогательного времени машинным. С этой целью широко внедряются:
1) непрерывное фрезерование на вращающихся круглых столах и барабанах;
2) многоместные приспособления со сменными кассетами;
3) двухпозиционные поворотные столы и т. п.
Вместе с тем в конструкциях приспособлений ручные зажмы заменяются быстродействующими пневматическими и гидравлическими приводами, повышающими производительность и облегчающими труд рабочих.
1. МАШИННЫЕ ТИСКИ
Машинные тиски относятся к группе универсальных приспособлений, допускающих переналадку. Корпус с салазками и механизм зажима тисков постоянные. Наладка состоит из сменных губок и других установочных элементов, проектируемых и изготовляемых в соответствии с формой и размерами обрабатываемых деталей.
Тиски можно разделить на следующие группы.
А. По общей конструкции:
1) с одной подвижной губкой;
2) самоцентрирующие тиски с двумя подвижными губками;
3) плавающими губками;
4) тиски с губками, перемещающимися взаимно-перпендикулярно.
Б. По конструкции механизма зажима:
1) винтовые;
2) эксцентриковые;
3) эксцентриковые с рычажным усилителем;
476
Приспособления для фрезерных станков
4) пневматические;
5) механо-гидравлические;
6) пневмогидравлические;
7) гидравлические;
8) пружинные с автоматизированным зажимом от перемещающегося стола станка.
В. По направлению усилия, прилагаемого к подвижной губке:
1) с тянущим усилием (салазки подвижной губки работают на растяжение);
2) с толкающим усилием (салазки подвижной губки работают на сжатие). Кроме того, тиски бывают:
!) неповоротные;
2) поворотные в одной плоскости;
3) поворотные в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях.
Современные конструкции тисков выполняются быстродействующими, мощными, жесткими и в то же время компактными. В ряде конструкций для установки сменных элементов на корпусе и салазках тисков, кроме губок, предусматривается сетка взаимно-параллельных и перпендикулярных Т-образных пазов.
А. Тиски с ручным приводом
Обычные винтовые тиски широко известны. На ленинградском Кировском заводе применяются винтовые тиски новой конструкции, особенность которых заключается в том, что корпус подвижной губки перемещается не на плоских, а на цилиндрических направляющих.
-Тиски (фиг. VIII. 1) состоят из неподвижной части 2 коробчатой сварной конструкции, на которой смонтированы губка 3 и две цилиндрические закаленные направляющие 6. В подвижной части 5 тисков (также сварной конструкции) имеются два цилиндрических отверстия под направляющие б и, кроме того, к ней прикреплены губка 4 и цилиндрическая гайка 8; в последней перемещается винт 1. Тиски установлены на поворотном основании 7.
В обычных тисках зазор в сопряжении корпуса подвижной губки с направляющей приводит к перекосу губки в процессе зажима и отрыву базовой
Машинные тиски
477
поверхности обрабатываемой детали от установрчной поверхности тисков. В рассматриваемых тисках наличие двух длинных точных направляющих отверстий в подвижной части исключает явление перекоса и повышает долговечность тисков.
На фиг. VIII. 2 показаны самоцентрирующиетиски улучшенной конструкции, в которых одна из призматических губок / заменена плоской губкой 2 со скосом. Это позволяет устанавливать и снимать заготовки при минимальных перемещениях губок. 1
Фиг. VIII. 2. Винтовые самоцентрирующие тиски улучшенной конструкции.
Губка 2 может несколько смещаться в горизонтальной плоскости. Для того чтобы обеспечить центрирование обрабатываемых деталей, левая и правая резьбы винта 3 имеют различные шаги, соотношение которых согласовано с углом Р призмы.
Из схемы видно, что условие самоцентрирования обеспечивается, если при перемещении плоской губки на величину m ~ R *— г, равную разности радиусов заготовок, призма переместится на величину
Sin -т
Требуемое соотношение ~ — sin перемещений плоской губки и призмы достигается соответствующим отношением шагов левой и правой резьб винта 3. Обозначив tMe — шаг резьбы, перемещающий губку 2, —
шаг резьбы, перемещающий призму 7, получим условие
• = sin i
inp К n 2
Конструктивно удобнее определять необходимый угол Р призмы, задаваясь стандартными шагами резьб винта. В данном случае принято: tA =
В 5
-- 5 мм\ tnp = б мм. Соответственно sin -у- = = 0,834 и угол призмы
Р = 113°. Нетрудно рассчитать, что при такой конструкции суммарное перемещение губок, необходимое для удаления заготовки диаметром 40 мм,
1 Конструкция предложена Е. К- Сорокиным.
478
Приспособления для фрезерных станков
составляет всего лишь 6 мм, а для заготовок диаметром 100 мм — 10 мм. Этому соответствуют пол-оборота и один полный оборот винта 3, тогда как при двух призмах потребовалось бы три-четыре оборота.
На фиг. VIII. 3 показаны эксцентриковые тиски с рычажным усилителем, обеспечивающие силу зажима 3500 кг, т. е. в 7—8 раз большую, чем у обычных эксцентриковых тисков. 1
Механизм зажима тисков обеспечивает быстрое передвижение губки на 25 мм и движение с небольшой скоростью на величину до 2 мм для закрепления детали.
К корпусу 8 тисков прикреплен упор 10 с неподвижной губкой 9. Второй подвижной упор 5 с губкой 6 закреплен на ползуне 1. Упор 5 можно закре плять на ползуне в различных положениях. Для этой цели в упоре имеется вкладыш 3 с пальцем 2, который вставляется в отверстия ползуна. Упор соединяется с вкладышем посредством винта 4, служащего для точной установки упора. Закрепление упора производится пальцем 2 и винтом 4. Для предохранения отверстий в ползуне от засорения служат пробки 7.
1 Тиски конструкции института Оргтрансмаш. В винтовых тисках такого же габарита усилие зажима примерно в два-три раза меньше, а времени на закрепление затрачивается значительно больше.
Машинные тиски
479
Механизм для передвижения ползуна и закрепления обрабатываемой детали состоит из двух эксцентриков и винто-рычажного узла. Рычаг 19 вращается на оси 20, закрепленной во вкладыше 21, который неподвижно соединен с корпусом. Эксцентрики 12, 14 и винт 13 помещены на втулке 18. При вращении рукоятки 16 против часовой стрелки эксцентрик 14, упираясь в планку 15, передвигает ползун 1 влево, отводя губку от детали.
При вращении рукоятки по часовой стрелке эксцентрик 12, отталкиваясь отштифта/7, который через рычаг 19 упирается в винт 13, передвигает ползун вправо, подводя губку к детали. Таким образом, при закреплении эксцентриком упором для ползуна с подвижной губкой служит винт 13.
Окончательное закрепление детали осуществляют поворотом винта 13 посредством рукоятки 17. Винт, поворачивая разноплечий рычаг 19 через штифт 11, отталкивает эксцентрик, передвигая таким образом ползун. При вращении винта 13 против часовой стрелки, пружины 22 отводят ползун с губкой от изделия.
Б. Тиски с механизированным приводом
На фиг. VIII. 4, VIII. 5 показаны общий вид и конструкция компактных пневматических тисков с встроенным диафрагменным приводом, получивших широкое применение на заводах. Тиски состоят из круглого основания 7 С ушками для закрепления на столе станка и поворотного корпуса 2, прикрепленного к основанию Т-образными болтами 14.
Фиг. VIII. 4. Общий вид поворотных тисков с встроенным диафрагменным пневмоприводом.
По направляющим корпуса 2 скользит подвижная губка 3 с салазками в виде рамы, охватывающей выступ К корпуса, а к выступу К винтами прикреплена направляющая планка 6, по которой перемещается установочная губка 4.
Перемещение подвижной губки 3 осуществляется пневматическим силовым устройством с диафрагмой, расположенным в нижней части поворотного корпуса. Диафрагма 12 крепится к корпусу кольцом 7; рабочая камера образуется выточкой в корпусе и диафрагмой. Шток 77 связан с диафрагмой стальным опорным диском 9.
Под действием сжатого воздуха, подводимого в камеру через распределительный кран 15, диск 9 с диафрагмой перемещается вниз и поворачивает
Фиг. VIII. 5. Конструкция поворотных тисков с диафрагменным пневмоприводом.
оо о
) I i
I
11 риспособления для фрезерных станков
।
Машинные тиски
481
рычаг 10. Рычаг при помощи толкателя 8 перемещает подвижную губку и зажимает деталь.
Поворотом рукоятки распределительного крана в другую сторону сжа-тый-воздух выпускается в атмосферу, после чего под действием пружины 13 губка 3 возвращается в исходное положение.
Наладка тисков на размер зажимаемой детали производится путем перемещения установочной губки 4 с помощью винта 5.
Техническая характеристика тисков:
Диаметр основания ................................ 330 мм
Высота тисков .................................... 140 мм
Высота рабочей части губок.........................< 45 мм
Ширина губок ..................................... 130 мм
Максимальный раствор губок ....................... 160 мм
Пневматический ход губки.......................... 7—10 мм
Усилие зажима при давлении воздуха 4 кг1ся£ .... 4000 ке
Вес тисков ....................................... 46 кг
Фиг. VIII. 6. Общий вид поворотных пневматических тисков с большими , установочными поверхностями 1 для размещения наладок.
Фиг. VIII. 7. Конструкция тисков по фиг.' VIII. 6:
1 — неподвижная губка; 2 — рычаг; 3 — шток диафрагменного пневматического привода; 4 — подвиж-* ная губка (рама); 5 — рукоятка подвода подвижной губки и предварительного поджима детали; 6 — гайки фиксации установленного раствора губок; 7 — винт; 8 — нижняя плита; 9 — возвратная пружина;
10 — гайка-упор; 11 — диафрагма; 12 — корпус.
На фиг. VIII. 61i VIII. 7 показаны общий вид и конструкция поворотных пневматических тисков, встроенный диафрагменный привод которых аналогичен приводу предыдущих тисков.
По сравнению с предыдущими, тиски обеспечивают более широкие возможности для присоединения сменных наладок. Последние могут устанавливаться
482
Приспособления для фрезерных станков
как на торцовые, так и на верхние поверхности подвижной и неподвижной губок. Ход подвижной губки от пневмопривода составляет 5—6 мм. Отвод губки на большее расстояние, а также изменение раствора губок осуществляются рукояткой. Она же служит для предварительного закрепления деталей с небольшим усилием.
Возможность предварительного закрепления в ряде случаев является обязательной. Пневматический привод обычно работает с ударом, и при закреплении деталей с неустойчивыми базовыми поверхностями они легко смещаются, если не был осуществлен предварительный зажим. Предваритель-
Фиг. VIII. 8. Поворотные тиски с встроенным поршневым пневмоприводом.
ный зажим необходим также при установке по разметке, так как в этом случае перед окончательным закреплением требуется выверка и фиксация положения детали.
Показанная на фиг. VIII. 6 справа приставка 2 обеспечивает регулирование зажимного усилия от 500 до 3600 кг (при 4 атм).
На фиг. VIII. 8 показаны поворотные тиски с встроенным поршневым пневмоцилиндром двухстороннего действия, также обеспечивающие большие возможности для присоединения сменных наладок.
В центральное отверстие основания 1 тисков установлен цилиндр 2, с которым соединен пустотелый поворотный корпус 3. На корпусе закреплен распределительный кран 8 с обратным клапаном и штуцером 10. К корпусу 3 сверху прикреплена стальная, термически обработанная плита 7 с Т-образными пазами под головки болтов для крепления сменных наладок.
Машинные тиски
483
На плите 7 укреплена регулируемая губка //, которая может переставляться соответственно шагу пазов. При применении крупногабаритных наладок губка 11 обычно не нужна и ее снимают.
Подвижная губка 4, имеющая Т-образные пазы для наладок, перемещается штоком 9 через рычаг 6, установленный на оси 5.
Одна из конструкций аналогичных тисков, выполненных в металле, имела следующую техническую характеристику:
Длина ............................................... 500 мм
Ширина .............................................. 380 мм
Высота .............................................. 220 мм
Ширина губок ....................................... 180 мм
Максимальный раствор губок .......................... 200 мм
Пневматический ход губки ............................ 12 мм
Усилие зажима при давлении 4 кг!смг ................ 4000 кг
Фиг. VIII. 9. Гидравлические тиски с переставными губками.
Кроме пневматических, все более широкое применение получают пневмогидравлические и гидравлические тиски различных конструкций; при повышенных давлениях жидкости они обладают большей компактностью.
На фиг. VIII. 9 и VIII. 10 показаны гидравлические тиски конструкции ВПТИ Ленсовнархоза; питание таких тисков сжатой жидкостью может производиться от групповой гидроаккумуляторной или от индивидуальной пневмогидравлической установки (см. гл. V).
У тисков (фиг. VIII. 9) правая и левая части могут быть самостоятельно установлены и закреплены на столе станка, что расширяет диапазон габаритов закрепляемых заготовок.
Закрепление их производится посредством гидравлического привода роторного типа, встроенного в корпус стойки 3, Масло под давлением 50— 60 кг1см? подается к фланцу 5 через трубки 7 и далее через отверстие во фланце 5 в полость А ротора, заставляя его поворачиваться. При повороте ротора винт 2 вместе с подвижным корпусом 1 перемещается влево, при этом и происходит закрепление заготовки.
484
Приспособления для фрезерных станков
При переключении направления потока масла посредством крана управления 6 происходит изменение поворота ротора, а следовательно, изменение направления движения винта 2, при котором происходит раскрепление тисков.
Винтовая пара 2 и 4 самотормозящая, что позволяет после закрепления заготовки снимать давление масла в гидроцилиндре. Для уменьшения потерь на преодоление трения гайка 4 ротора смонтирована на радиально-упорных роликовых подшипниках 8.
Техническая характеристика тисков:
Ход подвижной губки..................... 8 мм
Усилие зажима при давлении масла в магистрали 50 кг/см** .......................... 5000 кг
Вес ............................... 56 кг
Тиски, показанные нафиг. VIII. 10, предназначены для крепления заготовок при групповой обработке на фрезерных, расточных и других металло-
Фиг. VIII. 10. Гидравлические самоцентрирующие поворотные тиски.
обрабатывающих станках. Особенностью конструкции является самоцентрирование, т. е. одновременное перемещение обеих губок 2, что весьма важно при необходимости точной ориентировки обрабатываемых деталей относительно режущего инструмента.
Закрепление заготовок осуществляется под давлением масла 50 кг! см2, поступающего из магистрали в полость основания 9. Под давлением масла поршень 8 перемещается вниз, а рычаги 7 и 5, поворачиваясь вокруг своих осей 6 через винты 3 и 4, сближают обе губки на равные расстояния.
Для установки и закрепления обрабатываемых заготовок или специальных наладок на верхней и боковых плоскостях губок предусмотрены Т-образные пазы. Предварительная наладка тисков производится винтами. Возможность поворота корпуса 1 относительно основания 9 позволяет производить обработку заготовок с поворотом вокруг оси в пределах 360° с точностью до 1°.
Техническая характеристика самоцептрирующих тисков:
Ход подвижных губок от гидравлического привода ................................... 24 мм
Усилие зажима при давлении масла в магистрали 50 кг!см2, ........................... 5500 кг
Развод губок при винтовой установке... 0—200 мм
Вес..................................... 78 кг
Для обработки шпоночных пазов, лысок и поперечных канавок на цилиндрических деталях (валах) применяются тиски, показанные на фиг. VIII. 11.
Фиг. VIII. 11. Пневматические тиски для зажима цилиндрических деталей.
Машинные тиски
486
П риспособ ления для фрезерных станков
В литом корпусе 9 тисков размещены три губки. Сменная губка 4, выполненная в виде призмы, вставляется неподвижно в центральную часть корпуса, а две подвижные губки 2 рычажного типа размещены на осях 5.
Внутренние плечи подвижных губок с помощью плавающих гаек 6 связаны с винтом 7. Винт имеет две нарезки: правую и левую, а средняя часть его выполнена в виде шестерни, находящейся в постоянном зацеплении с рейкой /; рейка связана со штоком поршня пневмоцилиндра 10.
При подаче воздуха в ту или иную полость пневмоцилиндра вместе с поршнем перемещается рейка /, которая поворачивает винт 7 и осуществляет зажим или разжим заготовки.
Фиг. УШ. 12. Автоматизированные тиски.
Изменение направления подачи воздуха производится вручную с помощью распределительного крана 11.
Для установки заготовки в определенном положении по длине служит регулируемый упор 3\ положение упора фиксируется винтом 8.
Тиски могут устанавливаться на стол станка в двух положениях: на плоскость М или на плоскость И, т. е. обработка детали может вестись или при горизонтальном, или при вертикальном расположении режущего инструмента.
В тисках можно зажимать детали диаметром от 16 до 80 мм; поворот губок 2 при наладке тисков производится винтом 7.
Применяются также тиски с автоматизированным зажимом (фиг. VIII. 12), приводимые в действие перемещающимся столом станка при помощи системы упоров. Закрепление деталей производится при рабочем ходе стола давлением сильной пружины; раскрепление и сжатие пружины осуществляются при холостом ходе стола фрезерного станка.
Корпус 1 тисков имеет прилив а, в котором под действием пружины 12, установленной на стержень 13 с резьбой, перемещается стакан 11. Давление пружины через стакан и болт 10 передается на рычаг 8, который поворачивается вокруг оси своим выступом давит на тягу 7.
Через тягу 7 усилие передается на большое плечо рычага 5. Рычаг 5, поворачиваясь на оси 6, перемещает подвижную губку 4 тисков и зажимает обрабатываемую деталь.
Предварительный натяг пружины производится с помощью гайки 14, навинчиваемой на стержень 13, укрепленный в стакане 11. После натяга
Наладки тисков
487
пружина давит на болт 10 с силой до 500 кг, а через рычажную систему эта сила преобразуется в усилие зажима до 1500 кг.
Холостой ход стола используется для сжатия пружины и освобождения обработанной детали. С этой целью на задней боковой стороне рабочего стола закреплена ось 18 с кулачком 20, а на задней стороне корпуса поперечных салазок в вертикальном положении закреплена плитка 17 с планкой 16, имеющей наклонную плоскость.
После того как обработка детали закончена и стол отводится в исходное положение, ролик 21 набегает на наклонную плоскость планки 16, кулачок 20 поворачивается на оси 18 и давит на болт 19 рычага 8. Рычаг, поворачиваясь на оси 9, передает давление на стакан И, и пружина 12 сжимается. Одновременно освобождается обработанная деталь, а подвижная губка 4 под действием пружин 15 возвращается в исходное положение.
После установки очередной детали включается рабочая подача стола. До начала резания ролик 21 кулачка 20 сходит со скоса планки 16, и деталь под действием пружины 12 зажимается.
Наладка тисков на определенный размер обрабатываемой детали производится винтом 2, с помощью которого регулируемую губку 5 можно перемещать на длину до 200 мм; ход подвижной губки равен 4—6 мм. Вспомогательное время на закрепление и освобождение деталей по сравнению с винтовым зажимом уменьшилось в 6,5 раз.
2. НАЛАДКИ ТИСКОВ
Детали небольших размеров и простой формы зажимают в обычных тисках с постоянными губками. Для закрепления деталей сложной формы или нескольких деталей одновременно тиски снабжают наладками. Наладки монтируются на верхних и торцовых плоскостях неподвижной и подвижной губок, а также непосредственно на корпусе тисков. При проектировании наладок необходимо согласовывать их базовые поверхности с установочными поверхностями на тисках, а также с расположением продольных и поперечных пазов, с ходом губок и т. п. Комплект наладки обычно включает в себя всего лишь несколько (от 2 до 6) деталей. Поэтому стоимость их в сравнении со специальными приспособлениями значительно ниже. Проектирование наладок должно стать основным направлением в конструировании станочных приспособлений, так как до 50—70% деталь-операций на фрезерных станках в условиях серийного производства могут выполняться в сменных наладках тисков.
На фиг. VIII. 13—VIII. 23 показаны примеры одноместных и многоместных наладок тисков для обработки различных деталей.
Фиг. VIII. 13. Простейшие наладки в виде сменных губок для обработки плоских и цилиндрических деталей.
488
Приспособления для фрезерных станков
Фиг, VHI. 13а. Винтовые тиски с многогранной подвижной губкой.
Подвижная губка 2 свободно установлена на центральном пальце 1 и одной из граней позволяет закреплять призматические и клинообразные детали с прямоугольным поперечным сечением. Предусмотрены также грани (зажимные поверхности) радиусной и V-образной формы различных размеров, которые легко могут быть использованы для закрепления соответствующих деталей. При наладке тисков палец 1 с подвижной губкой 2 перемещают вдоль центрального паза корпуса тисков. Зажим осуществляется с помощью башмака 3, приводимого в движение винтом. В неподвижной щеке предусмотрена V-образная выемка для помещения, например, деталей с квадратным и шестигранным сечениями. Закрепление заготовок в винтовых тисках требует много времени, так как ключ нельзя повернуть больше чем на 180° и его приходится переставлять.
Фиг. VIII. 14. Комбинированная сменная наладка к универсальным переналаживаемым тискам (см. фиг. VIII. 6) для обработки детали в пяти различных положениях:
1 — части наладки; 2 — обрабатываемая деталь.
Наладки тисков
489
Специальные губки монтированы в тисках. Деталь устанавливают базовыми поверхностями на три штифта 2, 3 и 4 и упирают в штифт 1. Зажим производится посредством трех насеченных выступов на губках.
~•-----— ~ ". ----- Фиг. VIII. 16. Наладка для
фрезерования кронштейна.
Закрепление детали производится в тисках со специальными губками, снабженными тремя насеченными выступами. Деталь устанавливается на одну постоянную 1 и две регулируемые опоры 2 и 3.
490
Приспособления для фрезерных станков
Л-Л
180
Фиг. VIII. 17. Наладка для фрезерования наконечника.
Семь обрабатываемых деталей устанавливаются в призмы специальной губки 1 и на опоры 2. Закрепление наконечников производится посредством семи плунжеров 3, находящихся во второй губке.
Плунжеры соединены каналом, который заполнен гидропластом.
Наладки тисков
491
&
А-А 5
|_------------ /55—_______J
Фиг. VIII. 18. Наладка для фрезерования поперечных пазов в валиках.
Закрепление двух деталей производится в тисках посредством двух подвижных (плавающих) губок. Валики устанавливаются на неподвижную подставку, которая фиксируется в тисках шпонкой и закреплена четырьмя болтами. Для установки деталей вдоль оси служат два штифта.
492
Приспособления для фрезерных станков
Фиг. VIII. 19. Наладка для фрезерования плоскостей планок.
Обработка двух сторон планки производится с двух установок. На опорные штифты 1 устанавливается планка для фрезерования первой стороны, а на штифты 2 — для фрезерования второй стороны. Закрепление производится двумя подвижными губками.
Наладки тисков
493
Фиг. VIII. 20. Наладка для одновременного закрепления четырех фигурных кронштейнов двумя подвижными губками.
Губки с усилиями W действуют на поворотные прихваты /.
Фиг. VIII. 21. Наладка с вертикальным зажимом для фрезерования паза у шайб.
Пакет шайб кладется на основание 1 наладки и поджимается к призме б. Правая подвижная губка, преодолевая сопротивление пружин 2 и 3, перемещает плунжер 4, который своим скосом опускает прихват 5 и с его помощью зажимает детали. При раскреплении звенья механизма возвращаются в исходное положение под действием пружин. Наладка винтами 7 закрепляется на неподвижной губке.
494
Приспособления для фрезерных станков
Тиски
Фиг. VIII. 22. Наладка на тиски пофиг. VIII. ГО для закрепления крупной фасонной штамповки.
Фиг. VIII. 23. Комбинированная наладка на тиски по фиг. VIII. 6: 1 — части наладки (губки); 2 — обрабатываемая деталь.
Комбинированная сменная наладка позволяет обработать кронштейн 2 в четырех различных положениях, для которых в левой части с четырех сторон имеются соответствующие базы. Правая зажимная губка поворачивается также то одной, то другой стороной к детали.
Универсальные и групповые приспособления
495
3. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ И ГРУППОВЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
Кроме тисков, используются другие конструкции базовых приспособлений, рассчитанные на применение сменных наладок. Большинство этих приспособлений снабжено пневматическим или гидравлическим приводом.
На фиг. VIII. 24 и VIII. 25 показаны конструкция и общий вид переналаживаемого приспособления, предназначенного для фрезерования мелких деталей.
Фиг. УШ. 24. Конструкция приспособления по фиг. УШ. 25.
В плите приспособления размещен механизм зажима, передающий усилия на три штока 5. Механизм представляет собой винто-гидравлический преобразователь давления последовательного действия (см. гл. V).
В зависимости от формы обрабатываемой детали проектируется наладка, состоящая из установочных элементов и прихватов.
Установочные детали монтируются по пазам плиты приспособления, а прихваты шарнирно закрепляются в кронштейнах 7 и соединяются со штоками 5. Передача усилий на прихваты производится через гидропласт 4 и плунжеры 6. Гайка 10 имеет большой шаг резьбы, и при ее вращении происходит перемещение плунжера 9 большого диаметра, обеспечивающее быстрый подвод прихватов к обрабатываемой детали и предварительное ее закрепление. Перемещением малого плунжера 8 винтом 2 осуществляется окончательное закрепление детали.
Сила зажима каждым прихватом зависит от усилия, развиваемого винтом, и от соотношения площадей плунжеров 9 и 8. Рукоятка приспособления снабжена защелкой /, благодаря которой достигается сцепление с гайкой 10 для быстрого подвода прихватов.
Винт 3 предназначается для регулирования исходного положения плунжеров.
При неиспользовании какого-либо из трех штоков, действующих на прихваты, последний может быть исключен из работы за счет изъятия установленной на нем пружины возврата.
496
Приспособления для фрезерных станков
Техническая характеристика яриспособления:
Усилие, развиваемое винтом при приложении силы 8 кг на плече рукоятки 185 мм ................................... 610 кг
Усилие, на каждом из штоков 5 ............................ 2700 кг
Усилие на штоках от предварительного зажима гайкой 10 с большим шагом резьбы ...................................... 1000 кг
Ход малого плунжера 3 для получения на штоках усилия по 2700 кг .............................................. 16 мм
Максимальный ход каждого штока............................ 5 мм
Габариты приспособления .................................. 75x200x200
Вес приспособления................................ 20 кг
Фиг. VIII. 25. Общий вид переналаживаемого приспособления, предназначенного для обработки мелких деталей.
В зависимости от габаритов обрабатываемых деталей может быть использовано несколько типоразмеров таких приспособлений.
В производственных условиях часто встречаются мелкие по размерам детали, изготовляемые в больших количествах. Для таких деталей целесообразно применять многоместные универсальные приспособления основой которых служит нормализованный корпус с пазами или скалками для сменных губок. Как и у обычных тисков, базовые поверхности сменных губок постоянные, а их установочные поверхности выполняются в соответствии с формой обрабатываемых деталей.
На фиг. VIII. 26, а показан нормализованный корпус приспособления с комплектом сменных губок. В стенках чугунного корпуса 1 запрессованы опорные пальцы 4 и вставлены затяжные винты 3, с помощью которых на опорах неподвижно закрепляются крайние губки 1 и 4 (фиг. VIII. 26, 6). В отверстиях губок помещаются скалки 3 с подвижными губками 2. Зажим деталей в губках производится рычагом 6 (фиг. VIII. 26, а) через плунжер 2 с пружиной 5. Рычаг поворачивается на оси 7 под действием приставного пневмопривода. При установке деталей, не имеющих буртика, они опускаются до упорной планки Р, прикрепленной винтами 10 к угольнику <?, В зависимости от длины деталей положение планки можно регулировать по высоте.
В корпусе, изображенном на фиг. VIII. 27, сменные губки, изготовленные по форме обрабатываемой детали, устанавливаются в продольном Т-обравном пазу и легко в нем перемещаются.
Губки поджимаются рычагом 7, действующим от пневматического привода. Откидывающийся упор 2 ограничивает перемещение губок и позволяет
Универсальные и групповые приспособления
497
Фиг. VIII. 26. Универсальное многоместное приспособление с приставным пневматическим приводом (а) и сменными губками (б).
498
П риспособления для фрезерных станков
быстро заменять их для обработки других деталей. Внутри корпуса приспособления может быть установлена сменная опора 3, позволяющая фрезеровать детали, не имеющие буртиков или требующие обработки на определенном расстоянии от нижнего основания.
Стержень 4, помещенный в кронштейнах корпуса на внешней его стенке, служит осью для откидных планок (см. фиг. VIII. 28), установов и других
Фиг. VIII. 27. Универсальное многоместное приспособление с приставным пневмоприводом и сменными губками, устанавливаемыми в пазу корпуса.
деталей, применяемых при фрезеровании взаимно-перпендикулярных пазов, лысок и т. п. Основные размеры нормализованного приспособления приведены в табл. VIII. 1.
Таблица VIII. 1
Основные размеры в мм группового приспособления (по фиг. VIII. 27)
L М Z-2 н Hi в ь
292 485 540 133 113 125 36
430 650 700 150 115 150 48
На фиг. VIII. 28 показан пример наладки приспособления для фрезерования вилок. Сменные губки для закрепления деталей вставляются в продольный паз приспособления. Для ориентирования вилок по боковым плоскостям, от которых должен быть выдержан размер К при фрезеровании, используется откидная планка.
На фиг. VIII. 29, а и б показаны универсальный корпус с встроенным пневмоприводом и сменная многоместная кассета к нему. Пневмоцилиндр 2 с поршнем 1 закреплен на плите 3. С поршнем связан шток 16, в пазу которого размещено нижнее плечо рычага 12. Рычаг поворачивается на оси 13, запрессованной в стойку, приваренную к цилиндру (разрез Г—Г). Верхнее плечо рычага через ось 11 действует на плунжер 10, перемещающийся в зака
Универсальные и групповые приспособления
499
ленной втулке 9. Закрепление кассеты в приспособлении осуществляется прихватами 14, прижимающими ее к клиновой направляющей 15.
Сменная кассета (фиг. VIII. 29, б) состоит из крайних, закрепляемых неподвижно, губок /, 4 и губок 2, скользящих на двух скалках 3. При монтаже наладки неподвижные губки устанавливаются на опорные штыри 8
Фиг. VIII. 28. Наладка на приспособление по фиг. VIII. 27 для фрезерования вилок.
(фиг. VIII. 29, а), а губка /, кроме того, своим мерным пазом ориентируется по шпоночному выступу каленой планки 6 приспособления.
Для правильной установки деталей по высоте служит подвижной коленчатый упор 7. Регулировка его производится с помощью болта 4, а закрепление осуществляется болтом 5.
При закреплении деталей воздух из сети поступает в распределительный кран 17, смонтированный на цилиндре, перемещает поршень вниз и через рычаг и плунжер 10 сжимает подвижные губки кассеты. Для прохода плунжера в неподвижной кассете 4 предусмотрено отверстие.
Для фрезерования брусков и планок различной длины и ширины применяется приспособление с рядом встроенных пневмоцилиндров, показанное на фиг. VIII. 30 и VIII. 31.
В сварном корпусе 1 (фиг. VIII. 30) смонтировано семь поршневых цилиндров одностороннего действия. Корпус 8 каждого цилиндра прикреплен к боковой плите 3, которая жестко связана с корпусом приспособления. В цилиндрах перемещаются поршни 6 с манжетами 7, штоки 2 которых шарнирно, с помощью осей 16, связаны с рычагами 17. Каждый из рычагов посредством съемных осей 21 соединен с зажимной планкой 22,
Детали укладываются на закаленную и точно шлифованную подушку 23, привернутую к корпусу приспособления. Базой для направления обрабатываемых деталей служит боковая упорная плоскость уступа подушки и торцовый упор 12.
При впуске сжатого воздуха через кран 11 в рабочие полости цилиндров рычаги, установленные на осях 19, посылают вперед зажимные планки и происходит зажатие деталей. При снятии давления поршни под действием возвратных пружин 5 перемещаются вправо и детали освобождаются.
500
Приспособления для фрезерных станков
Фиг. VIII. 29. Универсальное многоместное приспособление с встроенным поршневым пневмоприводом (а) и сменной кассетой (б).
Универсальные и групповые приспособления
501
Регулирование усилия возвратных пружин производится подвертыванием гаек 4.
Воздух от крана подводится по трубке 14 к среднему цилиндру, а от него в обе стороны к другим цилиндрам с помощью дополнительных трубок 15. Присоединение трубок к крышкам 9 цилиндров выполнено с помощью штуцеров и накидных гаек. Окно в корпусе под цилиндры закрыто щитком 10.
Путем установки различных по высоте относительно базового уступа подушек можно обрабатывать планки и бруски толщиной от 5 до 20—25 мм
Фиг. VIII. 30. Конструкция приспособления по фиг. VIII. 31.
и шириной от 10 до 60 мм. Длина установленного на подушке набора деталей не должна превышать 700 мм. На заводе изготовлены подушки с высотой базового уступа 3 и 10 мм, что позволяет обрабатывать детали в указанном диапазоне толщин.
При изменении ширины изделий в диапазоне 10—15 мм зажим обеспечивается путем регулировки положения зажимных планок, которая производится вращением резьбовых втулок 20, при этом в продольном направлении перемещаются кронштейны 18, а с ними и зажимные планки. Осевое перемещение втулок ограничивается штифтами 24, которые -проходят через кольцевую канавку втулки. Болты 25 служат для стопорения втулок.
В случае необходимости установки в приспособлении деталей, имеющих ширину, выходящую из указанных выше пределов, производится замена зажимных планок, для чего достаточно снять оси 21. Приспособление снабжено шпонками 13.
Усилие на штоке каждого цилиндра составляет примерно 270 кг, что при соотношении плеч рычагов 1 : 1 обеспечивает надежное закрепление.
Показанный на фиг. VIII. 32 универсальный стол с гидравлическим приводом под сменные наладки может быть применен для обработки одновременно нескольких деталей или детали большой длины на продольно-фрезерном станке. При очень значительной длине детали ее можно устанавливать на двух и более последовательно расположенных столах.
502
Приспособления для фрезерных станков
Корпус / коробчатой формы с поперечными ребрами отлит из чугуна. В корпусе помещены (разрез А—Л) гидравлические цилиндры 5 с расходящимися поршнями, закрепляемые через шайбы 7 гайками 8.
Цилиндры закрыты крышками 4 и 6, в отверстия которых проходят штоки поршней 5. В цилиндрах имеются кольцевые выступы, ограничивающие ход штоков (двух).
Резиновые кольца круглого сечения служат уплотнением для поршней и штоков. Для смазки штоков за пределами уплотнительных колец востав-лены фетровые сальники.
Фиг. VIII. 31. Общий вид переналаживаемого приспособления для фрезерования брусков и планок различных размеров.
На концах штоков поршней сняты лыски и высверлены отверстия для осей 2. На оси надеваются вильчатые рычаги (на чертеже не показаны), при помощи которых крепятся обрабатываемые детали.
Жидкость из сети под давлением 50—60 кг!см2 подается в цилиндры по трубопроводам 9 через отверстия в крышках 4 и в стенках цилиндров. При этом на концах штоков развивается сила в 500—600 кг.
В приведенной схеме все гидравлические цилиндры работают совместно. Если по условиям обработки требуется независимая работа каждого цилиндра, то можно применить специальную распределительную панель.
4. ДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПОЗИЦИОННОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ С ПРИМЕРАМИ НАЛАДОК
Общеизвестные универсальные делительные головки с делительными дисками (лимбами) и набором сменных зубчатых колес являются дорогими и точными делительными устройствами. Поэтому наряду с ними в производстве широко используются упрощенные делительные механизмы, которые менее универсальны, но зато более дешевые, жесткие и устойчивые в эксплуатации, а также доступные для изготовления в’условиях любого завода.
Конструкции делительных головок и столов^самые разнообразные; некоторые из них нормализованы. Несмотря на различное конструктивное оформление, все они состоят из одних и тех же основных частей: корпуса,
Делительные устройства для позиционного фрезерования с примерами наладок 503
504
Приспособления для фрезерных станков
поворотной части, делительного механизма (фиксатора) и- механизма зажима поворотной части перед обработкой.
В ряде конструкций делительный механизм и механизм зажима сблокированы и управляются одной рукояткой, что сокращает вспомогательное время.
Существенное отличие делительных головок от делительных столов заключается в том, что установка и зажим обрабатываемых деталей в делительных головках обычно производятся с помощью центров (при наличии задней бабки), трехкулачковых патронов, цанг и других центрирующих механизмов, монтируемых на шпинделе головки. На делительных столах обрабатываются более громоздкие и крупные детали или несколько деталей одновременно, для установки и зажима которых на поворотной части стола монтируются специальные наладки.
Головки и столы изготовляются с горизонтальной и вертикальной осью шпинделя. В крупносерийном производстве применяются двух- и трехшпиндельные головки.
Поворот, фиксация и закрепление поворотной части перед обработкой, а также отвод фиксатора и отжим поворотной части после обработки в обычных делительных головках и столах производятся вручную, на что тратится немало времени.
В связи с этим внедряются делительные устройства с автоматическим поворотом, осуществляемым от привода станка с помощью храпового механизма или механизма с мальтийским крестом, от пневмопривода и т. д.
На установочных поверхностях делительных устройств монтируются сменные наладки для позиционной обработки одной или нескольких деталей.
А. Делительные головки
Для периодического поворота при обработке мелких заготовок может быть использована поворотная делительная головка, показанная на фиг. VIII. 33.
Поворотная часть 2 центрируется в корпусе / с помощью конусной втулки надетой на ее хвостовик. Фиксация стола в требуемом положении осуществляется защелкой 5, зуб которой входит во впадину делительного диска 6 под действием пружины 7. Закрепление поворотной части производится расклиниванием рычага 8 при повороте рукоятки 9. Эта же рукоятка служит и для вывода зуба защелки 5 из впадины делительного диска 6. Для установки сменных наладок в верхней накладной части 4 имеется конусное отверстие (Морзе № 3).
На фиг. VIII. 34 показана делительная головка с диафрагменным приводом, сблокированным механизмом поворота и фиксации и сменными цангами. Головка применяется для деления при фрезеровании пазов, граней у цилиндрических деталей.
Сжатый воздух из сети через штуцер 17 подается в пневмокамеру, образованную в корпусе /, и действует на диафрагму 2. Развиваемая в результате этого сила передается через грибок 3 и упорный шарикоподшипник 4 на три штыря 5, которые поднимают стакан 6, помещенный в направляющей стальной гильзе 9.
Поднимаясь, стакан конусным отверстием сжимает конус цанги 7; обрабатываемая деталь при этом закрепляется.
При отключении подачи воздуха пальцы 11 под действием пружин 10 возвращают стакан 6 и остальные детали с диафрагмой в исходное положение.
Делительные устройства для позиционного фрезерования с примерами наладок 505
Для перехода на следующую позицию цангу вместе с обрабатываемой деталью поворачивают рукояткой 14. При движении рукоятки по часовой стрелке эксцентриковый диск 13 выталкивает фиксатор 18 из паза делительного диска 16, а собачка 15 под действием пружины 19 попадает в очередной его паз.
Фиг. VIII. 33. Делительная головка с вертикальной осью и сблокированным механизмом фиксации и зажима поворотной части.
При обратном движении рукоятки собачка поворачивает делительный диск с диском 12 и укрепленной на нем цангой с обрабатываемой деталью до тех пор, пока фиксатор 18 не попадет в следующее гнездо делительного диска и тем самым зафиксирует поворот детали на 60°.
Колпачок 8 предохраняет прорези цанги от попадания стружки. Цанга, показанная на фигуре, допускает установку деталей диаметром не выше 40 мм и длиной зажимной части не более 24 мм.
Пневмопривод развивает усилие зажима до 1500 кг. Аналогичная головка применяется с горизонтальной осью.
506
Приспособления для фрезерных станков
Фиг. VIII. 34. Делительная головка с пневматическим цанговым зажимом.
На фиг. VIII. 35 показана нормализованная пневматическая головка. Ее отличие от предыдущей заключается в основном в том, что вместо диафрагмы используется пневмоцилиндр с воздухоприемной муфтой, а корпус 1 головки позволяет устанавливать ее как вертикально, так и горизонтально. Сменные цанги рассчитаны на зажим деталей диаметром до 35 мм.
В табл. VIII. 2 приведены размеры пневматических головок с цанговым зажимом.
Для позиционной обработки длинных деталей применяются делительные головки с задними бабками (фиг. VIII. 36 и VIII. 37). Для поворота шпинделя головки служит штурвальная гайка 1 (фиг. VIII. 36), а затяжка шпинделя после поворота и фиксации производится тангенциальным зажимом 7. Делительный диск 2 расположен на левом конце шпинделя и имеет двенадцать втулок 3 под фиксатор.
Фиксатор 4, входящий под действием пружины во втулки 3 делительного диска, управляется рукояткой 8 посредством реечной зубчатой передачи.
Делительные устройства для позиционного фрезерования с примерами наладок. 507
Таблица VIII. 2
Основные размеры головок с цанговым зажимом (по фиг. VIII. 35)
d (Ав) В н L 1 Диск с количеством делений Усилие зажима в кг при давлении в сети 4 апги
25 205 190 128 290 20,4 М22Х1.5 30 6 830
8
35 260 200 160 345 30,8 М33х2 35 6 1450
8
Фиг. VIII. 35. Второй вариант делительной головки с пневматическим цанговым зажимом.
Для избежания ошибок при делении на различные части окружности предусмотрено устройство, состоящее из кольца 6, вращающегося вместе с делительным диском, и штифта 5, запрессованного в фиксатор. В определенных местах кольца имеются пазы, позволяющие фиксатору входить во втулки делительного диска. Если положение паза кольца 6 не совпадает с положением втулки, штифт 5 фиксатора упирается в кольцо и фиксатор не может войти во втулку. Каждому числу делений соответствует определенное положение кольца 6. При этом риска на кольце должна совпадать с цифрой на делительном диске, обозначающей число делений окружности.
508
Приспособления для фрезерных станков
Задняя бабка, изображенная на фиг. VIIL 37, в отличие от обычных, снабжена реечно-клиновым механизмом, что позволяет быстро подводить и отводить центр на большие расстояния (из опыта завода «Пневматика»). Бабка состоит из литого корпуса /, в ласточкином пазу которого размещен ползун 2. В ползуне установлен центр 5, закрепляемый при помощи болта 3 и шайбы 4.
‘Фиг. VIII. 36. Делительная головка, используемая совместно с задней бабкой при позиционной обработке длинных деталей.
В тело ползуна врезана зубчатая рейка 16, закрепленная винтами /5; рейка находится в зацеплении с шестерней на валике 17.
Шестерня 14 на валике и рейка выполнены с косым зубом (угол наклона 45°, спираль правая, модуль 2 мм).
Один конец валика вращается в бронзовой втулке 9, а второй поддерживается втулкой 19, запрессованной в держатель 18\ последний закреплен на корпусе бабки шестью болтами.
На квадратном хвостовике валика установлен сварной штурвал 20, предохраняемый от спадания винтом 21 с шайбой; вращением штурвала производится подвод и отвод ползуна.
Закрепление ползуна в поджатом состоянии достигается тем, что в момент упора центра в изделие зубцы шестерни, как бы ввинчиваясь в зубцы рейки, плотно затягивают конус валика в конусное отверстие корпуса, надежно запирая весь механизм бабки.
Упоры 12 и 13 служат для ограничения расхода ползуна, а щиток 6, удерживающий при помощи винтов 7 войлочную прокладку 8, служит для предохранения направляющих от засорения.
Делительные устройства для позиционного фрезерования с примерами наладок 509
Зазор между ползуном и направляющим пазом регулируется планкой 11, поджимаемой четырьмя винтами 10.
На горизонтально-фрезерном станке с полуавтоматическим циклом движения стола можно применять автоматическое делительное приспособление
Фиг. VIII. 37. Быстродействующая задняя бабка с реечно-клиновым механизмом.
(фиг. VIII. 38), с помощью которого обрабатываются пазы в небольших деталях. Поворот заготовки происходит при обратном ходе стола 1 в момент, когда рычаг 3 храпового механизма 6 поворачивается на своей оси под действием упора 2, закрепленного на неподвижном основании стола. Заготовка устанавливается на оправке 4, на которой расположены делительный диск 5 с пружинным рычагом-фиксатором 7 и храповой механизм 6, осуществляющий ее поворот. Точность деления + 10'.
Для повышения производительности применяются многошпиндельные головки, с помощью которых одновременно обрабатывают несколько деталей набором фрез.
На фиг. VIII. 39 показана трехшпиндельная автоматизированная делительная головка с пневмоприводом, используемая на автозаводе им. Лихачева.
К корпусу 2 делительной головки прикреплен пневмоцилиндр /. Шток цилиндра выполнен в виде зубчатой рейки и взаимодействует с зубчатым колесом 9. Колесо 9 выполнено заодно с диском 10, имеющим упор а (показан
510
Приспособления для фрезерных станков
-----МО------
Фиг. VIII. 38. Автоматическое делительное приспособление.
Фиг. VIII. 39. Автоматизированная трехшпиндельная делительная головка с пневмоприводом.
Делительные устройства для позиционного фрезерования с примерами наладок 511
пунктиром) и выступ б, на котором смонтирована собачка храпового механизма. Храповой диск 7 имеет число впадин, равное количеству впадин в делительном диске 3.
В начале работы упор а нажимает на пластину 4 и выводит фиксатор 5 из паза делительного диска, а собачка храпового механизма при этом перемещается по цилиндрической поверхности храпового диска. Затем собачка заходит во впадину диска и при последующем движении ведёт его за собой, осуществляя вместе с этим поворот шпинделя головки.
В конце рабочего хода фиксатор заходит в паз делительного диска, фиксируя этим шпиндель в определенном положении.
При возврате штока в исходное положение собачка и упор а также приходят в исходное положение. При возврате упора а в исходное положение пластина 4 под действием пружины поднимается, чем .предотвращается вывод фиксатора из гнезда делительного диска.
В корпусе головки смонтирован также толкатель 8, который перемещается под действием упора 6. Толкатель может взаимодействовать с конечным выключателем, дающим команды для осуществления автоматического цикла работы станка.
Средний основной шпиндель головки связан с двумя другими шпинделями через паразитные зубчатые колеса.
Б. Делительные и поворотные столы
Делительные столы применяются для позиционного фрезерования одной или одновременно нескольких деталей набором фрез. Детали обычно закрепляются в сменных наладках, монтируемых на поворотной части стола. В производстве используются столы, отличающиеся как по диаметру, так и по конструкции их механизмов.
На фиг. VIII. 40 показан стол, позволяющий выполнять деление окружности на различные части; переналадка на новое число делений производится быстро и выполняется непосредственно на рабочем месте.
В поворотном диске 4 имеются шестнадцать фиксирующих втулок. Фиксатор 8, управляемый рукояткой 13, под действием пружины 7 входит во втулки поворотного диска.
На поворотном диске имеется кольцо 10, положение которого фиксируется винтом 11. Поворачивая кольцо 10, совмещают цифру необходимого числа делений на кольце с риской на поворотном диске.
На кольце 10 имеются пазы, в которые входит штифт 9, запрессованный в фиксатор. Фиксатор может войти во втулку поворотного диска только в том случае, если положение паза на кольце совпадает с положением втулки диска.
Закрепление поворотного диска производится рукояткой 12, стягивающей хомут 5, который благодаря конической поверхности через кольцо 6 прижимает поворотный диск 4 к корпусу стола.
Для облегчения поворота делительного диска имеется опорный шарикоподшипник 3, опирающийся на штифты 2, находящиеся под действием пружины 1.
На фиг. VI11. 41 показан стол конструкции Оргтрансмаша, обеспечивающий возможность деления окружности на любое число. Делительный диск с втулками отделен от поворотного диска, на котором устанавливается приспособление. Путем смены делительного диска можно получить любое число делений окружности. Кроме того, во втулки делительного диска можно вставлять пробки, меняя таким образом число делений окружности в известных пределах в зависимости от количества втулок в диске.
512
Приспособления для фрезерных станков
А~А
Фиг. VIII. 40. Делительный стол.
Делительные устройства для позиционного фрезерования с примерами наладок 513
514
Приспособления для фрезерных станков
Подобный стол может быть использован для обработки деталей, требующих различных чисел делений окружности, так как переналадка его несложна. Возможность быстрой переналадки поворотного стола необходима
Фиг. VIII. 42. Двухпозиционный поворотный стол.
в мелкосерийном производстве при обработке на одном столе нескольких деталей.
Поворотная плита 7 стола вращается совместно с втулкой 6, на которой закреплен делительный диск 2 с фиксирующими втулками. Фиксатор 10, входящий во втулки делительного диска, находится вне поворотной плиты.
Делительные устройства для позиционного фрезерования с примерами наладок 515
Фиксатор входит во втулки делительного диска под действием пружины 9. Дополнительное введение фиксатора, а также вывод его из втулок производится рукояткой 8 посредством шестерни 16 и рейки на фиксаторе. Шестерня 16 соединяется с валиком 14 посредством штифта 17 таким образом, что пружина 9 может вводить фиксатор во втулки делительного диска, не поворачивая валика 14.
Вращением валика 14 производится также закрепление плиты. Валик 14, ввинчиваясь в гайку 15, сжимает хомут 4 и благодаря конической поверхности на нем притягивает втулку б и плиту 7 через кольцо 1 к корпусу стола. Вращение плиты происходит на шариковом подшипнике 5, который опирается на пружины 3, несколько подымающие при этом плиту. Винты 13 связывают кольцо с диском 2.
Переналадка стола на различное количество делений производится посредством пробок 11, вставляемых во втулки делительного диска, излишние при данном числе делений окружности. Пробки вставляются через отверстие в корпусе стола, закрываемое крышкой 12.
Двухпозиционные поворотные столы прямоугольной формы предназначаются для фрезерования деталей в двух одинаковых приспособлениях, установленных на концах стола. Во время обработки деталей в одном приспособлении, в другое устанавливаются следующие.
Когда изделия в одном приспособлении обработаны, стол отводится от фрезы и поворачивается на 180°.
На фиг. VIII. 42 представлена конструкция поворотного двухпозиционного стола. Верхняя плита 3 стола поворачивается на упорном шарикоподшипнике 1, который немного поднимает плиту над основанием 5 посредством пружин, действующих на пальцы 22.
Предварительная фиксация поворотной плиты осуществляется срезанным пальцем 21, опускающимся при вращении плиты 3 по часовой стрелке и фиксирующим плиту при обратном вращении. Окончательная фиксация плиты производится фиксатором 6, который при вращении рукоятки 18 входит в паз 2 планки 13. Рукояткой 18 вращают шестерню 17 и посредством рейки перемещают валик 16. Рычажный механизм 19—20 передает движение валика 16 планке 7, соединенной с фиксатором 6.
Одновременно с фиксацией происходит закрепление плиты 3 в двух местах. Планка 7, передвигаясь, закрепляет плиту 3 посередине посредством уступа, который, нажимая на ролик 8, тянет палец 9 вниз. Планка 7 шарнирно соединена с рычагами 15. Последние, вращаясь, передвигают штанги 14 и связанную с ними призму 4, длина которой равна ширине стола. Таким образом, при передвижении планки 7 происходит закрепление плиты 3 также на конце стола призмой 4. Посредством зубчатой и рычажной передачей усилие, прилагаемое на рукоятке, увеличивается на призме в 40 раз. Планка 7 при закреплении плиты 3 деформируется, благодаря чему зажим вполне надежен. Регулирование зажима плиты 3 призмой 4 производится гайками 11 и 12. Снизу стол закрыт кожухом 10.
В. Примеры наладок на делительные устройства
На фиг. VIII. 43 показано приспособление для фрезерования пазов во втулках. Приспособление предназначено для фрезерования пазов набором двух дисковых фрез. Детали устанавливаются на четыре разжимные цанговые оправки 1. Закрепление производится болтом 3 с помощью планки 4 и коромысел 5 и 6, которые передают усилие зажима на четыре плунжера 2, разжимающих цанги. Поворот приспособления с обрабатываемыми деталями на 90° осуществляется универсальным делительным столом 7.
На фиг. VIII. 44 дано двухместное приспособление для фрезерования корпуса коробки передач двигателя. На литом корпусе приспособления 4
СП н—* О
Приспособления для фрезерных станков
Делительные устройства для позиционного фрезерования с примерами наладок 517
518
Приспособления для фрезерных станков
закреплены два пальца 5 и срезанные пальцы 7, являющиеся установочными для детали. В пальцах 5 закреплены шпильки 9 с гайками 10, которые через прихваты 8 поджимают детали к опорным пальцам 6. В средней части корпуса 4 установлена стойка 3. В ней размещены самоустанавливающиеся опоры 14, которые под действием пружин 13 доводятся до детали и стопорятся болтами 11 через плунжеры 12. Подвижные опоры необходимы для уменьшения вибрации детали при фрезеровании. Приспособление центрируется на поворотном столе втулкой 1 по пальцу стола и шпонкой 2, устанавливаемой в паз стола. Установка фрезы производится с помощью щупа и установов 15.
5. УСТРОЙСТВА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ
Эти устройства можно разделить на две группы:
1) круглые вращающиеся столы с вертикальной или горизонтальной осью;
2) многоместные приспособления с непрерывно перемещающимися кассетами.
Вращающиеся столы с вертикальной осью применяются для фрезерования криволинейных поверхностей у одной детали, или для непрерывного фрезерования плоскостей, пазов и других поверхностей у многих деталей, устанавливаемых по окружности стола.
Столы состоят из неподвижной и вращающейся частей, последняя приводится в.движение с помощью червячной пары. Столы небольших размеров изготовляются с ручным приводом. Средние и крупные столы выполняются с ручным и механическим приводами от кинематической цепи станка или с приводом от отдельного электродвигателя.
Для базирования и закрепления обрабатываемых деталей на столах монтируются наладки.
Закрепление деталей может выполняться вручную или с помощью встраиваемых в стол пневматических или гидравлических цилиндров.
При использовании таких цилиндров применяются два варианта закрепления и освобождения обрабатываемых деталей. По первому варианту у каждого цилиндра имеется свой распределительный кран для ручного переключения цилиндра в загрузочной позиции.
При втором варианте цилиндры не имеют индивидуальных кранов, а с помощью специальной воздухораспределительной муфты (см. гл. IV) в загрузочной позиции переключаются автоматически.
Столы с горизонтальной осью вращения применяются для непрерывного фрезерования шлицев, пазов или лысок у мелких деталей (винты, гайки, пальцы, валики и т. п.). В этих устройствах закрепление и освобождение обрабатываемых деталей обычно автоматизируются.
На фиг. VIII. 45 показан простейший вращающийся стол с червячной передачей и лимбом для отсчета углов поворота.
Стол состоит из основания 1 и поворотной части 2, имеющей на рабочей поверхности Т-образные пазы, а в центре — втулку 4 с внутренним конусом Морзе № 4; конусное отверстие и пазы служат для центрирования и закрепления наладок или непосредственно обрабатываемых деталей. Вращение производится рукояткой через червячную пару 6; отсчет углов производится по лимбу 7, имеющему нониус с ценой деления Г.
Два прихвата 5 служат для закрепления поворотной части. Стол смазывается через масленку 3, запрессованную в пазу.
Для обработки деталей методом непрерывного фрезерования применяются столы, которые, кроме ручного привода, могут иметь механический привод. Для этого вал червяка стола через шарнирно-телескопический валик или цепную передачу связывают с ходовым винтом рабочего стола станка,
Устройства для непрерывного фрезерования
519
вращение которого (при выключенной гайце) передается приспособлению.
Стандартные столы изготовляются диаметрами 250, 350, 500 и 700 мм.
На станкостроительном заводе «Красный пролетарий» им. А. И. Ефремова используется стол с приводом от индивидуального электродвигателя
А~А
Фиг. VIII. 45. Вращающийся стол с ручным приводом.
(фиг. VIII. 46). Такой стол можно установить и использовать на любом вертикальном фрезерном станке.
Поворотная часть 1 стола приводится во вращение от электродвигателя 2 через две червячные пары 3 и 4 и сменные шестерни 7; последние предназначены для изменения скорости вращения стола.
Мощность электродвигателя N = 0,65 квт\ число оборотов вала п = 1400 об/мин.
Для быстрого отключения электродвигателя и первой червячной пары 3 стол снабжен муфтой сцепления 5, подвижная часть которой отводится рукояткой 6.
Конец вала 8 второй червячной пары имеет квадрат под ключ для вращения стола вручную при наладке.
В серийном производстве периодически приходится фрезеровать различные по конфигурации детали. Чтобы обеспечить их обработку на вращающемся столе, к нему проектируют и изготовляют быстросъемные наладки.
Каждая наладка состоит из плиты, по окружности которой может монтироваться 15 и более установочно-зажимных приспособлений (в зависимости от размеров обрабатываемой детали). Плита с приспособлениями центрируется и закрепляется на вращающемся столе. В некоторых случаях при
520
Приспособления для фрезерных станков
Фиг. VIII. 46. Стол с индивидуальным электродвигателем, используемый
Устройства для ’непрерывного фрезерования
521
662
для непрерывного-фрезерования на универсальных станках.
522
Приспособления для фрезерных станков
соответствующем подборе обрабатываемых деталей наладку удается спроектировать универсальной, т. е. пригодной для обработки всех деталей данной группы.
Так, например, на фиг. VIII. 47 показана групповая наладка, предназначенная для последовательной обработки четырех различных деталей, обозначенных шифрами /, II, III, IV. При переходе к обработке каждой следующей партии деталей наладка (плита с приспособлениями) не заменяется, а меняются только прижимные планки 1, устанавливаемые на пальцы 2.
Фиг. VIII. 47. Групповая наладка для непрерывного фрезерования партий деталей четырех наименований.
В наладках для вращающихся столов можно обрабатывать плоскости корпусов, фланцев, крышек, кронштейнов, рычагов, прорезать пазы у вилок и т. д.
В гл. IV были рассмотрены наладки на столы с пневматическим зажимом обрабатываемых деталей. На фиг. VIII. 48 показана наладка для непрерывного фрезерования вилок с гидравлическим зажимом. Двенадцать вилок базовыми отверстиями устанавливаются на пальцы 2 и одной своей стороной прижимаются к упорам 4. Раскрепление и зажим новых вилок в зоне загрузки осуществляется тягами 1, связанными со штоками поршней двенадцати гидро* цилиндров 3; тяги действуют через быстросъемные шайбы. Раскрепление и зажим в зоне загрузки производятся автоматически с помощью специального маслораспределительного устройства, расположенного в центре вращающегося стола. Стол 1 (фиг. VIII. 49, а) вместе с двенадцатью гидроцилиндрами 11, помещенными между дисками 2 и 4 и связанными стойками 3, а также вместе со сменным диском 5, на котором монтируются наладки, вращается относительно оси 6. Масло под давлением поступает от пневмогидравлического преобразователя или от гидроустановки через штуцер 12 и по каналу К в оси 6 подводится к верхним 8 и нижним 9 штуцерам, а от них по трубкам 10 поступает в верхнюю или нижнюю полости гидроцилиндров 11.
Устройства для непрерывного фрезерования
523
Так как втулка 7, в которой размещены штуцеры, вращается относительно оси, то через радиальные каналы последней, связанные с центральным каналом /(, масло под давлением подается в соответствующую полость цилиндра лишь в зоне загрузки в моменты раскрепления обработанной и закрепления вновь установленной детали. Между осью 6 и штуцерной втулкой 7 предусмотрены уплотнения кольцами круглого сечения.
л-А
Фиг. VIII. 48. Наладка для непрерывного фрезерования вйлок, автоматически зажимаемых с помощью гидроцилиндров.
На фиг. VIII. 49,6 показана схема центрального подвода масла к цилиндрам.
Для зажима и освобождения деталей при непрерывном фрезеровании на Киевском заводе станков-автоматов им. Горького применяется полуавтог матическое переналаживаемое приспособление с копиром (фиг. VIII. 50).
От привода через червячный вал 3 и колесо 2 передается вращение столу 1. В корпусе 4 запрессован шлицевый вал 5, на конце которого закреп г ден плоский кулачок-копир 6.
При вращении стола 1 ролик 7 катится по копиру 6 и перемещает плунжер 9, который, сжимая тарельчатые пружины 10, перемещает ползун 11 и закрепленный на нем кулачок 8, вследствие чего обрабатываемая деталь прижимается к опоре 12.
Когда деталь выходит из зоны фрезерования, ролик 7 начинает сходить с копира 6, при этом пружины 10 расслабляются и ползун 11 с помощью штыря 13 и упора 14 освобождает деталь.
524
Приспособления для фрезерных станков
12
i
Фиг. VIII. 49. Гидравлическое зажимное устройство, смонтированное на столе для непрерывного фрезерования (а) и схема центрального подвода сжатого хмасла к цилиндрам (б).
Устройства для непрерывного фрезерования
525
Кулачок 8 устанавливается на рифленой поверхности ползуна //в соответствии с габаритами обрабатываемой детали.
Меняя кулачки 8 и опоры 12, можно зажимать детали различной конфи-
Фиг. VIII. 50. Полуавтоматическое переналаживаемое приспособление с копиром для непрерывного фрезерования.
На фиг. VIII. 50 в плане показаны четыре позиции, на которые делится полный оборот стола и в пределах которых последовательно выполняются отдельные фазы обработки: I — сектор загрузки (90°); II — сектор зажима (90°); III — сектор обработки (135°); IV — сектор отжима (45°).
Приспособления для фрезерных станков
Специальные приспособления для обработки типовых деталей
527
В соответствии с этим профилируется кулачок-копир 6.
На фиг. VIII. 51 показана конструкция приспособления с горизонтальной осью вращения стола для непрерывного фрезерования шлицев в головках винтов; зажим и раскрепление обрабатываемых деталей автоматизированы.
Валик 10 приспособления соединяется с валом подачи станка и вращает диск 7 посредством передачи, состоящей из конической И—12 и червячной 1—2 пары. На диске 7 закреплены призмы 13, в которые устанавливаются обрабатываемые винты. Закрепление деталей осуществляется двумя пружинами 3 посредством плунжеров 4 с роликами 5 и качающегося диска 6, закрепляемого винтами 8. Со стороны, противоположной пружинам 5, диски 6 и 7 раздвигаются пружинами 9, освобождая при этом детали. Производительность приспособления — до 7000 винтов в смену.
6. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ
Лучший метод изучения накопленного опыта конструирования.станочных приспособлений — ознакомление с типовыми конструкциями, проверенными на практике.
При большом разнообразии специальных приспособлений для фрезерования необходимо было отобрать наиболее удачные, типичные конструкции, которые могли бы служить образцами при конструировании. Кроме того, необходимо было систематизировать конструкции по определенным признакам и дать указатель, облегчающий их выбор для конкретных обрабатываемых деталей.
В табл. VIII. 3 дана схема классификации специальных приспособлений, в соответствии с которой они сгруппированы и рассмотрены в книге.
Таблица VIII. 3
Классификация специальных приспособлений для фрезерных операций
528
Ириспособления для фрезерных станков
Как видно из таблицы, в основу классификации специальных приспособлений положены два главных признака:
1) число одновременно устанавливаемых и закрепляемых деталей (одноместные, двухместные и многоместные приспособления);
2) форма их базовых поверхностей (схемы базирования).
Многоместность приспособления влияет на конструкцию корпуса и силового механизма. Так, например, в двухместных приспособлениях широко применяются двухзвенные, а в многоместных — многозвенные силовые механизмы рассмотренных ранее конструкций (см. гл. 11).
Последующее деление одноместных, двухместных и многоместных приспособлений по схемам базирования позволяет сводить их в группы, в каждой из которых все приспособления, независимо от их размеров, имеют принципиально родственные установочные системы.
Дальнейшее деление приспособлений по таким признакам, как характер привода (ручной, пневматический, гидравлический), конструкции силовых механизмов и др., усложнило бы классификацию. Поэтому эти признаки лишь учитываются при расположении приспособлений в пределах групп.
Наладки на тиски, делительные и поворотные столы, на непрерывно вращающиеся столы и т. п. также относятся к группе специальных приспособлений. Однако наладки существенно отличаются от обычных специальных приспособлений9.
1) базирующие поверхности наладок должны соответствовать установочным поверхностям базового приспособления, на котором они монтируются;
2) силовой привод и силовой механизм обычно имеются у базового приспособления, а в наладках могут предусматриваться лишь дополнительные зажимные элементы;
3) главной и определяющей частью наладки являются ее установочные элементы, форма, размеры и расположение которых соответствуют базовым поверхностям обрабатываемой детали.
В связи с этим примеры наладок в основном рассматривались совместно с базовыми приспособлениями.
Чтобы облегчить выбор специального приспособления или наладки для конкретной деталь-операции, обрабатываемые детали сгруппированы по классам.
А. Одноместные приспособления
Ниже приводятся одноместные приспособления с кратким описанием конструкций:
с базированием по плоскостям (фиг. VIII. 52—VIII. 54);
по плоскости и двум отверстиям (фиг. VIII. 55);
по плоскости (основная база) и отверстию или наружной цилиндрической поверхности (фиг. VIII. 56, VIII. 57);
по отверстию (основная база) и торцу (фиг. VIII. 58—VIII. 60);
по наружному цилиндру (основная база) и торцу (фиг. VIII. 61, VIII. 62).
no CC
Фиг. VIII.. 52. Приспособление для фрезерования плоскости картера.
Деталь устанавливается базовыми плоскостями на опорные плитки 5 приспособления. Зажим детали производится двумя гайками 7 и прихватами 6. Упоры 4, воспринимающие усилия зажима, устроены таким образом, что прижимают деталь к опорным плиткам, передвигаясь на штифтах 3 по косому пазу а. При зажиме детали упоры передвигаются вниз. Пружины 2 отводят их обратно вверх при освобождении детали. Для восприятия усилий резания имеется боковой упор /. Крепление упоров к корпусу следовало бы выполнить штифтами, а нс шпонками, что упростило бы изготовление приспособления. Усилие при зажиме не должно быть чрезмерно большим, так как возможна деформация детали.
Специальные приспособления для обработки типовых деталей
л-л
6-5
Эскиз детали
Приспособления для фрезерных станков
Фиг. VIII. 53. Приспособление для фрезерования коробки буксы.
Деталь устанавливается на две жесткие опоры 5 и две самоустанав-ливающиеся 3, соединенные плавающим плунжером 8 со скошенными концами, и ориентируется по упорам 6 и 7. Закрепление буксы производится откидным болтом 1 посредством откидного прихвата 2 с коромыслом. 4.
Специальные приспособления для обработки типовых деталей 531
4
Из сети
Фиг.
мм
гаться на расстоянии 12 ± 0,5
VIII. 54. Приспособление для фрезерования верхней плоскости корпуса насоса.
Эта плоскость должна быть перпендикулярна ранее обработанной плоскости Л и должна распола-_ . мм от внутренней стенки полости корпуса.
Приспособление имеет выполненный за одно целое с корпусом 3 вертикальный пневматический цилиндр двойного действия. Деталь опирают на штыри 2, а затем плоскостью К прижимают к опорам 4. Для этого шток 7 цилиндра имеет клиновой скос. При подъеме поршня 6 плунжер 8 с роликом отодвигается вправо, перемещая за собой винт 5 со сферической головкой и поперечину 9. Последняя через два Г-образных прихвата 1 прижимает обрабатываемую деталь к опорам 4.
я-л
ди-
325
Эскиз деталь
170
[1 риспособ ления для фрезерных станков
Фиг. VIII. 55. Приспособление для фрезерования всасывающей трубы двигателя.
Деталь устанавливается базовыми отверстиями на два пальца 2 и прихватами 1 прижимается базовой плоскостью к опорным плиткам. Прихваты 1 приводятся в действие от двух эксцентриков 5 рукояткой 3 через компенсирующий механизм 4. Рукояткой 6 к детали подводится плунжер 9 посредством пружины 7 и клина 8.
Специальные приспособления для обработки типовых деталей
533
750
Фиг. VIII. 56. Приспособление для фрезерования плоскостей в коробке привода.
Деталь устанавливается на опорные планки Л предварительно центрируется втулкой 9 и ориентируется по пальцам 13. Окончательное центрирование и закрепление осуществляется посредством гидроцилиндров 12 и 7. Шток 8 гидроцилиндра 12, нажимая через плунжер 11 нй гидропласт 10, деформи-
рует стенки втулки 9 и центрирует деталь. Штоки 5 гидроцилиндров 7, перемещаясь вниз, при помощи рычагов 6 передвигают прихваты 4 со штифтом 2 и посредством вилок 3 закрепляют деталь.
534
Приспособления для фрезерных станков
Фиг. VIII. 57. Поворотное приспособление для позиционного фрезерования нескольких наклонных плоскостей у рычага сложной формы на вертикально-фрезерном станке.
Приспособление состоит из корпуса 1 и диска 10, поворачиваемого вокруг втулки 11, впрессованной в корпус. На диске смонтированы установочный палец 3 и опоры 4 и 5. Обрабатываемая деталь отверстием диаметром 20А3 устанавливается на палец 3 и прихватом 6, с помощью гайки 12, болта 9 и сферических шайб 7 и 8, прижимается к опорам. Диск 10 имеет четыре отверстия, в которые после каждого поворота заводится фиксатор 2. В каждой из четырех позиций соответствующая фрезеруемая плоскость рычага устанавливается параллельно плоскости стола станка. При таком приспособлении вместо неоднократных закреплений детали в тисках с выверкой по разметке фрезерование осуществляется при одном закреплении рычага в четырех позициях с поворотом диска, что на 50% сокращает время обработки.
Специальные приспособления для обработки типовых деталей
535
Фиг. VIII. 58. Приспособление для фрезерования паза в кронштейне.
Деталь устанавливается на вертикальную плоскость приспособления и центрируется отверстием в установочном пальце 2. Окончательная установка детали осуществляется рукояткой 8 посредством двух рычагов 7; при этом плоскость симметрии детали располагается вертикально. Закрепление производится посредством пневматического цилиндра 6, шарнирно прикрепленного к двум системам рычагов 4 и 7. В нижнем положении поршня цилиндр и рычаги опираются на палец 5, причем крючкообразные прихваты 3 раскрыты. В верхнем положении поршня прихваты 3 закрепляют деталь посредством рычагов 4 и 7.
550
Зеки! детали
f 6 S
Фиг. VIII. 59. Приспособление для фрезерования вилки.
Деталь устанавливается базовым отверстием на установочный палец 7 приспособления до соприкосновения с упором 6. Прихватом 3, который может качаться во всех направлениях на опоре 7, посредством гайки 2 вилка прижимается к двум самоустанавливаю-щимся опорам 4 и 5.
А-А Зеки.? детали
Фиг. VIII. 60. Приспособление для фрезерования лысок на корпусе шарикоподшипника
Деталь центрируется базовым отверстием по мембранному диску 1, Пальцем 5, направляющимся в пазу, базируют корпус по второму отверстию. Закрепление производится посредством разжима мембранного диска 1 гайкой 3 через деталь 2. Кольцо 4 служит для предохранения мембранного диска от поломки.
Приспособления для фрезерных станков
Специальные приспособления для обработай типовых деталей 537
Фиг. VIII. 61. Приспособление для фрезерования плоскостей рычага.
Деталь устанавливается базовыми цилиндрическими поверхностями в две призмы 5 и 8. Закрепление осуществляется пневматическим цилиндром 3 посредством клина 2 и качающегося на оси прихвата 4, который опирается на клин роликом 1. Зажим рычага производится в двух точках около обрабатываемых плоскостей. Для этого планка 4 должна иметь возможность качаться вокруг оси, параллельной оси ролика. Две средние опоры 6 и 7 — само устанавливающиеся.
Эскиз изделия
380
Фиг. VIII. 62. Приспособление для фрезерования плоскости разъема вкладыша подшипника.
В средней части сварного корпуса приспособления 1 приварены две стойки, в кото-________________________________________ рых запрессованы четыре опорных пальца 2, предназначенных для установки вкладыша. После установки его опускается прихват 7, качающийся на оси и в паз прихвата заводится откидной шарнирный болт 6 с зажимной гайкой 5. До зажима на плоскости вкладыша опускается откидная планка 4 с двумя пальцами <?, помещенная также на оси 8. Пальцы 3 выравнивают вкладыш. После зажима планка 4 откидывается в сторону и производится фрезерование.
538
Приспособления для фрезерных станков
Б. Двухместные приспособления
Двухместные приспособления классифицируются, как и одноместные: с базированием по плоскостям (фиг. VIII. 63—VIII. 69);
по плоскости и двум отверстиям (фиг. VIII. 70—VIII. 72);
по плоскости (основная база) и отверстию или наружной цилиндрической поверхности (фиг. VIII. 73—VIII. 75);
по отверстию (основная база) и торцу (фиг. VIII. 76);
по наружному цилиндру (основная база) и торцу (фиг. VIII. 77).
Фиг. VIII. 63 Приспособление для фрезерования двух плоскостей расположенных под углом 45° в зажимной планке.
Две плоскости обрабатываемой планки фрезеруются в приспособлении за две разных установки. Такой способ одновременной обработки плоскостей, расположенных под углом, делает излишним применение фасонных специальных фрез. Две детали устанавливаются базовыми плоскостями на опорные поверхности приспособления. Поворотом рукоятки 5 посредством эксцентрика 1, ползуна 2 и коромысла 3 детали закрепляются. Упоры 4 частично воспринимают усилия резания.
Переход Н
Эскиз детали
Переход 1
7С
235-----
Фиг. VIII. 64. Приспособление для фрезерования брусков.
На плитку 6 устанавливаются две детали для обработки плоскостей с разных сторон. Закрепление производится двумя пневматическими цилиндрами 1 и двумя пневматическими камерами с резиновыми диафрагмами 2. Через распределительный кран сжатый воздух поступает в цилиндры 1 и прижимает детали к упорам 3. В камеры воздух проходит через дроссель, так что действие диафрагм несколько отстает от предварительного зажима деталей цилиндрами. Давление воздуха на диафрагмы через палец 9 передается на рычаги 8, которые через вилки 7 и ролики 4 посредством рычагов 5 прижимают детали к упорам. Освобождение брусков происхсдит при помощи пружин.
Специальные приспособления для обработки типовых деталей
00
со-
б-б
Фиг. VIII. 65. Приспособление для фрезерования опорных плоскостей подшипника.
Детали устанавливаются базовыми плоскостями, каждая на три опорных штифта 2. Закрепление производится шарнирными болтами 4 посредством рычагов 3, которые прижимают детали к упорам L '
Приспособления для фрезерных станков
^5
250
Эскиз детали
Фиг. VIII. 66. Приспособление для фрезерования с одной установки нижней и верхней плоскостей у корпусов коробки.
Одна деталь черной базой устанавливается на три опорных штыря 5, другая уже обработанной плоскостью устанавливается на четыре опорные пластинки 9. Обе детали одновременно обрабатываются на вертикально-фрезерном станке.
Зажим производится универсальной пневмокамерой 7, рычаг которой поворачивает рамку 6 вокруг ее оси 3.
В рамке помещены гидропласт и шесть плунжеров 10, через которые передается усилие на прихваты. Два прихвата 5 служат для поджима обрабатываемых деталей к четырем упорам 7, а четыре прихвата 4 закрепляют детали на установочных штырях и плитках. Для удобства установки и снятия деталей прихваты 4 сделаны выдвижными.
Фреза с помощью щупа устанавливается по габариту 2.
Специальные приспособления для обработки типовых деталей
сл
542
Приспособления для фрезерных станков
Эскиз детали
Фиг. VIII. 67. Приспособление для фрезерования плоскостей основания двух корпусов подшипника на вертикально-фрезерном станке.
Каждая из деталей устанавливается на два опорных штыря 2 и упирается в штыри 3. Закрепление производится универсальной пневмокамерой 7 через шток 6, звенья 5 рычажношарнирного механизма двухстороннего действия и рычаги 4. Фреза устанавливается по щупу и габариту Д
Специальные приспособления для обработки типовых деталей
543
Фиг. VIII. 68. Двухпозиционное приспособление для фрезерования в две операции плоскостей и паза' у детали типа стойки.
Силовой механизм приспособления приводится в действие от гидропривода (фиг. VIII. 68, б). Его устанавливают на столе фрезерного станка и к нему присоединяют приспособления.
В зависимости от требуемого направления усилия зажима масло по трубкам через кран 1 поступает в соответствующую полость гидроцилиндра 2.
Перемещением штока 3 усилие через рычаг 4 и серьгу 5 передается рычагу 6, действующему на силовой механизм приспособления.
Привод работает при давлении от 15 до 25 кг/см2 и развивает усилие зажима до 6000 кг.
На первой операции в позиции / (фиг. VIII. 68, а) обрабатываются поверхности пла-тиков 4 и Б, а в позиции II — платиков В и Г. На второй операции обрабатывается паз шириной 50 мм.
Усилие зажима от рычага 6 привода (фиг. VIII. 68, б) передается на рычаг / приспособления, который, поворачиваясь вокруг оси 2, перемещает в вертикальном направлении две тяги 5, несущие шарнирно закрепленные прижимные планки 4. Планки своими скошенными поверхностями досылают обрабатываемые детали до упоров 3 и 6 и зажимают их.
544
Приспособления для фрезерных станков
Фиг. VIII. 69. Переналаживаемое пневмогидравлическое приспособление для фрезерования зева у гаечных ключей различных типоразмеров.
Приспособление имеет сменную часть, состоящую из панели 5, в которую впрессованы шесть штырей 13 для установки ключей, и двух крепежных планок 4. Штыри 13 образуют две системы, позволяющие устанавливать ключ для обработки обоих зевов. Панель устанавливают на корпусе 1 по двум штифтам 11 и закрепляют четырьмя прихватами 12.
Воздух из сети поступает через распределительный кран 16 и трубку 14 в левую полость цилиндра 2 и перемещает вправо поршень 10 большого диаметра и поршень 9 малого диаметра. Поршень 9, воздействуя на масло, находящееся в цилиндре 3, создает давление, превышающее давление воздуха во столько раз, во сколько площадь сечения поршня 10 больше площади сечения поршня 9. Из цилиндра 3 масло поступает в правую полость цилиндра 7 й через поршень 8, шпильку 5 и прихват 4 осуществляет зажим. Для освобождения деталей переключают распределительный кран 16 и по трубке 15 сжатый воздух направляют в левую полость цилиндра 7; одновременно из левой полости цилиндра 2 воздух через кран 16 уходит в атмосферу. Поршень 8, перемещаясь вправо, снимает давление с прихвата 4 и перегоняет масло из цилиндра 7 в цилиндр 3; поршни 9 и 10 возвращаются при этом в исходное положение.
Для большей надежности разжима сжатый воздух обычно подается также в правую полость цилиндра 2.
Фиг. VIII. 70. Приспособление для фрезерования вильчатого рычага.
Две детали устанавливаются базовыми отверстиями на пальцы приспособления 4 и 6, Закрепление производится маховичком 2 и прихватом 3, прижимающим основание обрабатываемой детали к опорным плиткам приспособления. При отвинчивании маховичка прижимная планка автоматически поворачивается в положение, показанное на чертеже штрих-пунктиром, посредством плунжеров с пружинами 1. В этом положении прижимной планки детали устанавливаются. При завинчивании маховичка планка
поворачивается обратно в положение, при ко-
тором закрепляется рычаг. Штифт 5 служит упором, ограничивающим вращение планки. Полная обработка рычага про-
исходит за две установки.
Специальные приспособления для обработки типовых деталей
сл
Эскиз детали
Фиг. VIII. 71. Приспособление для фрезерования рычага.
Приспособление двухместное и двухпозиционное, установленное на поворотный стол 5. Одна позиция является рабочей, другая — загрузочной. Два рычага устанавливаются базовыми отверстиями на пальцы 3 и 4 приспособления. Закрепление производится гайкой 1 и прихватом 2 посредством прижима базовой плоскости деталей к опоре. После обработки одной пары рычагов стол поворачивают на 180° и фрезеруют другую пару. Для установки фрез имеется специальный шаблон.
Приспособления для фрезерных станков
I
Специальные приспособления для обработки типовых деталей
547
Фиг. VIII. 72. Двухместное приспособление для фрезерования верхнего контура стойки.
Детали базируются по плоскости и двум отверстиям; обработанной плоскостью они устанавливаются на опорные пластинки, а отверстиями — на срезанный 2 и цилиндрический 3 пальцы. Каждая стойка зажимается четырьмя прихватами.
От пневмогидравлического усилителя под давлением масло поступает через полу муфту 1 в параллельно соединенные гидравлические цилиндры 10. Рычаг 7, вращающийся на оси 8, одним концом упирается в подпружиненную втулку 4, а вторым входит в паз прихвата. Шпилька 6, ввернутая в шток поршня цилиндра, под давлением масла на поршень перемещается вниз. В это время рычаг под действием подпружиненной втулки поворачивается вокруг своей оси и подводит прихват 5 к обрабатываемой детали. При дальнейшем перемещении поршня прихват, преодолевая сопротивление пружины 9, зажимает обрабатываемую стойку. Обратный ход поршня и разжим обрабатываемой детали осуществляются при давлении сжатого воздуха на поршень. При этом с помощью рычага прихват отводится от детали.
оо
$60
Фиг. VIII. 73. Приспособление для фрезерования основания кронштейнов.
Две детали устанавливаются базовыми отверстиями на центрирующие пальцы 4 и базовыми плоскостями на штифты 1. Закрепление производится гайкой 2 и прихватом 3 посредством прижима к качающимся коромыслам 5.
Приспособления для фрезерных станков
Специальные приспособления для обработки типовых деталей
549
Фиг. VIII. 74. Приспособление для ферезерования бобышек у двух рычагов.
Детали устанавливаются на опорные пластинки 4 и полуцилин-дрическими головками ориентируются на призмах 5. Зажим производится от универсальной пневмокамеры через рычаги 7 и 6' и тягу 3. При этом прихват Д вклиниваясь между деталями, поджимает их к призмам и одновременно к двум скошенным упорам 2,
Фиг. VIII. 75. Приспособление для обработки фланцев двух корпусов подшипников на горизонтально-фрезерном станке.
Детали устанавливаются на пальцы 5 и 7 и двумя сферическими пятами 4 поджимаются к опорным поверхностям планки 6. Пяты 4 прикреплены к плунжерам 2, перемещаемым с помощью рычагов 3 пневмо-камерами 1. Воздух из сети подается через распределительный кран 9, На столе станка приспособление ориентируется при помощи шпонок 8.
П риспособления для фрезерных станков
Б~6
№
Эскиз детали
— 160
^60
530
Фиг. VIII. 76. Приспособление для фрезерования тройника.
Детали устанавливаются на центрирующие пальцы 2 и регулируемые опоры 3. Выдвижными пальцами 1 тройники окончательно устанавливаются. Пальцы 1 выдвигаются посредством эксцентрика 5 и коромысла 4, причем одновременно происходит закрепление обрабатываемых деталей.
Специальные приспособления для обработки типовых деталей
Фиг. VIII. 77. Приспособление для фрезерования торцов конической шестерни.
Обработка деталей производится на продольно-фрезерном станке. Приспособление устанавливается на двухпозиционный поворотный стол. Установка и закрепление заготовки производятся во время обработки. Две заготовки устанавливаются на призмы 4, ориентируясь в осевом направлении конической поверхностью по штифтам 5. Закрепление производится прихватом 2 с коромыслами 3 посредством откидного болта 1,
П риспособления для фрезерных станков
Специальные приспособления для обработки типовых деталей
553
В. Многоместные приспособления
Многоместные приспособления часто выполняются с гидропластом и с пневматическим или гидравлическим приводом. Ниже рассмотрены отдельные виды их по принятой классификации:
с базированием по плоскостям (фиг. VI11. 78—VI11. 84);
по плоскости и двум отверстиям (фиг. VI11. 85);
по плоскости (основная база) и отверстию или наружной цилиндрической поверхности (фиг. VI11. 86, VI11. 87);
по отверстию (основная база) и торцу (фиг. VI11. 88, VI11. 89);
по наружному цилиндру (основная база) и торцу (фиг. VI11. 90—VI11. 94).
Фиг. VIII. 78. Переналаживаемое приспособление для фрезерования нескольких аналогичных плоскостных деталей.
Обрабатываемые детали устанавливаются на специальную сменную подкладку (на фигуре не показана), которая ориентируется на корпусе приспособления по шпонкам 9 и закрепляется винтами 1.
Зажимное усилие от пневмопривода 5 через рычаг 4 и нажимной плунжер 3 передается гидропласту 2, а через него двум парам плунжеров 8, действующим на прихваты 6. При раскреплении пружины 7 возвращают прихваты в исходное положение.
Фиг. VIII. 79. Приспособление для фрезерования вилок.
Два ряда обрабатываемых вилок устанавливаются между зажимными плунжерами и установочными плоскостями 3 приспособления на опоры /.Так как заготовки имеют большие отклонения по ширине» то для точной установки они прижимаются к боковым базовым поверхностям болтом 5 и двумя планками 4 с плунжерами. Плунжеры соединены каналом 5, заполненным гидропластом. Окончательное закрепление вилки производится гадкой 2.
Приспособления для фрезерных станков
Фиг. VIII. 80. Приспособление для фрезерования обойм рессоры трактора.
Обрабатываемые детали устанавливаются на опорную плиту приспособления 7 между ее выступами. Предварительное закрепление деталей производится гайкой 9 и прихватом 8. Окончательное закрепление происходит посредством двух пневматических цилиндров 1, действующих через клинья 2 и качающиеся планки 3 с плунжерами 5 на прижимные планки 6, Плунжеры соединены каналами 4, заполненными гидропластом.
Специальные приспособления для обработки типовых деталей
9
8
— 6
Приспособление для фрезерова-лопатки турбины.
устанавливаются на опорные
Фиг. VIII. 81.
НИЯ
Заготовки
пластинки 3 и ориентируются по упорам 12 и 2. Закрепление осуществляется посредством четырех гидравлических цилиндров, укрепленных в корпусе 7. Цилиндры 13 посредством штоков И и Г-образных прихватов 5 прижимают деталь к упору 12. Штоки цилиндров 6 через коромысла 9, болты 8 и прихваты 1 и 4. прижимают лопатки к опорным пластинкам прйспособ-ления.
Приспособления для фрезерных станков
Специальные приспособления для обработки типовых деталей
557
Фиг. VIII. 82. Двадцатиместное приспособление для фрезерования у плоскостных деталей торцов и паза.
Детали устанавливают на базовые плоскости А до откидного упора 10 и прижимают к плоскости В четырьмя прихватами 8. На конце прихватов установлены качалки 9. Масло под давлением от пневматического усилителя через полумуфту 12 и тройник 11 одновременно поступает к двум гидроцилиндрам 4 с расходящимися поршнями. Через штоки 5 и плунжеры 7 давление передается прихватам, которые, поворачиваясь на осях Д зажимают детали. При раскреплении отвод поршней в исходное положение производится пружинами сжатия 3, а отвод прихватов—пружинами растя-
жения 2. Регулирование механизма для нормального зажима производится перемещением резьбового штыря 6.
Эскиз детали
Фиг. VIII. 83. Четырехпозиционное приспособление для фрезерования в перекладку плоскостей у клиньев на вертикально-фрезерном
станке, позволяющее за один проход фрезеровать все четыре стороны клиньев.
Приспособление состоит из чугунного корпуса Д на котором установлены две накладки 2 и 3 &ля установок клиньев.
Заготовки крепятся прихватами 5, 8.и 11, расположенными с двух сторон приспособления; нижней своей частью прихваты опираются на шаровые опоры 9. Разжим прихватов происходит при помощи пружин- 6 и 7: Винт 4 для предотвращения от выпадения и для ограничения продольного перемещения' стопорится винтом 10.
При обработке заготовка вначале устанавливается в позицию /. После обработки одной стороны заготовка перекладывается в позицию /Д а в позицию I устанавливается следующая заготовка, и обе детали фрезируются одновременно. Затем заготовки соответственно перекладываются в позиции 111 и /Д а в позицию / устанавливается третья заготовка и т. д. Таким образом, за один проход фрезируются все четыре стороны клина. Для достижения заданного уклона клина приспособление имеет уклон 1 : 50. Фрезерование производится трехрезцовой фрезой с большими подачами.
Приспособление может быть применено и для шлифования клиньев.
2
Вид К
в-в
Фиг. VIII. 84. Шестнадцатиместное приспособление для установки плоскостных деталей при фрезеровании торцов,
Обрабатываемые детали пакетом устанавливаются на сменную плиту 3, смонтированную на корпусе /, и зажимаются прихватом 4. Для того чтобы прихват имел возможность покачиваться и всей своей шириной равномерно зажимал детали, его отверстие под ось 5 выполнено с двойной конусностью. При закреплении сжатый воздух из распределительного крана 9 поступает в цилиндр 2 двухстороннего действия и через шток-клин 8 перемещает плунжер 7, длина которого регулируется винтом 6\ плунжер действует на прихват 4. При раскреплении прихват
возвращается в исходное положение пружиной растяжения. Приспособление может быть использовано как
Приспособления для фрезерных станков
групповое.
Фиг. VIII. 85. Приспособление для фрезерования щек рычага и прорезания паза.
Приспособление кассетного уипа. Во время обработки пакета деталей в одной кассете в другой устанавливается следующий набор. Рычаги устанавливаются двумя базовыми отверстиями на два пальца 10 и 7 кассеты. Кассета с деталями пальцем 8 устанавливается в отверстие приспособления. Пальцы 10 и 9 входят в пазы деталей 4 и 6. Закрепление производится гайкой 1, которая через деталь 2 передвигает ползун 3 с отверстием, тем самым окончательно фиксирует кассету и зажимает рычаги.
Специальные приспособления для обработки типовых деталей
Си
СО
Эскиз детали
8ид_ 5
- Jj
б
560 ’ Приспособления для фрезерных станков
Фиг. VIII. 86. Приспособление для фрезерования♦ приливов у рычага.
Рычаги устанавливаются базовыми отверстиями на центрирующие пальцы 2 приспособления. Откидным болтом 7 и планкой 6 с плунжерами 3 и гидропластом рычаги прижимаются базовыми плоскостями к упорам. Окончательное закрепление производится болтом 4, который посредством
прихватов 5 и качающихся планок 1 прижимает детали с двух сторон к упору 8.
36 Ансеров - 153
Специальные приспособления, для обработки типовых деталей
562
Приспособления для фрезерных станков
Фиг. VIII. 88. Переналаживаемое приспособление для прорезки паза в заготовках собачек на горизонтально-фрезерном станке.
Детали отверстием устанавливаются на палец 5 и при закреплении поджимаются к стенке 6 наладки. Закрепление производится универсальной пневмокамерой 9 через рычаги 8, тягу 7 и Г-об-
Эскиз деталь
разный прихват 4\ на прихвате 4 имеется спиральный паз. При раскреплении паз скользит относительно неподвижного пальца 3, благодаря чему прихват 4 не только перемещается справа налево, но и поворачивается на угол 90°.
Наладка меняется в соответствии с формой и размерами обрабатываемых деталей. На столе станка приспособление ориентируется шпонками 2 и закрепляется болтами L
Фиг. VIII. 89. Шестиместнос приспособление для фрезерования одновременно обоих торцов у бобышки рычагов.
Рычаги свободно надеваются отверстиями на пальцы 7 и одновременно устанавливаются в пазы планки 2, закрепленной на корпусе приспособления.
Зажим производится плунжерами 3 через гидропласт 5, помещенный в канале планки 4, поворачиваемой на оси 1. Для зажима в планку заводится откидной болт и затягивается гайкой 6.
Специальные приспособления для обработки типовых деталей
563
Фиг. VIII. 90. Двеиадцатиместное приспособление с гидроприводом и гидропластом для зажима при фрезеровании паза в торцах валиков.
Детали устанавливаются в призмах 9 и прижимаются к ним двенадцатью плунжерами 5, перемещающимися в отверстиях планок 4.
Масло поступает под давлением через полу муфту 10 в два последовательно соединенных между собой цилиндра 7 с расходящимися поршнями. Под давлением масла поршни 6 передают зажимное усилие одновременно двум прихватам 5, поворачивающимся на осях /.
Усилие зажима от прихватов передается планкам, которые, в свою очередь, через гидропластмассу, заполняющую отверстия планок, воздействуют на плунжеры 3, зажимающие обрабатываемые детали. Обратный ход поршней осуществляется с помощью пружин 8, а отвод планок — пружинами 2.
564
Приспособления для фрезерных станков
Фиг- VIII. 91. Десятиместное приспособление камертонного типа для фрезерования лысок и пазов на валиках.
Детали закладываются в круглые окна с прорезями пружинящей кассеты 5 до упора в планку и зажимаются двумя прихватами 3. Внизу корпуса 1 приспособления имеется центральное отверстие, в котором размещена диафрагма 8, закрепленная крышкой 6. При впуске сжатого воздуха через распределительный кран 2 диафрагма перемещает шток-клин 7, действующий на плунжеры 4 с роликами. Плунжеры поворачивают прихваты 3, зажимающие обрабатываемые детали. Возврат диафрагмы в исходное положение происходит под действием пружины 9.
Специальные приспособления для обработки типовых деталей 565
Фиг. VIII. 92. Приспособление для фрезерования замкового паза у четырех крышек подшипника (шатуна).
Детали попарно устанавливаются на двойные призмы 7, закрепленные на корпусе 5, и затем каждая деталь приводится в контакт с регулируемой опорой И. Зажим детали производится рукояткой /, надетой па винт 2. При повороте рукоятки винт 2 передает давление плунжеру Р и одновременно на оси 3 поворачивает рычаг 4 с вкладышем 5; в этот же момент плунжер 9 поворачивает рычаг 10. Оба рычага прижимают детали к жесткому упору 8, закрепленному на корпусе. Упор 8 одновременно служит габаритом для установки фрез.
Приспособления для фрезерных станков
&?z
268
Фиг. VIII. 93, Приспособление для фрезерования ушек вилок.
Обрабатываемые вилки устанавливаются и закрепляются между подвижными призмами 3. Штифты 2 и выступы 1 служат для установки деталей. Конструкция призм обеспечивает легкое удаление стружки. Для закрепления вилок применена отдельная универсальная пневматическая камера 8, которая посредством штока 7 и рычага 6 через плунжер 5 зажимает деталь. Плунжер направляется в стойке 4.
Специальные приспособления для обработки типовых деталей 567
Эскиз детали
Приспособления для фрезерных станков
395
Фиг. VIII. 94. Приспособление для фрезерования паза в вилках.
Восемь вилок устанавливаются в призмы 2. Посредством прихвата с восьмью плунжерами 6 и откидного болта 5 вилки прижимаются к упору 4. Вторым прихватом 1 с шестнадцатью плунжерами гайкой 3 вилки закрепляются. Плунжеры соединяются с продольными отверстиями, которые заполнены гидропластом
Приспособления для копировального фрезерования
569
7. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ КОПИРОВАЛЬНОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ
Обработка фасонных поверхностей на универсальных фрезерных станках обычно производится в приспособлениях, снабженных копирами, обеспечивающими необходимый путь столу с деталью относительно фрезы.
Подача может осуществляться с помощью тех или иных следящих устройств (электрических, гидравлических и т. п.) или только механически. В последнем случае копиры принимают на себя силы, возникающие при обработке, и должны быть достаточно износоустойчивыми и жесткими. Необходимое при этом постоянство контакта между копировальным роликом и копиром обеспечивается путем внешнего силового воздействия (груз, пружина, пневмо- или * гидроцилиндр), или путем кинематической связи (усилия, передаваемые по замкнутой кинематической цепи).
При применении следящих систем копиры работают без нагрузки и особой прочности не требуют.
Механические копировальные устройства наиболее просты по конструкции и надежны в работе.
На фиг. VIII. 95, а—и показаны принципиальные схемы механического копирования, в соответствии с которыми оформляются конструкции копи-
Фиг. VIII. 95. Схемы механического копирования при обработке на фрезерных станках.
ровальных приспособлений. Как видно из схем, для копировальной обработки используются механизмы с продольно-поперечным или поступательно-вращательным движением.
570
Приспособления для фрезерных станков
Продольное движение осуществляется ходом рабочего стола станка, а поперечное — специальным суппортом, перемещающимся поперек стола станка при помощи реечного механизма с подвешенным грузом; груз прижимает ролик или копирный палец к копиру, задающему поперечное движение. В случае использования механизмов с поступательно-вращательным движением непрерывное вращение задается вручную или механически круглому столу с установленной на нем обрабатываемой деталью, а поступательное движение задается салазкам стола через копир. В результате наложения двух движений образуется требуемый криволинейный контур.
На фиг. VIII. 96—VIII. 98 показаны типичные конструкции копировальных приспособлений.
Фиг. VIII. 96. Приспособление для круговой копировальной обработки на вертикально-фрезерном станке.
Нормализованный круглый стол 1 с червячной передачей закреплен на специальной каретке 2, перемещающейся по плите 3 вдоль стола станка. На той же плите закреплен кронштейн 4 с державкой для ролика 5. Под действием груза, подвешенного к блоку 9, происходит натяжение троса, связывающего каретку с осью 10 блока, чем обеспечивается постоянный контакт копира 8 с роликом 5. Обрабатываемая деталь 7 располагается над копиром. Обработка детали по замкнутому профилю осуществляется вращением и поступательным перемещением стола 1 с копиром и деталью относительно фрезы 6.
Построение профиля копиров (фиг. VIII. 99) производится графически или ресчетным путем.
Приспособления для копировального фрезерования
571
Фиг. VIII. 97. Приспособление для фрезерования криволинейных пазов на торце деталей.
Приспособление состоит из неподвижной части /, закрепляемой на столе станка; подвижной части 2, скользящей по направляющим в виде ласточкина хвоста, и рабочего стола 3. Обрабатываемые детали центрируются на оправке 4, установленной в центральном отверстии стола, и зажимаются тремя прихватами 11. Стол 3 совершает вращательное и поступательное движения. Вращение производится от привода станка через звездочки 17 и 10 и через две червячные пары 7, 8 и 14, 15. Поступательное движение осуществляется за счет копира 12 при его вращении вместе со столом. Для этого червячный вал 14 привода стола, выполненный на конце шлицевым, скользит во втулке колеса 7, укрепленной на неподвижной части приспособления. Копир 12 под давлением двух пружин 18 соприкасается с роликом 13; пружины рассчитаны на нагрузку, превышающую усилие фрезерования. Включение приспособления производится при помощи муфты 9.
Приспособление предназначено для фрезерования двух деталей с различными контурами криволинейного замкнутого паза. Для этого на станке имеется еще один копир 5, соединенный со столом, и ролик 6. При наладке приспособления для изготовления второй детали ролик 6 выдвигается до соприкосновения с копиром 5. Для отключения вращения стола при работе служит муфта 9 с рукояткой 16.
Фрезерование паза па полную глубину производится двузубой фрезой диаметром 10 мм за один проход; при этом достигается чистота поверхности по 5-му классу. При необходимости получения чистоты поверхности 6—7-го класса, паз фрезеруют двузубой фрезой диаметром 8 мм на полную глубину за один проход, а затем вторым проходом — пятизубой фрезой диаметром 10 мм.
572
Приспособления для фрезерных станков
Z0
19
Jrjlxirh
Фиг. VIII. 98. Приспособление для фрезерования криволинейного паза на поверхности цилиндрических кулачков.
Обрабатываемый кулачок 5, закрепленный на оправке 6, получает вращение от винта 17 подачи стола станка через конические шестерни 16, вертикальный вал 15, конические шестерни --
14 и 18, горизонтальный вал 19, конические шестерни 20, па-дающий червяк 8 и червячное колесо, связанное со шпинделем через кулачковую муфту 1. f Паз фрезеруется с помощью вращающегося копира 3, который прижимается к ролику 2 силой тяжести длинного плеча углового рычага 9. Ролик 2 имеет сферическую форму, чем обеспечивается правильное приле-
гание закаленного копира к ролику.
Копир закреплен шпонкой на втулке 4, в которой установлена оправка с обрабатываемым кулачком. При вращении шпинделя копир 3 с втулкой 4, оправкой 6 и деталью 5 одновременно перемещаются вдоль оси вала. Начало и конец фрезеруемого паза определяются положением штырей 10 и 11 и упорами 13 и 12. Сначала в детали фрезеруется радиальное отверстие; при этом деталь остается неподвижной. После того как фреза углубится в деталь на требуемую величину, включают червяк 8 и начинается фрезерование по копиру. Когда штырь 11 коснется упора 12, под действием возникающего сопротивления муфта 1 расцепляется и нажимает на рычаг 7; в связи с этим падающий червяк опускается, и шпиндель с копиром поворачивают в исходное положение.
При желании можно работать с ручным приводом. Для этого коническую шестерню на удлиненном червячном валу заменяют маховичком.
На фиг. VIII. 98 показаны: А — развертка обрабатываемого паза; Б — кривая копира в развернутом виде и положения ролика на этой кривой.
Радиус выпуклой поверхности профиля копира определяется по формуле
где Rd — радиус профиля детали;
Гф — радиус фрезы;
гп — радиус пальца.
Для вогнутых поверхностей копира радиус профиля определяется по формуле
Пример комплексной автоматизации фрезерных станков
573
Если .радиусы пальца и фрезы равны между собой, то профили копира и детали одинаковы. Для настройки копирного механизма в связи с уменьшением диаметра фрезы после ее переточки ролик и соответственную поверхность копира следует выполнять скошенными под углом 10—15°.
Фиг. VIII. 99. Построение профиля копиров.
Радиус фрезы должен быть меньше минимального радиуса вогнутой части профиля детали.
Материалом для изготовления копира и ролика (или пальца) служат стали У8А, У10А или цементуемые марки стали 20, 20Х с последующей термообработкой до твердости RC 58 62.
8. ПРИМЕР КОМПЛЕКСНОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ
Конструкцией большинства моделей современных консольно-фрезерных станков предусмотрена возможность наладки различных полуавтоматических и автоматических циклов движений стола. На станках прежних выпусков автоматизация цикла может быть достигнута лишь при помощи механических, электрических или пневмогидравлических приставных устройств.
При комплексной автоматизации цикл перемещений стола дополняется автоматизированным циклом работы загрузочного устройства и зажимного приспособления. Эти оба цикла строго увязываются между собой и автоматически управляются от упоров, располагаемых на станке. Упоры могут воздействовать на конечные выключатели, команды от которых передаются на магниты пневматических клапанов, или воздействовать на рукоятки распределительных кранов.
На фиг. VIII. 100 дана схема типового пневмогидравлического устройства, предназначенного для автоматизации консольно-фрезерных станков моделей 680 и 610, а на фиг. VIII. 101 показан общий вид станка, оснащенного этим устройством. Пневмогидравлический привод обеспечивает следующий автоматический цикл: быстрый подвод стола с деталью к фрезе, рабочая подача, быстрый отвод стола в исходное положение. Согласованно с движениями стола работают загрузочное устройство и приспособление; схема устройства позволяет менять скорости подачи на любом участке пути.
На фигурах обозначены: I -т- коробка с пневмоаппаратурой для реверсирования подачи стола; II —коробка с гидроаппаратурой для регулирования скорости подачи стола; III — пневмогидравлический цилиндр; левая
574
Приспособления для фрезерных станков
полость цилиндра заполняется сжатым воздухом, а правая — маслом; IV — загрузочное устройство приспособления.
При открытии впускного крана 1 (фиг. VIII. 100, а) воздух, поступающий из сети через распределительный золотник 5, попадает по трубке б в левую полость А цилиндра 13 и сообщает этому цилиндру ускоренное движение влево вместе со столом 14 станка, к которому он прикреплен; поршень 12 закреплен на станке неподвижно. Из правой полости Б цилиндра масло по трубке г свободно вытесняется через открытый клапан 8 в маслобак 11 (первая фаза цикла).
Фиг. VIII. 100. Схема автоматизации консольно-фрезерного станка моделей 680 и 610.
При дальнейшем передвижении стола закрепленный в его боковом пазу кулачок 15 через рычаг 7 с роликом закрывает клапан 8, после чего масло, вытесняемое из правой полости, проходит через редукционный клапан 9 и дроссель 10; с этого момента осуществляется медленная рабочая подача (вторая фаза цикла). Назначение редукционного клапана 9 — обеспечивать постоянство давления перед дросселем для стабилизации скорости йодачи при изменении сил сопротивления в процессе обработки.
Автоматическое переключение распределительного золотника 5 и реверсирование стола производятся упорами 16 и 17 через вспомогательный золотник 3 (ссрвозолотник). В конце рабочей подачи упор 17, действуя на рукоятку сервозолотника, переключает основной золотник 5 и сжатый воздух из сети начинает поступать по трубке в в резервуар 11,
Сжатый воздух, оказывая давление на масло, вытесняет его из бака 11, и оно, минуя механизмы 9 и 10, через обратный клапан 6 свободно поступает в правую полость Б цилиндра и вызывает ускоренный обратный ход стола; в эю время воздух из левой полости А цилиндра через золотник 5 и глушитель уходит в атмосферу (третья фаза цикла).
Необходимость применения сервозолотника 3 с двухсторонним поршнем 2 вызывается следующим. При переходе от второй фазы цикла к третьей золотник переключается медленно движущимся столом станка. Вследствие этого имеет место «мертвое» положение механизма, при котором каналы для поступления и выхлопа воздуха перекрыты и подача стола резко уменьшается, либо вовсе прекращается. Применение сервозолотника обеспечивает мгновенное переключение основного распределительного золотника 3,
При «мертвом» положении сервозолотника 3, показанном на фиг. Vill. 100, б, воздух из сети продолжает свободно поступать в золотник 5
Пример комплексной автоматизации фрезерных станков
575
по каналу а и далее по трубке б — в цилиндр. Следовательно, рабочая подача стола не прекращается. Когда же золотник 3 пройдет вертикальное положение, воздух из сети мгновенно переместит поршень 2 вправо и тем самым
Фиг. VIII. 101 Общий вид станка с автоматизирующими устройствами.
также мгновенно повернет золотник 5, связанный зубчатым колесом 4 с поршнем 2. При этом воздух из цилиндра 13 будет выпущен в атмосферу, а из сети
Стол стоила
Фиг. VIII. 102. Пневмогидравлический цилиндр с неподвижным поршнем.
поступит в резервуар И. и стол 14 начнет быстрое перемещение вправо. Затем упор 16 снова переключит золотники, снова начнется первая фаза цикла и т. д.
На фиг. VIII. 102 показан разрез пневмогидравлического цилиндра 13 с неподвижными поршнем 12 и пустотелым штоком; цилиндр прикреплен
о
Фиг. VIII, 103. Пневмоаппаратура для автоматизации станка.
Приспособления для фрезерных станков
Пример комплексной автоматизации фрезерных станков
577
к столу, а поршень — к поперечным салазкам станка. По условиям компоновки пневмогидравлического устройства поперечные салазки станка заменены новыми.
На фиг. VIII. 103 показана конструкция коробки 1 с пневмоаппаратурой. Основными элементами коробки являются: плоский распределительный-золотник 5, плоский сервозолотник 3 и двухсторонний поршень 2, шток которого выполнен в виде рейки.
Сервозолотник управляется кулачками 16 и 77, установленными в боковом пазу рабочего стола станка. Рукоятка 18 предназначена для управления золотником при наладке.
При положениях золотников, изображенных на фиг. VIII. 103, воздух из сети по каналу А и через сквозное отверстие Б в золотнике 5 поступает в полость В, прижимая оба золотника к плоскости корпуса коробки. Из полости В через сквозное отверстие Г в золотнике 5 и канал Д воздух поступает в левую полость рабочего цилиндра и заставляет стол перемещаться влево.
Фиг. VIII. 104. Гидроаппаратура к станку.
Из полости В воздух попадает также через сквозное отверстие У в золотнике 3 и канал Л в правую полость Л вспомогательного цилиндра. При этом левая полость М цилиндра через каналы Н и О, паз /7 во вспомогательном золотнике и канал Р соединяется с атмосферой.
Когда стол приходит в крайнее левое положение, кулачок 17 поворачивает вспомогательный золотник 3; при этом сквозное отверстие С\в золотнике совпадет с отверстием О, а паз 77 соединит между собой отверстия Р и И. Тогда воздух из полости В по каналам О и П пойдет в левую полость Mf передвинет поршень 2 вправо и через шестерню 4 повернет распределительный золотник 5. При этом отверстие Б совпадет с отверстием Т, а паз Ж соединит отверстие Г с каналом Ф. Воздух из полости В пойдет в маслобак, вытеснит оттуда масло, которое пройдет в правую полость рабочего цилиндра, и стол начнет перемещаться вправо; левая полость рабочего цилиндра при этом соединяется с атмосферой. В корпус, кроме золотников, вмонтирован впускной кран 7.
Коробка 77 с гидроаппаратурой показана на фиг. VIII. 104. Ее назначение — изменять и стабилизировать скорость движения стола. Она состоит из дросселя 10 с рукояткой 7Р, плунжера 5, редукционного клапана 5, обратного клапана с подпружиненным шариком 6 и втулкой 22 и трубопровода 27.
При ускоренном холостом ходе стола влево масло, вытесняемое из гидравлической полости цилиндра, проходя через каналы А и 5, прижимает
578
Приспособления для фрезерных станков
шарик 6 к втулке 22. Далее масло направляется через приподнятый плунжер 8, каналы В п Г, полость О и по трубопроводу 21 в бак.
В конце холостого хода установленный на столе кулачок 15 (см. фиг. VIII. 100, а) нажимает на плунжер <9, закрывая проход масла в канал В. Тогда масло, вытесняемое из цилиндра, проходит по каналам Л, Б, С, через полость II редукционного клапана, дроссель 10, каналы Е, К, Г и полость О в бак, осуществляя рабочую подачу стола; длина пути при рабочей подаче определяется длиной кулачка 15. Скорость рабочей подачи определяется величиной открытой щели дросселя 10, регулируемого рукояткой 19.
При обратном ускоренном ходе стола масло, поступающее из бака, поднимает шарик 6 и проходит по каналу А непосредственно в гидравлическую полость цилиндра подач.
На фиг. VIII. 105 и VIII. 106 показаны конструкция и схема работы автоматизированного приспособления для фрезерования набором фрез
Фиг. VIII. 105. Конструкция магазинного устройства и зажимного приспособления.
двух параллельных лысок под ключ одновременно у четырех втулок. Заготовки загружаются в четыре магазина 1 буртиками вниз; магазины закрепляются на хоботе станка с помощью кронштейна 2 и в процессе работы остаются неподвижными.
Поступающие в гнезда приспособления заготовки устанавливаются на подвижной нижней опоре 3 и зажимаются двумя пневмоцилиндрами 11, каждый из которых, действуя через рычаг 12, тягу 13, коромысло;6 и плунжеры 5, одновременно зажимает две детали. На корпусе 16 приспособления неподвижно закреплена деталь 7 с двумя кронштейнами 8, с которыми шар* нирно скрепляются рычаги 12.
Наладка на необходимый размер зажима производится вращением правой части тяги 13 относительно левой при снятом коромысле 6. В крайнем правом положении приспособления подвижная опора 3 автоматически
Фиг. VIII. 106. Схема работы приспособления по фиг. VIII. 105.
Пример комплексной автоматизации фрезерных станков
СП
3
580
П риспособления для фрезерных станков
убирается, так как скрепленная с ней планка 9 с упорным винтом встречает упор 14 магазина и отходит, сжимая пружину 10. Это позволяет обработанным деталям падать в лоток.
Подача воздуха в цилиндры 11 регулируется распределительным краном 15, который управляется неподвижными упорами 4, закрепленными на станине станка.
Схема работы приспособления приведена на фиг. VIII. 106. Загрузка заготовки (фиг. VIII. 106, а) соответствует положению, указанному на фиг. VIII. 105. При наличии дросселя 17 проход воздуха в цилиндр 11 задерживается и деталь успевает поступить в гнездо приспособления. На фиг. VIII. 106, б заготовка окончательно зажата, а стол переключен на рабочую подачу; нафиг. VIII. 106, в правый упор 4 переключил кран/5, который соединил цилиндр И с атмосферой; заготовка освобождается. Упор 14 магазина отодвинул подвижную опору 3, и обработанная деталь падает в лоток.
На базе рассмотренного пневмогидравлического привода, могут быть использованы и другие приспособления для автоматизированной обработки различных деталей.
ГЛАВА IX
РАЗНЫЕ СТАНОЧНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
1. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКОВ
Для центрирования и закрепления заготовок, обрабатываемых на зуборезных и зубоотделочных станках, применяются разнообразные оправки и другие центрирующие устройства. По типу оборудования их принято делить на следующие группы:
1) для зубофрезерных станков;
2) для зубодолбежных станков;
3) для зубострогальных станков и т. д.
В пределах каждой группы в зависимости от конфигурации зубчатых колес приспособления могут быть разделены на подгруппы:
1) для обработки колес со ступицей;
2) для плоских колес;
3) для двух- и многовенцовых блоков;
4) для зубчатых валиков и т. п.
На конструкцию приспособления непосредственное влияние оказывают также размеры зубчатых колес, степень их точности, форма и размеры базовых поверхностей, а также посадочных мест стола или шпинделя станка, с которыми приспособления сопрягаются.
В зависимости от длины ступицы и общей конфигурации зубчатого колеса основной установочной базой может быть отверстие или торцовая поверхность ступицы или обода. При длинном отверстии оно обычно принимается за основную базу (четыре опорные точки); тогда торец используется в качестве дополнительной базы с одной опорной точкой. У плоских колес и зубчатых венцов основной базой является торцовая поверхность (три опорные точки), а отверстие служит дополнительной базой (две точки); в этом случае центрирование должно выполняться по узкому цилиндрическому участку (см. гл. I).
При нарезании зубчатых колес с невысокой степенью точности, а также на операциях предварительного нарезания зубьев для центрирования используют жесткие оправки, на которые заготовки устанавливаются с небольшим
А А
зазором (посадки,-уг). При повышенных требованиях к точности центри-С- д
рование должно выполняться с натягом или с выверкой по индикатору, так как при центрировании с зазором смещение оси отверстия относительно оси вращения стола станка приводит к радиальному биению основной и делительной окружностей венца, равному двойному эксцентрицитету или максимальному зазору (Smax). Для точного центрирования обычно применяют оправки с упругой оболочкой (см. фиг. IX. 5), деформируемой посредством той или иной рабочей среды (гидропласт, масло, тарельчатые пружины и т. п.).
В большинстве конструкций оправок механизмы центрирования и зажима разделены, т. е. заготовку сначала центрируют, а потом закрепляют, причем для закрепления обычно используется ручной винтовой зажим. В последние годы вместо оправок с ручным зажимом все шире внедряются приспособления с пневматическим или гидравлическим приводом, а в крупносерийном
582
Разные станочные приспособления
и массовом производстве осуществляется полная автоматизация всего про* цесса зубонарезания.
На точность зубообработки непосредственно влияет точность центрирования самих приспособлений, ось которых должна совпадать с осью вращения стола.
Способ центрирования и закрепления приспособлений зависит от формы посадочных мест станков. Так, например, на зубофрезерных и зубодолбежных станках приспособления имеют вертикальную I Поддерживающий кронштейн ось и ценТрИруЮТСя по одному из четырех ме-
Фиг. IX. 1. Посадочные места для установки оправок на зубофрезерных станках моделей 532, 5Б32, 5330.
Фиг. IX. 2. Посадочные места зубодолбежных станков моделей 512, 5А12.
1) цилиндрическим хвостовиком корпуса (подставки) по цилиндрическому отверстию в столе станка;
2) конусным хвостовиком по конусному гнезду в столе;
3) в центрах;
4) с выверкой по индикатору.
Биение установленной на станке оправки необходимо проверять; оно не должно превышать 0,005 мм, а для особо точных шестерен — 0,0025 мм.
Из зубофрезерных станков прежних выпусков наибольшее распространение получили отечественные станки моделей 532 и 5Б32 (типа «Комсомолец»), а из новых — модель 5324 для нарезания колес диаметром до 500 мм и модулем до 6 мм. По группе зубодолбежных станков наибольший удельный вес имеют модели 512, 5А12 и новая модель 5Б12.
На фиг. IX. 1 показаны стол и поддерживающий кронштейн зубофрезерных станков моделей 532, 5Б32, 5330 с посадочными местами для установки оправок, а в табл. IX. 1 приведены их размеры.
Подставка под оправку (см. фиг. IX. 1) центрируется цилиндрическим выступом в отверстии d2 стола 1 станка по посадке или выверяется по индикатору и закрепляется болтами, заводимыми в Т-образные пазы. Верхний конец оправки дополнительно поддерживается подшипником 2 или центром, вставляемым в отверстие кронштейна 3.
Приыгособления для зубообрабатывающих станков
583
Таблица IX. 1
Размеры в мм посадочных мест зубофрезерных станков (по фиг. IX. 1)
Стол Кронштейн
Модель D (А) а Ь h й. Количество лазов d di i
532 580 490 135 80 14 24 14 11 6 36 24 60
5Б32 580 490 135 80 14 24 14 11 6 40 28 60
5330 1135 1175 360 300 28 46 20 30 12 120 100 215
На фиг. IX. 2 даны параметры посадочных мест зубодолбежных станков моделей 512, 5А12. Как видно из фигуры, в этих станках приспособления центрируются конусными хвоотовиками, с вершиной конуса, обращенной в сторону ползуна с долбяком, и закрепляются на фланце шпинделя через резьбовые отверстия [6 ], [91.
Ниже рассматриваются типовые конструкции переналаживаемых и специальных приспособлений, применяющихся в отечественной и зарубежной практике.
А. Приспособления для
зубофрезерных станков
Фиг. IX. 3. Подставка под сменные оправки, устанавливаемая на столе зубофрезерного станка.
Подставка 2 имеет отверстие с конусом Морзе № 4 с продолговатым окном под поводок оправок и нарезку для затяжной гайки 3. Подставка предварительно центрируется, а затем выверяется по индикатору; винты 1 служат для съема подставки с плоскости стола в случае ее замены. Крепление подставки на столе станка производится тремя болтами.
584
Разные станочные приспособления
Фиг IX. 4 Конструкция сменной оправки, устанавливаемой в гнездо подставки по фиг. IX. 3.
Обрабатываемые детали центрируются цилиндрическим участком А оправки и зажимаются гайкой 4 через быстросъемную шайбу <?; для компенсации непараллельности торцов деталей шайба имеет коническую, а гайка — сферическую поверхности сопряжения. Круглая гайка 2 служит для выжимания оправки из конусного гнезда при ее замене. Новую оправку центрируют в подставке по конусному отверстию и закрепляют затяжной гайкой 1 подставки.
Фиг. IX. 5. Приспособление с гидропластом для окончательного фрезерования зубьев.
Заготовку устанавливают на центр1уэующую оправку и опорную чашку 1. Венец по предварительно нарезанному зубу колес ориентируют при помощи шарикового фиксатора 2, заводимого во впадину симметрично зубьям чистовой Червячной фрезы, что обеспечивает равномерное распределение припуска между ее режущими кромками. После этого колесо' центрируют, деформируя тонкостенную часть втулки 4 с помощью гидропласта, сжимаемого винтом 5 через плунжер. Окончательный зажим осуществляют гайкой через прижимную чашку 3.
Фиг. IX. 6. Приспособление с пневмоприводом.
Подставка 6 пневмопривода с диафрагмой 7 сцентрирована и закреплена на столе зубофрезерного станка болтами 9. На подставке монтируются сменные центрирующие устройства для заготовок В данном случае обрабатываемая деталь центрируется шлицевым пальцем 2 и поджимается к опоре 3. Сжатый воздух подводится снизу через ниппель 10. Попадая в полость А, воздух опускает диафрагму со штоком 5 и тягой 4 вниз и через быстросъемную шайбу 1 с байонетным замком зажимает деталь. При переключении крана система приходит в исходное положение под действием пружины 8
П риспособления для зубообрабатывающих станков
586
Разные станочные приспособления
4ZZZZ,
Фиг. IX. 7. Приспособление для установки деталей пакетом.
Центрирование и зажим пакета деталей сблокированы и производятся от зажимной гайки 5. При затяжке гайка давит на фигурную планку 6 с установленными в ней на осях через 120° по окружности тремя прихватами 3. Прихваты давят на прижимную чашку 2 и одновременно на плунжеры 4. Под действием плунжеров опускается вниз диск 7, несущий клинья & Клинья центрируют обрабатываемые детали, а чашка 2 окончательно их зажимает. При раскреплении система приходит в исходное положение под действием сильных тарельчатых пружин 1.
Фиг. IX. 8. Верхний центр с пневмоприводом для центрирования и зажима зубчатых валиков.
Обычно при центрировании валиков верхний центр перемещают вручную. На фигуре валик устанавливают на нижний плавающий центр 3 и поджимают верхним центром 4 через пневмоцилиндр 7 со штоком 6. Пневмопривод смонтирован на кронштейне 5 станка, а нижний центр — на подставке 1 в сменной насадке 2. Насадка 2 на торце имеет зубцы, которые при зажиме врезаются в торец валика и служат поводком. В случае необходимости на валик можно устанавливать обычный поводковый хомутик, хвостовик которого связывают с поводковым пальцем на столе станка.
Приспособления для зубообрабатывающих станков
587
Фиг. IX. 9. Цанговое приспособление с пружинно-рычажным зажимом для шестерен с хвостовиком.
Детали точно обработанным хвостовиком устанавливаются ej цанге 2 и зажимаются пакетом б сильных тарельчатых пружин, оказывающих „давление на буртик тяги 7. Тяга, перемещаясь вверх, через втулку-гайку 5 передает давление стакану 3, сжимающему цангу 2; последняя упирается в колпачковую гайку /.
Регулировка хода зажима производится вращением гайки 5. При раскреплении ногой нажимают на рычаг 7/, который через серьгу 9 и тяги 8 и 7 сжимает тарельчатые пружины. В это время цилиндрическая винтовая пружина 4 перемещает стакан 3 вниз и деталь освобождается.
Зажимной рычаг в ненагруженном состоянии не препятствует вращению стола, так как он связан с втулками 10, внутри которых может свободно вращаться тяга 8.
Б. Приспособления для зубодолбежных и зубострогальных станков
Фиг. IX. 10. Приспособление с мембраной.
В конусное гнездо шпинделя станка устанавливается оправка 1, по которой перемещается центрирующая мембрана 3. На столе станка сцентрирован и закреплен корпус 2 приспособления. Обрабатываемая деталь предварительно центрируется по шейке корпуса и опирается па его плоскость А. При завинчивании гайки 6 мембрана 3, сплющиваясь, окончательно центрирует деталь. В это же время пружина 5 через быстросъемную шайбу 4 прижимает деталь к кольцевой плоскости А. Осадка пружины 5, а следовательно, и сила пружины 5 регулируется гайкой 7.
588
Разные станочные приспособления
Вид А
Фиг. IX. 11. Приспособления с гидропластом для центрирования и зажима деталей на зубодолбежном станке.
Приспособление центрируется по цилиндрической шейке А оправки /, вставляемой в конусное гнездо шпинделя станка 7 и закрепляется болтами 7. Обрабатываемые детали центрируются и зажимаются в тонкостенной втулке 4, сжимаемой гидропластом. Давление на гидропласт передается плунжером 3 при ввертывании нажимного винта 2. Винт 6 с плунжером 5 служит для регулирования объема полости, а винт 8 прикрывает отверстие, через которое воздух удаляется из полости при заливке гидропласта.
Приспособления для зубообрабатывающих станков
589
Фиг. IX. 12. Переналаживаемое приспособление с гидравлическим приводом* для зубодолбежных станков, применяемое на московском станкозаводе «Красный пролетарий»
На нижний конец шпинделя 7 станка навинчен гидроцилиндр 2, работающий от пневмогидравлического питателя, подающего масло под давлением 80—100 кг/см\' маслоприемная муфта 15 не вращается. Деталь 9 центрируется по втулке 11, закрепленной на оправке 8, вставленной в конусное гнездо шпинделя, и опирается на подставку 12. Зажим детали производится гидроцилиндром через тяги 3 и 6 и быстросъемную шайбу 10. При переключении крана система приходит в исходное положение под действием возвратной пружины 1. Связь штоков 3 и 6 обеспечивается муфтами 4 и 5 с шариками 13, поджимаемыми пружинами 14. Переналадка приспособления на другие размеры колес сводится к замене центрирующей втулки 11, подставки 12 и быстросъемной шайбы 10.
590
Разные станочные приспЬсобления
Фиг. IX. 13. Приспособление для обработки конических колес на зубострогальном станке.
Обрабатываемая деталь надевается на сменный фланец 1 оправки 6 и зажимается либо ключом при помощи гайки 4 и шайб 3 и 2 (фиг. IX. 13, а), либо пневматически или гидравлически при помощи тяги 4 и шайб 3 и 2 (фиг. IX. 13, б).
Для того чтобы шайбу 2, расположенную в углублении зубчатого колеса, можно было снять, ее поворачивают до совмещения трех выемок с соответствующими выступами шайбы 3.
Оправку 6, помещенную в шпиндель станка, дополнительно затягивают тягой 5. Гайка 7 облегчает снятие приспособления.
2. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ПРОТЯЖНЫХ СТАНКОВ
Обработка поверхностей протягиванием является высокопроизводительным процессом, при котором машинное время в несколько раз меньше времени, затрачиваемого, например, на фрезерование или строгание тех же поверхностей. В этих условиях эффективность использования протяжных станков и повышение их производительности почти всецело зависят от уровня механизации и автоматизации обработки и сокращения вспомогательного времени на загрузку и разгрузку станков.
Обработка протягиванием делится на два вида:
1) внутреннее протягивание сквозных отверстий круглого или фасонного профиля;
2) наружное протягивание открытых поверхностей — плоскостей, пазов и поверхностей ступенчатого или фасонного профиля.
Приспособления для протяжных станков
591
Применяется одновременная обработка протягиванием нескольких деталей или протягивание одной детали несколькими протяжками, а также позиционное протягивание.
Из общего парка протяжных станков основная доля приходится на горизонтально-протяжные станки для внутреннего протягивания. Из прежних выпусков этих станков наиболее распространенными являются станки моделей 751, 7510, 7510М, 7520, а из выпускаемых в настоящее время — модели 7505, 7А510, 7540 с усилием протягивания 5, 10 и 40 т.
Отечественными заводами выпускаются также вертикально-протяжные станки для внутреннего протягивания (7710В, 7720В и др.) и две модели вертикальных станков для наружного протягивания (модели 7А710Д и 7А720Д). Вертикально-протяжные станки используются преимущественно в крупносерийном и массовом производстве; горизонтально-протяжные для внутреннего протягивания — в серийном и мелкосерийном производстве. На горизонтально-протяжных станках, применяя специальные приспособления, можно производить и наружное протягивание.
Наряду с быстродействующими установочно-зажимными приспособлениями для деталей большое значение в сокращении вспомогательного времени и облегчении труда рабочих имеет оснащение станков' внутреннего протягивания механизмами для подвода, сопровождения и отвода протяжек, исключающими необходимость ручной их загрузки и выгрузки после обработки каждой детали.
Современные отечественные и зарубежные станки снабжаются такими механизмами и при соответствующем оснащении могут быть настроены на полуавтоматический или автоматический цикл работы.
При проектировании оснастки к протяжным станкам конструктор должен располагать параметрами установочных мест для закрепления приспособлений, а также патронов или инструментальных плит для протяжек. Кроме того, необходимо знать предельные перемещения столов и протяжек [6], [91.
А. Приспособления для внутреннего протягивания
При внутренней обработке инструмент протягивается через предварительно просверленное или расточенное отверстие и по мере прохождения придает ему соответствующую форму, размеры и чистоту поверхности. Протяжка соединяется с кареткой штока протяжного станка специальным патроном той или иной конструкции.
При протягивании отверстий, за исключением случаев координатного протягивания, обрабатываемая деталь центрируется направляющим участком (шейкой) протяжки и усилием резания прижимается к опорной поверхности планшайбы станка. Поэтому приспособления для внутреннего протягивания не имеют специальных зажимных механизмов и отличаются простотой.
На фиг. IX. 14 показаны приспособления для протягивания отверстий у деталей с обработанным базовым торцом, перпендикулярным к оси отверстия. В приспособлении (фиг. IX. 14, а) для протягивания круглого отверстия опорный фланец 2 сцентрирован и закреплен на планшайбе 1 станка. В приспособлении на фиг. IX. 14, б для протягивания шлицевого отверстия протяжка направляется по предварительно расточенному отверстию детали, сама же деталь центрируется обработанным хвостовиком в сменной втулке 5, установленной в переходной планшайбе 2; 1 — планшайба (стол) станка. Если базовый торец детали не обработан, или не точно перпендикулярен к оси, она должна иметь возможность самоустанавливаться (центрироваться) по оси протяжки, иначе последняя в процессе обработки будет изгибаться, что может привести к ее поломке. В этих случаях применяют приспособления со сферической самоустанавливающейся опорой.
592
Разные станочные приспособления
На фиг. IX. 15 показаны нормализованные приспособления, применяемые на Минском тракторном заводе, а в табл. IX. 2 и IX. 3 даны их размеры.
Фиг. IX. 14. Приспособления
для протягивания отверстий.
Приспособление (фиг. IX. 15, а), предназначенное для протягивания отверстий круглого и фасонного профиля в дисках, шестернях, втулках и других деталях, состоит из планшайбы 1 со сферической поверхностью, шаровой самоустанавливающейся шайбы 2 и сменной втулки 5, прикрепляемой к шайбе винтами 5; шайба удерживается на планшайбе 1 четырьмя плоскими пружинами 4. Применение сферической опоры позволяет детали с необработан-
Таблица! X. 2
Основные размеры приспособления в мм (по фиг. IX. 15, а)
D О2 (С) d К R
220 180 100 15— 45 12 6
240 200 120 20—60 9 4,5
240 200 130 30—60 14 7
260 230 150 30—70 14 7
300 260 180 40—80 18 9
300 260 165,5 40—80 11 5,5
Приспособления для протяжных станков
593
ным или косым торцом центрироваться по оси протяжки. Для того чтобы сферическая опора была самоустанавливающейся, необходимо при ее конструировании соблюдать условие
-% > sin ф,
Фиг. IX. 15 Нормализованные приспособления для протягивания отверстий (а) и шпоночных пазов (б).
где Н — расстояние от оси сферической опоры до точки приложения силы IF, действующей на торец этой опоры;
R -- радиус сферической опоры;
Ф — угол трения в сопряжении по сфере;
tgq>=f,
где f — коэффициент трения.
594
Разные станочные приспособления
Таблица IX, 3
Основные размеры приспособления в мм (по фиг. IX. 15, б)
1 d (Д) в (А) ь. 1 ~ 4 / h
10 14 14 ч- 18 18 ч-24 4 5 6 30 ия 4-5 мм 50
о <о со со •I-тг о со 8 10 45 К CQ О О о 65 ) протяжке
36 ч- 42 42 ч- 48 12 14 55 £ о «J Ч С_ 3? о п. 75 Берется п<
СП Си Оо •I- -1- СП СП СП СП 16 18 75 !п 95
Приспособление, показанное на фиг. IX. 15, б, служит для протягивания шпоночных пазов и состоит из планшайбы 1 и направляющей втулки 2, прикрепляемой к планшайбе с помощью установочных штифтов и винтов 5, 4, 5 — стальная закаленная сменная подкладка.
Направляющая втулка 2 служит для обеспечения симметричного расположения протяжки относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось отверстия, а также для сохранения неизменного положения опорной плоскости протяжки по отношению к оси отверстия детали в процессе обработки.
В случае, когда требуется протянуть шпоночный паз в коническом отверстии, втулку 2 делают конической в соответствии с конусом отверстия и устанавливают ее под углом с таким расчетом, чтобы образующая конуса была горизонтальна. Тогда протягивание производится как обычно в цилиндрическом отвер сти и.
На фиг. IX. 16 показано приспособление для установки рычага при протягивании шпоночного паза, плоскость симметрии которого должна проходить через ось ранее обработанного отверстия А. В этом случае втулка 1 выставляется так, чтобы ось направляющего паза 3 для шпоночной протяжки проходила через центр ромбического пальца 2, на который надевается деталь отверстием А. Положение втулки 1 фиксируется штифтом 4.
При протягивании отверстий в крупных деталях большой длины применяют приспособления с плавающими оцорами, как показано на фиг. IX. 17. Приспособление центрируется кольцом /, закрепленным в его корпусе, и крепится на планшайбе горизонтально-протяжного станка. Деталь центрируется протяжкой и усилием резания прижимается обработанным торцом к втулке 2.
Для того чтобы перед началом протягивания рабочий не держал деталь на весу, на корпусе приспособления предусмотрена подставка с призмой 5, на которую предварительно устанавливается обрабатываемая деталь.
Призма сконструирована самоустанавливающейся по цилиндрической поверхности подвижной опоры 4, плавающей на шести плунжерах 5. Пружины 6 плунжеров подобраны соответственно весу детали так, чтобы обрабатываемое отверстие располагалось приблизительно по центру станка.
Приспособления для протяжных станков
595
Фиг. IX. 16. Приспособление для установки рычага при протягивании шпоночного паза.
Фиг. IX. 17. Приспособление для протягивания отверстий в крупных деталях.
596
Разные станочные приспособления
Шпонка 7 предохраняет опору 4 от проворачивания. Кожух 8 защищает трущиеся поверхности деталей 5, 4 и 5 от попадания стружки.
На обычных горизонтальных станках можно производить протягивание спиральных пазов любого профиля с углом наклона спирали до 45°; протяжка должна иметь зубцы, также расположенные по спирали. Протягивание можно производить по методу вращения детали или по методу вращения протяжки.
Фиг. IX. 18. Приспособления для протягивания спиральных пазов.
Нафиг. IX. 18 показаны приспособления для протягивания пазов с углами наклона спирали до 10°, когда деталь или протяжка вращаются лишь под действием усилия резания; при протягивании пазов с углами наклона а > 10° обрабатываемой детали или протяжке необходимо сообщать принудительное вращение.
В приспособлении (фиг. IX. 18, а), предназначенном для обработки вращающейся детали, последняя устанавливается по направляющей части протяжки и усилием резания прижимается к торцу втулки /. При линейном перемещении протяжки радиальная составляющая силы резания заставляет вращаться втулку 1 вместе с прижатой к ней обрабатываемой деталью и как бы навинчивает ее на протяжку. Во избежание заедания, втулка 1 смонтирована на упорном шарикоподшипнике 2, прикрытом кожухом 5. Втулка 1 сцентрирована и закреплена винтом во фланце 4, закрепляемом на планшайбе станка.
Приспособления для протяжных станков
597
Для обработки по методу вращения протяжки при неподвижной детали шарикоподшипник 1 устанавливают не под опору обрабатываемой детали, а на патроне 2 для крепления протяжки (фиг. IX. 18, б).
Инструмент по фиг. IX. 19, а предназначен для протягивания (прошивания) спиральных смазочных канавок у подшипниковых втулок на прессе, профиль которых показан на фиг. IX. 19, б; режущая часть протяжки имеет
Фиг. IX. 19. Прошивание спиральных смазочных канавок.
всего три зуба с размерами: первый и второй зубья — D = 65,2 и 66,2 мм, задний угол а = 2°; у третьего зуба D = 67,2 мм, а — 1°. Допуск на диаметр +0,02.
Геометрия зуба показана на фиг. IX. 19, в.
Обрабатываемая втулка ставится на стол вертикального пресса. Своим цилиндрическим хвостовиком 1 протяжка вставляется в отверстие втулки. При включении пресса шток его нажимает на торец обоймы 3 и через шариковый упорный подшипник 2 передает усилие на протяжку. Под действием усилия резания протяжка одновременно с продольным перемещением поворачивается, прорезая при этом в обрабатываемой втулке канавки под заданным углом. Кольцо 4 соединяет обойму 3 с протяжкой и предохраняет ее от выпадания.
На фиг. IX. 20 показаны приспособления для протягивания спиральных пазов с принудительным вращением детали или протяжки. В корпусе 1 приспособления (фиг. IX. 20, а), установленного на планшайбе станка, запрессована втулка 2, на которую через шарики 3 опирается коническая шестерня 4; по выточке и торцу этой шестерни базируется обрабатываемая деталь.
В приливе корпуса 1 приспособления установлен валик 6 с шестернями 5 и 7; шестерня 7 обкатывается по рейке 8, связанной с кареткой 9 штока протяжного станка. В процессе протягивания рейка через шестерни 7, 5 и 4 заставляет вращаться обрабатываемую деталь с угловой скоростью, согласованной с углом наклона спирали.
Приспособление, показанное на фиг. IX. 20, б, обеспечивает принудительное вращение протяжки при неподвижной детали. По копирной линейке /, закрепленной на станине протяжного станка, катится ролик 2, связанный с зубчатой рейкой 3. Последняя, перемещаясь поступательно
598
Разные станочные приспособления
вместе с кареткой 4 штока станка, одновременно через шестерню 5, жестко установленную на корпусе патрона 6, вращает протяжку. Для разных спиралей копирная линейка устанавливается под разными углами.
В тех случаях, когда протягиваемое отверстие связано точными координирующими размерами или соотношениями с другими поверхностями детали, последние принимаются за базы при установке детали в приспособлении.
Фиг. IX. 20. Приспособление для протягивания спиральных пазов.
В приспособлении, изображенном на фиг. IX. 21, протягиваемые поверхности А рычага связаны с ранее обработанными плоскостями В и отверстием С, которые и приняты за установочные базы.
Приспособление представляет собой плиту 2, закрепленную на планшайбе станка. На плите крепятся закаленные и шлифованные планки 1 и 3, на которые опирается деталь обработанным торцом; эти же планки служат для направления протяжки соответствующего профиля; протяжка направляется пазами /(.
При установке деталь надевается отверстием С на палец 4 и ориентируется шарнирной призмой 5 относительно оси направляемых пазов К так, что смещение обрабатываемых поверхностей А относительно оси симметрии плоскостей В удовлетворяет техническим требованиям.
При надевании детали на палец 4 и снятии с него призма 5 отбрасывается. После установки деталь ориентируется призмой и зажимается планкой 7 при помощи гайки 6, Палец 4 выполнен ромбическим и не мешает детали опираться на планки 3 и 1.
Приспособления для протяжных станков
599
Фиг. IX. 21. Приспособление для протягивания прямоугольной фасонной поверхности.
Б. Патроны для закрепления протяжек при внутреннем протягивании
Протяжки соединяются с кареткой штока станка с помощью специальных патронов. Корпус обычного патрона крепится своим резьбовым концом в каретке штока, а хвостовик протяжки вставляется в отверстие патрона и закре-
Фиг. IX. 22. Быстродействующий патрон для закрепления протяжки.
пляется в нем или клином, если на хвостовике имеется поперечное окно, или скобой, если на конце протяжки предусмотрены специальные вырезы. Так как в станках прежних выпусков протяжку приходится снимать после каждого прохода, то такой способ крепления является малопроизводительным.
Нафиг. IX. 22—IX. 24 показаны конструкции быстродействующих патронов. На фиг. IX. 22 в корпусе 5 патрона помещены два кулачка 4, Сферической частью кулачки упираются в гнезда корпуса. Под действием толкателей 3 и пружин 2 заостренные части кулачков постоянно сведены вместе. Усилие
600
Разные станочные приспособления
пружин регулируют винтами 1. В каретке протяжного станка патрон крепится через окно в хвостовике клином.
Протяжка 6 с обрабатываемой деталью заводится с правого торца патрона.
Кулачки 4, преодолевая сопротивление пружины, расходятся, а затем заска-
а)
Фиг IX, 23. Универсальный патрон со сменными вкладышами.
кивают в заплечики хвостовика и удерживают протяжку во время протягивания. По окончании операции протяжку поднимают вверх и выводят через прорезь корпуса.
На Харьковском тракторном заводе на горизонтально-протяжных станках моделей 7510, 7520 и 7540 применяется универсальный нормализованный патрон со сменными вкладышами (фиг. IX. 23). В глухое отверстие К корпуса 1 патрона (фиг. IX. 23, а) вставляется сменная переходная оправка (фиг. IX. 23, б) с поперечным окном и запирается клиновым затвором 2.
Приспособления для протяжных станков
601
Резьбовой конец оправки, изготовленный в соответствии с размером резьбового посадочного места в каретке штока станка, ввинчивается в каретку и законтривается гайкой.
Правый конец корпуса 1 представляет собой неподвижную нижнюю губку захвата протяжки. Верхняя губка 4 монтируется в проушине корпуса
на оси 3 и через клиновой выступ 5 зажимается рычагом 7. Пружина 8 служит для автоматического подъема губки 4 при освобождении протяжки. Патрон раскрывается после легкого нажатия на рукоятку 7, во время которого пята 6 скользит по клину 5.
Чтобы уменьшить количество применяемых патронов, в правое отверстие корпуса патрона устанавливаются и закрепляются винтами сменные вкладыши (фиг. IX. 23, в), состоящие из двух половинок; размеры нормализованных вкладышей согласованы с размерами гнезда в патроне и с формой и размерами нормализованных хвостовиков (фиг. IX. 23, г) протяжек.
На фиг. IX. 24 показан автоматически действующий патрон, применяемый на вертикально-протяжных станках для внутреннего протягивания. Патрон спроектирован в ЭНИМС и внедрен на московском заводе «Станко-конструкция».
Кольцо 1 патрона поворачивается на определенный угол вокруг втулки 2, имеющей два окна прямоугольного сечения, в которых установлены кулачки 10. Внутрейние поверхности патрона защищаются от стружки кольцами 5 и 7 из маслостойкой резины. Патрон ориентируется в каретке 11 станка посредством шпонки 13 и закрепляется гайкой 12. Выдвижение кулачков 10 при захвате протяжки осуществляется рукояткой 14, приводимой в движение от копирной планки, установленной на столе станка и действующей
602
Разные станочные приспособления
на рукоятку при ходе каретки вниз. Поворот кольца 1 патрона ограничивается кривой копира и штифтом 6. При освобождении протяжки оувод кулачков 10 в верхнее положение (от центра к периферии) производится пружинами 9, действующими на запрессованные в кулачки пальцы 8.
Для фиксации протяжки относительно детали предусмотрен сменный грибок 3, прикрепляемый к втулке 2 винтами 4. Принудительный поворот кольца 1 обеспечивает надежный захват протяжки, а замена поступательного движения при воздействии на кулачки 10 вращательным позволила сократить габаритные размеры, вес и количество деталей патрона.
В. Приспособления для наружного протягивания
Обработка наружных поверхностей широко применяется в крупносерийном и массовом производстве и выполняется обычно на вертикально-протяжных станках. Процесс в 2—3 раза более производителен, чем фрезерование; обеспечивает точность 3-го класса и чистоту 7-го класса. При протягивании действуют силы резания, значительно превосходящие силы резания при фрезеровании. Поэтому особое внимание необходимо уделять надежному и быстрому закреплению обрабатываемых деталей. Для закрепления деталей при наружном протягивании широко используются механизированные и автоматизированные приспособления с пневматическим или гидравлическим приводом. При автоматизации зажима и раскрепления используются движения стола или каретки станка. Гидравлический привод встраивается в гидросистему станка и с помощью золотника автоматически управляется движением каретки.
Необходимость надежного и жесткого зажима деталей требует применения механизмов-усилителей (шарнирно-рычажных, клиновых и др.).
На фиг. IX. 25 показано приспособление для протягивания различных плоских и круглых деталей.
Фдг. IX. 25. Приспособления для закрепления деталей при наружном протягивании.
Поворот и зажим верхних и нижних губок осуществляется гидравлически. При зажиме масло поступает в рабочую полость А цилиндра У; шток 2 перемещается вверх. На конце штока крепится рейка 3, которая зацепляется с зубчатым колесом 4 вала 12. Зубчатое колесо 4 находится в зацеплении с колесом 5, которое, перемещая рейку 6 подвижных губок 7, осуществляет зажим детали.
Приспособления для протяжных станков
603
Губки 8 и 9 сменные и конструируются в соответствии с формой и размерами обрабатываемых деталей. В результате передачи движения к подвижной губке 7 от большего зубчатого колеса к меньшему вначале происходит зажим детали, а потом окончательный поворот вала 12 в рабочее положение.
Для контроля работы приспособления имеются путевые выключатели 10 и 11.
Приспособление, показанное на фиг. IX. 26, применяется для протягивания плоскостей стыка и установочных площадок крышек коренных подшипников двигателя.
Фиг. IX. 26. Приспособление для крепления крышек подшипника при наружном протягивании.
В приспособлении протягиваются четыре различные крышки, для чего предусмотрены четыре опорных сменных угольника 11, 13, 16 и 21, которые центрируются на корпусе приспособления выступами 7И и крепятся болтами.
Обрабатываемая деталь устанавливается на угольник до упора в сухари 12. Поворотом рукоятки крана 23 сжатый воздух подается в цилиндр 20, шток 19 которого, вращая нарезанными на нем зубцами валик 18, перемещает скалку 14 с укрепленной на ней планкой 15; цилиндрическими поверхностями П планка центрирует деталь и поджимает ее к сухарям 12. Одновременно зубчатый валик 18 перемещает ползун 6, который штифтом 7 надвигает на обрабатываемую деталь зажимную планку 8, качающуюся на цапфах Ц в пазах неподвижных планок 17. Дальнейшим поворотом рукоятки крана 23 приводится в действие шток 22 второго пневматического цилиндра. Через распорную штангу 5 шток поворачивает планку 8 на цапфах Ц. Деталь прижимается к опорной плоскости Т угольника сухарями 10 качалки 9, установленной своим цилиндрическим хвостовиком в планке 8.
604
Разные станочные приспособления
Поворотом рукоятки крана в начальное положение деталь освобождается, планка 8 сдвигается влево, открывая установочное гнездо приспособления для съема обработанной детали и установки новой.
Рычажно-шарнирный механизм регулируется вращением распорной штанги 5 с левой и правой резьбой. Угол а в положении зажима должен быть в пределах 5—8е; при таком угле сила Q в 5—6 раз больше усилия на штоке22.
Отверстие для оси 3 в ушке 4 имеет овальную форму, что позволяет ролику 2 постоянно быть в контакте с опорой 1 и предотвращает изгиб штока 22.
Фиг. IX. 27. Автоматизированное приспособление для протягивания лыски.
На фиг. IX. 27 приведено автоматизированное приспособление для протягивания лыски у дисков.
Приспособление питается из магазина 4, в трубку которого введена планка 12 для ориентации заготовки по выемке. Заготовка в магазине несколько повернута против правильного положения с тем, чтобы уступ зажимного шибера окончательно ориентировал заготовку перед зажимом.
Шибер 3 соединен с поршнем 1 пневматического цилиндра; обратный ход шибера происходит под действием пружины 2. При отходе шибера обработанная деталь удерживается сбрасывателем 10, пока крайний уступ 9 шибера не повернет его в горизонтальное положение. Оба положения сбрасывателя фиксируются плунжером 11.
В крайнем левом положении шибера 3 обработанная деталь падает на плоскость корпуса приспособления, а очередная заготовка падает из магазина перед призмой шибера.
При рабочем ходе шибер устанавливает заготовку в приемное гнездо и зажимает ее, одновременно поворачивая средним уступом сбрасыватель 10 в вертикальное положение.
Протяжка 7 имеет направление в планке 8 приспособления и регулируется по высоте клином 6 станочного типа.
Рабочие базы очищаются от стружки отработанным воздухом от пневматического цилиндра через распределительный кран к трубке 5.
Приспособления для протяжных станков
605
Последовательность работы приспособления видна из схем, приведенных на фиг. IX. 28:
а — заготовка зажата, начало рабочего хода протяжки;
б •— окончание рабочего хода; распределительный кран 7 переключен кулачком 8 ползуна станка; шибер 3 под действием пружины 2 начал отходить влево; заготовка освобождена;
Фиг. IX. 28. Схема работы приспособления по фиг. IX. 27.
в — шибер в крайнем положении, происходит загрузка; обработанная деталь упала на плоскость корпуса приспособления, а очередная заготовка — на плоскость шибера; сбрасыватель 5 отброшен и зафиксирован плунжером 6; протяжка 4 совершает холостой обратный ход;
г — распределительным краном 7 воздух из сети снова подан в пневматический цилиндр 1\ шибер 3 движется на зажим заготовки и выталкивает обработанную деталь в лоток.
ГЛАВА X
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТАНОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И ИХ ПРИВОДОВ
Приспособления классифицируются по типу станков, по степени специализации, механизации и автоматизации.
По типу станков приспособления делятся на токарные, сверлильные, фрезерные и др.
По степени специализации:
1) на специальные, предназначенные для одной, вполне определенной де-таль-операции. Применяются преимущественно в массовом и крупносерийном производстве, отчасти и в серийном;
2) переналаживаемые (групповые), предназначенные для обработки деталей разного наименования, близких по конструктивно-технологическим параметрам. Применяются в серийном производстве;
3) универсальные, предназначенные для обработки большого круга деталей.1 Широко используются в индивидуальном и мелкосерийном производстве;
4) у ниве реально-сборные (система УСП); применяются в опытном и мелкосерийном производстве и редко в серийном.
По степени механизации и автоматизации приспособления делятся на ручные, механизированные, полуавтоматические и автоматические.
Приводы станочных приспособлений классифицируются по источнику энергии, степени специализации и методам компоновки с приспособлениями.
По источнику энергии приводы делятся на пневматические, пневмогидравлические, гидравлические, пружинно-пневматические и пружинногидравлические (рабочий ход и зажим под действием пружины), электромеханические, магнитные, вакуумные, центробежно-инерционные.
По степени специализации и методам компоновки:
1) на специальные встраиваемые] цилиндры или полости под диафрагмы растачиваются непосредственно в корпусе приспособления;
2) специальные прикрепляемые-, нормализованные цилиндры или пневмокамеры прикрепляются к корпусу приспособления и не отделяются от него до снятия приспособления с производства;
3) универсальные или агрегатированные*, полностью отделены от приспособлений и представляют собой самостоятельный силовой агрегат, используемый в компоновках с различными приспособлениями и наладками.
2. МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Механизация и автоматизация являются одним из основных направлений в проектировании приспособлений.
В настоящее время удельный вес машинной работы (резание) в среднем не превышает 50% от времени работы за смену. Остальное время затрачи-
1 Многие универсальные приспособления являются принадлежностью станков и поступают на завод вместе с оборудованием.
Механизация и автоматизация приспособлений
607
вается преимущественно на вспомогательную работу: установку и закрепление деталей, управление станком, контроль в процессе обработки.
В зависимости от серийности производства вспомогательное время составляет (в процентах от времени рабочей смены):
Для токарных, сверлильных и шлифовальных станков .... до 30
Для револьверных станков.................................... » 25
Для фрезерных станков ...................................... » 40 и т. д.
Из общей суммы вспомогательного времени на установку и закрепление обрабатываемых деталей приходится (в процентах):
На токарных станках .......................до 30
На сверлильных станках.....................» 40
На фрезерных станках ................... » 60
На шлифовальных станках....................» 12 и т. д.
При этих условиях становится очевидным значение широкой механизации и автоматизации станочных приспособлений и внедрения прогрессивных конструкций. Кроме того, механизация и автоматизация облегчают труд рабочих.
При проектировании приспособлений и загрузочных устройств можно обеспечить механизацию или автоматизацию любого из следующих приемов вспомогательной работы на станке:
1) загрузку обрабатываемых деталей в рабочую зону приспособления (производится с помощью загрузочного устройства или механической руки, а при обработке из прутка — с помощью специального подающего устройства);
2) базирование деталей, т. е. доведение их базовых поверхностей до полного контакта с установочными элементами приспособления (производится вспомогательными цилиндрами и диафрагмами, обычно сблокированными с цилиндрами, осуществляющими окончательный зажим);
3) закрепление и открепление;
4) периодические повороты деталей при позиционной обработке с последующей фиксацией и зажимом поворотной части приспособления;
5) вращение при непрерывной обработке, например при непрерывном фрезеровании, с механизированным или автоматизированным закреплением и откреплением обрабатываемых деталей на вращающемся столе;
6) удаление обработанных деталей из рабочей зоны приспособления (выталкивание пружинным, пневматическим или гидравлическим плунжером, скатывание по желобу); в ряде случаев работу выталкивателя блокируют с действием зажимного устройства;
7) очистку установочных поверхностей приспособления от стружки струей сжатого воздуха, охлаждающей жидкости или путем отсоса стружки с помощью специальных устройств.
Уровень автоматизации того или иного приспособления определяется количеством рабочих приемов, охваченных механизацией или автоматиза-, цией.
В механизированных приспособлениях с помощью силового привода выполняются приемы закрепления и открепления, а при установке крупных деталей дополнительно и прием базирования. Остальные приемы выполняются вручную.
В полуавтоматических приспособлениях часть приемов выполняется автоматически, без участия рабочего, а остальные остаются механизированными или ручными.
В автоматических приспособлениях все приемы, начиная от загрузки и базирования и кончая съемом обработанных деталей, производятся без участия рабочего.
608
Общие вопросы проектирования станочных приспособлений
Автоматизация приспособлений в большинстве случаев базируется на применении пневматических, пневмогидравлических или гидравлических приводов, управляемых через конечные выключатели, сервозолотники и упоры перемещающимися рабочими органами станка (шпинделями у сверлильных станков, столами у фрезерных и т. п.).
Автоматизация цикла работы станка, дополненная автоматизацией цикла работы приспособления, позволяет превращать обычные универсальные станки в полуавтоматы и автоматы, а это, в свою очередь, обеспечивает возможность многостаночного обслуживания и значительное повышение производительности труда. Примеры автоматизированных приспособлений см. на фиг. VII. 62; VII. 63; VIII.105.
3. НОРМАЛИЗАЦИЯ Й СТАНДАРТИЗАЦИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
В области приспособлений нормализацией и стандартизацией охвачены:
1) конструктивные и размерные элементы (резьбы, конусы, шпоночные соединения, уклоны, посадки и т. п.);
2) заготовки корпусов;
3) детали приспособлений;
4) узлы;
5) некоторые конструкции приспособлений;
6) элементы силовых приводов [7], [9].
По ГОСТ 4073—48; 4583—49 и др. стандартизованы заготовки литых корпусов и стоек, используемые при проектировании специальных приспособлений (см. фигуры табл. III. 1).
Опыт заводов показывает, что применение стандартных заготовок наряду с сокращением сроков проектирования уменьшает в 3—4 раза трудоемкость механической обработки корпусов и примерно вдвое сокращает цикл изготовления приспособлений и позволяет изготовлять их партиями в запас на склад.
Нормализацией и стандартизацией охвачено свыше 200 наименований деталей приспособлений (установочные и зажимные детали, кондукторные втулки и др.). Нормализовано также значительное количество часто применяемых узлов (винтовые и эксцентриковые прихваты, фиксаторы — фигуры табл. II. 8 и II. 14) и кулачковых, цанговых патронов, тисков, делительных столов и стоек, скальчатых кондукторов и т. д. Частично нормализованы элементы силовых приводов (цилиндры, пневмокамеры, нёкоторая аппаратура и т. п.).
В гораздо большей степени нормализован вспомогательный инструмент (оправки, державки, скалки, патроны для сверл, метчиков и др.). Всего для станков, включая револьверные станки, полуавтоматы и автоматы, нормализовано свыше 400 типов вспомогательного инструмента. Технологам и конструкторам, проектирующим оснастку, необходимо знать эти нормали и широко их использовать. Проведенная нормализация в области оснастки позволяет проектировать приспособления с применением нормальных и стандартных деталей и узлов в объеме от 30 до 90% от общего количества деталей в конструкции.
В результате высокого процента нормалей в конструкциях, а также использования в 50—60% случаев стандартных заготовок литых корпусов себестоимость изготовления приспособлений снижается на 20—30%, а общий цикл оснащения нового изделия сокращается на 30—40%.
Так, например, из спроектированных 2500 станочных приспособлений в 1780 конструкциях были применены стандартные корпусы, заранее отлитые и требовавшие лишь незначительной механической обработки. Из 69400 деталей для 2500 приспособлений 52 750 деталей (76%) применены стандартные и нормальные. Время на проектирование приспособлений и трудоемкость их изготовления уменьшились примерно на 30%.
Основные направления в проектировании приспособлений
609
4. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
В условиях различного производства (массового, серийного, индивидуального) к конструкциям приспособлений и их приводов предъявляются различные требования, в зависимости от которых определяются степень специализации приспособлений, уровень их механизации и автоматизации и основные направления дальнейшего развития.
В крупносерийном и массовом производстве экономически оправдывается применение специальных приспособлений с встроенным или прикрепляемым силовым приводом (преимущественно пневматическим или гидравлическим). Помимо общих требований — точность, жесткость, компактность, — главная задача при конструировании сводится к максимальной механизации и автоматизации приспособлений с целью повышения точности обработки, производительности и облегчения труда рабочих. Широко внедряются многоместные, полуавтоматические и автоматические приспособления, столы для непрерывной обработки, автоматические поворотные и делительные столы для позиционной обработки, многошпиндельные приставные и агрегатные головки, загрузочные устройства и т. п.
В серийном производстве, как и в массовом, задача повышения производительности и облегчения труда рабочих является главной, поэтому и здесь приспособления должны быть быстродействующими, т. е. максимально оснащенными механизированными силовыми приводами, а в ряде случаев полуавтоматическими.
Наряду с этим в серийном производстве к конструкциям приспособлений предъявляется ряд дополнительных требований, вытекающих из специфики этого производства:
1) сокращение сроков и стоимости подготовки производства, что в условиях большой номенклатуры и частой смены объектов производства имеет решающее значение; .
2) сокращение времени на переналадку оборудования, что очень важно при внедрении групповых технологических процессов и организации групповых потоков в серийном машиностроении;
3) экономичность приспособлений.
В наибольшей.,степени указанным требованиям отвечают переналаживаемые (групповые и универсальные) и универсально-сборные (система УСП) приспособления.
Анализируя практику конструирования приспособлений в условиях серийного производства, можно отметить следующие этапы.
На первом этапе, который длился десятилетиями, наряду с широкоуниверсальными приспособлениями (патроны, тиски и др.) проектировалось громадное количество специальных приспособлений с ручным приводом. Чтобы снизить стоимость этих приспособлений и повысить их качество, постепенно проводилась нормализация деталей приспособлений. На этом же этапе отбирались лучшие конструкции и разрабатывались альбомы типовых узлов*
На втором этапе, который начался в послевоенный период и совпадает с развитием скоростных методов обработки, продолжается работа по нормализации и унификации оснастки, но, как и раньше, проектируются преимущественно специальные приспособления. Однако массовое внедрение скоростных режимов обработки на станках заставляет технологов и конструкторов искать новые решения. С целью сокращения вспомогательного времени разрабатываются и внедряются универсальные приводы с цилиндрами и диафрагмами. Этим положено начало Широкого внедрения механизированных приводов в станочную оснастку серийного производства.
610
Общие вопросы проектирования станочных приспособлений
Третий этап (последние 8—10 лет) связан с разработкой и внедрением групповых технологических процессов и многопредметных поточных линий. На этом этапе наряду с совершенствованием универсальных силовых приводов большое внимание уделяется проектированию переналаживаемых приспособлений (групповых и универсальных), наиболее эффективных в условиях серийного производства, а также разработке и внедрению универсально-сборных приспособлений в опытном и мелкосерийном производстве.
А. Переналаживаемые приспособления
Эти приспособления состоят из постоянной (базовой) части и комплекта сменных наладок. Каждое приспособление заменяет от нескольких штук до нескольких десятков специальных приспособлений. В постоянную часть Обычно входят: корпус приспособления с встроенным или прикрепленным силовым приводом^ элементы для базирования наладок (установочные пальцы, шпонки, Т-образные пазы и т. п.), зажимный механизм. В поворотные и делительные устройства, кроме того, встраиваются механизмы фиксации и зажима поворотной части.
Сменные наладки состоят из установочных элементов и механизмов для базирования обрабатываемых деталей и проектируются в соответствии с их формой и размерами. Иногда в них входят дополнительные зажимные устройства, а у скальчатых кондукторов, кроме того, входят сменные кондукторные плиты или вкладыши с кондукторными втулками, закладываемые в окна этих плит.
Как базовая, так и сменные части переналаживаемых приспособлений постепенно нор мал из у ются.
В зависимости от конструкции приспособлений и обрабатываемых в них деталей переналадка выполняется одним из следующих методов:
1) путем перемещения (регулировки) постоянных установочных элементов (пневматические тиски, патроны и другие приспособления с винтами для установочных перемещений губок, кулачков и т. п.);
2) путем перестановки и перезакрепления постоянных установочных элементов (некоторые конструкции тисков, патронов и других приспособлений);
3) полной или частичной заменой установочных и других сменных элементов (скальчатые кондукторы, оправки и патроны со сменными цангами, приспособления со сменными кассетами и т. п.);
4) одновременно путем замены и перемещения (регулировки) установочных элементов (тиски и патроны со сменными губками и т. п.).
Первые две группы приспособлений используются для деталей, имеющих подобные по форме, но различные по размерам базовые поверхности и требуют минимальных затрат средств и времени на переналадку. Кроме кулачковых патронов и тисков, к этим группам можно отнести десятки других конструкций. Так, например, приспособления для сверления отверстий по окружности в деталях типа диска, кольца; приспособления для сверления отверстий по линии в планках, клиньях; приспособления для обработки отверстий в подобных по форме рычагах, валах и т. п.
Вторые две группы приспособлений используются для деталей, разнообразных (в определенных границах) по форме и размерам; основным объединяющим началом в этом случае является общность групповой операции.
Затраты труда и металла на проектирование и изготовление группового переналаживаемого приспособления с комплектом сменных наладок значительно ниже затрат на изготовление соответствующего количества специальных приспособлений. По данным канд. техн, наук С. П. Митрофа
Основные направления -в проектировании приспособлений
611
нова {191, трудоемкость проектирования групповой оснастки снижается на 50—70%, а трудоемкость ее изготовления в инструментальных цехах уменьшается в несколько раз.
Б. Универсально-сборные приспособления
Инженерами В. С. Кузнецовым и В. А. Пономаревым в 1947 г. разработана система универсально-сборных приспособлений (УСП), успешно применяемая на ряде заводов опытного и мелкосерийного производства. Система включает набор нормализованных деталей, из которых можно компоновать различные приспособления. После использования собранных приспособлений они разбираются, а детали возвращаются на склад и применяются при сборке других приспособлений; в основу системы УСП положена идея постоянного кругооборота нормализованных деталей и узлов.
На тех заводах, где система применяется много лет, фонд или комплект элементов УСП состоит из 15—25 тысяч деталей и определенного количества нормализованных неразборных узлов (в среднем 20 тысяч деталей). При таком количестве деталей можно собирать и использовать на рабочих местах одновременно 150—200 компоновок. Пусковой комплект, позволяющий начать промышленное применение системы на заводе, может состоять из 1 2,5 тысяч деталей, что позволяет собирать за год несколько сотен оригинальных компоновок.
Детали полноценного заводского комплекта разбиваются на восемь групп. Количественное соотношение этих групп установлено многолетней практикой применения УСП и приведено в табл. X. 1.
Таблица X. 1
Типовой комплект деталей УСП
№ групп. деталей Наименование групп деталей Количество в группе Среднее количество в %
типов типоразмеров деталей (примерно)
1 Базовые (плиты квадратные, прямоугольные и круглые; базовые угольники и кольца) 11 16 200 1
2 Корпусные или опорные (подкладки и опоры разной конфигурации, угольники, призмы и т. п.) 28 96 2000 10
3 Установочные (шпонки, пальцы установочные, штыри фиксирующие, переходные втулки) 13 168 2800 14
4 Направляющие (втулки кондукторные постоянные и быстросменные, кондукторные планки, валики и колонки) . . . 5 89 600 3
5 Прижимные (всевозможные прихваты — плоские, изогнутые, вильчатые и др.) 14 21 800 4
6 Крепежные, для крепления всех элементов УСП (шпильки резьбовые, болты, винты, гайки, шайбы) 19 85 12000 60
7 Разные детали (всевозможные планки, детали шарнирных соединений, центры, эксцентрики, рукоятки, пружины и пр.) 24 41 1200 6
8 Готовые неразборные узлы (базовые, опорные, установочные, делительные, зажимные и др.) 36 45 400 2
Всего: 150 410 20 000 100%
612
Общие вопросы проектирования станочных приспособлений
Основой компоновки приспособлений являются базовые детали, имеющие Т-образные и шпоночные пазы размером 12Л с допускаемым отклонением от параллельности и перпендикулярности не более 0,01 мм на 200 мм длины. Пазы расположены с шагом 60 + 0,05 мм и служат для точной установки и крепления элементов при помощи шпонок и Т-образных болтов.
Назначение корпусных (опорных) деталей — составлять в различных сочетаниях корпусы приспособлений. Детали этой группы весьма разнообразны как по конструктивным формам, так и по количеству типоразмеров. Рабочие плоскости и отверстия этих деталей шлифуют, обеспечивая 2-й класс точности и 9—10-й классы чистоты; допуск на непараллельность и непер-пендикулярность плоскостей, осей и всех пазов не более 0,01 мм на 100 мм длины.
С такой же высокой точностью и чистотой поверхностей изготовляют ответственные детали и других групп (направляющие, установочные). Менее ответственные детали и узлы обрабатываются по 3—5-му классам точности.
Детали комплекта изготовляются из высококачественных легированных и инструментальных сталей различных марок и подвергаются термической обработке.
Базовые и корпусные детали изготовляются из хромоникелевой стали марки 12ХНЗА с твердостью после термообработки 60—64 RC. Базовые плиты, планки и другие относительно тонкие и длинные элементы закаливаются под прессом в масляной ванне.
Установочные и направляющие детали изготовляются из инструментальных сталей У8А и У12А со сквозной закалкой до твердости 50—55 7?С. Для ответственных крепежных деталей (резьбовые шпильки, болты и пр.) применяется хромистая сталь марки 38ХА с закалкой и отпуском, обеспечивающим конечную твердость 40—45 RC. Остальные детали (прихваты, шайбы и др.) изготовляются из углеродистых сталей (сталь 20, сталь 45) с соответствующей термообработкой. Чугунные и термически не обработанные детали в системе УСП не применяются.
Стоимость комплекта деталей УСП колеблется от 600 тыс. до 1 млн. руб. При столь высоких требованиях к точности и большой стоимости деталей целесообразно в пределах экономического района организовать централизованное производство деталей на специализированном заводе или в цехе с обслуживанием заводов-потребителей через районные складские базы.
Преимущества системы УСП:
1) значительно сокращаются цикл и сроки проектирования и изготовления оснастки; сборка приспособления средней сложности занимает всего лишь 2,5—5 час. и в большинстве случаев выполняется по чертежу обрабатываемой детали или детали в металле (заготовки), взятой с предыдущей операции;
2) резко снижаются трудоемкость и стоимость изготовления оснащения для осваиваемого нового изделия;
3) обеспечивается значительная экономия металла;
4) быстрая окупаемость (за 2—3 года) при сроке службы большинства деталей в комплекте до 15 лет.
Н едостатки системы:
1) пониженная жесткость из-за наличия большого количества стыков;
2) отсутствие в комплекте быстродействующих (пневматических, пневмогидравлических и др.) универсальных приводов;
3) высокие требования к точности и чистоте деталей системы и высокая начальная стоимость комплекта.
С целью упрощения и удешевления набора деталей системы, снижения требований точности и замены высоколегированных сталей для базовых и корпусных деталей серым чугуном предложена система сборно-разборных
Методика проектирования специальных приспособлений и наладок 613
приспособлений 17]. Эта система, как и системы переналаживаемых и универсально-сборных приспособлений находит свое место в обширной практике проектирования прогрессивных и экономичных конструкций приспособлений.
5. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И НАЛАДОК
Проектирование специальных приспособлений обычно осуществляется в два этапа:
1) разработка принципиальной схемы базирования и закрепления детали (выпол н яется технол огом);
2) конструктивное оформление элементов приспособления и его общая компоновка (выполняется конструктором по оснастке).
А. Разработка принципиальной схемы базирования и закрепления детали
При проектировании процесса технолог выявляет установочные базы детали на каждой операции, а при вычерчивании эскизов обработки намечает принципиальную схему базирования и закрепления детали в приспособлении.
На схеме условными знаками изображаются установочные и центрирующие элементы приспособления, а также точки приложения и направления сил зажима. При разработке схем кондукторов и фрезерных приспособлений иногда необходимо показывать направляющие элементы (кондукторные втулки, установочные габариты для фрез).
Установочные элементы принято обозначать углообразными знаками (птичками), поставленными на каждой из базовых поверхностей детали. Центрирующие элементы и механизмы изображаются двумя такими знаками, расположенными на концах диаметра базовой шейки или базового отверстия детали. Если центрирующий механизм заранее известен, то вместо условных знаков можно давать его схематическое изображение в виде центрирующего пальца или втулки, кулачков патрона или люнета, лепестков цанги, центров и т. п. Силы зажима изображаются стрелками.
Если намечено проектировать сложное специальное приспособление (одноместное многопозиццонное, многоместное, многоместное многопозиционное, полуавтоматическое, автоматическое) или переналаживаемое приспособление, то технолог должен четко охарактеризовать принцип действия приспособления и общие требования к нему.
В случае базирования деталей не по конструктивным, а по вспомогательным базам, технолог рассчитывает неизбежные при этом погрешности базирования и при необходимости производит перерасчет допусков на базисные размеры и на операционном эскизе указывает новые допуски (см. гл. I).
Б. Исходные данные при конструировании
Конструктор приспособления должен располагать следующими исходными матер налами:
1) рабочими чертежами заготовки и готовой детали с техническими условиями ее приемки;
2) операционными эскизами обрабатываемой детали (с размерами и допусками) на предшествующую и выполняемую операцию со схемой базирования и закрепления;
3) картой (или описанием) технологического процесса обработки деталей со всеми необходимыми данными (оборудование, режимы, нормы и др.);
614
Общие вопросы проектирования станочных приспособлений
4) годовой программой выпуска;
5) указаниями, для какого конкретно станка проектируется данное приспособление (в отдельных случаях).
Кроме исходных данных, в распоряжении конструктора должны быть:
1) альбом нормализованных и стандартизованных деталей и узлов приспособлений (в частности стандартных корпусов); конструктор обязан максимально использовать нормализованные и стандартизованные детали и узлы;
2) альбом типовых узлов и механизмов приспособлений;
3) альбом конструкций силовых приводов и их элементов;
4) альбомы конструкций универсальных, групповых и специальных приспособлений для типовых деталей;
5) сведения о форме и размерах посадочных мест станков, на которых устанавливаются и закрепляются приспособления (головки шпинделей токарных станков, форма и размеры пазов на столах фрезерных станков и т. п.);
6) сведения об имеющихся в инструментальных кладовых запасах деталей и узлов станочных приспособлений и их приводов, в частности, запасов заготовок стандартных корпусов.
В. Порядок конструирования и оформления общего вида приспособлений
Конструирование сводится к последовательному вычерчиванию элементов приспособления вокруг контура обрабатываемой детали. Рекомендуется придерживаться следующего порядка.
Контур обрабатываемой детали наносят в необходимом количестве проекций, располагаемых с таким расчетом, чтобы оставалось достаточно места для последующего вычерчивания элементов приспособления. Контур ее изображают тонкими или, наоборот, более толстыми пунктирными (штрих-пунктирными) линиями по сравнению с линиями деталей приспособления. Иногда для большей наглядности контур обрабатываемой детали вычерчивают кр асным кар андашом.1
Вокруг контура вначале вычерчивают направляющие детали (кондукторные втулки у кондукторов, или прикрепляемые к корпусу приспособления габариты для установки фрез). Далее проектируют и вычерчивают установочные (центрирующие) детали и механизмы приспособления; затем зажимные и вспомогательные элементы и механизмы. После этого определяют контуры корпуса приспособления, используя ту или иную форму стандартных заготовок корпусов.
Выбранную конструкцию детали или узла приспособления сразу же вычерчивают во всех проекциях. Попутно вычерчивают необходимые разрезы и сечения, поясняющие конструкцию. Общие виды приспособлений рекомендуется вычерчивать в масштабе 1:1; исключение могут составлять приспособления для особо крупных и мелких деталей.
На чертеже общего вида, кроме приспособления, рекомендуется тонкими сплошными или пунктирными линиями схематично изображать место станка, на котором базируется и закрепляется приспособление. Например, на чертежах патронов и оправок — контур головки шпинделя станка и переходной планшайбы; на чертежах фрезерных приспособлений — часть контура стола с пазами под установочные шпонки и болты для закрепления приспособления и т. п.
1 Так как конструктору часто приходится пользоваться резинкой, то заготовку целесообразно чертить на обратной стороне бумажной кальки в зеркальном изображении; вычерчивание приспособления производят затем на лицевой стороне.
Методика проектирования специальных приспособлений и наладок
615
Если проектируемое приспособление представляет собой наладку на стандартный или нормализованный делительный стол, поворотную стойку, скальчатый кондуктор, кулачковый патрон, тиски и т. п., то последние также схематично изображаются тонкими линиями.
В ряде случаев целесообразно схематично изображать и режущий инструмент.
На общем виде дается нумерация деталей и их спецификация с указанием использованных ГОСТ и нормалей.
Г. Размеры, допуски и посадки на чертежах приспособлений
Н а чер теже общего вида указываются:
1. Габаритные размеры приспособления.
2. Контрольные и координирующие размеры с допусками (отклонениями), характеризующими точность взаимного расположения таких элементов приспособления, которые определяют точность координации поверхностей обрабатываемых в приспособлении деталей; точность этих размеров проверяется после сборки приспособления.
Так, например, у кондукторов контрольными размерами являются расстояния между осями кондукторных втулок и расстояния от этих осей до поверхностей установочных элементов приспособления. У фрезерных приспособлений — расстояния от поверхностей установочных габаритов до поверхностей соответствующих установочных элементов и т. п.
Допуски на эти размеры берутся в 2—3 раза меньшими допусков на соответствующие координирующие размеры, указанные на рабочем чертеже обр абатываемой детал и.
3. Допуски на взаимную непараллельность, неперпендикуляркость, неплоскостность установочных поверхностей и осей центрирующих элементов приспособления. Эти допуски указываются на поле чертежа текстом и не должны превышать половины соответствующих допусков на расположение сопрягаемых с ними базовых поверхностей детали.
При отсутствии на рабочем чертеже детали этих допусков допуски для приспособления назначаются в пределах 0,02—0,05 мм на 100 мм длины, т. е. угловые смещения не должны быть больше 1—2°.
4. Посадки на основные сопряжения в деталях приспособления.
5. Диаметры отверстий под рабочую часть режущего инструмента в сменных кондукторных втулках. Эти диаметры после их расчета обычно приводятся в виде таблицы на поле чертежа.
Д. Расчеты при конструировании
При конструировании производятся следующие расчеты.
1. Погрешностей базирования (если эти расчеты не были выполнены на первом этапе).
2. Приближенный расчет потребных сил зажима, исходя из заданных сил резания.
3. Расчет основных характеристик и выбор конструктивных параметров силовых механизмов с определением действительных развиваемых ими сил зажима при заданных исходных силах на рукоятке или штоке привода (см. гл. II).
4. Проверочный расчет на прочность и износоустойчивость некоторых особо нагруженных деталей силовых механизмов.
5. Для кондукторов—расчет номинальных размеров и отклонений внутренних диаметров кондукторных втулок (см. гл. III).
6. Для приспособлений с механизированным силовым приводом (пневматическим, гидравлическим и т. п.) расчет параметров привода: диаметра
616
Общие вопросы, проектирования станочных приспособлений
цилиндра или диафрагмы, длины хода поршня, сечений трубопроводов и т. д. (см. гл. IV и V).
При проектировании наладок на групповые и универсальные приспособления необходимо согласовывать конструкцию наладки с конструкцией постоянной (базисной) части приспособления (с губками, пазами и другими установочными элементами, на которых монтируются наладки).
Рекомендуется предварительно вычертить в трех проекциях установок-ные участки корпуса базисного приспособления и определить положение обрабатываемой детали, при котором она будет минимально удалена от корпуса; последнее необходимо для повышения устойчивости и жесткости в процессе обработки. Затем, как обычно, вокруг заготовки в последовательном порядке проектируются элементы наладки. Корпусы наладок могут быть литыми, сварными или выполняться из поковок.
6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Применение станочных приспособлений способствует решению двух основных задач:
I) обеспечению заданной точности обработки;
2) повышению производительности и облегчению труда рабочих.
Для выполнения операции технологического процесса могут быть использованы приспособления, равноценные по точности, но различные по их сложности, стоимости и производительности.
Применение сложных специальных приспособлений, например многоместных или автоматизированных с пневматическим или гидравлическим приводом, повышает производительность труда, но при малом годовом выпуске деталей такие приспособления могут оказаться неэкономичными: от их применения себестоимость операции не снижается, а, наоборот, повышается.
Поэтому при оснащении деталь-операции приспособлением, при модернизации уже существующего приспособления или замене его новым, более совершенным, необходимо производить экономические расчеты.
Расчет экономической эффективности применения приспособления основывается на сопоставлении затрат и экономии, возникающих при его использовании и относимых к годовому периоду. Затраты слагаются из расходов на амортизацию приспособления (амортизационные отчисления) и расходов на его содержание и эксплуатацию. Экономия достигается за счет снижения трудоемкости изготовления деталей, а следовательно, за счет сокращения прямой штучной зарплаты.
Приспособление считается рентабельным, если годовая экономия, получаемая от его применения, больше связанных с ним годовых затрат.
На практике обычно приходится сопоставлять экономичность различных конструктивных вариантов приспособлений для данной операции. Полагая, что расходы на амортизацию станка, режущий инструмент и электроэнергию при использовании различных вариантов остаются неизменными, определяют и сопоставляют лишь те элементы себестоимости операции, которые зависят от конструкции приспособления. Себестоимость Са при использовании нового (модернизированного) приспособления и себестоимость Св при использовании старого приспособления определяют по формулам
с _ Q /11 Ц \ I __1 ? •
“Г }00 } "т П А 4- 100 >
f __ Q /1 I Н \ I J________। \
-Г що/ "Г П А 100 /’
Экономическая эффективность приспособлений
617
где Зау Зв — зарплата станочника, отнесенная к одной детали, в руб.;
Н — цеховые накладные расходы в процентах к заработной плате;
Sa, — затраты на изготовление приспособлений в руб.;
П — годовая программа выпуска деталей в шт.;
А — срок амортизации приспособлений в годах;
q — расходы, связанные- с эксплуатацией приспособлений (ремонт, регулировка, хранение) в процентах от их стоимости.
Себестоимость в большой степени зависит от годовой программы выпуска деталей.
На фиг. X. 1 представлен график зависимости Са и Св от /7. Точка пересечения К обеих кривых соответствует программе выпуска /7^., при которой
оба сопоставляемых варианта экономически равноценны. Величину этой программы, а следовательно, и точку пересечения кривых можно найти, решая совместно уравнения относительно /7,
Из графика видно, что если заданная
Фиг. X. 1. Зависимость себестоимости продукции от годового выпуска.
годовая программа то выгоднее
применять более сложное приспособле-
ние а и наоборот.
Для конкретного расчета Пк необходимо знать величины Sa и Se. Однако в начальный период проектирования, когда определена лишь принципиаль-
ная схема нового приспособления, точно определить его стоимость невозможно. В этом случае применяют приближенный способ расчета по формуле
S-C2V,
где S — затраты на изготовление приспособления;
А/ — количество деталей в приспособлении;
С — постоянная, зависящая от сложности приспособления и его габаритных размеров.
Для простых приспособлений берут С = 15;
для приспособлений средней сложности С = 30;
для сложных приспособлений С = 45.
На некоторых заводах разработаны ценники на специальные приспособления (заводы «Красный пролетарий», «Русский дизель»). При наличии ценника себестоимость изготовления приспособления определяется конструктором при проектировании оснастки. Входными параметрами, определяющими величину затрат на изготовление приспособления являются число деталей, сложность и габаритные размеры приспособления.
Установленная себестоимость указывается на чертеже общего вида приспособления и заранее задается инструментальному цеху.
Для определения зарплаты 3 станочника необходимо знать штучное или штучно-калькуляционное время ^дана данной операции и минутную ставку Зм рабочего по существующей тарифной сетке
3 = / от Зм.
При использовании более совершенного быстродействующего приспособления штучное время, а следовательно, и штучная зарплата снижаются.
Срок А амортизации приспособления в годах рекомендуется брать: для простых приспособлений А = 1 год;
618 Общие вопросы проектирования станочных приспособлений
для приспособлений средней сложности А = 2—3 года;
для сложных приспособлений А — 4—5 лет.
Если заранее известен срок в годах выпуска продукции, для которой проектируется приспособление, то величину А берут равной этому сроку.
Годовые расходы д, связанные с эксплуатацией приспособления, берут равными 20% от его стоимости S.
Технико-экономический расчет переналаживаемых (универсальных и групповых) приспособлений и их эффективности в сравнении с заменяемыми ими специальными приспособлениями производится по особой методике, подробно рассматриваемой в специальной литературе [21], [26].
ЛИТЕРАТУРА
1. АнсеровМ. А., Приспособления для токарных и круглошлифовальных станков; Лениздат, 1953.
2. Ансеров М. А. иБутковский Б. Д., Приспособления для фрезерных станков, Машгиз, 1953.
3. Ансеров М. А. и Гущин В. Ф., Приспособления для сверлильных станков, Машгиз, 1950.
4. АнсеровМ. А. иГерстВ. М., Приспособления для металлорежущих станков, Обзор зарубежной техники, Машгиз, 1956.
5. Болотин Х.Л. и Костромин Ф. П., Станочные приспособления, Машгиз, 1956,
6. Установочные места металлорежущих станков отечественного производства, ВПТИ тяжелого машиностроения СССР, М., 1955.
7. Влазнев В. И., Подгорнов С. В., Чернышев В. М. и Ш а л а ш о в П. Г., Нормализованные станочные приспособления, Оборонгиз, 1959.
8. ВолосатовВ. А., Конструкции универсальных пневматических приспособлений, Лениздат, 1959.
9. Г о р о ш к и н А. К», Современные станочные приспособления, краткий обзор, ЛДНТП, 1958.
10. ГОСТ на станочные приспособления, 1958—59.
11. Универсальные станочные приспособления, каталог, Главниипроект при Госплане СССР, ВПТИ тяжелого машиностроения, М., 1959.
12. Зоненберг С. М. и Лебедев А. С., Пневматические зажимные приспособления, Машгиз, 1959.
13. Серия «Передовой научно-технической и производственный опыт», тема 10, ВИНИТИ, 1957—59.
14. Касаткин И. П., Леонов С. И., Ш а б а н П. К-, Механизация и автоматизация станочных приспособлений, тема 10, ВИНИТИ, № М-58-181/31, М., 1958.
15. Косовский В. Л., Кру пенин 3. А., В ы р о д о в Н. В., Токарные патроны, Машгиз, 1957.
16. Корсаков В. С., Расчеты и конструирование приспособлений в машиностроении, Машгиз, 1959.
17. Кузнецов В. С., Понома рев В. А., Универсально-сборные приспособления в машиностроении, Трудрезервиздат, 1951.
18. К о р о н а А. Б., Приспособления для механической обработки, КОИЗ, 1955.
19. Митрофанов С. П., Научные основы групповой технологии, Лениздат, 1959.
20. М ы н к и н П. М., Быстродействующие приспособления к станкам, ЦБТИ, М., 1956.
21. Мурашев А. М., Климов Н. А., Высокопроизводительные приспособления к металлорежущим станкам, Оборонгиз, 1959.
21. Проскуряков А. В., Технико-экономические основы нормализации и универсализации приспособлений, Машгиз, 1959.
22. Радченко В. М., Эмануэль Т. Д., Станочные приспособления в машиностроении, Машгиз, 1952.
23. Статьи в журналах «Станки и инструмент» и «Машиностроитель», 1955—59.
24. С е м и н с к и й В. К., Повышение производительности при работе на токарных станках, Машгиз, 1959.
25. Толстов М. А., Пневматические и пневмогидравлические приспособления, Машгиз, 1956.
620
Литература
26. Тил лес С, А., Экономика технологических процессов механической обработки, Машгиз, 1959.
27. Типовой проект модернизации вертикально-сверлильных станков моделей 2125, 2135, 2150, Машгиз, 1959.
28. Типовой проект модернизации радиально-сверлильных станков моделей 255 и 2А56, Машгиз, 1957.
29. ЭНИМС, Модернизация токарных станков, Машгиз, 1958.
30. ЭНИМС, Модернизация универсальных сверлильных станков, Машгиз, 1958.
31. ЭНИМС, Модернизация консольно-фрезерных станков, Машгиз, 1957.
32. Шатин В. И., Кузьмин В. В., Денисов П. С., Конструктивные элементы и нормализованные узлы крепления режущих инструментов, Справочник, Машгиз, 1959.
33. Г и н з б у р г Е. Г., Шаманин А. В., Типовые технологические процессы изготовления зубчатых колес, Библиотечка зубореза-новатора, вып. 2, Машгиз, 1958.
34. Л ебед ев А. С., Приспособления для обработки наружных поверхностей протягиванием, серия «Передовой научно-технический и производственный опыт», тема 10, филиал ВИНИТИ № М-59-32/10, 1959.
35. Баранов А. И. и Кузьмин В. В., Стандартизация и нормализация в машиностроении, Машгиз, 1953.
36. Кузнецов В. С., Пономарев В. А., Применение системы универсальносборных приспособлений в машиностроении, серия «Передовой научно-технический и производственный опыт», тема 10, филиал ВИНИТИ, № М-58-272/39, 1958.
37. А b е и d г о t h, Die Vorrichtung im Maschinenbau, Fachbuchverlag, Leipzig, 1958.
38. Kurt Rabe, Vorrichtungsbau, Leipzig, 1954.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение , .......................................................... 3
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ
ДЕТАЛИ, МЕХАНИЗМЫ И ПРИВОДЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Глава /. Базирование обрабатываемых деталей и установочные устройства приспособлений........................................................... 5
1. Понятие о базах ...................................................... —
2. Основные схемы базирования по опорным базам........................... 7
3. «Схемы полного и упрощенного базирования.............................. 9
4. Схемы и расчеты при базировании детали по плоскости и отверстиям .... 11
5. Погрешности базирования и закрепления . . . ......................... 16
6. Расчет погрешностей базирования...................................... 18
7. Конструкции установочных элементов приспособлений.................... 24
8. Ориентирующие и самоцентрирующие механизмы........................... 36
Глава II Силовые механизмы................................................ 42
1. общие замечания о закреплении деталей и расчете сил зажима..... —
2. Классификация силовых механизмов..................................... 45
3. Клин как средство зажима и самоторможения......................... —
4. Основные характеристики простых и комбинированных силовых механизмов 51
5. Клиновые механизмы................................................... 52
6. Клиноплунжерные механизмы............................................ 59
7, Рычажные механизмы .................................................. 68
8. Винтовые механизмы.................................................. 69
9. Эксцентриковые механизмы............................................. 90
10. Механизмы с цилиндрическими кулачками............................... 97
11. Рычажно-шарнирные механизмы......................................... 99
12. Многозвенные механизмы ............................................ 108
13. Многозвенные и самоцентрирующие механизмы с гидропластом ...... 115
14. Механизмы с пружинами ............................................. 132
Глава III. Корпусы приспособлений. Делительные, направляющие и другие детали и механизмы............................................................. 143
1. Конструкции корпусов................................................. —
2. Конструкции направляющих у приспособлений с передвижными и поворотными частями............................................................... 153
3. Делительные механизмы (фиксаторы).................................. 159
4. Механизмы для закрепления поворотных частей приспособлений......... 164
5. Сблокированные механизмы поворотных приспособлений............. . 166
6. Кондукторные втулки и кондукторные плиты ........................... 168
7. Установи для фрез................................................... 174
8. Детали шарнирных соединений........................................ 176
622
Оглавление
Глава /V. Пневматические приводы......................................... 179
1. Нормализованные воздушные цилиндры ................................. 180
2. Специальные конструкции воздушных цилиндров......................... 188
3. Пневмо камеры ...................................................... 195
4. Приводы с трубчатыми диафрагмами.................................... 201
5. Универсальные поршневые, и диафрагменные приводы стационарных приспособлений ............................................................. 205
6. Элементы проектирования цилиндров и пневмо камер.................... 214
7. Пневматическая аппаратура и пневмопанели.............................. 227
8. Трубопроводы и соединительная арматура ........................... 251
9. Типовые монтажные схемы пневмоприводов.............................. 254
Глава V. Приводы с гидравликой............................................. 268
1. Пневмогидравлические приводы......................................... —
2. Механогидравлические приводы.......................................... 283
3. Гидравлические приводы........................‘..................... 288
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ
КОНСТРУКЦИИ П№СПОСедЛЕНИЙ
Глава VI. Приспособления для токарных и круглошлифовалы<ых станков .... 305
1. Концы шпинделей и присоединительные элементы приспособлений .... —
2. Универсальные кулачковые патроны.................., . .............. 308
3. Приспособления для обработки валов и труб ......................... 319
4. Специальные оправки и патроны для обработки втулок, фланцев, колец, „дисков 335
5. Патроны для шлифования отверстий в зубчатых колесах............ . 354
6. Приспособления для установки по резьбе...........................' . 358
7. Приспособления для обработки многоосных деталей (эксцентриков, арматуры,; рычагов).............................................................. 359
8. Приспособления для обработки деталей класса стойки, кронштейны, подшипники . ............................................................... 365
9. Копировальные приспособления...................................... о‘67
Глава VII. Приспособления для сверлильных станков................... . . 371
1. Скальчатые кондукторы ................................................ —
2. Наладки скальчатых кондукторов...................................... 379
3. Поворотные столы и стойки для позиционной обработки................. 393
4 Плавающие столы................................... ,............... 422
5. Универсальные и групповые кондукторы................................ 423
6. Автоматизированные кондукторы . .................................... 433
7. Многошпиндельные и револьверные сверлильные головки . . ............ 440
8. Вспомогательные инструменты ........................................ 461
Глава VIII. Приспособления для фрезерных станков......................... 475
1. Машинные тиски . . , ................................................. —
2. Наладки тисков . ................................................... 487
3. Универсальные и групповые приспособления .......................... 495
4. Ллнпельные устройства для позиционного фрезерования с примерами наладок 502
5. Устройства для непрерывного фрезерования............................ 518
6. Специальные приспособления для обработки типовых деталей ...... 527
Приспособления для копировального фрезерования ...................... 569
t. ПрИхМер комплексной автоматизации фрезерных станков ............... 573
Оглавление 023
Глава IX. Разные станочные приспособления................................... 581
1. Приспособления для зубообрабатывающих ✓станков........................... —
2. Приспособления для протяжных станков................................... 590
Глава X. Общие вопросы проектирования станочных приспособлений.............. 606
1. Классификация приспособлений и их приводов ............................. —
2. Механизация и автоматизация приспособлений............................ 606
3. Нормализация и стандартизация приспособлений......................... 608
4. Основные направления в проектировании приспособлений ................. 609
5. Методика проектирования специальных приспособлений и наладок.......... 613
6. Экономическая эффективность приспособлений .......................... 616
Литература.................................................................. 617
ПОПРАВКА
На стр, 133 следует читать:
Жесткость выражает усилие в кг, необходимое для сжатия или растяжения пружин на 1 см; для цилиндрических винтовых пружин круглого сечения жесткость определяется формулой
GW4
С = 8D3-i кг'см-
В соответствии с этой размерностью жесткости на стр. 135 в формуле 11.55 вместо мм читать см, а модуль сдвига вводить в формулу жесткости значением
G = 8’ 10б кг/см2.
Михаил Алексеевич А Н С Е Р О В ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ Редактор издательства М. А. Чфас
Переплет художника В. Таубвурцеля Технический редактор Л. В, Щетинина Корректоры Л. Р. Кдхтевич и Р. М. Беликова
Подписано к печати 19/Х 1960 г. М-22543 Формат бумаги /ОХЮЗ1/^
Печ. листов 53,5 Уч.-изд. листов 52,3 Зак. 153. Тираж 20 000 экз.
Типография № 6 УШ1 Ленсовнархоза, Ленинград, ул. Моисеенко, 10