Головна
Пожежна безпека
Які затискні механізми використовують у пристосуваннях. Затискні елементи та силові пристрої пристроїв

Які затискні механізми використовують у пристосуваннях. Затискні елементи та силові пристрої пристроїв

Призначення затискних пристроїв – це забезпечення надійного контакту заготівлі з установочними елементами та запобігання зміщенню та вібрації її в процесі обробки. На рис.7.6 представлені деякі види затискних пристроїв.

Вимоги до затискних елементів:

Надійність у роботі;

Простота конструкції;

зручність обслуговування;

Не повинні викликати деформацію заготовок та псування їх поверхонь;

Не повинні зрушувати заготівлю у процесі її закріплення з установчих елементів;

Закріплення та відкріплення заготовок повинно проводитися з мінімальною витратою праці та часу;

Затискні елементи повинні бути зносостійкими та по можливості змінними.

Види затискних елементів:

Затискні гвинти, що обертають ключами, рукоятками або маховичками (див. рис. 7.6)

Рис.7.6 Види затискачів:

а – затискний гвинт; б - гвинтовий прихват

Швидкодіючізатискачі, показані на рис. 7.7.

Рис.7.7. Види швидкодіючих затискачів:

а – з розрізною шайбою; б – з плунжерним пристроєм; в – з відкидним упором; г – з важільним пристроєм

Екцентрованізатискачі, які бувають круглі, евольвентні та спіральні (по спіралі Архімеда) (рис.7.8).

Рис.7.8. Види екцентрикових затискачів:

а – дисковий; б - циліндричний з Г-подібним прихватом; г – конічний плаваючий.

Клинові затискачі– використовується ефект розклинювання та застосовується як проміжна ланка у складних затискних системах. При певних кутах клиновий механізм має властивість самогальмування. На рис. 7.9 зображено розрахункову схему дії сил у клиновому механізмі.

Мал. 7.9. Розрахункова схема сил у клиновому механізмі:

а-односкосному; б - двокосний

Важельні затискачізастосовуються у поєднанні з іншими затискачами, утворюючи складніші затискні системи. За допомогою важеля можна змінити як величину, так і напрям зусилля затискання, а також здійснювати одночасне та рівномірне закріплення заготовки у двох місцях. На рис. 7.10 показана схема дії сил у затискачах важелів.

Мал. 7.10. Схема дії сил у затискачах важелів.

Цангиє розрізні пружинні гільзи, різновиди яких показані на рис.7.11.

Мал. 7. 11. Види цангових затискачів:

а – з натяжною трубкою; б - з розпірною трубкою; в – вертикального типу

Цанги забезпечують концентричність установки заготовки не більше 0,02…0,05 мм. Базову поверхню заготівлі під цангові затискачі слід обробляти за 2-3 класами точності. Цанги виконують із високовуглецевих сталей типу У10А з подальшою термообробкою до твердості HRC 58…62. Кут конуса цанги d = 30 ... 400. При менших кутах можливе заклинювання цанги.

Розтискні оправки, Види яких зображені на рис. 7.4.

Роликовий замок(Мал.7.12)

Мал. 7.12. Види роликових замків

Комбіновані затискачі- Поєднання елементарних затискачів різного типу. На рис. 7.13 представлені деякі види таких затискних пристроїв.

Мал. 7.13. Види комбінованих затискних пристроїв.

Комбіновані затискні пристрої приводяться в дію вручну або від силових пристроїв.

Напрямні елементи пристроїв

При виконанні деяких операцій механічної обробки (свердління, розточування) жорсткість ріжучого інструментута технологічної системи в цілому виявляється недостатньою. Для усунення пружних віджимань інструменту щодо заготівлі застосовують напрямні елементи (кондукторні втулки під час розточування та свердління, копіри при обробці фасонних поверхонь тощо) (див. рис.7.14).

Рис.7.14. Види кондукторних втулок:

а – постійні; б – змінні; в – швидкозмінні

Направляючі втулки виготовляють із сталі марки У10А або 20Х із гартуванням до твердості HRC 60…65.

Напрямні елементи пристроїв - копіри - застосовуються при обробці фасонних поверхонь складного профілю, завдання яких спрямовувати різальний інструмент по оброблюваної поверхні заготовки для отримання заданої точності траєкторії їх руху.

3.1. Вибір місця застосування затискних зусиль, виду та кількості затискних елементів

При закріпленні заготівлі в пристосуванні повинні дотримуватись таких основних правил:

· Не повинно порушуватися положення заготівлі, досягнуте при її базуванні;

· закріплення має бути надійним, щоб під час обробки положення заготівлі зберігалося незмінним;

· З'єднання заготовки, що виникають при закріпленні, а також її деформація повинні бути мінімальними і знаходитися в допустимих межах.

· для забезпечення контакту заготовки з опорним елементом та усунення можливого його зсуву при закріпленні затискне зусилля слід спрямовувати перпендикулярно до поверхні опорного елемента. В окремих випадках затискне зусилля можна спрямовувати так, щоб заготівля одночасно притискалася до поверхонь двох опорних елементів;

· З метою усунення деформації заготовки при закріпленні точку застосування затискного зусилля треба вибирати так, щоб лінія його дії перетинала опорну поверхню опорного елемента. Лише при закріпленні особливо жорстких заготовок можна допускати, щоб лінія затискного зусилля проходила між опорними елементами.

3.2. Визначення кількості точок застосування затискних зусиль

Кількість точок застосування затискних зусиль визначається безпосередньо до кожного випадку затиску заготовки. Для зменшення зминання поверхонь заготовки при закріпленні необхідно зменшувати питомий тиск у місцях контакту затискного пристрою із заготівлею шляхом розосередження затискного зусилля.

Це досягається застосуванням у затискних пристроях контактних елементів відповідної конструкції, які дозволяють розподілити затискне зусилля порівну між двома або трьома точками, а іноді навіть розосередити по протяжній поверхні. До кількість точок затискубагато в чому залежить від виду заготівлі, методу обробки, напряму сили різання. Для зменшеннявібрації та деформацій заготівлі під дією сили різання слід підвищувати жорсткість системи заготівля-пристосування шляхом збільшення числа місць затискання заготівлі та наближення їх до поверхні, що обробляється.

3.3. Визначення виду затискних елементів

До затискних елементів відносяться гвинти, ексцентрики, прихвати, тискові губки, клини, плунжери, притискачі, планки.

Вони є проміжними ланками у складних затискних системах.

3.3.1. Гвинтові затискачі

Гвинтові затискачізастосовують у пристосуваннях з ручним закріпленням заготовки, у пристосуваннях механізованого типу, а також на автоматичних лініях при використанні пристосувань-супутників. Вони прості, компактні та надійні в роботі.

Мал. 3.1. Гвинтові затискачі: а – зі сферичним торцем; б – із плоским торцем; в – з черевиком.

Гвинти можуть бути зі сферичним торцем (п'ятою), плоским і з черевиком, що запобігає псуванню поверхні.

При розрахунку гвинтів зі сферичною п'ятою враховується лише тертя у різьбленні.

де: L- Довжина рукоятки, мм; - Середній радіус різьблення, мм; - Кут підйому різьблення.

де: S- Крок різьблення, мм; - Наведений кут тертя.

де: Pu 150 н.

Умова самогальмування: .

Для стандартних метричних різьблень, тому всі механізми з метричним різьбленнямсамогальмують.

При розрахунку гвинтів із плоскою п'ятою враховується тертя на торці гвинта.

Для кільцевої п'яти:

де: D - зовнішній діаметропорного торця, мм; d – внутрішній діаметр опорного торця, мм; - коефіцієнт тертя.

З плоскими торцями:

Для гвинта з черевиком:

Матеріал:сталь 35 або сталь 45 з твердістю HRC 30-35 та точністю різьблення по третьому класу.

3.3.2. Клинові затискачі

Клин застосовується у наступних конструктивних варіантах:

1. Плоский однокосий клин.

2. Двокосий клин.

3. Круглий клин.

Мал. 3.2. Плоский однокосий клин.

Мал. 3.3. Двокосий клин.

Мал. 3.4. Круглий клин.

4) кривошипний клин у формі ексцентрика або плоского кулачка з робочим профілем, окресленим по архімедовій спіралі;

Мал. 3.5. Кривошипний клин: а – у формі ексцентрика; б) - у формі плоского кулачка.

5) гвинтовий клин у формі торцевого кулачка. Тут однокосий клин хіба що згорнутий в циліндр: основа клина утворює опору, яке похила площина - гвинтовий профіль кулачка;

6) у самоцентруючих клинових механізмах (патрони, оправки) не користуються системи з трьох і більше клинів.

3.3.2.1. Умова самогальмування клина

Мал. 3.6. Умова самогальмування клину.

де: - Кут тертя.

де: – коефіцієнт тертя;

Для клину з тертям тільки по похилій поверхні умова самогальмування:

з тертям на двох поверхнях:

Маємо: ; або: ; .

Тоді: умова самогальмування для клину з тертям на двох поверхнях:

для клину з тертям тільки на похилій поверхні:

З тертям на двох поверхнях:

З тертям тільки на похилій поверхні:

3.3.3.Ексцентрикові затискачі

Мал. 3.7. Схеми розрахунку ексцентриків.

Такі затискачі є швидкодіючими, але розвивають меншу силу, ніж гвинтові. Мають властивість самогальмування. Основний недолік: не можуть надійно працювати при значних коливаннях розмірів між настановною та затискною поверхнею оброблюваних деталей.

де: (- середнє значення радіусу, проведеного з центру обертання ексцентрика в точку А затиску, мм; (- середній кут підйому ексцентрика в точці затиску; (, (1 – кути тертя ковзання в точці А затиску та на осі ексцентрика).

Для розрахунків приймають:

При l 2D розрахунок можна робити за такою формулою:

Умови самогальмування ексцентрика:

Зазвичай приймають.

Матеріал: сталь 20Х із цементацією на глибину 0,8 1,2 мм та загартуванням до HRC 50…60.

3.3.4. Цанги

Цангиявляють собою пружні гільзи. Їх застосовують для встановлення заготовок по зовнішнім та внутрішнім циліндричним поверхням.

де: Pз- Сила закріплення заготівлі; Q – сила стиснення пелюсток цанги; - Кут тертя між цангою та втулкою.

Мал. 3.8. Цанги.

3.3.5. Пристрої для затискання деталей типу тіл обертання

Крім цанги для затиску деталей, що мають циліндричну поверхню, застосовують розтискні оправки, затискні втулки з гідропластом, оправки та патрони з тарілчастими пружинами, мембранні патрони та інші.

Консольні та центрові оправки застосовують для установки з центральним базовим отвором втулок, кілець, шестерень, що обробляються на багаторізцевих шліфувальних та інших верстатах.

При обробці партії таких деталей потрібно отримати високу концентричність зовнішніх та внутрішніх поверхонь та задану перпендикулярність торців до осі деталі.

Залежно від способу встановлення та центрування оброблюваних деталей консольні та центрові оправки можна поділити на наступні види: 1) жорсткі (гладкі) для установки деталей із зазором або натягом; 2) розтискні цангові; 3) клинові (плунжерні, кулькові); 4) з тарілчастими пружинами; 5) самозатискні (кулачкові, роликові); 6) з центруючою пружною втулкою.

Мал. 3.9. Конструкції оправок: а -гладке оправлення; б -оправлення з розрізною втулкою.

На рис. 3.9, апоказана гладка оправка 2, на циліндричній частині якої встановлена ​​оброблювана деталь 3 . Тяга 6 , закріплена на штоку пневмоциліндра, при переміщенні поршня зі штоком вліво головкою 5натискає на швидкозмінну шайбу 4і затискає деталь 3на гладкій оправці 2 . Оправлення конічною частиною 1 вставляється в конус шпинделя верстата. При затиску оброблюваної деталі на оправці осьова сила Q на штоку механізованого приводу викликає між торцями шайби 4 , уступом оправки та оброблюваної деталлю 3момент від сили тертя, більший, ніж момент М рез від сили різання Р z . Залежність між моментами:

звідки сила на штоку механізованого приводу:

За уточненою формулою:

Де: - Коефіцієнт запасу; Р z -вертикальна складова сила різання, Н (кгс); D -зовнішній діаметр поверхні оброблюваної деталі, мм; D 1 -зовнішній діаметр швидкозмінної шайби, мм; d -діаметр циліндричної настановної частини оправки, мм; f = 0,1 - 0,15- Коефіцієнт тертя зчеплення.

На рис. 3.9, бпоказана оправка 2с втулкою розрізною 6, на якій встановлюють і затискають оброблювану деталь 3. Конічною частиною 1оправку 2 вставляють в конус шпинделя верстата. Затискач і розтискання деталі на оправці виробляють механізованим приводом. При подачі стисненого повітря праву порожнину пневмоциліндра поршень, шток і тяга 7 рухаються вліво і головка 5 тяги з шайбою 4 переміщує розрізну втулку 6 по конусу оправки, поки вона не затисне деталь на оправці. Під час подачі стисненого повітря до лівої порожнини пневмоциліндра поршень, шток; і тяга переміщуються вправо, головка 5 з шайбою 4 відходять від втулки 6 деталь розтискається.

Рис.3.10. Консольне оправлення з тарілчастими пружинами (а)та тарілчаста пружина (б).

Крутний момент від вертикальної сили різання Р z повинен бути меншим від моменту від сил тертя на циліндричній поверхні розрізної втулки 6 оправлення. Осьова сила на штоку механізованого приводу (див. рис. 3.9, б).

де: - Половина кута конуса оправки, град; - Кут тертя на поверхні контакту оправки з розрізною втулкою, град; f = 0,15-0,2- коефіцієнт тертя.

Оправлення та патрони з тарілчастими пружинами застосовують для центрування та затиску по внутрішній або зовнішній циліндричній поверхні оброблюваних деталей. На рис. 3.10, а, бвідповідно показані консольна оправка з тарілчастими пружинами та тарілчаста пружина. Оправлення складається з корпусу 7, наполегливого кільця 2,пакета тарілчастих пружин 6, натискної втулки 3 і тяги 1, з'єднаної зі штоком пневмоциліндра. Оправлення застосовують для встановлення та закріплення деталі 5 по внутрішній циліндричній поверхні. При переміщенні поршня зі штоком і тягою 1 вліво остання головкою 4 і втулкою 3 натискає на тарілчасті пружини 6.Пружини випрямляються, їх зовнішній діаметр збільшується, а зменшується внутрішній, оброблювана деталь 5 центрується і затискається.

Розмір настановних поверхонь пружин при стисканні може змінюватись в залежності від їх розміру на 0,1 - 0,4 мм. Отже, базова циліндрична поверхня оброблюваної деталі повинна мати точність 2-3 класів.

Тарілчасту пружину з прорізами (рис. 3.10, б) можна розглядати як сукупність дволанкових важільно-шарнірних механізмів двосторонньої дії, що розтискаються осьовою силою. Визначивши крутний момент М резвід сили різання Р zта вибираючи коефіцієнт запасу До, коефіцієнт тертя fта радіус Rнастановної поверхні тарілчастої поверхні пружини, отримаємо рівність:

З рівності визначимо сумарну радіальну силу затиску, що діє на поверхні поверхні оброблюваної деталі:

Осьова сила на штоку механізованого приводу для тарілчастих пружин:

з радіальними прорізами

без радіальних прорізів

де: - Кут нахилу тарілчастої пружини при затиску деталі, град; К = 1,5 - 2,2- Коефіцієнт запасу; М рез -крутний момент від сили різання Р z,Н-м (кгс-см); f = 0,1 - 0,12- коефіцієнт тертя між настановною поверхнею тарілчастих пружин і базовою поверхнею оброблюваної деталі; R -радіус настановної поверхні тарілчастої пружини, мм; Р z- Вертикальна складова сила різання, Н (кгс); R 1- Радіус обробленої поверхні деталі, мм.

Патрони та оправки з самоцентруючими тонкостінними втулками, наповненими гідропластмасою, застосовують для установки по зовнішній або внутрішній поверхні деталей, що обробляються на токарних та інших верстатах.

На пристосуваннях з тонкостінною втулкою деталі, що обробляються зовнішньою або внутрішньою поверхнею встановлюють на циліндричну поверхню втулки. При розтисканні втулки гідропластмасою деталі центруються та затискаються.

Форма та розміри тонкостінної втулки повинні забезпечувати її достатню деформацію для надійного затискання деталі на втулці при обробці деталі на верстаті.

При конструюванні патронів та оправок з тонкостінними втулками з гідропластмасою розраховують:

1. основні розміри тонкостінних втулок;

2. розміри натискних гвинтів та плунжерів у пристосувань з ручним затискачем;

3. розміри плунжерів, діаметр циліндра та хід поршня для пристроїв з механізованим приводом.

Мал. 3.11. Тонкостінна втулка.

Вихідними даними для розрахунку тонкостінних втулок є діаметр D дотвори або діаметр шийки оброблюваної деталі та довжина l дотвори або шийки оброблюваної деталі.

Для розрахунку тонкостінної самоцентруючої втулки (рис. 3.11) приймемо такі позначення: D -діаметр настановної поверхні центруючої втулки 2, мм; h -товщина тонкостінної частини втулки, мм; Т -довжина опорних поясів втулки, мм; t -товщина опорних поясів втулки, мм; - Найбільша діаметральна пружна деформація втулки (збільшення або зменшення діаметра в її середній частині) мм; S max- максимальний зазор між настановною поверхнею втулки і базовою поверхнею оброблюваної деталі 1 у вільному стані, мм; l до- Довжина контактної ділянки пружної втулки з настановною поверхнею оброблюваної деталі після розтиску втулки, мм; L-довжина тонкостінної частини втулки, мм; l д- Довжина оброблюваної деталі, мм; D д- діаметр базової поверхні оброблюваної деталі, мм; d -діаметр отвору опорних поясів втулки, мм; р -тиск гідропластмаси, необхідний для деформації тонкостінної втулки, МПа (кгс/см 2); r 1 -радіус закруглення втулки, мм; M рез = P z r -допустимий момент, що крутить, що виникає від сили різання, Н-м (кгс-см); P z- Сила різання, Н (кгс); r - плече моменту сили різання.

На рис. 3.12 показана консольна оправка з тонкостінною втулкою та гідропластмасою. Оброблювану деталь 4базовим отвором встановлюють на зовнішню поверхню тонкостінної втулки 5. При подачі стисненого повітря в штокову порожнину пневмоциліндра поршень зі штоком переміщається в пневмоциліндрі вліво і шток через тягу 6і важіль 1пересуває плунжер 2,котор . Гідропластмаса рівномірно тисне на внутрішню поверхню втулки 5 втулка розтискається; зовнішній діаметр втулки збільшується, і вона центрує і закріплює оброблювану деталь 4.

Мал. 3.12. Консольне оправлення з гідропластмасою.

Мембранні патрони застосовують для точного центрування та затиску деталей, що обробляються на токарних та шліфувальних верстатах. У мембранних патронах оброблювані деталі встановлюють по зовнішній або внутрішній поверхні. Базові поверхні деталей повинні бути оброблені за 2-за класами точності. Мембранні набої забезпечують точність центрування деталей 0,004-0,007 мм.

Мембрани- Це тонкі металеві диски з ріжками або без ріжків (кільцеві мембрани). Залежно від впливу на мембрану штока механізованого приводу - тягнучого або штовхаючого дії - мембранні патрони поділяються на розтискні та затискні.

У розтискному мембранному ріжковому патроні при встановленні кільцевої деталі мембрана з ріжками штоком приводу прогинається вліво до шпинделя верстата. При цьому ріжки мембрани з гвинтами, що затискають, встановленими на кінцях ріжків, сходяться до осі патрона, і оброблене кільце встановлюється центральним отвором в патроні.

При припиненні натиску на мембрану під дією пружних сил вона випрямляється, її ріжки з гвинтами розходяться від осі патрона і затискають кільце, що обробляється, по внутрішній поверхні. У затискному мембранному ріжковому патроні при встановленні кільцевої деталі зовнішньої поверхні мембрана штоком приводу прогинається вправо від шпинделя верстата. При цьому ріжки мембрани розходяться від осі патрона і деталь, що обробляється, розтискається. Потім встановлюється наступне кільце, натиск на мембрану припиняється, вона випрямляється і ріжками з гвинтами затискає кільце, що обробляється. Затискні мембранні ріжкові патрони з механізованим приводом виготовляються МН 5523-64 і МН 5524-64 і з ручним приводом МН 5523-64.

Мембранні патрони бувають ріжкові та чашкові (кільцеві), їх виготовляють із сталі 65Г, ЗОХГС із загартуванням до твердості HRC 40-50. Основні розміри ріжкових та чашкових мембран нормалізовані.

На рис. 3.13, а, бпоказано конструктивну схему мембранно-ріжкового патрона 1 . На задньому кінці шпинделя верстата встановлений пневмопривід патрона. При подачі стисненого повітря в ліву порожнину пневмоциліндра поршень зі штоком і тягою 2 переміщається вправо. При цьому тяга 2, натискаючи на ріжкову мембрану 3, прогинає її, кулачки (ріжки) 4 5 розтискається (рис. 3.13, б). Під час подачі стисненого повітря праву порожнину пневмоциліндра його поршень зі штоком і тягою 2переміщається вліво і відходить від мембрани 3. Мембрана під дією внутрішніх пружних сил випрямляється, кулачки 4мембрани сходяться і затискають по циліндричній поверхні деталь 5 (рис. 3).

Мал. 3.13. Схема мембранно-ріжкового патрона

Основні дані для розрахунку патрона (рис. 3.13, а)з ріжко-, виттям мембраною: момент різання М рез, що прагне повернути оброблювану деталь 5 в кулачках 4патрона; діаметр d = 2bбазової зовнішньої поверхні оброблюваної деталі; відстань lвід середини мембрани 3до середини кулачків 4.На рис. 3.13, вдана розрахункова схема навантаженої мембрани. Кругла, жорстко закріплена по зовнішній поверхні мембрана навантажена рівномірно розподіленим згинальним моментом М І, прикладеним по концентричному колу мембрани радіусу bбазової поверхні оброблюваної деталі. Ця схема є результатом накладання двох схем, показаних на рис. 3.13, г, д,причому М І = М 1 + М 3. М рез

Сили P звикликають момент, що згинає мембрану (див. рис. 3.13, в).

2. При велику кількістькулачків патрона момент М пможна вважати рівномірно чинним по колу мембрани радіусу bі викликає її вигин:

3. Радіусом азовнішньої поверхні мембрани (з конструктивних міркувань) задаються.

4. Відношення традіусу амембрани до радіусу bнастановної поверхні деталі: а/b = т.

5. Моменти М 1і М 3у частках від М і (М і = 1)знаходять в залежності від m= a/bза такими даними (табл. 3.1):

Таблиця 3.1

m=a/b 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 2,5 2,75 3,0
M 1 0,785 0,645 0,56 0,51 0,48 0,455 0,44 0,42
M 3 0,215 0,355 0,44 0,49 0,52 0,545 0,56 0,58

6. Кут (рад) розтискання кулачків при закріпленні деталі з найменшим граничним розміром:

7. Циліндрична жорсткість мембрани [Н/м (кгс/см)]:

де: МПа - модуль пружності (кгс/см 2); =0,3.

8. Кут найбільшого розтиску кулачків (рад):

9. Сила на штоку механізованого приводу патрона, необхідна для прогину мембрани та розведення кулачків при розтисканні деталі, на максимальний кут:

При виборі точки докладання та напрямку затискного зусилля необхідно дотримуватись наступного: для забезпечення контакту заготовки з опорним елементом та усунення можливого її зсуву при закріпленні затискне зусилля слід спрямовувати перпендикулярно до поверхні опорного елемента; з метою усунення деформації заготівлі при закріпленні точку застосування затискного зусилля треба вибирати так, щоб лінія його дії перетинала опорну поверхню інсталяційного елемента.

Кількість точок докладання затискних зусиль визначають безпосередньо кожного випадку затиску заготовки залежно від виду заготовки, способу обробки, напрями сили різання. Для зменшення вібрації та деформації заготівлі під дією сил різання слід підвищувати жорсткість системи заготівля – пристосування шляхом збільшення кількості точок затискання заготівлі за рахунок введення допоміжних опор.

До затискних елементів належать гвинти, ексцентрики, прихвати, тискові губки, клини, плунжери, планки. Вони є проміжними ланками у складних затискних системах. Форма робочої поверхні затискних елементів, що контактують із заготівлею, в основному така ж, як і настановних елементів. Графічно затискні елементи позначаються згідно з табл. 3.2.

Таблиця 3.2 Графічне позначення затискних елементів

лекція 3

3.1. Призначення затискних пристроїв

Основне призначення затискних пристроїв пристосувань - забезпечення надійного контакту (невідривності) заготівлі або деталі, що збирається з установочними елементами, попередження її зміщення в процесі обробки або складання.

Затискний механізм створює силу для закріплення заготівлі, яка визначається з умови рівноваги всіх сил, доданих до неї

При механічній обробці на заготівлю діють:

1) сили та моменти різання

2) об'ємні сили - сила тяжкості заготівлі, відцентрові та інерційні сили.

3) сили, що діють у точках контакту заготовки з пристосуванням – сила реакції опори та сила тертя

4) другорядні сили, до яких належать сили, що виникають при відводі ріжучого інструменту (свердла, мітчики, розгортки) від заготівлі.

При складанні на деталі, що збираються, діють складальні сили і сили реакції, що виникають в точках контакту поверхонь, що сполучаються.

До затискних пристроїв висуваються такі вимоги:

1) при затиску не порушується положення заготівлі, досягнуте базуванням. Це задовольняється раціональним вибором напряму та місць застосування сил затиску;

2) затискач не повинен викликати деформації заготовок, що закріплюються у пристосуванні, або пошкодження (зминання) їх поверхонь;

3) сила затиску має бути мінімально необхідною, але достатньою для забезпечення фіксованого положення заготівлі щодо настановних елементів пристроїв у процесі обробки;

4) сила затиску має бути постійною протягом усього технологічної операції; сила затиску має бути регульованою;

5) затискач та відкріплення заготівлі необхідно проводити з мінімальною витратою сил та часу робітника. При використанні ручних затискачів зусилля не повинно перевищувати 147 Н; Середня тривалість закріплення: у трикулачковому патроні (ключом) – 4 с; гвинтовим затискачем (ключом) - 4,5 ... 5 с; штурвалом – 2,5…3 с; поворотом рукоятки пневмо-, гідрокрану – 1,5 с; натисканням кнопки – менше 1 с.

6) затискний механізм повинен бути простим за конструкцією, компактним, максимально зручним та безпечним у роботі. Для цього він повинен мати мінімальні габаритні розмірита містити мінімальну кількість знімних деталей; пристрій керування затискним механізмом має розташовуватися з боку робітника.

Необхідність застосування затискних пристроїв виключається у трьох випадках.

1) заготівля має велику масу, порівняно з якою сили різання малі.

2) сили, що виникають при обробці, спрямовані так, що не можуть порушити положення заготівлі, досягнуте під час базування.

3) заготівля, встановлена ​​в пристрій, позбавлена ​​всіх ступенів свободи. Наприклад, при свердлінні отвору у прямокутній планці, що закладається в ящиковий кондуктор.



3.2. Класифікація затискних пристроїв

Конструкції затискних пристроїв складаються з трьох основних частин: контактного елемента (КЕ), приводу (П) та силового механізму (СМ).

Контактні елементи служать безпосередньої передачі затискного зусилля на заготівлю. Їх конструкція дозволяє розосередити зусилля, запобігаючи зім'яттю поверхонь заготівлі.

Привід служить для перетворення певного виду енергії на вихідне зусилля Р і, що передається силовому механізму.

Силовий механізм необхідний перетворення отриманого вихідного затискного зусилля Р іу зусилля затиску Р з. Перетворення проводиться механічно, тобто. за законами теоретичної механіки

Відповідно до наявності або відсутності у пристосуванні цих складових частинзатискні пристрої пристроїв поділяються на три групи.

До першоюгрупі відносяться затискні пристрої (рис. 3.1а), що мають у своєму складі всі перераховані основні частини: силовий механізм та привід, який забезпечує переміщення контактного елемента та створює вихідне зусилля Р і, що перетворюється силовим механізмом на затискне зусилля Р з .

У другугрупу (рис. 3.1б) входять затискні пристрої, що складаються лише з силового механізму та контактного елемента, що приводиться в дію безпосередньо робітникам, що додає вихідне зусилля Р іна плечі l. Ці пристрої іноді називають затискним пристроєм з ручним приводом (одиничне та дрібносерійне виробництво).

До третьоюгрупі відносяться затискні пристрої, які у своєму складі не мають силового механізму, а використовувані приводи лише умовно можна назвати приводами, тому що вони не викликають переміщень елементів затискного пристрою і лише створюють затискне зусилля Р з, яке в цих пристроях є рівнодіючим рівномірно розподіленому навантаженню q, що безпосередньо діє на заготівлю та створюється або в результаті атмосферного тиску, або у вигляді магнітного силового потоку. До цієї групи належать вакуумні та магнітні пристрої (рис. 3.1в). Застосовуються у всіх видах виробництва.

Мал. 3.1. Схеми затискних механізмів

Елементарним затискним механізмом називають частину затискного пристрою, що складається з контактного елемента та силового механізму.

Затискними елементами називають: гвинти, ексцентрики, прихвати, тискові губки, клини, плунжери, притискачі, планки. Вони є проміжними ланками у складних затискних системах.

У табл. 2 наведено класифікацію елементарних затискних механізмів.

Таблиця 2

Класифікація елементарних затискних механізмів

ЕЛЕМЕНТАРНІ ЗАТИСНІ МЕХАНІЗМИ ПРОСТІ Гвинтові Затискні гвинти
З розрізною шайбою або планкою
Штикові або плунжерні
ЕКСЦЕНТРИКОВІ Круглі ексцентрики
Криволінійні по евольвенті
Криволінійні спіралі Архімеда
КЛИНОВІ З плоским однокосим клином
З опорним роликом та клином
З двокосим клином
ВАЖЕЛЬНІ Одноплечові
Двоплечові
Вигнуті двоплечові
Комбіновані ЦЕНТУЮЧІ ЗАТИСНІ ЕЛЕМЕНТИ Цанги
Розтискні оправки
Затискні втулки із гідропластом
Оправлення та патрони з пластинчастими пружинами
Мембранні патрони
РІЄЧНО-ВАЖЕЛЬНІ ЗАЖИМИ З роликом затискачем та замком
З конічним замикаючим пристроєм
З ексцентриковим замикаючим пристроєм
КОМБІНОВАНІ ЗАТИСНІ ПРИСТРОЇ Поєднання важеля та гвинта
Поєднання важеля та ексцентрика
Шарнірно-важільний механізм
СПЕЦІАЛЬНІ Багатомісні та безперервної дії

За джерелом енергії приводу (тут йдеться не про вид енергії, а саме про місцезнаходження джерела) приводи поділяються на ручні, механізовані та автоматизовані. Ручні затискні механізмиприводить у дію м'язова сила робітника. Механізовані затискні механізми працюють від пневматичного чи гідравлічного приводу. Автоматизовані пристрої переміщаються від вузлів верстата, що рухаються (шпинделя, супорта або патронів з кулачками). В останньому випадку затискач заготовки та розтискання обробленої деталі проводиться без участі робітника.

3.3. Затискні елементи

3.3.1. Гвинтові затискачі

Гвинтові затискачі застосовують у пристосуваннях із ручним закріпленням заготовки, у пристосуваннях механізованого типу, а також на автоматичних лініях при використанні пристосувань-супутників. Вони прості, компактні та надійні в роботі.

Мал. 3.2. Гвинтові затискачі:

а - зі сферичним торцем; б – із плоским торцем; в – з черевиком. Умовні позначення: Р і- Сила, прикладена на кінці рукоятки; Р з- сила затиску; W- Сила реакції опори; l- Довжина рукоятки; d- Діаметр гвинтового затиску.

Розрахунок гвинтового ЕЗМ. При відомій силі Р 3 обчислюють номінальний діаметр гвинта

де d – діаметр гвинта, мм; Р 3- Сила закріплення, Н; σ р- напруга розтягування (стиснення) матеріалу гвинта, МПа

Конструкції затискних пристроїв складаються із трьох основних частин: приводу, контактного елемента, силового механізму.

Привід, перетворюючи певний вид енергії, розвиває силу Q, яка за допомогою силового механізму перетворюється на силу затискача Рта передається через контактні елементи заготівлі.

Контактні елементи служать передачі затискного зусилля безпосередньо на заготівлю. Їх конструкції дозволяють розосереджувати зусилля, запобігаючи зім'яттю поверхонь заготовки, і розподіляти між кількома точками опор.

Відомо, що раціональний вибір пристрою скорочує допоміжний час. Допоміжний час можна скоротити, використовуючи механізовані приводи.

Механізовані приводи в залежності від типу і джерела енергії можуть бути поділені на такі основні групи: механічні, пневматичні, електромеханічні, магнітні, вакуумні та ін. . Найбільшого поширення набули приводи пневматичні, гідравлічні, електричні, магнітні та їх комбінації.

Пневматичні приводипрацюють за принципом подачі стисненого повітря. Як пневматичний привод можуть бути використані

пневматичні циліндри (двосторонньої та односторонньої дії) та пневматичні камери.

для порожнини циліндра зі штоком



для циліндрів односторонньої дії


До недоліків пневматичних приводів відносяться їх відносно більші габаритні розміри. Сила Q(H) у пневмоциліндрах залежить від їх типу і без урахування сил тертя її визначають за такими формулами:

Для пневмоциліндрів двосторонньої дії для лівої частини циліндра

де р – тиск стисненого повітря, МПа; тиск стисненого повітря зазвичай приймають рівним 0,4-0,63 МПа,

D – діаметр поршня, мм;

d- Діаметр штока, мм;

ή- ККД, що враховує втрати в циліндрі, при D = 150...200 мм =0,90...0,95;

q - Сила опору пружин, Н.

Пневматичні циліндри застосовують з внутрішнім діаметром 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300 мм. Посадка поршня в циліндрі при використанні ущільнювальних кілець або , а при ущільненні манжетами або .

Використання циліндрів діаметром менше 50 мм і більше 300 мм економічно невигідно, в цьому випадку треба використовувати інші види приводів,

Пневматичні камери мають низку переваг у порівнянні з пневмоциліндрами: довговічні, витримують до 600 тисяч включень (пневмоциліндри – 10 тисяч); компактні; мають невелику масу та простіше у виготовленні. До недоліків відносять невеликий хід штока і мінливість зусиль, що розвиваються.

Гідравлічні приводив порівнянні з пневматичними мають

такі переваги: ​​розвиває великі сили (15 МПа та вище); їх робоча рідина (масло) практично стислива; забезпечують плавну передачу сил, що розвиваються силовим механізмом; можуть забезпечити передачу сили безпосередньо контактні елементи пристосування; мають широку область застосування, оскільки їх можна використовувати для точних переміщень робочих органів верстата і рухомих частин пристосувань; дозволяють застосовувати робочі циліндри невеликого діаметра (20, 30, 40, 50 мм v. більше), що забезпечує їхню компактність.

Пневмогідравлічні приводимають ряд переваг у порівнянні з пневматичними та гідравлічними: мають високі робочі сили, швидкість дії, низьку вартість та невеликі габарити. Розрахункові формули аналогічні до розрахунку гідроциліндрів.

Електромеханічні приводизнаходять широке застосування в токарних верстатах з ЧПУ, агрегатних верстатах, автоматичних лініях. Приводяться в дію від електродвигуна та через механічні передачі, сили передаються на контактні елементи затискного пристрою.

Електромагнітні та магнітні затискні пристроївиконують переважно у вигляді плит та планшайб для закріплення сталевих та чавунних заготовок. Використовується енергія магнітного поля електромагнітних котушок або постійних магнітів. Технологічні можливості застосування електромагнітних та магнітних пристроїв в умовах малосерійного виробництва та групової обробки значно розширюються при використанні швидкозмінних налагодок. Ці пристрої підвищують продуктивність праці за рахунок зниження допоміжного та основного часу (в 10-15 разів) за багатомісної обробки.

Вакуумні приводизастосовують для кріплення заготовок з різних матеріалів із плоскою або криволінійною поверхнею, що приймається за основну базу. Вакуумні затискні пристрої працюють за принципом використання атмосферного тиску.

Сила (Н),притискаюча заготовку до плити:

де F- площа порожнини пристосування, з якої видаляється повітря, см 2;

р - тиск (у заводських умовах зазвичай р = 0,01...0,015 МПа).

Тиск для індивідуальних та групових установок створюється одно- та двоступінчастими вакуумними насосами.

Силові механізми виконують роль підсилювача. Основна їх характеристика – коефіцієнт посилення:

де Р- сила закріплення, прикладена до заготівлі, Н;

Q - Сила, що розвивається приводом, Н.

Силові механізми часто виконують роль самогальмуючий елемент у разі раптового виходу з ладу приводу.

Деякі типові схеми конструкцій затискних пристроїв показано на рис. 5.

Малюнок 5 Схеми затискних пристроїв:

а- за допомогою кліпу; 6 - важелем, що коливається; в- самоцентруютьсяпризми

Основне призначення затискних пристроїв пристосувань - забезпечення надійного контакту (невідривності) заготівлі або деталі, що збирається з установочними елементами, попередження її зміщення в процесі обробки або складання.

Важільні затискачі.Важельні затискачі (рисунок 2.16) застосовують у поєднанні з іншими елементарними затискачами, утворюючи складніші затискні системи. Вони дозволяють змінювати величину і напрямок сили, що передається.

Клиновий механізм.Клин дуже широко використовують у затискних механізмах пристосувань, цим забезпечується простота та компактність конструкції, надійність у роботі. Клин може бути простим затискним елементом, що діє безпосередньо на заготівлю, так і входити в поєднання з будь-яким іншим простим при створенні комбінованих механізмів. Застосування в затискному механізмі клина забезпечує збільшення вихідної сили приводу, зміну напрямку вихідної сили, самогальмування механізму (здатність зберігати силу затиску при припиненні дії сили, що створюється приводом). Якщо клиновий механізм застосовують для зміни напряму сили затиску, то кут клина зазвичай дорівнює 45 °, а якщо для збільшення сили затиску або підвищення надійності, то кут клина приймають рівним 6 ... 15 ° (кути самогальмування).

o механізми з плоским однокосним клином (

o багатоклінові (багатоплунжерні) механізми;

o ексцентрики (механізми з криволінійним клином);

o торцеві кулачки (механізми з циліндричним клином).

11. Дія сил різання, затискачів та їх моментів на оброблювану деталь

У процесі обробки різальний інструмент здійснює певні рухи щодо заготівлі. Тому необхідне розташування поверхонь деталі можна забезпечити лише у таких випадках:



1) якщо заготівля займає певне положення робочій зоніверстата;

2) якщо положення заготовки у робочій зоні визначено на початок обробки, з урахуванням цього можна коригувати руху формообразования.

Точне положення заготівлі в робочій зоні верстата досягається в процесі встановлення в пристосуванні. Процес установки включає базування (тобто надання заготівлі необхідного положення щодо обраної системи координат) і закріплення (тобто додаток сил і пар сил до заготівлі для забезпечення сталості та незмінності її положення, досягнутого при базуванні).

Фактичне положення заготовки, встановленої в робочій зоні верстата, відрізняється від необхідного, що обумовлюється відхиленням положення заготовки (у напрямку розміру, що витримується) в процесі установки. Це відхилення називають похибкою установки, що складається з похибки базування та похибки закріплення.

Поверхні, що належать до заготівлі та використовуються при її базуванні, називають технологічними базами, а використовувані для її вимірювань - вимірювальними базами.

Для встановлення заготівлі в пристрої зазвичай використовують кілька баз. Спрощено вважають, що заготівля стикається з пристосуванням у точках, які називаються опорними. Схему розташування опорних точок називають схемою базування. Кожна опорна точка визначає зв'язок заготівлі з обраною системою координат, у якій здійснюється обробка заготівлі.

1. При високі вимогидо точності обробки як технологічної бази слід використовувати точно оброблену поверхню заготівлі та прийняти таку схему базування, яка забезпечує найменшу похибку установки.

2. Одним із самих простих способівПідвищення точності базування є дотримання принципу суміщення баз.



3. Для підвищення точності обробки слід дотримуватися принципу сталості баз. Якщо це неможливо з будь-яких причин, необхідно, щоб нові бази були оброблені точніше попередніх.

4. Як бази слід використовувати прості формою поверхні (плоскі, циліндричні і конічні), у тому числі за необхідності можна створити комплект баз. У тих випадках, коли поверхні заготівлі не задовольняють вимогам, що пред'являються до баз (тобто за своїми розмірами, формою та розташуванням не можуть забезпечити задану точність, стійкість і зручність обробки), на заготівлі створюють штучні бази (центрові отвори, технологічні отвори , платики, виточки та ін.).

Основні вимоги до закріплення заготівель у пристроях такі.

1. Закріплення повинно забезпечити надійний контакт заготовки з опорами пристосувань та гарантувати незмінність положення заготовки щодо технологічного оснащення у процесі обробки або при відключенні енергії.

2. Закріплення заготовки необхідно застосовувати тільки в тих випадках, коли сила обробки або інші сили можуть змістити заготовку (наприклад, при протягуванні паза шпонки заготовку не закріплюють).

3. Сили закріплення не повинні викликати великих деформацій та зминання бази.

4. Закріплення та звільнення заготівлі повинні виконуватися з мінімальною витратою часу та зусиль з боку робітника. Найменшу похибку закріплення забезпечують затискні пристрої, що створюють

постійну силу закріплення (наприклад, пристрої з пневматичним або гідравлічним приводом).

5. Для зменшення похибки закріплення слід використовувати базові поверхні з низькою шорсткістю; застосовувати пристрої з приводом; встановлювати заготовки на опори з плоскою головкою або точно оброблені опорні пластини.

Квиток 13

Затискні механізми пристосувань Затискними називають механізми, що усувають можливість вібрації або зміщення заготовки щодо настановних елементів під дією власної ваги та сил, що виникають у процесі обробки (складання). Основне призначення затискних пристроїв – забезпечення надійного контакту заготівлі з настановними елементами, попередження її зміщення та вібрацій у процесі обробки, а також для забезпечення правильної установкита центрування заготівлі.

Розрахунок сил затиску

Розрахунок сил затиску може бути зведений до розв'язання задачі статики на рівновагу твердого тіла (заготівлі) під дією системи зовнішніх сил.

До заготівлі з одного боку прикладено силу тяжкості і сили, що виникають у процесі обробки, з іншого – шукані затискні сили – реакції опор. Під дією цих сил заготівля має зберегти рівновагу.

Приклад 1. Сила закріплення притискає заготовку до опор пристосування, а сила різання, що виникає при обробці деталей (рисунок 2.12,а) прагне зрушити заготовку вздовж опорної площини.

На заготівлю діють сили: на верхній площині сила затиску і сила тертя, що перешкоджає зсуву заготовки; по нижній площині сили реакції опор (на малюнку не показано) рівні силі затиску та сила тертя між заготовкою та опорами . Тоді рівняння рівноваги заготівлі буде

,

де - Коефіцієнт запасу;

– коефіцієнт тертя між заготівлею та затискним механізмом;

– коефіцієнт тертя між заготівлею та опорами пристосування.

Звідки

Рисунок 2.12 – Схеми розрахунку сил затискача

Приклад 2. Сила різання спрямована під кутом до сили закріплення (рисунок 2.12,б).

Тоді рівняння рівноваги заготівлі буде

З малюнок 2.12,б знайдемо складові зусилля різання

Підставляючи, отримаємо

Приклад 3. Заготовка обробляється на токарному верстатіі закріплюється у трикулачковому патроні. Сили різання створюють крутний момент, що прагнуть провернути заготівлю в кулачках. Сили тертя, що у точках контакту кулачків із заготівлею, створюють момент тертя , що перешкоджає повороту заготовки. Тоді умова рівноваги заготівлі буде

.

Момент різання визначиться за величиною вертикальної складової сили різання

.

Момент тертя

.

Елементарні затискні механізми

До елементарних затискних пристроїв відносяться найпростіші механізми, що використовуються для закріплення заготовок або виконують роль проміжних ланок у складних затискних системах:

гвинтові;

клинові;

ексцентрикові;

важільні;

центруючі;

рейково-важільні.

Гвинтові затискачі. Гвинтові механізми (рисунок 2.13) широко використовуються у пристосуваннях з ручним закріпленням заготовок, з механізованим приводом, а також на автоматичних лініях при використанні пристроїв-супутників. Перевагою їх є простота конструкції, невисока вартість та висока надійність у роботі.

Гвинтові механізми використовують як безпосереднього затиску, так у поєднанні з іншими механізмами. Силу на рукоятці, необхідну створення сили затиску , можна розрахувати по формуле:

,

де – середній радіус різьблення, мм;

- Виліт ключа, мм;

- Кут підйому різьблення;

Кут тертя в різьбовій парі.

Клиновий механізм. Клин дуже широко використовують у затискних механізмах пристосувань, цим забезпечується простота та компактність конструкції, надійність у роботі. Клин може бути простим затискним елементом, що діє безпосередньо на заготівлю, так і входити в поєднання з будь-яким іншим простим при створенні комбінованих механізмів. Застосування в затискному механізмі клина забезпечує збільшення вихідної сили приводу, зміну напрямку вихідної сили, самогальмування механізму (здатність зберігати силу затиску при припиненні дії сили, що створюється приводом). Якщо клиновий механізм застосовують для зміни напряму сили затиску, то кут клина зазвичай дорівнює 45 °, а якщо для збільшення сили затиску або підвищення надійності, то кут клина приймають рівним 6 ... 15 ° (кути самогальмування).

Клин застосовують у наступних конструктивних варіантах затискачів:

механізми з плоским однокосним клином (рисунок 2.14 б);

багатоклінові (багатоплунжерні) механізми;

ексцентрики (механізми з криволінійним клином);

торцеві кулачки (механізми з циліндричним клином).

На малюнок 2.14 а наведена схема двокутового клина.

При затиску заготівлі клин під дією сили рухається вліво, При русі клина на його площинах виникають нормальні сили та сили тертя (рисунок 2.14,б).

Істотним недоліком розглянутого механізму є низький коефіцієнт корисної дії(ККД) через втрати на тертя.

Приклад використання клина в пристрої показаний на
малюнку 2.14, р.

Для підвищення ККД клинового механізму тертя ковзання на поверхнях клину замінюють тертям кочення, застосовуючи опорні ролики (рис. 2.14 в).

Багатоклінові механізми бувають з одним, двома або більшим числомплунжерів. Одно- та двоплунжерні застосовують як затискні; багатоплунжерні використовують як самоцентруючі механізми.

Ексцентрикові затискачі. Ексцентрик є з'єднанням в одній деталі двох елементів – круглого диска (рисунок 2.15,д) і плоского однокосого клина. При повороті ексцентрика навколо осі обертання диска клин входить в зазор між диском і заготовкою і розвиває силу затиску.

Робоча поверхняексцентриків може бути колом (кругові) або спіраллю (криволінійні).

Ексцентрикові затискачі є швидкодіючими з усіх ручних затискних механізмів. По швидкодії вони можна порівняти з пневмозажимами.

Недоліками ексцентрикових затискачів є:

мала величина робочого ходу;

обмежена величиною ексцентриситету;

підвищена стомлюваність робітника, тому що при відкріпленні заготовки робітнику необхідно прикладати силу, обумовлену властивістю самогальмування ексцентрика;

ненадійність затиску при роботі інструмента з ударами або вібраціями, оскільки це може призвести до самовідкріплення заготовки.

Незважаючи на ці недоліки ексцентрикові затискачі широко використовують у пристосуваннях (рисунок 2.15 б), особливо в дрібносерійному та середньосерійному виробництвах.

Для досягнення необхідної сили закріплення визначимо найбільший момент на ручці ексцентрика

де – сила на рукоятці,

- Довжина рукоятки;

- Кут повороту ексцентрика;

- Кути тертя.

Важільні затискачі. Важельні затискачі (рисунок 2.16) застосовують у поєднанні з іншими елементарними затискачами, утворюючи складніші затискні системи. Вони дозволяють змінювати величину і напрямок сили, що передається.

Конструктивних різновидів важільних затискачів багато, проте всі вони зводяться до трьох силових схем, показаних на малюнку 2.16, де наведено також формули розрахунку необхідної величини зусилля для створення сили затискача заготовки для ідеальних механізмів (без урахування сил тертя). Це зусилля визначається за умови рівності нулю моментів усіх сил щодо точки обертання важеля. На малюнку 2.17 показано конструктивні схеми важільних затискачів.

За виконання низки операцій механічної обробки жорсткість ріжучого інструменту та всієї технологічної системи загалом виявляється недостатньою. Для усунення відтискань та деформацій інструменту використовуються різні напрямні елементи. Основні вимоги до таких елементів: точність, зносостійкість, змінність. Такі пристрої називаються кондукторами або кондукторними втулкамиі використовуються при свердлильних та розточувальних роботах .

Конструкції та розміри кондукторних втулок для свердління стандартизовані (рис. 11.10). Втулки бувають постійними (рис. 11.10 а) та змінними

Мал. 11.10. Конструкції кондукторних втулок: а) постійні;

б) змінні; в) скорозмінні із замком

(Рис. 11.10 б). Постійні втулки використовують у одиничному виробництві для обробки одним інструментом. Змінні втулки використовують у серійному та масовому виробництві. Швидкозмінні втулки із замком (рис. 11.10 в) використовують при обробці отворів декількома інструментами, що послідовно змінюються.

При діаметрі отвору до 25 мм втулки виготовляють із сталі У10А, із загартуванням до 60...65. При діаметрі отвору більше 25 мм втулки виготовляють із сталі 20 (20Х), з наступною цементацією та загартуванням на ту ж твердість.

Якщо інструменти направляються у втулці не робочою частиною, а циліндричними ділянками, що центрують, то використовуються спеціальні втулки (рис. 11.11). На рис. 11.11 показана втулка для свердління отворів на накло-

15. Настроювальні елементи пристроїв.

-Настроювальні елементи (висотні та кутові установки) застосовують для контролю положення інструменту при налаштуванні верстата.)

- Настроювальні елементи , що забезпечують правильне положенняріжучого інструменту при налагодженні верстата для отримання заданих розмірів. Такими елементами є висотні та кутові установки фрезерних пристроїв, що застосовуються для контролю положення фрези при налагодженні та підналагодженні верстата.

Настроювальні елементи виконують такі функції : 1) Запобігають виведенню інструменту під час роботи. 2) Надають інструменту точного положення щодо пристосування, до них належать установи (габарити), копіри. 3) Виконують обидві функції, викладені вище, до них відносяться кондукторні втулки, що направляють втулки. Кондукторні втулки прим.при об-ці отворів свердлами, зенкерами, розгортками. Кондукторні втулки бувають: постійні, швидкозмінні та змінні. Постяные з буртиком і без прим-ся коли отвір обраб.одним інструментом. Вони запресовуються в частині корпусу-кондукторної плити Н7/n6. Зміні втулки застосовуються при обробці одним інструментом, але з урахуванням заміни внаслідок зносу. Коли отвір на операції обробляється послідовно декількома інструментами. Відрізняються від змінних наскрізним пазом у буртику. Застосовуються і спец.кондукторні втулки, що мають конструкцію, що відповідає особливостям заготівлі та операції. Подовжена втулка Втулка з похилим торцем Втулки, що направляють, виконують постійними тільки функцію запобігання відведення інструменту. Напр револьверних верстатах вона встановлюється в отвір шпинделя і обертається з ним. Отвір у напрямні втулки виконується Н7. Копіри-використовуються для точного розташування інструменту щодо пристосування при обробці криволінійних поверхонь. Копіри бувають накладні та вбудовані. Накладні накладаються на заготівлю та закріплюються разом з нею. Направляюча частина инструм.має безперервний контакт з Копіром, а ріжуча частина виконує необхідний профіль. Вбудовані копіри встановлюються на корпус пристрою. Копіром направляється копірний палець, який через спеціально вбудований пристрій в верстат передає шпинделю з інструментом соотв.рух для обробки криволінійного профілю. Установи бувають стандартні та спеціальні, висотні та кутові. Висотні установи орієнтують інструмент в одному напрямку, кутові за двома напрямками. Координація інструменту по установах проводиться за допомогою стандартних плоских щупів товщиною 1,3,5 мм або циліндричних діаметром3 або 5мм. Розташовуються установи на корпусі пристосування осторонь заготовки з урахуванням врізання інструменту і закріплюються гвинтами і фіксуються штифтами. Про використовуваному щупі для налаштування інструменту на установку на складальному кресленні пристосування вказується в тех.вимогах, допускається і графічно.

Для установки (налагодження) положення стола верстата разом із пристосуванням щодо ріжучого інструменту застосовуються спеціальні шаблони-установи, виконані у вигляді різних форм пластин, призм і косинців. Установи закріплюються на корпусі пристрою; їх еталонні поверхні повинні бути розташовані нижче оброблюваних поверхонь заготовки, щоб не заважати проходу різального інструменту. Найчастіше установи застосовують при обробці на фрезерних верстатах, налаштованих на автоматичне отримання розмірів заданої точності.

Розрізняють висотні та кутові установи. Перші служать для правильного розташуваннядеталі щодо фрези за висотою, другі – і за висотою та у бічному напрямку. Виготовляються зі сталі 20Х, з цементацією на глибину 0,8 – 1,2 мм з наступним загартуванням до твердості HRC 55…60 од.

Настроювальні елементи для різального інструменту (приклад)

Комплексне проведення виробничих досліджень точності роботи діючих автоматичних ліній, експериментальних досліджень та теоретичного аналізу має дати відповіді на такі основні питання проектування технологічних процесів виробництва корпусних деталей на автоматичних лініях а) обґрунтування для вибору технологічних методів та числа послідовно виконуваних переходів для обробки найбільш відповідальних поверхонь деталей з урахуванням заданих вимог точності б) встановлення оптимального ступеня концентрації переходів в одній позиції, виходячи з умов навантаження та необхідної точності обробки; в) вибір методів та схем установки при проектуванні настановних елементів пристроїв автоматичних ліній для забезпечення точності обробки що забезпечують напрямок і фіксацію різальних інструментів у зв'язку з вимогами точності обробки д) вибір методів налаштування верстатів на необхідні розміри та вибір контрольних засобівдля надійної підтримки настроювального розміру е) обґрунтування вимог до точності верстатів і точності складання автоматичної лінії за параметрами, що надають безпосередній впливна точність обробки ж) обґрунтування вимог до точності чорних заготовок у зв'язку з точністю їх встановлення та уточненням в ході обробки, а також встановлення нормативних величин для розрахунку припусків на обробку; з) виявлення та формування методичних положень для точнісних розрахунків при проектуванні автоматичних ліній.

16. Пневматичні приводи. Призначення та вимоги до них.

Пневматичний привід (пневмопривід)- сукупність пристроїв, призначених для руху частин машин і механізмів за допомогою енергії стисненого повітря.

Пневмопривід, подібно до гідроприводу, є свого роду «пневматичну вставку» міжпривідним двигуном і навантаженням (машиною або механізмом) і виконує ті ж функції, що і механічна передача (редуктор, ременна передача, кривошипно-шатунний механізм і т. д.). Основне призначення пневмоприводу , як і механічної передачі, - перетворення механічної характеристикиприводного двигуна відповідно до вимог навантаження (перетворення виду руху вихідної ланки двигуна, його параметрів, а також регулювання, захист від перевантажень та ін.). Обов'язковими елементамипневмоприводу є компресор (генератор пневматичної енергії) та пневмодвигун

Залежно від характеру руху вихідної ланки пневмодвигуна (валу пневмомотора або штокапневмоциліндра), і, характеру руху робочого органу пневмопривід може бути обертальним або поступальним. Пневмоприводи з поступальним рухом набули найбільшого поширення в техніці.

Принцип дії пневматичних машин

У загальних рисах, передача енергії у пневмоприводі відбувається наступним чином:

1. Привідний двигун передає крутний момент на вал компресора, який повідомляє енергію робочого газу.

2. Робочий газ після спеціальної підготовки по пневмолінії через регулюючу апаратуру надходить у пневмодвигун, де пневматична енергія перетворюється на механічну.

3. Після цього робочий газ викидається в навколишнє середовище, на відміну від гідроприводу, в якому робоча рідина по гідролініях повертається або в гідробак, або безпосередньо до насоса.

Багато пневматичних машин мають свої конструктивні аналоги серед об'ємних гідравлічних машин. Зокрема, широко застосовуються аксіально-поршневі пневмомотори та компресори, шестеренні та пластинчасті пневмомотори, пневмоциліндри.

Типова схема пневмоприводу

Типова схема пневмоприводу: 1 - повітрозабірник; 2 – фільтр; 3 – компресор; 4 – теплообмінник (холодильник); 5-вологовідділювач; 6 - повітрозбірник (ресивер); 7-запобіжний клапан; 8- Дросель; 9 - маслорозпилювач; 10 - редукційний клапан; 11 – дросель; 12 – розподільник; 13 пневмомотор; М – манометр.

Повітря до пневмосистеми надходить через повітрозабірник.

Фільтр здійснює очищення повітря з метою попередження пошкодження елементів приводу та зменшення їхнього зносу.

Компресор здійснює стиск повітря.

Оскільки, згідно із законом Шарля, стиснене в компресорі повітря має високу температуру, то перед подачею повітря споживачам (як правило, пневмодвигунам) повітря охолоджують у теплообміннику (у холодильнику).

Щоб запобігти зледеніння пневмодвигунів внаслідок розширення в них повітря, а також зменшення корозії деталей, в пневмосистемі встановлюють вологовідділювач.

Ресивер служить створення запасу стисненого повітря, і навіть для згладжування пульсацій тиску в пневмосистеме. Ці пульсації обумовлені принципом роботи об'ємних компресорів (наприклад, поршневих), що подають повітря систему порціями.

У маслорозпилювачі в стиснене повітря додається мастило, завдяки чому зменшується тертя між рухомими деталями пневмоприводу і запобігає їх заклиненню.

У пневмоприводі обов'язково встановлюється редукційний клапан, що забезпечує подачу до пневмодвигунів стисненого повітря при постійному тиску.

Розподільник керує рухом вихідних ланок пневмодвигуна.

У пневмодвигуні (пневмомоторі або пневмоциліндрі) енергія стисненого повітря перетворюється на механічну енергію.

Пневмаприводами оснащуються:

1. стаціонарні пристрої, що закріплюються на столах фрезерних, свердлильних та інших верстатів;

2. пристосування, що обертаються - патрони, оправки і т.д.

3) пристосування, що встановлюються на обертових і ділильних столах при безперервній та позиційній обробці.

Як робочий орган застосовуються пневматичні камери односторонньої та двосторонньої дії.

При двосторонній дії поршень переміщається в обидва боки стисненим повітрям.

При односторонній дії поршень під час закріплення заготовки переміщається стисненим повітрям, а при розкріпленні пружиною.

Для збільшення сили закріплення застосовуються двох і трипоршневі циліндри або двох і трикамерні пнемакамери. При цьому зусилля затискання збільшується в 2...3 рази

Збільшення сили закріплення можна домогтися вбудовуванням у пнемопривід важелів підсилювачів.

Необхідно відзначити деякі переваги пневматичних приводів пристроїв.

Порівняно з гідроприводом він відрізняється чистотою, не потрібно мати гідростанції для кожного пристрою, якщо верстат на якому встановлено пристрій не забезпечений гідростанцією.

Пневмапривід характерний швидкістю дії, він перевершує не тільки ручні, але багато механізованих приводів. Якщо, наприклад, швидкість течії масла, що знаходиться під тиском у трубопроводі гідравлічного пристрою, становить 2,5...4,5 м/сек, максимально можлива - 9м/сек, то повітря, перебуваючи по тиску 4...5 МПа, поширюється трубопроводами зі швидкістю до 180 м/сек і більше. Тому протягом 1 години можна здійснити до 2500 спрацьовувань пневмапривода.

До переваг пневмаприводу слід віднести те, що його працездатність не залежить від коливань температури довкілля. Велика перевага полягає в тому, що пневмапривід забезпечують безперервну дію затискної сили, наслідком чого ця сила може бути значно меншою, ніж при ручному приводі. Ця обставина дуже важлива при обробці тонкостінних заготовок, схильних до деформації при закріпленні.

Переваги

· На відміну від гідроприводу - відсутність необхідності повертати робоче тіло (повітря) назад до компресора;

· менша вага робочого тіла порівняно з гідроприводом (актуально для ракетобудування);

· менша вага виконавчих пристроїв порівняно з електричними;

· можливість спростити систему за рахунок використання як джерела енергії балона зі стисненим газом, такі системи іноді використовують замість піропатронів, є системи, де тиск у балоні досягає 500 МПа;

· Простота і економічність, зумовлені дешевизною робочого газу;

· Швидкість спрацьовування та великі частоти обертання пневмомоторів (до декількох десятків тисяч обертів за хвилину);

· Пожежна безпека та нейтральність робочого середовища, Що забезпечує можливість застосування пневмоприводу в шахтах та на хімічних виробництвах;

· Порівняно з гідроприводом - здатність передавати пневматичну енергію на великі відстані (до декількох кілометрів), що дозволяє використовувати пневмопривід як магістральний в шахтах і на рудниках;

· На відміну від гідроприводу, пневмопривід менш чутливий до зміни температури навколишнього середовища внаслідок меншої залежності ККДот витоків робочого середовища (робочого газу), тому зміна зазорів між деталями пневмоустаткування та в'язкості робочого середовища не надають серйозного впливу на робочі параметри пневмоприводу; це робить пневмопривід зручним для використання у гарячих цехах металургійних підприємств.

Недоліки

· Нагрівання та охолодження робочого газу в процесі стиску в компресорах і розширення в пневмомоторах; цей недолік обумовлений законами термодинаміки, і призводить до таких проблем:

· Можливість обмерзання пневмосистем;

· конденсація водяної пари з робочого газу, і у зв'язку з цим необхідність його осушення;

· Висока вартість пневматичної енергії в порівнянні з електричною (приблизно в 3-4 рази), що важливо, наприклад, при використанні пневмоприводу в шахтах;

· Ще нижчий ККД, ніж у гідроприводу;

· Низькі точність спрацьовування та плавність ходу;

· Можливість вибухового розриву трубопроводів або виробничого травматизму, через що в промисловому пневмоприводі застосовуються невеликі тиски робочого газу (зазвичай тиск у пневмосистемах не перевищує 1 МПа, хоча відомі пневмосистеми з робочим тиском до 7 МПа - наприклад, на атомних електростанціях), і, як наслідок, зусилля на робочих органах значно менші порівняно з гідроприводом). Там, де такої проблеми немає (на ракетах і літаках) або розміри систем невеликі, тиск може досягати 20 МПа і навіть вище.

· Для регулювання величини повороту штока приводу необхідно використання дорогих пристроїв – позиціонерів.

Розділи