ОСНАСТКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДЕТАЛЕЙ ТИПА «ПОЛЫЙ ЦИЛИНДР»

К деталям типа «полый цилиндр» относятся втулки-гильзы цилиндров, тормозные барабаны и другие детали, конструктивной особенностью которых является концентричное расположение цилиндрических поверхностей, позволяющих устанавливать их в центрах (рис. 2.1). Обычно установочными базами являются один из торцов и внутренняя или наружная поверхность заготовки.

При обработке внутренней поверхности гильзы она может базироваться по торцевой поверхности и зажим ее осуществляется

Схема установки втулки в гладких

Рис. 2.1. Схема установки втулки в гладких (а, б, в) и рифленых (г) центрах в осевом направлении (рис. 2.2). Центрирование гильзы (но не закрепление) может осуществляться, в частности, с помощью кулачкового патрона. Схемы установки заготовки в трехкулачковом патроне представлены на рис. 2.3. При обработке наружного диаметра втулки часто используются жесткие или разжимные оправки (рис. 2.4), мембранные (рис. 2.5) и другие патроны и оправки. В частности, погрешность центрирования заготовки на мембранные оправки составляет от 0,004 до 0,007 мм.

При применении приспособлений, применяемых при захвате, перемещении и закреплении гильз цилиндров, требуется особая осторожность, связанная с высокой точностью зеркала цилиндра и нежесткостью конструкции. Поэтому используются гидропластовые патроны при обработке и разделители при транспортировке.

При токарной обработке наружного диаметра гильзы 1 может использоваться оправка с двумя гофрированными втулками 2 и 3 (рис. 2.6). Между ними устанавливается проставка 4. За счет осевой нагрузки, создаваемой гайкой 5, гофрированные втулки 2 и 3 деформируются и закрепляют заготовку гильзы 1.

Схема установки гильзы с закреплением по торцу

Рис. 2.2. Схема установки гильзы с закреплением по торцу:

1 — заготовка гильзы; 2,3 — установочные элементы; 4 — торцевой упор

Схема установки втулки в трехкулачковом патроне без упора (а) и с упором в торец (б)

Рис. 2.3. Схема установки втулки в трехкулачковом патроне без упора (а) и с упором в торец (б)

Схемы базирования и конструктивного исполнения установки втулки на жесткой (а) и цанговой (б) оправке

Рис. 2.4. Схемы базирования и конструктивного исполнения установки втулки на жесткой (а) и цанговой (б) оправке

Схема установки заготовки в шестирожковом мембранном патроне

Рис. 2.5. Схема установки заготовки в шестирожковом мембранном патроне: 7 — тяга; 2 — мембрана; 3 — заготовка

Схема установки гильзы на оправку с гофрированными втулками на операции токарной обработки наружного диаметра

Рис. 2.6. Схема установки гильзы на оправку с гофрированными втулками на операции токарной обработки наружного диаметра

При закреплении тонкостенных гильз в трехкулачковом патроне наряду с отклонением от круглости возможны отклонения профиля продольного сечения. Наибольшие линейные радиальные перемещения возникают в плоскости приложения зажимных усилий. Деформации гильзы могут быть уменьшены за счет:

  • • увеличения длины кулачков (до половины длины гильзы);
  • • увеличения ширины кулачков;
  • • поджима вращающимся центром свободного кольца гильзы;
  • • одновременного закрепления гильзы по двум сечениям.

Важным направлением, обеспечивающим уменьшение отклонений формы тонкостенных колец и гильз, возникающих в результате их деформации от силы закрепления, является приложение зажимного усилия к торцу заготовки (в осевом направлении). Деформация колец и гильз под действием осевых нагрузок приводит к уменьшению погрешности формы поверхностей вращения, так как имеется большая жесткость, чем в радиальном направлении. Однако точность центрирования в этом случае будет ниже. Кроме того, при использовании кулачковых патронов местные напряжения, возникающие в местах контакта опорных призм, могут привести к искажению формы детали.

Асимметричный способ закрепления более рационален, так как обеспечивает равномерное распределение сил зажима. Но в этом случае следует учитывать, что погрешности установочной поверхности переносятся на обрабатываемую поверхность.

В простых конструкциях расточных оправок резец (прямоугольный или круглый) закрепляется винтом с торца или боковой стороны оправки. Для установки резца на размер вне станка часто используются индикаторные приспособления типа «наездник». Индикатор предварительно настраивается на размер с помощью концевых мер.

Сложные оправки снабжаются специальным механизмом (лимбом, эксцентриком и т.д.) для регулировки вылета резца. Комбинированные резцовые вставки имеют механизм регулировки и подачи резца на размер (типа «микробор»). Такие вставки позволяют выполнять как черновую, так и чистовую обработку, производить наладку резца вне станка, обеспечивая точную установку резца в широком диапазоне размеров. Точность установки таких резцов на размер составляет 0,005 мм.

Приспособления для протягивания глубоких отверстий используются на протяжных станках. Особенностью протягивания глубоких отверстий является то, что СОЖ может подаваться через центральное (осевое) отверстие в самой протяжке, а затем через

Схема приспособления для обработки глубоких отверстий протягиванием

Рис. 2.7. Схема приспособления для обработки глубоких отверстий протягиванием

радиальные (боковые) более мелкие отверстия во впадины между зубьями протяжки.

В этом случае приспособление имеет более простую конструкцию, так как подача СОЖ осуществляется через центральное отверстие инструмента. Выполнение длинного центрального отверстия в цельном протяжном инструменте часто является нецелесообразным, поэтому подача СОЖ осуществляется с помощью специального приспособления (рис. 2.7).

В таком приспособлении задняя бабка протяжного станка 1 устанавливается с учетом длины заготовки 3, закрепляемой между подпружиненной конической опорой 2 и опорной конической опорой 5. При перемещении протяжки 4 СОЖ, подаваемая насосом под давлением более 1000 кПа, попадает между зубьями протяжки, обеспечивая смазку и охлаждение в процессе резания глубокого отверстия заготовки.

При протягивании винтовых шлицевых отверстий необходимо обеспечить вращение инструмента. Если опорную часть приспособления выполнить на шариковых или роликовых опорах, то протяжка 1 с небольшим подъемом (угол наклона до 10°) может работать без принудительного вращения заготовки, за счет ее самовра- щения. Если подобный патрон выполнить для протяжки, то можно обеспечить обработку винтовых шлицев за счет самовращения протяжки.

Приспособления для принудительного вращения протяжки или заготовки конструктивно значительно сложнее и работают с помощью редуктора и рейки, закрепленной на протяжном станке.

Небольшие втулки могут устанавливаться в призмы в большом количестве. Для этого сложно использовать принцип установки заготовок пакетом, как это часто делается при обработке заготовок типа «диски». Поэтому для небольших заготовок втулок эффективно использовать специальное приспособление, объединяющее определенное число заготовок в кассету, которая и устанавливается в различные приспособления (рис. 2.8).

Для переориентации втулок могут использоваться изогнутый лоток 1 (рис. 2.9, а, б), вращающийся конус 2 (рис. 2.9, в) и другие

Схемы приспособлений с пневмоприводом (а, в) и устанавливаемые в них кассеты (б) с заготовками втулок

Рис. 2.8. Схемы приспособлений с пневмоприводом (а, в) и устанавливаемые в них кассеты (б) с заготовками втулок

Схемы механизмов для переориентации заготовок втулок

Рис. 2.9. Схемы механизмов для переориентации заготовок втулок

Схема шиберного питателя с подвижным лотком

Рис. 2.10. Схема шиберного питателя с подвижным лотком

приспособления (применяемые, в частности, при ориентации и переориентации валов).

В то же время наличие внутреннего отверстия позволяет использовать его, например, в шиберном питателе с подвижным лотком, в котором захват выполняется с конусным основанием, устанавливаемым по отверстию заготовки с упором в торец (рис. 2.10). Такое решение обеспечивает лучшее центрирование заготовки.

В загрузочных устройствах также может быть использовано отверстие втулок.

Заготовки типа «втулки» в крючковом загрузочном устройстве засыпаются в бункер 1 и попадают в углубление 2, нанизываются на крючки 4 диска 3, перемещаются вверх и подаются в прием-

Загрузочное приспособление крючкового типа

Рис. 2.11. Загрузочное приспособление крючкового типа:

  • 1 — бункер; 2 — углубление; 3 — диск; 4 — крючки;
  • 5 — приемник; 6 — отводной лоток
Схема портала для установки втулок на станок

Рис. 2.12. Схема портала для установки втулок на станок:

7 — портал; 2 — механические «руки»; 3,4 — конвейер с заготовкой; 5 — станок

ник 5, а затем отводной лоток 6 (рис. 2.11). Заготовки, которые крючки 4 не захватили за отверстие втулки, будут отброшены.

Обычные питатели для загрузки полых цилиндров не используются, так как требуются более сложный цикл движения и необходимость предотвращения соприкосновения заготовок из-за тонкой стенки при высокой точности отверстия.

В серийном производстве может быть использован портал (рис. 2.12). Захватные устройства роботов могут быть обычными — в виде клещей, управляемыми и неуправляемыми. Часто захватные устройства для втулок имеют вид разрезных валиков, цанговых втулок с расширяющимися эластичными камерами (рис. 2.13). Захватные устройства с эластичными элементами выполняются с расширяющимися и изгибающимися камерами.

Изгибающиеся камеры захватывают заготовку за наружную поверхность (см. рис. 2.13, г). При переносе тонкостенных деталей, имеющих неправильную форму или ступенчатые поверхности, могут использоваться захватные устройства с эластичными камерами. Сжатый воздух подается в камеру через отверстие в корпусе, камера 3 раздувается и удерживает заготовку.

Кондукторная плита 1 может выполняться подвесной, установленной на шпинделе станка (рис. 2.14). Цилиндрические заготовки 2, выполненные в виде колец, в которых сверлятся радиальные отверстия, скатываются в зону обработки, а подпружиненный упор 3 задерживает их. При отпускании шпинделя призматические выступы кондукторной плиты 4 центрируют и зажимают кольцо. Обработанный ранее цилиндр скатывается в тару за счет того, что в рабочем положении (при обработке кольца) штифт 5 устанавливает упор 3.

Технологическая оснастка для загрузки деталей типа «полые цилиндры» на станок принципиально не отличается от оснастки, применяемой для установки заготовок типа «диски» (рис. 2.15).

Схемы захватных устройств в виде разрезной втулки

Рис. 2.13. Схемы захватных устройств в виде разрезной втулки (а), цанги (б), клещевых с рычажным механизмом (в), шариковой оправки (в), с расширяющимися эластичными элементами для удержания изделия по внутреннему (д) и наружному (е) диаметру, с расширяющейся изгибающейся камерой (ж):

1 — заготовка; 2 — захватывающее устройство; 3 — изгибающаяся камера; 4 — эластичные шарики; 5 — эластичная камера

Схема приспособления с подвесной кондукторной плитой для сверления отверстий во втулках

Рис. 2.14. Схема приспособления с подвесной кондукторной плитой для сверления отверстий во втулках

Схема загрузочного устройства с поддоном для деталей типа «полые цилиндры» для токарных станков с ЧПУ

Рис. 2.15. Схема загрузочного устройства с поддоном для деталей типа «полые цилиндры» для токарных станков с ЧПУ: а — вид сбоку; б — вид сверху

При шлифовании втулок могут использоваться люнеты. Достоинством такого решения (одна из разновидностей бесцентрового шлифования на неподвижных опорах) является компенсация погрешностей, связанных с биением шпинделя станка. Для обеспечения геометрической точности обработки при шлифовании в люнете с неподвижными опорами необходима высокая геометрическая точность базовой поверхности детали (рис. 2.16, а).

По сравнению с установкой на неподвижные опоры установка на самоустанавливающиеся опоры лучше удовлетворяют условию минимизации коэффициента копирования (рис. 2.16, б). Применение люнетов позволяет снизить величину отклонения от цилиндричности обрабатываемых деталей.

Схемы заготовок деталей типа «полые цилиндры» с жестким (а) и самоустанавливающимся (6) люнетом

Рис. 2.16. Схемы заготовок деталей типа «полые цилиндры» с жестким (а) и самоустанавливающимся (6) люнетом:

7 — заготовка; 2 — шлифовальный круг; 3 — опоры

При шлифовании с самоустанавливающимися опорами коэффициент копирования меньше, чем при использовании люнета с неподвижными опорами.

Станочные приспособления можно разделить на механизмы с жестким и силовым замыканием. При жестком замыкании кинематическая цепь деформируется, зажимая абсолютно жесткую заготовку. При повышении силы зажима возрастают деформации передаточных звеньев (рычагов, тяг, пружин и т.д.). При жестком замыкании звеньев сила зажима Q0 определяется при наименьшем размере заготовки. Максимальная сила зажима, чтобы не допустить перегрузки, определяется из выражения Qmax = 3—4Q0.

В механизмах с силовым замыканием сила зажима при перемещении ведущего звена остается постоянной при различных положениях ведомого звена, вызванных колебаниями размеров заготовки. В этом случае приведенные устройства в зависимости от их параметров в определенной степени демпфируют колебание станка и компенсируют отклонения размера.

Точность центрирования определяется совпадением осей базовой поверхности заготовок и установочной поверхности приспособления.

Погрешность установки заготовок (погрешность центрирования) приводит к биению обрабатываемой поверхности относительно базовой. Несовпадение оси базовой поверхности заготовки с осью вращения шпинделя станка может возникнуть в результате следующих причин:

  • • погрешности установки патрона на шпинделе станка;
  • • упругих деформаций заготовки и патрона;
  • • разноудаленное™ зажимных элементов от заданного положения
  • (оси);
  • • дефектов базовых поверхностей заготовки;
  • • различной глубины вдавливания зажимных элементов в поверхность заготовки из-за неоднородности свойств материала.

Для заготовок типа «кольца», получаемых раскаткой или штамповкой, отклонения от круглости приблизительно можно оценить, принимая ее величину равной 1% от диаметра (по номиналу).

Наибольшее влияние на точность центрирования кулачковых патронов оказывает шаг зажимных элементов (ширина кулачков меньше их высоты).

Для случаев закрепления тонкостенных колец в трех-, четырех- и шестикулачковых патронах В.С. Корсаков нашел формулы расчетов изгибающих моментов упругой линии кольца (табл. 2.1).

Примечание. С — упругая линия кольца.

Наибольший прогиб (8,) и выпучивание (82) кольца при его закреплении по внутренней поверхности можно найти по формулам:

где А и В — коэффициенты, зависящие от угла охвата кулачков (а); Q — усилие на кулачке; R — средний радиус кольца; Е — модуль упругости (?’=2,1 • 105 МПа для стали); J — момент инерции сечения кольца.

Коэффициенты А и В определяются по формулам:

При закреплении тонкостенной гильзы в трехкулачковом патроне ее перемещение под кулачками патрона можно определить по формуле

где Q — усилие на кулачке патрона; R — средний радиус гильзы; h — толщина стенки гильзы; А — коэффициент, зависящий от отклонения длины гильзы (/) от ее среднего радиуса (А = 1/R); Е — модуль упругости.

Деформацию гильзы можно значительно уменьшить, закрепив ее по торцам, например, на раздвижных конусах или на упругих разжимных оправках.

При обточке наружной поверхности или проточке торца заготовки момент резания Мрез стремится повернуть заготовку, но момент силы трения, возникающий между базовой поверхностью заготовки и лепестками цанги, противодействует этому (рис. 2.17).

Схема взаимодействия сил закрепления заготовки в цанговой оправке и момента резания

Рис. 2.17. Схема взаимодействия сил закрепления заготовки в цанговой оправке и момента резания

Суммарная сила зажима, создаваемая всеми (п) лепестками цанги, определяется по формуле

где К — коэффициент запаса; R — внутренний радиус заготовки; / — коэффициент трения между базовыми поверхностями заготовки и лепестками цанги; А/рез — момент резания.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >