книги / Технология инструментального производства

Давление в пневмогидрозажимных							приво­	1	2	3	4
дах	может быть		получено		порядка		60—
80 кгс/см2 (6—8 Мн/м2). Однако при закрепле­
нии	мелких	и средних		заготовок		в инстру­
ментальном		производстве			таких	больших
давлений не требуется, и поэтому эти за­
жимы в производстве инструмента не на­
ходят применения.				резания применяют
Приводы		силами
при работе на токарных и сверлильных
станках. Принцип			работы		таких	механиз­
мов заключается в следующем (рис. 49).								Рис. 49. Схема зажимного
								механизма,		приводящегося
Заготовка		/	устанавливается				между		силами резания
тремя эксцентриками — кулачками						2,	кото­		Последние		сое­
рые	сидят на одной оси с зубчатыми						колесами 3.

диняются с центральным зубчатым колесом 4. Эксцентрики-кулачки предварительно вручную вводятся в соприкосновение с заготовкой с помощью пружин, создающих до возникновения силы резания начальный момент трения между эксцентриками-кулачками и заго­ товкой. Например, при сверлении отверстия а сила резания стре­ мится повернуть заготовку по стрелке С и одновременно с этим вращает кулачки-эксцентрики в направлении стрелки П, в резуль­ тате чего достигается закрепление заготовки С увеличением силы резания, автоматически возрастает и сила зажима. Вследствие того, что эксцентрики-кулачки сблокированы через зубчатые колеса 3 и 4, они поворачиваются одновременно и самоцентрируют заготовку.

Эти приводы применяют при работе на токарных и сверлильных станках.

§ 6. УСИЛИВАЮЩИЕ МЕХАНИЗМЫ В ПНЕВМАТИЧЕСКИХ И ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ

При малых размерах пневмоцилиндра или диафрагменной камеры, когда сила на штоке недостаточна, чтобы зажать заготовку по схеме шток—изделие, прибегают к увеличению этой силы путем размеще­ ния усиливающего механизма между двигателем и заготовкой. Тогда заготовка будет зажата по схеме шток—усиливающий механизм— заготовки. К наиболее распространенным усиливающим механизмам относятся рычажные и клиновые. Почти не применяют в инструмен­ тальном производстве рычажно-шарнирные механизмы.

Сила зажима

№ = (}1а кгс (Н),

(33)

где /п — коэффициент передачи силы.

Рычажные механизмы увеличивают силу зажима в 2—3 раза. На рис. 50, а приведена схема рычага 1-го рода, на рис. 50, б — схема рычага 2-го рода. В первом случае сила зажима, без учета потерь на

трение в шарнирах,
кгс (Н),	(34)
где а и Ь — плечи рычага в мм.

91

Ь

а

. 6 . . ■ а

Рис. 50. Схемы рычажных механизмов

Для рычага 2-го рода сила зажима

V = ^^а==^ ц ± кгс (Н).

(35)

Клиновые механизмы весьма распространены в пневматических и гидравлических приспособлениях благодаря их компактности про­ стоте изготовления, надежности в работе и простоте регулирования.

На рис. 51 показана схема клинового механизма с роликовыми опорами, весьма часто применяемая при конструировании подобных приспособлений. Клин 1 с углом а, связанный резьбовым соедине­ нием со штоком двигателя, перемещаясь влево и опираясь на ролики 4, входит в соприкосновение с роликом 3. При дальнейшем продви­ жении клина влево ролик 3, связанный с плунжером 2, будет подни­ маться рверх. При этом сила на штоке <2, во много раз увеличиваясь, создаст необходимую силу зажима

У = СЦп= С1	кгс (н ).				(36)
где а =,8-7-12° — угол клина;
<рх — угол трения на наклонной плоскости клина;
Ф2 — угол трения на горизонтальной плоскости клина;
ф 3 = 5° 43' — угол трения	на направляющей плунжера.
	Однако в приведенной формуле
	силы трения	в роликовых опорах
	значительно	меньше,		так	как
	вместо трения скольжения				при­
	меняется трение		качения.		Тогда
	вместо углов фх и		ф3 подставляем
	приведенные	значения		этих уг­
	лов фпр:
	*8Фпр =		/ т5-’		(37)

Рис. 51. Схема клинового механизма с роли­ ковыми опорами

92

где / = 0,1 — коэффициент трения между роликом и осью;

й= 15-И6 — диаметр оси ролика в мм;

О= 30ч-32 — диаметр ролика в мм.

Тогда формула (36) принимает вид

~ У 18 (а + Фпр) + 12 Фпр кгс (Н).	(38)

На рис. 52, а показана конструкция клинового усиливающего механизма с опорой клина на два ролика 12 и 13. Ролик 10 входит в контакт с наклонной поверхностью в клине, образующей с пло­ скостью I—/ угол а. Ролик 10 через ось 8 связан с плунжером 4. Клин 6 связан со штоком 1 пневмоили гидроцилиндра с помощью штифта 2. В клине 6 проф'резерован паз б, в который входит выступ а плунжера 4. При передвижении клина вправо или влево выступ а на плунжере будет передвигать этот плунжер вверх или вниз. Ролики, клин и плунжер расположены в корпусе 11 и закрыты крышкой 7, прикрепленной к корпусу четырьмя винтами М8 и фиксируемой двумя штифтами 5. Опорная поверхность ж корпуса И служит для соединения с плитой приспособления с помощью четырех винтов М10 и фиксированием двумя цилиндрическими штифтами диаметром 8 мм.

Для смазки роликов просверлено центральное отверстие д, кото­ рое закрывается резьбовой пробкой 9. От этого центрального отвер-

А - А

7 8 9 д г 10 е

11

б)

Рис* 52. Конструкция клинового механизма

93

стия отходят четыре отверстия е. Для смазки применяют густое масло. В верхней части плунжера сделан паз г, на который может опираться сферический конец болта.

Другая конструкция плунжера приведена на рис. 52, б. В отвер­ стии корпуса плунжера нарезана резьба М22, куда ввертывается винт, другой конец которого связывается с губкой приспособления.

Ролик, ось, клин и плунжер изготовляют из сталей У10, У10А, 9ХС, X и подвергают термической обработке для получения твердо­ сти: на ролике ННС 56—62, на оси ННС 50—55, на клине НЦС 52—56, на плунжере ИКС 50—56. Корпуса клиновых механизмов делают из сталей 15, 20, 15Х, 20Х, 9ХС, X и подвергают термической обработке для получения твердости ННС 58—62.

Цанговые механизмы также можно рассматривать как усили­

вающие механизмы. Тогда коэффициент передачи силы				[см. формулу
(20)1.
1'п =	(а + Ф	г	Н	- ^

§ 7. КОРПУСА ПРИСПОСОБЛЕНИЙ И СВЯЗЬ ИХ СО СТАНКОМ

Корпуса приспособлений служат основанием всякого приспо­ собления. К ним прикрепляются установочные детали, направляю­ щие, зажимы, шпиндели, кулачки, цанги и т. д. Корпус приспособле­ ния поглощает вибрацию, возникающую в процессе резания от не­ равномерного припуска, твердости металла и т. д. Поэтому для доста­ точной жесткости корпуса делаются массивными. В отдельных слу­ чаях жесткость корпуса повышается путем введения ребер.

Корпуса бывают открытые и закрытые. Открытые корпуса харак­ терны для токарных, фрезерных, протяжных и шлифовальных при­ способлений. Закрытыми называют такие корпуса, которые открыты с одной стороны (рис. 53, а), с двух сторон (рис. 53, б) и с трех сторон (рис. 53, в). Такие корпуса имеют вид коробки и применяются глав­ ным образом в сверлильных приспособлениях.

Связь корпуса приспособления со станком. Корпус приспособле­ ния может быть жестко связан со станком и свободно установлен без всякого закрепления.

Жестко связанные корпуса разделяются на вращающиеся и не­ подвижно' закрепленные на столе станка. К вращающимся корпусам относятся приспособления для токарных, фрезерных и внутришлифовальных работ. К неподвижно установленным корпусам на столе

Рис. 53. Закрытые корпуса приспособлений

94

станка относятся приспособления для фрезерных, протяжных, дол­ бежных и плоскошлифовальных работ. Свободно устанавливаемые без всякого закрепления корпуса приспособлений применяются при сверлении отверстий в мелких и средних заготовках.

К вращающимся корпусам от­ носятся планшайбы, к которым крепятся различные патроны. Буртик а (рис. 54) центрирует корпус патрона относительно оси шпинделя станка, а отверстие б служит для соединения патрона и планшайбы с помощью болтов. Конец шпинделя станка обычно

заканчивается гладкой направляющей поверхностью и резьбовой частью. Поверхность центрирует планшайбу, а резьба прочно соеди­ няет ее со шпинделем станка. Левый конец шпинделя токарных и других станков снабжается резьбовой и направляющей частями для установки на них пневматических или гидравлических двигателей.

Точное центрирование заготовок достигается путем применения оправки, ось конического хвостовика которой, будучи установлен­ ной в конические отверстия шпинделя 1 станка или делительной го­ ловки, будет совпадать с его осью. В этом случае (рис. 55) заготовка 2 надевается на оправку и зажимается гайкой 4 через разрезную шайбу 3.

Неподвижно закрепленные корпуса на столе станка применяют для фрезерных и протяжных работ. В последнем случае корпус свя­ зывается с неподвижной планшайбой станка. Эта связь осуще» ствляется с помощью болтов. Для этого в лапах корпусов предусма­ триваются проушины (см. рис. 30, 31 и 35). В эти проушины заводят болты с четырехгранной головкой. Головка болта входит в Т-образный паз фрезерного и протяжного станка.

Рис. 55. Оправка для установки в коническое отверстие шпин­ дели станкд

95

Рис. 56. Направляющая шпонка

Правильноенаправление приспособления на столе станка дости­ гается направляющей шпонкой, устанавливаемой в паз основания корпуса и прикрепляемой к нему одним или двумя винтами (см. де­ тали 13 и 19 на рис. 30). Длина шпонок 25—50 мм; их число зависит от длины корпуса. Профиль шпонки выполняется ступенчатым (рис. 56) для удобства подгонки плоскости С по размеру В Т-образ- ного паза.

Свободно устанавливаемые корпуса применяются для мелких и средних размеров сверлильных приспособлений, а также для приспо­ соблений, устанавливаемых на магнитную плиту плоскошлифоваль­ ного станка.

Корпуса сверлильных приспособлений снабжаются ножками (рис. 57, а, б) или выступами (рис. 57, в), которые помогают ориенти­ ровать приспособление на столе станка, где всегда имеется стружка.

Материал корпусов. Корпуса приспособлений делают из ста­ лей 30, 35, 40, 45. В целях экономии металла и для уменьшения меха­ нической обработки часто применяют дуговую сварку. Корпуса для мелких и средних приспособлений изготовляют методом свободной ковки. Мелкие и средние корпуса приспособлений целесообразно делать из сплавов алюминия.

§ 8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ ЗАЖИМА И ПАРАМЕТРОВ ПРИВОДА

При конструировании зажимных механизмов с ручным приводом силу зажима № обычно не рассчитывают, а выбирают на основании практического опыта. При проектировании же приспособлений с пнев­ матическими и гидравлическими приводами их параметры определяют только методом расчета. Покажем на двух примерах ход расчета пара­ метров привода.

На рис. 58 показана схема токарной обработки заготовки в па­ троне. В точке А при точении возникает сила Р2, рассматриваемая как сила сопротивления срезаемого слоя. С. позиций курса «Сопро­ тивление материалов» — эта сила есть ни что иное как реакция силы резания Ргс, направленной вверх. Сила резания стремится повернуть

96

заготовку по часовой стрелке. Для ее удержания следует приложить силу трения Ртр, равную силе Ргс, но направленную в противополож­ ную сторону, навстречу ей. Сила трения

Ртр =	Г ц	кгс (Н),
где (л — коэффициент трения покоя,		который будем называть коэф­
фициентом сцепления.
Сила зажима VI/, удерживающая заготовку,
Г =	кгс (Н).		(40)

Сила зажима зависит от диаметра заготовки, вылета ее из патрона, материала обрабатываемой заготбвки, глубины резания, подачи. Сложность определения силы зажима заключается в том, что имеется множество переменных величин и их трудно рассчитать. Поэтому с достаточной для практических целей точностью, сила зажима № определится в предположении, что действует одна сила, которая стремится повернуть заготовку и сдвинуть ее вдоль оси.

Величина этой силы # получится в результате геометрического

сложения сил Ргс и РХс:
К = У Р 1с + Р1а кгс (Н),	(41)

где Рхс — сила резания, действующая вдоль оси заготовки и состав­ ляющая 0,25Ргс>

Подставляя в формулу (41) вместо РХс ее значение 0,25Ргс и про­ изведя соответствующие преобразования, получим

Я = 1,03Р*с

Ргс кгс (Н).

(42)

Влияние вылета заготовки из патрона, а также непрерывное изме­ нение условий работы на станке, колебание припусков, твердости металла и другие факторы учитыва­ ются коэффициентом надежности К,

который вводим в формулу (42).

^Гр

щ

Рис. 57. Ножки (а, б) и выступы (в)	рис. 68. Схема действия сил
в корпусах для сверлильных приспосо»	при точении
блений
4 А. И. Барсов	97

Коэффициент К выбирается в зависимости от отношения

где Б —

диаметр заготовки, а Ь — вылет заготовки из патрона:

Ь : И .............................................	0,5	1	1,5	2
К .................................................	1,5	2	2,5	4

С учетом коэффициента надежности К формула (42) примет вид

кгс (Н).	(43)
Тогда, пользуясь формулой (40) и имея в виду,	что Ртр = Рг =
= Ргс, сила зажима
кгс (Н)-	(44)
Ниже приведены значения коэффициента ц.
Состояние установочной поверхности р
Гладкая .....................................................................................	0,2—0,25
С кольцевыми или параллельными канавкам и ................	0,3—0,4
С перекрестными взаимно перпендикулярными канавками	0,45—0,5
С зубьями для зажима по необработанным поверхностям	0,8—1,0

Следует сказать, что каждый кулачок патрона (см. рис. 58), испы-

1У и?

тывает 1/8 нагрузки, т. е. -у и, следовательно, сила трения на каж-

р

дом кулачке также составит Ч3, т. е. _1Е.

3

Обратимся к уравнению (33), которое связывает силу зажима V? с силой на штоке <2 коэффициентом передачи силы »п. Перепишем это уравнение в развернутом виде применительно к пневмоцилиндру двой­ ного действия и с закреплением заготовки в цанговОм патроне при отсутствии упора в цанге. Рабочий ход поршня установлен со сто­ роны полости цилиндра со штоком. Для этого используем формулы (21), (23) и (44). Тогда уравнение, связывающее силу зажима № с силой на штоке <3 и коэффициентом передачи силы 1П будет иметь вид

У — (В»- О) П ,е (а‘+ ^ ■- (Т + Р) кгс (И),

(45)

В этой формуле неизвестным параметром оказывается Б — диа­ метр цилиндра. Для гидроцилиндров неизвестными параметрами, в зависимости от обстоятельств, могут быть Б и р . Для нахождения силы Рг вначале надо определить мощность резания Ырез при обра­ ботке любым методом, а затем по формуле для окружной силы вычис­ ляется сила Рг.

Эмпирические формулы для Ырез можно найти в учебных пособиях по резанию металлов и различных справочниках по нормированию.

Второй пример приводим на фрезерование лапок и квадратов ре­ жущих инструментов (рис. 59). При фрезеровании лапки сверла

98

Рис. 59. Схема действия сил при фрезеровании квадратов (а) и лапок (0)

или какого-либо другого инструмента базой для установки может слу­ жить конический хвостовик, закладываемый в призму, а при фрезеро­ вании квадрата базой будет цилиндрический хвостовик, устанавли­ ваемый в цангу. Фрезерование в обоих случаях производят двумя дисковыми трехсторонними фрезами. В первом случае на этих фрезах сделаны радиусы согласно номеру конуса Морзе. На рис. 59 показано действие сил Р„с и Р2^ — это соответствующие силы резания, а силы

Рн и Рг — их реакции.

Сила резания Р„с стремится сдвинуть заготовку по стрелке А,

препятствует ей сила IV. Тогда перепишем формулу (33) в разверну­ том виде применительно к приспособлению с приводом от пневмоци­ линдра с клиновым усиливающим механизмом. Такое приспособление изображено на рис. 40. Для этого используем формулы (22), (38) и (44):

	п т _ 1— 1д(« + <Рпр) +	*8<Р8
—	“ - Т - ' ” 1 - ■ № + < * ,) + <8	^	кгс <“ >.	(46)

где д — количество одновременно обрабатываемых поверхностей; К = 2 — коэффициент надежности.

При определении параметров привода прежде всего надо пра­ вильно установить: какие силы появляются при обработке данной за­ готовки в конкретном приспособлении и в каком направлении эти силы действуют. Далее вычисляют ЛГрез, затем Рг. После этого со­ ставляют уравнение, связывающее силу зажима V? с силой на штоке <2 и соответствующим коэффициентом передачи силы »п (или без него).

§ 9. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ СТАНКОВ ТОКАРНОГО ТИПА

Центры применяют в инструментальном производстве для обра­ ботки хвостового режущего инструмента, измерительного и вспомо­ гательного инструментов на токарных, многорезцовых и других стан­ ках.

99

Вращение заготовки (рис. 60), установленной между передним центром 1 и задним центром 5 токарного станка, осуществляется с помощью планшайбы 2. В ней установлен палец 3, увлекающий хо­ мутик 4, надетый на заготовку. Заготовка в хомутике закрепляется винтом 8. Недостаток приведенной конструкции — отсутствие предо­ хранительных устройств, служащих для «смягчения» удара при вы­ лете заготовки из центров.

В целях создания безопасной работы с большими скоростями резания применяют планшайбы, оснащенные стальным кожухом 9. Кожух прикрепляется к планшайбе винтами 10 с небольшим шагом расположения (50—60 мм). Со стороны шпинделя станка буртик а защищает рабочего от возможной травмы выступающей гайкой пальца 5. Центры 6 с твердосплавным наконечником 8 иногда исполь­ зуют при работе с большими скоростями резания. Широко применяют вращающиеся центры. Центр 7, показанный на рис. 60, имеет большой вылет и, следовательно, обладает небольшой жесткостью. Достаточ­ ная жесткость достигается встраиванием подобных центров в корпуса задних бабок токарных многорезцовых станков.

На режущих инструментах обрабатывают: затылки зубьев на токарно-затыловочных станках; пазы, канавки, и другие поверх­ ности — на фрезерных станках; резьбу — на резьбошлифовальных станках; передние поверхности затылованных зубьев — на заточных станках. Во всех этих случаях требуется жесткая связь хомутика с планшайбой (рис. 61, а). Изогнутый конец хомутика в (рис. 60) входит в просвет а (рис. 61, а), образованный между концами бол­ тов 1 и 3. Болт 3 с контргайкой 2 остается неподвижным в процессе работы. Наоборот, болт 1 — подвижный и служит для закрепления изогнутого конца хомутика каждый раз при установке новой заго­ товки. Обычный хомутик с прямым концом б (рис. 60) широко приме­ няется при выполнении различных токарных работ.

Хомутик, изображенный на рис. 61, б, используют в мелко- и сред­ несерийном производстве при закреплении заготовок за опрёделен-

1С0