книги / Технология инструментального производства

Для надежного закрепления заготовки величина эксцентриси­ тета е определяется из следующего неравенства:

(1,25— 1,5) б,

где б — допуск на размер заготовки, в сторону которого действует сила зажима.

Отношение Э : е называют характеристикой эксцентрика. Основной недостаток круговых эксцентриков заключается в не­

постоянстве угла подъема кривой. Круговые эксцентрики должны быть самотормозящими и не должны выключаться из зацепления с заготовкой в процессе работы. Для того, чтобы обеспечить условие самоторможения, при конструировании эксцентриков выбирают отношение И : е = 20-*-25. Характер кривой эксцентрика должен быть постоянным подобно кривой, приведенной на рис. 26, в. Од­ нако постоянство подъема кривой зависит от отношения О : е. На рис. 28 показаны развертки рабочих частей окружности (на рабочей дуге 130°) круговых эксцентриков с отношением И : е = 20 и 10.

Эти развертки построены следующим образом (рис. 29). Из точки О, отстоящей от точки Ох на величину эксцентриситета е, описана окружность диаметром И. Развертка профиля эксцентрика

0° 10'

Рис. 29. Построение профиля круговых эксцентриковых на рабочей их части для О : е 20 (а) и О : е = 10 {б)

п

Рис. 30* Приспособление для фрезерования паза в плашке под разжимной винт

2', 3' и т. д. Затем на каждой развертке откладываем отрезки 1—Г , 2—2', 3—3' и т. д., далее полученные точки соединяем плавной кри­ вой. На рис. 28, а видно, что для эксцентрика О : е — 20 характер кривой на всем участке постоянен и угол подъема кривой соответ­ ствует углу 5° 43', а для эксцентрика с И : е = 10 условие самотор­ можения будет обеспечено только на участке от 0 до 60° (рис. 28, б).

На рис. 30 показано приспособление для фрезерования паза в плашке под разжимный винт. В этом приспособлении вместо резь­ бового зажима применен эксцентрик с постоянным углом подъема кривой. Устройство эксцентрикового узла следующее.

Две гайки 11, навинченных на болт 14, из которых одна является контргайкой, служит как для закрепления, так и для регулирования положения эксцентрика 2 и рукоятки 1 в момент зажатия. Установ­ лено, что наилучшая длина рукоятки должна быть не менее 350 мм. Рукоятка ввинчивается в корпус эксцентрика, а винт 21 служит для надежного удерживания резьбовой части рукоятки, которая может ослабевать от вибрации в процессе фрезерования. На рукоятке на длине 180 мм от верхнего конца наносится накатка (чтобы рука не скользила). Эксцентрик связывается с проушиной болта 14 посред­ ством оси 20. Ось 20 удерживается от выпадения из отверстия проу­ шины болта винтом 3. Шайба 4 служит опорой эксцентрику и делается из стали У7 или У8 и подвергается термической обработке до твер­

72

дости НЦС 40—50. Эксцентрик изготовляется из стали X, 9ХС, 20Х или 20 и термически обрабатывается до твердости НЯС 50—60.

Плунжерные зажимы находят применение для одновременного закрепления многих заготовок. На рис. 31 показана в плане схема

крышка 2, внутри которой просверлено глубокое отверстие, запол­ ненное гидропластом 5. Четыре плунжера 4 (а их может быть 20—50) служат для одновременного зажатия четырех заготовок 10. Винт 6 предусмотрен для предохранения от выпадания гидропласта, а также для создания нужного натяга гидропласта при наладке. Откидной болт 8 вращается вокруг оси 9 и закрепляется гайкой 7. После за­ крепления откидного болта плунжеры передают силы на каждую заготовку.

Этот механизм требует тщательного изготовления. Все плунжеры должны быть подвергнуты термической обработке, прошлифованы, а в отдельных случаях доведены и хорошо смазаны. Гидропласт (пластическая масса) должен обладать эластичностью, вязкостью, текучестью при заполнении отверстия, химической стойкостью по отношению к металлу, малым коэффициентом сжатия и непроходи­ мостью через малые зазоры. Гидропласт по своему составу пред­ ставляет студенистую массу, в состав которой в определенных пропорциях входит полихлорвиниловая смола, дибутилфталат, па­ рафин и масло. Гидропласт при малых перемещениях обеспечивает большую силу зажима и поэтому позволяет передавать ее через систему плунжеров от одного винта.

Приспособления с гидропластом рекомендуется применять в ус­ ловиях устойчивой температуры помещения. Повышение темпера­ туры приводит к резкому снижению вязкости и увеличению утечки через зазоры. Торец плунжера, соприкасающийся с гидропластом, должен иметь плоскую, а не выпуклую и не конусообразную форму. Приспособления с гидропластом чаще всего применяют для плоско­ шлифовальных работ.

Прихваты — весьма распространенные зажимные устройства. Они представляют собой неравноплечие рычаги 1-го и 2-го рода.

Рис. 31. Приспособление для закрепления заготовок гидропластом

73

Другая часть прихвата, называемая опорной, тем или иным способом соединяется с-корпусом приспособления. Различают сое­ динения непосредственно связанные и отъемные, не связанные с кор­ пусом приспособления. К первой группе соединений относятся при­ хваты, показанные на рис. 33, ко второй группе — показанные на рис. 34. В практике встречаются и другие конструкции опорных частей прихватов.

Во всех соединениях прихватов с корпусом приспособлений предусмотрена возможность колебания прихвата для того, чтобы губки его могли бы «следить» за фактическим состоянием поверх­ ности. Колебание прихвата достигается за счет зазора между осью

Рис. 33. Конструкция опорной части прихватов с установкой их на оси: / — опоры в корпусе приспособления; 2 — ось

74

А

0,5 мм; для схемы по рис. 33, в — уг- с непременным изготовлением выпуклой части на оси; для схемы 4по рис. 34 А .

Все оси на рис. 33 имеют углубления с углом 90° под стопорные винты. Головка болта 1 (см. рис. 22) и гайка 10 (см. рис. 30), должны торцами опираться на пЛЬскость прихватов. Однако вследствие неизбежных погрешностей в размерах заготовок прихват может принимать различные положения. В результате торец гайки или головки болта будет испытывать одностороннюю нагрузку. Для устранения этого явления между опорным торцом гайки или головкой болта и плоскостью прихвата ставят так называемую сферическую шайбу. У сферической шайбы одна торцовая поверхность выпол­ няется по радиусу.

Сферические шайбы выполняются двух типов. Первый тип пре­ дусматривает необходимость изготовления сферической поверхности на прихвате (см. рис. 22 и 30). Такая конструкция прихвата несколько усложняет процесс его изготовления. Второй тип сферической шайбы включает две детали, из которых одна шайба с внутренней сфериче­ ской поверхностью, а другая — с наружной. Эта конструкция проще. В практике встречаются два типа шайб. Однако первый тип позво­ ляет более точно центрировать прихват относительно заготовки независимо от наличия зазора во всех звеньях прихвата.

Прихваты делают из сталей 40 и 45. Зона около губки закали­ вается до твердости ИКС 35—45. Опорные части прихватов подвер­ гаются термической обработке до твердости НКС 30—45 (рис. 33 и 34). Оси изготовляют из сталей У7, Х8, 40, 45, 50 и после терми­ ческой обработки их твердость НКС 30—45.

§4. УСТАНОВОЧНО-ЗАЖИМНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Вслучаях, когда по условиям технологического процесса надо выдерживать размеры относительно оси вращения изделия, при­ меняют механизмы, одновременно выполняющие как установочные, так и зажимные функции. Механизмы, автоматически центрирующие

75

а 6 5

4

изажимающие заготовки, называются самоцентрирующими. В ин­ струментальном производстве широко применяются призматические

ицанговые установочно-зажимные механизмы. Плунжерные и гидравлические установочно-зажимные механизмы в производстве инструментов не применяют и поэтому в этой книге не рассматри­ ваются.

Призматические механизмы в инструментальном деле применяют главным образом для центрования заготовок на начальной стадии технологического процесса. В данном случае наружная поверхность заготовок служит черновой базой.

На рис. 35 показана конструкция приспособления с самоцентрирующим зажимным механизмом. Сущность работы заключается в следующем. В корпусе 1 приспособления установлены два пол­ зуна 4, 5, перемещающихся в направляющих в корпуса и удержи­ вающихся с помощью планок 8. Винт 2 с трапецеидальной резьбой разного направления (правая и левая) входит в гайки 3 и 6. Эти гайки установлены в ползуны. Вращая рукоятку 7 в одном направ­ лении, ползуны будут сближаться и призмы а и б зажмут заготовку. Вращая рукоятку в обратном направлении, призмы разойдутся и открепят заготовку.

Долговечность (стойкость) рабочих поверхностей призм а и б можно повысить путем оснащения их твердосплавными пластинками или закаленными планками из сталей X, 9ХС и др. Подобная схема механизма широко используется в центровальных станках.

Цанговые механизмы. Ц'ангой называется втулка, разрезанная на две трети своей длины для образования трех, четырех и шести кулачков. Сжатие и расхождение кулачков достигается путем пружинения тонких стенок цанги. Сама цанга не является механизмом. Только в сочетании с другими деталями цанга составляет механизм.

76

Различают цанги толкающие и тянущие. Толкающие цанги (рис. 36, бу испытывают сжатие от силы, развиваемой обычно резь­ бовым зажимом. Тянущие цанги (рис. 32, а) снабжаются резьбой на хвостовой части, в которую ввинчивается тяга от какого-либо механизированного привода, и, следовательно, работают на растя­ жение. . Эти цанги позволяют автоматизировать процесс зажатия и разжатия прутка в автоматах и приспособлениях с автоматическим циклом работы. Цанги применяют для зажатия главным образом обработанных поверхностей, для получения других поверхностей, точно расположенных относительно оси вращения заготовки.

На рис. 37 показан цанговый патрон, применяемый при работе на токарных, револьверных, фрезерных, резьбофрезерных и внутришлифовальных станках. Корпус патрона 1 навертывается на шпиндель станка. Цанга 4 хвостовой частью вставляется в цилин­ дрическое отверстие а для точного направления ее вдоль оси, а цен­ трирование заготовки достигается точной обработкой конической поверхности б цанги и патрона. Гайка 5, нажимая на торцовую по­ верхность цанги в, заставляет ее кулачки сжаться и заготовка будет зажата. Гайку 5 вращают специальным ключом, вставив его в от­ верстие г. Для легкого освобождения заготовки при откреплении цанги предусмотрена пружина 2, стремящаяся передвинуть цангу вправо. От действия крутящего момента гайки 5 цанга предохра­ няется винтом 3, фасонный конец которого входит в паз цанги. Угол конуса в цангах 2а чаще всего делают равным 30° (см. рис. 36), а угол конуса в отверстии корпуса патрона — 29°. Это дает возмож­ ность осуществить зажатие в плоскости I — I (рис. 37). Подобное сочетание углов предусматривается как в толкающих, так и тяну­ щих цангах.

Цанги изготовляют из сталей У8А—У12А, 9X0, X или 4ХС. Рабочая часть цанги подвергается термической обработке до твер­ дости НКС 52—60, а хвостовая часть до твердости НКС 35—45.

'Для надежной работы цанг, зазор в отверстии их (между заготовкой) не должен превышать 0,2 мм.

Цанги, приведенные на рис. 36, рекомендуется применять для

Рис. 36. Цанги

77

Закрепление длинной заготовки в цанге, показанной на рис. 37, осуществится в плоскости I—/, и ось этой заготовки может откло­ ниться от оси патрона.

На рис. 38 показана схема цангового патрона с двусторонней цангой. Некоторое отличие этой конструкции от патрона, изобра­ женного на рис. 37, заключается в следующем. Втулка 4 предохра­ няет цангу 3 от действия крутящего момента гайки /, следовательно, цанге сообщается поступательное движение; конструктивно вве­ дены кольца 2 и 5 для обжатия рабочих частей цанг.

Сила зажима № заготовки, действующая в цанге, определяется следующим образом. На цангу тянущего или толкающего типа (рис. 39) вдоль оси О—О действует сила ф, развиваемая каким-либо приводом (ручным или механизированным). Допустим, что цанга

.78

Но 1Г = № и <2' = 0 и тогда

Однако при работе цанга испытывает трение как на конической поверхности Е—Н, так и от соприкосновения поверхностей заго­ товки и отверстия цанги. Последнее будет иметь место только при установке упора для заготовки. Кроме того, учитываем потери нц деформацию кулачков цанги при их сжатии и на преодоление

Т— потери на деформацию кулачков цанги при зажатии заготовки, в кгс (Н);

диаметром 30—50 мм — 10—25 кгс (100—250 Н); для цанг диамет­ ром 50—80 мм — 25—50 кгс (250—500 Н).

Потери Р определяются по соответствующим формулам. Углы трения фх и ф2 принимают каждый 5° 43'.

§5. МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ ЗАЖИМЫ

Взависимости от-источника привода к механизированным зажи­ мам можно отнести: пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, силами резания, электрические. Все эти зажимы позво­

Ниже приведены сравнительные нормы времени, затрачиваемые на закрепление различными зажимными механизмами (по данным Б. А. Щукарева):

79

К другим основным преимуществам механизированных зажимов следует также отнести сохранение постоянства действия силы за­ жима в течение всего процесса обработки и облегчение труда рабо­ чего.

Пневматические зажимы работают от сжатого воздуха, выра­ батываемого на каждом заводе на центральной компрессорной стан­ ции. Компрессоры сжимают атмосферный воздух до давления 6— 8 кгс/см2 (60—80 Н/см2). С учетом потерь (трение в трубопроводах, изменение направления труб для разводки сжатого воздуха, утечка), а также коэффициента одновременности работы станков расчет пнев­ моприводов ведут на давление 4 кгс/см2 (40 Н/см2).

Сущность конструкции приспособления с пневмоприводом заклю­ чается в следующем (рис. 40). Из распределительного крана 1 сжа­ тый воздух из сети по трубопроводу 2 поступает в полость I цилиндра 3, в которой он расширяется и давит на поршень 4. В ре­ зультате этого поршень двигается влево. Шток 5 этого поршня связан с клином 6, опирающимся на ролики 7. При движении клина влево имеющийся скос а на этом клине входит в соприкосновение с роликом 8 и плунжер 9, связанный с роликом, будет передвигаться вверх. При дальнейшем передвижении плунжера вверх подвижная губка 10 приспособления прижимает заготовку 11 к неподвижной губке 12. Винт 13 с контргайкой 14, соединяющий плунжер и под­ вижную губку, служит для регулирования расстояния Н между губками. Открепляется заготовка путем переключения распреде­ лительного крана 1 (на рис. 40 это переключение показано штри­ ховыми линиями), в результате чего воздух из полости цилиндра будет выпущен в атмосферу, а сжатый воздух из сети пойдет по тру­ бопроводу 15 в полость I I цилиндра и передвинет поршень 4 вправо. В результате подвижная губка с плунжером опустятся вниз.

Для нормальной работы приспособления на пути сжатого воз­ духа из сети к распределительному крану / устанавливаются сле-

80