книги / Технология инструментального производства

дующие приборы: вводной кран 21, влагоотделитель 20 для очистки воздуха от влаги и механических примесей, регулятор давления 19 для регулирования и поддержания постоянного давления сжатого воздуха, монометр 18, масленка 17 для снабжения сжатого воздуха распыленным маслом, обратный клапан 16 для обеспечения безо­ пасности работы.

Для создания силы зажима 'Ш при закреплении заготовок в при­ способлениях применяют поршневые и диафрагменные пневматиче­

ляют собой цилиндры 1, внутри которых ходят поршни 2. Шток 3 связан с зажимными элементами приспособления чаще всего через систему рычагов или механизм клина, увеличивающих силу зажима. Сжатый воздух поступает из сети в полости цилиндра по трубопро­ водам 4 и 5 через распределительный кран 6. Последний представ­ ляет собой золотниковое устройство, предназначенное для направ­ ления сжатого воздуха в ту или иную полость цилиндра. В золот­ нике 6 отверстия а и б расположены так, что отверстие а соединяет одну полость цилиндра с трубопроводом, подводящим сжатый воз­ дух, а отверстие б — другую полость цилиндра с атмосферой воз­ духа. Таким образом, поворачивая золотник крана, заставляют пор­ шень совершать возвратно-поступательные движения.

81

виваемой двигателем двустороннего действия потому, что часть энер­ гии сжатого воздуха затрачивается на преодоление силы пружины.

При работе с односторонним цилиндром в переключающем кране одно отверстие заглушается.

Недостатки пневмодвигателей одностороннего действия: при диаметрах цилиндров до 100 мм сила, поглощаемая пружиной, приводит к некоторому уменьшению силы на штоке; пружина не дает возможности быстро возвращать поршень в исходное положение.

И 50 мм. Толщину стенок цилиндров в зависимости от диаметра и материала цилиндра рекомендуется выбирать по данным, приве­ денным в табл. 22.

Д и а ф р а г м е н н ы е п н е в м о д в и г а т е л и . Сущность работы диафрагменной камеры одностороннего действия заключается в следующем (рис. 42). Камера состоит из двух кожухов 1 и 6, собран­ ных вместе с гибкой тарельчатой диафрагмой 2. Внутри корпуса расположена опорная шайба 3, посаженная на шток 8. Пружины 4 и 5 отталкивают опорную шайбу в левую сторону. Камера прикреп­ ляется к приспособлению с помощью болтов 7 (на схеме не показаны). Сжатый воздух по трубопроводу 10 поступает в камеру. Трубопро­ вод 10 соединен с распределительным краном 9. Впуская сжатый воздух в полость А камеры, диафрагма 2 передает давление на шток 8. При переключении крана 9 сжатый воздух из камеры уходит в атмосферу, а под действием пружин 4 и 5 диафрагма 2 возвращается в ис­ ходное положение. Быстрое возвращение диафрагмы в исходное положение осуществляется с помощью двух вставленных друг в друга пружин.

Наибольшая длина хода тарельчатой диафрагмы в одну сторону от исходного положения Ь = (0,18н-0,22) О, где О — диаметр диа­ фрагмы.

82

роннего действия. В этой конструкции две опорные шайбы при­ креплены к диафрагме. Наибольшая длина хода в каждую сторону (0,17—0,22)0.

Размеры камер следует выбирать в зависимости от требуемой ве­ личины хода штока с таким расчетом, чтобы при отводе шток шайбой или диафрагмой упирался в одну из половин камеры, а при закрепле­ нии заготовки оставался запас хода 8—10 мм.

83

Для тарельчатых диафрагм применяют резинотканевый мате­ риал — транспортерную ленту или прорезиненный ремень, а для плоских диафрагм — резинотканый материал, а также техническую листовую резину или резину с тканевой прокладкой. Сила на штоке для камеры с резинотканевой (рис. 42 и 43, а) диафрагмой в исходном положении

Сила на штоке для камеры с резиновой диафрагмой (рис. 43, б)

где О — диаметр диафрагмы в свету в см; й — диаметр опорной шайбы в см; р — давление воздуха в кгс/сма (Н/м2);

Р — сила возвратной пружины в кгс (Н).

Рекомендуются диафрагмы с наиболее распространенными диа­ метрами: 125, 160, 200, 250, 320 и 400 мм. Опорные шайбы рекомен­ дуется выбирать для резинотканевых диафрагм й = 0,70, а для рези­

Преимущества диафрагменных двигателей: компактность, полная герметичность, отсутствие трущихся частей и необходимости смазки. К недостаткам надо отнести: ограниченный ход штока и падение силы

и диафрагменных двигателей с приспособлением их можно разделить на стационарные и вращающиеся.

На рис. 40 показана схема стационарного привода, применяемая там, где заготовкам при обработке сообщается поступательное движе­ ние. Эти приводы применяют для фрезерных и сверлильных приспо­ соблений; они конструируются в зависимости от места расположения на приспособлении.

84

13 /4 /5 # /7

Рис. 44. Вращающийся пневматический поршневой двигатель

Вращающийся привод применяют там, где в процессе обработки заготовка вращается, т. е. при работе на токарных, револьверных, внутришлифовальных станках. На рис. 44 изображен поршневой пневматический двигатель, который находит применение для работы на токарных, револьверных и внутришлифовальных станках. Этот двигатель устанавливается на задний конец шпинделя станка и соединяется с ним посредством планшайбы. Планшайба центрирует цилиндр двигателя 14 по буртикам д и крепится к нему болтами. Шток поршня связан посредством промежуточной штанги с зажимным механизмом патрона, цанги, оправки.

Сжатый воздух во вращающийся цилиндр подается в обе полости цилиндра. Сущность работы вращающегося двигателя заключается

вследующем. На пальце 11 свободно находится воздухораспреде­ литель 6, в котором сделаны две кольцевые камеры. В каждой камере установлено кольцо 7 с выточкой а и четырьмя радиальными отвер­ стиями б для свободного доступа сжатого воздуха. С сетью сжатого воздуха воздухораспределитель соединяется с помощью резиновых шлангов 26 через штуцеры 27. Резиновые шланги соединяются с рас­ пределительным краном. Сжатый воздух проходит через отверстия колец 7 в камеры воздухораспределителя и по каналу г поступает

влевую полость цилиндра, а по каналу в — в правую полость ци­ линдра. При этом цилиндр с пальцем И все время вращается, а воз­ духораспределитель остается неподвижным. В корпус цилиндра 14 установлена стальная гильза 15, толщина которой выбирается по нижнему пределу толщины стенок цилиндра пневмодвигателей.

Отверстия для подачи сжатого воздуха в полости цилиндра по технологическим соображениям в соответствующих местах закры-

85

ваются заглушками 13 (на рисунке таких заглушек три). На конец пальца навернута гайка 1, удерживающая воздухораспределитель 6. Крышка цилиндра 12 удерживается на пальце гайкой 10.

Подобная схема подвода сжатого воздуха применяется и для вращающихся диафрагменных двигателей. Поршневые двигатели находят применение для тяжелых и средних работ на токарных, ре­ вольверных, фрезерных и сверлильных станках. Диафрагменные двигатели применяют главным образом для средних и легких работ при отсутствии необходимости в больших ходах для отвода зажимных устройств и создания сравнительно небольших сил зажима, например при работе на внутришлифовальных станках.

Гидравлические двигатели. Энергоносителем в гидравлических двигателях служит веретенное масло, которое поступает в цилиндр или от одиночной насосной станции или от групповой насосной стан­ ции, рассчитанной на обслуживание 25—50 станков. Давление масла может быть принято в пределах 10—65 кгс/сма (1—6,5 Мн/м2). Мощ­ ность электродвигателя лопастного насоса для гидропривода [101

всоответствии с технологическим процессом;

К= 1,5-ь2 — коэффициент надежности.

Из анализа формулы (29) можно сделать вывод: чем выше давле­ ние требуется получить в системе, тем больше должна быть мощность электродвигателя. Преимущества гидравлических двигателей по сравнению с пневматическими: компактность, отсутствие коррозии в цилиндрах, отсутствие шума, экономное расходование электро­ энергии.

На рис. 45 показана схема питания гидравлического двигателя приспособления от групповой насосной станции. Двигатель двусто­ роннего действия. В направлении от лопастного насоса 3 установлены: фильтр 4 для очистки масла от грязи; предохранительный клапан 6, отрегулированный на определенное давление, возвращающий лиш­ нее масло в бак 1 по трубопроводу 5; монометр 7; компенсатор 8, поддерживающий давление в сети и пополняющий утечки масла во время работы приспособлений. Вводной кран 9 подключает станцию к напорной магистрали 11. К каждому станку масло подводится с по­ мощью гибкого шланга 12 высокого давления. Этот шланг подходит

86

к гидропанели, на которой смонтированы: предохранительный кла­ пан 13, отводящий лишнее масло по сливной трубе 18 в сливную маги­ страль 10, и, наконец, в бак; монометр 14, обратный клапан 15, слу­ жащий для поддержания давления в цилиндре во время работы или если по каким-либо причинам электродвигатель насоса остановится. При отсутствии обратного клапана возможны: поломка рабочего ре­ жущего инструмента, приспособления и даже станка из-за самооткрепления заготовки.

Далее на гидропанели размещаются: вводной кран 16, трехходо­ вой распределительный кран 17. Масло по напорной магистрали 11, гибкому шлангу 12 поступает в левую полость гидроцилиндра 19 через трехходовой распределительный кран 17 (См. положение /). Если кран находится в положении II, то масло из левой полости цилиндра будет поступать в бак по сливной трубе 18 через отверстие, показанное на рисунке штриховыми линиями. Но в то же время масло из напорной магистрали 11 по гибкому шлангу 12 (см., положение //) будет поступать в правую полость цилиндра.

По степени связанности с приспособлением поршневые двигатели могут быть стационарными и вращающимися.

Стационарные двигатели применяют там, где заготовкам при обработке сообщается поступательное движение. Их используют для фрезерных и сверлильных приспособлений и конструируют в зависи­ мости от места расположения на приспособлении (рис. 46).

87

Рис. 46. Схемы гидравлических двигателей:

а — двустороннего действия; б — одностороннего действия

Силу на штоке определяют по формулам (22)—(24), в которых для гидравлических двигателей принимают следующие значения: давле­ ние р ~ Ю-ь65 кгс/см2 (1—6,5 Мн/м2), к. п. д. т) = 0,7-*-0,9.

Гидравлический двигатель двустороннего действия токарных, револьверных и внутришлифовальных станков приведен на рис. 47. Цилиндр 16 резьбовой частью навертывается на левый конец шпин­ деля соответствующего станка, а поверхность а служит для точного центрирования цилиндра по направляющей конца шпинделя станка. Шток 5 заканчивается резьбовой частью, служащей для соединения с патроном посредством тяги (тяга и патрон не показаны). Тяга с дву­ мя концами, оканчивающимися резьбой, ввертывается одним концом в резьбовое отверстие какого-либо патрона, а другим концом навин­ чивается на резьбу штока 5. Из напорной магистрали масло по гиб­ кому шлангу 20 высокого давления через отверстие в в штоке посту­ пает в левую полость цилиндра, а по шлангу 19 через отверстие г в штоке — в правую полость цилиндра. В маслораспределителе 4 сделаны кольцевые выточки в и г для аккумулирования масла. В от-

А -А

Рис, 47. Схема гидравлического двигателя двустороннего действия для станков с вращательным движением

88

верстиях б маслораспределителя 4 нарезается коническая резьба 1/4". В эти отверстия ввертываются штуцеры, другой конец которых присоединяется к гибким шлангам. Шайба 2 и винты 1 служат для удержания маслораспределителя на конце штока.

Шток изготовляется из стали 40Х и закаливается на участке со­ прикосновения с маслораспределителем до твердости НЯ.С 50—55, а на остальном участке — до твердости #/?С 30—35. Диаметр штока на участке маслораспределителя доводится по отверстию для полу­ чения зазора не более 20—15 мкм. Маслораспределитель изготов­ ляется из стали X или 9ХС и термически обрабатывается до твердости ННС 55—60. Цилиндр делается из стали X или 9ХС и затем подвер­ гается термической обработке до НВ.С 40—50. Для поршней прини­ мают сталь 40X.

Расчет толщины стенки цилиндра на прочность производят по формуле [21:

Уплотнения пневматических двигателей. Сущность уплотнения пневматического двигателя показана на рис. 44. Уплотнение пальца 11 как с левой стороны, так и с правой произведено У-образ- ной манжетой с направлением пальца втулками 4. Войлочное кольцо 3 предохраняет манжету от повреждения стружкой. Чтобы воздух из одной камеры воздухораспределителя 6 не попадал в другую, исполь­ зована V-образная манжета, закрепленная металлическим кольцом 9. Для уплотнения крышки цилиндра 12, закрывающей цилиндр 14, в данной конструкции применена прокладка 25 из паронита. Очень удобно уплотнение, показанное на рис. 47 (деталь 18). В этом случае количество крепежных болтов 24 может быть сведено до двух—четы­ рех с выдерживанием прочностных характеристик для них, тогда как уплотнение прокладкой требует определенного шага в располо­ жении крепежных болтов. Поршень 17, состоящий из двух полови­ нок, уплотнен У-образными манжетами 15 и 16. Кольцо 23 служит для направления поршня. Шток 22 с деталями поршня, представля­ ющие собой неподвижное соединение, уплотняются кольцами. Уплот­ нение цилиндра со штоком с правой стороны произведено У-образной манжетой 20 и войлочным кольцом 21, предохраняющим манжету от стружки и сора извне. Резиновое кольцо 18 представляет собой амор­ тизатор для поршня, когда последний возвращается в исходное поло­ жение.

Кольца и V-образные манжеты изготовляются из маслостойкой резины (соответственно по ГОСТ 9833—61 и 6969—54). При примене­ нии У-образных манжет обеспечивается точность посадки поршня и

там, где по каким-либо условиям не может быть обеспечена обильная смазка. Вместо У-образных манжет можно применить уплотнение

89

во втулки 3. Внешнее кольцо, подобно войлочному кольцу, служит для предохранения внутреннего кольца от • повреждения струж­ кой и сором извне [2]. Подобное уплотнение сделано в крышке цилиндра и в самом цилиндре (дет. 7, 8, 15 и 17). Крышка цилин­ дра 10 уплотнена кольцом 18. Для уплотнения поршня И приме­ няется кольцо 12.

Все кольца изготовляются из маслостойкой резины. Кольца обес­ печивают герметичность соединения при давлении до 300—350 кгс/см2 (30—35 Мн/м2) [2].

Для уплотнения гидравлических двигателей У-образные манжеты не применяют. При эксплуатации колец требуется обильная смазка.

Пневмогидравлические приводы применяют в приспособлениях для получения больших сил зажима [2]. По принципу действия эти приводы бывают с преобразователями прямого и последовательного действия.

Остановимся на изложении принципа работы упомянутого за­ жима прямого действия (рис. 48), который основан на непосредствен­ ном преобразовании низкого давления сжатого воздуха в высокое

давление жидкости — масла. Отношение называется коэффи­

циентом усиления и принимается равным 15—20. Сила на штоке ги­ дроцилиндра

где рв — давление воздуха в кгс/см2 (Я/см2);

—диаметр пневмоцилиндра в см;

Я2 — диаметр гидроцилиядра;

Рабочее давление масла в гидроцилиндре

/0 ^ 2 РМ= Р в ( ^ ) •

90