Dispositivos de sujeción. Dispositivos de sujeción de accesorios (abrazaderas de cuña y palanca). accesorios de fijación
Leer también
4. El propósito de las abrazaderas y las características de sus diseños, según el esquema del dispositivo.
El objetivo principal de los dispositivos de sujeción es garantizar un contacto confiable de la pieza de trabajo con los elementos de ajuste y evitar su desplazamiento y vibración durante el procesamiento.
También se utilizan dispositivos de sujeción para asegurar el posicionamiento y centrado correctos de la pieza de trabajo. En este caso, las abrazaderas cumplen la función de elementos de montaje y sujeción. Estos incluyen mandriles autocentrantes, pinzas y otros dispositivos.
La pieza de trabajo no puede sujetarse si se mecaniza una pieza de trabajo pesada (estable), en comparación con el peso del cual las fuerzas de corte son insignificantes; la fuerza generada durante el proceso de corte se aplica de forma que no perturbe la instalación de la pieza.
Durante el mecanizado, las siguientes fuerzas pueden actuar sobre la pieza de trabajo:
Fuerzas de corte, que pueden ser variables debido a diferentes tolerancias de mecanizado, propiedades del material, desafilado de la herramienta de corte;
El peso de la pieza de trabajo (con la posición vertical de la pieza);
Fuerzas centrífugas resultantes del desplazamiento del centro de gravedad de la pieza con respecto al eje de rotación.
Los requisitos principales para los dispositivos de sujeción son:
Al fijar la pieza de trabajo, no se debe violar su posición alcanzada por la instalación;
Las fuerzas de sujeción deben excluir la posibilidad de movimiento de la pieza y su vibración durante el procesamiento;
La deformación de la pieza de trabajo bajo la acción de las fuerzas de sujeción debe ser mínima.
El aplastamiento de las superficies de ubicación debe ser mínimo, por lo que la fuerza de sujeción debe aplicarse de manera que la pieza quede presionada contra los elementos de montaje del accesorio con una superficie de ubicación plana, y no cilíndrica o con forma.
Los dispositivos de sujeción deben ser rápidos, estar convenientemente ubicados, tener un diseño simple y requerir un esfuerzo mínimo por parte del trabajador.
Los dispositivos de sujeción deben ser resistentes al desgaste y la mayoría de las piezas de desgaste deben ser reemplazables.
Las fuerzas de apriete deben estar dirigidas a los soportes para no deformar la pieza, especialmente la no rígida.
Materiales: acero 30HGSA, 40X, 45. La superficie de trabajo debe procesarse en 7 metros cuadrados. y más precisamente.
Designación de terminal:
Denominación del dispositivo de sujeción:
P - neumático
H - hidráulico
E - eléctrico
M - magnético
EM - electromagnético
G - hidroplástico
En la producción única, se utilizan accionamientos manuales: tornillo, excéntrico, etc. En la producción en serie, se utilizan accionamientos mecanizados.
5. SUJECIÓN DE LA PIEZA. DATOS INICIALES PARA DESARROLLAR UN ESQUEMA PARA EL CÁLCULO DE LA FUERZA DE SUJECIÓN DE LA PIEZA. MÉTODO DE DETERMINACIÓN DE LA FUERZA DE SUJECIÓN DE UNA PIEZA EN UN DISPOSITIVO. ESQUEMAS TÍPICOS PARA EL CÁLCULO DE LA FUERZA, EL VALOR REQUERIDO DE LA FUERZA DE SUJECIÓN.
La magnitud de las fuerzas de sujeción requeridas se determina resolviendo el problema de la estática para el equilibrio de un cuerpo rígido bajo la acción de todas las fuerzas y momentos que se le aplican.
Las fuerzas de sujeción se calculan en 2 casos principales:
1. cuando se utilizan accesorios universales existentes con dispositivos de sujeción que desarrollan una cierta fuerza;
2. al diseñar nuevos dispositivos.
En el primer caso, el cálculo de la fuerza de apriete tiene carácter de verificación. La fuerza de sujeción requerida determinada a partir de las condiciones de mecanizado debe ser inferior o igual a la fuerza desarrollada por el dispositivo de sujeción de la herramienta universal utilizada. Si no se cumple esta condición, se cambian las condiciones de procesamiento para reducir la fuerza de sujeción requerida, seguido de un nuevo cálculo de verificación.
En el segundo caso, el método para calcular las fuerzas de sujeción es el siguiente:
1. Se selecciona el esquema más racional para instalar la pieza, es decir. se describen la posición y el tipo de soportes, los lugares de aplicación de las fuerzas de sujeción, teniendo en cuenta la dirección de las fuerzas de corte en el momento más desfavorable del procesamiento.
2. En el diagrama seleccionado, las flechas marcan todas las fuerzas aplicadas a la pieza, que tienden a perturbar la posición de la pieza en el dispositivo (fuerzas de corte, fuerzas de sujeción) y las fuerzas que intentan mantener esta posición (fuerzas de fricción, reacciones de apoyo). ). Si es necesario, también se tienen en cuenta las fuerzas de inercia.
3. Seleccione las ecuaciones de equilibrio estático aplicables a este caso y determine el valor deseado de las fuerzas de sujeción Q 1 .
4. Habiendo adoptado el factor de confiabilidad de sujeción (factor de reserva), cuya necesidad es causada por las inevitables fluctuaciones en las fuerzas de corte durante el procesamiento, se determina la fuerza de sujeción real requerida:
El factor de seguridad K se calcula en relación con las condiciones de procesamiento específicas
donde K 0 \u003d 2.5 - factor de seguridad garantizado para todos los casos;
K 1 - coeficiente teniendo en cuenta el estado de la superficie de las piezas de trabajo; K 1 \u003d 1.2 - para la superficie rugosa; K 1 \u003d 1 - para una superficie acabada;
K 2 - coeficiente que tiene en cuenta el aumento de las fuerzas de corte debido al despuntado progresivo de la herramienta (K 2 = 1.0 ... 1.9);
K 3 - coeficiente que tiene en cuenta el aumento de las fuerzas de corte durante el corte interrumpido; (K3 = 1,2).
K 4 - coeficiente teniendo en cuenta la constancia de la fuerza de sujeción desarrollada por el accionamiento de potencia del dispositivo; K 4 \u003d 1 ... 1.6;
K 5: este coeficiente se tiene en cuenta solo en presencia de pares que tienden a girar la pieza de trabajo; K 5 \u003d 1 ... 1.5.
Esquemas típicos para calcular la fuerza de sujeción de una pieza y el valor requerido de la fuerza de sujeción:
1. La fuerza de corte P y la fuerza de sujeción Q están igualmente dirigidas y actúan sobre los soportes:
A un valor constante de P, la fuerza Q \u003d 0. Este esquema corresponde a perforaciones, torneado en los centros y salientes de escariado.
2. La fuerza de corte P se dirige contra la fuerza de sujeción:
3. La fuerza de corte tiende a mover la pieza de trabajo de los elementos de ajuste:
Típico para fresado pendular, fresado de contornos cerrados.
4. La pieza de trabajo está instalada en el mandril y está bajo la acción del momento y la fuerza axial:
donde Q c es la fuerza de sujeción total de todas las mordazas:
donde z es el número de mordazas en el mandril.
Teniendo en cuenta el factor de seguridad k, la fuerza requerida desarrollada por cada leva será:
5. Si se taladra un orificio en la pieza y la dirección de la fuerza de sujeción coincide con la dirección de taladrado, la fuerza de sujeción se determina mediante la fórmula:
k METRO = W F R
W = k METRO / F R
6. Si se perforan varios orificios en la pieza al mismo tiempo y la dirección de la fuerza de sujeción coincide con la dirección de perforación, la fuerza de sujeción se determina mediante la fórmula:
En la producción en serie y en pequeña escala, las herramientas se diseñan utilizando mecanismos de sujeción universales (ZM) o un enlace único especial con accionamiento manual. En los casos en que se requieran grandes fuerzas de sujeción para las piezas, es recomendable utilizar abrazaderas mecanizadas.
En la producción mecanizada, se utilizan mecanismos de sujeción, en los que las abrazaderas se retraen automáticamente hacia un lado. Esto proporciona acceso gratuito a los elementos de ajuste para limpiarlos de virutas y la conveniencia de reinstalar piezas de trabajo.
Los mecanismos de palanca de un solo enlace controlados por un accionamiento hidráulico o neumático se utilizan cuando se fija, por regla general, un cuerpo o una pieza de trabajo grande. En tales casos, la abrazadera se mueve hacia atrás o se gira manualmente. Sin embargo, es mejor usar un enlace adicional para quitar la abrazadera del área de carga de la pieza de trabajo.
Los dispositivos de sujeción tipo L se utilizan con mayor frecuencia para fijar cuerpos en bruto desde arriba. Para girar la abrazadera durante la fijación, se proporciona una ranura para tornillo con una sección recta.
Arroz. 3.1.
Los mecanismos de sujeción combinados se utilizan para asegurar una amplia gama de piezas de trabajo: carcasas, bridas, anillos, ejes, tiras, etc.
Considere algunos diseños típicos de mecanismos de sujeción.
Los mecanismos de sujeción de palanca se distinguen por su simplicidad de diseño (Fig. 3.1), una ganancia significativa en fuerza (o en movimiento), constancia de la fuerza de sujeción, la capacidad de fijar la pieza de trabajo en un lugar de difícil acceso, facilidad de uso y confiabilidad.
Los mecanismos de palanca se utilizan en forma de abrazaderas (barras de presión) o como amplificadores de accionamientos de potencia. Para facilitar la instalación de piezas de trabajo, los mecanismos de palanca son giratorios, plegables y móviles. Por diseño (Fig. 3.2), pueden ser rectos retráctiles (Fig. 3.2, un) y rotatorio (Fig. 3.2, b) plegado (Fig. 3.2, en) con soporte oscilante, curvo (Fig. 3.2, GRAMO) y combinados (Fig. 3.2, 
Arroz. 3.2.
En la fig. 3.3 muestra la palanca universal ZM con accionamiento manual por tornillo, utilizada en la producción individual y en pequeña escala. Son simples en diseño y confiables.
Tornillo de soporte 1 instalado en la ranura en T de la mesa y fijado con una tuerca 5. Posición de la abrazadera 3 regulable en altura mediante tornillo 7 con talón de apoyo 6, y primavera 4. La fuerza de sujeción sobre la pieza de trabajo se transmite desde la tuerca 2 a través del agarre 3 (Figura 3.3, un).
En ZM (Fig. 3.3, b) la pieza de trabajo 5 se fija con una tachuela 4, y la pieza de trabajo 6 sujeción 7. La fuerza de sujeción se transmite desde el tornillo 9 para pegar 4 a través del émbolo 2 y tornillo de ajuste /; en la abrazadera 7 - a través de la tuerca fijada en ella. Al cambiar el grosor de las piezas de trabajo, la posición de los ejes 3, 8 fácilmente ajustable.
Arroz. 3.3.
En ZM (Fig. 3.3, en) marco 4 el mecanismo de sujeción está unido a la mesa con una tuerca 3 por buje 5 con orificio roscado. Posición de abrazadera curva 1 pero la altura está regulada por el soporte. 6 y tornillo 7. Abrazadera 1 tiene un juego entre la arandela cónica, montada en la cabeza del tornillo 7, y la arandela, que se encuentra encima del anillo de retención 2.
En el diseño de una abrazadera arqueada 1 mientras sujeta la pieza de trabajo con una tuerca 3 gira sobre un eje 2. Tornillo 4 en este diseño, no está unido a la mesa de la máquina, sino que se mueve libremente en la ranura en T (Fig. 3.3, d).
Los tornillos utilizados en los mecanismos de sujeción desarrollan fuerza al final R, que se puede calcular con la fórmula
donde R- la fuerza del trabajador aplicada al extremo del mango; L- Longitud de la manija; g cf - el radio promedio del hilo; a - el ángulo del hilo; cp es el ángulo de fricción en la rosca.
El momento desarrollado en el mango (llave) para obtener una fuerza dada R
donde M, p es el momento de fricción en el extremo de apoyo de la tuerca o tornillo:
donde / es el coeficiente de fricción deslizante: cuando se fija / = 0.16 ... 0.21, cuando se desabrocha / = 0.24 ... 0.30; DH- diámetro exterior de la superficie de fricción del tornillo o tuerca; с/в - diámetro de la rosca del tornillo.
Suponiendo a = 2°30" (para roscas de M8 a M42, el ángulo a varía de 3°10" a 1°57"), f = 10°30", mié= 0,45 s/, D, = 1,7 s/, re segundo = re y / \u003d 0.15, obtenemos una fórmula aproximada para el momento al final de la tuerca Mgr \u003d 0.2 dP.
Para tornillos de cabeza plana METRO tp = 0 ,1s1P+ n, pero para tornillos con un extremo esférico METRO L p ~ 0,1 s1P.
En la fig. 3.4 muestra otros mecanismos de sujeción de palanca. Marco 3 mecanismo de sujeción universal con accionamiento por tornillo (Fig. 3.4, un) fijar a la mesa de la máquina con un tornillo / y una tuerca 4. Virar b durante la fijación, la pieza de trabajo se gira en el eje 7 con un tornillo 5 agujas del reloj. Posición de la tachuela b con cuerpo 3 Fácilmente ajustable en relación con el inserto fijo 2.
Arroz. 3.4.
Mecanismo de sujeción de palanca especial con un enlace adicional y actuador neumático (Fig. 3.4, b) se utiliza en la producción mecanizada para la extracción automática de abrazaderas del área de carga de la pieza de trabajo. Durante la liberación de la pieza/barra b se mueve hacia abajo, mientras que la tachuela 2 gira sobre un eje 4. El último con pendiente 5 gira sobre un eje 3 y ocupa la posición que muestra la línea discontinua. Virar 2 retirado del área de carga de la pieza de trabajo.
Los mecanismos de sujeción de cuña vienen con una cuña biselada simple y mecanismos de sujeción de émbolo de cuña con un émbolo (sin rodillos o con rodillos). Los mecanismos de sujeción de cuña se distinguen por su diseño simple, facilidad de ajuste y operación, capacidad de frenado automático y fuerza de sujeción constante.
Para una sujeción segura de la pieza de trabajo 2 en el accesorio 1 (Figura 3.5, un) cuña 4 debe ser autofrenante debido al ángulo a del bisel. Las abrazaderas de cuña se utilizan solas o como enlace intermedio en sistemas de sujeción complejos. Le permiten aumentar y cambiar la dirección de la fuerza transmitida. q
En la fig. 3.5, b muestra un mecanismo de sujeción de cuña manual estandarizado para sujetar la pieza de trabajo a la mesa de la máquina. La sujeción de la pieza de trabajo se realiza mediante una cuña / moviéndose en relación con el cuerpo. 4. La posición de la parte móvil de la abrazadera de cuña se fija con un perno 2 , tuerca 3 y disco; parte fija - perno b, tuerca 5 y el disco 7.
Arroz. 3.5. Esquema (un) y diseño (en) mecanismo de sujeción de cuña
La fuerza de sujeción desarrollada por el mecanismo de cuña se calcula utilizando la fórmula
donde cf yf| - ángulos de fricción, respectivamente, en las superficies inclinadas y horizontales de la cuña.
Arroz. 3.6.
En la práctica de la producción de maquinaria, se utilizan con mayor frecuencia herramientas con presencia de rodillos en mecanismos de sujeción de cuña. Tales mecanismos de sujeción permiten reducir a la mitad las pérdidas por fricción.
El cálculo de la fuerza de sujeción (Fig. 3.6) se lleva a cabo de acuerdo con una fórmula similar a la fórmula para calcular el mecanismo de cuña que opera bajo la condición de fricción deslizante en las superficies de contacto. En este caso, los ángulos de fricción de deslizamiento φ y φ se reemplazan por los ángulos de fricción de rodadura φ |1p y φ pr1:
Para determinar la relación entre los coeficientes de fricción por deslizamiento y
rodando, considere el equilibrio del rodillo inferior del mecanismo: F l - = T - .
Como T=WfF i =Wtgiр цр1 y / = tgcp, obtenemos tg(p llpl = tg el rodillo superior, la derivación de la fórmula es similar. En los diseños de mecanismos de sujeción de cuña, se utilizan rodillos y ejes estándar, en los que D= 22...26 mm, un d= 10... 12 mm. Si aceptamos tg(p =0.1; d/d= 0.5, entonces el coeficiente de fricción de rodadura será / k = tg 0,1 0,5 = 0,05 =0,05. Arroz. 3. En la fig. 3.7 muestra diagramas de mecanismos de sujeción de émbolo de cuña con un émbolo de dos orificios sin rodillo (Fig. 3.7, a); con un émbolo de dos cojinetes y un rodillo (Fig. 3.7, (5), con un émbolo de un solo cojinete y tres rodillos (Fig. 3.7, c); con dos émbolos y rodillos de un solo soporte (en voladizo) (Fig. 3.7, GRAMO). Dichos mecanismos de sujeción son fiables en su funcionamiento, fáciles de fabricar y pueden tener la propiedad de autofrenarse en ciertos ángulos de bisel en cuña. En la fig. 3.8 muestra un mecanismo de sujeción utilizado en la producción automatizada. La pieza de trabajo 5 está montada en un dedo b y sujetar con una abrazadera 3.
La fuerza de sujeción sobre la pieza de trabajo se transmite desde la varilla 8
cilindro hidráulico 7 a través de la cuña 9,
clip de vídeo 10
y émbolo 4.
La extracción de la abrazadera de la zona de carga durante la extracción e instalación de la pieza de trabajo se realiza mediante la palanca. 1,
que gira sobre un eje 11
repisa 12.
Virar 3
fácil de mover desde la palanca 1
o 2 resortes, como en el diseño del eje 13
provista de galletas saladas rectangulares 14,
se mueve fácilmente en las ranuras de la abrazadera. Arroz. 3.8. Para aumentar la fuerza sobre la varilla de un accionamiento neumático u otro accionamiento eléctrico, se utilizan mecanismos de palanca articulada. Son un eslabón intermedio que conecta el accionamiento de potencia con la abrazadera y se utilizan cuando se requiere una gran fuerza para sujetar la pieza de trabajo. Por diseño, se dividen en de una sola palanca, de doble palanca de simple efecto y de doble palanca de doble efecto. En la fig. 3.9 un muestra un diagrama de un mecanismo de palanca de acción simple (amplificador) en forma de palanca inclinada 5
y rodillo 3,
conectado por un eje 4
con palanca 5 y vástago 2 cilindros neumáticos 1.
Fuerza inicial R, desarrollado por un cilindro neumático, varilla pasante 2, rodillo 3 y eje 4
transferido a la palanca 5.
En este caso, el extremo inferior de la palanca 5
se mueve hacia la derecha, y su extremo superior gira la abrazadera 7 alrededor del soporte fijo b y asegura la pieza de trabajo con fuerza q El valor de este último depende de la fuerza. W y la relación de los hombros de la abrazadera 7. Fuerza W para un mecanismo articulado de una sola palanca (amplificador) sin émbolo está determinado por la ecuación Fuerza IV, desarrollado por un mecanismo de bisagra de doble palanca (amplificador) (Fig. 3.9, b) es igual a Fuerza Si"2
,
desarrollado por un mecanismo de émbolo de bisagra de doble palanca de acción unidireccional (Fig. 3.9, en), determinado por la ecuación En las fórmulas anteriores: R- fuerza inicial sobre la varilla de un accionamiento mecanizado, N; a - ángulo de posición del enlace inclinado (palanca); p - ángulo adicional, que tiene en cuenta las pérdidas por fricción en las bisagras ^p = arcsin / ^П; / - coeficiente de fricción deslizante en el eje del rodillo y en las bisagras de las palancas (f ~ 0,1...0,2); (/-diámetro de ejes de bisagras y un rodillo, mm; D- diámetro exterior del rodillo de apoyo, mm; L- distancia entre los ejes de la palanca, mm; φ[ - ángulo de fricción deslizante en los ejes de las bisagras; f 11r - ángulo de fricción rodando sobre el soporte de rodillos; tgf pr \u003d tgf - ^; tgf pr 2 - coeficiente reducido gelatina; tgf np 2 =tgf-; / - la distancia entre el eje de la bisagra y el centro de la fricción, teniendo en cuenta las pérdidas por fricción en el émbolo en voladizo (sesgado) - 3 / , el manguito guía del émbolo (Fig. 3.9, en), milímetro; un- longitud del manguito guía del émbolo, mm. Arroz. 3.9. comportamiento Los mecanismos de sujeción articulados de palanca única se utilizan en los casos en que se requieren grandes fuerzas de sujeción para la pieza de trabajo. Esto se debe a que durante la sujeción de la pieza de trabajo, el ángulo a del brazo basculante disminuye y la fuerza de sujeción aumenta. Entonces, en un ángulo a \u003d 10 °, la fuerza W en el extremo superior del enlace inclinado 3
(ver figura 3.9, un) es JV ~ 3,5R, y en a = 3° w~ 1 ip, donde R- fuerza sobre la varilla 8
cilindro neumático. En la fig. 3.10, un se da un ejemplo del diseño de dicho mecanismo. Pieza de trabajo / sujetar con una tachuela 2.
La fuerza de sujeción se transmite desde la varilla. 8
cilindro neumático a través de rodillos 6
y eslabón inclinado ajustable en longitud 4,
que consiste en un tenedor 5
y pendientes 3.
Para evitar que se doble el tallo 8
se proporciona una barra de soporte 7 para el rodillo. En el mecanismo de sujeción (Fig. 3.10, b) el cilindro neumático se encuentra dentro del cuerpo 1
dispositivo al que se fija la carcasa con tornillos 2
reprimición Arroz. 3.10. mecanismo. Durante la sujeción de la pieza de trabajo, la varilla 3
Cilindro neumático con rodillo 7 se mueve hacia arriba, y la abrazadera 5
con un enlace b gira sobre un eje 4.
Al desatar la pieza, la mordaza 5 ocupa la posición indicada por las líneas discontinuas, sin interferir en el cambio de pieza.
Los dispositivos de sujeción constan de tres partes principales: un accionamiento, un elemento de contacto y un mecanismo de potencia.
El accionamiento, al convertir cierto tipo de energía, desarrolla una fuerza Q que, con la ayuda de un mecanismo de potencia, se convierte en una fuerza de sujeción. R y se transmite a través de los elementos de contacto a la pieza de trabajo.
Los elementos de contacto se utilizan para transferir la fuerza de sujeción directamente a la pieza de trabajo. Sus diseños permiten dispersar las fuerzas, evitando el aplastamiento de las superficies de la pieza, y distribuirlas entre varios puntos de apoyo.
Se sabe que la elección racional del accesorio reduce el tiempo auxiliar. El tiempo auxiliar se puede reducir mediante el uso de accionamientos mecanizados.
Los accionamientos mecanizados, según el tipo y la fuente de energía, se pueden dividir en los siguientes grupos principales: mecánicos, neumáticos, electromecánicos, magnéticos, de vacío, etc. El alcance de los accionamientos mecánicos con control manual es limitado, ya que se requiere un tiempo considerable para ejecutarlos. instalar y quitar piezas de trabajo. Los accionamientos más utilizados son los neumáticos, hidráulicos, eléctricos, magnéticos y sus combinaciones.
Accionamientos neumáticos funcionan según el principio de suministro de aire comprimido. Se puede utilizar como actuador neumático.
cilindros neumáticos (de doble y simple efecto) y cámaras neumáticas.
para cavidad de cilindro con vástago
para cilindros de simple efecto
Las desventajas de los actuadores neumáticos incluyen sus dimensiones generales relativamente grandes. La fuerza Q(H) en los cilindros neumáticos depende de su tipo y, sin tener en cuenta las fuerzas de rozamiento, viene determinada por las siguientes fórmulas:
Para cilindros neumáticos de doble efecto para el lado izquierdo del cilindro
donde p - presión de aire comprimido, MPa; la presión del aire comprimido generalmente se toma igual a 0.4-0.63 MPa,
D - diámetro del pistón, mm;
d- diámetro de la varilla, mm;
ή- eficiencia, teniendo en cuenta las pérdidas en el cilindro, en D = 150 ... 200 mm ή = 0,90 ... 0,95;
q - fuerza de resistencia de los resortes, N.
Los cilindros neumáticos se utilizan con un diámetro interior de 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300 mm. Montaje del pistón en el cilindro cuando se utilizan juntas tóricas 
o 
, y al sellar con puños 
o 
.
El uso de cilindros de diámetro inferior a 50 mm y superior a 300 mm no es rentable económicamente, en este caso se deben utilizar otros tipos de accionamientos,
Las cámaras neumáticas tienen una serie de ventajas en comparación con los cilindros neumáticos: duraderas, resisten hasta 600 mil inclusiones (cilindros neumáticos - 10 mil); compacto; son livianos y más fáciles de fabricar. Las desventajas incluyen un pequeño golpe de la varilla y la inconstancia de los esfuerzos desarrollados.
Accionamientos hidráulicos en comparación con el neumático
las siguientes ventajas: desarrolla grandes fuerzas (15 MPa y más); su fluido de trabajo (aceite) es prácticamente incompresible; proporcionar una transferencia suave de las fuerzas desarrolladas por el mecanismo de potencia; puede garantizar la transferencia de fuerza directamente a los elementos de contacto del dispositivo; tienen un amplio alcance, ya que pueden usarse para movimientos precisos de los cuerpos de trabajo de la máquina y las partes móviles de los accesorios; permiten el uso de cilindros de trabajo de pequeño diámetro (20, 30, 40, 50 mm v. más), lo que garantiza su compacidad.
Accionamientos neumohidráulicos tienen una serie de ventajas en comparación con los neumáticos e hidráulicos: tienen altas fuerzas de trabajo, velocidad de acción, bajo costo y pequeñas dimensiones. Las fórmulas de cálculo son similares al cálculo de cilindros hidráulicos.
Accionamientos electromecánicos son ampliamente utilizados en tornos CNC, máquinas modulares, líneas automáticas. Impulsadas por un motor eléctrico y mediante transmisión mecánica, las fuerzas se transmiten a los elementos de contacto del dispositivo de sujeción.
Dispositivos de sujeción electromagnéticos y magnéticos funcionan principalmente en forma de placas y placas frontales para la fijación de piezas brutas de acero y hierro fundido. Se utiliza la energía del campo magnético de bobinas electromagnéticas o imanes permanentes. Las posibilidades tecnológicas de usar dispositivos electromagnéticos y magnéticos en condiciones de producción a pequeña escala y procesamiento grupal se amplían significativamente cuando se usan ajustes de cambio rápido. Estos dispositivos aumentan la productividad laboral al reducir el tiempo auxiliar y principal (entre 10 y 15 veces) durante el procesamiento en múltiples sitios.
Unidades de vacío utilizado para sujetar piezas de trabajo de varios materiales con una superficie plana o curva, tomada como base principal. Los dispositivos de sujeción por vacío funcionan según el principio de utilizar la presión atmosférica.
Fuerza (H) presionando la pieza de trabajo contra la placa:
donde F- el área de la cavidad del dispositivo, de la cual se elimina el aire, cm 2;
p - presión (en la fábrica, generalmente p \u003d 0.01 ... 0.015 MPa).
La presión para instalaciones individuales y grupales se crea mediante bombas de vacío de una y dos etapas.
Los mecanismos de potencia actúan como un amplificador. Su característica principal es la ganancia:
donde R- fuerza de fijación aplicada a la pieza de trabajo, N;
q - la fuerza desarrollada por el accionamiento, N.
Los mecanismos de potencia a menudo desempeñan el papel de un elemento de autofrenado en caso de una falla repentina del accionamiento.
Algunos diseños típicos de dispositivos de sujeción se muestran en la fig. 5.
Figura 5 Esquemas de dispositivos de sujeción:
un- con un clip 6 - palanca oscilante; en- egocéntricoprismas
Los elementos de sujeción son mecanismos utilizados directamente para sujetar piezas de trabajo o enlaces intermedios en sistemas de sujeción más complejos.
El tipo más simple de abrazaderas universales son aquellas que accionan las llaves, manijas o volantes montados en ellas.
Para evitar el movimiento de la pieza de trabajo sujeta y la formación de abolladuras en ella por el tornillo, así como para reducir la flexión del tornillo al presionar sobre una superficie que no es perpendicular a su eje, se colocan zapatas oscilantes en los extremos de la tornillos (Fig. 68, α).
Las combinaciones de dispositivos de tornillo con palancas o cuñas se denominan abrazaderas combinadas y, una variedad de los cuales son abrazaderas de tornillo(Fig. 68, b), El dispositivo de sujeción le permite moverlos o girarlos para que pueda instalar la pieza de trabajo en el accesorio de manera más conveniente.
En la fig. 69 mostrando algunos diseños abrazaderas de liberación rápida. Para fuerzas de sujeción pequeñas, se usa un dispositivo de bayoneta (Fig. 69, α), y para fuerzas significativas, un dispositivo de émbolo (Fig. 69, b). Estos dispositivos permiten que el elemento de sujeción se retraiga una gran distancia de la pieza de trabajo; la fijación se produce como resultado de la rotación de la varilla en un cierto ángulo. En la fig. 69, c. Habiendo aflojado la tuerca-mango 2, el tope 3 se retrae, girándolo alrededor del eje. Después de eso, la barra de sujeción 1 se retrae hacia la derecha a una distancia h. En la fig. 69, d muestra un diagrama de un dispositivo de tipo palanca de alta velocidad. Cuando se gira el mango 4, el pasador 5 se desliza a lo largo de la barra 6 con un corte oblicuo, y el pasador 2 se desliza a lo largo de la pieza de trabajo 1, presionándola contra los topes ubicados debajo. La arandela esférica 3 sirve de bisagra.
El tiempo y las fuerzas considerables que se requieren para sujetar las piezas de trabajo limitan el alcance de las abrazaderas de tornillo y, en la mayoría de los casos, hacen preferibles las abrazaderas de acción rápida. abrazaderas excéntricas. En la fig. 70 muestra un disco (α), cilíndrico con abrazadera en forma de L (b) y abrazaderas cónicas flotantes (c).
Las excéntricas son redondas, involutas y espirales (según la espiral de Arquímedes). En los dispositivos de sujeción, se utilizan dos tipos de excéntricas: redondas y curvas.
Excéntricos redondos(Fig. 71) son un disco o rodillo con un eje de rotación desplazado por el tamaño de la excentricidad e; la condición de autofrenado está asegurada en una relación D/e≥ 4.
La ventaja de las excéntricas redondas radica en la facilidad de su fabricación; la principal desventaja es la inconsistencia del ángulo de elevación α y las fuerzas de sujeción Q. Excéntricos curvilíneos, cuyo perfil de trabajo se realiza a lo largo de la espiral o espiral de Arquímedes, tienen un ángulo de elevación α constante y, por lo tanto, aseguran la constancia de la fuerza Q, al sujetar cualquier punto del perfil.
mecanismo de cuña utilizado como eslabón intermedio en sistemas de sujeción complejos. Es fácil de fabricar, se coloca fácilmente en el dispositivo, le permite aumentar y cambiar la dirección de la fuerza transmitida. En ciertos ángulos, el mecanismo de cuña tiene propiedades de autofrenado. Para una cuña de un solo lado (Fig. 72, a), cuando las fuerzas se transfieren en ángulo recto, se puede tomar la siguiente dependencia (para ϕ1 = ϕ2 = ϕ3 = ϕ donde ϕ1…ϕ3 son ángulos de fricción):
P = Qtg (α ± 2ϕ),
donde P - fuerza axial; Q - fuerza de sujeción. El autofrenado tendrá lugar en α<ϕ1 + ϕ2.
Para una cuña de doble bisel (Fig. 72, b) al transferir fuerzas en un ángulo β> 90, la relación entre P y Q en un ángulo de fricción constante (ϕ1 = ϕ2 = ϕ3 = ϕ) se expresa mediante la siguiente fórmula:
P = Qsen(α + 2ϕ)/cos(90° + α - β + 2ϕ).
Abrazaderas de palanca utilizado en combinación con otras abrazaderas elementales, formando sistemas de sujeción más complejos. Con la palanca, puede cambiar la magnitud y la dirección de la fuerza transmitida, así como realizar una sujeción simultánea y uniforme de la pieza de trabajo en dos lugares. En la fig. En la figura 73 se muestran los diagramas de acción de fuerzas en mordazas rectas y curvas de uno y dos brazos. Las ecuaciones de equilibrio para estos mecanismos de palanca son las siguientes; para una abrazadera de hombro (Fig. 73, α):
abrazadera directa de dos hombros (Fig. 73, b):
abrazadera curva (para l1 donde p es el ángulo de fricción; ƒ - coeficiente de fricción. Los elementos de sujeción de centrado se utilizan como elementos de montaje para las superficies exterior o interior de los cuerpos de revolución: pinzas, mandriles de expansión, manguitos de sujeción con hidroplástico y también cartuchos de membrana. El ángulo de conicidad del manguito de compresión se hace 1° menor o mayor que el ángulo de conicidad del collarín. Las pinzas proporcionan una excentricidad de instalación (descentramiento) de no más de 0,02 ... 0,05 mm. La superficie base de la pieza de trabajo debe mecanizarse de acuerdo con el grado de precisión 9 ... 7. Mandriles de expansión varios diseños (incluidos los diseños con el uso de hidroplástico) se clasifican como accesorios de sujeción. Cartuchos de diafragma Se utiliza para el centrado preciso de piezas de trabajo en la superficie cilíndrica exterior o interior. El cartucho (Fig. 75) consiste en una membrana redonda 1 atornillada a la placa frontal de la máquina en forma de placa con protuberancias-levas 2 ubicadas simétricamente, cuyo número se elige en el rango de 6 ... 12. Por el interior del husillo pasa un vástago de 4 cilindros neumáticos. Cuando se encienden los neumáticos, la membrana se flexiona, separando las levas. Cuando la varilla retrocede, la membrana, tratando de volver a su posición original, comprime la pieza de trabajo 3 con sus levas. abrazadera de piñón y cremallera(Fig. 76) consta de una cremallera 3, una rueda dentada 5 asentada en un eje 4 y una palanca de mango 6. Al girar el mango en sentido contrario a las agujas del reloj, se baja la cremallera y la pieza de trabajo 1 se fija con la abrazadera 2. La fuerza de sujeción Q depende del valor de la fuerza P aplicada al mango. El dispositivo está equipado con un bloqueo que, al bloquear el sistema, evita que la rueda gire hacia atrás. Los tipos de cerraduras más comunes son: bloqueo de rodillos(Fig. 77, a) consta de un anillo impulsor 3 con un corte para el rodillo 1, que está en contacto con el plano de corte del rodillo. 2 engranajes El anillo impulsor 3 está fijado al mango del dispositivo de sujeción. Girando el mango en la dirección de la flecha, la rotación se transmite al eje del engranaje a través del rodillo 1*. El rodillo está encajado entre la superficie del orificio del alojamiento 4 y el plano de corte del rodillo 2 y evita la rotación inversa. Bloqueo de rodillos de transmisión directa El momento desde el conductor hasta el rodillo se muestra en la fig. 77b. La rotación del mango a través de la correa se transmite directamente al eje 6 de la rueda. El rodillo 3 es presionado a través del pasador 4 por un resorte débil 5. Dado que se eligen los espacios en los puntos de contacto del rodillo con el anillo 1 y el eje 6, el sistema se acuña instantáneamente cuando se elimina la fuerza del mango 2. Al girar el mango en la dirección opuesta, el rodillo acuña y gira el eje en el sentido de las agujas del reloj. bloqueo cónico(Fig. 77, c) tiene un manguito cónico 1 y un eje con un cono 3 y un mango 4. Los dientes en espiral en el cuello medio del eje están enganchados con el riel 5. Este último está conectado al mecanismo de sujeción de accionamiento . Cuando el ángulo de inclinación de los dientes es de 45°, la fuerza axial sobre el eje 2 es igual (excluyendo la fricción) a la fuerza de sujeción. * Las cerraduras de este tipo se fabrican con tres rodillos ubicados en un ángulo de 120°. Dispositivos de sujeción combinados son una combinación de abrazaderas elementales de varios tipos. Se utilizan para aumentar la fuerza de sujeción y reducir las dimensiones del dispositivo, así como para crear la mayor facilidad de manejo. Los dispositivos de sujeción combinados también pueden proporcionar sujeción simultánea de la pieza de trabajo en varios lugares. Los tipos de abrazaderas combinadas se muestran en la fig. 78. La combinación de una palanca curva y un tornillo (Fig. 78, a) le permite fijar simultáneamente la pieza de trabajo en dos lugares, aumentando uniformemente las fuerzas de sujeción a un valor predeterminado. La abrazadera giratoria habitual (Fig. 78, b) es una combinación de abrazaderas de palanca y tornillo. El eje de giro de la palanca 2 está alineado con el centro de la superficie esférica de la arandela 1, que descarga el pasador 3 de las fuerzas de flexión. Con una determinada relación de brazo de palanca, se puede aumentar la fuerza de sujeción o la carrera del extremo de sujeción de la palanca. En la fig. 78, d muestra un dispositivo para fijar una pieza de trabajo cilíndrica en un prisma por medio de una palanca de tapa, y en la fig. 78, d es un diagrama de una abrazadera combinada de acción rápida (palanca y excéntrica), que proporciona presión lateral y vertical de la pieza de trabajo a los soportes del dispositivo, ya que la fuerza de sujeción se aplica en ángulo. Una condición similar es proporcionada por el dispositivo que se muestra en la Fig. 78, e. Las abrazaderas de palanca (fig. 78, g, hy) son ejemplos de dispositivos de sujeción de acción rápida que se accionan girando la manija. Para evitar el desprendimiento automático, el mango se mueve a través de la posición muerta hasta que se detiene 2. La fuerza de sujeción depende de la deformación del sistema y su rigidez. La deformación deseada del sistema se establece ajustando el tornillo de presión 1. Sin embargo, la presencia de una tolerancia para el tamaño H (Fig. 78, g) no garantiza la constancia de la fuerza de sujeción para todas las piezas de trabajo de un lote determinado. Los dispositivos de sujeción combinados se operan manualmente o desde unidades de potencia. Mecanismos de sujeción para múltiples accesorios debe proporcionar la misma fuerza de sujeción en todas las posiciones. El dispositivo de múltiples lugares más simple es un mandril, en el que se instala un paquete de "anillos, discos" en blanco, fijado a lo largo de los planos finales con una tuerca (esquema de transmisión de fuerza de sujeción en serie). En la fig. 79, α muestra un ejemplo de un dispositivo de sujeción que funciona según el principio de distribución paralela de la fuerza de sujeción. Si es necesario garantizar la concentricidad de la base y las superficies mecanizadas y evitar la deformación de la pieza de trabajo, se utilizan dispositivos de sujeción elásticos, donde la fuerza de sujeción se transfiere uniformemente al elemento de sujeción del accesorio por medio de un relleno u otro cuerpo intermedio. dentro de los límites de las deformaciones elásticas). Como cuerpo intermedio se utilizan resortes convencionales, caucho o hidroplástico. Un dispositivo de sujeción de acción paralela que utiliza plástico hidráulico se muestra en la fig. 79b. En la fig. 79, se muestra un dispositivo de acción mixta (paralelo-serie). En máquinas continuas (fresado de tambor, taladrado especial de varios husillos) las piezas de trabajo se instalan y retiran sin interrumpir el movimiento de avance. Si el tiempo auxiliar se superpone con el tiempo de la máquina, se pueden usar varios tipos de dispositivos de sujeción para asegurar las piezas de trabajo. Para mecanizar los procesos productivos es recomendable utilizar dispositivos de sujeción de tipo automatizado(acción continua), accionada por el mecanismo de avance de la máquina. En la fig. 80, α muestra un diagrama de un dispositivo con un elemento cerrado flexible 1 (cable, cadena) para fijar piezas de trabajo cilíndricas 2 en una fresadora de tambor cuando se procesan superficies finales, y en la fig. 80, 6 es un esquema de un dispositivo para fijar piezas brutas de pistón en una máquina perforadora horizontal de varios husillos. En ambos dispositivos, los operadores solo instalan y retiran la pieza de trabajo, y la sujeción de la pieza de trabajo se produce automáticamente. Un dispositivo de sujeción efectivo para sujetar piezas de trabajo de lámina delgada durante su acabado o acabado es una abrazadera de vacío. La fuerza de sujeción está determinada por la fórmula: donde A es el área activa de la cavidad del dispositivo, limitada por el sello; p= 10 5 Pa - la diferencia entre la presión atmosférica y la presión en la cavidad del dispositivo del que se extrae el aire. Dispositivos de sujeción electromagnéticos se utilizan para fijar piezas de trabajo de acero y hierro fundido con una superficie de base plana. Los dispositivos de sujeción generalmente se fabrican en forma de placas y cartuchos, en cuyo diseño se toman como datos iniciales las dimensiones y la configuración de la pieza de trabajo en planta, su grosor, material y la fuerza de sujeción requerida. La fuerza de sujeción del dispositivo electromagnético depende en gran medida del grosor de la pieza de trabajo; en espesores pequeños, no todo el flujo magnético pasa a través de la sección transversal de la pieza, y parte de las líneas de flujo magnético se dispersan en el espacio circundante. Las piezas procesadas en placas o cartuchos electromagnéticos adquieren propiedades magnéticas residuales: se desmagnetizan al pasarlas por un solenoide alimentado por corriente alterna. En mandriles magnéticos dispositivos, los elementos principales son imanes permanentes, aislados entre sí por espaciadores no magnéticos y fijados en un bloque común, y la pieza de trabajo es un ancla a través del cual se cierra el flujo de energía magnética. Para separar la pieza terminada, el bloque se desplaza utilizando un mecanismo excéntrico o de manivela, mientras que el flujo de fuerza magnética se cierra al cuerpo del dispositivo, sin pasar por la pieza. El objetivo principal de los dispositivos de sujeción de los accesorios es garantizar un contacto confiable (continuidad) de la pieza de trabajo o la pieza ensamblada con los elementos de ajuste, evitando su desplazamiento durante el procesamiento o el ensamblaje. Abrazaderas de palanca. Las abrazaderas de palanca (figura 2.16) se utilizan en combinación con otras abrazaderas elementales, formando sistemas de sujeción más complejos. Le permiten cambiar la magnitud y la dirección de la fuerza transmitida. mecanismo de cuña. La cuña se usa mucho en los mecanismos de sujeción de los accesorios, lo que garantiza la simplicidad y la compacidad del diseño, la confiabilidad en la operación. La cuña puede ser un simple elemento de sujeción que actúe directamente sobre la pieza, o puede combinarse con cualquier otro elemento que sea simple al crear mecanismos combinados. El uso de una cuña en el mecanismo de sujeción proporciona: un aumento en la fuerza inicial del accionamiento, un cambio en la dirección de la fuerza inicial, autofrenado del mecanismo (la capacidad de mantener la fuerza de sujeción cuando la fuerza generada por el accionamiento se detiene). Si el mecanismo de cuña se usa para cambiar la dirección de la fuerza de sujeción, entonces el ángulo de la cuña suele ser de 45 °, y si para aumentar la fuerza de sujeción o aumentar la confiabilidad, el ángulo de la cuña se toma igual a 6 ... 15 ° ( ángulos de autofrenado). o Mecanismos con cuña plana de un solo lado ( o mecanismos de múltiples cuñas (varios émbolos); o excéntricos (mecanismos con cuña curva); o levas frontales (mecanismos con cuña cilíndrica). 11. La acción de las fuerzas de corte, las abrazaderas y sus momentos en la pieza de trabajo. Durante el procesamiento, la herramienta de corte realiza ciertos movimientos en relación con la pieza de trabajo. Por lo tanto, la disposición requerida de las superficies de la pieza solo se puede asegurar en los siguientes casos: 1) si la pieza de trabajo ocupa una determinada posición en el área de trabajo de la máquina; 2) si la posición de la pieza de trabajo en el área de trabajo se determina antes del inicio del procesamiento, en base a esto es posible corregir los movimientos de conformación. La posición exacta de la pieza de trabajo en el área de trabajo de la máquina se logra en el proceso de instalación en el accesorio. El proceso de instalación incluye la base (es decir, dar a la pieza de trabajo la posición requerida en relación con el sistema de coordenadas seleccionado) y la fijación (es decir, aplicar fuerzas y pares de fuerzas a la pieza de trabajo para garantizar la constancia e invariancia de su posición lograda durante la base). La posición real de la pieza de trabajo instalada en el área de trabajo de la máquina difiere de la requerida, lo que se debe a la desviación de la posición de la pieza de trabajo (en la dirección de la dimensión de sujeción) durante el proceso de instalación. Esta desviación se denomina error de instalación, que consiste en el error de base y el error de fijación. Las superficies pertenecientes a la pieza y utilizadas en su base se denominan bases tecnológicas, y las utilizadas para sus medidas se denominan bases de medición. Para instalar la pieza de trabajo en el accesorio, generalmente se usan varias bases. Simplistamente, se cree que la pieza de trabajo está en contacto con el accesorio en puntos llamados puntos de referencia. El diseño de los puntos de referencia se denomina esquema base. Cada punto de referencia determina la conexión de la pieza con el sistema de coordenadas seleccionado en el que se procesa la pieza. 1. Con altas demandas de precisión de mecanizado, se debe utilizar una superficie mecanizada con precisión de la pieza de trabajo como base tecnológica y se debe adoptar un esquema de base que proporcione el menor error de instalación. 2. Una de las formas más sencillas de mejorar la precisión de la base es seguir el principio de alineación de la base. 3. Para mejorar la precisión del procesamiento, se debe observar el principio de constancia de las bases. Si esto no es posible por alguna razón, entonces es necesario que las nuevas bases de datos se procesen con mayor precisión que las anteriores. 4. Como bases, se deben utilizar superficies simples (planas, cilíndricas y cónicas), a partir de las cuales, si es necesario, se puede crear un conjunto de bases. En los casos en que las superficies de la pieza de trabajo no cumplan con los requisitos para las bases (es decir, en términos de su tamaño, forma y ubicación, no pueden proporcionar la precisión, estabilidad y facilidad de procesamiento especificadas), se crean bases artificiales en la pieza de trabajo ( agujeros centrales, agujeros tecnológicos, placas, ranuras, etc.). Los requisitos principales para la fijación de piezas de trabajo en accesorios son los siguientes. 1. La fijación debe asegurar un contacto confiable de la pieza de trabajo con los soportes de los accesorios y garantizar la invariancia de la posición de la pieza de trabajo en relación con las herramientas durante el procesamiento o cuando se apaga la alimentación. 2. La sujeción de la pieza de trabajo debe usarse solo en los casos en que la fuerza de procesamiento u otras fuerzas puedan desplazar la pieza de trabajo (por ejemplo, al tirar de un chavetero, la pieza de trabajo no está sujeta). 3. Las fuerzas de fijación no deben causar grandes deformaciones y colapso de la base. 4. El aseguramiento y desbloqueo de la pieza debe realizarse con el mínimo gasto de tiempo y esfuerzo por parte del trabajador. El error de fijación más pequeño lo proporcionan los dispositivos de sujeción que crean fuerza de sujeción constante (por ejemplo, dispositivos con accionamiento neumático o hidráulico). 5. Para reducir el error de fijación, se deben utilizar superficies de base con baja rugosidad; para usar dispositivos con una unidad; coloque las piezas de trabajo sobre soportes de cabeza plana o placas base maquinadas con precisión. billete 13 Mecanismos de sujeción de accesorios Los mecanismos de sujeción se denominan mecanismos que eliminan la posibilidad de vibración o desplazamiento de la pieza de trabajo en relación con los elementos de ajuste bajo la acción de su propio peso y las fuerzas que surgen en el proceso de procesamiento (ensamblaje). El objetivo principal de los dispositivos de sujeción es garantizar un contacto confiable de la pieza de trabajo con los elementos de ajuste, evitar su desplazamiento y vibración durante el procesamiento, así como garantizar la instalación y el centrado correctos de la pieza de trabajo. Cálculo de las fuerzas de sujeción El cálculo de las fuerzas de sujeción se puede reducir a resolver el problema de la estática para el equilibrio de un cuerpo rígido (pieza de trabajo) bajo la acción de un sistema de fuerzas externas. Por un lado, la pieza de trabajo está sujeta a la fuerza de gravedad y las fuerzas que surgen en el proceso de procesamiento, por otro lado, las fuerzas de sujeción requeridas: las reacciones de los soportes. Bajo la acción de estas fuerzas, la pieza de trabajo debe mantener el equilibrio. Ejemplo 1. La fuerza de sujeción presiona la pieza de trabajo contra los soportes del accesorio, y la fuerza de corte que surge durante el procesamiento de las piezas (Figura 2.12, a) tiende a mover la pieza de trabajo a lo largo del plano de referencia. Las fuerzas actúan sobre la pieza de trabajo: en el plano superior, la fuerza de sujeción y la fuerza de fricción, que evita que la pieza de trabajo se desplace; a lo largo del plano inferior, las fuerzas de reacción de los soportes (que no se muestran en la figura) son iguales a la fuerza de sujeción y la fuerza de fricción entre la pieza de trabajo y los soportes. Entonces la ecuación de equilibrio de la pieza de trabajo será donde esta el factor de seguridad; – coeficiente de fricción entre la pieza de trabajo y el mecanismo de sujeción; es el coeficiente de fricción entre la pieza de trabajo y los soportes del accesorio. Donde Figura 2.12 - Esquemas para el cálculo de las fuerzas de sujeción Ejemplo 2. La fuerza de corte se dirige en ángulo a la fuerza de fijación (Figura 2.12, b). Entonces la ecuación de equilibrio de la pieza de trabajo será De la figura 2.12, b encontramos las componentes de la fuerza de corte Sustituyendo, obtenemos Ejemplo 3. La pieza de trabajo se procesa en un torno y se fija en un mandril de tres mordazas. Las fuerzas de corte crean un par que tiende a girar la pieza de trabajo en las levas. Las fuerzas de fricción que ocurren en los puntos de contacto de las levas con la pieza de trabajo crean un momento de fricción que evita que la pieza de trabajo gire. Entonces la condición de equilibrio para la pieza de trabajo será El momento de corte está determinado por el valor de la componente vertical de la fuerza de corte Momento de fricción Mecanismos de sujeción elementales Los dispositivos de sujeción elementales incluyen los mecanismos más simples utilizados para asegurar piezas de trabajo o actuar como enlaces intermedios en sistemas de sujeción complejos: tornillo; cuña; excéntrico; palanca; centrado; cremallera y palanca. Abrazaderas de tornillo. Los mecanismos de tornillo (Figura 2.13) se usan ampliamente en accesorios con sujeción manual de piezas de trabajo, con un accionamiento mecanizado, así como en líneas automáticas cuando se usan accesorios satélite. Su ventaja es la simplicidad del diseño, bajo costo y alta confiabilidad en la operación. Los mecanismos de tornillo se utilizan tanto para sujeción directa como en combinación con otros mecanismos. La fuerza en el mango requerida para generar la fuerza de sujeción se puede calcular usando la fórmula: donde está el radio de rosca promedio, mm; – alcance clave, mm; - el ángulo del hilo; Ángulo de fricción en un par roscado. mecanismo de cuña. La cuña se usa mucho en los mecanismos de sujeción de los accesorios, lo que garantiza la simplicidad y la compacidad del diseño, la confiabilidad en la operación. La cuña puede ser un simple elemento de sujeción que actúe directamente sobre la pieza, o puede combinarse con cualquier otro elemento que sea simple al crear mecanismos combinados. El uso de una cuña en el mecanismo de sujeción proporciona: un aumento en la fuerza inicial del accionamiento, un cambio en la dirección de la fuerza inicial, autofrenado del mecanismo (la capacidad de mantener la fuerza de sujeción cuando la fuerza generada por el accionamiento se detiene). Si el mecanismo de cuña se usa para cambiar la dirección de la fuerza de sujeción, entonces el ángulo de la cuña suele ser de 45 °, y si para aumentar la fuerza de sujeción o aumentar la confiabilidad, el ángulo de la cuña se toma igual a 6 ... 15 ° ( ángulos de autofrenado). La cuña se utiliza en las siguientes opciones de diseño para abrazaderas: mecanismos con una cuña plana de un solo lado (Figura 2.14, b); mecanismos de múltiples cuñas (varios émbolos); excéntricos (mecanismos con cuña curvilínea); levas frontales (mecanismos con cuña cilíndrica). La Figura 2.14, a muestra un diagrama de una cuña de dos ángulos. Cuando se sujeta la pieza de trabajo, la cuña se mueve hacia la izquierda bajo la acción de una fuerza Cuando la cuña se mueve, surgen fuerzas normales y fuerzas de fricción en sus planos y (Figura 2.14, b). Un inconveniente significativo del mecanismo considerado es el bajo coeficiente de rendimiento (COP) debido a las pérdidas por fricción. Un ejemplo del uso de una cuña en un accesorio se muestra en Para aumentar la eficiencia del mecanismo de cuña, la fricción deslizante en las superficies de la cuña se reemplaza por la fricción rodante usando rodillos de soporte (Figura 2.14, c). Los mecanismos de cuña múltiple vienen con uno, dos o más émbolos. Los émbolos simples y dobles se utilizan como sujeción; Los émbolos múltiples se utilizan como mecanismos de autocentrado. Abrazaderas excéntricas. La excéntrica es una conexión en una parte de dos elementos: un disco redondo (Figura 2.15, e) y una cuña plana de un solo lado. Cuando la excéntrica gira alrededor del eje de rotación del disco, la cuña entra en el espacio entre el disco y la pieza de trabajo y desarrolla una fuerza de sujeción. La superficie de trabajo de las excéntricas puede ser un círculo (circular) o una espiral (curvilínea). Las abrazaderas excéntricas son las más rápidas de todos los mecanismos de sujeción manual. En términos de velocidad, son comparables a las abrazaderas neumáticas. Las desventajas de las abrazaderas excéntricas son: pequeña carrera de trabajo; limitado por la excentricidad; aumento de la fatiga del trabajador, ya que al separar la pieza de trabajo, el trabajador necesita aplicar fuerza debido a la propiedad de autofrenado de la excéntrica; falta de fiabilidad de la abrazadera cuando la herramienta se opera con golpes o vibraciones, ya que esto puede provocar el desprendimiento automático de la pieza de trabajo. A pesar de estas deficiencias, las abrazaderas excéntricas se usan ampliamente en accesorios (Figura 2.15, b), especialmente en la producción a pequeña y mediana escala. Para lograr la fuerza de fijación requerida, determinamos el momento más grande en el mango excéntrico ¿Dónde está la fuerza sobre el mango? - longitud del mango; - ángulo de rotación de la excéntrica; - ángulos de fricción. Abrazaderas de palanca. Las abrazaderas de palanca (figura 2.16) se utilizan en combinación con otras abrazaderas elementales, formando sistemas de sujeción más complejos. Le permiten cambiar la magnitud y la dirección de la fuerza transmitida. Hay muchas variedades constructivas de abrazaderas de palanca, sin embargo, todas se reducen a tres circuitos de potencia que se muestran en la Figura 2.16, que también muestra las fórmulas para calcular la fuerza requerida para crear una fuerza de sujeción de la pieza de trabajo para mecanismos ideales (excluyendo las fuerzas de fricción). Esta fuerza se determina a partir de la condición de que los momentos de todas las fuerzas relativas al punto de rotación de la palanca sean iguales a cero. La Figura 2.17 muestra los diagramas estructurales de las abrazaderas de palanca. Al realizar una serie de operaciones de mecanizado, la rigidez de la herramienta de corte y todo el sistema tecnológico en su conjunto es insuficiente. Se utilizan varios elementos de guía para eliminar las depresiones y deformaciones de la herramienta. Los principales requisitos para tales elementos son: precisión, resistencia al desgaste, capacidad de cambio. Tales dispositivos se llaman conductores o casquillos conductores y se utilizan en trabajos de taladrado y mandrinado .
Los diseños y dimensiones de los casquillos de perforación para perforación están estandarizados (Fig. 11.10). Los bujes son permanentes (Fig. 11.10 a) y reemplazables Arroz. 11.10. Diseños de bushings conductores: a) permanentes; b) intercambiables; c) cambio rápido con cerradura (Fig. 11.10 b). Los casquillos permanentes se utilizan en la producción de una sola pieza cuando se mecaniza con una herramienta. Los casquillos reemplazables se utilizan en la producción en serie y en masa. Los casquillos de cambio rápido con bloqueo (Fig. 11.10 c) se utilizan cuando se mecanizan agujeros con varias herramientas reemplazables sucesivamente. Con un diámetro de orificio de hasta 25 mm, los casquillos están hechos de acero U10A, templado a 60 ... 65. Con un diámetro de orificio de más de 25 mm, los bujes están hechos de acero 20 (20X), seguido de carburación y endurecimiento a la misma dureza. Si las herramientas se guían en el manguito no por la parte de trabajo, sino por secciones de centrado cilíndricas, entonces se usan manguitos especiales (Fig. 11.11). En la fig. 11.11 a muestra un manguito para perforar agujeros en la pendiente 15. Elementos de ajuste de los dispositivos. -Elementos de afinación
(ajustes de altura y ángulo) se utilizan para controlar la posición de la herramienta al configurar la máquina). - Elementos de afinación
, asegurando la posición correcta de la herramienta de corte al configurar (ajustar) la máquina para obtener las dimensiones especificadas. estos elementos son instalaciones angulares y de gran altura de accesorios de fresado Se utiliza para controlar la posición del cortador durante la configuración y el reajuste de la máquina Su uso facilita y acelera la configuración de la máquina al procesar piezas de trabajo al obtener automáticamente las dimensiones especificadas Los elementos de afinación realizan las siguientes funciones
: 1) Evitar la retirada de la herramienta durante el funcionamiento. 2) Déle a la herramienta una posición exacta en relación con el accesorio, esto incluye configuraciones (dimensiones), copiadoras. 3) Realice las dos funciones anteriores, estas incluyen bujes conductores, bujes guía. Los casquillos conductores se utilizan al hacer agujeros con taladros, avellanadores, escariadores. Los casquillos conductores son: permanentes, de cambio rápido y reemplazables. Lino con hombro y sin prim-Xia cuando el agujero se procesa con una herramienta. Se presionan en la parte de la carcasa - placa de plantilla H7/n6. Los manguitos reemplazables se utilizan cuando se procesa con una herramienta, pero teniendo en cuenta el reemplazo debido al desgaste. Aplicaciones de cambio rápido cuando un agujero se mecaniza secuencialmente con varias herramientas en una operación. Se diferencian de los reemplazables por una ranura pasante en el collar. También se utilizan pasatapas conductores especiales, con un diseño correspondiente a las características de la pieza y operación. Casquillo alargado Casquillo con extremo inclinado Los casquillos guía, que realizan únicamente la función de impedir la extracción de la herramienta, se fabrican de forma permanente. Por ejemplo, en las máquinas de torreta, se instala en el orificio del husillo y gira con él. El orificio en los casquillos guía se realiza según H7. Las copiadoras se utilizan para posicionar con precisión la herramienta en relación con el accesorio cuando se mecanizan superficies curvas. Las fotocopiadoras son aéreas e integradas. Los gastos generales se superponen a la pieza de trabajo y se fijan con ella. La parte guía de la herramienta tiene contacto continuo con la Copiadora, y la parte de corte cumple con el perfil requerido. Las copiadoras integradas están instaladas en el cuerpo del dispositivo. A lo largo de la copiadora se guía un dedo copiador que, a través de un dispositivo especialmente incorporado, transmite a la máquina el movimiento correspondiente para procesar un perfil curvo al husillo con la herramienta. Las instalaciones son estándar y especiales, en altura y en esquina. Los ajustes de gran altitud orientan la herramienta en una dirección, angular en 2 direcciones. La coordinación de la herramienta según los ajustes se realiza con la ayuda de palpadores planos estándar con un espesor de 1,3,5 mm o cilíndricos con un diámetro de 3 o 5 mm. Los accesorios se ubican en el cuerpo del accesorio lejos de la pieza de trabajo, teniendo en cuenta la inserción de la herramienta, y se fijan con tornillos y se fijan con pasadores. La sonda utilizada para configurar la herramienta para la instalación en el plano de ensamblaje del dispositivo se indica en los requisitos técnicos, también se permite gráficamente. Para establecer (ajustar) la posición de la mesa de la máquina junto con el accesorio en relación con la herramienta de corte, se utilizan plantillas especiales, hechas en forma de placas, prismas y cuadrados de varias formas. Las instalaciones se fijan en el cuerpo del dispositivo; sus superficies de referencia deben estar ubicadas debajo de las superficies de la pieza a mecanizar para no interferir con el paso de la herramienta de corte. La mayoría de las veces, las configuraciones se utilizan cuando se procesa en máquinas fresadoras configuradas para obtener automáticamente dimensiones de una precisión dada. Distinguir entre instalaciones de gran altura y de esquina. Los primeros sirven para la ubicación correcta de la pieza en relación con el cortador en altura, el segundo, tanto en altura como en dirección lateral. Están hechos de acero 20X, cementados a una profundidad de 0,8 - 1,2 mm, seguidos de endurecimiento a una dureza de HRC 55 ... 60 unidades. Elementos de ajuste para herramienta de corte (ejemplo)
Un estudio de producción integral de la precisión de la operación de las líneas automáticas existentes, la investigación experimental y el análisis teórico deben proporcionar respuestas a las siguientes preguntas básicas del diseño de procesos tecnológicos para la producción de partes del cuerpo en líneas automáticas requisitos de precisión b) establecer el grado óptimo de concentración de transiciones en una posición, en función de las condiciones de carga y la precisión requerida del procesamiento c) la elección de métodos y esquemas de instalación al diseñar los elementos de instalación de dispositivos para líneas automáticas para garantizar la precisión del procesamiento d) recomendaciones para el uso y diseño de nodos de líneas automáticas, proporcionando dirección y fijación de herramientas de corte en relación con los requisitos de precisión de mecanizado e) la elección de métodos para configurar máquinas para el requerido r dimensiones y selección de medios de control para el mantenimiento confiable del procesamiento de tamaño de configuración, así como el establecimiento de valores estándar para el cálculo de asignaciones para procesamiento h) la identificación y formación de disposiciones metodológicas para cálculos precisos en el diseño de líneas automáticas . 16. Accionamientos neumáticos. Finalidad y requisitos de las mismas.
Un accionamiento neumático, como un accionamiento hidráulico, es una especie de “inserto neumático” entre el motor de accionamiento y la carga (máquina o mecanismo) y realiza las mismas funciones que una transmisión mecánica (reductor, transmisión por correa, mecanismo de manivela, etc.) . El propósito principal del actuador neumático.
, así como una transmisión mecánica, - transformación de las características mecánicas del motor de accionamiento de acuerdo con los requisitos de la carga (transformación del tipo de movimiento del enlace de salida del motor, sus parámetros, así como regulación, sobrecarga protección, etc). Los elementos obligatorios del accionamiento neumático son un compresor (generador de energía neumática) y un motor neumático Dependiendo de la naturaleza del movimiento del enlace de salida del motor neumático (eje del motor neumático o vástago del cilindro neumático) y, en consecuencia, la naturaleza del movimiento del cuerpo de trabajo, el actuador neumático puede ser giratorio o de traslación. Los actuadores neumáticos con movimiento de traslación son los más utilizados en tecnología. El principio de funcionamiento de las máquinas neumáticas.
En términos generales, la transferencia de energía en un actuador neumático ocurre de la siguiente manera: 1. El motor de accionamiento transmite par al eje del compresor, que imparte energía al gas de trabajo. 2. El gas de trabajo después de una preparación especial a través de líneas neumáticas a través del equipo de control ingresa al motor neumático, donde la energía neumática se convierte en energía mecánica. 3. Después de eso, el gas de trabajo se libera al medio ambiente, a diferencia del accionamiento hidráulico, en el que el fluido de trabajo regresa a través de las líneas hidráulicas al tanque hidráulico o directamente a la bomba. Muchas máquinas neumáticas tienen sus contrapartes estructurales entre las máquinas hidráulicas volumétricas. En particular, los motores y compresores neumáticos de pistones axiales, los motores neumáticos de engranajes y paletas, los cilindros neumáticos son ampliamente utilizados ... Diagrama típico de un actuador neumático Diagrama típico de un actuador neumático: 1 - entrada de aire; 2 - filtro; 3 - compresor; 4 - intercambiador de calor (refrigerador); 5 - separador de humedad; 6 - colector de aire (receptor); 7 - válvula de seguridad; 8- Acelerador; 9 - rociador de aceite; 10 - válvula reductora de presión; 11 - acelerador; 12 - distribuidor; 13 neumomotores; M - manómetro. El aire ingresa al sistema neumático a través de la toma de aire. El filtro limpia el aire para evitar daños en los elementos de accionamiento y reducir su desgaste. El compresor comprime el aire. Dado que, de acuerdo con la ley de Charles, el aire comprimido en el compresor tiene una temperatura alta, antes de suministrar aire a los consumidores (generalmente motores neumáticos), el aire se enfría en un intercambiador de calor (en un refrigerador). Para evitar la formación de hielo en los motores neumáticos debido a la expansión del aire en ellos, así como para reducir la corrosión de las piezas, se instala un deshumidificador en el sistema neumático. El receptor sirve para crear un suministro de aire comprimido, así como para suavizar las pulsaciones de presión en el sistema neumático. Estas pulsaciones se deben al principio de funcionamiento de los compresores volumétricos (por ejemplo, compresores de pistón), que suministran aire al sistema en porciones. Se agrega lubricación al aire comprimido en el rociador de aceite, lo que reduce la fricción entre las partes móviles del accionamiento neumático y evita que se atasquen. Se debe instalar una válvula reductora de presión en el actuador neumático, que asegure el suministro de aire comprimido a los motores neumáticos a una presión constante. El distribuidor controla el movimiento de los enlaces de salida del motor neumático. En un motor neumático (motor neumático o cilindro neumático), la energía del aire comprimido se convierte en energía mecánica. Los actuadores neumáticos están equipados con:
1. dispositivos estacionarios fijados en las mesas de fresado, taladrado y otras máquinas; 2. dispositivos giratorios - cartuchos, mandriles, etc. 3) dispositivos instalados en mesas giratorias y divisorias para procesamiento continuo y posicional. Como cuerpo de trabajo, se utilizan cámaras neumáticas de acción unilateral y bilateral. Con doble efecto, el pistón se mueve en ambas direcciones por aire comprimido. Con una acción unilateral, el pistón es movido por aire comprimido durante la fijación de la pieza de trabajo y por un resorte durante el desmontaje. Para aumentar la fuerza de fijación se utilizan cilindros de dos y tres pistones o cámaras neumáticas de dos y tres cámaras. Al mismo tiempo, la fuerza de sujeción aumenta 2... .3 veces Se puede lograr un aumento en la fuerza de fijación integrando palancas amplificadoras en el accionamiento neumático. Es necesario notar algunas ventajas de las transmisiones neumáticas de los dispositivos. En comparación con el accionamiento hidráulico, es limpio, no es necesario tener una estación hidráulica para cada dispositivo si la máquina en la que se instala el dispositivo no está equipada con una estación hidráulica. El accionamiento neumático se caracteriza por la velocidad de acción, supera no solo el manual, sino también muchos accionamientos mecanizados. Si, por ejemplo, el caudal de aceite bajo presión en la tubería de un dispositivo hidráulico es de 2,5 ... 4,5 m / s, el máximo posible es de 9 m / s, entonces el aire, estando a una presión de 4 .. 5 MPa, se propaga a través de tuberías a una velocidad de hasta 180 m/sy más. Por lo tanto, en 1 hora es posible realizar hasta 2500 accionamientos del actuador neumático. Las ventajas del accionamiento neumático incluyen el hecho de que su rendimiento no depende de las fluctuaciones de la temperatura ambiente. La gran ventaja es que el accionamiento neumático proporciona una fuerza de sujeción continua, por lo que esta fuerza puede ser significativamente menor que con un accionamiento manual. Esta circunstancia es muy importante cuando se procesan piezas de trabajo de paredes delgadas que son propensas a deformarse durante la fijación. Ventajas · a diferencia del accionamiento hidráulico - no es necesario devolver el fluido de trabajo (aire) al compresor; Menos peso del fluido de trabajo en comparación con el accionamiento hidráulico (importante para la ciencia espacial); Menor peso de los dispositivos de accionamiento en comparación con los eléctricos; la capacidad de simplificar el sistema mediante el uso de un cilindro de gas comprimido como fuente de energía, tales sistemas a veces se usan en lugar de squibs, hay sistemas donde la presión en el cilindro alcanza los 500 MPa; simplicidad y economía debido a la baratura del gas de trabajo; respuesta rápida y altas velocidades de rotación de los motores neumáticos (hasta varias decenas de miles de revoluciones por minuto); seguridad contra incendios y neutralidad del ambiente de trabajo, brindando la posibilidad de utilizar el actuador neumático en minas e industrias químicas; · en comparación con un actuador hidráulico: la capacidad de transmitir energía neumática a largas distancias (hasta varios kilómetros), lo que permite que el actuador neumático se utilice como principal en minas y minas; A diferencia de un accionamiento hidráulico, un accionamiento neumático es menos sensible a los cambios en la temperatura ambiente debido a una menor dependencia de la eficiencia de las fugas del medio de trabajo (gas de trabajo), por lo tanto, los cambios en los espacios entre las partes del equipo neumático y la viscosidad de el medio de trabajo no afecta seriamente los parámetros operativos del accionamiento neumático; esto hace que el accionamiento neumático sea adecuado para su uso en talleres calientes de empresas metalúrgicas. desventajas calentamiento y enfriamiento del gas de trabajo durante la compresión en compresores y expansión en motores neumáticos; este inconveniente se debe a las leyes de la termodinámica y conduce a los siguientes problemas: Posibilidad de congelación de sistemas neumáticos; · condensación de vapor de agua del gas de trabajo y, en relación con esto, la necesidad de secarlo; · alto costo de la energía neumática en comparación con la energía eléctrica (alrededor de 3-4 veces), lo cual es importante, por ejemplo, cuando se usa un accionamiento neumático en las minas; Incluso menor eficiencia que la transmisión hidráulica; baja precisión y buen funcionamiento; la posibilidad de una ruptura explosiva de tuberías o lesiones industriales, por lo que se utilizan pequeñas presiones del gas de trabajo en un actuador neumático industrial (generalmente la presión en los sistemas neumáticos no supera 1 MPa, aunque los sistemas neumáticos con una presión de trabajo de hasta a 7 MPa (por ejemplo, en centrales nucleares) y, como resultado, los esfuerzos en los cuerpos de trabajo son mucho menores en comparación con el accionamiento hidráulico). Donde no existe tal problema (en cohetes y aviones) o los sistemas son pequeños, las presiones pueden alcanzar los 20 MPa o incluso más. · para controlar la cantidad de rotación de la barra de transmisión, es necesario usar dispositivos costosos: posicionadores.
pinzas son manguitos de resorte divididos, cuyas variaciones de diseño se muestran en la fig. 74 (α - con un tubo de tensión; 6 - con un tubo espaciador; en - tipo vertical). Están hechos de aceros con alto contenido de carbono, por ejemplo, U10A, y tratados térmicamente hasta una dureza de HRC 58...62 en la sujeción y hasta una dureza de HRC 40...44 en las partes traseras. Ángulo de conicidad de la pinza α = 30…40°. En ángulos más pequeños, es posible que se atasque la boquilla.
bloqueo excéntrico(Fig. 77, d) consiste en un eje de rueda 2, en el que se acuña una excéntrica 3. El eje es accionado por un anillo 1 sujeto a la manija de bloqueo; el anillo gira en el orificio del cuerpo 4, cuyo eje está desplazado del eje del eje por una distancia e. Cuando el mango gira hacia atrás, la transmisión al eje se produce a través del pasador 5. En el proceso de fijación, el anillo 1 queda encajado entre la excéntrica y el cuerpo.
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Figura 2.14,d.
Accionamiento neumático (accionamiento neumático)- un conjunto de dispositivos diseñados para poner en movimiento partes de máquinas y mecanismos por medio de energía de aire comprimido.