Systemy mocowania. Elementy mocujące urządzeń. Elementy instalacyjne urządzeń
Przeczytaj także
TREŚĆ
Strona
WSTĘP………………….…………………………………… ……..…….....2
OGÓLNE INFORMACJE O URZĄDZENIACH………………………... …3GŁÓWNE ELEMENTY URZĄDZEŃ…………….………………...6
Elementy mocujące urządzeń……………………………….……. …..61 Przeznaczenie elementów zaciskowych………………………………………...6
2 Rodzaje elementów mocujących……………………………………….…..…. .7
BIBLIOGRAFIA………………………………… ……………………..17
WSTĘP
Główną grupę urządzeń technologicznych stanowią urządzenia do produkcji montażu mechanicznego. W budowie maszyn urządzenia są urządzeniami pomocniczymi urządzeń technologicznych, wykorzystywanymi przy wykonywaniu czynności obróbczych, montażowych i kontrolnych.
Zastosowanie urządzeń pozwala: wyeliminować znakowanie detali przed obróbką, zwiększyć jego dokładność, zwiększyć wydajność pracy w operacjach, obniżyć koszty produkcji, ułatwić warunki pracy i zapewnić jej bezpieczeństwo, rozszerzyć możliwości technologiczne sprzętu, zorganizować obsługę wielu maszyn , stosować technicznie uzasadnione normy czasowe, zmniejszać liczbę pracowników niezbędnych do wytworzenia produktów.
Częsta zmiana obiektów produkcyjnych, związana z coraz większym tempem postępu technologicznego w dobie rewolucji naukowo-technicznej, wymaga od nauki i praktyki technologicznej tworzenia konstrukcji i systemów urządzeń, metod ich obliczania, projektowania i wytwarzania, zapewniających redukcję w czasie przygotowania produkcji. W produkcji masowej konieczne jest stosowanie specjalistycznych, szybko regulowanych i odwracalnych systemów mocowania. W produkcji małoseryjnej i indywidualnej coraz częściej stosuje się system uniwersalnych urządzeń prefabrykowanych (USP).
Nowe wymagania wobec urządzeń wyznacza rozbudowa parku maszyn CNC, których ponowne dostosowanie do obróbki nowego przedmiotu sprowadza się do wymiany programu (co zajmuje bardzo mało czasu) i wymiany lub ponownego dostosowania urządzenia do osadzania i mocowania przedmiotu obrabianego (co również powinno zająć niewiele czasu).
Badanie wzorców wpływu urządzeń na dokładność i produktywność wykonywanych operacji umożliwi zaprojektowanie urządzeń intensyfikujących produkcję i zwiększających jej dokładność. Prace nad ujednoliceniem i standaryzacją elementów opraw stwarzają podstawę do zautomatyzowanego projektowania opraw z wykorzystaniem komputerów elektronicznych i automatów do wyświetlania graficznego. Przyspiesza to technologiczne przygotowanie produkcji.
OGÓLNE INFORMACJE O URZĄDZENIACH.
TYPY URZĄDZEŃ
W inżynierii mechanicznej szeroko stosuje się różnorodne urządzenia technologiczne, w tym osprzęt, narzędzia pomocnicze, tnące i pomiarowe.
Urządzenia to dodatkowe urządzenia służące do obróbki, montażu i kontroli części, zespołów montażowych i wyrobów. Ze względu na przeznaczenie urządzenia dzielą się na następujące typy:
1. Obrabiarki służące do mocowania i zabezpieczania obrabianych przedmiotów na maszynach. W zależności od rodzaju obróbki urządzenia te z kolei dzielą się na urządzenia do wiercenia, frezowania, wytaczania, toczenia, szlifierki itp. Obrabiarki stanowią 80...90% całego parku urządzeń technologicznych.
Zastosowanie urządzeń zapewnia:
a) zwiększenie wydajności pracy poprzez skrócenie czasu montażu i zabezpieczenia detali przy częściowym lub całkowitym pokrywaniu się czasu pomocniczego z czasem maszynowym i jego skrócenie poprzez obróbkę wielomiejscową, łączenie przejść technologicznych i zwiększanie warunków skrawania;
b) zwiększenie dokładności przetwarzania dzięki eliminacji wyrównania podczas instalacji i związanych z tym błędów;
c) ułatwianie warunków pracy operatorom maszyn;
d) poszerzanie możliwości technologicznych sprzętu;
e) zwiększenie bezpieczeństwa pracy.
2. Urządzenia do mocowania i zabezpieczania narzędzia roboczego, komunikujące narzędzie z maszyną, przy czym pierwszy rodzaj komunikuje przedmiot obrabiany z maszyną. Za pomocą urządzeń pierwszego i drugiego typu dostosowuje się system technologiczny.
3. Urządzenia montażowe do łączenia współpracujących części w zespoły montażowe i produkty. Służą do mocowania części bazowych lub zespołów montażowych zmontowanego produktu, zapewnienia prawidłowego montażu łączonych elementów produktu, wstępnego montażu elementów elastycznych (sprężyny, pierścienie dzielone itp.), a także do wykonywania połączeń naprężających.
4. Urządzenia kontrolne do kontroli pośredniej i końcowej części oraz do kontroli zmontowanych części maszyn.
5. Urządzenia do chwytania, przenoszenia i obracania detali oraz zespoły montażowe stosowane przy obróbce i montażu ciężkich części i wyrobów.
Ze względu na cechy użytkowe obrabiarki dzielą się na uniwersalne, przeznaczone do obróbki różnorodnych detali (imadła maszynowe, uchwyty, podzielnice, stoły obrotowe itp.); specjalistyczne, przeznaczone do obróbki przedmiotów określonego rodzaju i stanowiące urządzenia wymienne (specjalne szczęki do imadła, szczęki kształtowe do uchwytów itp.) oraz specjalne, przeznaczone do wykonywania określonych operacji obróbki danej części. Urządzenia uniwersalne stosuje się w warunkach produkcji jednostkowej lub małoseryjnej, natomiast urządzenia specjalistyczne i specjalne stosuje się w warunkach produkcji wielkoseryjnej i masowej.
Stosując jednolity system technologicznego przygotowania produkcji, obrabiarki klasyfikuje się według określonych kryteriów (rys. 1).
Uniwersalne urządzenia prefabrykowane (USF) są montowane z prefabrykowanych standardowych elementów, części i wysoce precyzyjnych zespołów montażowych. Stosowane są jako specjalne, krótkotrwałe urządzenia do określonej operacji, po czym są demontowane, a elementy dostarczające są następnie ponownie wykorzystywane w nowych układach i kombinacjach. Dalszy rozwój USP wiąże się z tworzeniem jednostek, bloków, poszczególnych części specjalnych i zespołów montażowych, które zapewniają rozmieszczenie nie tylko specjalnych, ale także specjalistycznych i uniwersalnych urządzeń regulacyjnych do krótkotrwałej pracy,
Oprawy składane (CDF) są również montowane ze standardowych elementów, ale mniej precyzyjnych, co pozwala na lokalną modyfikację w zależności od siedzisk. Urządzenia te są stosowane jako specjalne urządzenia długoterminowe. Po zdemontowaniu elementów można tworzyć nowe układy.
Ryż. 1 – Klasyfikacja obrabiarek
Nierozłączne urządzenia specjalne (NSD) są montowane z części standardowych i jednostek montażowych ogólnego przeznaczenia, jako urządzenia nieodwracalne i długotrwałe. Elementy konstrukcyjne układów wchodzących w skład systemu z reguły są używane aż do całkowitego zużycia i nie są ponownie wykorzystywane. Układ można również wykonać, składając urządzenie z dwóch głównych części: ujednoliconej części podstawowej (UB) i wymiennego zestawu (SN). Taka konstrukcja NSP czyni go odpornym na zmiany w konstrukcji obrabianych detali oraz na dostosowania w procesach technologicznych. W takich przypadkach w oprawie wymieniana jest jedynie wymienna regulacja.
Uniwersalne urządzenia bez regulacji (UPD) ogólnego przeznaczenia są najczęściej spotykane w warunkach produkcji masowej. Służą do zabezpieczania detali z profili walcowanych i detali jednostkowych. UBP to uniwersalne obudowy przestawne ze stałymi (nieusuwalnymi) elementami podstawowymi (uchwyty, imadła itp.), dostarczane w komplecie z maszyną.
Specjalistyczne urządzenia regulacyjne (SAD) służą do wyposażenia operacji przetwarzania części pogrupowanych według cech konstrukcyjnych i schematów bazowych; układ według schematu montażu to podstawowa konstrukcja obudowy z wymiennymi ustawieniami dla grup części.
Uniwersalne urządzenia regulacyjne (UND), podobnie jak SNP, mają części stałe (korpus) i wymienne. Jednakże część zamienna nadaje się do wykonania tylko jednej operacji w celu przetworzenia tylko jednej części. Przy przejściu z jednej operacji na drugą urządzenia systemu UNP wyposażane są w nowe części wymienne (regulacje).
Agregatowe środki zmechanizowanego mocowania (ACMS) to zespół uniwersalnych urządzeń zasilających, wykonanych w postaci odrębnych zespołów, które w połączeniu z urządzeniami pozwalają na mechanizację i automatyzację procesu mocowania detali.
Wybór konstrukcji urządzenia w dużej mierze zależy od charakteru produkcji. Dlatego w produkcji masowej stosuje się stosunkowo proste urządzenia, zaprojektowane głównie w celu osiągnięcia określonej dokładności obróbki przedmiotu obrabianego. W produkcji masowej, osprzętowi stawiane są wysokie wymagania również pod względem wydajności. Dlatego tego typu urządzenia, wyposażone w szybkozamykacze, są konstrukcjami bardziej złożonymi. Stosowanie nawet najdroższych urządzeń ma jednak uzasadnienie ekonomiczne.
GŁÓWNE ELEMENTY URZĄDZEŃ
Istnieją następujące elementy wyposażenia:
instalacja - w celu określenia położenia obrabianej powierzchni przedmiotu względem narzędzia tnącego;
zaciskanie – do zabezpieczenia obrabianego przedmiotu;
prowadnice - nadają wymagany kierunek ruchu narzędzia tnącego względem obrabianej powierzchni;
obudowy urządzeń - główna część, na której znajdują się wszystkie elementy urządzeń;
mocowanie - do łączenia ze sobą poszczególnych elementów;
dzielącą lub obrotową, - do dokładnej zmiany położenia obrabianej powierzchni przedmiotu względem narzędzia skrawającego;
napędy zmechanizowane - do wytworzenia siły docisku. W niektórych urządzeniach montaż i mocowanie przedmiotu obrabianego odbywa się za pomocą jednego mechanizmu, zwanego mocowaniem montażowym.
Elementy mocujące osprzętu
1 Przeznaczenie elementów mocujących
Głównym zadaniem urządzeń mocujących jest zapewnienie niezawodnego kontaktu przedmiotu obrabianego z elementami mocującymi oraz zapobieganie jego przemieszczaniu się względem nich i drganiom podczas obróbki. Dzięki wprowadzeniu dodatkowych urządzeń mocujących zwiększa się sztywność układu technologicznego, co skutkuje zwiększeniem dokładności i produktywności obróbki oraz zmniejszeniem chropowatości powierzchni. Na ryc. Na rysunku 2 przedstawiono schemat montażu przedmiotu 1, który oprócz dwóch głównych zacisków Q1 jest zabezpieczony dodatkowym urządzeniem Q2, co nadaje układowi większą sztywność. Podpora 2 jest samonastawna.
Ryż. 2 - Schemat instalacji przedmiotu obrabianego
W niektórych przypadkach stosuje się urządzenia mocujące, aby zapewnić prawidłowy montaż i centrowanie przedmiotu obrabianego. W tym przypadku pełnią funkcję urządzeń instalacyjnych i mocujących. Należą do nich uchwyty samocentrujące, zaciski zaciskowe itp.
Urządzenia mocujące nie są stosowane przy obróbce ciężkich, stabilnych detali, w porównaniu z masą których siły powstałe podczas procesu cięcia są stosunkowo małe i przyłożone w taki sposób, aby nie zakłócały montażu detalu.
Urządzenia mocujące urządzenia muszą być niezawodne w działaniu, proste w konstrukcji i łatwe w utrzymaniu; nie powinny powodować odkształcenia mocowanego przedmiotu i uszkodzenia jego powierzchni oraz nie powinny przesuwać przedmiotu podczas jego mocowania. Operator maszyny powinien poświęcać minimum czasu i wysiłku na zabezpieczanie i odłączanie obrabianych przedmiotów. Aby uprościć naprawy, zaleca się wymianę najbardziej zużywających się części urządzeń zaciskowych. Podczas mocowania przedmiotów w wielu uchwytach są one mocowane równomiernie; przy ograniczonym ruchu elementu mocującego (klin, mimośrod) jego skok musi być większy niż tolerancja wielkości przedmiotu obrabianego od podstawy montażowej do miejsca przyłożenia siły docisku.
Urządzenia mocujące projektowane są z uwzględnieniem wymogów bezpieczeństwa.
Miejsce przyłożenia siły docisku dobiera się według warunków największej sztywności i stabilności mocowania oraz minimalnego odkształcenia przedmiotu obrabianego. Zwiększając dokładność obróbki należy zachować warunki stałej wartości siły docisku, której kierunek musi być zgodny z położeniem podpór.
2 Rodzaje elementów mocujących
Elementy mocujące to mechanizmy służące bezpośrednio do mocowania detali lub ogniwa pośrednie w bardziej skomplikowanych systemach mocowania.
Najprostszym rodzajem opasek uniwersalnych są śruby zaciskowe, które uruchamiane są za pomocą zamontowanych na nich kluczy, uchwytów lub pokręteł.
Aby zapobiec ruchowi zamocowanego przedmiotu obrabianego i tworzeniu się na nim wgnieceń ze śruby, a także aby zmniejszyć zginanie śruby podczas dociskania powierzchni nieprostopadłej do jej osi, na końcach śrub umieszcza się wahliwe podkładki ( Ryc. 3, a).
Kombinacje urządzeń śrubowych z dźwigniami lub klinami nazywane są zaciskami kombinowanymi, których rodzajem są zaciski śrubowe (ryc. 3, b). Urządzenie zacisków pozwala na ich odsunięcie lub obrócenie, dzięki czemu można wygodniej zamontować obrabiany przedmiot w uchwycie.
Ryż. 3 – Schematy zacisków śrubowych
Na ryc. Rysunek 4 przedstawia niektóre konstrukcje zacisków szybkozamykających. W przypadku małych sił zaciskających stosuje się urządzenie bagnetowe (ryc. 4, a), a przy znacznych siłach stosuje się urządzenie tłokowe (ryc. 4, b). Urządzenia te pozwalają na odsunięcie elementu mocującego na dużą odległość od przedmiotu obrabianego; mocowanie następuje w wyniku obrócenia pręta o określony kąt. Przykład zacisku z ogranicznikiem składania pokazano na rys. 4, ok. Po poluzowaniu nakrętki uchwytu 2 zdejmij ogranicznik 3, obracając go wokół własnej osi. Następnie pręt dociskowy 1 cofa się w prawo na odległość h. Na ryc. 4, d pokazuje schemat szybkiego urządzenia typu dźwigniowego. Podczas obracania uchwytu 4 kołek 5 przesuwa się po drążku 6 z ukośnym nacięciem, a kołek 2 przesuwa się wzdłuż przedmiotu obrabianego 1, dociskając go do ograniczników znajdujących się poniżej. Podkładka sferyczna 3 pełni funkcję zawiasu.
Ryż. 4 - Konstrukcje zacisków szybkiego zwalniania
Duża ilość czasu i znaczne siły potrzebne do zabezpieczenia detali ograniczają zakres stosowania docisków śrubowych i w większości przypadków powodują, że preferowane są dociski mimośrodowe o dużej prędkości. Na ryc. Rysunek 5 przedstawia dysk (a), cylindryczny z zaciskiem w kształcie litery L (b) i stożkowymi zaciskami pływającymi (c).
Ryż. 5 – Różne konstrukcje zacisków
Mimośrody są okrągłe, ewolwentowe i spiralne (wzdłuż spirali Archimedesa). W urządzeniach mocujących stosuje się dwa rodzaje mimośrodów: okrągłe i zakrzywione.
Mimośrody okrągłe (rys. 6) to tarcza lub rolka z osią obrotu przesuniętą o wielkość mimośrodu e; warunek samohamowania jest zapewniony przy stosunku D/e? 4.
Ryż. 6 – Schemat mimośrodu okrągłego
Zaletą mimośrodów okrągłych jest łatwość ich wykonania; główną wadą jest niespójność kąta podniesienia a i sił docisku Q. Mimośrody krzywoliniowe, których profil roboczy jest wykonany zgodnie z ewolwentą lub spiralą Archimedesa, mają stały kąt podniesienia a, a zatem zapewniają stałość siła Q podczas zaciskania dowolnego punktu profilu.
Mechanizm klinowy stosowany jest jako ogniwo pośrednie w skomplikowanych układach mocowania. Jest prosty w wykonaniu, łatwy do umieszczenia w urządzeniu, a także pozwala na zwiększenie i zmianę kierunku przenoszonej siły. Pod pewnymi kątami mechanizm klinowy ma właściwości samohamujące. Dla klina jednoskosowego (rys. 7, a) przy przenoszeniu sił pod kątem prostym można przyjąć następującą zależność (przy j1=j2=j3=j, gdzie j1...j3 są kątami tarcia):
P=Qtg(a±2j),
Gdzie P jest siłą osiową;
Q - siła mocowania.
Samohamowanie nastąpi o godz
P = Q sin (a + 2j/cos (90°+a-b+2j).
Zaciski dźwigniowe stosuje się w połączeniu z innymi podstawowymi zaciskami, tworząc bardziej złożone systemy mocowania. Za pomocą dźwigni można zmienić wielkość i kierunek przenoszonej siły, a także jednocześnie i równomiernie zabezpieczyć obrabiany przedmiot w dwóch miejscach.
Rys. 7 – Schematy klina jednoskosowego (a) i klina dwuskosowego (b)
Na rysunku 8 przedstawiono wykresy działania sił w zaciskach jednoramiennych i dwuramiennych prostych i zakrzywionych. Równania równowagi dla tych mechanizmów dźwigniowych są następujące:
do zacisku jednoramiennego (rys. 8, a)
,
do bezpośredniego zacisku dwuramiennego (ryc. 8, b)
,
do zacisku zakrzywionego dwuramiennego (dla l1
gdzie r jest kątem tarcia;
f jest współczynnikiem tarcia.
Ryż. Rys. 8 - Schematy działania sił w zaciskach jednoramiennych i dwuramiennych prostych i zakrzywionych
Centrujące elementy zaciskowe stosowane są jako elementy montażowe powierzchni zewnętrznych lub wewnętrznych korpusów obrotowych: tulejki zaciskowe, trzpienie rozporowe, tuleje mocujące z hydroplastiku, a także wkłady membranowe.
Tuleje zaciskowe są dzielonymi tulejami sprężynowymi, których odmiany konstrukcyjne pokazano na ryc. 9 (a - z rurką napinającą; b - z rurką dystansową; c - wykonanie pionowe). Wykonywane są ze stali wysokowęglowych np. U10A i poddawane obróbce cieplnej do twardości HRC 58...62 w części zaciskowej i do twardości HRC 40...44 w części tylnej. Kąt stożka tulei zaciskowej a=30. . 0,40°. Przy mniejszych kątach tuleja może się zaciąć. Kąt stożka tulei zaciskowej jest o 1° mniejszy lub większy od kąta stożka tulei zaciskowej. Tulejki zapewniają mimośrodowość montażową (bicie) nie większą niż 0,02...0,05 mm. Powierzchnię bazową przedmiotu obrabianego należy obrobić zgodnie z 9....7. stopniem dokładności.
Trzpienie rozprężne o różnej konstrukcji (w tym konstrukcje wykorzystujące hydroplastik) zaliczane są do urządzeń mocujących i zaciskających.
Wkłady membranowe służą do precyzyjnego centrowania detali wzdłuż zewnętrznej lub wewnętrznej powierzchni cylindrycznej. Wkład (rys. 10) składa się z okrągłej membrany 1 przykręconej do płyty czołowej maszyny w postaci płyty z symetrycznie rozmieszczonymi występami-krzywkami 2, których liczba dobierana jest w przedziale 6...12. Wewnątrz wrzeciona przechodzi pneumatyczny pręt cylindra 4. Po włączeniu pneumatyki membrana wygina się, rozsuwając krzywki. Kiedy pręt cofa się, membrana, próbując powrócić do pierwotnego położenia, ściska przedmiot 3 swoimi krzywkami.
Ryż. 10 – Schemat wkładu membranowego
Zacisk zębatkowy (rys. 11) składa się z zębatki 3, koła zębatego 5 osadzonego na wale 4 i dźwigni rączki 6. Obracając uchwyt w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, opuść zębatkę i zacisk 2 w celu zabezpieczenia przedmiotu 1. Zacisk zębatkowy siła docisku Q zależy od wartości siły P przyłożonej do rękojeści. Urządzenie wyposażone jest w blokadę, która blokując układ uniemożliwia odwrotny obrót koła. Najpopularniejsze typy zamków to:
Ryż. 11 - Zacisk zębatki i zębnika
Zamek rolkowy (ryc. 12, a) składa się z pierścienia napędowego 3 z wycięciem na rolkę 1, który styka się z płaszczyzną cięcia wału przekładni 2. Pierścień napędowy 3 mocowany jest do uchwytu urządzenia zaciskowego. Obracając uchwyt w kierunku strzałki, obrót przekazywany jest na wał przekładni poprzez wałeczek 1. Wałek zaklinowany jest pomiędzy powierzchnią otworu obudowy 4 a płaszczyzną cięcia wałka 2 i zapobiega obrotowi wstecznemu.
Ryż. 12 – Schematy różnych konstrukcji zamków
Blokadę rolkową z bezpośrednim przeniesieniem momentu obrotowego z zabieraka na rolkę pokazano na ryc. 12, ur. Obrót od rączki poprzez smycz przenoszony jest bezpośrednio na wał szóstego koła. Wałek 3 jest dociskany przez kołek 4 za pomocą słabej sprężyny 5. Ponieważ szczeliny w miejscach styku wałka z pierścieniem 1 i wałem 6 są wybrane, system natychmiast się zacina po zwolnieniu siły z uchwytu 2. Obracając uchwyt w przeciwnym kierunku, wałek klinuje się i obraca wał w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara.
Zamek stożkowy (ryc. 12, c) ma stożkową tuleję 1 i wał 2 ze stożkiem 3 i uchwytem 4. Spiralne zęby na środkowej szyjce wału współpracują z zębatką 5. Ten ostatni jest połączony z mechanizm zaciskowy siłownika. Przy kącie zębów 45° siła osiowa na wale 2 jest równa (bez uwzględnienia tarcia) sile docisku.
Zamek mimośrodowy (ryc. 12, d) składa się z wału koła 2, na którym osadzony jest mimośrod 3. Wał jest wprawiany w obrót za pomocą pierścienia 1 przymocowanego do uchwytu zamka; pierścień obraca się w otworze 4 oprawy, którego oś jest przesunięta od osi wału o odległość e. Przy odwrotnym obrocie klamki przeniesienie napędu na wał następuje poprzez sworzeń 5. Podczas mocowania pierścień 1 zostaje zaklinowany pomiędzy nimi. mimośrod i obudowa.
Łączone urządzenia mocujące stanowią kombinację elementarnych zacisków różnych typów. Służą do zwiększenia siły mocowania i zmniejszenia wymiarów urządzenia, a także do zapewnienia większej łatwości sterowania. Kombinowane urządzenia mocujące mogą również zapewniać jednoczesne mocowanie przedmiotu obrabianego w kilku miejscach. Rodzaje zacisków kombinowanych pokazano na ryc. 13.
Połączenie zakrzywionej dźwigni i śruby (ryc. 13, a) pozwala na jednoczesne zabezpieczenie przedmiotu obrabianego w dwóch miejscach, równomiernie zwiększając siły docisku do zadanej wartości. Konwencjonalny zacisk obrotowy (ryc. 13, b) to połączenie zacisków dźwigniowych i śrubowych. Oś obrotu dźwigni 2 pokrywa się ze środkiem kulistej powierzchni podkładki 1, co odciąża sworzeń 3 od sił zginających. Pokazane na ryc. 13, w zacisku mimośrodowym, jest przykładem zacisku kombinowanego o dużej prędkości. Przy pewnym przełożeniu ramion dźwigni można zwiększyć siłę zaciskania lub skok końca zaciskowego dźwigni.
Ryż. 13 - Rodzaje zacisków kombinowanych
Na ryc. 13, d pokazuje urządzenie do mocowania cylindrycznego przedmiotu w pryzmacie za pomocą dźwigni zawiasowej oraz na ryc. 13, d - schemat szybkiego zacisku kombinowanego (dźwigniowego i mimośrodowego), zapewniającego boczne i pionowe dociskanie przedmiotu obrabianego do wsporników urządzenia, ponieważ siła mocowania jest przykładana pod kątem. Podobny warunek zapewnia urządzenie pokazane na ryc. 13, tj.
Zaciski dźwigniowo-zawiasowe (rys. 13, g, h, i) są przykładami urządzeń zaciskowych o dużej prędkości, uruchamianych poprzez obrót klamki. Aby zapobiec samoczynnemu zwolnieniu, klamka zostaje przesunięta z pozycji martwej do ogranicznika 2. Siła docisku zależy od odkształcenia układu i jego sztywności. Pożądane odkształcenie układu ustala się poprzez regulację śruby dociskowej 1. Jednakże występowanie tolerancji dla wielkości H (rys. 13, g) nie zapewnia stałej siły docisku dla wszystkich detali danej partii.
Kombinowane urządzenia mocujące obsługiwane są ręcznie lub za pomocą jednostek napędowych.
Mechanizmy zaciskowe dla wielu uchwytów muszą zapewniać równą siłę zaciskania we wszystkich pozycjach. Najprostszym urządzeniem wielomiejscowym jest trzpień, na którym instalowany jest pakiet półfabrykatów (pierścienie, dyski), zabezpieczony wzdłuż płaszczyzn końcowych jedną nakrętką (schemat sekwencyjnego przenoszenia siły docisku). Na ryc. Na rys. 14a przedstawiono przykład urządzenia zaciskowego działającego na zasadzie równoległego rozkładu siły docisku.
Jeżeli konieczne jest zapewnienie współśrodkowości powierzchni podstawy i przedmiotu obrabianego oraz zapobieżenie odkształceniu przedmiotu obrabianego, stosuje się elastyczne urządzenia mocujące, w których siła docisku jest równomiernie przenoszona za pomocą wypełniacza lub innego elementu pośredniego na element mocujący elementu urządzenie (w granicach odkształceń sprężystych).
Ryż. 14 - Mechanizmy mocujące do wielu urządzeń
Jako korpus pośredni stosowane są konwencjonalne sprężyny gumowe lub hydroplastikowe. Równoległe urządzenie mocujące wykorzystujące hydroplastik pokazano na ryc. 14, ur. Na ryc. 14, c przedstawia urządzenie o działaniu mieszanym (równoległym).
Na maszynach ciągłych (frezowanie bębnowe, specjalne wiercenie wielowrzecionowe) elementy obrabiane są instalowane i usuwane bez przerywania ruchu posuwowego. Jeżeli czas pomocniczy pokrywa się z czasem maszyny, wówczas do mocowania detali można zastosować różnego rodzaju urządzenia mocujące.
W celu zmechanizowania procesów produkcyjnych zaleca się stosowanie zautomatyzowanych urządzeń mocujących (działanie ciągłe), napędzanych mechanizmem posuwowym maszyny. Na ryc. 15, a przedstawia schemat urządzenia z elastycznym elementem zamkniętym 1 (linka, łańcuszek) do mocowania cylindrycznych przedmiotów 2 na frezarce bębnowej podczas obróbki powierzchni końcowych oraz na ryc. 15, b - schemat urządzenia do mocowania półfabrykatów tłoków na wielowrzecionowej wiertarce poziomej. W obu urządzeniach operatorzy jedynie montują i zdejmują obrabiany przedmiot, a obrabiany przedmiot jest zabezpieczany automatycznie.
Ryż. 15 - Automatyczne urządzenia mocujące
Skutecznym urządzeniem mocującym do mocowania przedmiotów wykonanych z cienkiego materiału arkuszowego podczas wykańczania lub wykańczania jest zacisk próżniowy. Siłę mocowania określa się ze wzoru
Q=aplikacja,
gdzie A jest aktywnym obszarem wnęki urządzenia ograniczonym uszczelką;
p=10 5 Pa – różnica pomiędzy ciśnieniem atmosferycznym a ciśnieniem we wnęce urządzenia, z którego usuwane jest powietrze.
Zaciski elektromagnetyczne służą do mocowania detali ze stali i żeliwa o płaskiej powierzchni podstawy. Urządzenia mocujące są zwykle wykonane w postaci płytek i uchwytów, których konstrukcja uwzględnia jako dane początkowe wymiary i konfigurację przedmiotu obrabianego w planie, jego grubość, materiał i niezbędną siłę trzymania. Siła trzymania urządzenia elektromagnetycznego w dużej mierze zależy od grubości przedmiotu obrabianego; przy małych grubościach nie cały strumień magnetyczny przechodzi przez przekrój części, a niektóre linie strumienia magnetycznego są rozproszone w otaczającej przestrzeni. Części obrabiane na płytkach elektromagnetycznych lub uchwytach uzyskują resztkowe właściwości magnetyczne – ulegają rozmagnesowaniu poprzez przepuszczenie ich przez elektromagnes zasilany prądem przemiennym.
W magnetycznych urządzeniach mocujących głównymi elementami są magnesy trwałe, odizolowane od siebie niemagnetycznymi uszczelkami i mocowane we wspólnym bloku, a przedmiotem obrabianym jest zwora, przez którą zamknięty jest przepływ siły magnetycznej. Aby odłączyć gotową część, blok przesuwa się za pomocą mechanizmu mimośrodowego lub korbowego, podczas gdy przepływ siły magnetycznej jest zamykany na korpus urządzenia, omijając część.
BIBLIOGRAFIA
- Automatyzacja prac projektowo-inżynierskich i technologicznych
przygotowanie produkcji w branży mechanicznej /Pod ogólni. wyd. O. I. Semenkova.
T. I, II. Mińsk, Szkoła Wyższa, 1976. 352 s.
Anserov M: A. Urządzenia do maszyn do cięcia metalu. M.:
Inżynieria mechaniczna, 1975. 656 s.
Blumberg V. A., Bliznyuk V. P. Obrabiarki z możliwością ponownej regulacji. L.: Inżynieria mechaniczna, 1978. 360 s.
Bolotin Kh. L., Kostromin F. P. Obrabiarki. M.:
Inżynieria mechaniczna, 1973. 341 s.
Goroshkin A.K. Urządzenia do maszyn do cięcia metalu. M.;
Inżynieria mechaniczna, 1979. 304 s.
Kapustin N. M. Przyspieszenie technologicznego przygotowania produkcji montażu mechanicznego. M.: Inżynieria mechaniczna, 1972. 256 s.
Korsakov V. S. Podstawy projektowania urządzeń w budowie maszyn. M.: Inżynieria mechaniczna, -1971. 288 s.
Kosov N.P. Obrabiarki do części o skomplikowanym kształcie.
M.: Inżynieria mechaniczna, 1973, 232 s.
Kuzniecow V. S., Ponomarev V., A. Uniwersalne urządzenia prefabrykowane w inżynierii mechanicznej. M.: Inżynieria mechaniczna, 1974, 156 s.
Kuzniecow Yu. I. Wyposażenie technologiczne maszyn z oprogramowaniem
kierownictwo. M.: Inżynieria mechaniczna, 1976, 224 s.
Podstawy technologii inżynierii mechanicznej./Ed. V. S. Korsakowa. M.:
Inżynieria mechaniczna. 1977, s. 416.
Firago V.P. Podstawy projektowania procesów i urządzeń technologicznych, M.: Inżynieria Mechaniczna, 1973. 467 s.
Terlikova T.F. i inne. Podstawy projektowania urządzeń: Podręcznik. podręcznik dla uczelni zajmujących się inżynierią mechaniczną. / T.F. Terlikova, A.S. Mielnikow, V.I. Batałow. M.: Inżynieria mechaniczna, 1980. – 119 s., il.
Obrabiarki: Katalog. W 2 tomach / wyd. Rada: B.N. Vardashkin (prez.) i inni - M.: Mashinostroenie, 1984.
WYKŁAD 3
3.1. Przeznaczenie urządzeń mocujących
Głównym celem urządzeń mocujących uchwyty jest zapewnienie niezawodnego kontaktu (ciągłości) przedmiotu obrabianego lub montowanej części z elementami montażowymi, zapobiegając jego przemieszczaniu się podczas obróbki lub montażu.
Mechanizm zaciskowy wytwarza siłę zabezpieczającą przedmiot obrabiany, określoną na podstawie stanu równowagi wszystkich działających na niego sił
Podczas obróbki przedmiot obrabiany podlega:
1) siły i momenty tnące
2) siły objętościowe - ciężar przedmiotu obrabianego, siły odśrodkowe i bezwładności.
3) siły działające w punktach styku przedmiotu obrabianego z urządzeniem – siła reakcji podporowej i siła tarcia
4) siły wtórne, do których zalicza się siły powstające podczas usuwania narzędzia skrawającego (wiertła, gwintowniki, rozwiertaki) z przedmiotu obrabianego.
Podczas montażu na zmontowane części działają siły montażowe i siły reakcji powstające w punktach styku współpracujących powierzchni.
Do urządzeń mocujących mają zastosowanie następujące wymagania::
1) podczas mocowania nie należy zakłócać pozycji przedmiotu obrabianego uzyskanej poprzez bazowanie. Osiąga się to poprzez racjonalny wybór kierunku i miejsca przyłożenia sił docisku;
2) docisk nie powinien powodować odkształcenia zamocowanych w uchwycie przedmiotów obrabianych ani uszkodzenia (zgniecenia) ich powierzchni;
3) siła docisku musi być minimalna niezbędna, ale wystarczająca do zapewnienia stałego położenia przedmiotu obrabianego względem elementów montażowych urządzeń podczas obróbki;
4) siła docisku musi być stała w całej operacji technologicznej; siła mocowania musi być regulowana;
5) mocowanie i odłączanie przedmiotu obrabianego musi odbywać się przy minimalnym wysiłku i czasie pracownika. W przypadku stosowania docisków ręcznych siła nie powinna przekraczać 147 N; Średni czas mocowania: w uchwycie trójszczękowym (z kluczem) – 4 s; zacisk śrubowy (klucz) - 4,5…5 s; kierownica - 2,5…3 s; obrót pokrętła zaworu pneumatycznego i hydraulicznego - 1,5 s; poprzez naciśnięcie przycisku - krócej niż 1 s.
6) mechanizm zaciskowy musi być prosty w konstrukcji, kompaktowy, możliwie wygodny i bezpieczny w obsłudze. Aby to zrobić, musi mieć minimalne wymiary całkowite i zawierać minimalną liczbę wymiennych części; Urządzenie sterujące mechanizmem zaciskowym powinno znajdować się po stronie pracownika.
W trzech przypadkach eliminowana jest konieczność stosowania urządzeń zaciskowych.
1) przedmiot obrabiany ma dużą masę, w porównaniu z czym siły skrawania są małe.
2) siły powstające podczas obróbki są skierowane w taki sposób, aby nie zakłócały pozycji przedmiotu obrabianego uzyskanej podczas bazowania.
3) przedmiot obrabiany zamontowany w uchwycie pozbawiony jest wszelkich stopni swobody. Na przykład podczas wiercenia otworu w prostokątnym pasku umieszczonym w przyrządzie skrzynkowym.
3.2. Klasyfikacja urządzeń mocujących
Konstrukcje urządzeń zaciskowych składają się z trzech głównych części: elementu stykowego (CE), napędu (P) i mechanizmu napędowego (SM).
Elementy stykowe służą do bezpośredniego przeniesienia siły docisku na obrabiany przedmiot. Ich konstrukcja pozwala na rozproszenie sił, zapobiegając zgnieceniu powierzchni przedmiotu obrabianego.
Napęd służy do zamiany określonego rodzaju energii na siłę początkową R i przekazywane do mechanizmu napędowego.
Do przekształcenia powstałej początkowej siły mocowania wymagany jest mechanizm siłowy R i w sile docisku R z. Transformacja odbywa się mechanicznie, tj. zgodnie z prawami mechaniki teoretycznej.
W zależności od obecności lub braku tych elementów w okuciu, urządzenia mocujące osprzętu dzielą się na trzy grupy.
DO Pierwszy W grupie tej znajdują się urządzenia zaciskowe (ryc. 3.1a), w skład których wchodzą wszystkie wymienione główne części: mechanizm napędowy i napęd, który zapewnia ruch elementu stykowego i wytwarza siłę początkową R i, przekształcana przez mechanizm napędowy w siłę docisku R z .
W drugi grupa (rys. 3.1b) obejmuje urządzenia zaciskowe składające się wyłącznie z mechanizmu napędowego i elementu stykowego, które uruchamiane są bezpośrednio przez pracownika przyłożeniem siły początkowej R i na ramieniu l. Urządzenia te nazywane są czasami ręcznymi urządzeniami zaciskowymi (produkcja jednorazowa i małoseryjna).
DO trzeci W tej grupie znajdują się urządzenia mocujące, które nie posiadają mechanizmu napędowego, a zastosowane napędy można nazwać napędami jedynie warunkowo, gdyż nie powodują ruchu elementów urządzenia mocującego, a jedynie wytwarzają siłę docisku R z, co w tych urządzeniach jest wypadkową równomiernie rozłożonego obciążenia Q, działające bezpośrednio na przedmiot obrabiany i powstające pod wpływem ciśnienia atmosferycznego lub strumienia siły magnetycznej. Do tej grupy zaliczają się urządzenia próżniowe i magnetyczne (ryc. 3.1c). Stosowany we wszystkich rodzajach produkcji.
Ryż. 3.1. Schematy mechanizmu zaciskowego
Elementarny mechanizm zaciskowy jest częścią urządzenia zaciskowego składającą się z elementu stykowego i mechanizmu napędowego.
Elementy mocujące nazywane są: śrubami, mimośrodami, zaciskami, szczękami zaciskowymi, klinami, tłokami, zaciskami, listwami. Stanowią ogniwa pośrednie w złożonych systemach mocowania.
W tabeli 2 przedstawiono klasyfikację elementarnych mechanizmów mocujących.
Tabela 2
Klasyfikacja elementarnych mechanizmów mocujących
| ELEMENTARNE MECHANIZMY MOCUJĄCE | PROSTY | ŚRUBA | Śruby mocujące |
| Z podkładką dzieloną lub listwą | |||
| Bagnet lub tłok | |||
| EKSCENTRYCZNY | Okrągłe ekscentryki | ||
| Ewolwenta krzywoliniowa | |||
| Krzywoliniowe według spirali Archimedesa | |||
| KLIN | Z płaskim, pojedynczym klinem skośnym | ||
| Z rolką podporową i klinem | |||
| Z podwójnym klinem skośnym | |||
| DŹWIGNIA | Jednoramienny | ||
| Podwójnie uzbrojony | |||
| Zakrzywione podwójne ramiona | |||
| ŁĄCZNY | CENTRUJĄCE ELEMENTY MOCUJĄCE | Tuleje zaciskowe | |
| Trzpienie rozszerzające | |||
| Tulejki mocujące z hydroplastiku | |||
| Trzpienie i uchwyty ze sprężynami płytkowymi | |||
| Wkłady membranowe | |||
| ZACISKI ŁAŃCUCHOWE I DŹWIGNIOWE | Z zaciskiem rolkowym i zamkiem | ||
| Ze stożkowym urządzeniem blokującym | |||
| Z mimośrodowym urządzeniem blokującym | |||
| ŁĄCZONE URZĄDZENIA MOCUJĄCE | Połączenie dźwigni i śruby | ||
| Połączenie dźwigni i mimośrodu | |||
| Mechanizm dźwigni przegubowej | |||
| SPECJALNY | Wielomiejscowa i ciągła akcja |
Ze względu na źródło energii napędowej (nie mówimy tu o rodzaju energii, a raczej o lokalizacji źródła) napędy dzielimy na ręczne, zmechanizowane i zautomatyzowane. Ręczne mechanizmy zaciskowe obsługiwane są siłą mięśni pracownika. Zmotoryzowane mechanizmy zaciskowe działają z napędem pneumatycznym lub hydraulicznym. Zautomatyzowane urządzenia poruszają się od ruchomych elementów maszyn (wrzeciono, suwak lub uchwyty ze szczękami). W tym drugim przypadku przedmiot obrabiany jest mocowany, a obrobiona część wydawana bez udziału pracownika.
3.3. Elementy mocujące
3.3.1. Zaciski śrubowe
Zaciski śrubowe znajdują zastosowanie w urządzeniach z ręcznym mocowaniem przedmiotu obrabianego, w urządzeniach zmechanizowanych, a także na liniach automatycznych przy wykorzystaniu urządzeń satelitarnych. Są proste, kompaktowe i niezawodne w działaniu.
Ryż. 3.2. Zaciski śrubowe:
a – z kulistym zakończeniem; b – z płaskim końcem; c – z butem. Legenda: R i- siła przyłożona na końcu rękojeści; R z- siła docisku; W– siła reakcji gruntu; l- Długość rękojeści; D- średnica zacisku śrubowego.
Obliczanie śruby EZM. Przy znanej sile P 3 obliczana jest średnica nominalna śruby
gdzie d jest średnicą śruby, mm; R 3- siła mocowania, N; σ р- naprężenie rozciągające (ściskające) materiału śruby, MPa
Celem urządzeń mocujących jest zapewnienie niezawodnego kontaktu przedmiotu obrabianego z elementami montażowymi oraz zapobieganie jego przemieszczaniu się i drganiom podczas obróbki. Rysunek 7.6 przedstawia niektóre typy urządzeń zaciskowych.
Wymagania dotyczące elementów mocujących:
Niezawodność w działaniu;
Prostota konstrukcji;
Łatwość konserwacji;
Nie powinien powodować deformacji obrabianych przedmiotów i uszkodzeń ich powierzchni;
Podczas mocowania przedmiotu obrabianego nie należy go przesuwać z elementów montażowych;
Mocowanie i odłączanie przedmiotów obrabianych powinno odbywać się przy minimalnym nakładzie pracy i czasu;
Elementy zaciskowe muszą być odporne na zużycie i, jeśli to możliwe, wymienne.
Rodzaje elementów mocujących:
Śruby mocujące, które obraca się za pomocą kluczy, uchwytów lub pokręteł (patrz ryc. 7.6)
Rys.7.6 Rodzaje zacisków:
a – śruba mocująca; b – zacisk śrubowy
Szybkie działanie zaciski pokazane na rys. 7.7.
Ryc.7.7. Rodzaje zacisków szybkozamykających:
a – z podkładką dzieloną; b – z urządzeniem tłokowym; c – z ogranicznikiem składania; g – z urządzeniem dźwigniowym
Ekscentryczny zaciski, które są okrągłe, ewolwentowe i spiralne (wzdłuż spirali Archimedesa) (ryc. 7.8).
Ryc.7.8. Rodzaje zacisków mimośrodowych:
a – dysk; b – cylindryczny z dociskiem w kształcie litery L; g – pływający stożkowy.
Zaciski klinowe– wykorzystuje się efekt klinowania i stosuje się go jako ogniwo pośrednie w skomplikowanych układach mocowania. Pod pewnymi kątami mechanizm klinowy ma właściwość samohamowania. Na ryc. Rysunek 7.9 pokazuje obliczony schemat działania sił w mechanizmie klinowym.
Ryż. 7.9. Schemat obliczeniowy sił w mechanizmie klinowym:
a- jednostronny; b – podwójnie skośny
Zaciski dźwigniowe stosowane w połączeniu z innymi zaciskami w celu utworzenia bardziej złożonych systemów mocowania. Za pomocą dźwigni można zmienić zarówno wielkość, jak i kierunek siły docisku, a także jednocześnie i równomiernie zabezpieczyć obrabiany przedmiot w dwóch miejscach. Na ryc. Rysunek 7.10 przedstawia schemat działania sił w zaciskach dźwigniowych.
Ryż. 7.10. Schemat działania sił w zaciskach dźwigniowych.
Tuleje zaciskowe Są to dzielone tuleje sprężynowe, których odmiany pokazano na ryc. 7.11.
Ryż. 7. 11. Rodzaje opasek zaciskowych:
a – z rurką napinającą; b – z rurką dystansową; c – typ pionowy
Tulejki zapewniają koncentryczność mocowania przedmiotu obrabianego w zakresie 0,02...0,05 mm. Powierzchnię bazową przedmiotu obrabianego pod zaciski zaciskowe należy poddać obróbce zgodnie z klasami dokładności 2…3. Tuleje zaciskowe wykonywane są ze stali wysokowęglowych typu U10A poddawanych późniejszej obróbce cieplnej do twardości HRC 58...62. Kąt stożka tulei zaciskowej d = 30…40 0 . Przy mniejszych kątach tuleja może się zaciąć.
Trzpienie rozszerzające, których rodzaje pokazano na ryc. 7.4.
Blokada rolkowa(ryc. 7.12)
Ryż. 7.12. Rodzaje zamków rolkowych
Zaciski kombinowane– połączenie elementarnych zacisków różnych typów. Na ryc. 7.13 pokazuje niektóre typy takich urządzeń mocujących.
Ryż. 7.13. Rodzaje kombinowanych urządzeń mocujących.
Kombinowane urządzenia mocujące obsługiwane są ręcznie lub za pomocą urządzeń mechanicznych.
Elementy prowadzące urządzeń
Przy wykonywaniu niektórych operacji obróbczych (wiercenie, wytaczanie) sztywność narzędzia skrawającego i całego układu technologicznego jest niewystarczająca. Aby wyeliminować elastyczne dociskanie narzędzia do przedmiotu obrabianego, stosuje się elementy prowadzące (tuleje prowadzące podczas wytaczania i wiercenia, kopiarki podczas obróbki powierzchni kształtowych itp. (patrz ryc. 7.14).
Ryc.7.14. Rodzaje przepustów przewodzących:
stała; b – wymienny; c – szybka zmiana
Tuleje prowadzące wykonane są ze stali w gatunku U10A lub 20X, hartowanej do twardości HRC 60...65.
Elementy prowadzące urządzeń - kopiarki - służą do obróbki powierzchni kształtowych o skomplikowanych profilach, których zadaniem jest prowadzenie narzędzia tnącego po powierzchni przedmiotu obrabianego w celu uzyskania zadanej dokładności trajektorii ich ruchu.
3.1. Wybór miejsca przyłożenia sił mocujących, rodzaju i ilości elementów mocujących
Podczas mocowania przedmiotu obrabianego w uchwycie należy przestrzegać następujących podstawowych zasad:
· pozycja przedmiotu obrabianego osiągnięta podczas jego bazowania nie powinna zostać zakłócona;
· mocowanie musi być niezawodne, aby pozycja przedmiotu obrabianego podczas obróbki pozostała niezmieniona;
· zagniecenie powierzchni przedmiotu obrabianego występujące podczas mocowania oraz jego odkształcenie muszą być minimalne i mieścić się w dopuszczalnych granicach.
· aby zapewnić kontakt obrabianego przedmiotu z elementem nośnym i wyeliminować jego ewentualne przesunięcie podczas mocowania, siła docisku powinna być skierowana prostopadle do powierzchni elementu nośnego. W niektórych przypadkach siłę docisku można skierować tak, aby przedmiot obrabiany był jednocześnie dociskany do powierzchni dwóch elementów nośnych;
· w celu wyeliminowania deformacji przedmiotu obrabianego podczas mocowania należy tak dobrać punkt przyłożenia siły docisku, aby linia jej działania przecinała powierzchnię nośną elementu nośnego. Tylko przy mocowaniu szczególnie sztywnych przedmiotów linia działania siły mocującej może przebiegać pomiędzy elementami nośnymi.
3.2. Wyznaczanie liczby punktów siły docisku
Liczba punktów przyłożenia sił mocujących jest ustalana indywidualnie dla każdego przypadku mocowania przedmiotu obrabianego. Aby zmniejszyć ściskanie powierzchni przedmiotu obrabianego podczas mocowania, należy zmniejszyć nacisk właściwy w punktach styku urządzenia dociskowego z przedmiotem obrabianym poprzez rozproszenie siły docisku.
Osiąga się to poprzez zastosowanie w urządzeniach zaciskowych odpowiednio zaprojektowanych elementów stykowych, które umożliwiają równomierne rozłożenie siły docisku pomiędzy dwoma lub trzema punktami, a czasem nawet rozproszenie jej na określonej rozległej powierzchni. DO Liczba punktów mocowania w dużej mierze zależy od rodzaju przedmiotu obrabianego, metody obróbki, kierunku siły skrawania. Za zmniejszenie drgań i odkształceń przedmiotu obrabianego pod wpływem siły skrawania, należy zwiększyć sztywność układu przedmiot-urządzenie poprzez zwiększenie liczby punktów mocowania przedmiotu obrabianego i przybliżenie ich do powierzchni obrabianej.
3.3. Określenie rodzaju elementów mocujących
Elementy mocujące obejmują śruby, mimośrody, zaciski, szczęki imadła, kliny, tłoki, zaciski i paski.
Stanowią ogniwa pośrednie w złożonych systemach mocowania.
3.3.1. Zaciski śrubowe
Zaciski śrubowe stosowany w urządzeniach z ręcznym mocowaniem przedmiotu obrabianego, w urządzeniach zmechanizowanych, a także na liniach automatycznych przy użyciu urządzeń satelitarnych. Są proste, kompaktowe i niezawodne w działaniu.
Ryż. 3.1. Zaciski śrubowe: a – z zakończeniem kulistym; b – z płaskim końcem; c – z butem.
Wkręty mogą mieć kulisty koniec (piąty), płaski lub z butem zapobiegającym uszkodzeniu powierzchni.
Przy obliczaniu śrub z piętą kulkową uwzględnia się tylko tarcie w gwincie.
Gdzie: L- długość rączki, mm; - średni promień gwintu, mm; - kąt natarcia gwintu.
Gdzie: S– skok gwintu, mm; – zmniejszony kąt tarcia.
gdzie: Pu 150 N.
Stan samohamowania: .
Dlatego w przypadku standardowych gwintów metrycznych wszystkie mechanizmy z gwintami metrycznymi są samoblokujące.
Przy obliczaniu śrub z płaską piętą uwzględnia się tarcie na końcu śruby.
Na pierścionek na pięcie:
gdzie: D – średnica zewnętrzna końcówki nośnej, mm; d – średnica wewnętrzna końca nośnego, mm; – współczynnik tarcia.
Z płaskimi końcami:
Dla śruby do butów:
Materiał: stal 35 lub stal 45 o twardości HRC 30-35 i precyzyjnym rzeźbieniu III klasy.
3.3.2. Zaciski klinowe
Klin jest używany w następujących opcjach projektowych:
1. Płaski klin jednoskośny.
2. Podwójny klin skośny.
3. Okrągły klin.
Ryż. 3.2. Płaski klin z pojedynczym skosem.
Ryż. 3.3. Podwójny klin skośny.
Ryż. 3.4. Okrągły klin.
4) klin korbowy w postaci krzywki mimośrodowej lub płaskiej o profilu roboczym zarysowanym według spirali Archimedesa;
Ryż. 3.5. Klin korbowy: a – w formie mimośrodu; b) – w kształcie płaskiej krzywki.
5) klin śrubowy w postaci krzywki końcowej. Tutaj klin o pojedynczym skosie jest jakby zwinięty w cylinder: podstawa klina tworzy podporę, a jego nachylona płaszczyzna tworzy spiralny profil krzywki;
6) w mechanizmach klinowych samocentrujących (uchwyty, trzpienie) nie stosuje się układów trzech i więcej klinów.
3.3.2.1. Stan samohamowania klina
Ryż. 3.6. Stan samohamowania klina.
gdzie: - kąt tarcia.
Gdzie: – współczynnik tarcia;
Dla klina, który ma tarcie tylko na pochyłej powierzchni, stan samohamowania wynosi:
z tarciem na dwóch powierzchniach:
Mamy: ; Lub: ; .
Następnie: stan samohamowania klina przy tarciu na dwóch powierzchniach:
dla klina z tarciem tylko na pochyłej powierzchni:
Z tarciem na dwóch powierzchniach:
Z tarciem tylko na pochyłej powierzchni:
3.3.3.Zaciski mimośrodowe
Ryż. 3.7. Schematy obliczania mimośrodów.
Takie zaciski działają szybko, ale wytwarzają mniejszą siłę niż zaciski śrubowe. Posiadają właściwości samohamujące. Główna wada: nie mogą działać niezawodnie przy znacznych różnicach wielkości pomiędzy powierzchniami montażowymi i mocującymi detali.
gdzie: ( - średnia wartość promienia poprowadzonego od środka obrotu mimośrodu do punktu A zacisku, mm; ( - średni kąt uniesienia mimośrodu w punkcie mocowania; (, (1 - tarcie ślizgowe kąty w punkcie A zacisku i na osi mimośrodu.
Do obliczeń przyjmujemy:
Na l Obliczenia 2D można wykonać korzystając ze wzoru:
Warunek mimośrodowego hamowania samoczynnego:
Zwykle akceptowane.
Materiał: stal 20X nawęglana na głębokość 0,8–1,2 mm i hartowana do HRC 50…60.
3.3.4. Tuleje zaciskowe
Tuleje zaciskowe są rękawy wiosenne. Służą do mocowania detali na zewnętrznych i wewnętrznych powierzchniach cylindrycznych.
Gdzie: Pz– siła mocowania przedmiotu obrabianego; Q – siła ściskająca łopatek tulei zaciskowej; - kąt tarcia pomiędzy tuleją a tuleją.
Ryż. 3.8. Oprawka.
3.3.5. Urządzenia do mocowania części takich jak korpusy obrotowe
Oprócz tulei zaciskowych do mocowania części o powierzchni cylindrycznej stosuje się trzpienie rozprężne, tuleje mocujące z tworzywa hydroplastycznego, trzpienie i uchwyty ze sprężynami talerzowymi, uchwyty membranowe i inne.
Trzpienie wspornikowe i środkowe służą do montażu z centralnym otworem podstawy tulei, pierścieni, kół zębatych obrabianych na szlifierkach wieloostrzowych i innych maszynach.
Przy obróbce partii takich części konieczne jest uzyskanie dużej koncentryczności powierzchni zewnętrznych i wewnętrznych oraz określonej prostopadłości końcówek do osi części.
W zależności od sposobu montażu i centrowania detali trzpienie wspornikowe i centrujące można podzielić na następujące typy: 1) sztywne (gładkie) do mocowania części ze szczeliną lub wciskiem; 2) tulejki rozszerzające; 3) klin (tłok, kulka); 4) ze sprężynami talerzowymi; 5) samozaciskowy (krzywka, rolka); 6) z centrującą tuleją elastyczną.
Ryż. 3.9. Projekty trzpieni: A - gładki trzpień; B - trzpień z dzieloną tuleją.
Na ryc. 3,9, A pokazuje gładki trzpień 2, na którego cylindrycznej części zamontowany jest przedmiot obrabiany 3 . Trakcja 6 , zamocowany na tłoczysku cylindra pneumatycznego, gdy tłok z tłoczyskiem przesuwa się w lewo, głowica 5 dociska podkładkę szybkowymienną 4 i zaciska część 3 na gładkim trzpieniu 2 . Trzpień ze swoją stożkową częścią 1 jest wkładany w stożek wrzeciona maszyny. Podczas mocowania przedmiotu obrabianego na trzpieniu siła osiowa Q działająca na trzpień napędu zmechanizowanego powoduje 4 pomiędzy końcami podkładki , występ trzpienia i przedmiotu obrabianego 3 moment od siły tarcia, większy niż moment M skrawania od siły skrawania P z. Zależność pomiędzy momentami:
skąd bierze się siła działająca na drążek napędu zmechanizowanego:
Według udoskonalonej formuły:
Gdzie: - współczynnik bezpieczeństwa; P z - pionowa składowa siły skrawania, N (kgf); D-średnica zewnętrzna powierzchni przedmiotu obrabianego, mm; D 1 -średnica zewnętrzna podkładki szybkowymiennej, mm; D-średnica cylindrycznej części montażowej trzpienia, mm; f= 0,1 - 0,15- współczynnik tarcia sprzęgła.
Na ryc. 3,9, B przedstawia trzpień 2 z dzieloną tuleją 6, na którym osadza się i mocuje przedmiot obrabiany 3. Część stożkowa 1 trzpienia 2 jest wkładana w stożek wrzeciona maszyny. Część jest mocowana i zwalniana na trzpieniu za pomocą napędu zmechanizowanego. Po doprowadzeniu sprężonego powietrza do prawej wnęki cylindra pneumatycznego tłok, tłoczysko i tłoczysko 7 przesuwają się w lewo, a główka 5 tłoczyska z podkładką 4 przesuwa dzieloną tuleję 6 wzdłuż stożka trzpienia, aż do zaciśnięcia część na trzpieniu. Gdy sprężone powietrze jest dostarczane do lewej wnęki cylindra pneumatycznego, tłok, tłoczysko; i drążek przesunie się w prawo, głowica 5 z podkładką 4 odsunie się od tulei 6 i część zostanie rozluźniona.
Ryc.3.10. Trzpień wspornikowy ze sprężynami talerzowymi (A) i sprężyna talerzowa (B).
Moment obrotowy od pionowej siły skrawania P z musi być mniejszy niż moment od sił tarcia na cylindrycznej powierzchni dzielonej tulei 6 trzpienie. Siła osiowa działająca na drążek napędu silnikowego (patrz rys. 3.9, B).
gdzie: - połowa kąta stożka trzpienia, stopnie; - kąt tarcia na powierzchni styku trzpienia z tuleją dzieloną, stopnie; f=0,15-0,2- współczynnik tarcia.
Trzpienie i uchwyty ze sprężynami talerzowymi służą do centrowania i mocowania wzdłuż wewnętrznej lub zewnętrznej powierzchni cylindrycznej detali. Na ryc. 3.10, a, b pokazano odpowiednio trzpień wspornikowy ze sprężynami talerzowymi i sprężyną talerzową. Trzpień składa się z korpusu 7, pierścienia oporowego 2, pakietu sprężyn talerzowych 6, tulei dociskowej 3 i pręta 1 połączonego z tłoczyskiem cylindra pneumatycznego. Trzpień służy do montażu i mocowania części 5 wzdłuż wewnętrznej powierzchni cylindrycznej. Kiedy tłok z tłoczyskiem i tłoczyskiem 1 przesuwa się w lewo, ten ostatni z głowicą 4 i tuleją 3 naciska na sprężyny talerzowe 6. Sprężyny prostują się, ich średnica zewnętrzna wzrasta, a średnica wewnętrzna maleje, przedmiot obrabiany 5 jest wyśrodkowany i zaciśnięty.
Rozmiar powierzchni montażowych sprężyn podczas ściskania może się różnić w zależności od ich wielkości o 0,1 - 0,4 mm. W związku z tym podstawowa powierzchnia cylindryczna przedmiotu obrabianego musi mieć dokładność 2–3 klas.
Sprężyna talerzowa ze szczelinami (ryc. 3.10, B) można uznać za zespół dwuprzegubowych mechanizmów dźwigniowo-przegubowych o podwójnym działaniu, rozszerzanych siłą osiową. Po określeniu momentu obrotowego M rez na siłę cięcia P z i wybór współczynnika bezpieczeństwa DO, współczynnik tarcia F i promień R powierzchni montażowej powierzchni talerza sprężyny otrzymujemy równość:
Z równości wyznaczamy całkowitą promieniową siłę docisku działającą na powierzchnię montażową przedmiotu obrabianego:
Siła osiowa na trzpieniu siłownika silnikowego dla sprężyn talerzowych:
z promieniowymi szczelinami
bez promieniowych szczelin
gdzie: - kąt nachylenia sprężyny talerzowej podczas mocowania części, stopnie; K=1,5 - 2,2- współczynnik bezpieczeństwa; M res - moment obrotowy od siły skrawania P z,Nm (kgf-cm); f=0,1-0,12- współczynnik tarcia pomiędzy powierzchnią mocowania sprężyn talerzowych a powierzchnią podstawy przedmiotu obrabianego; R- promień powierzchni montażowej sprężyny talerzowej, mm; P z- pionowa składowa siły skrawania, N (kgf); R 1- promień obrobionej powierzchni części, mm.
Uchwyty i trzpienie z samocentrującymi cienkościennymi tulejami wypełnionymi hydroplastikiem służą do montażu na zewnętrznej lub wewnętrznej powierzchni części obrabianych na tokarkach i innych maszynach.
W urządzeniach z cienkościenną tuleją elementy obrabiane swoimi zewnętrznymi lub wewnętrznymi powierzchniami są montowane na cylindrycznej powierzchni tulei. Kiedy tuleja jest rozszerzona hydroplastikiem, części są wycentrowane i zaciśnięte.
Kształt i wymiary cienkościennej tulei muszą zapewniać wystarczające odkształcenie, aby zapewnić niezawodne mocowanie części na tulei podczas obróbki części na maszynie.
Projektując uchwyty i trzpienie z cienkościennymi tulejami z tworzywa hydroplastycznego oblicza się:
1. główne wymiary tulei cienkościennych;
2. wymiary śrub dociskowych i tłoków do urządzeń z dociskiem ręcznym;
3. rozmiary tłoków, średnica cylindrów i skok tłoka w urządzeniach o napędzie mechanicznym.
Ryż. 3.11. Tuleja cienkościenna.
Początkowymi danymi do obliczenia cienkościennych tulei jest średnica D otworów lub średnicę i długość szyjki przedmiotu obrabianego l zm otwory lub szyjki przedmiotu obrabianego.
Aby obliczyć cienkościenną tuleję samocentrującą (ryc. 3.11), zastosujemy następujący zapis: D-średnica powierzchni montażowej tulei centrującej 2, mm; H- grubość cienkościennej części tulei, mm; T - długość pasów podtrzymujących tuleje, mm; T- grubość pasów podtrzymujących tuleje, mm; - największe średnicowe odkształcenie sprężyste tulei (zwiększenie lub zmniejszenie średnicy w jej środkowej części) mm; Smaks- maksymalna szczelina między powierzchnią montażową tulei a powierzchnią podstawy przedmiotu obrabianego 1 w stanie swobodnym, mm; ja do- długość odcinka styku tulei elastycznej z powierzchnią mocowania przedmiotu obrabianego po zwolnieniu tulei, mm; L- długość cienkościennej części tulei, mm; l zm- długość przedmiotu obrabianego, mm; D- średnica powierzchni podstawy przedmiotu obrabianego, mm; D-średnica otworu opasek nośnych tulei, mm; R - hydrauliczny nacisk plastyczny wymagany do odkształcenia cienkościennej tulei, MPa (kgf/cm2); r 1 - promień krzywizny tulei, mm; M res = P z r - dopuszczalny moment obrotowy wynikający z siły skrawania, Nm (kgf-cm); Pz- siła skrawania, N (kgf); r jest ramieniem momentu siły skrawania.
Na ryc. Rysunek 3.12 przedstawia trzpień wspornikowy z cienkościenną tuleją i hydroplastem. Obrabiany przedmiot 4 jest instalowany z otworem podstawy na zewnętrznej powierzchni cienkościennej tulei 5. Po doprowadzeniu sprężonego powietrza do wnęki tłoczyska cylindra pneumatycznego tłok wraz z tłoczyskiem przesuwa się w cylindrze pneumatycznym w lewo i pręt przechodzi przez pręt 6, a dźwignia 1 przesuwa tłok 2, który naciska na tworzywo hydrauliczne 3 . Hydroplastik równomiernie dociska wewnętrzną powierzchnię tulei 5, tuleja rozszerza się; Zwiększa się średnica zewnętrzna tulei, która centruje i zabezpiecza obrabiany przedmiot 4.
Ryż. 3.12. Trzpień wspornikowy z hydroplastikiem.
Uchwyty membranowe służą do precyzyjnego centrowania i mocowania części obrabianych na tokarkach i szlifierkach. W uchwytach membranowych obrabiane części mocuje się na powierzchni zewnętrznej lub wewnętrznej. Powierzchnie podstawowe części należy poddać obróbce zgodnie z 2. klasą dokładności. Wkłady membranowe zapewniają dokładność centrowania na poziomie 0,004-0,007 mm.
Membrany- są to cienkie metalowe krążki z rogami lub bez (membrany pierścieniowe). W zależności od oddziaływania na membranę pręta napędu zmechanizowanego – działania ciągnącego lub pchającego – wkłady membranowe dzielą się na rozprężające i zaciskające.
W uchwycie stożkowym z membraną rozprężną podczas montażu części pierścieniowej membrana z rogami i drążkiem napędowym wygina się w lewo w kierunku wrzeciona maszyny. W tym przypadku rogi membrany wraz ze śrubami zaciskowymi zamontowanymi na końcach rogów zbiegają się w kierunku osi wkładu, a obrabiany pierścień instaluje się przez centralny otwór we wkładzie.
Kiedy nacisk na membranę ustanie pod działaniem sił sprężystych, prostuje się, jej rogi ze śrubami odchodzą od osi wkładu i zaciskają obrabiany pierścień wzdłuż wewnętrznej powierzchni. W uchwycie otwartym z membraną zaciskową, gdy część pierścieniowa jest zamontowana na powierzchni zewnętrznej, membrana jest wyginana przez drążek napędowy na prawo od wrzeciona maszyny. W tym przypadku rogi membrany odchodzą od osi uchwytu i przedmiot obrabiany jest rozluźniony. Następnie zakłada się kolejny pierścień, nacisk na membranę ustaje, prostuje się i zaciska obrabiany pierścień za pomocą rogów i śrub. Uchwyty stożkowe membranowe mocujące z napędem mechanicznym produkowane są według MN 5523-64 i MN 5524-64 oraz z napędem ręcznym według MN 5523-64.
Wkłady membranowe występują w odmianach chleba świętojańskiego i miskowego (pierścieniowego), wykonane są ze stali 65G, ZOKHGS, hartowanej do twardości HRC 40-50. Główne wymiary membran chleba świętojańskiego i kubka są znormalizowane.
Na ryc. 3.13, a, b pokazuje schemat konstrukcyjny uchwytu membranowo-rogowego 1 . Pneumatyczny napęd uchwytu jest zainstalowany na tylnym końcu wrzeciona maszyny. Po doprowadzeniu sprężonego powietrza do lewej wnęki cylindra pneumatycznego, tłok z tłoczyskiem i tłoczyskiem 2 przesuwa się w prawo, tłoczysko 2, dociskając na membranie klaksonu 3 wygina ją, krzywki (rogi) 4 rozchodzą się, a część 5 otwiera się (ryc. 3.13, B). Po doprowadzeniu sprężonego powietrza do prawej wnęki cylindra pneumatycznego jego tłok wraz z tłoczyskiem i tłoczyskiem 2 przesuwa się w lewo i oddala się od membrany 3. Membrana pod działaniem wewnętrznych sił sprężystych prostuje się, krzywki 4 siłownika membrana zbiega się i zaciska część 5 wzdłuż cylindrycznej powierzchni (ryc. 3.13, a).
Ryż. 3.13. Schemat uchwytu membranowo-rogowego
Podstawowe dane do obliczenia wkładu (ryc. 3.13, A) z membraną przypominającą róg: moment tnący M rez, próbując obrócić przedmiot 5 w krzywkach 4 uchwytu; średnica d = 2b podstawowa zewnętrzna powierzchnia przedmiotu obrabianego; dystans l od środka membrany 3 do środka krzywek 4. Na ryc. 3.13, V podano schemat konstrukcyjny obciążonej membrany. Okrągła membrana sztywno zamocowana wzdłuż zewnętrznej powierzchni obciążona jest równomiernie rozłożonym momentem zginającym M ja, nałożony wzdłuż koncentrycznego okręgu membrany o promieniu B powierzchnia podstawy przedmiotu obrabianego. Obwód ten powstał w wyniku superpozycji dwóch obwodów pokazanych na rys. 3.13, g, d, I M ja = M 1 + M 3. M rez
Uprawnienie P z powodują moment uginający membranę (patrz rys. 3.13, V).
2. Przy dużej liczbie szczęk uchwytowych, moment Poseł można uznać, że działa równomiernie na całym obwodzie promienia membrany B i spowodowanie jego zgięcia:
3. Promień A określono zewnętrzną powierzchnię membrany (ze względów konstrukcyjnych).
4. Postawa T promień A membrany do promienia B powierzchnia montażowa części: a/b = t.
5. Chwile M 1 I M 3 w ułamkach M i (M i = 1) znalezione w zależności od m= a/b według następujących danych (tabela 3.1):
Tabela 3.1
| m=a/b | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2,0 | 2,25 | 2,5 | 2,75 | 3,0 |
| M 1 | 0,785 | 0,645 | 0,56 | 0,51 | 0,48 | 0,455 | 0,44 | 0,42 |
| M 3 | 0,215 | 0,355 | 0,44 | 0,49 | 0,52 | 0,545 | 0,56 | 0,58 |
6. Kąt (rad) rozwarcia krzywek przy zabezpieczaniu części o najmniejszym maksymalnym rozmiarze:
7. Sztywność cylindryczna membrany [N/m (kgf/cm)]:
gdzie: MPa – moduł sprężystości (kgf/cm 2); =0,3.
8. Kąt największego rozszerzenia krzywek (rad):
9. Siła działająca na trzpień napędu silnikowego uchwytu, niezbędna do odchylenia membrany i rozłożenia krzywek podczas rozszerzania części, pod maksymalnym kątem:
Przy wyborze miejsca przyłożenia i kierunku siły docisku należy zwrócić uwagę, aby: aby zapewnić kontakt przedmiotu obrabianego z elementem nośnym i wyeliminować jego ewentualne przesunięcie podczas mocowania, siłę docisku należy skierować prostopadle do powierzchni elementu nośnego element nośny; Aby wyeliminować odkształcenie przedmiotu obrabianego podczas mocowania, punkt przyłożenia siły docisku należy tak dobrać, aby linia jej działania przecinała powierzchnię nośną elementu montażowego.
Liczba punktów przyłożenia sił mocujących jest ustalana indywidualnie dla każdego przypadku mocowania przedmiotu obrabianego, w zależności od rodzaju przedmiotu obrabianego, metody obróbki i kierunku siły skrawania. Aby ograniczyć drgania i odkształcenia przedmiotu obrabianego pod wpływem sił skrawania, należy zwiększyć sztywność układu przedmiot-mocowanie poprzez zwiększenie liczby punktów mocowania przedmiotu obrabianego poprzez wprowadzenie podpór pomocniczych.
Elementy mocujące obejmują śruby, mimośrody, zaciski, szczęki imadła, kliny, tłoki i paski. Stanowią ogniwa pośrednie w złożonych systemach mocowania. Kształt powierzchni roboczej elementów zaciskowych stykających się z przedmiotem obrabianym jest w zasadzie taki sam jak kształt elementów mocujących. Graficznie oznaczenia elementów mocujących podano zgodnie z tabelą. 3.2.
Tabela 3.2 Oznaczenia graficzne elementów mocujących