4.5. Механизированные приводы технологической оснастки

При обработке заготовок на станках с ЧПУ и в автоматизированном производстве широко применяются механизированные приводы приспособлений – пневматические, гидравлические и пневмогидравлические, служащие для приведения в действие рабочих органов приспособлений без приложения физической силы оператора, роль которого сводится к управлению приспособлением.

Замена в станочных приспособлениях ручных зажимов механизированными обеспечивает следующие преимущества:

Минимальное время зажима – разжима заготовки;

Постоянство сил зажима заготовки в приспособлении;

Возможность регулирования силы зажима;

Простота управления зажимными устройствами приспособлений;

Создание условий для автоматизации процесса обработки детали.

Силовые пневматические приводы состоят из пневмодвигателей, пневматической аппаратуры и воздухопроводов.

Пневматические силовые приводы разделяют по виду пневмодвигателя на пневматические цилиндры с поршнем и пневматические камеры с диафрагмами[1,2,6,8].

Пневматические поршневые и диафрагменные пневмодвигатели различают одно- двустороннего действия. В пневмодвигателях одностороннего действия рабочий ход поршня со штоком в пневмоцилиндре или прогиб диафрагмы в пневмокамере производится сжатым воздухом, а обратный ход поршня со штоком или диафрагмы со штоком – под действием пружины, установленной на штоке. Пневмоприводы одностороннего действия применяют в тех случаях, когда при зажиме заготовки требуется сила, большая, чем при разжиме; пневмоприводы двустороннего действия – когда при зажиме и разжиме требуется большая сила, например, в приспособлениях с самотормозящими зажимными устройствами.

Замена в станочных приспособлениях ручных зажимов пневматическими дает большие преимущества:

Значительное сокращение времени на зажим и разжим (в 4…8 раз) вследствие быстроты действия (0,5…1,5 с) пневмопривода;

Постоянство силы зажима заготовки в приспособлении;

Возможность регулирования силы зажима детали;

Простота управления зажимными устройствами приспособлений;

Бесперебойность работы пневмопривода при изменениях температуры в окружающей среде.

Недостатки пневматического привода:

Недостаточная плавность перемещения рабочих элементов, особенно при переменной нагрузке;

Небольшое давление сжатого воздуха в полостях пневмоцилиндра и пневмокамеры (0,4...0,6 МПа (МН/м²));

Относительно большие размеры пневмоприводов для получения значительных сил на штоке пневмопривода.

Источником энергии как в поршневых, так и в диафрагменных пневмоприводах служит воздух, сжатый заводской или цеховой компрессорной установкой.

4.5.1 Пневматические поршневые приводы

При расчете пневмоприводов определяют осевую силу на штоке поршня, зависящую от диаметра пневмоцилиндра и давления сжатого воздуха или по заданной силе на штоке поршня и давлению сжатого воздуха находят диаметр пневмоцилиндра. Расчет осевой силы Q на штоке поршневого привода производят по следующим формулам:

Для пневмоцилиндра одностороннего действия (рисунок 5.1):

,

Рисунок 5.1 – Пневмоцилиндр одностороннего действия

для пневмоцилиндра двустороннего действия (рисунок 5.2) при давлении сжатого воздуха на поршень в бесштоковой полости:

,

и штоковой полости:

,

где D – диаметр пневмоцилиндра (поршня), см;

d – диаметр штока поршня, см;

р – давление сжатого воздуха р = 0,4 МПа = 0,4МН/м² ( 4 кгс/см²);

 = 0,85...0,9 – КПД, учитывающий потери в пневмоцилиндре;

Q₁ – сила сопротивления возвратной пружины в конце рабочего хода поршня, Н (кгс).

Возвратная пружина на штоке при ее определенном сжатии (в конце рабочего хода поршня) должна оказывать сопротивление от 5 при больших до 20% малых диаметрах пневмоцилиндра от силы на штоке пневмоцилиндра в момент зажима детали в приспособлении.

Практически применяют следующие размеры диаметров D рабочих полостей цилиндров: 75, 100, 125, 200, 250, 300, 350 мм.

Рисунок 5.2 – Пневмоцилиндр двустороннего действия

При определении диаметра пневмоцилиндра по заданной силе и давлению сжатого воздуха р в вышеприведенных формулах для упрощения расчета опускается КПД , а для надежности зажима найденная сила Q на штоке увеличивается в 1,5 раза. Тогда формула:

примет вид:

,

откуда

.

Принимая р=0,39 МН/м² (4 кгс/см²), найдем диаметр (см)

.

Найденный размер диаметра пневмоцилиндра округляют по нормали и по принятому диаметру определяют действительную осевую силу Q на штоке.