4.6.3.7.3 Гидравлические (гидропластовые) самоцентрирующие механизмы

Такие механизмы применяются для центрирования как по наружному, так и по внутреннему диаметру. Точность базовых поверхностей закрепляемых деталей должна быть не ниже 7…9 квалитетов. Точность центрирования 0,01 мм. На рис. 4.106 показана схема гидропластового самоцентрирующего механизма.

Рис. 4.106. Гидропластовый патрон.

В корпус 3 запрессована тонкостенная втулка 1 в горячем состоянии. Между корпусом и тонкостенной частью втулки расточена кольцевая замкнутая полость, заполненная гидропластом 2. Винтом 5 через плунжер 4 создается давление р, которое деформирует тонкостенную часть втулки, центрирующую и зажимающую заготовку.

При проектировании механизмов с гидропластом рассчитываются:

1)параметры упругих тонкостенных втулок;

2)размеры нажимных винтов и плунжеров у приспособлений с ручным приводом;

3)размеры плунжеров, диаметры цилиндра и ход поршня у приспособлений с механизированным приводом.

Все данные для расчета приведены в книжке Ансерова М. А. «Приспособления для металлорежущих станков».

Для изготовления тонкостенных втулок применяют стали марок У7А и 30ХГС, которые термообрабатываются до твердости HRC 35…40.

4.7 Силовые приводы.

Механизированные приводы применяются с целью повышения производительности станков и облегчения труда рабочего. Приводы применяются для механизации и автоматизации установки заготовок на станках, включения и выключения станков, закрепления заготовок, поворота приспособлений, выталкивания деталей и т.п.

В настоящее время для приспособлений широко применяются следующие приводы:

- пневматические;

- гидравлические;

- пневмогидравлические;

- электромеханические;

- магнитные;

- электромагнитные;

- электростатические;

- вакуумные;

- центробежно-инерционные;

- от движущихся частей станков;

- от сил резания.

4.7.1 Пневматические приводы

Пневматические приводы в современном производстве получили широкое распространение.

Преимущества пневмоприводов:

1. быстрота действия (0,5…1,5 с);

2. постоянство силы зажима в течение всей обработки;

3. регулировка зажимной силы в нужных пределах с помощью регулятора давления, что особенно важно при обработке нежестких деталей;

4. удобство обслуживания;

5. простота конструкции;

6. облегчение труда.

Недостатки:

1. недостаточная плавность перемещения рабочих органов;

2. большие габариты из-за низкого давления воздуха;

3. шум при выпуске воздуха из силовых агрегатов;

4. большая стоимость энергии сжатого воздуха по сравнению с электроэнергией при выполнении той же работы.

Пневматический привод приводится в действие сжатым воздухом из сети компрессорной станции.

Пневмоприводы состоят из силового узла, пневматической аппаратуры и воздухопроводов.

В качестве силового узла применяется цилиндр с поршнем или камера с диафрагмой. Поэтому приводы делятся на поршневые и диафрагменные (рис. 4.107).

a)

б)

Рис. 4.107. Схемы поршневого (а) и диафрагменного (б) пневмоприводов.

Диафрагменные пневмокамеры имеют ряд преимуществ перед пневмоцилиндрами:

1) у камер одностороннего действия отсутствуют уплотнения, и исключается утечка воздуха, не требуют за собой ухода;

2) камеры компактны и имеют небольшой вес, изготовление их проще и дешевле;

3) диафрагмы долговечны – они выдерживают более 600 000 циклов, а уплотнения для цилиндров служат лишь 10 000 циклов.

Основные недостатки пневмокамер:

1) малый ход штока (до 35…40 мм для тарельчатых диафрагм, до 15 мм – для дисковых);

2) непостоянство развиваемого усилия.

Диафрагмы изготавливают из:

- ткани в 4-5 слоев (толщиной 6-7мм), пропитаны маслостойкой резиной;

- из листовой резины (4-5мм);

- из стали 60С2А толщиной 1,5мм (дисковые диафрагмы).

Пневмоприводы могут быть: одностороннего действия (с возвратом штока в исходное положение с помощью пружин) и двухстороннего.

По методам компоновки с приспособлениями приводы могут быть:

- прикрепляемые;

- встроенные;

- универсальные или агрегатированные.

Прикрепляемые приводы – это нормализованные узлы, которые прикрепляются к корпусу приспособления.

Их легко менять. Используются в массовом и серийном производствах. Прикрепляемые приводы нормализованы 3-х типов, отличающихся элементами для их закрепления на корпусе приспособления:

1. неподвижные – крепятся с помощью ножек или фланцев;

2. качающиеся – имеют специальное ушко;

3. вращающиеся.

Последние применяются для закрепления деталей на токарных и круглошлифовальных станках, а также на поворотных столах многопозиционных агрегатных станков. Крепятся они на заднем конце шпинделя станка посредством переходной планшайбы. Пневмоцилиндр вращается вместе со шпинделем станка, а муфта обеспечивающая подачу воздуха, не вращается.

Нормализованы цилиндры с диаметром от 20 до 300мм, и пневмокамеры – от 175 до 400 мм.

Встроенные приводы делаются заодно с корпусом приспособления. Эти приводы специальные, создают компактность приспособлений, но затрудняют ремонт. В них нормализованы поршни, штоки, уплотнения. Применяются в крупносерийном и массовом производствах.

Универсальные и агрегатированные приводы полностью выделены в самостоятельный агрегат и многократно используются в компоновках с различными приспособлениями. Нормализованы несколько типов таких приводов. Применяются в серийном производстве.

Приводы одностороннего действия применяются в следующих случаях:

1) когда не требуется большой ход поршня;

2) когда сила зажима передается либо непосредственно на деталь или рычаг, т.е. когда не требуется большой силы для отвода зажимных элементов в исходное положение.

Сила на штоке цилиндра одностороннего действия рассчитывается по формуле:

Q = p η - q;

где р – давление в пневмосети;

D – диаметр поршня;

η = 0,96-0,97 – КПД цилиндра;

q – сопротивление предельно сжатой пружины обратного хода.

При расчете силы на штоке пневмокамеры с достаточной для практики точностью можно считать, что камера развивает такое же усилие, что и цилиндр диаметром D_ср = (D – диаметр диафрагмы, d – диаметр жесткого фланца крепления штока):

Q = p )² η – q.

Приводы двухстороннего действия (рис. 4.108) применяются в следующих случаях:

1. когда требуется большой ход поршня;

2. когда требуется значительное усилие на возврат в исходное положение зажимных элементов;

3. когда оба хода должны быть рабочими.

Сила на штоке рассчитывается по следующим формулам:

а) для цилиндра

на прямом ходе Q = p η;

на обратном ходе Q = p (D² – d₁²) η;

б) для пневмокамеры

на прямом ходе Q = p (D + d)² η;

на обратном ходе Q = p η;

где d₁ - диаметр штока.

Рис. 4.108. Пневмоцилиндр двухстороннего действия.

Для увеличения зажимного усилия без увеличения диаметра цилиндра применяют сдвоенные и строенные пневмокамеры и цилиндры. Усилие на штоке определяется аналогично указанному выше.