Тема 1.5 установочно – зажимные устройства

Данные устройства обеспечивают одновременную установку заготовки

в требуемое положение, необходимое для обработки, и её закрепление.

К данным механизмам относятся кулачковые, клиновые, цанговые, мембранные, шариковые, роликовые, гидропластмассовые и др.

Все указанные устройства относятся к самоцентрирующим.

Область применения каждого из механизмов определяется точностью выполнения базовой поверхности заготовки, её жёсткостью, силой зажима и необходимой точностью установки. Клиновые и кулачковые механизмы применяют для установки жестких заготовок, к которым не предъявляют высокие требования по точности установки и обработки. Цанги используют для зажима заготовок по отверстию (оправки) и по наружным цилиндрическим поверхностям (патроны), выполненным по 8 – 10 – му квалитетам точности. Цанги , в отличие от кулачков, не оставляют вмятин на базовых поверхностях и обеспечивают соосность 0,04 – 0,06 мм. Их используют также для закрепления тонкостенных заготовок. Роликовые механизмы используют для зажима заготовок с грубообработанными или необработанными базовыми поверхностями 10 – 12 – го квалитета точности. Эти механизмы являются самозажимными, т.е. сила зажима зависит от сил резания. Мембранные механизмы применяют для зажима заготовок по точно выполненным цилиндрическим поверхностям 5 - 7– го квалитета, обеспечивая соосность 0,004 – 0,007 мм. Гидропластмассовые устройства деформируют упругую цилиндрическую втулку, обеспечивая соосность обрабатываемой поверхности 0,01 – 0,03 мм при точности базовой поверхности 6 –7 – ой квалитет.

Тема 1.6 механизированные приводы

1. Преимущества. Классификация

Данные приводы позволяют повысить производительность (сокращается вспомогательное время, связанное с установкой закреплением и снятием заготовки), а также повысить точность обработки (Ɛз = const).

Различают следующие механизированные приводы:

• Пневматические

• Гидравлические

• Пневмогидравлические

• Магнитные

• Электромагнитные

• Вакуумные

• Электромеханические

• Пружинные

• Статические

2. Пневмоприводы

В качестве объёмных пневмоприводов зажимных механизмов используют пневмоцилиндры. Основаны на преобразовании энергии сжатого воздуха, который поступает из пневмомагистрали предприятия, а в ней создается компрессорной станцией (очистка от механических примесей, нагрев для исключения конденсата, впрыск масла для уменьшения коррозии, закачивание в емкость). Индивидуальный блок очистки и регулирования давления сжатого воздуха смотри [2. рис. 2.23 с. 54]. Удельное давление воздуха в пневмомагистрали p = 0,4 – 0,6 МПа.

Пневмоцилиндры классифицируют:

1. По характеру силового звена:

• Поршневые

• Диафрагменные (мембранные)

2. По схеме действия:

• Одностороннего действия

• Двухстороннего действия

Для первых возврат штока в исходное положение осуществляется пружиной q=100 Н. У вторых – воздухом, который подаётся в противоположную полость. Первые применяют, когда ход штока ограничен и промежуточные механизмы без самоторможения. Цилиндры двухстороннего действия применяют для значительного хода штока.

3. По направлению силы закрепления:

• Тянущие

• Толкающие

4. По компоновке:

• встроенные (в корпус приспособления)

• прикрепляемые

• агрегатированные

Д.З. (схемы поршневых и мембранного пневмоцилиндров)

Расчётные формулы:

а) пневмоцилиндр одностороннего действия (толкающий)

Q = 0,785D²∙p∙η – q (Н) (14)

где: D – диаметр цилиндра в мм; q – усилие возвратной пружины (80-150Н)

η-кпд привода (≈0,85÷0,9)

б) пневмоцилиндр двухстороннего действия:

при подаче воздуха в полость А (толкающий)

Q = 0,785D²∙p∙η (Н) (15)

при подаче воздуха в полость Б (тянущий)

Q = 0,785(D² - d²)∙p∙η (Н) (16)

в) пневмокамера одностороннего действия с тарельчатой прорезиненной диафрагмой Q = 147(DД – d0)²∙p – q (H) (17)

где DД – диаметр диафрагмы пневмокамеры, в мм d_о – диаметр опорной шайбы камеры, в мм

Пневмокамеры имеют выше КПД, т.к. резинотканевая диафрагма выполняет герметизирующую функцию стыка 2-х полостей. Усилие на штоке не постоянно и зависит от длины хода штока. Поэтому пневмокамеры рекомендуется применять лишь при небольших ходах штока.

Пневмокамеры, как и пневмоцилиндры, могут быть одинарными и сдвоенными, стационарными и вращающимися. Последние применяют на токарных и шлифовальных станках. Сдвоенные пневмоцилиндры позволяют почти в два раза увеличить усилие на штоке. Диаметры рабочих полостей цилиндров стандартизированы.

1.6.3 Гидравлические приводы

Гидравлические приводы, по сравнению с пневматическими приводами, имеют ряд преимуществ:

1) значительное давление рабочей жидкости (6,3; 10; 15МПа)позволяет обеспечить большие зажимные усилия при небольших диаметрах гидроцилиндров;

2) исключается применение механических механизмов – усилителей;

3) масляная среда в системе обеспечивает надлежащую смазку узлов и аппаратуры;

4) упрощение конструкции и уменьшение габаритных размеров облегчает смену и установку приспособлений на станке, их транспортирование и хранение.

Гидравлический привод – это установка, состоящая из бака с маслом, источника давления, рабочего цилиндра, трубопровода и аппаратуры управления и регулирования. В зависимости от источника давления гидроприводы подразделяют на механогидравлические (с ручным насосом), электрогидравлические (электронасос) и пневмогидравлические. Механогидравлические приводы компактные, недорогие и являются наиболее простым средством механизации зажимов в условиях мелкосерийного производства при закреплении заготовок на поворотных столах.

Электрогидравлические приводы имеют электронасосы, которые создают высокое давление масла. Насосы подразделяются на индивидуальные и групповые. Первые предназначены для приспособлений, устанавливаемых на одном станке. Вторые обслуживают группу станков. Указанные приводы используются, когда в зажимных устройствах предусмотрены самотормозящие звенья, обеспечивающие работу насоса только в период зажима и разжима заготовки, так как при постоянной работе насоса происходит интенсивный нагрев масла и разгерметизация. При отсутствии самотормозящихся механизмов применяют гидроаккумуляторы. Для преобразования энергии потока рабочей жидкости в энергию движения поршня применяют гидроцилиндры. Гидроцилиндры подразделяются на неподвижные и вращающиеся; одностороннего действия и двухстороннего действия. Последние применяют, когда требуется большой ход штока. Для сокращения времени, затрачиваемого на зажим – разжим, применяют зажимные механизмы с автоматическим подводом – отводом или поворотом прихвата. Государственные стандарты регламентируют параметры гидроцилиндров.

Пневмогидравлические приводы являются наиболее эффективным и перспективным типом привода станочных приспособлений. Они сочетают в себе преимущества пневмо – и гидроприводов. По числу ступеней давлений и расхода масла пневмогидравлические преобразователи делятся на одно – и двухступенчатые. Д.З. [ 2 рис. 2.30 с. 64]

При больших объёмах масла применяют двухступенчатые преобразователи, которые обеспечивают следующий цикл работы: 1. Быстрый подвод зажимных элементов к заготовке. 2. Окончательный зажим. 3. Разжим.

1.6.4 Магнитные и электромагнитные приводы

Применяют на шлифовальных и фрезерных станках в виде планшайб, плит, столов. Данные приспособления не имеют зажимных устройств, что освобождает всю поверхность заготовки для обработки, но заготовки должны быть из материалов с большой магнитной проницаемостью (стали, чугуны, легированные стали). Могут быть на основе постоянных магнитов или электромагнитные. У первых положительным является отсутствие необходимости размагничивания заготовок, не требуется источник постоянного тока, долговечные, безопасны, но привод дорогостоящий, т.к. в основе предусмотрены керамические (оксидно-бариевые) магниты, получаемые методом порошковой металлургии. Данные приспособления имеют выше надежность и выше точность, т.к. отсутствуют температурные деформации. В плитах с электромагнитами возникающий электромагнитный поток приводят к нагреву заготовок. Включение электромагнитных плит обеспечивается рубильником, а магнитных – смещением подвижного блока относительно неподвижного. В положении «включено» магниты подвижного расположены под магнитами неподвижного таким образом, что магниты обоих блоков имеют одинаковые полюсы.

В положении «выключено» нижний блок смещают на шаг и при этом магнитный поток магнитов неподвижного блока нейтрализуется магнитным потоком подвижного. Так как создается небольшое магнитное поле противоположного направления, заготовка размагничивается.

5. Вакуумные приводы.

Позволяют закреплять заготовки из различных материалов, в том числе не -металлические и малой толщины (до 0,15 мм). Закрепление обеспечивается атмосферным давлением, которое прижимает заготовку к полости, из которой вакуумным насосом откачивают воздух. Разница давлений в полости и атмосферного и является усилием закрепления. Отсутствие механических зажимных устройств облегчает установку и снятие заготовок.

Д.З. [2 рис. 2.36в с. 75]

1.6.6 Электромеханические приводы.

Обладают рядом преимуществ: потребляют энергию только во время зажима или разжима заготовки; обеспечивают большую мощность при небольших габаритах; их можно подключать к системе управления станком; они надёжны; недорогие и нетребовательны к уходу. Примерами данного привода являются: электромеханический токарный патрон, электромеханический ключ. Д.З. [2 рис. 2.31 с. 67]

1.6.7 Многоместные приспособления.

Являются высокопроизводительными и применяются в серийном и массовом производстве. Для определения усилия закрепления необходимо проанализировать передачу усилия на заготовки. При последовательном закреплении усилие закрепления каждой заготовки равно усилию, прикладываемому ко всему пакету. При параллельном закреплении усилие необходимо разделить на количество заготовок.

Практическая работа № 2 Расчёт силы зажима зажимных механизмов