книги из ГПНТБ / Мовчин, В. Н. Технология производства измерительных инструментов и приборов учебник

ходимо подбирать такие посадки, при которых зажим мог бы компенсировать имеющиеся перекосы в одной или разноразмерность двух закрепляемых деталей (рис. 140, в) и позволял бы прижиму самоустанавливаться. Кроме того, для определенности приложения точек зажима вместо плоской зажимной планки необходимо иметь планку с симметричными выступами, расположенными в местах, обеспечивающих устойчивое положение детали.

При зажиме деталей с большими отклонениями от размеров увеличение зазоров может привести к большим перекосам и, следовательно, к возможному заеданию и поломке деталей зажима. Поэтому, чтобы в данном случае обеспечить надежный зажим одновременно двух деталей, зажимная планка должна иметь шарнирное (плавающее) соединение с механизмом зажима (рис. 140, г). При таком устройстве реакция силы зажима направлена под углом а, но ввиду незначительного угла перекоса планки практи­ чески не оказывает влияния на работу узла зажима. Пла­ вающие зажимные элементы применяются также во всех аналогичных случаях. Например, при зажиме одной большой поверхности детали торцом винта, не имеющего возможность самоустанавливаться, непараллельность плоскости детали и торца винта приведет к закреплению детали только в одной точке, что не только не обеспечит надежного закрепления, но даже вызовет смещение перво­ начально правильно установленной детали.

Введение нежесткой связи зажимного элемента с узлом приспособления, т. е. шарнирной опоры (башмака), на­ детой на конец винта и имеющей возможность самоуста­ навливаться (плавать), позволяет компенсировать пере­ косы зажимного узла приспособления и произвести надеж­ ное закрепление детали.

При зажиме более двух деталей одновременно одной даже плавающей прижимной деталью приспособления могут быть закреплены только две. В любом случае при необходимости передачи сил зажима более чем двум точкам, лежащим на одной прямой, зажимное устрой­ ство должно иметь несколько плавающих зажимов, свя­ занных между собой так, чтобы разноразмерность дета­ лей компенсировалась относительным перемещением де­ талей зажима. Поставленная задача может быть решена применением многозвенных зажимных устройств меха­ нического действия или гидравлических и электриче­ ских зажимов.

260

Механические многозвеньевые устройства по принципу работы и направлению сил зажима можно разделить на три основные группы:

1)последовательного действия, передающие силу за­ жима от детали к детали в одном направлении;

2)параллельного действия, распределяющие зажим­

ное усилие в нескольких параллельных направлениях; 3) комбинированного действия, т. е. параллельно-по­

следовательного действия.

Простейшими приспособлениями с последовательной передачей силы зажима являются оправки для закрепле-

а — с з а зо р о м ; 6 — с то ч н о й п о с а д к о й

кия деталей типа колец, коротких втулок, дисков и т. д. Погрешности базирования, возникающие при установке деталей на оправку, зависят от параллельности их торцов, а также от принятых посадок. При установке деталей на оправку с большими зазорами (рис. 141, а) возможно отклонение от перпендикулярности торца к обрабатывае­ мой цилиндрической поверхности за счет непараллель­ ное™ торцов. При посадках с небольшими зазорами (рис. 141, б) зажим осуществляется не по всей площади детали, что может привести к вибрации и, следовательно, к снижению класса чистоты поверхности, искажению гео­ метрической формы и т. д.

Из приведенных примеров следует, что погрешность базирования прогрессивно увеличивается с увеличением количества закрепляемых деталей, поэтому в каждом случае количество деталей необходимо согласовывать с выбранными посадками и требуемой точностью обра­ ботки.

На рис. 142 показано простое приспособление после­ довательного действия, предназначенное для обработки

261

торцовых поверхностей цилиндрических и других форм деталей. Приспособление состоит из корпуса 1, закреплен­ ного на основании 2. Корпус имеет вертикальные прорези, оканчивающиеся овальными отверстиями, перемычки между которыми необходимы для обеспечения упругой деформации каждой секции. Одновременное закрепление деталей производится с помощью пневмопривода, создаю­ щего давление Q на рычаг 3, передаваемое через рычаг 4 на тягу 5, последняя вызывает изгиб секций и, следова­ тельно, закрепление деталей.

Рис. 142. Многоместное приспособление последовательного дей­ ствия

Количество устанавливаемых деталей и величина за­ зоров между посадочными местами в приспособлении и деталями существенно влияют на точность обработки. В наиболее неблагоприятном случае перемещение одной из крайних секций может быть равно сумме величин зазоров, и, следовательно, крайняя секция, а также ось закрепляемой последней детали получат некоторый наклон. Для уменьшения погрешностей базирования, т. е. более равномерного изгиба всех секций, средняя секция не должна обладать пружинными свойствами, и поэтому ее делают более широкой.

Сила зажима каждой детали при последовательном закреплении, если не учитывать силы упругости перемы­ чек, равна исходному усилию, т. е. Р = Q.

Таким образом, в любой конструкции приспособления с последовательным действием сил зажима погрешности базирования увеличиваются в направлении, противопо­ ложном направлению действия сил зажима.

262

В отличие от зажимов последовательного действия за­ жимы параллельного действия не нарушают точности уста­ новки деталей, но исходное усилие Q должно быть доста­

схематично показан параллельный зажим четырех деталей одновременно многозвенным зажимным устройством меха­ нического действия. Возможные колебания размеров де­ талей компенсируются шарнирной подвеской башмаков 1.

Рис. ИЗ. Зажимы параллельного действия

В качестве примеров применения зажимов параллель­ ного действия на рис. 143, б и в схематично показаны устройства, предусматривающие одновременно закрепле­ ние одной детали с двух сторон.

У с т а н о в о ч н о - з а ж и м н н е у с т р о й с т в а . Функции установочных и зажимных элементов приспособ­ лений можно в отдельных случаях объединить, обеспе­ чив при этом требуемое положение и одновременно закреп­ ление детали. Очевидно, для закрепления детали устрой­ ство должно быть обязательно подвижным в направлении зажатия. Подвижность зажимного элемента оказывает отрицательное влияние на этот же элемент, работающий в качестве установочного, так как всякое перемещение связано с потерей точности за счет зазоров в направляю­ щих, увеличивающейся по мере износа последних. Поэтому установочно-зажимные устройства применяются только в тех случаях, когда конфигурация и масса детали таковы, что обычно применяемые прижимы (типа плоских пружин) для досыла детали к установочным базам не обеспечивают точного ее положения.

Применение установочно-зажимных устройств наибо­ лее распространено для установки и закрепления деталей

263

цилиндрической формы или деталей, имеющих поверх­ ности, очерченные по дугам окружности, при этом в ка­ честве основной детали устройств наибольшее применение находит призма.

Выбор схемы работы установочно-зажимного устрой­ ства прежде всего зависит от требований, предъявляемых к точности расположения обрабатываемых поверхностей детали относительно осей координат. Так, например, при обработке отверстий на торце цилиндрической детали в качестве установочной базы принята плоскость (рис. 144, а), а закрепление детали осуществляется приз­ мой. В этом случае погрешность смещения оси детали 6х в направлении оси х равна 0,56, т. е. смещение оси обра­ батываемых отверстий относительно оси детали нахо­ дится в пределах половины допуска на ее диаметр, а сме­ щение в направлении оси у 8у = 0.

При выборе в качестве неподвижной базы призмы (рис. 144, б) с углом 90° погрешность 8х — 0,716, a b y = 0.

Из приведенных схем видно, что погрешность базиро­ вания всегда возникает в направлении перемещений уста­ новочно-зажимного элемента.

Установка по схеме, показанной на рис. 144, в для деталей цилиндрической формы не всегда рациональна, так как базирование детали выполняется аналогично бази­ рованию по схеме, показанной на рис. 144, б. При уста­ новке и закреплении деталей, имеющих форму, отличную от цилиндрической (рис. 144, г), применение призмы в ка­ честве зажима исключает два элемента: упор и зажим в виде полупризмы, что в некоторых случаях рационально.

С а м о ц е н т р и р у ю щ и е з а ж и м н ы е у ст ­ р о й с т в а . При осуществлении многих операций технологического процесса возникает необходимость ба­ зирования детали таким образом, чтобы ось ее симметрии вне зависимости от величины допусков на нее была бы в постоянном положении. Такую установку детали можно осуществить с применением самоцентрирующих устройств, установочные и зажимные поверхности которых подвижны и при одновременном приближении или удалении друг от друга перемещения их равны по величине и по времени. Таким образом, самоцентрирующие устройства обеспе­ чивают координирование обрабатываемых поверхностей от имеющей постоянное положение оси симметрии детали, т. е., как правило, от конструкторской базы. Такое совпа­ дение конструкторской и исходной баз исключает погреш­

264

ности базирования (если не учитывать погрешности самого самоцентрирующего устройства).

Координирование положения детали в направле­ нии, перпендикулярном к действию самоцентрирующего устройства, зависит от формы детали и может быть осуще-

Рис. 144. Схемы установочно-зажимных устройств

ствлено применением соответствующей формы устано­ вочно-зажимных элементов приспособления или введе­ нием упоров.

На рис. 145 показаны схемы самоцентрирующих устройств. Наиболее простыми и распространенными

Рис. 145. Схемы самоцентрирующих устройств с центриро­ ванием:

а — п л о с к о с т я м и ; б — п р и з м о й и п л о с к о с т ь ю ; в — п р и з м а м и

являются самоцентрирующие устройства, работающие по схеме, показанной на рис. 145, а. При этом погрешность базирования относительно оси хх 6х = О, а погрешность базирования оси детали относительно оси zz при установке на неподвижную поверхность равна 0,56. Наиболее часто самоцентрирующие устройства данного типа применяются

265

для фрезерования шпоночных канавок или обработки лысок на валах. Основные требования, предъявляемые к шпоночным канавкам: симметричность расположения канавки относительно оси и обеспечение точности изго­ товления канавки по ширине и глубине. Симметричность расположения шпоночной канавки в этом случае обеспе­ чена, так как ёх = 0, а точность изготовления канавок по ширине не зависит от установки, а зависит только от точности работы оборудования и режущего инструмента.

В самоцентрирующем устройстве, выполненном по схеме, показанной на рис. 145, б, исключается погреш­ ность базирования по оси zz, но возникает погрешность базирования относительно оси хх. При применении само-

равны нулю при любых размерах диаметров детали. Самоцентрирующие устройства (винтовые, рычажные,

клиновые и т. д.) широко применяются в разнообразных конструкциях приспособлений, например, в трехкулачко­ вых самоцентрирующих патронах, самоцентрирующих тисках, клиновых патронах и т. п.

ряд преимуществ, так как позволяют создавать большие зажимные усилия, а равномерное давление жидкости обеспечивает одновременное закрепление большого коли­ чества деталей, отличающихся друг от друга по размерам. Одним из основных факторов, ограничивающих приме­ нение гидравлических приспособлений, является затруд­ нение в создании уплотнений, исключающих протекание жидкости. Это затруднение увеличивается при большом разнообразии форм деталей измерительных приборов и инструментов, имеющих к тому же небольшие размеры. Поэтому гидравлические зажимные устройства в конструк­ циях приспособлений применяют только при необходи­ мости создания больших усилий, потребных для закреп­ ления крупногабаритных деталей.

Замена минерального масла, обычно применяемого в гидросистемах, упругими массами (гидропласт) позво­ ляет, с одной стороны, сохранить свойства жидкости и, с другой стороны, отказаться от недостаточно эффектив­ ных уплотнений, так как в небольшие зазоры плунжерных соединений гидропласт не проходит. Таким образом, при­

266

менение гидропласта в зажимных устройствах, предназна­ ченных для закрепления небольших деталей, создает ряд преимуществ по сравнению с гидравлическими зажимами, так как отсутствие уплотнений значительно упрощает конструкции приспособлений. Кроме того, отпадает необ­ ходимость в гидравлических станциях, а исключение по­ падания масла в зону установки и закрепления деталей создает лучшие условия для обработки на станках. Приспо­ собления с гидропластом применяют для закрепления как отдельных, так и одновременно нескольких деталей.

Рис. 146. Схема работы многоместного при­ способления с гидропластом

На рис. 146 показана принципиальная схема работы мно­ гоместного приспособления для установки и закрепления деталей цилиндрической формы. Основание приспособле­ ния 1 представляет собой плиту с призматическими выем­ ками для установки деталей. Верхняя, откидная часть 3 приспособления имеет цилиндрическую полость, заполнен­

ную гидропластом 4, и отверстия с установленными в них

д

по посадке плунжерами 7. Обе половины приспособле­

ния вращаются относительно оси 6 и при стягивании си­ лой Q, создаваемой пневмоприводом или резьбовым бол­ том, давление через плунжеры передается равномерно на все детали независимо от колебания их размеров. Винт 5 служит для заполнения полости цилиндра гидропластом и может быть использован также для создания давления. Заглушка 2 закрывает отверстие, предназначенное для выпуска воздуха во время заливки гидропласта.

267

и зажима деталей, а также для центрирования и зажима режущих инструментов. Наибольшее применение цанго­ вые зажимы находят при закреплении пруткового мате­ риала и штучных заготовок на различных станках, и особо широко применяются на токарных автоматах, то­ карно-револьверных станках, а также в различных кон­ струкциях оправок для установки и закрепления деталей по внутреннему диаметру. Основными преимуществами применения цанговых зажимов по сравнению с трехку­

лачковыми самоцентрирующими патронами являются меньшее время на зажим, более точное центрирование, а также меньшая величина повреждения поверхности де­ талей.

Конструктивное оформление цанговых устройств и непосредственно цанг весьма разнообразно и зависит от назначения и типа станка, а также от формы закрепляе­ мой детали. К основным, наиболее распространенным типам цанговых зажимных устройств можно отнести сле­ дующие:

1) устройства, в которых цанга вталкивается в.центри­ рующий корпус (рис. 147, о). К недостатку этих устройств следует отнести перемещение цанги и детали в направле­ нии к упору, что вызывает трение между торцом детали и упором. Для создания лучших условий работы и осо­ бенно в данном случае, упоры на станках, ограничиваю­ щие положение детали, выполняют вращающимися на упорных шарикоподшипниках (рис. 147, б);

268

2)устройства (рис. 147, г), в которых цанга втягивается

спомощью натяжной трубы в точно центрированное ко­ нусное отверстие втулки, установленной в шпинделе станка, при этом разрезная часть цанги стягивается и закрепляет деталь. К недостатку работы таких устройств следует отнести некоторое осевое перемещение цанги вместе с де­ талью в направлении от упора, что вызывает погрешности размеров по длине обрабатываемой детали;

3)устройства с постоянным положением цанги в мо­ мент зажима (рис. 147, в). В этом случае закрепление де­ тали производится при помощи перемещения стакана 1, сжимающего лепестки цанги, перемещение которой в осе­ вом направлении ограничивается колпаком 2.

Основной деталью любого цангового устройства яв­ ляется цанга, которая, как правило, состоит из трех частей (рис. 147, г): рабочей III, пружинной II и направ­ ляющей части I.

Работоспособность цанг зависит от количества лепе­ стков, толщины стенок пружинной части и соотношения длины рабочей части к пружинной. Наиболее рациональ­ ным является количество прорезей, образующих лепестки,

равное трем. Остальные геометрические параметры, прак­ тически не поддающиеся расчету, определяют конструк­ тивно, исходя из условия работы цанг. Выбор угла конуса цанги должен отвечать двум противоречивым требованиям: с точки зрения величины передаваемого усилия на деталь угол 2а должен быть меньше, а для облегчения разжима детали и уменьшения длины перемещения цанги вдоль оси угол 2а должен иметь большее значение. Оптимальную величину угла 2а принимают в пределах 30—32°, что исключает заклинивание цанги.

Для более надежного закрепления детали и предотвра­ щения продольного сдвига ее под действием силы Рх на рабочей поверхности цанг, предназначенных для грубых работ, наносят канавки. Форма рабочей части цанг зави­ сит от формы детали, т. е. цанги могут быть изготовлены не только для зажима круглого материала но и шести­ гранного, квадратного (цанги с четырьмя лепестками) и других видов профилей. Перемещение лепестков цанг нормально допускается в пределах от 0,2 до 0,8 мм в за­ висимости от диаметра, поэтому для закрепления деталей с различными диаметрами требуется большое количество цанг. Для уменьшения количества цанг при работах, не требующих высокой точности, применяют цанги со смен­

269