2.7.1.2 Обґрунтування конструкції пристосування
Для ілюстрації можливості удосконалення та видозміни процесу обробки розглянемо такий приклад. Нехай на заготовці циліндричної форми (рис. 2.4) потрібно виконати однакові лиски у розмір 20 мм на довжину 35 мм.
Рис. 2.4Рис.2.5
Найпростішим варіантом обробки є фрезерування однієї поверхні , а потім іншої, що можна здійснити: а) переміщенням пристосування разом із столом верстату;б) поворотом заготовки у пристосуванні на 180обез відповідного переміщення столу. Закріплення заготовки здійснюється двома призмами.
Можливе і одночасне фрезерування обох лисок двома дисковими фрезами (рис. 2.5).
При цьому реалізується паралельна обробка однієї заготовки за ознакою 3. Пристосування для цього випадку може бути простішим, ніж для випадку б) попереднього варіанту, але потрібне спеціальне налагоджування інструментів.
Ще відчутніший виграш у часі досягається при послідовній обробці однією фрезою декількох заготовок або при паралельно-послідовному фрезеруванні декількох заготовок двома фрезами, налагоджування яких зображено на рис. 2.5. Пристосування в останніх варіантах обробки ускладнюється за рахунок схеми спільного затискування декількох деталей, які можуть мати відхилення у межах поля допуску Æ30h9.
У загальному випадку конструкція пристосування повинна відповідати таким вимогам:
одержання заданої точності, що досягається вибором відповідної конструкції і точності елементів, які визначають положення заготовки та інструменту, жорсткістю корпусу, надійністю затиску, точністю встановлювання пристосування на верстаті;
задану продуктивність, що досягається застосуванням механізованих та автоматизованих затискувальних елементів і силових приводів;
зручність в експлуатації, що досягається зручністю встановлювання і зняття заготовок, доступним розташуванням робочих рукояток, легкістю очистки від стружки, простотою встановлювання пристосування на верстаті;
високу ремонтопридатність, що досягається вибором відповідної конструкції корпусу, можливістю вчасної заміни зношених деталей;
економічну доцільність, що досягається невисокою собівартістю виготовлення, простотою експлуатації, малими затратами на обслуговування, ремонт, зберігання пристосування;
безпека праці, що досягається застосуванням екранів, затискувальних механізмів із самогальмівними ланками, спеціальних блокувальних систем.
Кожна конкретна задача на проектування має розв’язок, який взагалі є індивідуальним. Але намічена чітка і логічна послідовність виконання окремих етапів зменшує непродуктивну трату часу і швидше веде до мети. З цією метою може бути запропонована така послідовність конструювання:
– на основі схеми базування заготовки, точності і шорсткості базових поверхонь визначається тип встановлювальних елементів, їх кількість та взаємне розташування;
– на підставі заданої річної програми встановлюється тип пристосування (одно- або багатомісне) ;
– за розрахунковим зусиллям різання та вибраною схемою встановлювання розробляється схема дії сил на заготовку, вибираються точки прикладання та напрям сили затискування;
– за величиною сили затискування, кількістю точок її прикладання вибирається тип затискувального механізму, розраховуються його основні конструктивно-розмірні параметри ;
при потребі вибирається тип силового приводу, розраховуються його розміри, визначається спосіб і місце його кріплення на пристосуванні ;
вибираються типи напрямних елементів пристосування ;
розробляється загальний вигляд пристосування і встановлюється точність його ви-
конавчих розмірів ;
розраховуються на міцність, стійкість до зношування та жорсткість елементи пристосування.
Загальний вигляд пристосування розробляється шляхом послідовного нанесення його
окремих елементів.
На міліметровому папері виконується креслення заготовки у двох або трьох проекціях, розташованих на таких відстанях, щоб можна було до них приєднати додаткові елементи пристосування. Заготовка викреслюється такою, якою вона поступає на дану операцію. Виділяються поверхні, що підлягають обробці. Надалі заготовка вважається умовно прозорою.
Зображуються встановлювальні елементи пристосування, деталі для орієнтації інструмента відносно заготовки, ділильні пристрої, затискувальні деталі та силовий привод.
Показуються допоміжні пристрої та деталі.
Конструктивно оформлюється корпус пристосування разом з елементами, що дозволяють його з’єднати із верстатом.
Виконується креслення загального вигляду пристосування, проставляються розміри та їх відхилення, складається специфікація деталей, вказуються технічні вимоги до складання окремих елементів, особливості налагоджування, регулювання, експлуатації, захисту від корозії, умови зберігання. Особливі технічні вимоги ставляться до точності взаємного розташування або відносного переміщення елементів, які впливають на похибки пристосування.
Розробляється характеристика пристосування, в якій вказується його тип, призначення, продуктивність, верстат, на якому пристосування встановлюється, спосіб приєднання, особливості встановлювання і зняття заготовки, метод затискування і контроль сил затискування, змащування, охолодження, очищення, тиск повітря тощо.
Для предметного обговорення особливостей конструювання розглянемо конструктивні схеми двох пристосувань, призначених для виготовлення 6 отворів у деталі, поданій на рис. 2.1.
Схема на рис.2.6передбачає базування заготовки і кондукторної плити на спільній базі – циліндричному пальці 1, запресованому у корпусну плиту. Торцем маточини (ступиці) заготовка опирається на підшипник 3 і може обертатись навколо пальця.
Кондукторна плита 2 з’єднується із пальцем 1 за допомогою нестандартної шпонки із зменшеною глибиною посадки у пальці. Це дозволяє знімати кондукторну плиту із пальця, не викручуючи повністю гайку. Шпонка додатково кріпиться до кондукторної плити гвинтом і утворює рухоме спряження по ширині із пазом у пальці.
Рис. 2.6
У ролі ділильного засобу використовується байонетний фіксатор 6. При свердлінні першого отвору заготовка утримується від провертання трубним ключем. Після закінчення свердління отвору заготовка повертається проти годинникової стрілки і стержень фіксатора попадає в отвір, утримуючи заготовку під час обробки наступного отвору.
Для того щоб поміняти заготовку, потрібно відпустити гайку, витягти розрізну шайбу і зняти із пальця спочатку кондукторну плиту, а потім і заготовку.
У конструктивній схемі, зображеній на рис. 2.7, заготовка також базується на пальці 1. Маточина затискується у ділильному диску 5 рукояткою 4, що має наконечник квадратного перерізу. При затягуванні маточини на наконечник насаджується маховичок, що дозволяє збільшити момент затискування. На ділильному диску 5 є шість пазів для фіксатора ( на рис.2.7їх не показано). Від вертикального переміщення диск утримується 3-4 накладками 6.
У пристосуванні використана поворотна кондукторна плита 2. При заміні заготовки вона повертається вправо (або вліво). У робочому положенні корпус кондукторної плити утримується фіксатором (на рисунку не показано).
Рис. 2.7
Проведемо порівняння обох варіантів пристосувань.
Насамперед, варто відзначити їх просте виконання (отже, і невисоку вартість виготовлення). Свердління отворів не вимагає високої кваліфікації оператора і складного налагоджування. Порівняно швидко відбувається кріплення і заміна заготовки, що гарантує високу продуктивність. Обидва пристосування зручні в експлуатації і створюють безпечні умови праці.
Але звернемо увагу і на ряд конструктивних недоліків. В обидвох варіантах не передбачена можливість заміни кондукторних втулок для виконання зенкувального і розвертувального переходів.
У першій схемі (рис. 2.6) для згаданих переходів потрібно міняти фіксатор, стержень якого точно сидить в отворі. Отже, процес виготовлення отворів повинен проходити у такій послідовності : спочатку виконується свердління партії заготовок, потім, після заміни втулок і фіксатора (або заміни кондукторної плити), проводиться зенкування і розвертування тієї ж партії.
У цій же схемі невиразно розв’язано процес затискування заготовки. Для створення умов її провертання потрібно контролювати закручування гайки або покласти ще один упорний підшипник між кондукторною плитою і заготовкою (що збільшує висоту пристосування).
Монтаж кондукторної плити після заміни заготовки вимагає точного суміщення шпонки у плиті із пазом у пальці, що подовжує тривалість процесу обробки.
Напевно не до кінця обґрунтованим вирішенням виглядає також застосування нестандартної шпонки, закріпленої у кондукторній плиті. Раціональнішим було би використання звичайної стандартної шпонки такої ж довжини, яка би фіксувалась гвинтом у пальці і мала би рухоме спряження із пазами кондукторної плити та заготовки. Але це суперечить маршруту обробки, відповідно із яким паз у заготовці виконується після свердління отворів.
Варто згадати і про нагромадження
кутової похибки
розташування осей отворів Ф27 (
–похибка
кута між осями кондукторної втулки та
фіксатора) . При свердлінні
останнього
отвору похибка у кутовій координаті
першого і шостого отворів буде вже
складати 5
.
Рис. 2.8
У другому варіанті (рис. 2.7) під конічні пружини потрібно поставити плоску шайбу. Можливо, варто було би на кінці пальця передбачити гайку і розрізну шайбу для осьової фіксації заготовки, щоб не перекладати цю функцію на накладки 6.
Фіксація заготовки за допомогою накладок і гвинтів не створює надійного кріплення. Накладки не забезпечують жорсткості заготовки у вертикальному напрямі, що стане причиною значних вібрацій, зношування ділильного диска і фіксатора, а також погіршання точності обробки і якості оброблених поверхонь.
Загальний висновок такий: обидва варіанти мають переваги і цілком очевидні недоліки. Для впровадження можна вибрати порівняно кращий варіант (або створити третій, в якому були би всі переваги розглянутих схем і не було би їх недоліків).
На наш погляд, остання рекомендація є найбільш слушною. Альтернативне пристосування зображено на рис. 2.8. Для виконання отворів тут застосовано накладний кондуктор із шістьма втулками. Деякі його елементи виконані фрагментарно, передбачають доопрацювання і самостійне прийняття завершальних дій. Пропонуємо читачам доповнити конструкцію своїми пропозиціями.
Як, наприклад, здійснити базування кондукторної плити ?
Центруванням по основному отвору заготовки Ф30 Н7;
базуванням на пальцю Ф30 f6;
базуванням по фланцю Ф120;
центруванням по маточині Ф50(заготовка розташовується догори маточиною і відповідно змінюється плита, – див. рис.2.9).
Як створити затискування заготовки?
Гайкою із розрізною шайбою;
ексцентриком;
важільним механізмом;
пневмоциліндром, зв’язаним із пальцем Ф30 f6;
іншим способом.
Рис. 2.9
Як організувати виготовлення отворів на свердлильному верстаті?
пристосування кріпиться до столу верстата і для свердління використовується радально-свердлильний верстат;
пристосування не фіксується на столі і пересувається руками для центрування інструменту по отворах кондукторних втулок; при цьому використовується універсальний свердлильний верстат;
проектується шестишпиндельна головка для одночасної обробки всіх отворів.
Перелік запитань можна продовжувати. Так само можна продовжувати процес оп-
тимізації конструкцій пристосувань.