Глава III.

МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ УНИВЕРСАЛЬНО-СБОРНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ УНИВЕРСАЛЬНЫХ СТАНКОВ

И СТАНКОВ С ЧПУ

Многолетний опыт эксплуатации универсально-сборных при­способлений (УСП) позволил на каждом предприятии спрофилиро­вать набор элементов для конкретных условий производства. Этот набор обеспечивает необходимую оснащенность технологи­ческих процессов и мобильность подготовки производства новых машин и изделий на предприятиях с многономенклатурным мелко­серийным и единичным характером производства. Поэтому на большинстве предприятий, длительно использующих УСП, воз­можности их дальнейшего расширения казались исчерпанными. Однако с широким применением станков с ЧПУ на машинострои­тельных предприятиях возросла потребность в мобильной оснастке многократного применения. Одной из особенностей подготовки производства с применением станков с ЧПУ является необходи­мость оснащения каждой операции приспособлением для фиксации и закрепления заготовки в координированном положении.

Применение станков с ЧПУ наиболее эффективно на предприя­тиях с мелкосерийным многономенклатурным производством, обычно хорошо оснащенных УСП. Этим объсняется стремление широкого использования на станках с ЧПУ приспособлений, собранных из существующего заводского набора УСП, спрофили­рованного под номенклатуру конкретного предприятия. Кроме того, в производственных условиях целесообразно иметь однотип­ную оснастку как для универсальных станков, так и для станков с ЧПУ. Но использование УСП на станках с ЧПУ ограничивается главным образом отсутствием удобных средств механизации зажимов.

Для сокращения вспомогательного времени и механизации процесса закрепления заготовок в компоновках УСП разработаны пневматические силовые цилиндры, встроенные в прямоугольный корпус. На поверхностях корпуса выполнена сетка шпоночных пазов и резьбовых отверстий для присоединения к деталям УСП.

Для каждого комплекта деталей и сборочных единиц УСП с пазами шириной 8 и 12 мм, регламентированных государствен­ными стандартами, предусмотрены пневматические цилиндры двух типов: однопоршневые (рис. 26, а) и двухпоршневые (рис. 26, б). 72

Ч А 3

а) ■ S)

Рис. 26. Пневматический цилиндр однопоршневой (а) и двухпоршневой (б)

Пневматические цилиндры состоят из корпуса /, в котором перемещается поршень 2 со штоком 3. Шток при помощи клина передает нагрузку на плунжер 4, на концах которого имеются резьбовые отверстия для присоединения зажимного элемента (на­пример, шпильки прихвата). По правилам техники безопасности, в процессе обработки необходимо обеспечить зажим заготовки самотормозящим участком плоскости клина А, который может перемещать плунжер на небольшую величину. В зависимости от положения цилиндра в скомпонованном приспособлении, он соз­дает плунжером 4 тянущую или толкающую силу. Двухпоршневые цилиндры развивают силу, равную сумме сил, получаемых каждым поршнем, так как оба поршня соединены с одним штоком (рис. 26, б).

Каждый тип цилиндра имеет три исполнения: с подачей воздуха по периферии цилиндра, с торца цилиндра (рис. 26, а) и с краном управления (рис. 26, б). Работают цилиндры от цеховой пневмо-сети (давление сжатого воздуха 0,4 МПа). Развиваемая сила за­жима цилиндрами для УСП с пазами шириной 8 мм однопоршне-выми —3490 Н, двухпоршневыми —6880 Н; для УСП с пазами шириной 12 мм —соответственно 8770 и 10 880 Н. Габаритные размеры цилиндров с пазами 8 мм — 100X100X150 мм, с пазами 12 мм — 120X120X180 мм.

Пневматические цилиндры не получили широкого применения ввиду малого хода зажимных элементов в рабочей зоне (до 1 мм . при общем ходе плунжера 10 мм), что ограничивает их применение только для условий жестких допусков на заготовки, а также боль­ших габаритных размеров при относительно малых силах зажима.

В целях расширения применения стандартизованных деталей и сборочных единиц УСП, особенно на станках с ЧПУ при обра­ботке значительных партий однотипных деталей, внедрены сред­ства механизации УСП, которые унифицированы с элементами универсально-сборных приспособлений и не уступают им в уни­версальности.

Средства механизации вместе с деталями УСП образуют на предприятии расширенный механизированный комплект универ-

73

сально-сборных приспособлений, который позволяет в течение нескольких часов компоновать различные механизированные и быстродействующие приспособления как взамен специальной оснастки, так и вместо применяемых компоновок УСП с ручным зажимом. Механизированные универсально-сборные приспособле­ния предназначены для закрепления заготовок на универсальных станках и станках с ЧПУ фрезерной и сверлильной групп в усло­виях единичного и мелкосерийного производства при увеличении партий обрабатываемых деталей. Они могут быть использованы также на расточных и продольно-фрезерных станках.

Выпускают два вида механизированных УСП: детали и сбороч­ные единицы средств механизации универсально-сборных при­способлений с пазами шириной 12 мм (УСПМ-12) и детали и сбороч­ные единицы средств механизации УСП с пазами шириной 16 мм (УСПМ-16). Средства механизации обеспечивают полную взаимо­собираемость с деталями и сборочными единицами универсально-сборных приспособлений с деталями и сборочными единицами.

Средства механизации УСП с пазами шириной 12 мм (УСПМ-12)

Комплект средств механизации состоит из следующих основных групп (рис. 27): гидравлические блоки (рис. 27, в) и цилиндры (рис. 27, а), опорные детали для установки цилиндров (рис. 27, г), прихваты (рис. 27, д), прижимные и другие элементы (рис. 27, е), гидропривод и арматура (рис. 27, б)..

Гидравлические блоки (гидроблоки) представляют собой плиты УСП со встроенными гидравлическими цилиндрами; они являются основой комплекта. В комплект средств механизации входят пять типов гидроблоков, различающихся габаритами и количеством встроенных цилиндров.

. На рис. 28 показана конструкция гидроблока с пятью цилинд­рами. В корпусе / расточены отверстия под стаканы цилиндров 2. Верхние и нижние полости всех цилиндров гидроблока сообща­ются между собой. Масло под рабочим давлением подается через отверстие в полости А или В. Источник питания соединен с гидро­блоком резинометаллическим рукавом с помощью штуцера 11.

В зависимости от направления подачи масла, поршни создают тянущую или толкающую силу, которая через шпильки 4, вверну­тые в резьбовые отверстия штоков поршней 3, передается на зажим­ной элемент (прихват). Другая полость служит для возврата поршня в исходное положение при отжатии заготовки. Обе полости герметизированы с помощью уплотнений 6—8. Крышки цилиндров закреплены пружинными кольцами 9. На рабочей и боковых поверхностях гидроблока имеется сетка Т-образных пазов и резьбовых отверстий М12, соответствующих системе УСП. Все эти конструктивные элементы обеспечивают взаимособираемость гид­роблоков между собой и" с деталями и сборочными единицами УСП. 74

75

8 7 6

5 Б А 4 3 2 1

Рис. 28. Гидравлический блок с пятью встроенными цилиндрами

Гидроблоки служат самостоятельными базовыми основаниями собираемых приспособлений. Кроме того, базовое основание приспособления можно собирать путем соединения гидроблоков между собой или с плитами УСП. Для создания базовых оснований приспособлений с помощью стандартных плит УСП применяют гидроблоки шириной 120 мм с одним, двумя и тремя цилиндрами, которые соединяются с плитами УСП пазовыми болтами или шпиль­ками. Для этого в гидроблоках предусмотрены сквозные крепеж­ные отверстия. Детали цилиндров всех гидроблоков унифици­рованы.

Для фиксации положения приспособления на столе станка на нижней опорной поверхности гидроблоков имеются перекрещи­вающиеся точные шпоночные пазы В (см. рис. 28), взаиморасполо­жение которых согласовано с пазами верхней плоскости в пределах допусков на элементы в системе УСП. Центральные цилиндры гидроблоков дополнительно имеют точное посадочное отверстие Т в крышке 10. Если в компоновке приспособления часть цилиндров не используют, то их штоки стопорят Т-образной шпонкой 5, а в резьбовые отверстия штоков устанавливают пробки для пре­дохранения от забивания стружкой. 76

Габаритные размеры, мм	Число
	встроен­ных ци­линдров	гидробло­ков в комплек­те
360X300X60 300X240X60 360X120X60 240X120X60 120X120X60	5 5 3 2 1	2 4 2 4 8

Гидроблоки можно использо- Таблица 11

вать в качестве базовых сбороч- Габаритные размеры и состав ных единиц переналаживаемых гидроблоков в пусковом комплекте приспособлений в серийном УСПМ-12 производстве, так как после изготовления специальных на­ладок можно быстро подгото­вить и необходимое механизи­рованное приспособление. Гид­роблоки обеспечивают получе­ние на штоке тянущей силы 28 000 Н и толкающей 31 000 Н при номинальном рабочем дав­лении 10 МПа. Ход порш­ней — 8 мм.

Габаритные размеры и состав гидроблоков в пусковом комп­лекте приведен в табл. 11.

Гидравлические цилиндры предназначены для создания силы и передачи ее на прихваты или другие элементы крепления загото­вок. В составе средств механизации УСПМ-12 предусмотрено три типа цилиндров, различающихся направлением и величиной созда­ваемой силы. Все цилиндры одностороннего действия. Рабочий ход осуществляется подачей масла под давлением в одну полость, а возврат — цилиндрической пружиной.

На рис. 29, а показан цилиндр, обеспечивающий получение как толкающей, так и тянущей силы в зависимости от его положе­ния в собранном приспособлении. На торце корпуса цилиндра 2 и крышки 1 имеются кольцевые заплечики для закрепления цилинд­ров в опорах, планках или прихватах. При креплении цилиндра за бурт корпуса он создает толкающую силу. Для получения тянущей силы необходимо цилиндр закрепить за бурт крышки /. Концы штока поршня 4 имеют резьбовые отверстия для ввертыва­ния шпилек и различных упоров, действующих непосредственно на прихват. Цилиндрическая пружина 3 возвращает поршень 4 в исходное положение, а также прижимает крышку 1 к стопорному кольцу 9, выполненному из пружинной проволоки. Кольцо 9 заведено в полукруглую кольцевую канавку корпуса. Герметич­ность рабочей полости цилиндра создают уплотнительными коль­цами 6 и 7, установленными с предохранительными фторопласто­выми прокладками 5 и 8.

Цилиндр, создающий только толкающую силу (рис. 29, б), аналогичен тянуще-толкающему цилиндру (рис. 29, а). Он может крепиться на базовых деталях УСП как с помощью бурта, так и с помощью шпильки или болта, ввертываемых в резьбовое отвер­стие на торце крышки /. Развиваемые цилиндрами силы при рабочем давлении масла 10 МПа составляют 12 500 Н, 15 000 и 24 800 Н. Ход поршней —8 мм.

77

2 9 3b 145 в

Рис. 29. Гидравлический, цилиндр тянуще-толкающий одностороннего дейст" вия (а) и толкающий (б)

Опорные детали (см. рис. 27, г) обеспечивают установку и за­крепление цилиндров в собираемых приспособлениях в необхо­димом положении и месте. Цилиндры кольцевыми буртами уста­навливают в пазы и стопорят винтами.

Гидравлические прихваты (см. рис. 27, <Э) являются агрегати-рованными сборочными единицами; они обеспечивают механизацию зажима в приспособлениях, собранных на плитах УСП. Их можно также закреплять непосредственно на столе станка. В прихватах применяют описанные выше цилиндры. Прихваты, не имеющие цилиндров, применяют в приспособлениях, собранных на гидро­блоках. Шпильки прихватов ввертывают в резьбовые отверстия штоков гидроблоков. В зависимости от высоты обрабатываемой заготовки положение прихватов можно регулировать с помощью шпилек и опор.

В механизированных УСП используют весь набор прихватов, шпилек и других деталей из комплекта УСП. Из прижимных элементов в механизированных приспособлениях широко приме­няют клиновой зажим (рис. 30). Корпус / зажима крепят болтом 3 на основании приспособления, а шпильку 5 соединяют со штоком цилиндра гидроблока. При создании гидроблоком тянущей силы клин 2 прижимает заготовку к опорным базам. Возврат клина при отжиме осуществляется плоской пружиной 4. С помощью клино­вого зажима легко собирают приспособления тисочного типа. Максимальный ход прижимного клина 2 в горизонтальной пло­скости составляет 8 мм.

В комплект средств механизации включены четыре вида быстро­действующих эксцентриковых зажлмов (см. рис. 27, е), которые применяют для сокращения вспомогательного времени при обра­ботке заготовок с малыми припусками на сверлильных и фрезерных станках.

Для нахождения исходной точки отсчета программы при обра­ботке на станках с ЧПУ служит специальный установ (рис. 31). 78

Для фиксации положения установа в собранном приспособлении на его основании выполнены два точных взаимно перпендикуляр­ных шпоночных паза В и Г. На установе имеются две пары опорных площадок А и Б, которые точно расположены относи­тельно шпоночных пазов. Каждая пара площадок может мате­риализовать исходную точку программы в зависимости от положе­ния шпинделя относительно стола станка и баз приспособления. Нулевая точка материализуется путем подвода к контрольным площадкам валика или инструмента, установленного в шпиндель станка.

Приспособление для обработки фигурного основания на верти­кально-фрезерном станке с ЧПУ (рис. 32) собрано из средств механизации с использованием элементов УСП. Гидроблоки 1 и 6 соединены между собой планками 7. Деталь устанавливают и фиксируют на двух пальцах. Закрепление детали производят быстросъемными шайбами 5 и шпильками 4, ввернутыми в штоки встроенных гидроцилиндров. Исходная точка для положения режущего инструмента определена установом 3. Неработающие цилиндры застопорены Т-образными шпонками 2. Приспособление фиксируют на столе станка по продольному пазу с помощью шпонок или штырей, закрепленных в шпоночных пазах на опор­ной плоскости гидроблоков. Закрепляют приспособления пазо­выми болтами за угольники 8,

На рис. 33 показано гидрофицированное универсально-сборное приспособление для обработки кронштейна на фрезерном станке с ЧПУ. Приспособление также собрано из элементов УСП и средств механизации. На базовой плите / из деталей УСП собраны установочные и базирующие элементы приспособления. Обрабаты­ваемую деталь 4 прижимают прихватами 2 с помощью цилиндров 7, которые закреплены в пазах плиты болтами, ввернутыми в осно­вание цилиндра. Цилиндры соединены гибким рукавом 5. Шарнир­ные штуцера 3 и 6 позволяют удобно расположить резинометалли-ческий рукав.

Пример использования эксцентриковых, быстродействующих зажимов приведен на рис. 34. Приспособление на плите / предна-

Рис. 30. Клиновой зажим для закрепления прямо­угольных заготовок

Рис. 31. Установ для на­хождения исходной точки программы Шал

79

Рис. 32. Механизирован­ное приспособление для обработки основания на вертикально-фрезерном станке с ЧПУ

Рис. 33. Гидрофицированное ~>7 приспособление для обработ­ки фигурного кронштейна на фрезерном станке с ЧПУ

Рис. 34. Приспособления с быстродействующими эк­сцентриковыми зажимами для обработки крышки на станке с ЧПУ

80

сверления отверстий в гайках ЧПУ

значено для сверления и фрезерова­ния крышки на станке с ЧПУ. Экс­центриковым зажимом 6 производят поджим заготовки 5 к базам, а эксцентриковые зажимы 2 закреп­ляют деталь. Вылет рычага 4 экс­центрикового зажима 2 регулируют и фиксируют с помощью оси 3 и по­лукруглых канавок, расположенных на верхней плоскости рычага.

На рис. 35 показано приспособ­ление для сверления отверстий в двух деталях на станке с ЧПУ. Базовым основанием 1 служит гидроблок с двумя встроенными цилиндрами. За­готовку устанавливают на оправку, фиксируют упором 2 и закрепляют на станке с ЧПУ шайбой 4 и шпилькой 3, ввернутой в шток встроенного цилиндра.

Основные технико-экономические показатели комплекта УСПМ-12 приведены в технической характеристике.

Техническая характеристика пускового комплекта УСПМ-12

Общее число элементов в комплекте, шт..... 305

Число наименований элементов, шт....... 30

. Номинальное рабочее давление в гидравлических

устройствах, МПа............... 10

Зажимная сила на штоках гидравлических уст­ройств при номинальном давлении, Н......12 360—37 700

Рабочий ход штоков гидравлических устройств,

мм...................... 8—12

Среднее число собираемых приспособлений, шт.:

одновременно ................ 15

в течение года ............... 1000

Средства механизации УСП с пазами шириной 16 мм (УСПМ-16)

Состав комплекта средств механизации УСП с пазами шириной 16 мм во многом идентичен составу комплекта УСПМ-12. Эти средства механизации, как детали и сборочные единицы УСПМ-16, предназначены для сборки приспособлений, в которых произво­дится обработка более крупных заготовок, с большими припусками и на более высоких режимах резания.

Набор стандартных деталей УСП-16 имеет высоту базовых плит 90 мм. Поэтому ряд базовых сборочных единиц средств механизации выполнен также высотой 90 мм.

По опыту эксплуатации УСП с пазами шириной 16 мм для уменьшения массы приспособлений в составе средств механизации предусмотрены детали и сборочные единицы, позволяющие соби-

81

Рис. 36. Гидравлическая опора с цилиндром одностороннего действия

Таблица 12

Габаритные размеры и состав гидроблоков в пусковом комплекте УСПМ-16

Габаритные разме­ры, мм	Число
	встроен­ных ци­линдров	гидробло­ков в комплек­те
240X150X90 360X150X90 360X90X60 360X360X60	1 2 3 5	4 4 4 2

рать базовые основания высотой 60 мм. Облегченные приспособле­ния компонуют из базовых плит габаритными размерами 360x360x60 мм и гидравлических блоков высотой 60 мм, которые стыкуются с плитами по их периферии.

Состав гидроблоков в пусковом наборе средств механизации УСП с пазами шириной 16 мм приведен в табл. 12.

Принцип работы и устройство гидроблоков и гидроцилиндров аналогичны ранее описанным средствам механизации УСПМ-12.

Гидроблоки высотой 90 мм и гидравлические цилиндры набора средств механизации УСП с пазами шириной 16 мм более массивны и позволяют работать при рабочем давлении 20 МПа, что обеспе­чивает получение зажимной силы до 55 000 Н.

В составе средств механизации УСПМ-16 имеются гидравли­ческие опоры со встроенным цилиндром одностороннего действия (рис. 36). Корпус 1 опоры выполнен прямоугольной формы с Т-об­разными и шпоночными пазами, идентичными стандартным опорам УСП. В корпусе расточен цилиндр, в котором под действием давле­ния масла, подводимого в рабочую полость А, перемещается поршень 3 со штоком. Поршень передает силу зажимному элементу приспособления через шпильку, которую вставляют в резьбовом отверстии штока поршня. Возврат поршня при откреплении детали осуществляется пружиной 2. Применение таких опор упро­щает подсоединение механизированного приспособления непосред­ственно к приводу, так как требуется только один подводящий рукав.

Для сборки приспособлений тисочного типа в комплекте УСПМ-16 имеются подвижная и неподвижная губки. Подвижная губка (рис. 37) состоит из корпуса 3, в котором перемещается пол­зун*/. Подвижную губку устанавливают на гидроблок'и соединяют с его штоком с помощью толкателя 2. Сила на ползун передается от гидроблока через толкатель 2, рычаг 6, который поворачивается на оси 5, и винт 4. Ползун можно перемещать вручную от винта 4. Коэффициент передачи силы рычагом равен единице. Неподвиж­ную губку крепят на базовой плите приспособления. Конструкция 82

Рис. 37. Подвижная губка

губок позволяет устанавливать на них элементы УСПМ-16 для бази­рования заготовок.

Приводы гидрофицированных приспособлений обеспечивают рабо­чее давление до 10,0—12,5 МПа. Для получения в гидросистеме ра­бочего давления в 20 МПа в комп­лекте средств механизации УСП с пазами шириной 16 мм имеется приставка-гидроусилитель.

Основные технико-экономические показатели приведены в технической характеристике.

Техническая характеристика пускового комплекта УСПМ-16

Общее число элементов, шт........... 244

Число наименований элементов, шт. ...... 27

Номинальное рабочее давление, МПа:

в гидравлических зажимных устройствах . . . 10,0

с приставкой-гидроусилителем........ 20,0

Зажимная сила на штоках гидравлических уст­ройств при номинальном давлении, Н......14 300—55 000

Рабочий ход штоков гидравлических устройств,

мм................••„■••■ 8"12

Среднее число собираемых приспособлений, шт.:

одновременно ................ Ю

в течение года ............... 600

Срок окупаемости, лет.............. До 2

Приводы механизированных универсально-сборных приспособлений

В качестве привода ' механизированных универсально-сборных приспособлений можно использовать любое устройство для подачи масла, обеспечивающее одновременную подачу не менее 500 см3 масла под давлением 10 МПа.

Гидравлическая схема подключения гидрофицированного при­способления зависит от конструкции и принципа работы привода и должна обеспечивать нормальную и безопасную работу.

Применяемые в промышленности приводы гидрофицированных приспособлений условно можно разбить на два типа: пневмогидро-преобразователи и насосы.

Пневмогидропреобразователи, или пневмогидравлические уси­лители преобразуют низкое давление воздуха в высокое давление масла. Они создают и поддерживают в исполнительных гидро­цилиндрах приспособлений высокое давление масла в течение

1 Под приводами понимают устройства, обеспечивающие подачу масла под рабочим давлением в исполнительные механизмы (цилиндры) гидрофицирован­ных приспособлений.

83

Воздух

Масло

Рис. 38. Схема работы двухступенчатого пневмогпдропреобразователя

необходимого для обработки детали времени без расхода сжатого воздуха (не считая утечек).

По принципу действия пневмогидропреобразователи делят на одноступенчатые и двухступенчатые. Одноступенчатые пневмо­гидропреобразователи работают по циклу зажим-разжим, а двух­ступенчатые — по циклу предварительный зажим с низким давле­нием масла — окончательный зажим-разжим.

По конструктивному исполнению пневмогидропреобразователи в зависимости от расположения оси цилиндров бывают горизон­тальные и вертикальные.

При работе одноступенчатого пневмогидропреобразователя вся гидросистема от привода до исполнительных цилиндров заполня­ется непосредственно маслом под высоким давлением. При большом объеме гидросистемы и исполнительных цилиндров требуется значительный объем камеры высокого давления, что существенно увеличивает габаритные размеры привода. Для увеличения рабо­чего объема масла без увеличения габаритных размеров привода и для рационального использования объема масла под высоким давлением применяют двухступенчатые пневмогидропреобразова­тели. Схема работы двухступенчатого пневмогидропреобразователя приведена на рис. 38. Управление приводом осуществляется четырехходовым распределительным краном. Воздух от пневмосети через распределительный кран подают в масловоздушную полость А, и масло под давлением воздуха через отверстие в штоке посту­пает в камеру высокого давления Б и далее в напорный патрубок . и к исполнительным цилиндрам приспособления (положение //). Зажимные элементы подводят при этом к обрабатываемой заго­товке; происходит предварительный зажим заготовки. В этом случае полости воздушного цилиндра В соединены с окружающей средой.

Затем рукоятка крана переводится в положение «Окончатель­ный зажим», и воздух от пневмосети подается в камеру А и одно­временно в верхнюю полость воздушного цилиндра Г через штуцер (положение ///). Поршень / со штоком под давлением воздуха 84

подается вниз, клапан 2 закрывает отверстие в штоке, и штоком создается высокое давление масла в камере Б. Величина усиления давления воздуха равна соотношению площадей штока камеры высокого давления Б и поршня / воздушного цилиндра. При этом происходит окончательный зажим заготовки. Нижняя полость воздушного цилиндра соединена с окружающей средой. Поршень пневмоцилиндра находится под постоянным давлением воздуха от пневмосети; такое высокое давление можно поддерживать неогра­ниченное время.

После окончания обработки заготовки воздух через распредели­тельный кран подается в нижнюю полость В пневмоцилиндра, полости А и Г соединяются с окружающей средой, поршень со штоком начинает перемещаться вверх, штифт 3 задерживает кла­пан 2, и камера высокого давления Б соединяется с полостью А (положение /). В этот момент давление падает до нуля, и происхо­дит отжим заготовки. Во избежание загрязнения окружающей среды необходимо выбрасывание воздуха производить через фильтр-влагоотделитель.

В распределительный кран обязательно должен быть встроен невозвратный клапан, поддерживающий давление воздуха в по­лостях А и Г при окончательном зажиме в случае резкого падения давления в пневмосети.

При применении двухполостных цилиндров возврат поршня исполнительного цилиндра при отжиме заготовок происходит под действием давления воздуха, поступающего из нижней полости воздушного цилиндра В, для чего полость возврата соединяют с ней трубо­проводом. В случае при­менения цилиндров с од­ной полостью поршень в исходное положение воз­вращается пружиной.

На рис. 39 показана конструкция вертикаль­ного двухступенчатого пневмогидропреобразова­теля, работающего по опи­санной схеме (см. рис. 38). Масляно-воздушная по­лость (рис. 39) располо­жена между сварной кры­шкой 3 и фланцем 4. В пневматическом цилиндре 7 перемещается поршень 6, закрепленный на штоке 19. Цилиндр высокого давле­ния 11 прикреплен к

22

15

Рис. 39. Двухступенчатый пневмогндропре-образователь с вертикальным расположением цилиндров

85

Рис. 40. Горизонтальный двухступенчатый пневмогидропреобразователь

фланцу 8 корпуса винтами 10. Крышка 3, фланец 4 и ци­линдр 7 крепятся к корпусу с помощью шпилек 2. Клапан 13 камеры высокого давления прижимается к седлу штока пру­жиной 15 и удерживается в штоке гайкой 14. .Подачу воз­духа от пневмосети производят многоходовым распределитель­ным краном 16, установленным в корпусе 12. От крана по трубкам воздух подается к фланцам 4 и 8. Воздух в масло-воздушную полость подается через трубку 21, ввернутую во фла­нец 4, в котором имеются специальные радиальные и осевые отвер­стия для подачи воздуха в трубку 21 и в верхнюю полость воздуш­ного цилиндра 7. В нижнюю полость цилиндра 7 воздух поступает через отверстия во фланце 8 корпуса. Все рабочие полости уплот­нены круглыми резиновыми кольцами 5, 9, 17, 18, 20, отверстие для заливки масла закрыто пробкой /-. Рым-болт 22 служит для транспортировки пневмогидропреобразователя.

Горизонтальный двухступенчатый гидроусилитель показан на рис. 40. Принципиальная схема его работы аналогична описанной выше. Кран управления 1 встроен в корпус 9 камеры высокого давления. В корпусе 3 расположены воздушная и масляная по­лости предварительного зажима, разделенные поршнем 8, а также воздушный цилиндр окончательного зажима и отжима, поршень 6 которого соединен с плунжером 7 камеры высокого давления. В крышке 4 полости воздушного цилиндра, создающего окончатель­ный зажим, встроен регулятор давления 5, который обеспечивает регулировку давления воздуха, а следовательно, и силы зажима. Давление зажима контролируют манометром 2.

Одноступенчатые гидроусилители имеют более простую кон­струкцию, так как в них отсутствует камера, обеспечивающая низкое давление масла для создания предварительного за­жима.

Пневмогидропреобразователи являются индивидуальными приводами и обслуживают только один станок и одно приспособле­ние. Их устанавливают непосредственно на столе станка или на специальной тумбочке рядом со станком. Гидроусилители гори­зонтального типа устанавливать на стол станка более удобно. 86

Установка привода непосредственно на столе станка не обеспе­чивает рационального использования всей поверхности стола и часто создает неудобства в обслуживании приспособления. При расположении привода на специальной подставке загромождается пространство около станков и увеличивается зона обслуживания станка, что также нежелательно. Наиболее удобной является установка пневмогидропреобразователя на поворотном кронштей­не, прикрепленном к станине станка. Кронштейн представляет собой изогнутую трубу, которая легко поворачивается в цапфе, что обеспечивает установку и перемещение гидроусилителя в любое удобное место в зоне управления станком даже в процессе выполне­ния одной технологической операции. В этих случаях пневмо­гидропреобразователи вертикального исполнения предпочтитель­ней, так как они имеют меньшие габаритные размеры в плане по сравнению с приводами горизонтального исполнения.

На некоторых предприятиях применяют пневмогидроусили-тели, у которых кран управления переключается ногой с помощью педали. Такие приводы устанавливают под столом станка. Они удобны в случаях, когда станочник выполняет много мани­пуляций при установке и выверке заготовок, например, по раз­метке.

В процессе эксплуатации механизированных приспособлений появляется необходимость уменьшения зажимной силы для за­крепления недостаточно жестких заготовок. Для этого в систему нужно устанавливать регулятор давления или пневмоклапан, обеспечивающий подачу в пневмогидроусилитель воздуха с задан­ным постоянным давлением.

Для одновременного питания нескольких приспособлений применяют насосные установки или гидростанции. Эти гидростан­ции оборудованы необходимой гидроаппаратурой для управления и обеспечения безопасной работы. К приспособлению масло подают от пневмогидроаккумулятора, в котором давление масла поддер­живают в заданных пределах. При падении давления насос авто­матически включается и подкачивает масло в аккумулятор до заданного и отрегулированного верхнего предела давления, после чего снова отключается.

Гидростанции предназначены для одновременного обслужива­ния группы оборудования в количестве пяти-десяти станков. Станки соединяют с гидростанцией посредством магистральных трубопроводов. У каждого станка устанавливают свой кран управ­ления. Гидростанции применяются также при необходимости питания нескольких независимо работающих приспособлений, установленных на одном станке, так как пневмогидроусилитель может обслуживать несколько приспособлений только при их параллельной работе (одновременный зажим и разжим). Мало­габаритная гидростанция модели ICBV-40, обеспечивающая рабочее давление масла 12,5 МПа, выпускается централизо­ванно.

87

Технико-экономические предпосылки применения УСП

В зависимости от форм организации производства, размера партий обрабатываемых деталей и частоты их запуска механизи­рованные УСП применяются в различных качествах; изменяется лишь система подготовки и эксплуатации оснастки. С другой стороны, применение механизированных приспособлений влияет на улучшение структуры технологической операции и создает условия для перехода на более совершенные формы организации производства.

В условиях групповой обработки, когда за станком закреплено выполнение идентичных технологических деталеопераций, не­обходимое групповое приспособление агрегатируют из средств механизации, элементов УСП с применением отдельных специаль­ных деталей. Пневмогидроусилитель с подсоединенными гидравли­ческими устройствами со станка не снимается, а производится только переналадка приспособления, и таким образом создается специализированное рабочее место.

В условиях многономенклатурного мелкосерийного производ­ства с частой сменой обрабатываемых на данном станке деталей для каждой операции собирают конкретное механизированное при­способление, которое на участке сборки соединяют с пневмо-гидропреобразователем, проверяют на плотность и работоспособ­ность и в комплексе передают в эксплуатацию на производствен­ный участок. Такое использование приводов снижает потребность в пневмогидропреобразователях.

При достаточном количестве приводов пневмогидропреобразо-ватель устанавливают и постоянно закрепляют за станком. Необ­ходимое для обработки гидрофицированное приспособление соби­рают и испытывают на участке сборки УСП и заменяют при смене выполняемой деталеопераций. При использовании гидростанций применяется только такая форма подготовки оснастки.

Наличие установленного привода и подсоединенных к нему средств механизации, составляющих основу гидрофицированного приспособления, создает предпосылки для постоянного группиро­вания деталей непосредственно на производственном участке из закрепленной номенклатуры.

Применение механизированных универсально-сборных приспо­соблений позволяет исключить проектирование и изготовление специальных гидрофицированных приспособлений; сократить в 4—5 раз вспомогательное время на закрепление и отжим заго­товок; повысить режимы резания путем увеличения надежности и стабильности силы зажима; расширить возможность для приме­нения групповой обработки; облегчить труд и снизить утомляе­мость станочников.

Применение механизированных УСП на станках с ЧПУ позво­ляет также объединять в одну программу одновременную обра­ботку нескольких деталей, что сокращает долю вспомогательного

времени в структуре технологической операции, а это позволяет шире внедрять многостаночное обслуживание, обеспечить быстрый перевод деталей на обработку по программе ввиду наличия готовой оснастки.

Все эти факторы увеличивают коэффициент использования дорогостоящих станков с ЧПУ. Поэтому внедрение механизиро­ванной оснастки многократного применения необходимо рас­сматривать как решение не только вопросов оснащения технологи­ческих процессов, но и комплекса вопросов совершенствования производства в целях дальнейшего повышения производительности труда при обработке резанием.

Опыт применения механизированных УСП на станках с ЧПУ показал, что производительность труда повышается на 20%.

Универсально-сборная оснастка с применением плит-спутников для многооперационных станков и автоматизированных станочных систем

Применение станков с ЧПУ дает заметный эффект только при условии их достаточной загрузки. Особенно влияет повышение коэффициента использования оборудования на эффективность эксплуатации дорогостоящих многооперационных станков. Эти станки обладают большой производительностью и предназначены для обработки деталей сложной конфигурации, в основном корпу­сов. Для применения высокопроизводительных многооперацион­ных станков в условиях мелкосерийного производства необходимо обеспечить возможность обработки на этих станках широкой но­менклатуры деталей ввиду малой партионности их запуска. Это можно обеспечить комплексом организационных и технических решений. Одним из таких решений является создание автоматизи­рованных станочных систем для обработки корпусных деталей, которые находят все большее применение в машиностроении.

Особенности обработки заготовок. Автоматизированная ста­ночная система для обработки корпусных деталей включает много­операционные фрезерно-расточные станки с автоматической сме­ной инструмента, автоматизированный склад заготовок и транс­портные устройства для подачи заготовок из склада на рабочие места и обратно. Весь комплекс управляется с помощью ЭВМ.

Заготовки из ячеек подают на специально оборудованное рабочее место, где их устанавливают и закрепляют на плитах-спутниках с помощью различных зажимных приспособлений. Плиту-спутник с закрепленной заготовкой доставляют к загрузоч­ной позиции станка и по команде подают на стол. После выполне­ния технологической операции спутник с деталью по команде передвигается на разгрузочную позицию. Затем оператор с по­мощью специального кантователя переворачивает спутник для очистки от стружки и устанавливает его на транспортное устрой-

89

ство для подачи в склад, а к станку подается очередной спутник с закрепленной заготовкой. При такой схеме работы для каждой технологической операции нужно иметь четыре спутника с зажим­ными приспособлениями. Производственный цикл имеет большую степень автоматизации, но не является автоматическим. Это: позволяет рабочему-оператору обслуживать несколько станков.

Заготовку можно подавать к станку и без плиты-спутника. Установку заготовок на спутники и их снятие производят опера­тором на загрузочной и разгрузочной позициях. В этом случае необходимо иметь не менее двух приспособлений для каждой операции.

| Автоматизированная станочная система является предметно-замкнутым специализированным участком для механической об­работки определенных групп деталей. Ввиду широкой универ­сальности многооперационных станков каждая операция может выполняться на нескольких станках, и нет необходимости в же­стком закреплении за данным станком конкретной номенклатуры.

Независимая очередность запуска деталей в обработку и от­сутствие принудительного ритма обеспечивают большую опера­тивность в работе участка. На автоматизированных станочных системах обрабатывается в год свыше ста наименований корпусов партиями 10—30 шт. Такие станочные системы требуют мобильной системы подготовки приспособлений для установки и крепления заготовок в точно зафиксированном положении относительно баз плит-спутников. Применение в этих условиях специальных при­способлений нецелесообразно ввиду частой смены номенклатуры обрабатываемых деталей и необходимости больших площадей для их хранения.

Требования к оснастке. Для повышения производительности многооперационных станков и точности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей приспособления должны обеспе­чить возможность обработки деталей с двух-четырех сторон в од­ной операции.

При обработке деталей небольших габаритных размеров с ма­лым числом обрабатываемых поверхностей на спутнике одновре­менно можно устанавливать несколько деталей, которые обраба­тываются по общей программе.

Конструкция приспособления и расположение различных упо­ров, воспринимающих силы в процессе обработки, должны обла­дать высокой жесткостью в условиях, переменных по величине и знаку сил резания, так как технологическая операция выпол­няется различными по назначению инструментами, например, фрезерование — торцовой фрезой вдоль осей X, Y в обоих на­правлениях, обкатка—концевой фрезой и др.

Подавляющее большинство заготовок корпусов выполняют литьем, поэтому заготовки на первых операциях, когда еще нет обработанных баз, следует устанавливать на регулируемые опоры. Приспособления должны иметь возможность контроля положения

90

обрабатываемой заготовки по разметочным рискам. Это обеспе­чивается созданием в собранном приспособлении специальных измерительных баз.

Для обработки максимального числа поверхностей и сокраще­ния холостых ходов инструмента базирующие и прижимные элементы приспособлений по возможности не должны выходить за габаритные размеры заготовки или обрабатываемых поверх­ностей.

Устройства для механизации зажима должны обеспечивать надежную силу в процессе продолжительности цикла обработки в несколько часов при отсоединении привода, так как станки имеют поворотно-вращающийся стол и постоянную подачу масла под давлением выполнить затруднительно.

Особенности обработки на многооперационных станках тре­буют также повышения технологичности конструкций деталей. В корпусных деталях часто отсутствуют удобные базы для точ­ной установки заготовки в координированном положении, и при­ходится прибегать к созданию специальных технологических баз.

Одним из распространенных способов получения дополни­тельных технологических баз является обработка в корпусе точ­ных технологических отверстий. Приспособления должны пре­дусматривать возможность установки фиксирующих пальцев в не­обходимом положении.

Особенности универсально-сборной оснастки. В автоматизи­рованных системах для обработки малогабаритных заготовок при­меняют плиты-спутники с сеткой точных Т-образных и шпоноч­ных пазов с шагом 60 мм в соответствии с сеткой пазов системы УСП (рис. 41, а). При увеличении габаритных размеров спутни­ков свыше 500 мм для повышения их жесткости и сокращения трудоемкости обработки число пазов уменьшают, выполняя их с шагом 120—150 мм. В этом случае в состав набора вводят базовые детали, имеющие на верхней опорной поверхности сетку Т-образ­ных пазов системы УСП, а на нижней — сетку шпоночных пазов.

а)

Рис. 41 Плиты-спутники с сеткой точных Т-образных и шпоночных пазов (а) и координатко-фиксирующих отверстий (б)

91

Они обеспечивают установку опорных, зажимных и других эле­ментов приспособлений из стандартных деталей УСП в нужном положении.

На плитах-спутниках больших габаритных размеров целесооб­разно выполнять сетку координатно-фиксирующих отверстш" (рис. 41, б). Для установки необходимых деталей УСП в компо-j новках приспособлений на спутнике крепится переходная планкг (рис. 42). На опорных плоскостях планки выполнены шпоночные пазы 3 для установки деталей УСП. В пазах имеются отверстия 2 для установки планки на плите-спутнике с помощью центриру­ющих пальцев. Планку крепят к спутнику через отверстия 4 болтами и гайками, утопающими в выборке /.

Существующие наборы деталей и сборочных единиц универ­сально-сборных приспособлений с определенными размерами паза и крепежа не обеспечивают сборку приспособлений, удовлетворя-| ющих требованиям к оснастке для автоматизированных станочньп систем. Детали УСП с крепежным пазом шириной 12 мм не обес-1 печивают необходимую силу зажима и жесткость приспособле-1 ния, а детали УСП с пазами шириной 16 мм имеют большие габа-^ ритные размеры и из них нельзя собирать компактные приспособ­ления, опорные, установочные и зажимные элементы которых не мешают обработке максимального числа поверхностей.

Набор деталей и сборочных единиц для сборки приспособле­ний на плитах-спутниках состоит из стандартных деталей УСП с пазами шириной 12 и 16 мм, нестандартных деталей и сборочных единиц и средств -механизации. В экономически и технически оправданных случаях применяют несложные специальные на­ладки, которые используют для нескольких различных де­талей.

Элементы приспособлений, не воспринимающие больших на­грузок, собирают из деталей УСП с пазами 12 мм, что обеспечи­вает уменьшение габаритных размеров собираемых приспособ­лений. В сборочных единицах приспособлений, воспринимающих основную силовую нагрузку, используют детали УСП с пазами шириной 16 мм, а также специальные детали. При закреплении

высоких корпусов для повышения жест­кости и надежности зажима применяют крепежные детали с резьбой М20, а для установки их в пазы базовых деталей

Рис. 42. Переходная план­ка для установки деталей УСП на плитах с сеткой координатно-фиксирую­щих отверстий

Рис. 43. Переходной су­харь для установки шпи­лек большого диаметра в пазах деталей УСП

Рис. 44. Принцип работы пружпнно-гидра-влического цилиндра со встроенным акку­мулирующим устройством

92

УСП — переходные сухари (рис. 43). Т-образным выступом / их заводят в паз УСП, а в резьбовое отверстие 2 ввертывают шпильку. Зажим осуществляется пружинно-гидр-авлическими ци­линдрами со встроенным аккумулирующим устройством (рис. 44). Цилиндр 12 с помощью планки / и кольцевого бурта крышки 2 цилиндра прикреплен к основанию приспособления или столу. Шток поршня 3 через промежуточную опору 14 передает силу на прихват 15. При подаче масла в цилиндр шток поршня 3 пере­мещается вверх и осуществляет зажим заготовки 16. Одновре­менно поршень 5, перемещаясь вниз, сжимает пакет тарельчатых пружин 4. Давление в цилиндр подается с помощью быстроразъ-емного соединения (БРС), штуцер 11 которого ввернут в корпус цилиндра, а разъемная муфта 7 закреплена на рези неметалличе­ском рукаве. При соединении муфты 7 со штуцером // клапаны 10 и 9 открывают проход маслу от привода к цилиндру, а муфта удер­живается на штуцере с помощью шарикового замка 8. Клапан 9 уплотняют прокладками 6. После закрепления заготовки цилиндр отсоединяют. Поршень 5 под действием сжатых пружин поддержи­вает давление в рабочей полости цилиндра. Для отжима заготовки цилиндр соединяется через БРС с источником питания, и давление «сбрасывается». Поршень 3 со штоком под действием возвратной цилиндрической пружины 13 возвращается в исходное положение. Цилиндры с аккумулирующими устройствами обеспечивают надежное закрепление^ заготовок при продолжительности обра­ботки несколько часов. В процессе отсоединения муфты падение давления масла не превышает 0,5—0,8 МПа. В рабочей полости

93

Рис. 45. Универсальный комплект зации системы столов-спутников ___

Таблица 13

Структурный состав набора деталей и сборочных единиц УСП

Состав набора

Детали с пазами шириной, мм

12......

16......

Нестандартные де­тали .......

Средства механи-