5. Содержание отчета

5.1. Наименование работы

5.2. Цель работы

5.3. Схемы базирования при проведении исследований

5.4. Результаты расчетов и экспериментальные данные (таблица 1)

5.5. Графическая интерпретация результатов исследований

5.6. Выводы по работе

6. Контрольные вопросы

6.1. Область применения приспособлений с вакуумным приводом

6.2. Виды приспособлений с вакуумным приводом.

6.3. Пояснить принцип работы приспособления с вакуумным приводом.

6.4. Технические требования к конструкции технологической оснастки с вакуумным приводом

6.5. Виды уплотнений, применяемых в конструкциях технологической оснастки с вакуумным приводом.

6.6. Факторы, влияющие на усилие закрепления в приспособлении с вакуумным приводом.

6.7. Достоинства и недостатки применения приспособлений с вакуумным приводом

6.8. Как выбирается полезный объем бака ресивера.

Лабораторная работа №8

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ трехкулачковОГО

самоцентрирующЕГО клиновОГО патронА с ПНЕВМАТИЧЕСКИм приводом И ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА УСИЛИЕ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК

1. Цель работы

Изучить конструкцию и принцип работы трехкулачкового клинового патрона с пневматическим приводом, применяемого на станках с ЧПУ и определить влияние основных технологических и конструкторских факторов на стабильность величины усилия зажима.

2. Теоретический раздел

Кулачковые патроны применяют для установки и зажима заготовок различных деталей, обрабатываемых на токарных и шлифовальных станках [1]. В зависимости от количества кулачков патроны разделяются на двух-, трех- и четырехкулачковые. Патроны двух- и трехкулачковые являются самотормозящими; четырехкулачковые патроны изготовляют в основном с независимым перемещением кулачков, но бывают и самоцентрирующие.

На рисунке 1 показан трехкулачковый самоцентрирующий клиновой патрон с пневмоприводом, применяемый для зажима заготовок, обрабатываемых на токарных станках с ЧПУ и многошпиндельных полуавтоматах в крупносерийном и среднесерийном производствах. В пазах корпуса 1 патрона установлены три кулачка 2, к которым винтами 4 и сухарями 3 прикреплены сменные кулачки 5. В корпусе 1 патрона установлена втулка 6, которая винтом 8 и тягой соединена со штоком поршня пневмоцилиндра. Во втулке 6 имеются три паза “а” с углом наклона 15⁰, в которые входят наклонные выступы “б” кулачков 2, образуя клиновые сопряженные пары. Для замены кулачков в шестигранное отверстие во втулке б вставляют торцовый ключ, который поворачивает втулку против часовой стрелки на угол 15°, кулачки 2 выходят из пазов корпуса 1 и тогда их вынимают. Втулка 7 предохраняет патрон от засорения. Винты 18 используют для крепления патрона к фланцевому концу шпинделя. Клиновые патроны обладают высокой жесткостью и износоустойчивостью. Основные размеры клиновых стандартизованы. Патрон связан с пневмоприводом тягой 17, положение которой относительно штока 11 привода и винта 8 зафиксировано гайками 16.

Рисунок 1 – Трехкулачковый клиновой патрон с пневмоприводом

В качестве привода патрона используется вращающийся нормализованный пневмоцилиндр и воздухоподводящая муфта 15. Пневмоцилиндр устанавливается на заднем конце шпинделя станка при помощи фланца и вращается вместе с ним. На корпусе 14 пневмоцилиндра винтами закреплена крышка 13. Внутри корпуса 14 размещен поршень 12 со штоком 11. В корпусе установлен валик 10, закрепленный гайкой 9, на котором смонтирована воздухоподводящая муфта 15 для соединения привода с сетью подачи сжатого воздуха. Чтобы не было просачивания сжатого воздуха из одной полости цилиндра в другую, на поршне устанавливают уплотнения из маслостойкой резины 19. Утечке сжатого воздуха из пневмоцилиндра в атмосферу препятствует установленные в корпусе 14 и крышке 13 резиновые уплотнения 20 и прокладки между корпусом и крышкой.

Конструкция воздухоподводящей муфты показана на рисунке 2. В отверстие валика 10 запрессован пустотелый стержень 7, по которому проходит воздух в пневмоцилиндр. Корпус 1 воздухопроводящей муфты прикреплен к крышке 12 и установлен на шарикоподшипнике 4 с манжетами 5, 6, 8. Манжеты фиксируются упорными шайбами 3 и кольцами 11 с отверстиями для прохода сжатого воздуха. В резьбовые отверстия К (1/4”) завинчиваются штуцеры для присоединения резинотканевых шлангов, подводящих сжатый воздух.

Рисунок 2 – Воздухопроводящая муфта

Сжатый воздух, подводимый к левому отверстию муфты 15, проходит по каналам а, б, в, г, поступает в штоковую полость пневмоцилиндра, поршень 12 со штоком 11 перемещается в пневмоцилиндре влево, шток через тягу 17, винт 8 и втулку 6 передвигает выступы “б” кулачков 2 вниз по наклонным пазам “а” втулки 6. При этом сменные кулачки 5, перемещаясь к оси патрона, зажимают обрабатываемую заготовку. После обработки заготовки сжатый воздух подается к правому отверстию муфты 15, проходит по каналам д, ж, е, поступает в безштоковую полость пневмоцилиндра и перемещает поршень 12 со штоком 11вправо. Шток через промежуточные звенья передвигает втулку 6 в право, выступы “б” кулачков 2 перемещаются по наклонным пазам втулки б вверх и сменные кулачки 5 расходятся от оси патрона и деталь разжимается.

Расчет суммарной силы зажима в кулачковых патронах и осевой силы на штоке механизированного привода осуществляется следующим образом: силу на штоке механизированного привода определяют в зависимости от требуемой силы зажима обрабатываемой заготовки. На деталь 1 (рисунок 3) закрепленной в трехкулачковом патроне 2, действуют составляющие силы резания Р_z, Р_x, Р_y. Сила Р_z создает на обрабатываемой заготовке 1 крутящий момент М_кр, сила Р_х - осевой сдвиг и сила Р_у - опрокидывающий момент. Величина крутящего момента М_кр зависит от силы Р_z, радиуса R₀ обработанной поверхности детали и отношения D/D₀, где D и D₀ - диаметры до и после обработки. Чем больше это отношение, тем меньше влияние крутящего момента на заготовку. Величина опрокидывающего момента зависит от силы Р_e, и отношения L/D, где L - расстояние от торца заготовки до вершины режущих кромок резца. Чем больше это отношение, тем больше влияние опрокидывающего момента на заготовку.

Рисунок 3 – Схема сил действующих на заготовку при обработке её в трехкулачковом патроне

Момент от сил трения М_тр и сила зажима W_сум заготовки всеми кулачками патрона в основном зависят от крутящего момента М_рез и коэффициента трения (сцепления) между поверхностями заготовки кулачками патрона:

, .

В трехкулачковых клиновых патронах

.

Требуемая сила на штоке пневмопривода

.