Зажим заготовки в приспособлении фрезерного станка происходит

Зажимные устройства приспособлений

Продолжаем публикацию материалов из Справочника фрезеровщика под редакцией В.Ф. Безъязычного. На этот раз разберем зажимные устройства приспособлений для фрезерных обрабатывающих станков.

Зажимные устройства призваны обеспечивать зажим заготовки с минимальной затратой сил и времени станочника, они должны быть простыми, надежными, удобными и безопасными в эксплуатации.

Основные правила эксплуатации зажимных устройств

1. Категорически запрещено применение неисправных зажимных устройств (изношенная или сорванная резьба, изношенный эксцентрик, наличие утечки в пневмо- или гидроаппаратуре и т.п.).

2. Запрещена эксплуатация зажимных устройств, если: а) рукоятки управления расположены вблизи от вращающейся фрезы; б) на пути рабочего движения руки расположены детали приспособления с выступами и острыми кромками, которые могут вызвать травму.

3. Контактирование зажимных элементов устройств с заготовкой должно происходить на участке ее наибольшей жесткости с направлением силы зажима перпендикулярно опоре. Невыполнение этого требования может привести к появлению брака.

4. При закреплении заготовки несколькими прихватами сила закрепления, прокладываемая к каждому из них, должна быть одинаковой.

5. При установке приспособления на станок, а также при выборе начальной точки фрезерования следует выполнять условие: сила резания должна быть направлена на установочные элементы приспособления (как наиболее жесткие), а не на зажимные.

Зажимные устройства, в зависимости от источника силы, обеспечивающей зажим, делят на ручные, механизированные и комбинированные.

Ручной винтовой зажим (рис. 4.8, а) основан на использовании резьбовой пары и благодаря простоте, высокой надежности имеет относительно широкое применение. К недостаткам зажимов данного типа следует отнести значительные затраты времени на крепление.

Рис. 4.8. Зажимные устройства:
1 – ручной винтовой зажим; 2 – зажим с гидропластом

Сила Р, обеспечиваемая винтовым зажимом, определяется по соответствующим формулам с учетом исходной силы Ри, длины рычага l, диаметра резьбы d, диаметра опоры d1.

Винтовые зажимы могут быть с успехом использованы в зажимных устройствах многократного действия, позволяющих производить одновременное крепление нескольких заготовок. В рычажно-винтовых зажимах равномерность распределения силы зажима обеспечивается за счет качания рычагов. В зажимах с гидропластом (рис. 4.8, б) крепление заготовок 4 плунжерами 3 осуществляется поворотом гайки 5. Плунжеры размещены в отверстиях планки 1. Равномерность зажима заготовок (несмотря на некоторую разницу в размерах) обеспечивается равномерностью давления вязкой массы гидропласта на все плунжеры.

На рис. 4.9 приведены типовые конструкции винтовых зажимов. Винтовой зажим (рис. 4.9, а) предназначен для крепления плоских заготовок, корпусов, стоек и других аналогичных деталей. Зажим устанавливают в любом месте Т-образного паза стола станка. Корпус 1 зажима имеет Г-образный выступ, который расположен ниже основания. В корпусе предусмотрен овальный паз, в котором размещен винт 2, а также расточка для гайки 3. Зажимают заготовку винтом. Такой зажим позволяет закреплять заготовки, поверхности которых расположены под углом.

Зажим другой конструкции (рис. 4.9, б) состоит из губки 1, которая шарнирно соединена с планкой 2. Планку крепят болтом 3 к столу станка. Заготовка 5 фиксируют болтом 4 с гайкой. Такая конструкция обеспечивает надежный зажим заготовок, имеющих различную высоту.

Рис. 4.9. Винтовые зажимы:
а – угловой; б – шарнирный

Клиновые зажимы (рис. 4.10) просты в изготовлении, при малых размерах они обеспечивают большую силу прижима, позволяют изменить направление передаваемой силы и при углах клина (до 8°) обладают свойством самоторможения.

Рис. 4.10. Схема клиновых зажимов:
а – непосредственного действия; б – через плунжер;
1 – клин; 2 – заготовка; 3 – плунжер

Свойства клина к самоторможению используются в байонетных зажимах с винтовым пазом (рис. 4.11). Закрепление заготовки 2 в приспособлении с таким зажимом осуществляется поворотом втулки 3, имеющей винтовой (наклонный) паз, который контактирует со штифтом 5. Конструкция зажима обеспечивает быстрое закрепление/открепление заготовки.

Рис. 4.11. Схема приспособления с байонетным зажимом:
1 – корпус приспособления; 2 – заготовка;
3 – зажимная втулка; 4 – фреза;5 – штифт;
6 – установочный (базовый) элемент приспособления

Механизированные зажимные устройства в зависимости от источника используемой энергии подразделяются на пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, электромеханические, электромагнитные, вакуумные.

В общем случае механизированное зажимное устройство состоит из привода и механической части, часто выполняемой как отдельный кинематический элемент – клиновой, рычажный, винтовой и т.д.

Благодаря простоте изготовления и универсальности наибольшее распространение получили зажимные устройства с пневматическим приводом. Пневматические приводы могут быть выполнены в виде пневмоцилиндров (поршневые) и пневмокамер (диафрагменные). По сравнению с ручными винтовыми зажимами устройства с пневматическим приводом в 5–10 раз сокращают время на операциях закрепления/открепления заготовки. Пневмопривод с использованием пневмоцилиндров может быть одностороннего и двустороннего действия (рис. 4.12). Основным элементом привода является цилиндр 1, внутри которого размещен поршень 2 с уплотнением 4. С поршнем жестко связан шток 3. Под действием сжатого воздуха, подаваемого в пневмоцилиндр от воздушной магистрали через распределительный кран 6, поршень вместе со штоком перемещается. Это перемещение и используется в зажимных устройствах для закрепления заготовок.

Рис. 4.12. Схема подачи воздуха в пневмоцилиндр:
а – одностороннего действия; б – двустороннего действия;
1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – шток; 4 – уплотнение;
5 – трубопровод; 6 – распределительный кран; 7 – масленка;
8 – редукционный клапан; 9 – манометр; 10 – пылевлагоотделитель; 11 – вентиль

Пневмоцилиндры одностороннего действия конструктивно более просты. Зажим заготовки здесь обеспечивается подачей сжатого воздуха, а отжим, т.е. возвращение поршня в исходное положение, пружиной.

У пневмоцилиндров двустороннего действия воздух подается то в одну, то в другую полость. Сила Р на штоке пневмоцилиндра, которая может быть обеспечена пневмоприводом, зависит от его типа и размеров. Без учета потерь на трение в сопряжениях ее можно определить по формулам: – для пневмоприводов одностороннего действия, Н,

– для пневмоприводов двустороннего действия, Н:

P = 0,75pd 2 (прямой ход, подача воздуха в полость без штока);

P = 0,75p(d 2 − d1 2 ) (обратный ход, подача воздуха в полость со штоком),

где р – давление воздуха в сети, Па; d – диаметр поршня, мм; d1 – диаметр штока, мм; q – сила сопротивления пружины, Н.

Давление сжатого воздуха в заводской сети составляет (4…6)10 5 Па (4…6 атм). При расчете учитывают возможную утечку воздуха в сети, одновременность работы нескольких потребителей, и поэтому расчетное давление воздуха в сети принимают 4 ⋅ 10 5 Па.

ГОСТ 18460–81 определяет размеры и технические условия изготовления пневмоцилиндров. Нормальные диаметры поршня составляют ряд: 50, 75, 100, 150, 200, 300 мм, а диаметры штоков соответственно: 16, 20, 30, 35, 40, 45 мм.

Пневмокамеры более просты и надежны в работе, чем пневмоцилиндры. Корпус пневмокамеры состоит из двух литых или штампованных корпусных деталей 1 и 2 (рис. 4.13), между которыми установлена резинотканевая диафрагма тарельчатой формы 3 толщиной 5…10 мм. При подаче воздуха в полость А диафрагма оказывает давление на шайбу 4 штока 5 и перемещает его.

Рис. 4.13. Пневмокамера одностороннего действия

Во избежание компрессии воздуха в корпусной детали 1 корпуса предусмотрено отверстие для выхода воздуха.

Для возврата штока воздух через распределительный кран удаляют из камеры. В исходное положение шток и диафрагму возвращает пружина 6.

Стандартные пневмокамеры имеют ход штока 30…35 мм и при диаметре диафрагмы 175, 200 и 225 мм обеспечивают силу прижима на штоке соответственно 2500, 4500 и 6000 Н.

В зажимных устройствах используют также гидравлические приводы поршневого типа. Рабочей жидкостью здесь является веретенное масло, которое подают в цилиндр привода под давлением от 30 ⋅ 10 5 до 60 ⋅ 10 5 Па. При этом обычно применяют отдельный для каждого привода насос.

Гидравлические приводы бывают одностороннего или двустороннего действия. На рис. 4.14 показана принципиальная схема гидравлического зажимного механизма двустороннего действия. Шестеренчатый насос 1 подает масло к управляющему золотнику 2 с ручным управлением. Золотник имеет два фиксированных положения А и Б, каждое из которых обеспечивает подачу масла в левую или правую полость цилиндра. В положении А масло через полость золотника поступает в левую полость цилиндра и давит на поршень 3, который перемещает шток 4 и закрепляет заготовку 5. Насос продолжает работать, и масло через редукционный клапан 6, отрегулированный на заданное давление, возвращается в резервуар 7.

Рис. 4.14. Схема гидравлического зажимного механизма:
1 – шестеренчатый насос; 2 – золотник; 3 – поршень;
4 – шток; 5 – заготовка; 6 – редукционный клапан;
7 – резервуар

Чтобы открепить заготовку, золотник перемещают в положение Б. Масло поступает в правую полость. Поршень перемещает шток влево и обеспечивает отжим заготовки. Масло из левой полости цилиндра поступает на слив в резервуар 7.

Вакуумные зажимные устройства применяют при фрезеровании для креп- ления тонких заготовок больших размеров из немагнитных материалов. Заготовку 1 (рис. 4.15) устанавливают в приспособление 2, полость 4 которого соединена с вакуумным насосом 3. Уплотнения 5 служат для поддержания герметичности системы. Насосом откачивают воздух из полости 4, и прижим заготовки обеспечивается атмосферным давлением.

Рис. 4.15. Схема вакуумного зажимного привода:
1 – заготовка; 2 – приспособление; 3 – вакуумный насос;
4 – полость приспособления; 5 – уплотнения

Силу прижима заготовки можно рассчитать по формуле, Н:

где F – активная площадь полости приспособления, м 2 ; р – разность между атмосферным давлением и давлением в полости приспособления, Па.

Отжим заготовки осуществляется при подаче в полость атмосферного воздуха. Эффективность работы вакуумных приспособлений в значительной мере зависит от плоскостности и шероховатости поверхности, предназначенной для базирования заготовки.

Магнитные зажимные устройства обеспечивают зажим заготовки силами магнитного поля, которое создается при прохождении электрического тока через проволочную катушку с сердечником из стали или с постоянными магнитами.

Рис. 4.16. Схема действия элемента электромагнитной системы приспособления

Электромагнитная система приспособления (рис. 4.16) включает источник энергии – катушку с сердечником 1 и магнитопроводы 2 и 4. Верхние поверхности магнитопроводов, на которые устанавливают заготовку 3, называют полюсами системы. При подаче электрического тока в катушку магнитный поток от северного полюса N замыкается на южном S через металл заготовки. Если между заготовкой и поверхностью полюсов образуется зазор, то на этом участке произойдет ослабление магнитного потока и сила притяжения будет снижена.

Магнитные приспособления обычно применяют в тех случаях, если заготовка изготовлена из магнитного материала и поверхность, по которой осуществляется базирование, имеет шероховатость Rz не более 40 мкм.

Магнитные зажимные устройства способны обеспечить достаточно большую силу зажима заготовок, но их использование для фрезерных приспособлений ограничено тем, что:

  • для питания электромагнитного привода необходим источник постоянного тока;
  • заготовки после обработки (открепления) приобретают остаточные магнитные свойства и требуют размагничивания;
  • из-за явлений остаточного магнетизма возникают определенные затруднения при удалении стружки как с обработанной детали, так и с базовых поверхностей приспособления.

Источник

Установочные элементы приспособлений

Продолжаем публикацию материалов из Справочника фрезеровщика под редакцией В.Ф. Безъязычного. На этот раз разберем установочные элементы приспособлений для фрезерных обрабатывающих станков.

Установочные элементы приспособлений, выполняемые в виде опор, подразделяют на основные, т.е. ориентирующие заготовку в приспособлении, и вспомогательные, которые служат для повышения жесткости технологической системы и уменьшения прогиба заготовки.

Заготовка может быть установлена в приспособлении необработанной (черновая база) и обработанной (чистовая база) поверхностью. По форме базовая поверхность может быть плоской, цилиндрической, наружной (вал) или внутренней (отверстие), криволинейной. Для базирования заготовки в приспособлении чаще всего используют различное сочетание поверхностей.

Конструкции установочных элементов приспособлений весьма разнообразны и определяются выбранной схемой и видом базовой поверхности. Опоры для базирования заготовок по плоскости могут быть постоянными, регулируемыми и подводимыми (самоустанавливающимися).

Конструкции постоянных опор, выполненные в виде штырей, показаны на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Конструкции штырей для установки заготовок:
а – по обработанной плоскости; б, в – по необработанной

Ступенчатые опоры (рис. 4.3, а) используются для установки заготовок непосредственно на стол фрезерного станка. Применение этих опор значительно сокращает количество мерных прокладок. Кроме того, эти опоры фрезеровщики часто применяют в качестве подставок под прижимные планки. Универсальная подставка (рис. 4.3, б) состоит из одинаковых по высоте и конструкции пустотелых колец 1, входящих одно в другое. Верхнее кольцо имеет резьбовое отверстие, в которое ввернута пятка 2. Подставка служит для установки на ней обрабатываемых заготовок и прижимных планок, удобна в работе и способствует сокращению вспомогательного времени.

Рис. 4.3. Конструкции опор:
а – ступенчатая опора; б – универсальная подставка;
в – регулируемая опора

Регулируемые опоры применяют преимущественно при базировании по черновой базе, если заготовки имеют различный припуск, а также если базовая поверхность имеет ступеньки, углубления, выступы и т.п. Эти опоры часто применяют совместно с постоянными. Контактная поверхность опоры имеет сферическую или коническую форму. Размер А опоры (рис. 4.3, в) обеспечивается вылетом винта 1 из корпуса приспособления 2. Гайка 3 фиксирует винт в установленном положении.

Подводимые самоустанавливающиеся опоры уменьшают деформацию нежестких заготовок под воздействием сил резания при обработке. Эти опоры используют в дополнение к основным. В такой опоре (рис. 4.4) при откреплении винта 1 плунжер 2 с опорной пяткой под действием пружины 4 доводится до контакта с поверхностью заготовки 3, после чего плунжер закрепляют в этом положении винтом 1 (через штырь 5). Размеры пружины и степень ее предварительного сжатия принимают такими, чтобы не происходило смещения установленной на основные опоры заготовки. Штырь 5 ограничивает выдвижение плунжера при открепленном положении опоры.

Рис. 4.4. Конструкция самоустанавливающейся опоры

Рис. 4.5. Конструкция подводимой опоры

Клиновое соединение удерживает опору в заданном положении и препятствует перемещению заготовки под действием сил резания, а цилиндрическая часть штыря удерживает плунжер от проворота. По конструкции плунжер может быть постоянным или регулируемым.

Распространенной является конструкция подводимой опоры, показанной на рис. 4.5. Подъем плунжера 1 до контакта с поверхностью заготовки 2 обеспечивается осевым смещением клина 6. При повороте винта 3, на котором закреплен маховичок, происходит расклинивание сегментных шпонок 4 и обеспечивается стопорение опоры. Шпонки расклиниваются конусом 5 винта.

Базирование заготовки по наружной цилиндрической поверхности вала чаще всего осуществляется на призмы, основным параметром которых является угол призмы α (рис. 4.6). Этот угол у стандартных призм принимают равным 90, 60 или 120°. В практике чаще всего применяют призмы с углом 90°.

Рис. 4.6. Схема базирования заготовки по наружной цилиндрической поверхности на призме

При использовании этого установочного элемента следует учитывать характер задания размера обрабатываемой плоскости, допуск на базовый элемент заготовки (на вал) и положение рабочих поверхностей фрезы относительно оси симметрии призмы. Плоскость, которую необходимо получить в процессе фрезерования вала, может быть задана размером А от центра, от верхней или нижней образующей вала (рис. 4.6, а, б, в).

При базировании вала на призму (рис. 4.6, г) ось вала (у различных заготовок) в данном сечении будет занимать различные положения в плоскости симметрии призмы из-за допуска на диаметр d вала. У заготовок с наибольшим диаметром dmax ось будет в точке 0, а у заготовок с наименьшим диаметром dmin – в точке 0′. При этом полагаем, что dmaxdmin= δ. Поскольку в процессе обработки партии заготовок положение рабочей поверхности настроенного инструмента (положение точки Е, рис. 4.6, г) не меняется, то в заданный размер Аз будет внесена погрешность. Эта погрешность Δ называется погрешностью базирования и в данном случае зависит не только от погрешности базового элемента заготовки (т.е. от величины δ – допуска на вал), но и от величины заданного размера. Из схемы базирования нетрудно определить величину погрешности базирования для различных случаев.

При задании размера от оси заготовки (см. рис. 4.6, а) величину погрешности базирования Δ1 можно определить по формуле

Для случая задания размера от верхней образующей (см. рис. 4.6, б) погрешность базирования

а для случая задания размера от нижней образующей (см. рис. 4.6, в)

Для призм с углом α = 90° погрешности базирования могут быть приняты Δ1 ≅ 0,71δ; Δ2 ≅ 1,21δ; Δ3 ≅ 0,21δ, где δ – допуск на базовый диаметр заготовки.

Естественно, для обеспечения требуемой точности обработки необходимо, чтобы погрешность базирования Δ (если не учитывать другие погрешности) не превышала допуска на размер А.

Погрешности базирования можно избежать, если вести обработку с выдерживанием размера, заданного перпендикулярно плоскости симметрии призмы. При обработке по схеме, показанной на рис. 4.6, д, с изменением базового диаметра в любых пределах, настроенный и заданный размер А не изменяется.

В практике фрезерных работ чаще всего для базирования деталей используют группу баз. Базирование заготовки по обработанной плоскости и отверстиям наиболее распространено для корпусов, рычагов, плит, рам и других аналогичных деталей. Такая схема базирования способствует выполнению постоянства баз, упрощает конструкцию приспособления. Установочными элементами приспособления являются два пальца и опорные планки (рис. 4.7). Один из пальцев изготовляют цилиндрической, а другой ромбической формы.

Рис. 4.7. Схема базирования заготовки на плоскость и два отверстия:
1 – корпус приспособления; 2 – заготовка; 3 – цилиндрический палец; 4 – ромбический палец; 5 – опорные пластины

Источник

Читайте также:  Чертеж станок для адамантитовых патронов
Оцените статью