Чертеж разжимной цанговой оправки

Разжимные оправки отличаются от жестких тем, что имеют подвижные элементы, перемещающиеся в радиальном направлении. Заготовка устанавливается на оправку свободно с зазором. Разжимающиеся элементы оправки фиксируют заготовку на ней, выбирая зазор между оправкой и заготовкой. Различают следующие типы разжимных оправок:

– с гофрированными втулками;

– с тарельчатыми пружинами.

По способу установки на станке, независимо от вида оправки, оправки бывают:

Консольные устанавливаются в шпиндель станка и присоединяются к нему либо конусным хвостовиком, либо посадочным пояском и винтами. Центровые оправки устанавливаются в центра.

Рис. 6. Разжимные оправки: а – цанговая консольная, б – цанговая центровая, в – кулачковая, г – с гидропластом, д – с гофрированными втулками, 1 – заготовка

Цанговые оправки для установки заготовок с точностью базового отверстия Н8-Н12 обеспечивают точность центрирования 0,02-0,04 мм.

Кулачковые оправки допускают установку заготовок с необработанным или грубо обработанным базовым отверстием. Используется для закрепления толстостенных заготовок. Точность центрирования 0,05. 0,1 мм.

Оправка с гирдопластом. Гидропласт – пластическая масса, обладающая свойствами жидкости и слабо проникающая в зазоры (момент просачивания зависит от величины зазора и давления). Например: гидропласт СМ начинает просачиваться в зазор 0,03 мм при Р=300кгс/см 2 (30 МПа). Состоит:

– полихлорвиниловая смола  20% (придает прочность и нетекучесть);

– дибутилфтолат (пластификатор)  78%;

– стеорит кальция (стабилизатор)  2%.

Базовое отверстие заготовки обрабатывают с точностью Н7-Н8. Точность центрирования 0,005. 0,01 мм.

Оправка с гофрированными втулками. Обеспечивает точность центрирования 0,002-0,003 мм при обработке базового отверстия заготовки с точностью Н6-Н7. При приложении осевой силы цилиндрическая часть втулок выпучивается, и прочно закрепляет заготовку. Втулки выполняют из стали 38Х, У10А или 65Г с термообработкой HRC45-50.

Оправка с тарельчатыми пружинами. Обеспечивает надежное закрепление заготовки при точности базового отверстия не ниже Н11. Точность центрирования 0,01. 0,02 мм. Пружины выполняют из стали 60С2А с термообработкой HRC40-45.

Установочные пальцы

Установку заготовок базовыми отверстиями в стационарные приспособления производят на консольные цилиндрические пальцы. В зависимости от технических условий на обработку применяют длинные и короткие пальцы. Длинным считается палец, у которого отношение L/d>l. Длинные пальцы применяют, когда необходимо обеспечить условие перпендикулярности базового отверстия относительно обрабатываемого торца. Если требуется выдержать условие параллельности обрабатываемого и базового торцов, заготовку устанавливают на короткий палец.

Рис. 7. Установочные пальцы: а – длинный палец, б – короткий палец, 1 – заготовка

Установка заготовок на центровые гнезда и конические фаски

Такое базирование применяется при обработке деталей класса валов и гильз. В качестве установочных элементов используются центры с углом 60°.

В зависимости от конструктивных особенностей различают следующие центра:

– с узкими ленточками.

Жесткий центр наиболее распространен при обработке на токарных и, особенно, на круглошлифовальных станках.

Вращающиеся центры используют для поддержания заготовки, и устанавливаются в заднюю бабку станка. Они обеспечивают сохранность центровых отверстий у заготовки. Срезанный (грибковый) центр применяется при обработке деталей класса гильза – цилиндр.

Плавающий центр. При установке на жесткий центр погрешность базирования для осевых размеров зависит от точности выполнения центровых гнезд заготовки. Если глубина гнезда оговорена допуском, то погрешность базирования для размера от левого (от передней бабки) торца до любого уступа, подрезаемого на станке, равна этому допуску.

Рис. 8. Токарные центры: а – жесткий, б – рифленый срезанный, в – вращающийся, г – плавающий, д – срезанный (грибковый) вращающийся, е – специальный с тремя ленточками, ж – срезанный

Для точной установки по длине применяют плавающий передний центр. Переменная глубина центрового отверстия не влияет при этом на осевое положение заготовки. При упоре последней в торец промежуточной втулки совмещаются технологическая и измерительная базы, т.е. погрешность базирования будет равна нулю.

Рифленый и специальный с узкими ленточками центра используют для передачи крутящего момента заготовке от вдавливания рифлений (ленточек) в поверхность конической фаски при приложении к центру осевой силы. Этот центр позволяет обрабатывать заготовку с одной установки, обеспечивает передачу крутящего момента, но ухудшает поверхность базовой фаски.

УСТАНОВКА ЗАГОТОВОК ПО ЗУБЧАТЫМ ПОВЕРХНОСТЯМ [1.с54-58]

Применяется при шлифовании осевых отверстий цилиндрических и конических зубчатых колес. Принимая за базу рабочие (эвольвентные) поверхности зубьев, достигают точной соосности отверстия и зубчатого венца. Устанавливают и закрепляют шлифуемые зубчатые колеса в специальные патроны. В качестве установочных элементов применяют ролики для прямозубых цилиндрических колес, шарики или витые упругие ролики для цилиндрических колес со спиральным зубом, шарики для конических колесу. Ролики и шарики размещают во впадинах зубчатого венца для контакта их с эвольвентными участками зубьев обрабатываемого колеса. Роликов берут три, а шариков шесть (два в каждую впадину). При использовании роликов и шариков применяют самоцентрирующие патроны мембранного и клинового типов. В этих патронах установочные элементы крепятся в обойме, допускающей возможность их самоустановки по впадинам колеса в пределах оставляемых зазоров. Установку конических зубчатых колес производят на шаровые опоры, применяя специальные устройства, прижимающие деталь по торцу ступицы.

Рис. 9. Приспособления для установки зубчатых колес: а – мембранный патрон: 1 – обойма, 2 – колесо, 3 – кулачки, 4 – сухари, 5 – упоры, 6 – шток, 7 – мембрана, 8 – распорное кольцо, 9 – ролики, б – цанговый патрон: 1 – обойма, 2 – колесо, 3 – кулачки, 6 – шток, 10 – упоры, 11 – пластинки, в – специальное установочное приспособление на шаровые опоры

Владельцы патента RU 2412787:

Оправка содержит вал с соосными коническим и цилиндрическим участками. Цанга имеет наружную цилиндрическую базовую поверхность и внутренние соосные коническую и цилиндрическую поверхности и разрезана по равномерно расположенным по окружности образующим с двух ее торцов пазами одинаковой длины, которые заканчиваются отверстиями, причем конический участок вала и внутренняя коническая поверхность цанги сопряжены. Для расширения технологических возможностей и повышения точности обработки она снабжена корпусом, имеющим предназначенное для установки с возможностью осевого перемещения цилиндрического участка вала отверстие, соосно последнему – наружную коническую поверхность и элементы для крепления к шпинделю станка. На валу выполнены элементы для соединения с механизированным приводом, а пазы цанги, выполненные с одного ее торца, расположены на тех же образующих, что и пазы, выполненные с другого торца цанги, причем на внутренней цилиндрической поверхности цанги выполнены кольцевые утолщения, два из которых – у торцов цанги, а одно – посередине длины цанги. На одном кольцевом утолщении у торца цанги расположена ее внутренняя коническая поверхность, на другом кольцевом утолщении у торца цанги выполнена предназначенная для сопряжения с конической поверхностью корпуса дополнительная внутренняя коническая поверхность с теми же размерами, что и основная, а на кольцевом утолщении, расположенном посередине цанги, – цилиндрическое отверстие. При этом углы конусов конических поверхностей цанги – несамотормозящие, а наибольшие диаметры указанных поверхностей расположены на их пересечении с торцами цанги. 1 ил.

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в качестве станочного приспособления для механизированного закрепления заготовок.

Известны приспособления (патроны и оправки) с цангами, разрезанными пазами с одного их торца, см. Станочные приспособления: Справочник. 2-ой том / Под ред. Б.Н.Вардашкина и В.В.Данилевского. – М.: Машиностроение, 1984, с.177-179. Эти приспособления имеют особенность контакта с заготовкой – контакт осуществляется в локальных областях узкого кольцевого пояска. Отсюда они не обеспечивают высокой точности при обработке заготовок и применяются чаще всего для закрепления протяженных заготовок или заготовок, полученных прокаткой.

Читайте также:  Скользящий крепёж для деревянных конструкций

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является цанговая оправка, см. SU 1773579, В23В 31/40, 1992 г. Эта оправка состоит из корпусной детали, цанги и имеющего разрезную втулку устройства для перемещения цанги вдоль оси. Цанга с 2-х ее торцов разрезана продольными пазами одинаковой длины, которые оканчиваются отверстиями, необходимыми для свободного выхода инструмента при изготовлении цанги и снижения концентрации напряжений. Образующие цанги, на которых выполнены продольные пазы, начинающиеся с одного ее торца, не совпадают с образующими, на которых выполнены продольные пазы, начинающиеся с другого ее торца.

Цанга имеет наружную цилиндрическую базовую поверхность и внутренние цилиндрическую и две конические поверхности. С помощью конических поверхностей цанги, которые сопрягаются с коническими поверхностями корпусной детали и разрезной втулки, осуществляется ее деформация и выборка зазора (0,01-0,02 мм) между отверстием заготовки и цангой. Условно цангу можно разделить на кольцо, расположенное посередине цанги, и отходящие от него в обе стороны вдоль оси лепестки, на концах (посреди внутренних конических поверхностей цанги) которых приложены силы со стороны корпусной детали или разрезной втулки. Таким образом, каждый лепесток – это балка, которая с одной стороны защемлена, а с другой – нагружена изгибающей силой.

На разрезной втулке устройства для перемещения цанги вдоль ее оси выполнен специальный уступ, предназначенный для разжима цанги.

Устройство-прототип имеет следующие основные недостатки.

1. Цанговая оправка имеет очень малый разжим (0,01-0,02 мм), то есть базовое отверстие заготовки должно быть изготовлено с очень высокой точностью размера, что снижает ее технологические возможности. Причина этого кроется в конструкции лепестков (балок) цанги. Для консольной балки максимальный изгибающий момент приложен около защемления (заделки). Сечение лепестка (балки), в котором действует максимальный изгибающий момент, очень непрочное, так как имеет очень малую высоту и малую ширину. Высота сечения равна разности радиусов, больший из которых меньше радиуса наружной базовой цилиндрической поверхности цанги, а меньший равен радиусу внутренней цилиндрической поверхности цанги. Ширина сечения – это расстояние в поперечном сечении цанги между цилиндрическими поверхностями отверстий, которыми заканчиваются соседние пазы. Напряжения от изгиба лепестка обратно пропорциональны высоте в квадрате и ширине в первой степени.

2. Точность обработки цанговой оправки снижают следующие факторы.

а) Небольшое количество лепестков с каждого торца цанги из-за их низкой прочности. Наибольшую точность обработки заготовки можно получить, если иметь ее осесимметричный зажим, для чего разрезные цанги должны иметь как можно большее количество лепестков.

б) Большая часть заготовки находится на консоли справа от места зажима ее цангой. Отсюда прогибы этой части заготовки от сил резания будут большими, что приведет к погрешности размера и к погрешности формы обработанных (наружной цилиндрической и торцовой) поверхностей заготовки. Уменьшить указанную консольную часть заготовки нельзя, так как заявляемая оправка имеет большие осевые габариты.

3. Неизвестно, какими, самотормозящими или несамотормозящими, являются углы конических поверхностей цанги и сопрягаемых деталей. Если несамотормозящими, то специальный уступ на разрезной втулке устройства для перемещения цанги вдоль ее оси не имеет смысла. Если самотормозящими, то разжим цанги будет сопровождаться ударными нагрузками между специальным уступом разрезной втулки и цангой. Чтобы смягчить ударную нагрузку устройство для перемещения цанги вдоль ее оси обычно снабжают упругим, демпфирующим элементом.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей и повышение точности обработки оправок с разрезными цангами.

Поставленная задача достигается тем, что оправка с разрезной цангой снабжена корпусом, имеющим предназначенное для установки с возможностью осевого перемещения цилиндрического участка вала отверстие, соосно последнему – наружную коническую поверхность и элементы для крепления к шпинделю станка, на валу выполнены элементы для соединения с механизированным приводом, а пазы цанги, выполненные с одного ее торца, расположены на тех же образующих, что и пазы, выполненные с другого торца цанги. Причем на внутренней цилиндрической поверхности цанги выполнены кольцевые утолщения, два из которых – у торцов цанги, а одно – посередине длины цанги, на одном кольцевом утолщении у торца цанги расположена ее внутренняя коническая поверхность, на другом кольцевом утолщении у торца цанги выполнена предназначенная для сопряжения с конической поверхностью корпуса дополнительная внутренняя коническая поверхность с теми же размерами, что и основная, а на кольцевом утолщении, расположенном посередине цанги, – цилиндрическое отверстие. При этом углы конусов конических поверхностей цанги – несамотормозящие, а наибольшие диаметры указанных поверхностей расположены на их пересечении с торцами цанги.

Изобретение поясняется прилагаемым чертежом, на котором показан разрез заявляемой оправки с разрезной цангой. На чертеже не показаны элементы крепления корпуса оправки к шпинделю станка, а также элементы вала для соединения с механизированным приводом. Штрихпунктирной линией на чертеже условно показан контур кольцевой заготовки.

Оправка с разрезной цангой, см. чертеж, состоит из корпуса 1, имеющего отверстие «А» и соосно ему коническую поверхность «Б», вала 2 с соосными цилиндрическим участком «В» и коническим участком «Г» и разрезной цанги 3. Вал 2 цилиндрическим участком «В» входит в отверстие «А» корпуса 1 с возможностью осевого перемещения.

Цанга 3 (см. чертеж) по N образующим, которые равномерно расположены по окружности, прорезана с противоположных ее торцов пазами «Д» равной длины, заканчивающимися отверстиями «Е», диаметр которых d. Вдоль оси цанги расстояние между осями отверстий «Е» составляет l.

Цанга (см. чертеж) имеет наружную цилиндрическую базовую поверхность «Ж» и внутреннюю цилиндрическую поверхность «И», на которой у торцов цанги выполнены кольцевые утолщения «К», а посередине цанги – утолщение «Л». На утолщениях «К» выполнены конические поверхности «Б» и «Г» с одинаковыми размерами. Наибольшие диаметры D1 конических поверхностей располагаются на их пересечениях с торцами цанги, а наименьшие диаметры D2 с противоположной стороны конических поверхностей. Утолщение «Л» протяженностью L вдоль оси цанги имеет цилиндрическое отверстие «М», диаметр которого D.

В корпусе 1, см. чертеж, установлены базовые торцовые упоры 4, количество которых обычно равно трем.

Работа оправки с разрезной цангой

В исходном положении вал 2 занимает крайнее правое положение, см. чертеж. При этом на цангу не действует нагрузка, и нет ее деформаций. Заготовка, которая на чертеже показана штрихпунктирными линиями, устанавливается на наружную цилиндрическую базовую поверхность цанги и базируется в осевом направлении по упорам 4.

Далее включается механизированный привод, который тянет с осевой силой вал 2 влево, см. чертеж. На конических поверхностях «Б» и «Г» осевая сила от привода преобразуется в радиальные силы, действующие на утолщения «К» цанги. Цанга, деформируясь, закрепляет заготовку в двух кольцевых сечениях по торцам цанги. Расчетная модель цанги состоит из жесткого расположенного в середине цанги кольца, в разные стороны от которого отходят лепестки. Указанное кольцо для лепестков является заделкой, а нагрузка приложена на консоли лепестка на утолщении. Если число прорезей (лепестков цанги) N>12, то в каждом кольцевом сечении нагрузку закрепления заготовок можно считать осесимметричной.

Упоры 4, см. чертеж, могут быть закреплены в отверстиях корпуса, а могут быть и выдвижными. В первом случае можно обрабатывать наружную цилиндрическую поверхность и правый торец заготовки, а в последнем случае дополнительно можно обрабатывать и левый торец заготовки.

После обработки заготовки механизированный привод перемещает вал 2 вправо, см. чертеж. Нагрузка снимается, цанга разжимает заготовку.

Заявляемое устройство по сравнению с устройством-прототипом позволяет существенно расширить технологические возможности за счет закрепления заготовок с большими зазорами между их отверстиями и цангой. Это стало возможным, так как отверстия, которыми заканчиваются пазы цанги, расположены в среднем по длине цанги утолщении. Отсюда прочность лепестков в опасном по изгибу сечении с их заделкой существенно повысилась. Расчеты показали, что разжим цанги с обеспечением ее прочности более всего зависит от ее длины и наружного диаметра, толщины лепестков и количества пазов N и составляет 0,5-2 мм. При этом менее значимые для прочности цанги и ее разжима размеры можно назначить из следующих рекомендаций:

Читайте также:  Сверла какой фирмы лучше

– расстояние вдоль образующей между осями отверстий пазов, выполненных с различных торцов цанги, l≈(2…2,5)·d (d – диаметр отверстия, которым заканчивается паз цанги);

– длина кольцевого утолщения, расположенного посередине цанги, L≈(4,5…5)·d;

– диаметр отверстия кольцевого утолщения, расположенного посередине цанги, D≈D2 (D2 – наименьший диаметр конических поверхностей цанги).

Заявляемое устройство по сравнению с устройством-прототипом имеет меньшие осевые габариты. Это обеспечивает более высокую точность при обработке заготовки, которая имеют меньшую по длине часть, расположенную консольно за пределами оправки. В заявляемом устройстве количество лепестков (пазов) может быть больше, чем в устройстве-прототипе, что способствует более осесимметричному зажиму заготовки и повышает точность.

В отличие от устройства-прототипа разжим заготовок в заявляемом устройстве осуществляется без ударов. Для этого угол конуса конических поверхностей цанги и сопрягаемых деталей несамотормозящий.

Оправка с разрезной цангой, содержащая вал с соосными коническим и цилиндрическим участками, цанга имеет наружную цилиндрическую базовую поверхность и внутренние соосные коническую и цилиндрическую поверхности и разрезана по равномерно расположенным по окружности образующим с двух ее торцов пазами одинаковой длины, которые заканчиваются отверстиями, причем конический участок вала и внутренняя коническая поверхность цанги сопряжены, отличающаяся тем, что она снабжена корпусом, имеющим предназначенное для установки с возможностью осевого перемещения цилиндрического участка вала отверстие, соосно последнему – наружную коническую поверхность и элементы для крепления к шпинделю станка, на валу выполнены элементы для соединения с механизированным приводом, а пазы цанги, выполненные с одного ее торца, расположены на тех же образующих, что и пазы, выполненные с другого торца цанги, причем на внутренней цилиндрической поверхности цанги выполнены кольцевые утолщения, два из которых – у торцов цанги, а одно – посередине длины цанги, на одном кольцевом утолщении у торца цанги расположена ее внутренняя коническая поверхность, на другом кольцевом утолщении у торца цанги выполнена предназначенная для сопряжения с конической поверхностью корпуса дополнительная внутренняя коническая поверхность с теми же размерами, что и основная, а на кольцевом утолщении, расположенном посередине цанги, – цилиндрическое отверстие, при этом углы конусов конических поверхностей цанги – несамотормозящие, а наибольшие диаметры указанных поверхностей расположены на их пересечении с торцами цанги.

Цанги представляют собой пружинящие гильзы. Их применяют для установки заготовок по наружным и внутренним цилиндрическим поверхностям.

где: Pз – сила закрепления заготовки; Q – сила сжатия лепестков цанги; – угол трения между цангой и втулкой.

Рис. 13. Цанга.

Кроме цанги для зажима деталей имеющих цилиндрическую поверхность, применяют разжимные оправки, зажимные втулки с гидропластом, оправки и патроны с тарельчатыми пружинами, мембранные патроны и другие.

Консольные и центровые оправки применяют для установки с центральным базовым отверстием втулок, колец, шестерен, обрабатываемых на многорезцовых шлифовальных и других станках.

При обработке партии таких деталей требуется получить высокую концентричность наружных и внутренних поверхностей и заданную перпендикулярность торцов к оси детали.

В зависимости от способа установки и центрирования обрабатываемых деталей консольные и центровые оправки можно подразделить на следующие .виды: 1) жесткие (гладкие) для установки деталей с зазором или натягом; 2) разжимные цанговые; 3) клиновые (плунжерные, шариковые); 4) с тарельчатыми пружинами; 5) самозажимные (кулачковые, роликовые); 6) с центрирующей упругой втулкой.

Рис. 14. Конструкции оправок: а — гладкая оправка; б — оправка с разрезной втулкой.

На рис. 14, а показана гладкая оправка 2, на цилиндрической части которой установлена обрабатываемая деталь 3. Тяга 6, закрепленная на штоке пневмоцилиндра, при перемещении поршня со штоком влево головкой 5 нажимает на быстросменную шайбу 4 и зажимает деталь 3 на гладкой оправке 2. Оправка конической частью 1 вставляется в конус шпинделя станка. При зажиме обрабатываемой детали на оправке осевая сила Q на штоке механизированного привода вызывает между торцами шайбы 4, уступом оправки и обрабатываемой деталью 3 момент от силы трения, больший, чем момент Мрез от силы резания Рz. Зависимость между моментами:

откуда сила на штоке механизированного привода:

По уточненной формуле:

Где: — коэффициент запаса; Рz — вертикальная составляющая сила резания, Н (кгс); D — наружный диаметр поверхности обрабатываемой детали, мм; D1 — наружный диаметр быстросменной шайбы, мм; d — диаметр цилиндрической установочной части оправки, мм; f= 0,1 — 0,15 — коэффициент трения сцепления.

На рис. 14, б показана оправка 2 с разрезной втулкой 6, на которой устанавливают и зажимают обрабатываемую деталь 3. Конической частью 1 оправку 2 вставляют в конус шпинделя станка. Зажим и разжим детали на оправке производят механизированным приводом. При подаче сжатого воздуха в правую полость пневмоцилиндра поршень, шток и тяга 7 движутся влево и головка 5 тяги с шайбой 4 перемещает разрезную втулку 6 по конусу оправки, пока она не зажмет деталь на оправке. Во время подачи сжатого воздуха в левую полость пневмоцилиндра поршень, шток; и тяга перемещаются вправо, головка 5 с шайбой 4 отходят от втулки 6 и деталь разжимается.

Рис. 15. Консольная оправка с тарельчатыми пружинами (а) и тарельчатая пружина (б).

Крутящий момент от вертикальной силы резания Рz должен быть меньше момента от сил трения на цилиндрической поверхности разрезной втулки 6 оправки. Осевая сила на штоке механизированного привода (см. рис. 15, б).

где: — половина угла конуса оправки, град; — угол трения на поверхности контакта оправки с разрезной втулкой, град; f=0,15–0,2 — коэффициент трения.

Оправки и патроны с тарельчатыми пружинами применяют для центрирования и зажима по внутренней или наружной цилиндрической поверхности обрабатываемых деталей. На рис. 15, а, б соответственно показаны консольная оправка с тарельчатыми пружинами и тарельчатая пружина. Оправка состоит из корпуса 7, упорного кольца 2, пакета тарельчатых пружин 6, нажимной втулки 3 и тяги 1, соединенной со штоком пневмоцилиндра. Оправку применяют для установки и закрепления детали 5 по внутренней цилиндрической поверхности. При перемещении поршня со штоком и тягой 1 влево последняя головкой 4 и втулкой 3 нажимает на тарельчатые пружины 6. Пружины выпрямляются, их наружный диаметр увеличивается, а внутренний уменьшается, обрабатываемая деталь 5 центрируется и зажимается.

Размер установочных поверхностей пружин при сжатии может изменяться в зависимости от их размера на 0,1 — 0,4 мм. Следовательно, базовая цилиндрическая поверхность обрабатываемой детали должна иметь точность 2 – 3-го классов.

Тарельчатую пружину с прорезями (рис. 15, б) можно рассматривать как совокупность двухзвенных рычажно-шарнирных механизмов двустороннего действия, разжимаемых осевой силой. Определив крутящий момент Мрез от силы резания Рz и выбирая коэффициент запаса К, коэффициент трения f и радиус R установочной поверхности тарельчатой поверхности пружины, получим равенство:

Из равенства определим суммарную радиальную силу зажима, действующую на установочной поверхности обрабатываемой детали:

Осевая сила на штоке механизированного привода для тарельчатых пружин:

с радиальными прорезями

без радиальных прорезей

где: — угол наклона тарельчатой пружины при зажиме детали, град; К=1,5 — 2,2 — коэффициент запаса; Мрез — крутящий момент от силы резания Рz, Н-м (кгс-см); f=0,1– 0,12 — коэффициент трения между установочной поверхностью тарельчатых пружин и базовой поверхностью обрабатываемой детали; R — радиус установочной поверхности тарельчатой пружины, мм; Рz — вертикальная составляющая сила резания, Н (кгс); R1 — радиус обработанной поверхности детали, мм. Патроны и оправки с самоцентрирующими тонкостенными втулками, наполненными гидропластмассой, применяют для установки по наружной или внутренней поверхности деталей, обрабатываемых на токарных и других станках.

Читайте также:  Генератор для ветряка из автомобильного генератора

На приспособлениях с тонкостенной втулкой обрабатываемые детали наружной или внутренней поверхностью устанавливают на цилиндрическую поверхность втулки. При разжиме втулки гидропластмассой детали центрируются и зажимаются.

Форма и размеры тонкостенной втулки должны обеспечивать достаточную ее деформацию для надежного зажима детали на втулке при обработке детали на станке.

При конструировании патронов и оправок с тонкостенными втулками с гидропластмассой рассчитывают:

  • 1. основные размеры тонкостенных втулок;
  • 2. размеры нажимных винтов и плунжеров у приспособлений с ручным зажимом;
  • 3. размеры плунжеров, диаметр цилиндра и ход поршня для приспособлений с механизированным приводом.

Рис. 16. Тонкостенная втулка.

Исходными данными для расчета тонкостенных втулок являются диаметр Dд отверстия или диаметр шейки обрабатываемой детали и длина lд отверстия или шейки обрабатываемой детали.

Для расчета тонкостенной самоцентрирующей втулки (рис. 16) примем следующие обозначения: D — диаметр установочной поверхности центрирующей втулки 2, мм; h — толщина тонкостенной части втулки, мм; Т — длина опорных поясков втулки, мм; t — толщина опорных поясков втулки, мм; — наибольшая диаметральная упругая деформация втулки (увеличение или уменьшение диаметра в ее средней части) мм; Smax — максимальный зазор между установочной поверхностью втулки и базовой поверхностью обрабатываемой детали 1 в свободном состоянии, мм; lк — длина контактного участка упругой втулки с установочной поверхностью обрабатываемой детали после разжима втулки, мм; L –длина тонкостенной части втулки, мм; lд — длина обрабатываемой детали, мм; Dд — диаметр базовой поверхности обрабатываемой детали, мм; d — диаметр отверстия опорных поясков втулки, мм; р — давление гидропластмассы, требуемое для деформации тонкостенной втулки, МПа (кгс/см 2 ); r1 — радиус закругления втулки, мм; Mрез=Pzr — допустимый крутящий момент, возникающий от силы резания, Н-м (кгс-см); Pz — сила резания, Н (кгс); r –плечо момента силы резания.

На рис. 17 показана консольная оправка с тонкостенной втулкой и гидропластмассой. Обрабатываемую деталь 4 базовым отверстием устанавливают на наружную поверхность тонкостенной втулки 5. При подаче сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра поршень со штоком перемещается в пневмоцилиндре влево и шток через тягу 6 и рычаг 1 передвигает плунжер 2, который нажимает на гидропластмассу 3. Гидропластмасса равномерно давит на внутреннюю поверхность втулки 5, втулка разжимается; наружный диаметр втулки увеличивается, и она центрирует и закрепляет обрабатываемую деталь 4.

погрешность зажимный деталь вал

Рис. 17. Консольная оправка с гидропластмассой .

Мембранные патроны применяют для точного центрирования и зажима деталей, обрабатываемых на токарных и шлифовальных станках. В мембранных патронах обрабатываемые детали устанавливают по наружной или внутренней поверхности. Базовые поверхности деталей должны быть обработаны по 2–За-му классам точности. Мембранные патроны обеспечивают точность центрирования деталей 0,004–0,007 мм.

Мембраны — это тонкие металлические диски с рожками или без рожков (кольцевые мембраны). В зависимости от воздействия на мембрану штока механизированного привода — тянущего или толкающего действия — мембранные патроны подразделяются на разжимные и зажимные.

В разжимном мембранном рожковом патроне при установке кольцевой детали мембрана с рожками, штоком привода прогибается влево к шпинделю станка. При этом рожки мембраны с зажимающими винтами, установленными на концах рожков, сходятся к оси патрона, и обрабатываемое кольцо устанавливается центральным отверстием в патроне.

При прекращении нажима на мембрану под действием упругих сил она выпрямляется, ее рожки с винтами расходятся от оси патрона и зажимают обрабатываемое кольцо по внутренней поверхности. В зажимном мембранном рожковом патроне при установке кольцевой детали по наружной поверхности мембрана штоком привода прогибается вправо от шпинделя станка. При этом рожки мембраны расходятся от оси патрона и обрабатываемая деталь разжимается. Затем устанавливается следующее кольцо, нажим на мембрану прекращается, она выпрямляется и рожками с винтами зажимает обрабатываемое кольцо. Зажимные мембранные рожковые патроны с механизированным приводом изготовляются по МН 5523–64 и МН 5524–64 и с ручным приводом по МН 5523–64.

Мембранные патроны бывают рожковые и чашечные (кольцевые), их изготовляют из стали 65Г, ЗОХГС с закалкой до твердости HRC 40–50. Основные размеры рожковых и чашечных мембран нормализованы.

На рис. 18, а, б показана конструктивная схема мембранно-рожкового патрона 1. На заднем’ конце шпинделя станка установлен пневмопривод патрона. При подаче сжатого воздуха в левую полость пневмоцилиндра поршень со штоком и тягой 2 перемещается вправо. При этом тяга 2, нажимая на рожковую мембрану 3, прогибает ее, кулачки (рожки) 4 расходятся, и деталь 5 разжимается (рис. 18, б). Во время подачи сжатого воздуха в правую полость пневмоцилиндра его поршень со штоком и тягой 2 перемещается влево и отходит от мембраны 3. Мембрана под действием внутренних упругих сил выпрямляется, кулачки 4 мембраны сходятся и зажимают по цилиндрической поверхности деталь 5 (рис. 18, а).

Рис. 18. Схема мембранно-рожкового патрона

Основные данные для расчета патрона (рис. 18, а) с рожко-, вой мембраной: момент резания Мрез, стремящийся повернуть обрабатываемую деталь 5 в кулачках 4 патрона; диаметр d = 2b базовой наружной поверхности обрабатываемой детали; расстояние l от середины мембраны 3 до середины кулачков 4. На рис. 18, в дана расчетная схема нагруженной мембраны. Круглая, жестко закрепленная по наружной поверхности мембрана нагружена равномерно распределенным изгибающим моментом МИ, приложенным по концентрической окружности мембраны радиуса b базовой поверхности обрабатываемой детали. Данная схема является результатом наложения двух схем, показанных на рис. 18, г, д, причем МИ13.

На рис. 19, в принято: а — радиус наружной поверхности мембраны, см (выбирают по конструктивным условиям); h=0,10,07 — толщина мембраны, см; МИ — момент, изгибающий мембрану, Н-м (кгс-мм); — угол разжима кулачков 4 мембраны, требуемый для установки и зажима обрабатываемой детали с наименьшим предельным размером, град.

На рис. 18, е показан максимальный угол разжима кулачков мембраны:

где: — дополнительный угол разжима кулачка, учитывающий допуск на неточность изготовления установочной поверхности детали; — угол разжима кулачков, учитывающий диаметральный зазор , необходимый для возможности установки деталей в патрон.

Из рис. 18, e видно, что угол:

где: — допуск на неточность изготовления детали на смежной предшествующей операции; мм. Число кулачков n мембранного патрона принимают в зависимости от формы и размеров обрабатываемой детали. Коэффициент трения между установочной поверхностью детали и кулачков . Коэффициент запаса. Допуск на размер установочной поверхности детали задается чертежом. Модуль упругости МПа (кгс/см 2 ).

Имея необходимые данные, рассчитывают мембранный патрон.

1. Радиальная сила на одном кулачке мембранного патрона для передачи крутящего момента Мрез

Силы Pз вызывают момент, изгибающий мембрану.

2. При большом количестве кулачков патрона момент Мп можно считать равномерно действующим по окружности мембраны радиуса b и вызывающим ее изгиб:

  • 3. Радиусом а наружной поверхности мембраны (из конструктивных соображений) задаются.
  • 4. Отношение т радиуса а мембраны к радиусу b установочной поверхности детали: а/b = т.
  • 5. Моменты М1 и М3 в долях от Мии= 1) находят в зависимости от m= a/b по следующим данным (табл. 1):
Ссылка на основную публикацию
Adblock detector