Элементы станочных приспособлений
Конструкции всех станочных приспособлений основываются на использовании типовых элементов, которые можно разделить на следующие группы:
o установочные элементы, определяющие положение детали в приспособлении;
o зажимные элементы - устройства и механизмы для крепления деталей или подвижных частей приспособлений;
o элементы для направления режущего инструмента и контроля его положения;
o силовые устройства для приведения в действие зажимных элементов (механические, электрические, пневматические, гидравлические);
o корпуса приспособлений, на которых крепят все остальные элементы;
o вспомогательные элементы, служащие для изменения положения детали в приспособлении относительно инструмента, для соединения между собой элементов приспособлений и регулирования их взаимного положения.
Установочные детали приспособлений, несущие установочные поверхности заготовок, применяются в виде опорных штырей, пластин, призм, установочных пальцев и др. В установочную систему приспособлений входят также ориентирующие или центрирующие устройства и механизмы опор.
При базировании заготовок плоскими поверхностями установочные элементы выполняются в виде опорных штырей и пластин.
Для базирования заготовок цилиндрической формы применяют установочные призмы, а при базировании по отверстию - установочные пальцы.
Ориентирующие и самоцентрирующие устройства позволяют при установке в приспособление заготовок ориентировать их по плоскостям симметрии. В этих случаях приспособления имеют не только центрирующие, но и зажимные устройства.
Зажимные элементы должны обеспечивать надежный контакт обрабатываемой заготовки с установочными элементами и препятствовать ее смещению под действием возникающих при обработке усилий. Они не должны вызывать деформации и порчи поверхности деталей.
Элементы, основанные на использовании клина, винта, эксцентрика, рычага шарнира и т.п. называют зажимами.
Применяют и комбинированные зажимные, механизмы. Элементы для направления режущего инструмента используются при изготовлении деталей на сверлильных и расточных станках. Направление инструмента обеспечивается неподвижными или вращающимися кондукторными втулками. Неподвижные кондукторные втулки бывают постоянные, сменные, быстросменные и специальные.
Силовые устройства служат в качестве усилительных звеньев зажимных механизмов. Силовые устройства бывают пневматического, гидравлического и магнитного действия.
Делительные, фиксирующие и вспомогательные элементы используются в приспособлениях для правильного углового или линейного перемещения деталей и их фиксации.
К вспомогательным элементам приспособлений относят выталкиватели, защелки, замки, ручки и т.п. части.
Корпусные элементы приспособлений являются основной частью приспособлений, на которой крепят все остальные элементы. Они воспринимают все усилия, действующие на деталь при ее закреплении и обработке.
При конструировании корпусов приспособлений учитывают удобства установки и зажима обрабатываемой детали, удобство подвода инструментов и удаления стружки, а также условия, обеспечивающие точность их установки и закрепления на станке.
Корпуса приспособлений делают литыми из чугуна, сварными из стали или сборными из отдельных элементов, скрепляемых болтами.
Типовые базирующие элементы приспособлений
Базирующими элементами приспособлений называются детали и механизмы, обеспечивающие правильное и однообразное расположение заготовок относительно инструмента.
Длительное сохранение точности размеров этих элементов и их взаимного расположения является важнейшим требованием при конструировании и изготовлении приспособлений. Соблюдение этих требований предохраняет от брака при обработке и сокращает время и средства, затрачиваемые на ремонт приспособления. Поэтому для установки заготовок не допускается непосредственное использование корпуса приспособления.
Базирующие или установочные элементы приспособления должны обладать высокой износоустойчивостью рабочих поверхностей и поэтому изготовляются из стали и подвергаются термической обработке для достижения необходимой поверхностной твердости. В частности могут быть рекомендованы хромистая сталь 20Х или конструкционная углеродистая сталь 20 с цементацией рабочих поверхностей на глубину 0,8-1,2 мм с последующей закалкой до твердости HRC 58-62.
В корпусе приспособления эти элементы должны располагаться так, чтобы обеспечивалась возможность легкой и быстрой замены их в случае износа или повреждения. Рабочие поверхности базирующих деталей для сохранения их в чистоте и в целях более надежного прилегания к ним заготовок должны быть по возможности небольших размеров и не должны быть сплошными по всей установочной поверхности обрабатываемой детали.
При установке заготовка опирается на установочные элементы приспособлений, поэтому эти элементы называют опорами. Опоры можно разделить на две группы: группу основных и группу вспомогательных опор.
Основными опорами называются установочные или базирующие элементы, лишающие заготовку при обработке всех или нескольких степеней свободы в соответствии с требованиями к обработке.
Для придания заготовке по возможности устойчивого положения на основных опорах, последние следует располагать на максимальном расстоянии друг от друга, причем так, чтобы силы резания или зажима приходились либо против опор, либо между ними.
Во избежание деформаций заготовок, закрепленных в приспособлении к основным опорам применяют еще и дополнительные, вспомогательные опоры. Количество их в конструкции может быть самим разнообразным, так как определяется оно условиями обработки, жесткостью и конфигурацией детали
6. Назначение и требования, предъявляемые к установочным элементам.
Механическая обработка, в результате которой достигаются заданные форма поверхностей, их взаимное расположение и размеры, осуществляется в процессе относительного движения заготовки и режущего инструмента. Для обеспечения требуемой точности обработки заготовке должно быть придано вполне определенное положение относительно режущего инструмента. При этом она должна быть надежно закреплена во избежание смещения под действием сил, возникающих при резании. Детали и механизмы приспособления, обеспечивающие правильное и однообразное положение заготовки относительно инструмента, называются установочными элементами (опорами). Длительное сохранение точности размеров этих элементов и их взаимного расположения необходимо учитывать при конструировании и изготовлении приспособлений.
1. Число и расположение установочных элементов должны обеспечить необходимое базирование заготовки, устойчивость и жесткость ее закрепления. Излишнее число установочных элементов всегда· приводит к неопределенному положению заготовки в пространстве. Для обеспечения устойчивого положения заготовки в приспособлении расстояние между опорами выбирают возможно большим.
2. Рабочие поверхности установочных элементов должны быть небольших размеров. Это необходимо для уменьшения влияния погрешности изготовления технологической базы и ее макронеровностей на величину погрешности базирования.
3. Установочные элементы не должны портить базовой поверхности заготовки при установке по обработанным поверхностям. Это требование ограничивает стремление свести контакт установочных элементов с базой к точке, которое вытекает из предыдущего требования.
4. Установочные элементы должны быть жесткими и обеспечивать сопряжения их с корпусом приспособления. Это требование связано с необходимостью уменьшить влияние собственных деформаций установочных элементов и других контактных деформаций в их сопряжениях с корпусом приспособления на величину погрешности закрепления заготовки ωз.
5. Конструкции установочных элементов должны обеспечивать быструю их замену при износе или повреждении.
6. Рабочие поверхности установочных элементов должны обладать высокой износостойкостью. Это необходимо для уменьшения влияния износа установочных элементов на погрешность установки. Для этого установочные элементы изготовляют из углеродистых сталей У7 А – У10А с закалкой до твердости HRC 50…55 или из сталей марок 20 или 20Х с цементацией рабочих поверхностей на глубину 0,8-1,2 мм и закалкой до той же твердости. В серийном производстве при небольшом сроке службы приспособления для удешевления его конструкции установочные элементы изготовляют из сталей 45 или 40Х с закалкой до твердости HRC 35…40. В некоторых случаях для особо точных приспособлений в массовом производстве на поверхности установочных элементов наплавляют твердый сплав.
7. Для выполнения пункта 1 общих требований иногда нет необходимости лишать деталь всех шести степеней свободы и тогда применяют схему неполного базирования. На рисунке 2.11– варианты обработки, приведены примеры обработки детали.
Рисунок 2.11– варианты обработки плоской поверхности
На детали (рисунок 2.11 а) необходимо обработать плоскость, выдерживая размер а. в этом случае деталь достаточно лишить трех степеней свободы, оставив не лишенными степени свободы: перемещения вдоль осей ОХ и ОУ и вращения вокруг оси OZ.
На детали (рисунок 2.11 б) необходимо фрезеровать уступ, выдержав размеры а и в, поэтому достаточно лишить деталь пяти степеней свободы, оставив не лишенной возможность перемещения вдоль оси ОУ.
В третьем случае при обработке детали (рисунок 2.11 с) необходимо выдержать размеры а, в, с, поэтому деталь необходимо лишить всех шести степеней свободы и это будет полная схема базирования.
Неполные схемы базирования должны применяться всегда, когда есть для этого возможность, это упрощает и удешевляет конструкцию приспособления.
Требования, предъявляемые к установочным элементам:
1. Количество и расположение установочных элементов должно обеспечить необходимую ориентацию заготовки в пространстве, устойчивость и жесткость.
2. Рабочие поверхности установочных элементов должны обладать высокой износостойкостью.
3. Конструкция установочных элементов должна предусматривать быструю их замену при износе или повреж
дении.
4. Установочные элементы должны быть жесткими и обеспечивать жесткость их сопряжения с корпусом приспособления.
5. Установочные элементы не должны портить базовые поверхности при установке на обрабатываемую поверхность.
6. Рабочие поверхности установочных элементов должны быть по возможности небольших размеров, чтобы исключить влияние макрогеометрии базовой поверхности на точность установки.
Материал установочных элементов: инструментальная углеродистая сталь У10А, У8А, У7А с последующей закалкой до HRC 50-55.