Цель работы: изучение принципов компоновки универсально-сборных приспособлений для станков с ЧПУ, способов взаимного соединения и фиксирования их элементов и методов размерной наладки.
Общие положения
При обработке заготовок на станках с ЧПУ широко применяется система универсально-сборных приспособлений (УСП). Система состоит из набора стандартных элементов, из которых можно быстро по принципу универсальной собираемости и взаимозаменяемости собирать различные приспособления одноцелевого назначения. После использования собранного приспособления его разбирают, детали возвращаются на склад и затем из них могут быть собраны новые компоновки.
Элементы системы УСП (рис. 12) условно разделены на следующие группы: а) базовые – плиты, планшайбы, угольники и др.; б) корпусные и опорные – призмы, угольники, подкладки и др.; в) установочные – шпонки, пальцы, установочные диски, центры, втулки, валики и др.; г) направляющие – кондукторные втулки, кондукторные планки, колонки и др.; д) прижимные – прихваты различных типов; е) крепежные – винты, болты, гайки; ж) разные – рукоятки, эксцентрики, пружины и др.; з) неразборные – поворотные головки, центровые бабки, фиксаторы и др. Конструкция и размеры элементов УСП регламентированы ГОСТ 14364-69-14606-69, 15185-70-15465-70.
Рис. 12. Основные элементы УСП
Для достижения требуемой точности при сборке компоновок приспособлений базовые, корпусные, установочные, направляющие и другие элементы системы УСП изготавливают с высокой степенью точности (по 6-7 квалитетам). Для повышения срока службы элементов УСП используют стали с повышенным качеством (12ХНЗА с цементацией и закладкой до твердости НRС 60…64; 38ХА, У8А, У12А – с закладкой и отпуском до твердости HRC 40…45).
Обычно комплект элементов УСП включает 25-30 тыс. деталей, из которых одновременно может быть собрано до 300 приспособлений. Стоимость комплекта УСП – 50 -80 тыс. руб.
Применение системы УСП не требует стадии конструирования приспособлений. Для станков с ЧПУ технолог-программист разрабатывает схему базирования и закрепления заготовки с технологическими размерами, по которой, пользуясь также и чертежом заготовки или самой заготовкой, слесарь собирает компоновку приспособления. Время от момента заказа УСП до установки его на станок составляет один-три дня.
Соединение элементов УСП осуществляется посредством пазов и шпонок. Базовые элементы имеют точные продольные и поперечные Т- и П-образные пазы. Конструктивные элементы, также имеющие пазы, соединяются с плитой посредством пазовых элементов-шпонок. Выпускают три серии УСП с шириной пазов 8, 12 и 16 мм. УСП обеспечивают высокую гибкость, поскольку присоединяемые элементы в продольном направлении паза могут быть установлены в любом месте, что создает хорошие условия для установки заготовок различных по размеру и форме. В поперечном направлении позиционирование зависит от расстояния между пазами.
Дальнейшее развитие системы УСП заключается в создании номенклатуры стандартных элементов с высокомеханизированными зажимами. В настоящее время разработаны системы механизированных универсально-сборных приспособлений для станков с ЧПУ – системы УСПМ-ЧПУ. Они предназначены для установки заготовок на станках фрезерной и сверлильной групп в единичном и мелкосерийном производствах. Основой комплекта системы являются базовые сборочные единицы – гидроблоки, представляющие собой плиты с Т-образными пазами и встроенными гидроцилиндрами. На плитах компонуются установочные, зажимные и др. элементы приспособления. В настоящее время применяются два комплекта УСПМ-ЧПУ: с пазами 12 мм (УСПМ-12 ЧПУ) и с пазами 16 мм (УСПМ-16 ЧПУ). Число элементов в комплектах соответственно 306 и 244. Среднее число приспособлений, компонуемых из одного комплекта в год соответственно 1000 и 500. Срок службы комплекта 10-15 лет.
Новая система универсально-сборных приспособлений – система универсально-сборной переналаживаемой оснастки (УСПО) – предназначена для установки на станках фрезерно-сверлильно-расточной группы и многоцелевых станках при обработке корпусных, плоскостных заготовок мелких и средних размеров в мелко- и среднесерийном производствах. Основой комплекта УСПО являются высокоуниверсальные взаимозаменяемые элементы – детали и сборочные единицы различных конструкций, имеющие конкретное функциональное назначение, из которых методом агрегатирования можно компоновать приспособления для выполнения любых операций. В отличие от способа фиксации элементов системы УСП посредством соединения паз – шпонка конструкции элементов УСПО соединяются с помощью сборных фиксирующих штифтов, обеспечивающих устранение зазора в соединении штифт – отверстие в процессе соединения элементов за счет разжима разрезных втулок (рис. 13). Два элемента 1 и 2, имеющие глухие цилиндрические отверстия, фиксируются на два сборных штифта, каждый штифт состоит из пальца 3 с двумя коническими поверхностями, двух разрезных втулок 4 и двух эластичных шайб 5. При сборке соединения под действием силы, создаваемой болтом или шпилькой, опора 1 прижимается к плите 2. При этом донышки отверстий давят через шайбы 5 на втулки 4, которые, перемещаясь по пальцу 3, увеличиваются в диаметре, обеспечивая беззазорное соединение с натягом.
Рис. 13. Схема соединения элементов УСПО
Высокая жесткость компоновок и высокая точность фиксации элементов УСПО повышают стабильную точность компоновок в 1,5-2 раза, обеспечивают возможность обработки заготовок по 7-му квалитету. Из-за отсутствия Т- и П-образных пазов, ослабляющих конструкцию деталей, их жесткость увеличена при уменьшении высоты. Повышение жесткости элементов, ликвидация зазоров и увеличение диаметра крепежных болтов обеспечивают повышение жесткости компоновок приспособлений в 1,5-2 раза при снижении металлоемкости на 25-30%, позволяют увеличить режимы резания в 1,7 раза по сравнению с приспособлениями, компонуемыми из элементов УСП.
Порядок выполнения работы
1. Изучить методическое руководство по работе и ознакомиться с элементами и узлами УСП, имеющимися в лаборатории кафедры.
2. По выданному преподавателем чертежу обрабатываемой заготовки разработать схему базирования и закрепления заготовки и составить операционный эскиз.
3. Разработать монтажную схему приспособления из элементов УСП.
Из комплекта УСП выбрать необходимые для сборки приспособления элементы.
4. Собрать универсально-сборное приспособление.
5. Составить спецификацию деталей, используемых при сборке приспособления.
6. Установить УСП с заготовкой на станке с ЧПУ, произвести размерную настройку станка и обработку заготовки по программе.
Контрольные вопросы
1. В чем сущность системы УСП и какие основные элементы УСП?
2. Каким образом производится изготовление приспособлений из элементов УСП?
3. Каковы достоинства и недостатки УСП?
4. В чем сущность систем УСПМ-ЧПУ и УСПО?