книги / Технология инструментального производства
..pdf«следит» за поверхностью заготовки и положение его по высоте Н будет определяться фактическим состоянием поверхности этой за готовки. Штифт / в установившемся положении закрепляется бол том 4. При этом сухарь 3 предохраняется от проворачивания штифтом 2, который входит в его паз. Сухарь 3 охватывает штифт 1 по дуге АВ и имеет только поступательное движение. Штифт 1 может быть закреплен опорной частью И болта 4 (рис. 17, б). В этом случае лоложение штифта 1, очевидно, будет нарушено действием крутящего момента на опорной поверхности Б болта 4. Заготовка при этом может приподняться.
Установка длинных заготовок может выполняться на плоских или с выемками в средней их части установочных и направляющих поверхностях приспособления; Поскольку заготовки могут быть
Рис. 18. Схемы установки длинных (а) и коротких (6) заготовок
61
неровными, то для большей их устойчивости поверхности лучше делать с выемками. Для упрощения конструкции приспособления упорную поверхность можно заменить штифтами. На рис. 18, а штифт служит для фиксирования заготовки в определенном положении.
Установка коротких заготовок. В этом случае установочная поверхность выполняется сплошной, направляющая — с выемками в средней части для лучшего контакта с поверхностями заготовки
(рис. |
18, б). Упорная поверхность выполняется в виде штифта. |
|
На |
рис. 18, б |
штифт, представляющий одну точку, служит для |
фиксирования |
заготовки в определенном положении. |
§ 2. ТОЧНОСТЬ УСТАНОВКИ ЗАГОТОВОК В ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ
Погрешность установки заготовок. Точность при установке заготовки в приспособлении будет зависеть от конструкции его установочных поверхностей. Эти поверхности внесут свою погреш ность и она прибавится к погрешности от метода обработки. По грешность установочных поверхностей приспособления принято называть погрешностью установки- <5у.
Для уяснения этого положения рассмотрим пример. Установка цилиндрических заготовок в призмы является весьма распростра ненной в практике металлообработки. На рис. 19 приведены три вала, у которых надо просверлить отверстие диаметром А с выдер живанием размера Я от различных базирующих поверхностей. В схеме 1 размер Я х выдерживается от верхней базирующей поверх ности; в схеме 2 размер Я 2 выдерживается от нижней базирующей поверхности; в схеме 3 размер Я 8 выдерживается от центра заго товки.
На погрешность установки бу будут влиять допуск б на диаметр вала Я, угол призмы а и поверхность, от которой задан размер Я.
В общем виде погрешность установки |
цилиндрических заготовок |
в призмы |
|
бу = бК, |
(12) |
где К — коэффициент погрешности установки заготовки в призмы, учитывающий угол призмы а и базирующую поверхность, от которой производят измерение [6].
В табл. 21 даны коэффи циенты погрешностей ус тановки цилиндрических заготовок в призмы с раз личными углами, в резуль тате чего формулы примут вид:
|
бг/! = |
б/Сц |
бу, = бЯз; | ^д^ |
|
Из |
рассмотрения |
|
Рис. 19. Схема установки заготовок в призме |
табл. |
21 |
можно сделать |
62
следующий |
вывод. |
Наименьшая |
|
|
|
Таблица 21 |
|||||||
погрешность |
установки в |
приз |
Коэффициенты |
погрешностей |
|||||||||
мах |
с а — 90° |
получается |
по |
||||||||||
установки |
цилиндрических заготовок |
||||||||||||
схеме 2 при сверлении отверстий |
в призмы с различными углами |
||||||||||||
или -при фрезеровании плоско |
|
|
|
|
|
||||||||
стей |
или |
при какой-либо другой |
Схема |
Коэф |
Угол призмы |
||||||||
обработке. |
|
|
|
|
|
|
|
в градусах |
|
||||
|
|
|
|
|
|
базиро |
фи |
|
|
||||
Погрешность установки в приз |
вания |
циент |
60 |
90 |
120 |
||||||||
|
|
||||||||||||
мах |
можно |
уменьшить |
путем |
|
|
|
|
|
|||||
шлифования валов в целях |
полу |
Х |
|
|
|
|
|||||||
чения диаметров с более жесткими |
к , |
1,5 |
1,21 |
1,08 |
|||||||||
допусками. |
Таким |
образом, |
по |
2 |
Кг |
0,5 |
0,21 |
0,08 |
|||||
грешность |
установки может быть |
3 |
К 8 |
1,0 |
0,71 |
0,58 |
|||||||
получена |
сколь |
угодно малой |
и, |
|
|
|
|
|
|||||
следовательно, она перейдет |
в ка |
|
|
|
|
|
|||||||
тегорию случайных. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассмотрим пример погрешности установки при обработке пло ских заготовок. На рис. 20, а показана заготовка, в которой должен быть профрезерован паз А с выдерживанием размера С от верхней поверхности N этой заготовки. При установке заготовки на плос кость N (рис. 20, б) размер С будет выдержан в пределах точности, обусловленной данным методом обработки. Допуск на размер В не окажет влияния на точность размера С. Наоборот, при установке заготовки на нижнюю плоскость М (рис. 20, в) и с выдерживанием размера С от верхней плоскости N необходимо, чтобы допуск на размер С был бы больше допуска размера В. Из этого следует, что надо установить зависимость между величинами допусков на размеры С и В. Эта зависимость установлена из опыта. Так, допуск на размер С технолог устанавливает в размере 0,75 от допуска на этот размер по чертежу изделия, а допуск 8В на размер В для полу чения этого размера с предыдущей операции должен составлять четверть допуска на размер С по чертежу, т. е. 8В = 0,25.
Погрешности форм заготовок. Овальность, изогнутость, бочкообразность, вогнутость заготовок влияют на точность установки. Эти погрешности называются погрешностями базирования и обозна чаются 8б. Однако, выбирая соответствующую схему установки (как это было в наших примерах: плоскость и призма) в том или ином приспособлении, а также уменьшая погрешности путем шлифования
63
|
‘ ЖШ |
У ^ |
поверхностей для получения |
форм и |
|||||||
|
размеров заготовок с жесткими до |
||||||||||
|
|
пусками, |
можно получить |
погреш |
|||||||
|
|
|
|
ность 8б сколь |
угодно малой. |
|
|||||
I |
|
|
|
Погрешность в приспособлениях. |
|||||||
|
|
|
Установочные |
поверхности |
деталей |
||||||
сш |
|
|
|
приспособлений, а |
также поверхно |
||||||
Л ' |
|
|
|
сти, определяющие |
положение этих |
||||||
|
|> |
ф |
поверхностей в корпусе приспособле |
||||||||
|
ния, изготовляются |
с |
неизбежными |
||||||||
/ V— |
|
|
|
погрешностями. Например, |
плоская |
||||||
5 . |
|
|
|
установочная |
поверхность |
на |
дета |
||||
|
|
|
ли в корпусе приспособления, |
после |
|||||||
Рис. 21. |
Схема проверки точности |
при |
сборки может |
оказаться не парал |
|||||||
лельной |
основанию |
этого |
приспо |
||||||||
способления в Собранном виде |
|||||||||||
|
|
|
|
собления |
и такая |
погрешность без |
условно будет передана заготовке. Погрешность приспособления обозначается бпР.
В целях уменьшения этой погрешности проверяют поверхности приспособления в собранном виде, влияющих на точность (рис. 21). Для этих проверок конструктор создает нормы точности, исходя из требований точности размеров заготовки. В этом Случае бпр также окажется сколь угодно малой величиной.
Определение технологического допуска. На основании изложен ного можно написать неравенство, связывающее технологический допуск с погрешностями от упомянутых выше причин:
®техн ®факт + 6п + 8 у + 8пр- И б, |
(14) |
где 8фаКТ — фактический |
допуск, получаемый вследствие рассея |
|||
ния размеров от действия случайных причин; |
режу |
|||
8П— систематическая погрешность, |
например |
износ |
||
щей кромки. . |
|
|
|
|
Составляющая 8факт |
остается, так как |
она зависит от |
метода |
|
обработки. Погрешность установки 6У и погрешность |
базировки бв |
взаимно связаны друг с другом. Поэтому рассмотрим на примере влияние этих составляющих каждой в отдельности и при совместном их взаимодействии.
При шлифовании заготовок в центрах на круглошлифовальных и резьбошлифовальных станках центровые отверстия шлифуются и даже доводятся. Также тщательно обрабатываются центры (8„) станка. При такой тщательной обработке погрешности 8у и о6 также окажутся очень малыми и перейдут в категорию случайных погрешностей.
Погрешность приспособления 8пр практически постоянна и, следовательно, она будет постоянной для всех заготовок, обрабо-
64
тайных в данном приспособлении. Однако и в этом случае погреш ность поверхностей, определяющих положение заготовки в приспо соблении, может быть весьма малой.
Например, |
погрешностью цанг (радиальное биение), делитель |
|
ных |
головок |
(биение шпинделя и неточность деления), магнит |
ных |
плит и т. д. иногда можно пренебречь потому, что нормы точ |
ности на определяющие поверхности устанавливаются весьма жест кими (5—20 мкм).
Покрытие неперетачиваемых твердосплавных пластинок нитри дом титана позволит увеличить стойкость до 5 раз и более, следо вательно составляющая 8Покажется столь незначительной и перей дет в разряд случайных погрешностей (см. гл. 1, § 3). Таким образом, погрешность размера будет получаться от метода обра ботки, т. е.
(15)
§3. ЗАЖИМНЫЕ УСТРОЙСТВА И МЕХАНИЗМЫ
СРУЧНЫМ ПРИВОДОМ
Зажимными механизмами называют такие части приспособлений, которые закрепляют заготовки в этих приспособлениях непосред ственно или с помощью зажимных устройств — прихватов, нако нечников. На рис. 22 показано одно из распространенных приспо соблений для изготовления ножей к сборным фрезам. В этом при способлении болт 1 — зажимной механизм, а прихват 4 — зажимное устройство.
В зависимости от источника привода зажимные механизмы раз деляются на:
а) ручные — клиновые, резьбовые, эксцентриковые, плунжерные;
6 |
6) |
Рис. 22. Приспособление для обработки ножей к сборным фрезам
3 А. И. Барсов |
65 |
п |
1 2 5 |
б) |
механизированные—пнев |
|||||
|
|
матические, гидравлические, си |
||||||
|
|
лами |
резания, |
электрические; |
||||
|
|
в) |
автоматизированные, |
|||||
|
|
включающие элементы |
ручных |
|||||
|
|
и механизированных приводов. |
||||||
|
|
К |
зажимным |
устройствам |
||||
|
|
относятся |
прихваты |
и |
нако |
|||
|
|
нечники. Прихваты чаще всего |
||||||
|
|
представляют собой весьма рас |
||||||
|
|
пространенные |
двухплечие ры |
|||||
|
|
чаги, приводимые в действие за |
||||||
|
|
жимными |
механизмами |
как |
||||
|
|
с ручными, так |
и |
с механизи |
||||
|
|
рованными приводами. |
|
|
||||
|
|
Зажимные устройства долж |
||||||
|
|
ны отвечать |
следующим |
требо |
||||
Рис. 23. Схема |
клинового механизма |
ваниям: |
доступными, |
удоб |
||||
|
|
а) |
быть |
|||||
б) являться |
неотъемлемой |
ными и безопасными в работе; |
||||||
частью приспособления, |
так |
как за |
жимные устройства, не связанные с приспособлением, легко теря ются;
в) не должны портить поверхность заготовки в месте соприкос новения и не смещать ее с установочных поверхностей, не деформи ровать детали и узлы приспособления;
г) не должны ослабляться от вибрации в процессе рабрты. Клиновые зажимы являются простыми и надежными механиз
мами для закрепления небольших заготовок и применяются глав ным образом в сверлильных приспособлениях в серийном произ водстве.
Схема действия клинового зажима показана на рис. 23. Заго товка 1 (круглая плашка) устанавливается в сверлильное приспо собление 2 для сверления отверстия. Плашка снизу прижимается клином 3 к внутренней поверхности приспособления. Клину сооб щается движение по стрелке С с силой ф. Эта сила преобразуется в силу зажима 1V, направленную против реакции Л* зажатой заго товки. Реакция зажатой заготовки и, следовательно, сила зажима Ц7, равная реакции зажатой заготовки и направленная в про тивоположную сторону, определяется из следующего уравнения:
(16)
где а — угол клина в градусах.
Клин будет удерживать заготовку, если будет соблюдено усло вие самоторможения. Самоторможение обеспечивается при угле а,
равном не более 5° 43', а |
5° 43' |
= 0 |
,1 . Однако при своем продви |
жении клин преодолевает |
трение: |
на |
горизонтальной поверхности |
§ 6
с заготовкой, |
на наклонной поверхности с поверхностями опор. |
|||
С учетом изложенного формула (16) примет вид |
||||
|
|
|
|
(17) |
где <рх — угол |
трения - на |
наклонной поверхности; |
||
<р2 — угол |
трения |
на |
горизонтальной поверхности. |
|
Для расчетов углы |
|
= сра = |
5° 43'. |
|
Резьбовые зажимы |
отличаются |
простотой и в то же время они |
безотказны в работе. Резьбовой зажим (см. рис. 22) включает болт 1, высокую гайку 2 (удобную для работы гаечным ключом), шайбу 3. С другой стороны, головка этого болта опирается на сферическую шайбу 5. Зажимное устройство представляет собой прихват 4, на детый на оЬь 6. Прихват имеет возможность покачиваться в гори зонтальной плоскости и, таким образом, «следить» за фактической поверхностью заготовки 7 и прочно прижимать ее в точках а и б. Покачивание происходит за счет зазора между осью 6 и отверстием прихвата. Таким образом, назначение сферической шайбы заклю чается в том, чтобы обеспечить равномерную нагрузку на поверх ность прихвата при различных его положениях, т. е. когда прихват самоустанавливается («следит») по фактической поверхности. Сила резания Р2 должна быть направлена на неподвижную часть приспо собления во избежание вибрации. На рис. 22, а показано правильное исполнение приспособления, а на рис. 22, б — неправильное.
Другой разновидностью резьбового зажима служит болт 1(рис, 24), который входит в неподвижную гайку 2 и под действием гаечного ключа зажимает заготовку 3.
Для увеличения силы зажима заготовки применяются усиливаю щие механизмы. Они выполняются в виде рычагов 1-го и 2-го рода. Так, на рис. 22 для прихвата использована схема рычага 2-го рода.
Сила, развиваемая |
резьбовым зажимом, |
|
|
—з---- о кгс (Н), |
(18) |
гСр |
(® + ф) + 0.33ц —2---- —2 |
|
|
О —ц |
|
Рис. 24. Схема резьбового зажима с упором на заготовку
67
где |
Р — сила на ключе или рукоятке в кгс (Н); |
|||||
|
Ь — вылет гаечного |
ключа в |
мм; |
|
||
|
гср — средний радиус |
резьбы |
в |
мм; |
||
|
а — угол подъема |
витка резьбы |
в |
градусах; |
||
|
Ф<=«110— угол трения в резьбовой паре; |
|||||
|
р*М),2 — коэффициент |
сцепления |
на |
опорной поверхности |
||
|
шайбы; |
|
|
|
|
|
Юа — наружный диаметр опорной поверхности гайки в мм;
— внутренний диаметр опорной поверхности гайки, рав ный диаметру отверстия в шайбе.
При обработке сравнительно небольших заготовок, какими яв ляются режущие инструменты как цельной, так и сборной конструк ции, размеры болтов не рассчитываются, а выбираются конструк тивно. Так, в приспособлениях для фрезерных работ размеры бол тов равны М16—М24.
На конце болта укрепляется наконечник, с помощью которого зажимается заготовка в приспособлении. Такой наконечник жестко не закрепляется. Между концом болта и отверстием наконечника оставляется зазор, дающий возможность наконечнику, самоустанавливаться по поверхности заготовки (рис. 25). Свободное покачи вание наконечника на конце болта обеспечивается различными спо собами. Например, винт 1 (рис. 25, а) направляется с помощью запрессованной гайки 2, удерживаемой от проворачивания шпиль кой 3. Наконечник 4 удерживается на конце винта штифтами 5, имеющими зазор между выточкой винта и штифтами.
Торцы винтов с качающимися наконечниками всегда делают сферическими, а донышко для них в наконечнике — плоским или коническим. Коническое донышко обладает большей стойкостью по сравнению с плоским в отношении смятия. Наконечники применяют тогда, когда стремятся избежать действия крутящего момента на опорной поверхности болта так, как это имеет место в конструкции, приведенной на рис. 24. На рис. 25, б и в приведены другие кон струкции наконечников, применяемых на практике.
68
Гайки для болтов, приведенные на рис. 24 и 25, а, вводятся в конструкцию для создания строгой перпендикулярности между осью резьбового отверстия и торцом корпуса, крышки или стенки приспособления. Болт, имеющий неправильное направление, будет сдвигать заготовку. Гайка же после нарезания резьбы в отверстии устанавливается на резьбовую оправку и в центрах на круглошли фовальном станке шлифуется по наружной поверхности. Эта обра ботка устраняет погрешности, вызванные смещением оси резьбового отверстия.
Подобные наконечники широко применяются в приспособлениях для работ на плоскошлифовальных станках и для закрепления заго товок в сверлильных приспособлениях.
Эксцентриковые зажимы принадлежат к быстродействующим за жимам, с помощью которых значительно уменьшается время на зажатие и отжатие заготовки в Приспособлении. Существуют эксцен трики с постоянным углом подъема кривой и круговые.
В практике получили распространение эксцентрики, у которых рабочая кривая построена по спирали Архимеда. Архимедова спи раль получается от равномерного движения точки по прямой, равно мерно вращающейся вокруг оси. Такой эксцентрик строится сле дующим образом (рис. 26).
Вычерчивается прямоугольный треугольник с основанием I =
135°
= яП щ з углом подъема а = 5° 43' и катетом к. В приведенной
формуле П — диаметр основной окружности эксцентрика; отноше ние 135°; 360° — рабочая часть эксцентрика на дуге 135° упомяну той окружности; к — наибольший ход эксцентрика на дуге от точки А до точки В (рис. 26, а). Прямоугольный треугольник, в данном слу чае можно рассматривать как клин. Затем этот прямоугольный треугольник как бы накладываем на окружность диаметром й . Получается фигура,, приведенная на рис. 26, б. При построении
69
Рис. 27* Схемы круговых эксцентриков
треугольника длину I разбивают на части через 7° 30'. При этом получают прямоугольные треугольники с катетами 1и 18, /3 и т. д. и Нъ к 2, к8 и т. д. (рис. 26, в). Из этих треугольников4 находим:
7° ЧП' |
I 4° |
Н1 = п1)- т г~ х%а '
, п 22° 30' .
Ьв= п О - ^ г 1 % а и т. д.
Эти величины нужны для разметки профиля эксцентрика. Затем из центра окружности О через точки деления части окружности диаметра О проводим радиальные лучи. На этих радиальных лучах откладываем соответственно В х, В 8 и т. д., которые вычис ляются путем прибавления к радиусу основной окружности отрез
ков к г, к 2> к8 и т. д., т. е. = -у- + й, = В + к г; Вг*= В + к ъ
и т. д. В результате этого получаем точки 1, 2, 3 и т. д., которые соединяем плавной кривой (рис. 26, г).
К недостаткам эксцентриков с постоянным углом подъема кри вой следует отнести некоторую сложность их изготовления. Кривая эксцентрика получается путем разметки. После разметки профиль строгается и затем опиливается. Углы размечаются в делительной головке. После термической обработки точный профиль эксцентрика можно получить шлифованием на фрезерном станке с помощью специального приспособления. Некоторая сложность при изготов лении эксцентриков по спирали Архимеда оправдывается надеж ностью их в работе, потому что на любом участке этой кривой угол подъема получается одинаковым.,
Круговой эксцентрик представляет собой окружность диаме
тром О, описанную из центра О радиусом-^- = В (рис. 27). Эта
окружность вращается относительно центра Ох, смещенного на вели чину е, называемой эксцентриситетом. При вращении такого эксцен трика по часовой стрелке или против, в зависимости от принятого решения в конструкции, заготовка будет зажата в точке А х при повороте эксцентрика из точки В (рис. 27, а). Однако вследствие
70