Основной теоретический материал курса
Факультет заочного обучения
Кафедра производства летательных аппаратов
и управления качеством в машиностроении
Электронный образовательный контент
По курсу
«Технологическая оснастка»
САМАРА 2012
УДК 629.9.01. (075.8)
ББК 34.63-1
К
Авторы: Шаров Андрей Алексеевич
Ломовской Олег Владиславович
Компьютерная верстка Шаров А. А.
Шаров, А. А. Технологическая оснастка[Электр. ресурс]:учеб. пособие / А. А. Шаров,О. В. Ломовской; Минобрнауки Росиии, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева (Нац. исслед. ун-т). - Самара, 2012. – 99 с.
В учебном контенте рассмотрены вопросы, связанные с понятием технологическая оснастка. Рассмотрены конструкции основных типов станочных приспособлений, конструкции и расчёт основных типов зажимных устройств, вопросы базирования деталей в приспособлениях и методика определение сил закрепления деталей в приспособлениях, Также представлены особенности приспособлений для станков с ЧПУ и методика проектирования приспособлений.
Учебное пособие предназначено для подготовки бакалавров по специальности 151001 «Технология машиностроения». Оно может быть использовано при изучении теоретического материала по технологии машиностроения студентами 4 - 6 курсов. Может быть полезно молодым специалистам машиностроительной отрасли.
Подготовлено на кафедре производства летательных аппаратов и управления качеством в машиностроении СГАУ.
© Самарский государственный
аэрокосмический университет, 2012
СОДЕРЖАНИЕ
| 1. Руководство по изучению 1.1. Цели и задачи дисциплины 1.2 Методические рекомендации по изучению дисциплины 1.3 Форма контроля 1.4 Вопросы итогового контроля 1.5 Библиографический список 2 Основной теоретический материал курса 2.1 Основные понятия из области технологической оснастки 2.1.1. Назначение приспособлений 2.1.2 Термины и определения 2.1.3 Классификация станочных приспособлений 2.2 Конструкция и особенности эксплуатации различных типов станочных приспособлений 2.2.1 Приспособления для станков токарной группы 2.2.1.1 Станочные центры 2.2.1.2 Центровые оправки 2.2.1.3 Поводковые устройства 2.2.1.4 Люнеты 2.2.1.5 Самоцентрирующие трёхкулачковые патроны 2.2.1.6 Специальные приспособления для токарной обработки 2.2.2 Приспособления для сверлильных станков 2.2.2.1 Конструктивные особенности сверлильных приспособлений 2.2.2.2 Типы сверлильных приспособлений 2.2.2.3 Многошпиндельные головки для одношпиндельных сверлильных станков 2.2.3 Приспособления для фрезерных станков 2.2.3.1 Особенности фрезерных приспособлений 2.2.3.2 Поворотные приспособления с вертикальной и горизонтальной осью вращения 2.3 Методика проектирования станочных приспособлений 2.4 Базирование деталей в станочных приспособлениях 2.5 Схемы базирования деталей в станочных приспособлениях 2.5.1 Схема базирования заготовок по плоским поверхностям 2.5.2 Схема базирования заготовок по наружным цилиндрическим поверхностям 2.5.3 Схемы базирования заготовок по плоским и внутренним цилиндрическим поверхностям 2.5.4 Схемы базирования заготовок по наружным цилиндрическим поверхностям с пересекающимисяосями Тема 2.6 Определение сил закрепления деталей в станочных приспособлениях 2.6.1 методика определение сил закрепления деталей в станочных приспособлениях 2.6.2 Примеры расчёта закрепления деталей в станочных приспособлениях 2.6.3 Коэффициент надёжности закрепления деталей в станочных приспособлениях 2.7 Конструкции зажимных устройств станочных приспособлений 2.7.1 Винтовые зажимные устройства 2.7.2 Клиновые зажимные устройства 2.7.3 Эксцентриковые зажимные устройства 2.7.4 Рычажные зажимные устройства 2.7.5 Примеры конструктивного оформления зажимных элементов 2.8 Методика расчёта основных типов зажимных устройств станочных приспособлений 2.8.1 Расчёт винтовых зажимов 2.8.2 Расчёт эксцентриковых зажимов 2.8.3 Расчёт клиновых зажимов 2.8.4 Расчёт рычажных зажимов 2.9 Методика расчёта погрешности обработки в станочных приспособлениях 2.9.1 Расчёт приспособления на точность 2.9.2 Примеры расчёта точности обработки 2.10 Особенности применения приспособлений на станках с ЧПУ 2.10.1 Требования к приспособлениям для станков с ЧПУ 2.10.2 Контроль размеров деталей при изготовлении на станках с ЧПУ 2.10.3 Приспособления для настройки инструмента вне станка 2.11 Направляющие и установочные элементы станочных приспособлений 2.11.1. Детали приспособлений для направления рабочего инструмента 2.11.2 Детали приспособлений для настройки технологической системы на выдерживаемый размер 3. Контрольные работы 3.1 Методические рекомендации по выполнению 3.2 Варианты заданий 4 Система контроля знаний 4.1 Тесты для самоконтроля 4.2 Итоговый тест для самоконтроля |
РУКОВОДСТВО ПО ИЗУЧЕНИЮ
1.1. Цели и задачи дисциплины
Цели дисциплины: формирование у студентов теоретических знаний, связанных с изучением основных положений о технологической оснастке, о расчёте и конструировании станочных приспособление, о принципах базирования деталей в станочных приспособлениях и т. д.
Задачи дисциплины:
- Усвоение базовых понятий, связанных с понятием технологическая оснастка;
- Ознакомление с основными типами станочных приспособлений;
- Изучение принципов проектирования различных типов станочных приспособлений;
- Изучение принципов оптимального применения станочных приспособлений с режущим, мерительным и вспомогательным инструментом;
- Изучение особенностей станочных приспособлений для станков с ЧПУ.
1.2 Методические рекомендации по изучению дисциплины
Изучение дисциплины «Технологическая оснастка» связано с необходимостью рассмотрения большого количества литературных источников. В этой связи рекомендуется воспользоваться данным контентом и рекомендуемой в библиографическом списке литературой. В тоже время вопросы связанные с технологической оснасткой рассматриваются и в большом количестве других источников, поэтому для изучения вышеназванного курса может использоваться и любая другая литература соответствующей тематики.
Объем и примерное содержание курса представлено в нижеприведенных вопросах по самоконтролю.
Вопросы к самоконтролю по курсу «Резание материалов»
1.Что входит в понятие «технологическая оснастка»?
2.Что понимают под термином «приспособление»?
3.Как классифицируют приспособления в зависимости от характера производства?
4.Как влияет использование приспособлений на основное и вспомогательное время обработки и какие требования предъявляют при этом к приспособлению?
5.Что такое базы заготовки, как они классифицируются?
6.Почему стремятся к совмещению баз заготовок?
7.Какие требования предъявляют к базам?
8.Чем руководствуются при установлении черновых (необработанных) баз?
9.Какие причины вызывают погрешности установки и базирования заготовки?
10.Каким должно быть взаимное расположение установочных элементов приспособлений и точек приложения усилий, создаваемых зажимными механизмами?
11.Изложите правило шести точек для базирования заготовок.
12.Что такое база, какие поверхности заготовки используют в качестве баз?
13.В чем смысл правила о неизменности баз и чем вызвано его применение?
14.Объясните содержание понятия «погрешности базирования и закрепления заготовки».
15.Начертите схемы установок заготовки на штыри, на два пальца и плоскость, на плоскость и одно отверстие.
16.Какие основные требования предъявляют к зажимным механизмам приспособлений?
17.Какую форму имеют части винтового зажима, соприкасающиеся с обработанной и необработанной поверхностями заготовки?
18.Какие зажимные механизмы используются в приспособлениях?
19.Как определяют силу зажима и ее направление?
20.Каковы преимущества и недостатки винтовых, клиновых и эксцентриковых зажимных механизмов?
21.В каких случаях применяют постоянные и сменные направляющие втулки?
22.По какому классу и посадке изготовляют втулки (внутренний и наружный диаметр)?
23.Перечислите конструкции делительных и поворотных устройств.
24.Почему заготовка не должна опираться непосредственно на поверхность корпуса?
25.Расскажите об основных типах станочных приспособлений и особенностях их конструирования.
26.Расскажите о токарных патронах. Нарисуйте принципиальную схему, 3 - кулачкового патрона.
27.Какие требования предъявляются к токарным центрам?
28.Зачем применяют хомутики при обработке заготовок на токарных станках?
29.Нарисуйте схему оправки токарного станка. Зачем применяют гидропласт или масло в таких оправках?
30.Для чего применяют люнеты на токарных станках? Нарисуйте принципиальную схему одной из конструкций люнета.
31.В каких случаях на токарных станках применяют планшайбы?
32.Расскажите о требованиях, предъявляемых к зажимным приспособлениям для сверлильных станков.
33.Нарисуйте схему скальчатого кондуктора и расскажите о принципах его действия.
34.Расскажите о типах стационарных зажимных устройств для сверлильных станков.
35.Расскажите о многошпиндельных сверлильных головках
36.Какие требования предъявляются к приспособлениям для фрезерных станков?
37.Нарисуйте принципиальную схему одного из зажимных приспособлений, применяемых на фрезерном станке.
38.Расскажите о разных типах станочных тисков.
39.Нарисуйте схему работы ручного прихвата. Расскажите о его преимуществах и недостатках.
40.Какие делительные приспособления применяются на фрезерных станках?
41.Зачем применяются делительные головки на фрезерных станках?
42.Какие специальные требования предъявляются к зажимным приспособлениям для станков с ЧПУ и обрабатывающих центров?
43.Какие требования предъявляются к установке приспособлений на станок с ЧПУ?
44.Расскажите о назначении приспособлений для металлорежущего инструмента.
45.Какими данными необходимо располагать для проектирования специального приспособления?
46.Изложите порядок конструирования приспособления.
47.Какие детали приспособлений быстро изнашиваются и какие меры принимаются для уменьшения их износа?
Форма контроля
Контроль знаний осуществляется на итоговой аттестации по результатам письменных ответов студентов на вопросы билетов, сформированных из вопросов итогового контроля.
К итоговой аттестации допускаются студенты выполнившие контрольную работу и выполнивших программу практических занятий.
Вопросы итогового контроля
Вопросы к итоговой аттестации:
1. Что такое «технологическая оснастка»
2. Назначение станочных приспособлений
3. Типы станочных приспособлений
4. Классификация станочных приспособлений
5. Системы станочных приспособлений
6. Особенности приспособлений к станкам токарной группы
7. Виды и назначение токарных центров
8. Назначение и типы центровых оправок
9. Назначение и типы поводковых устройств
10. Назначение и типы люнетов
11. Назначение и конструкция токарного патрона
12. Назначение и виды специальных приспособлений для токарной обработки
13. Особенности приспособлений к сверлильным станкам
14. Типы сверлильных приспособлений
15. Конструкция и работа кантующихся кондукторов
16. Конструкция и работа скальчатых кондукторов
17. Конструкция и работа многошпиндельных сверлильных головок
18. Особенности приспособлений к фрезерным станкам
19. Назначение и конструкция поворотных фрезерных приспособлений
20. Этапы проектирования станочных приспособлений
21. необходимость базирование деталей в станочных приспособлениях
22. Правило шести точек
23. Базовые опоры, назначение, виды и конструкция
24. дополнительные опоры, назначение, виды и конструкция
25. Особенности и примеры базирования по наружным цилиндрическим поверхностям
26. Особенности и примеры базирования совместно по плоским и наружным цилиндрическим поверхностям
27. Методика определения сил закрепления деталей в станочных приспособлениях
28. Расчётные схемы по определению сил закрепления при сверлении и фрезеровании
29. Коэффициент надёжности закрепления деталей в станочных приспособлениях
30. Назначение и конструкция винтовых зажимных устройств станочных приспособлений
31. Назначение и конструкция клиновых и эксцентриковых зажимных устройств станочных приспособлений
32. Назначение и конструкция рычажных зажимных устройств станочных приспособлений
33. Методика расчёта винтовых зажимов
34. Методика расчёта клиновых зажимов
35. Методика расчёта эксцентриковых зажимов
36. Методика расчёта рычажных зажимов
37. Методика расчёта приспособления на точность
38. Особенности приспособлений для станков с ЧПУ
39. Назначение, типы и особенности конструкции кондукторных втулок
40. Назначение, типы и особенности конструкции установов
Библиографический список
1. Косов, Н. П. Технологическая оснастка: вопросы и ответы [Текст] : [учеб. пособие по специальности "Технология машиностроения"] / Н. П. Косов, А. Н. Исаев,
А. Г. Схиртладзе. - М. : Машиностроение, 2005. - 303 с.
2. Справочник технолога-машиностроителя [Текст] : в 2 т. / [А. М. Дальский [и др.] ; под ред. А. М. Дальского [и др.]. - 5-е изд., испр. - М. : Машиностроение : Машиностроение-1, 2003
3. Маслов, А. Р. Приспособления для металлообрабатывающего инструмента [Текст] : справочник / А. Р. Маслов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 2002. - 251 с.
4. Григорьев, С. Н. Инструментальная оснастка станков с ЧПУ [Текст] : Справочник/ С. Н. Григорьев, М.В. Кохомский, А. Р. Маслов; под общ. ред. А. Р. Маслова. – М.: Машиностроение, 2006. – 544 с.
5. . Боровский, Г. В. Справочник инструментальщика [Текст]/ Г. В. Боровский, С.Н. Григорьев, А. Р. Маслов; под общ. ред. А. Р. Маслова. – 2-е изд., испр. – М.: Машиностроение, 2007. – 463 с.
6. Обработка металлов резанием [Текст] : справ. технолога / А. А. Панов [и др.] ; под общ. ред. А. А. Панова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение : Машиностроение-1, 2004. - 784 с
7. Методика проектирования неразборных специальных станочных приспособлений [Текст] : учеб. пособие / Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева ; [авт.-сост. А. Д. Комаров и др.]. - Самара : СГАУ, 2005. - 58 с
8. Проектирование специальных станочных приспособлений [Текст] : учеб. пособие / Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева ; [авт.-сост. А. Д. Комаров и др.]. - Самара : СГАУ, 1994. - 58 с
9. Шманев, В. А. Приспособления для производства двигателей летательных аппаратов [Текст] : (конструкция и проектирование) : учеб. пособие для авиац. специальностей вузов / В. А. Шманев, А. П. Шулепов, Л. А. Анипченко ; под ред. В. А. Шманева ; Куйбышев. авиац. ин-т им. С. П. Королева. - М. : Машиностроение, 1990. - 256 с.
10. ГорошкинА.К.Приспособления для металлорежущих станков: Справочник [Текст]. — 7-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1979. — 303 с.
11. Станочные приспособления: Справочник. В 2 т. [Текст] / Пред. ред. совета Б.Н. Вардашкин. — М.: Машиностроение, 1984. — Т. 1 / Под ред. Б. Н. Вардашкина, А. А. Шатилова, 1984. — 502 с.; Т. 2 / Под ред. Б.Н.Вардашкина, В.В.Данилевского, 1984. — 656 с.
Основные понятия из области технологической оснастки
Назначение приспособлений
Современные тенденции в проектировании объектов машиностроительных производств требуют повышения качества и надежности работы деталей, что связано с интенсификацией производства на основе широкого использования прогрессивных технологий и средств автоматизации и механизации. В машиностроительном производстве используется комплекс различных технологических процессов, обеспечивающих получение заготовок, изготовление деталей, сборку, испытание и упаковку изделий. Среди всех видов технологических процессов наиболее сложными и трудоемкими являются технологические процессы механической обработки заготовок. Это объясняется тем, что большинство деталей имеет сложную конструктивную форму и низкую жесткость, изготавливается из труднообрабатываемых материалов. В тоже время, к точности геометрических параметров и качеству обрабатываемых поверхностей этих деталей предъявляются высокие требования. Все это приводит к тому, что технологические процессы изготовления деталей становятся многооперационными и почти каждая операция требует соответствующих средств технологического оснащения.
К технологической оснастке относятся станочные приспособления, режущий, мерительный и вспомогательные инструменты, контрольные приборы и др. В общем объеме технологической оснастки на станочные приспособления приходится более 60 % трудоемкости ее изготовления. Сложность технологических процессов изготовления деталей двигателей обусловливает применение большого числа разнообразных конструкций приспособлений.
Вспомогательными инструментами называются дополнительные устройства к металлорежущим станкам, предназначенные прежде всего для быстрого, надёжного и правильного закрепления металлорежущего инструмента в зажимах станка.
К вспомогательным инструментам относятся:
· Сменные резцедержатели с цилиндрическим хвостовиком и с базирующей призмой;
· Расточные оправки;
· Патроны для нарезания наружных резьб плашками;
· Переходные втулки для закрепления метчиков в патроны для нарезания резьб плашками;
· Оправки качающиеся и патроны для различных типов развёрток.
· Цанговые патроны для закрепления инструмента;
· Втулки переходные с конусами Морзе, с конусами 7:24 для закрепления инструмента;
· Патроны для быстросменного инструмента;
· Оправки для закрепления фрез.
Станочными приспособлениями называют дополнительные (вспомогательные) устройства к металлорежущим станкам. Они предназначены для:
1) установки обрабатываемых заготовок при выполнении операций в соответствии с требованиями технологического процесса;
2) повышения точности и стабильности качества обработки поверхностей, что обеспечивается путем правильного базирования, надежного закрепления заготовки и придания ей большей жесткости в процессе обработки;
3) повышения производительности труда, что достигается за счет устранения разметки заготовок перед обработкой, выверки заготовок при установке и сокращении штучного времени на всех технологических операциях механической обработки.
Для уменьшения основного технологического времени используют многоместные приспособления (сокращается длина пути режущего инструмента) и многоинструментальную обработку (в работе участвует одновременно несколько режущих инструментов). Увеличение жесткости всей технологической системы за счет приспособления способствует устранению вибраций при резании и позволяет выполнять обработку заготовки с наивыгоднейшими режимами резания. Кроме этого повышенная жесткость приспособления является одним из условий реализации многоинструментальной обработки, например фрезерования нескольких поверхностей заготовки комплектом фрез.
Доля вспомогательного времени в мелкосерийном и серийном производстве в общей структуре нормы времени на выполнение технологической операции составляет более 40 ... 60 %, что является одним из резервов повышения производительности труда. Поэтому применение более эффективных станочных приспособлений дает возможность уменьшить вспомогательное время. Правильная и быстрая ориентация заготовок при базировании, применение быстродействующих ручных, механизированных, многократных и автоматизированных зажимов, создание механизированных и автоматизированных поворотных и других устройств, использование выталкивателей при снятии обработанных заготовок, применение приспособлений для параллельно-последовательной обработки с непрерывной установкой и сменой заготовок в процессе изготовления - все это дает возможность осуществить полное совмещение и перекрытие вспомогательного времени основным.
Сокращение вспомогательного времени приводит к увеличению загрузки оборудования, а это имеет особенно большое значение для эффективного использования дорогостоящих станков с программным управлением и способствует организации многостаночного обслуживания.
4) расширения технологических возможностей применяемых универсальных и специализированных станков. Оснащение станков приспособлениями позволяет повысить точность и производительность при изготовлении деталей, создает возможность осуществлять обработку заготовок сложных конструктивных форм малой жесткости и использовать универсальные станки для выполнения таких операций, для которых они не предназначены;
5) облегчения труда рабочего и повышения безопасности работы. При применении приспособлений исключаются многие ручные операции и сокращаются затраты физической силы при выполнении операции. Это достигается главным образом за счет упрощения базирования заготовки и использования механизации и автоматизации приспособлений. Труд рабочего становится более производительным, при этом больше уделяется внимания повышению качества работы.
2.1.2 Термины и определения
Станочное приспособление (СП) — вспомогательное орудие производства для установки заготовок с целью обработки на металлорежущем станке. По группам оснащаемых станков СП бывают токарные, сверлильные, расточные, фрезерные, строгальные, долбежные, протяжные, шлифовальные и т. д.
Таблица 1.1 Основные термины и определения
| Станочное приспособление | Определение |
| Специальное | Приспособление, предназначенное для выполнения одной или нескольких операций изготовления определенного изделия (изделий) без регулирования и переналадки |
| Специализированное | Приспособление многократного применения, имеющее специализированные базирующие поверхности для установки заготовок типовых конфигураций в пределах определенных габаритов |
| Универсальное | Приспособление многократного применения, имеющее универсальные базирующие поверхности для установки заготовок различных конфигураций в пределах определенных габаритов |
| Разборное | Приспособление, детали и сборочные единицы которого после окончания эксплуатации используют для оснащения производства других изделий |
| Неразборное | Приспособление, подлежащее списанию после окончания эксплуатации |
| Одноместное | Приспособление для установки одной заготовки |
| Многоместное | Приспособление для одновременной установки нескольких заготовок |
| Групповое | Приспособление для установки заготовок, имеющих различную конфигурацию, но близкие по типоразмеру базы |
| Немеханизированное | Приспособление, не имеющее механизированных сборочных единиц |
| Механизированное | Приспособление с механизированными сборочными единицами, не имеющими кинематической связи с оснащаемым станком |
| Автоматизированное | Приспособление, встроенное в оснащаемый станок, работающее в автоматическом режиме вследствие кинематической связи со станком механизмов загрузки, закрепления, изменения положения заготовки и вспомогательных устройств |
Таблица 1.2 Дополнительные термины и определения
| Термин | Определение |
| Базовое СП | Конструкция многократного применения, имеющая единые стандартные поверхности для установки сменных наладок, а также приводные, зажимные и вспомогательные механизмы |
| Сменная наладка | Сменная специальная часть СП, предназначенная для установки заготовок при выполнении определенных операций или переходов |
| Регулируемая наладка | Часть СП, обеспечивающая установку различных заготовок путем регулирования деталей с базирующими поверхностями |
| Компоновка | Вид существования разборного СП, образованного методами агрегатной сборки |
| Детали и сборочные единицы общего применения для СП | Комплекс унифицированных элементов однократного и многократного применения, предназначенных для использования СП различных систем |
| Детали и сборочные единиц универсально-сборных приспособлений (УСП) | Комплекс унифицированных точных элементов многократного применения, образующих приспособления системы УСП без проектирования, изготовления и дополнительной обработки специальных частей |
| Детали и сборочные единицы сборно-разборных приспособлений (СРП) | Комплекс унифицированных точных элементов много кратного применения, образующих приспособления системы СРП с проектированием и изготовлением специальных частей |
| Станочный крепежный набор | Комплект зажимных элементов, предназначенный для установки заготовок на столах металлорежущих станков |
Станочные центры
Характерными элементами таких приспособлений являются отдельно выполненные детали (центра), предназначенные для установки на станке обрабатываемых деталей типа валов при обточке, шлифовании и других подобных операциях. Передняя (рабочая) часть центра выполняется в виде конуса с углом при вершине 60°, задняя — в виде конуса Морзе, соответствующего конусному отверстию в шпинделе станка. На переднюю часть центра устанавливается обрабатываемая деталь своим центровым отверстием («гнездом»). Задним конусным хвостовиком центр помещается в отверстие шпинделя станка непосредственно или с промежуточной втулкой.
Так как шпиндель передней бабки токарного и центрового шлифовального станков вращается, а шпиндель задней бабки этих станков не вращается, то в процессе обработки детали со шпинделем вместе вращается и передний центр, в то время как задний центр остается неподвижным. Следовательно, условия работы переднего и заднего центров различны. Передний воспринимает нагрузки, вызывающие в его поперечных сечениях нормальные напряжения изгиба и сжатия и касательные напряжения среза (от силы веса обрабатываемой детали, от сил резания и от центробежных сил инерции). Напряжения изгиба и среза изменяются по симметричному знакопеременному циклу, а напряжения сжатия — по постоянному циклу. В сечениях заднего центра, вследствие его неподвижности, кроме указанных напряжений, возникают касательные напряжения кручения от момента трения между центром и обрабатываемой деталью, но изменяются все эти напряжения не по симметричному, а по пульсирующему знакопостоянному циклу. Кроме этого, задний центр (его рабочий конус) подвергается значительному изнашиванию под действием вращающейся на нем детали. При этом изнашивается и центровое отверстие детали, что вызывает определенные погрешности обрабатываемых поверхностей детали. При больших скоростях вращения разогревается задний центр и конец детали, помещенный на нем, а это может привести к усиленному износу центра и к еще большим погрешностям обработки.
Для уменьшения этих погрешностей задние центры изготовляют из прочных высокоуглеродистых сталей и подвергают закалке до высокой твердости. Иногда применяют среднеуглеродистую сталь с наплавлением твердого сплава или хромированием рабочего конуса. Кроме того, для уменьшения погрешностей применяют вращающиеся центры, выполненные в виде съемных стандартных конструкций, которые могут устанавливаться на любом станке, или в виде специальных постоянных конструкций, встроенных в пиноль задней бабки. Последние применяются главным образом на многорезцовых станках и на станках для обработки тяжелых деталей, постоянно выполняющих одну и ту же операцию.
Вращающиеся центры должны надежно воспринимать осевые и радиальные силы и иметь минимальный вылет (для универсальных центров), возможность регулировки подшипников и шлифования конуса после сборки, хорошую смазку, достаточную устойчивость против радиальных колебаний, возможность компенсации удлинения обрабатываемой детали от нагрева и, кроме того, должны быть удобны при сборке. Особое значение эти требования приобретают при проектировании центров для скоростного и силового точения.
В современных станках подвод заднего центра к обрабатываемой детали механизируют и автоматизируют. При этом привод к пиноли должен обеспечивать надежное ее зажатие после создания необходимой осевой силы на обрабатываемую деталь.
В конструкции, показанной на рис. 2.1, в результате давления сжатого воздуха на поршень 2 в полости 3 цилиндра 4 пиноль 1 останавливается. После этого сжатый воздух отводит цилиндр вправо, тяга 6, связанная с цилиндром, поворачивает колесо 7, которое выдвигает клиновой фиксатор 8, стопорящий пиноль. По окончании обработки детали сжатый воздух поступает в полость 5 цилиндра, который перемещается влево до тех пор, пока фиксатор не освободит пиноль, после этого приходит в движение поршень и оттягивает пиноль вправо. Одностороннее отжатие пиноли клином является недостатком этой конструкции.
Рис. 2.1. Типовая конструкция центра с пневмоподачей
При обработке на станках торцовых поверхностей канавок и других элементов, находящихся на точном расстоянии от торца вала, этот торец следует использовать в качестве установочной поверхности, т. е. при установке вала данный торец должен дойти до постоянного упора (рис. 2.2, а), относительно которого определяется положение инструмента. Чтобы при этом вследствие возможного различия глубины центрового отверстия, не случилось так, что вал не дойдет до упора (рис. 2.2, б) или дойдя до него, окажется неправильно установленным (рис. 2.2, в), применяют так называемые плавающие центра.
Рис. 2.2. Плавающие центры (а, б, в), конструкция плавающего центра (г)и поводковые центры (д, е)
На рис. 2.2, г показана одна из конструкций плавающего центра, обеспечивающего не только правильную установку вала на центр и фиксацию в осевом направлении, но и выполняющего одновременно функции поводкового устройства, вращающего вал в процессе обработки.
Пружина 4 выдвигает центр 7 вправо до упора 1. Обрабатываемая деталь при установке на центр перемещает его влево. Когда деталь дойдет до поводковой шайбы 6, последняя сожмет резиновые пробки 8 и переместит плунжеры 5, действующие на кольцо 2, за которым помещены шарики 3. Если установочный торец обрабатываемой детали недостаточно строго перпендикулярен оси детали, поводковая шайба 6 поворачивается почти без трения на центре и без сдвига в поперечном направлении. Плунжеры 5 при этом с помощью шариков 3 самоустанавливаются, удерживая поводковую шайбу в нужном положении, не нарушая установку обрабатываемой детали на центре 7.
При обработке полых деталей типа втулок или труб нередко применяют постоянные рифленые центры (рис. 2.2, ди е), устанавливаемые в передней бабке станка, и рифленые центровые пальцы вращающихся центров — в задней бабке. Гайка 11 (рис. 2.2, д)и гайка 10с двумя штифтами 9(рис. 2.2, ё) служат для выталкивания центров из отверстия шпинделя и одновременно предохраняет переднюю часть шпинделя от повреждений.
Центровые оправки
Для обработки полых тонкостенных деталей типа втулок и деталей с короткими центральными отверстиями типа зубчатых и червячных колес применяются оправки, на которые обрабатываемые детали с гладким отверстием надеваются с прессовой или переходной посадкой. Иногда детали дополнительно укрепляют на оправке с помощью гайки с быстросъемной шайбой. Для деталей со шлицевыми или шпоночными отверстиями оправки также выполняются со шлицами или шпонками. Оправку вместе с помещенными на ней деталями устанавливают на центрах станка подобно обычному валу. Оправки делятся на жесткие и разжимные.
Жесткие оправки выполняют гладкими цилиндрическими, иногда слегка коническими, цилиндрическими со шпонками и со шлицами. Для обеспечения определенного положения обрабатываемой детали при обточке и подрезке одного торца на оправке выполняют с одной стороны опорный буртик, а с другой — проточку для выхода резца на расстоянии от буртика, меньшем длины детали на 5 мм. При необходимости подрезать оба торца детали оправку выполняют с двумя проточками на расстоянии, меньшем длины детали на 10мм.
На оправках для правильного и быстрого надевания детали создается специальная приемная часть, равная приблизительно половине длины отверстия обрабатываемой детали.
В целях лучшего центрирования деталей на гладких оправках рабочую часть таких оправок иногда выполняют длиной больше диаметра отверстия детали и, как указывалось, слегка конусной.
Рис. 2.3 Гладкая жёсткая конусная центровая оправка
Изготовляются оправки из малоуглеродистых обычных и легированных сталей с последующей цементацией рабочих поверхностей и закалкой до твердости HRC 58 - 62. Рекомендуется применять хромистую сталь марки 20Х.
Разжимные центровые оправки выполняют в виде цанговых, плунжерных, мембранных конструкций и конструкций с гидропластмассой. Необходимость в таких оправках обусловлена наличием в механизмах и машинах большого количества тонкостенных деталей типа втулок, которые во многих случаях нельзя без деформации запрессовать на жесткую оправку. Разжимные оправки удобны для обработки деталей с установочным отверстием значительного диаметра.
Наиболее точная обработка достигается при использовании оправок с гидропластмассой, вследствие того, что с помощью таких оправок разжимная сила распределяется равномерно по всей поверхности установочного отверстия, в то время как при использовании других оправок эта сила действует не на всю поверхность отверстия, а только на поверхность соприкосновения с деталью лепестков цанги, секторов мембран или плунжеров. Вследствие этого только оправки с гидропластмассой практически не могут вызвать радиальную деформацию детали, которая возможна при других разжимных оправках, особенно при плунжерных.
Высокая точность центрирования деталей с помощью оправок с гидропластмассой обусловлена и тем, что в таких оправках нет звеньев, точность которых влияла бы на точность центрирования, как это имеет место в других конструкциях, точность которых по мере износа трущихся частей и возможного засорения сильно понижается.
На рис. 2.4 показана оправка с гидропластмассой для обработки тонкостенной стальной гильзы 3 цилиндра двигателя.
Корпус 5 оправки представляет полую деталь с углублениями для гидропластмассы. Углубления перекрыты тонкостенными оболочками 4 и 5, являющимися установочными для обрабатываемой детали 5. Разжимаются гильзы с помощью этих оболочек путем давления плунжеров 2 и 7 на гидропластмассу при подвинчивании гаек 1 и 8. Для этого оправка помещается вертикально в специальную подставку, в которой при завинчивании, например, гайки 8 гайка 1 удерживается от проворачивания. Когда движение гайки 8 прекращается, она начинает проворачиваться вместе с корпусом 5, который при этом ввинчивается в гайку 1 и заставляет ее перемещать ряд плунжеров 2. Недостатком такой конструкции является то, что на плунжеры действуют вращающиеся детали (гайки 1 и 5), что может вызвать перекос плунжеров. Для предотвращения этого перекоса между плунжерами и гайками следует помес