Загрузочно-разгрузочные устройства

Базирующие устройства

Общие сведения о базировании заготовок на машинах. Базирова­нием называется процесс ориентирования обрабатываемой заго­товки относительно определенных, называемых установочными, поверхностей машины для обеспечения необходимого ее располо­жения при обработке.

Заготовки базируются относительно главного обрабатывающе­го органа с помощью технологических баз заготовки по устано­вочным поверхностям базирующих элементов машины.

Технологической базой называют совокупность поверхностей, линий или точек заготовки, по отношению к которым ориентиру­ются поверхности детали при обработке.

Базирующими элементами машины называют ее устройства, пред­назначенные для базирования заготовок. Ими могут быть не только столы, каретки, суппорты, направляющие линейки, угольники, упоры, но и другие устройства.

Установочными поверхностями базирующих элементов машины являются поверхности для базирования заготовки, соприкасающиеся с ее технологической базой (рис. 79, а). Для ориентировки тела в пространстве необходимо лишить его шести степеней свободы: трех поступательных перемещений вдоль осей координат х, у, z и трех вращений вокруг этих же осей (рис. 79, б). Заготовку ориентируют с помощью трех установочных поверхностей — главной, направляющей и упорной (рис. 79, в). Нижняя поверхность А заготовки, несущая три базирующие точки 1, 2, 3, соприкасается с главной установочной поверхностью и называется главной базирующей поверхностью. Обычно это поверхность с наибольшими габаритными размерами, т.е. пласть призматической заготовки. Боковая поверхность В заготовки, несущая две базирующие точки 4 и 5, соприкасается с направляющей установочной поверхностью и называется направля­ющей базирующей поверхностью.

В качестве нее выбирается поверхность, отличающаяся наиболь­шей протяженностью, обычно одна из кромок призматического тела. Торцовую поверхность С заготовки, несущую на себе одну опорную точку 6 и соприкасающуюся с упорной установочной поверхно­стью, называют упорной базирующей поверхностью.

Виды базирования. В зависимости от характера взаимодействия установочных поверхностей с базирующими поверхностями заго­товки различают три способа базирования — неподвижное, под­вижное и комбинированное (рис. 80).

Неподвижным называется базирование, при котором базирую­щие поверхности заготовки в процессе обработки не перемещают­ся относительно установочных поверхностей базирующих устройств машины. Однако заготовка, оставаясь неподвижной относительно базирующих устройств, движется вместе с ними относительно инструмента (или инструмент относительно заготовки), причем движение может быть поступательным или вращательным.

При позиционной обработке заготовка неподвижна и на нее надвигается инструмент. На рис. 80, а сверлильный суппорт 2 выс­верливает отверстие в заготовке 1. При проходной обработке де­таль вместе с базирующими устройствами перемещается мимо инструмента. На рис. 80, б торцы заготовки 3, закрепленной в суп­порте 7, опиливаются пилой 2.

Неподвижное базирование при вращении заготовки возможно в центрах или патроне. В лущильном станке (рис. 80, в) с чурака 3, зажатого центрами 1, надвигающимся ножом 2 срезается шпон.

Подвижным (скользящим) называется базирование, при кото­ром базирующие поверхности заготовки в процессе обработки пе­ремещаются (скользят) относительно установочных поверхностей базирующих устройств машины.

На рис. 80, д показан случай подвижного базирования при по­ступательном движении. Заготовка 2 главной базирующей поверх­ностью скользит по установочным поверхностям переднего 1 и заднего 4 столов фуговального станка, базируясь на них в процессе обработки ножами, установленными на валу 3. Случай подвижно­го базирования при вращательном движении иллюстрирует схема станка для шлифования круглых деталей (рис. 80, ё) и круглопа­лочного станка (рис. 80, ж).

Комбинированным называется базирование, при котором часть базирующих поверхностей заготовки в процессе обработки остается неподвижной, а часть перемещается относительно установочных поверхностей базирующих устройств машины (рис. 80, и, з).

Конструкции базирующих устройств. К системе базирующих ус­тройств относятся: собственно базирующие элементы — устано­вочные базы машины; зажимные и прижимные элементы и сред­ства механизации базирования.

Элементы базирующих устройств могут быть специальными и универсальными. Часто элементы механизмов подачи (конвейеры, суппорты), а иногда и механизмы главного движения (центры, патроны) одновременно являются элементами базирования.

Собственно базирующие элементы машин отличаются большим разнообразием: столы, направляющие линейки, упоры, ролико­вые конвейеры, каретки, конвейеры, кулачки, патроны и т.д.

Во избежание отхода базирующих поверхностей заготовок от установочных поверхностей машины необходимо обеспечить их плотное и непрерывное соприкосновение силовым замыканием, которое достигается либо собственной массой, либо под действи­ем рук рабочего, либо с помощью специальных приспособлений, прижимных или зажимных устройств.

Прижимными устройствами (прижимами) называют устрой­ства силового замыкания со скользящим контактом с заготов­кой, а зажимными (зажимами) — с неподвижным контактом. За­жимные и прижимные устройства по принципу действия можно разделить на четыре вида: винтовые, пневматические, эксцентри­ковые и пружинные. В современных станках применяют поршне­вые (пневматические), эксцентриковые и пружинные устройства.

Зажимы пневматические (рис. 81, а) могут быть поршневые и диафрагменные, одно- и двустороннего действия. Эти устройства являются быстродействующими, с легким ручным или автомати­зированным управлением. Без учета потерь на трение усилие зажи­ма на штоке для цилиндра двустороннего действия:

 

где F ₃ — усилие на штоке, Н; Р —давление в воздушной сети, 0,5 МПа; D — диаметр поршня, см.

Усилие на штоке в одностороннем цилиндре меньше из-за дей­ствия силы сопротивления пружины q, Н:

Диафрагменные цилиндры отличаются компактностью, малой массой, отсутствием трущихся поверхностей, но имеют ограни­ченный ход штока (30...35 мм).

Усилие на штоке диафрагменного одностороннего цилиндра:

где F ₃ — усилие на штоке, Н ; D — внутренний диаметр по контуру зажима диафрагмы, см; d — диаметр диска на диафрагме, см; Р — давление в сети, МПа.

Гидравлические зажимы аналогичны пневматическим, но ра­ботают при давлении в гидросети 5...6,5 МПа.

Эксцентриковые (рис. 81, б) и кулачковые зажимные устройства работают за счет радиального усилия, развивающегося при измене­нии расстояния от центра вращения эксцентрика или кулачка до рабочей поверхности. К эксцентриковым относят механизмы с про­филем звена, очерченным по дуге окружности, к кулачковым — по математической кривой, когда не требуются большие силы зажима.

Величина зажимного усилия эксцентрикового устройства опре­деляется по формуле

где Q — сила, приложенная к рукоятке, Н; l — плечо, мм; е — эксцентриситет, мм; D — диаметр эксцентрика, мм;/— коэффи­циент трения на поверхности эксцентрика.

Величина усилия на рычаге обычно принимается Q = 40... 80 Н.

Применяются торцевые кулачки (рис. 81, в), рабочий профиль которых сформирован по винтовой линии. Кулачок снабжается рукояткой. При повороте кулачка двуплечий рычаг зажимает заго­товку. Сила зажима определяется, как в винтовых устройствах, с учетом передаточного отношения рычага:

где Q — сила, приложенная к рукоятке, Н; l — плечо, мм; r _ср — средний радиус скольжения опорной точки плеча рычага, мм; α — угол подъема линии профиля кулачка; φ — угол трения; а, b — длины плеч рычага.

На станках с проходной обработкой заготовки прижимают к бази­рующим поверхностям роликовыми элементами (рис. 82, а). Ролик 1 в прижимном устройстве устанавливается на оси штока 4, который перемещается в осевом направлении цилиндра 2. Цилиндр закрепля­ется на подвижной балке 3, которая при наладке станка может пере­мещаться по колонне 7в вертикальном направлении. Усилие прижи­ма создается за счет упругости пружины 5 колпачком 6.

В некоторых станках в качестве прижимных элементов исполь­зуются плоские пружины (рис. 82, б). На форматных и шипорезных станках с проходной обработкой применяют прижимные устройства с гибкой лентой (клиновой ремень, рис. 82, в). Несущим эле­ментом устройства является рама 2, на которой смонтированы опо­ры шкивов 1 и 6. Опора шкива 6 подвижная, что позволяет произво­дить натяжение ленты 4 натяжным механизмом 5. Жесткость ленте придают ролики 7, закрепленные на осях подпружиненных кронш­тейнов. Рама 2 установлена на суппорте 3, что позволяет произво­дить наладку прижимного устройства.

Базирующие устройства

Общие сведения о базировании заготовок на машинах. Базирова­нием называется процесс ориентирования обрабатываемой заго­товки относительно определенных, называемых установочными, поверхностей машины для обеспечения необходимого ее располо­жения при обработке.

Заготовки базируются относительно главного обрабатывающе­го органа с помощью технологических баз заготовки по устано­вочным поверхностям базирующих элементов машины.

Технологической базой называют совокупность поверхностей, линий или точек заготовки, по отношению к которым ориентиру­ются поверхности детали при обработке.

Базирующими элементами машины называют ее устройства, пред­назначенные для базирования заготовок. Ими могут быть не только столы, каретки, суппорты, направляющие линейки, угольники, упоры, но и другие устройства.

Установочными поверхностями базирующих элементов машины являются поверхности для базирования заготовки, соприкасающиеся с ее технологической базой (рис. 79, а). Для ориентировки тела в пространстве необходимо лишить его шести степеней свободы: трех поступательных перемещений вдоль осей координат х, у, z и трех вращений вокруг этих же осей (рис. 79, б). Заготовку ориентируют с помощью трех установочных поверхностей — главной, направляющей и упорной (рис. 79, в). Нижняя поверхность А заготовки, несущая три базирующие точки 1, 2, 3, соприкасается с главной установочной поверхностью и называется главной базирующей поверхностью. Обычно это поверхность с наибольшими габаритными размерами, т.е. пласть призматической заготовки. Боковая поверхность В заготовки, несущая две базирующие точки 4 и 5, соприкасается с направляющей установочной поверхностью и называется направля­ющей базирующей поверхностью.

В качестве нее выбирается поверхность, отличающаяся наиболь­шей протяженностью, обычно одна из кромок призматического тела. Торцовую поверхность С заготовки, несущую на себе одну опорную точку 6 и соприкасающуюся с упорной установочной поверхно­стью, называют упорной базирующей поверхностью.

Виды базирования. В зависимости от характера взаимодействия установочных поверхностей с базирующими поверхностями заго­товки различают три способа базирования — неподвижное, под­вижное и комбинированное (рис. 80).

Неподвижным называется базирование, при котором базирую­щие поверхности заготовки в процессе обработки не перемещают­ся относительно установочных поверхностей базирующих устройств машины. Однако заготовка, оставаясь неподвижной относительно базирующих устройств, движется вместе с ними относительно инструмента (или инструмент относительно заготовки), причем движение может быть поступательным или вращательным.

При позиционной обработке заготовка неподвижна и на нее надвигается инструмент. На рис. 80, а сверлильный суппорт 2 выс­верливает отверстие в заготовке 1. При проходной обработке де­таль вместе с базирующими устройствами перемещается мимо инструмента. На рис. 80, б торцы заготовки 3, закрепленной в суп­порте 7, опиливаются пилой 2.

Неподвижное базирование при вращении заготовки возможно в центрах или патроне. В лущильном станке (рис. 80, в) с чурака 3, зажатого центрами 1, надвигающимся ножом 2 срезается шпон.

Подвижным (скользящим) называется базирование, при кото­ром базирующие поверхности заготовки в процессе обработки пе­ремещаются (скользят) относительно установочных поверхностей базирующих устройств машины.

На рис. 80, д показан случай подвижного базирования при по­ступательном движении. Заготовка 2 главной базирующей поверх­ностью скользит по установочным поверхностям переднего 1 и заднего 4 столов фуговального станка, базируясь на них в процессе обработки ножами, установленными на валу 3. Случай подвижно­го базирования при вращательном движении иллюстрирует схема станка для шлифования круглых деталей (рис. 80, ё) и круглопа­лочного станка (рис. 80, ж).

Комбинированным называется базирование, при котором часть базирующих поверхностей заготовки в процессе обработки остается неподвижной, а часть перемещается относительно установочных поверхностей базирующих устройств машины (рис. 80, и, з).

Конструкции базирующих устройств. К системе базирующих ус­тройств относятся: собственно базирующие элементы — устано­вочные базы машины; зажимные и прижимные элементы и сред­ства механизации базирования.

Элементы базирующих устройств могут быть специальными и универсальными. Часто элементы механизмов подачи (конвейеры, суппорты), а иногда и механизмы главного движения (центры, патроны) одновременно являются элементами базирования.

Собственно базирующие элементы машин отличаются большим разнообразием: столы, направляющие линейки, упоры, ролико­вые конвейеры, каретки, конвейеры, кулачки, патроны и т.д.

Во избежание отхода базирующих поверхностей заготовок от установочных поверхностей машины необходимо обеспечить их плотное и непрерывное соприкосновение силовым замыканием, которое достигается либо собственной массой, либо под действи­ем рук рабочего, либо с помощью специальных приспособлений, прижимных или зажимных устройств.

Прижимными устройствами (прижимами) называют устрой­ства силового замыкания со скользящим контактом с заготов­кой, а зажимными (зажимами) — с неподвижным контактом. За­жимные и прижимные устройства по принципу действия можно разделить на четыре вида: винтовые, пневматические, эксцентри­ковые и пружинные. В современных станках применяют поршне­вые (пневматические), эксцентриковые и пружинные устройства.

Зажимы пневматические (рис. 81, а) могут быть поршневые и диафрагменные, одно- и двустороннего действия. Эти устройства являются быстродействующими, с легким ручным или автомати­зированным управлением. Без учета потерь на трение усилие зажи­ма на штоке для цилиндра двустороннего действия:

 

где F ₃ — усилие на штоке, Н; Р —давление в воздушной сети, 0,5 МПа; D — диаметр поршня, см.

Усилие на штоке в одностороннем цилиндре меньше из-за дей­ствия силы сопротивления пружины q, Н:

Диафрагменные цилиндры отличаются компактностью, малой массой, отсутствием трущихся поверхностей, но имеют ограни­ченный ход штока (30...35 мм).

Усилие на штоке диафрагменного одностороннего цилиндра:

где F ₃ — усилие на штоке, Н ; D — внутренний диаметр по контуру зажима диафрагмы, см; d — диаметр диска на диафрагме, см; Р — давление в сети, МПа.

Гидравлические зажимы аналогичны пневматическим, но ра­ботают при давлении в гидросети 5...6,5 МПа.

Эксцентриковые (рис. 81, б) и кулачковые зажимные устройства работают за счет радиального усилия, развивающегося при измене­нии расстояния от центра вращения эксцентрика или кулачка до рабочей поверхности. К эксцентриковым относят механизмы с про­филем звена, очерченным по дуге окружности, к кулачковым — по математической кривой, когда не требуются большие силы зажима.

Величина зажимного усилия эксцентрикового устройства опре­деляется по формуле

где Q — сила, приложенная к рукоятке, Н; l — плечо, мм; е — эксцентриситет, мм; D — диаметр эксцентрика, мм;/— коэффи­циент трения на поверхности эксцентрика.

Величина усилия на рычаге обычно принимается Q = 40... 80 Н.

Применяются торцевые кулачки (рис. 81, в), рабочий профиль которых сформирован по винтовой линии. Кулачок снабжается рукояткой. При повороте кулачка двуплечий рычаг зажимает заго­товку. Сила зажима определяется, как в винтовых устройствах, с учетом передаточного отношения рычага:

где Q — сила, приложенная к рукоятке, Н; l — плечо, мм; r _ср — средний радиус скольжения опорной точки плеча рычага, мм; α — угол подъема линии профиля кулачка; φ — угол трения; а, b — длины плеч рычага.

На станках с проходной обработкой заготовки прижимают к бази­рующим поверхностям роликовыми элементами (рис. 82, а). Ролик 1 в прижимном устройстве устанавливается на оси штока 4, который перемещается в осевом направлении цилиндра 2. Цилиндр закрепля­ется на подвижной балке 3, которая при наладке станка может пере­мещаться по колонне 7в вертикальном направлении. Усилие прижи­ма создается за счет упругости пружины 5 колпачком 6.

В некоторых станках в качестве прижимных элементов исполь­зуются плоские пружины (рис. 82, б). На форматных и шипорезных станках с проходной обработкой применяют прижимные устройства с гибкой лентой (клиновой ремень, рис. 82, в). Несущим эле­ментом устройства является рама 2, на которой смонтированы опо­ры шкивов 1 и 6. Опора шкива 6 подвижная, что позволяет произво­дить натяжение ленты 4 натяжным механизмом 5. Жесткость ленте придают ролики 7, закрепленные на осях подпружиненных кронш­тейнов. Рама 2 установлена на суппорте 3, что позволяет произво­дить наладку прижимного устройства.

Загрузочно-разгрузочные устройства

Загрузочно-разгрузочные устройства разделяются на две группы: с накопителями и без них. Устройства с накопителями пред­ставляют собой механизмы с емкостью для размещения заготовок.

По способу размещения они подразделяются на бункерные, штабельные и магазинные. В бункерных устройствах — неориентиро­ванное рядами размещение заготовок, в штабельных — ориенти­рованное размещение заготовок рядами в виде штабеля, в мага­зинных — ориентированное размещение заготовок в ряд.

Устройства без накопителей предназначены только для загрузки или укладки заготовок. Загрузочно-разгрузочные устрой­ства могут быть встроены в станок, но могут быть независимыми (автономные) и навесными между двумя станками.

На рис. 83 приведены схемы штабельных питателей. Питатель с вертикальным лифтом (рис. 83, а) применяют при укладке мате­риала 2 в штабель 3. Штабель установлен на платформе лифта 1. Над штабелем имеются цепные питатели 7 с упорами. При их переме­щении по стрелке A верхний слой материала поступает к роликам 6 продольного конвейера 5, а прокладки — к роликам 4. На про­дольном конвейере материал перемещается по стрелке Б. Питатель с наклонным лифтом 2 (рис. 83, б) работает в наклонном положе­нии, поэтому верхний слой материала 4 соскальзывает по стрелке А на поперечный приводной конвейер 5, а с него по стрелке Б на ролики 6 продольного конвейера 7. Постепенная разгрузка лифта осуществляется подъемом его платформы 9 с помощью гидроцилин­дра 8. В вертикальное нерабочее положение лифт поворачивается с помощью гидроцилиндра 3. Когда лифт находится в этом положении и его платформа 9 опущена, загружается очередной штабель загото­вок с помощью приводного напольного роликового конвейера 1.

Магазинные питатели получили в деревообработке наиболее ши­рокое распространение. Питатели для продольной и поперечной выдачи брусков имеют одинаковый принцип действия.

Нижняя заготовка в магазине 1 (рис. 84, а) опирается на на­правляющие 2, расположенные немного выше звеньев конвейера 3. Заготовка выгружается из магазина только после захвата ее упора­ми звеньев конвейера. Регулирование положения магазина на вы­соту заготовки H производится перемещением щитка 4, при этом размер H ₁ должен быть на 3... 5 мм больше H. Шаг А между упора­ми обеспечивает укладку заготовок шириной В на направляющие.

Для загрузки щитов в станки с вальцовой и гусеничной пода­чей применяются питатели, показанные на рис. 84, б. Для того чтобы уровень H разгрузки был постоянным, питатели оборуду­ются подъемным механизмом 2, приподнимающим пакет 1 после выгрузки каждой заготовки на ее толщину Н. Схема на рис. 84, в применяется для загрузки и выгрузки щитовых заготовок 2 сверху. Для захвата материала используются вакуум-присосы 1.

На рис. 84, г приведена схема вальцового навесного питателя для выдачи листовых материалов, пристраиваемого к станку, на­пример к клеенамазывающим вальцам 2. Привод осуществляется от пневмоцилиндра 6. Верхний лист 3 шпона, уложенного на плат­форму 1 подъемного стола, сдвигают со стопы двумя пневматичес­кими вальцами (колесами) 8, приводимыми во вращение зубчато­реечным механизмом 7 пневмоцилиндра 6. Колеса фиксируются в нужном положении опорным роликом 4, а во время возврата в ис­ходное положение они приподнимаются пневмоцилиндром 5.