Типовые элементы приспособлений

В состав приспособлений входят следующие типовые элементы и устройства:

• установочные;
• направляющие;
• настроечные;
• зажимные;
• силовые;
• вспомогательные;
• базовые.

Установочные элементы (рисунок 2.1) служат для базирования заготовок и деталей. Они должны быть точными, сменными и износостойкими.

Направляющие элементы (кондукторные втулки, копиры) применяют для устранения упругих отжатий инструмента и придания ему определенного положения относительно заготовки. Они должны быть точными, сменными и износостойкими.

Настроечные элементы (высотные и угловые установы) применяют для контроля положения инструмента при настройке станка.

Зажимные элементы обеспечивают надежный контакт заготовки с установочными элементами и препятствуют ее смещению при обработке.

Силовые устройства (пневматические, гидравлические и др.) создают необходимую для зажима заготовки силу тяги.

Рисунок 2.1 – Установочные элементы приспособлений

К вспомогательным устройствам относят поворотные и делительные устройства, применяемые в многопозиционных приспособлениях для придания обрабатываемой заготовке необходимого положения относительно инструмента; выталкиватели ручного и автоматического типа для быстрого удаления небольших деталей из приспособлений; подъемные устройства, выполняющие специальные технологические приемы.

Базовые элементы (корпусы, плиты, планшайбы) служат для крепления к ним сопряженных других элементов, устройств и механизмов приспособлений.

Вопросы для самопроверки

1. Какие элементы входят в состав приспособления и какие функции они выполняют?
2. Поясните назначение установочных элементов приспособления.
3. Поясните назначение вспомогательных элементов приспособления.

Установочные элементы

Рисунок 2.2 – Опоры

Для установки заготовок на плоские баз ы (заготовки типа параллелепипед, корпус, брус и т.п.) применяются опоры и опорные пластины. При установке на чистые базы (предварительно обработанные поверхности) используются опоры с плоской головкой (рисунок 2.2,а), а для тяжелых заготовок – опорные пластины (рисунок 2.2,д). При установке заготовки на черные (необработанные) базовые поверхности используют постоянные опоры со сферической (рисунок 2.2,б) и рифленой (рисунок 2.2,в) головками, а также регулируемые опоры (рисунок 2.2,е,ж). Постоянные опоры запрессовывают в корпусе приспособления либо непосредственно по посадкам H7/r6 или H7/n6, либо через стальную втулку (рисунок 2.2,г), что повышает ремонтопригодность приспособления.

Регулируемые опоры 1 (рисунок 2.2,е,ж) ввертывают в корпус на резьбе, стопорят в нужном положении контргайкой и регулируют для компенсации износа и при переналадке приспособления.

Для достижения высокой износостойкости установочные элементы изготавливают из стали и подвергают термической обработке.

Например, применяют конструкционную углеродистую сталь 20 или хромистую сталь 20Х с цементацией рабочих поверхностей на глубину 0,8…1,2 мм с последующей закалкой до твердости HRC_э 57…61.

Установка заготовок на внешнюю цилиндрическую поверхность и перпендикулярную к ее оси плоскость осуществляется в опорные призмы и самоцентрирующие патроны с упором в торец или уступ ступени. Для заготовок с обработанной поверхностью (диаметром 5…150 мм) применяют широкие опорные призмы (рисунок 2.3,а), для заготовок с необработанной поверхностью – узкие призмы (рисунок 2.3,б), которые уменьшают влияние макрогеометрических погрешностей баз заготовок на их устойчивость в призме в результате локализации контакта.

Для локализации контакта заготовку 1 можно устанавливать на четыре опоры (вставки) 2 (рисунок 2.3,в), запрессованные в боковые поверхности призмы. В таких призмах заготовки занимают вполне устойчивое положение даже при наличии искривленности, бочкообразности и других погрешностей формы. Тяжелые длинные заготовки устанавливают на ролики (рисунок 2.3,г), образующие призму. Пример использования призмы в приспособлении показан на рисунке 2.3, д.

1 – корпус; 2 – винт опорный; 3 – прихват вращающийся; 4 – контактный элемент; 5 – призма; 6 – винтовой зажим Рисунок 2.3 – Типы призм и схема установки заготовки во втулку

Призмы изготавливают из стали 20Х с цементацией на глубину 0,8…1,2 мм и закалкой рабочих поверхностей до твердости НRС_э 55…60. Призмы больших размеров изготавливают из серого чугуна с привернутыми стальными калеными щеками. Призмы крепят к корпусу приспособления винтами и фиксируют контрольными штифтами. Боковые (рабочие) и нижние поверхности призм шлифуют до R_а = 0,63...0,32 мкм.

Установка цилиндрических заготовок при обработке на станках токарного типа осуществляется в двух, трех (рисунок 2.4), четырех и шести кулачковых самоцентрирующих патронах. При этом могут возникнуть погрешности формы (прогибы и выпучивания) цилиндрической поверхности заготовки (для колец и тонкостенных втулок). При узких кулачках наибольшие прогибы кольца возникают в местах приложения сил закрепления, а наибольшие выпучивания – в сечениях симметрии между кулачками. При широких кулачках деформация колец снижается.

Общий вид токарного трехкулачкового саоцентрирующего патрона показан на рисунке 2.5.

Рисунок 2.4 – Закрепление цилиндрических заготовок в двухкулачковом а) и трехкулачковом б) патронах и в призмах в)	Установка вала в трехкулачковом патроне	Рисунок 2.5 – Общий вид трехкулачкового патрона

Установку заготовок на внутреннюю цилиндрическую поверхност ь и перпендикулярную к ее оси плоскость (детали типа втулка) производят на пальцы и оправки. Торец заготовки координирует ее положение по длине, а такие элементы, как шпоночная канавка, радиальное отверстие и др. определяют ее угловое положение. Под точностью центрирования понимается получаемое смещение оси базовой поверхности детали относительно оси вращения центрирующе-зажимного устройства.

Оправки подразделяются на жесткие (рисунок 2.6) и разжимные (рисунок 2.7).

Типы жестких оправок:

а) оправка 1, на которую заготовка насаживается с зазором (рисунок 2.6,а).
Положение заготовки по длине определяется буртом оправки. Проворачивание заготовки предотвращается затяжкой гайки 3, действующей на шайбу 2. Базовые отверстия заготовок рекомендуется выполнять по 7-му квалитету. Точность центрирования зависит от зазора и обычно составляет 0,02...0,3 мм;

б) оправка, на которую заготовка насаживается с натягом (рисунок 2.6,б). Использование подкладных колец при запрессовке позволяет ориентировать заготовку по длине на оправке. Точность центрирования 0,005…0,01 мм.

Рисунок 2.6 – Жесткие оправки

Оправки изготавливают из стали 20Х, с цементацией на глубину 1,2…1,5 мм и последующей закалкой до твердости HRC_э 55…60. Рабочие поверхности шеек шлифуют до Rа = 0,63…0,32 мкм. Для передачи момента на конце оправки предусматривают квадрат, лыски или поводковый палец. Оправки диаметром более 80 мм для облегчения выполняют полыми.

На рисунке 2.6,в показан пример использования оправки по рисунку 2.6,а для обработки детали на токарном станке. Оправка с заготовкой устанавливается в центра токарного станка.

Типы разжимных оправок:

а) консольная оправка с прорезями на рабочей шейке служит для закрепления заготовки 1 затяжкой внутреннего конуса 2 (рисунок 2.7,а). Допускается использование баз в виде отверстий, обработанных с точностью Н8…Н12. Точность центрирования 0,02...0,04 мм;

Рисунок 2.7 – Разжимные оправки

б) консольная оправка с тремя сухарями 2, разжимаемыми внутренним конусом. применяется для закрепления толстостенных заготовок 1 с обработанным или необработанным отверстием (рисунок 2.7,б). Точность центрирования 0,05...0,1 мм;

в) оправка с упругой гильзой, разжимаемой изнутри гидропластмассой (рисунок 2.7,в). Затягиванием винта 4 сжимают гидропластмассу 3, которая, разжимая тонкостенную гильзу 2, закрепляет заготовку 1. Базовые отверстия заготовок выполняют с точностью Н7...Н8. Точность центрирования- 0,005...0,01мм;

г) оправка с гофрированными втулками (рисунок 2.7,г). При приложении осевой силы к тяге 3 цилиндрические части втулок 2 выпучиваются и прочно закрепляют заготовку 1. Втулки изготавливают из стали 38Х, У10А или 65Г с термической обработкой до твердости НRС_э 45…50. Разностенность втулки допускается до 0,05 мм и биение торца до 0,005 мм. Точность обработки базовых отверстий в пределах Н6...Н7. Точность центрирования 0,003...0,02 мм.

Установку плоских заготовок и заготовок типа корпус осуществляют базовыми отверстиями на пальцы (рисунок 2.8) в приспособлении. Пальцы диаметром до 16 мм выполняют из стали У7А, а диаметром более 16 мм- из стали 20Х с цементацией на глубину 0,8…1,2 мм и закалкой до твердости
НRС_э 50…55. Рабочую поверхность пальцев шлифуют до Rа = 0,63…0,32 мкм по посадкам Н7/g6 или Н9/f8.

Погрешности установки на пальцы характеризуются смещениями заготовки на величину диаметрального зазора между поверхностями сопряжения. Если базовый торец заготовки не перпендикулярен к оси отверстия, возможно отклонение оси отверстия от оси пальца.

Для облегчения надевания заготовок на пальцах снимается фаска.

Рисунок 2.8 – Установочные пальцы: а, б – постоянные; в, г – сменные	Рисунок 2.9 – Схема установки заготовки базовыми отверстиями на пальцы

Схема установки заготовки на два пальца показана на рисунке 2.9. Заготовку 1 ставят на пластины 2. Палец 3 выполняют цилиндрической, а палец 4 – срезанной (ромбической) формы для обеспечения возможности повышения допуска на расстояние L между осями базовых отверстий.

Один палец выполняют цилиндрической, а другой – срезанной (ромбической) формы.

Установка заготовки на центровые гнезда и конические фаски применяется при обработке деталей типа валов. В качестве установочных элементов используют центры.

Рисунок 2.10 – Центры

Их конструктивные разновидности:

• жесткий центр (рисунок 2.10, а);
• срезанный центр (для деталей типа гильз, рисунок 2.10, б);
• центр (специальный) с тремя узкими ленточками 1 (рисунок 2.10, в);
• поводковый центр, передающий крутящий момент от вдавливания рифлений в поверхность конической фаски заготовки при приложении к центру осевой силы (что ухудшает поверхность базовой фаски) (рисунок 2.10, г);
• плавающий передний центр – применяется для точной установки заготовки 3 по длине. При упоре в торец промежуточной втулки 2 совмещаются технологическая и измерительная базы (рисунок 2.10, д);
• вращающиеся центры (рисунок 2.10,е).

В быстроходных токарных станках, а также при обработке тяжелых деталей в заднюю бабку устанавливается вращающийся центр. Вращающийся центр обладает пониженной по сравнению с жестким центром жесткостью, но не изнашивается и не портит базовых поверхностей, так как вращается вместе с заготовкой. Вращающиеся центры бывают универсальные и специальные Для вращающегося центра необходимо два радиальных шарикоподшипника 1 (рисунок 2.10,е) и один упорный 2.

Центры изготовляют из сталей 45, У6А, У8А и подвергают термической обработке до твердости HRC_э 56…61. износостойкость повышают наплавкой твердого сплава.

При установке на два центра заготовка сохраняет одну степень свободы – возможность вращения вокруг своей оси. Поэтому в ряде случаев, например при фрезеровании шпоночных пазов или квадратов, необходимо дополнительное базирование заготовки с помощью упоров и других устройств.

Рисунок 2.11 – Схемы установки цилиндрических колес по поверхностям зубьев

Установка заготовки по зубчатым поверхностям (рисунок 2.11) применяется при шлифовании осевых отверстий цилиндрических и конических зубчатых колес. Используя в качестве баз рабочие (эвольвентные) поверхности зубьев, достигают точной соосности отверстия и зубчатого венца. На рисунок2.11 показаны различные схемы установки цилиндрических колес. В качестве установочных элементов используют шарики для конических колес, ролики для прямозубых цилиндрических колес
(рисунок 2.11,а), шарики и витые упругие ролики для цилиндрических колес со спиральным зубом, шарики для конических колес, а также рейки (рисунок 2.11,б), зубчатые эксцентричные секторы (рисунок2.11,в) и качающиеся рычаги (рисунок 2.11,г) в специальных патронах. Ролики и шарики размещают во впадинах зубчатого венца. В самоцентрирующихся патронах мембранного и клинового типа установочные элементы крепятся в обойме, допускающей возможность их самоустановки по впадинам колеса.

Установку конических зубчатых колес осуществляют на шаровые опоры, применяя специальные устройства, прижимающие деталь по торцу ступицы.

Вопросы для самоконтроля

1. В каких случаях для базирования заготовок применяются опоры с рифленой (насеченной) и плоской головками?
2. Дайте описание конструктивных особенностей жестких и разжимных оправок.
3. Какие установочные элементы используются для базирования заготовок на отверстия?
4. Как базируются заготовки типа втулок?
5. Какие материалы используются для изготовления установочных элементов: опор, установочных пальцев, оправок?
6. Какие виды центров применяют при установке валов на центровые гнезда и конические фаски?
7. Как базируются заготовки с зубчатыми венцами?