Роль, значение и место темы урока при подготовке рабочих

Из неметаллических материалов при изготовлении станочных приспособлений широко применяются пластмассы, резина, паронит, стекло органическое, войлок и т. п.

Пластмассы обладают удовлетворительными механическими свойствами и рядом специфических характеристик (шумопоглощение, антифрикционные или фрикционные электроизоляционные, химические). В деталях станочных приспособлений применяют фторопласты, полиамиды, полиуретаны.

Кроме того, используется резина, получаемая при вулканизации натуральных и синтетических каучуков. Она обладает высокой эластичностью, хорошо гасит колебания, износостойка [2, 33].

 

2. Требования, предъявляемые к основным конструктивным элементам приспособления

У шпиндельных узлов оптимальные расстояния между опорами должны быть в пределах 3...4 диаметров передней опоры. Такие узлы имеют повышенную жесткость и минимальные габаритные размеры. В качестве материала для них рекомендуется применять азотируемые (38ХВФЮА, 40ХФА) или цементуемые стали (18ХГТ, 12ХНЗА, 20Х), обладающие высокой твердостью и износостойкостью, малой деформируемостью и высокой прочностью. При этом особое внимание нужно уделять точности изготовления конических посадочных поверхностей под посадки подшипников. Коническая поверхность внутреннего отверстия двухрядных роликоподшипников должна быть выполнена на шпинделе с отклонением угла конуса не более 1'. На работу шпиндельного узла существенно влияет натяг подшипника, оптимальная величина которого должна быть в пределах 2 - 4 мкм. Правильность выбора величины натяга контролируют по температуре нагрева подшипника в процессе эксплуатации. При особо высоких требованиях к виброустойчивости и точности вращения рекомендуется применять подшипники скольжения. Эти подшипники требуют высокой точности выполнения сопрягаемых поверхностей. Обязательным при этом является определение требований к отклонению по некруглости и конусности. Весьма существенный фактор, влияющий на ресурс работы подшипника – перекос осей. В связи с этим при монтаже подшипников скольжения требуется исключить возможные перекосы осей из-за погрешностей как изготовления и монтажа, так и деформации шпинделя. Для стабильной работы подшипника скольжения необходим постоянный температурный режим. Он обеспечивается при использовании температурных компенсаторов при подаче смазки постоянной температуры.

Подшипники качения обеспечивают нормальную работу, если при их монтаже и эксплуатации не было значительных перекосов и деформации колец. Допустимые перекосы составляют 8' для радиальных однорядных подшипников, 4...6'  для радиально-упорных, до 2...4 - для сферических. Большую роль играют погрешность формы посадочных отверстий и биение торцевых опорных поверхностей. В зависимости от класса точности подшипника должны назначаться конусность и отклонение от цилиндричности опорных поверхностей, а также биение заплечиков.

В резьбовых соединениях необходимо обеспечить совпадение шагов. На работоспособность соединения существенно влияет отклонение от перпендикулярности опорной поверхности, которое должно быть для точных резьб в пределах 30...40' и для грубых - 100... 130'.

Поворотные и делительные механизмы рекомендуется использовать с коническими фиксаторами с самотормозящими углами. В механизмах поворота желательно применять амортизаторы, а также механизм разгрузки, двойную фиксацию. Положительный эффект дает повышение жесткости центральной опоры.

В передачах винт - гайка требуется достижение параллельности перемещения относительно оси винта с целью исключения защемления в крайних положениях. Для уменьшения сил трения нужно применять тела качения или гидростатическую смазку, а для ликвидации зазоров - две короткие гайки с регулируемым зазором. Повысить точность перемещения позволяет переход от передач винт-гайка к передачам червяк - червячная рейка.

Направляющие должны обеспечивать постоянство перемещения на протяжении всей рабочей зоны. Одним из основных условий их стабильной работы является надежная защита от попадания в них грязи, стружки, пыли и т. п. Предпочтительны V-образные направляющие. Для уменьшения сил трения целесообразно применение пар трения пластмасса - сталь или пластмасса - чугун. Желательно использовать антискачковые смазочные материалы - масла типа ИНС.

При монтаже зубчатые передачи требуют точного положения осей зубчатых колес и базирования этих колес на валах. При несоблюдении данных требований нарушается точность зацепления, что приводит к резкому ухудшению работы передачи: повышению шума, снижению работоспособности. Для снижения шума рекомендуется применять заполюсные передачи, передачи с коэффициентами перекрытия свыше 2, с модифицированными профилями [2, 23].

 

 

3. Технология обработки корпусов приспособлений: чугунных, стальных, цельных и сварных

Корпус является базовой деталью, объединяющей элементы приспособления; на корпусе монтируют установочные элементы, зажимные устройства, детали для направления инструмента, а также вспомогательные детали и механизмы. Корпус воспринимает силы обработки и закрепления заготовки. Корпус приспособления должен быть жестким и прочным при минимальной массе, удобным для очистки от стружки и отвода охлаждающей жидкости; обеспечивать быструю и удобную установку и съем заготовок; обеспечивать установку и закрепление приспособления на станке без выверки (для этого предусматривают направляющие элементы - пазовые шпонки и центрирующие бурты). Корпус должен быть прост в изготовлении, обеспечивать безопасность работы (недопустимы острые углы и малые просветы между рукоятками и корпусом, могущие вызвать защемление рук рабочего).

Корпусы приспособлений изготовляют литьем, сваркой, ковкой, резкой, используя сортовой материал (прокат), а также сборкой из элементов на винтах или с гарантированным натягом.

Литьем выполняют преимущественно корпусы сложной конфигурации; сроки их изготовления довольно длительны.

Сваркой также можно получать корпусы сложных конфигураций; сроки и стоимость их изготовления могут быть значительно снижены. Применяя усиливающие ребра, уголки, косынки, можно получать вполне жесткие корпусы. Стоимость сварных корпусов может быть вдвое ниже стоимости литых, а масса их уменьшена до 40 %. Элементы сварного корпуса размечают и вырезают из сортового материала газовым резаком. Кромки под сварку обрабатывают на стайках или газовым резаком. Литье корпусов может оказаться выгодным при изготовлении нескольких одинаковых корпусов. Для сокращения сроков и снижения стоимости подготовки производства следует расширять применение сварных корпусов, особенно корпусов крупных размеров.

Ковкой, и резкой сортового материала получают корпусы простых конфигураций и небольших размеров. Лишние объемы металла (напуски) снимают при последующей механической обработке заготовки. Для корпусов сложных конфигураций эти методы могут оказаться нерентабельными, а вынужденное упрощение конструкции приводит к утолщению стенок и увеличению массы детали.

 

а - литого; б - сварного; в - сборного; г - кованого

Рисунок 1 - Технологические варианты корпуса

 

В корпусах сборного типа с введением дополнительных сопряжений объем механической обработки несколько возрастает, а жесткость снижается.

На рисунке 1 показаны варианты (литого, сварного сборного и кованого) получения заготовки корпуса одной конструкции. Конфигурация сварного корпуса почти такая же, как и литого (рисунок 1, а и б). Конфигурация заготовки сборного и особенно кованого корпуса упрощается.

Значительное снижение расходов и сокращение сроков изготовления приспособления обеспечивает стандартизация корпусов и их заготовок. На рисунке 2 показаны примеры заготовок корпусов и стоек станочных приспособлений, получаемых литьем из чугуна СЧ 18 (допускается замена сталью 35Л1). Размеры литых заготовок регламентированы ГОСТ 12947-67 и ГОСТ 12954-67. Имея запас стандартных заготовок различного типоразмера, можно быстро получить желаемую конструкцию корпуса путем снятия лишнего металла.

 

 

Рисунок 2 - Литые заготовки для корпусов приспособлений

 

Корпусы станочных приспособлений для работ с небольшими силами резания можно выполнять из эпоксидных смол литьем в разовые формы из гипса, картона или пластилина. Прочность корпуса повышают введением в смолу наполнителя (стекловолокна, железного порошка) или металлической арматуры.

Корпусы приспособлений простейших конструкций выполняют в виде единой базовой детали различной конфигурации.

Корпусы сложных приспособлений представляют собой сборную конструкцию. Ее элементы могут быть выполнены литьем, сваркой или из сортового проката. Выбор варианта определяется условиями эксплуатации приспособления, сроками, себестоимостью и технологией его изготовления.

 

4. Технология обработки основных деталей приспособлений: призм, цанг, планок

Конструктивно они могут быть выполнены в виде опор, пластин, призм, специальных оправок, пальцев различных конструкций и т.д. Конструкция опорных элементов зависит от геометрической формы обрабатываемой заготовки, поверхности, которой заготовка будет контактировать с ними, точности обработки этих поверхностей и других факторов.

В процессе эксплуатации приспособления опорные элементы изнашиваются или на их рабочих поверхностях могут появиться повреждения. Поэтому, с целью устранения возможных погрешностей, опорные элементы устанавливают на приспособление, в зависимости от конструкции, либо по переходной или неподвижной посадке (цилиндрические опоры, пальцы и т.д.), либо закрепляют винтами (опорные пластины, призмы и др.).

Таким образом, установочные элементы приспособлений должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1) число и расположение  установочных элементов должно  обеспечивать необходимую ориентацию  и устойчивость обрабатываемой  заготовки по принятой схеме  базирования;

2) при использовании черновых  баз с шероховатостью поверхности

Rz ≥ 40 мкм установочные элементы следует выполнять с ограниченной опорной поверхностью в целях уменьшения влияния погрешностей и неровностей этих баз на устойчивость установки;

3) установочные элементы (как основные, так и дополнительные) должны быть жесткими и износостойкими, но не должны портить базовых поверхностей, что особенно важно при установке на точные и чистовые базы, не подвергаемые дальнейшей обработке;

4) для упрощения ремонта  приспособления установочные элементы  должны легко сниматься.

Призмы выполняют из стали марки 45 или из цементируемых сталей 08...20 с закалкой боковых поверхностей до твердости HRC 50...60. Призмы больших размеров делают из серого чугуна с привернутыми закаленными щеками. Погрешности базирования при установке в призму зависят от допуска на диаметр заготовки, а также от погрешностей ее формы.

Для чисто обработанных баз применяют широкие призмы (рисунок 3,а), для черновых – узкие (рисунок 3, б). На рисунке 3, в показан способ установки заготовки 2 на четыре постоянные опоры 3, запрессованные в боковые поверхности призмы 1. В приспособлениях применяют главным образом жесткие призмы с углом a = 900.

 

 

Рисунок 3 - Схемы призм

 

 

Цанги – это такие центрирующие зажимы, которые представляют собой разрезные пружинящие гильзы и применяются для установки заготовок по наружным и внутренним цилиндрическим поверхностям (рисунок 4).

 

Рисунок 4 - Цанга

 

Цанги выполняют из высокоуглеродистой стали У10А и термически обрабатывают о твердости HRC 58 – 62 в местах губок и HRC 39 – 45 в хвостовой части. Все чаще цанги выполняют из легированной стали, содержащей хром и марганец, которые придают цангам твердость и износостойкость.

Изготовление цанг веется по следующему технологическому маршруту:

• предварительная и чистовая обработка основных поверхностей цанги с оставлением временных перемычек в шлицах, предупреждающих коробление лепестков при последующей термической обработке;
• термическая обработка (закалка и отпуск);
• наружное и внутреннее шлифование поверхности цанги;
• прорезание перемычек (узким шлифовальным кругом);
• разжим лепестков оправкой до увеличения ширины шлицев вдвое;
• отпуск для снятия напряжений после разжима лепестков.

Прижимные планки (рисунок 5) служат для закрепления обрабатываемой детали в приспособлении [6, 23]. Они изготовляются из стали 20, цементируются на глубину 0,6 - 1,0 мм и закаливаются до твердости HRC 52 - 56.

 

Рисунок 5 – Планка

 

5. Технология сборки приспособлений

Для обеспечения технологичности сборки станочного приспособления в целом необходимо, чтобы:

• приспособление состояло из отдельных узлов; количество таких узлов не должно быть большим; узел не содержал большое количество сборочных элементов и деталей, так как это усложняет сборку;
• узлы не требовали даже частичной разборки при сборке всего приспособления;
• предусматривались специальные элементы для транспортировки узлов и всего приспособления (рым-болт, отверстия, приливы и т. д.);
• уменьшалось по возможности количество доделочных операций в процессе общей сборки;
• зазор между вращающейся деталью и необработанной поверхностью литой или сварной детали в узлах был не менее. 15 мм; между дном корпуса и вращающимся зубчатым колесом, червяком или любой другой вращающейся деталью - не менее 30...40 мм; между вращающейся обработанной и невращающейся обработанной поверхностью - не менее 3... 5 мм; между обработанными торцами зубчатых колес - не менее 4...6 мм.