Приспособление сверлильное

Определим ступень скорости станка

Определим диапазон регулирования  по формуле 3.50 [6, стр.80]:

 

По  табл. 3.30 [6, стр.81]  определим ближайшее  меньшее табличное значение ( ), что соответствует стандартному знаменателю

Определим диапазон регулирования для расчетной  частоты вращения шпинделя станка

Находим ближайшее значение (меньшее) диапазона регулирования по табл. 3.30 [6, стр.81]:

 где 

Определим частоту вращения шпинделя станка:

 

Следовательно:

 

Длина рабочего хода шпинделя станка:

 

 

Основное машинное временя  обработки:

 

.

Минутная подача:

 

Крутящий момент и осевая сила резания:

 

 

где  [1, стр.281] – постоянная и показатели степени;

 поправочный коэффициент (для стали 45).

 

Следовательно:

 

 

где  [1, стр.281] – постоянная и показатели степени;

 поправочный коэффициент.

 

Следовательно:

 

Мощность резания:

 

Т.к. мощность резания меньше мощности электродвигателя привода станка (0,92 кВт < 2,2 кВт), то, следовательно, станок 2Н125 подходит по мощности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Анализ  существующих конструкций приспособлений и обоснование выбранных решений

 

На рис. 3.1 показано приспособление к многошпиндельной сверлильной головке для обработки отверстий в деталях крышек и фланцев [4, стр.163]. Заготовка 2 крепится при помощи прижима 3 со сферой и пружин 5, которые установлены на колонках головки. Заготовка вставляется в отверстие опоры 1 и ориентируется подпружиненной вилкой 8 до того, как будет закреплена качающимся прижимом 3. Вилка перемещается к установленной детали пружинами 7 и разворачивает ее на оси опоры 1 до тех пор, пока оба ушка не упрутся в вилку 8. В исходное положение вилка отводится клином 6 при ходе головки с кондукторной плитой 4 вверх.

Простота конструкции является его достоинством.

 

 

 

Рисунок 3.1 -  Приспособление к многошпиндельной сверлильной головке для обработки отверстий в деталях крышек и фланцев

На рис. 3.2 показано приспособление к многошпиндельной головке для  обработки отверстий в деталях  типа крышек [4, стр. 163]. В нем заготовка 4 становится в отверстие стакана 5 и крепится пяткой 3. Сила закрепления зависит от параметров пружин 1, установленных на колонках головки. В кондукторной плите 2 предусмотрено отверстие под заготовку 4, а прижимная пятка 3 крепится в П-образном приливе кондукторной плиты. Перед креплением заготовка разворачивается двумя призмами 8 до совмещения осей квадратного фланца с осями кондукторных втулок. Пружины 7, перемещающие призмы 8, выбирают в зависимости от веса заготовки и коэффициента трения. В исходное положение призмы 8 возвращаются клином 6 при  ходе кондукторной плиты 2 вверх. 

Простота конструкции является его достоинством.

 

 

Рисунок 3.2 -  Приспособление к многошпиндельной головке для обработки отверстий в деталях типа крышек

 

На рис. 3.3 представлены несколько кондукторов, предназначенных для сверления отверстий без пневматического привода [2, стр.458]. Связь многошпиндельных головок с приспособлениями необходима для точного совмещения осей рабочих шпинделей головки с осями кондукторных втулок и обрабатываемых отверстий. Кондукторная плита выполняется за одно целое с приспособлением или выполняется подвесной.

В первом случае (позиция а) две направляющие колонки закрепляются в корпусе 1 приспособления, а в корпусе сверлильной головки предусматриваются приливы К с точными отверстиями для направления по колонкам. Во втором случае (позиция б) кондукторная плита 3 связана с головкой при помощи колонок 6, закрепленных в кондукторной плите гайками 2. В свою очередь кондукторная плита 3 с втулками 4 направляется по пальцам 5, закрепленным в корпусе 1 приспособления. Применение подвесных плит облегчает установку и снятие обрабатываемой детали.

 

Рисунок 3.3 –  Связь многошпиндельных головок  с приспособлением

На рис. 3.4 показан пример конструкции с пружинным механизмом [2, стр. 144]. В данной конструкции зажим автоматически осуществляется при опускании гильзы 1 шпинделя сверлильного станка. На гильзе закреплена поперечина 2, несущая колонки 3 с пружинами. На колонках, которые для повышения жесткости направляются втулками 5, подвешена кондукторная плита 4. Перед началом сверления кондукторная плита зажимает деталь 6 с силой, достаточной, чтобы удержать деталь в начале обработки. Для этого при сборке пружины сообщается соответствующая начальная осадка f_н. По мере подачи сверла усадка увеличивается и в конце обработки достигает значения, близкого к f_к. Чтобы не было большой разницы в силе зажима в начале и в конце обработки, длину пружины Н в свободном состоянии и осадку f_к берут как можно бóльшими.

 

 

Рисунок 3.4 – Типовая конструкция пружинного механизма

 

За  основу разрабатываемой в данном курсовом проекте принята конструкция приспособления, приведенная на рис. 3.3, б.

В разрабатываемом в данном курсовом проекте приспособлении базировать деталь необходимо по плоским поверхностям с применением стандартизованных опорных пластин и цилиндрических опор. Для направления режущего инструмента применяем четыре сменные кондукторные втулки, установленных на кондукторной плите. Зажим заготовки необходимо осуществлять кондукторной плитой сверху. В качестве силового привода, для упрощения конструкции приспособления, применим пружинный механизм. При этом обрабатываемая деталь прижимается сверху кондукторной плитой с применением качающегося на оси прижима.

 

 

 

 

4. Описание  конструкции и принципа действия  приспособления

 

 

Разработанное  в данном курсовом проекте сверлильное приспособление состоит из основания 27 (см. БНТУ 13.14.11.000 ВО). На основании 27 с помощью четырех винтов 3 прикреплены опорные пластины 12. Дополнительно в горизонтальной плоскости деталь базируется с помощью двух стандартизованных цилиндрических опор 11, которые запрессованы в кронштейн 32. Кронштейн 32 к основанию 27 крепится с помощью трех винтов 2 и двух штифтов 20. Опора 10, установленная в кронштейне 33 и закрепленная с помощью гайки 8, предназначенная для ориентирования детали в горизонтальной плоскости. Кронштейн 33 прикреплен к основанию 27 с помощью двух винтов 1 и двух штифтов 19. Кондукторная плита 34 направляется в вертикальной плоскости с помощью двух скалок 25, прикрепленных к основанию 27 с помощью восьми винтов 5.  На кондукторной плите 34 в промежуточных втулках 7 установлены четыре сменные кондукторные втулки 4, предназначенные для направления режущего инструмента. Втулки фиксируются с помощью винтов 4. Для зажима заготовки служит качающийся прижим 28, вращающийся на оси-винте 35. Упоры 36 предназначены для предотвращения самопроизвольного поворота прижима 28 в вертикальной плоскости. Для связи кондукторной плиты и сверлильной головки служат две скалки 30, которые прикреплены к кондукторной плите 34 с помощью гаек 9. Необходимое усилие прижима заготовки обеспечивается с помощью двух пружин 29. Шайбы 31 служат для поднятия кондукторной плиты во время раскрепления заготовки и установления хода сверлильной головки.

Приспособление работает следующим  образом. В исходном положении сверлильная головка вместе с кондукторной плитой поднята вверх. Деталь устанавливается на опорные пластины 12 до упора в опоры 10 и 11. При движении сверлильной головки вниз, кондукторная плита также перемещается вниз и в результате сжатия пружин 29 с помощью прижима 28 прижимает обрабатываемую деталь к опорным поверхностям приспособления. После обработки детали сверлильная головка перемещается вверх и за счет шайб 31 перемещает кондукторную плиту вверх, разжимая обрабатываемую деталь.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Силовой  расчет приспособления

 

5.1. Расчет силы зажима заготовки

 

Расчет сил зажима может быть сведен к решению задачи статики  на равновесие твердого тела (заготовки) под действием системы внешних  сил.

Силы трения при выводе сверла, вес заготовки не учитываются из-за незначительности их величины по сравнению с другими силами.

 

На рис. 5.1 приведена схема базирования детали на операции сверления отверстий с указанием сил, действующих на заготовку во время обработки. Смещающее воздействие на заготовку  при обработке оказывает момент резания М_о и осевая сила резания Р_о. Необходимо определить условия закрепления заготовки в приспособлении и силу зажима.

 

С учетом условий равновесия заготовки  в процессе обработки составим следующую  систему уравнений:

 

Преобразуем данную систему уравнений:

 

 

Подставив численные значения, получим:

 

 

Решим данную систему уравнений  с помощью определителей матрицы.

 

 

 

 

Рисунок 5.1 – Схема к расчету силы зажима заготовки 

 

 

 

 

 

Т.к. сила зажима получилась отрицательной, то в качестве силы зажима примем 30% от осевой силы резания:

 

 

При расчете силы зажима вводят коэффициент К, гарантирующий надежное закрепление заготовки в процессе обработки [1, стр.85].

 

 

где  - гарантированный коэффициент запаса;

- при черновой обработке (учитывает увеличение сил резания из-за случайных неровностях на обрабатываемых поверхностях);

- при сверлении (учитывает увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента);

- при сверлении (учитывает увеличение сил резания при прерывистом резании);

- при использовании пневматического привода двойного действия;

 в данном случае не учитывается,  т.к. применяется  механизированный привод;

- при установке заготовки  на плоские опоры.

 

Следовательно:

 

 

Применим К = 2,5.

 

С учетом коэффициента запаса сила зажима W:

 

 

 

5.2. Выбор и  расчет силового привода

 

В разрабатываемом приспособлении применяется пружинный силовой механизм. Поэтому в данном разделе пояснительной записки произведем расчет цилиндрической пружины сжатия. Вследствие того, что прижим детали осуществляется двумя пружинами, то произведем расчет одной из пружин.

На  рис. 5.2 приведена схема силового механизма приспособления.

 

 

 

 

Рисунок 5.2 – Схема силового механизма приспособления

 

Расчет  пружины сводится к определению  диаметра d проволоки, среднего диаметра D_ср пружины, числа рабочих витков n, а также к построению характеристики пружины, т.е. графической зависимости между нагрузкой и деформацией [2, стр.147].

Вместо трудоемкого расчета  по формулам, параметры пружины можно  быстро подобрать по табл. 22 [2, стр.150].

Исходные данные: требуется подобрать  пружину сжатия, которая при нагрузке имеет длину Н_к = 60 мм. Также известно: рабочий ход пружины h = 15 мм; наружный диаметр пружины D 35 мм. Заданная нагрузка не совпадает с нагрузкой, имеющейся в таблице.

По табл. 22 [2, стр.151] находим d = 6 мм, D = 32 мм; t_к = 7,2 мм; t = 8,5 мм.

Определим нагрузку пружины Р_пр при сжатии ее до соприкосновения витков:

 

В данной формуле

 

Определяем шаг t_к пружины при нагрузке :

 

Определим число рабочих витков:

 

 

Определим длину пружины в свободном  состоянии:

 

 

Можно принять

 

Определим деформацию пружины при нагрузке :

 

 

Определим деформацию пружины при нагрузке :

 

 

Определим нагрузку в начале рабочего хода:

 

На рис. 5.3 приведена характеристика пружины.

 

 

Рисунок 5.3 – Характеристика пружины

6. Расчет погрешности механической обработки детали в приспособлении

 

Цель проверочного точностного  расчета заключается в оценке возможности получения при обработке  заготовки в разработанном приспособлении точности размеров и взаимного расположения поверхностей, заданных в чертеже  детали.

В основу расчета положено необходимое условие обеспечения точности при обработке на настроенных станках:

 

 

где  Т – допуск на выдерживаемый в данной операции размер заготовки или требование к точности взаимного положения обрабатываемой поверхности заготовки относительно необрабатываемой;