На станках сверлильно-фрезерно-расточной группы с ЧПУ целесообразно применять устройства, работающие под давлением масла 10…15 МПа, что позволяет применять цилиндры небольших диаметров, и в большинстве случаев обойтись без сложных механизмов-усилителей. В качестве источника давления масла мы применяем пневмогидравлические преобразователи давления, обеспечивающие создание высокого давления сжатого воздуха цеховой пневматической линии.
В качестве зажимных механизмов мы применили рычажный механизм. Можно было бы применить еще и эксцентриковый, но тогда неудобно было бы устанавливать заготовку.
Зажимные механизмы выполняют функцию механизмов-усилителей силы, развиваемой приводом:
где i — коэффициент усиления.
При проектировании нашего приспособления мы соблюли такие условия как: в процессе зажима у нас не нарушается положение заготовки, достигнутое при базировании; закрепление надежное, смятие заготовки исключено, т.к. расстояние от оси центра зажима до упоров небольшое примерно 21 мм. Усилие зажима направлено перпендикулярно плоскости заготовки.
Рис. 5. Схема зажима заготовки.
Расчет усилия зажима детали в приспособлении и параметров механизированного привода.
Расчет сил зажима сводится к решению задачи статики на равновесие заготовки, находящейся под действием приложенных к ней внешних сил.
На операции сверления и зенкерования при принятом способе базирования и схеме закрепления заготовки планки под действием крутящего момента она может повернуться вокруг точки О. Но не забудем, что с зажимом в том же направлении будет действовать осевая сила Р0, это обстоятельство приводит к тому, что усилия зажима потребуется меньше на величину Р0.
Рис. 6. Схема действия сил резания
Из условия равновесия заготовки уравнение моментов будет иметь вид:
Мкр = Fтр· l ,
где Fтр — сила трения: Fтр = Fз· f.
f — коэффициент трения между заготовкой и зажимным устройством, f = 0,12. После подстановки значений Fтр и введения коэффициента надежности К уравнение примет вид:
К · Мкр = Fз'· f · l,
;
К = К1· К2· К3· К4· К5· К6· К7,
где К1 — гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления;
К2 -коэффициент учитывает увеличение силы резания из-за случайных неровностей заготовки;
К3 — коэффициент учитывает увеличение силы резания вследствие затупления инструмента;
К =1,5 · 1,1 · 1,2· 1,2 · 1,0 · 1,0 = 2,4, принимаем К = 2,5.
Но в том же направлении, что и сила Fз, как было сказано выше, действует осевая сила Р0 = 2129 Н, которая создает дополнительное прижимное усилие.
Следовательно, усилие зажима:
Fз = Fз' - Ро
Fз = 6287 — 2129 = 4158 Н.
Рассчитаем зажимной механизм.
В качестве зажимного механизма в нашем проектируемом приспособлении на базе УСП мы использовали рычажный механизм.
Требуемое усилие привода Fпр, необходимое для создания требуемой силы зажима Fз, используя схему зажима заготовки (рис.
5), рассчитаем по формуле:
где l1 и l2 — плечи рычагов;
η - КПД рычажного механизма, учитывающий потери на трение η=0,85.
Мы выбрали гидроцилиндр одностороннего действия. Гидроцилиндр у нас расположен сверху рычага, следовательно, он создает тянущую силу.
Сила, развиваемая гидроцилиндром, зависит от диаметра цилиндра.
где D — диаметр поршня;
р — давление масла (МПа), примем предварительно 1,4 МПа;
η - КПД цилиндра (0,9−0,96);
N — сила возврата пружины, примем 20Н.
Принимаем D = 40 мм.
Выбор режущего инструмента для проектируемой операции.
В используемом нами станке наибольший размер конуса закрепляемого инструмента Морзе 4. Конус конца шпинделя внутренний по ГОСТ 15 945–70 — 40 (конусность 7: 24).
Для сверления 2-х отверстий Ø7 мм выбираем сверло из быстрорежущей стали Р6М5 с коническим хвостовиком для станков с ЧПУ по ОСТ 2 И20−2-80, диаметр сверла d = 7,0 мм, длина сверла L =150, длина рабочей части l =69 мм, Конус Морзе 1, (2301−3562).
Сверло 035−2301−1005 ОСТ 2 И20−2-80.
Для зенкерования отверстий с Ø15 мм, выбираем зенкеры, оснащенные пластинами из твердого сплава Т15К6 по ГОСТ 3231–71: D = 15 мм, L = 212 мм, l = 114 мм, Конус Морзе 2.
Зенкер 2310−5697 Т15К6 ГОСТ 3231–71.
Рис. 7. Зенкер.
Для сверления 2-х отверстий Ø9 мм выбираем сверло из быстрорежущей стали Р6М5 с коническим хвостовиком для станков с ЧПУ по ОСТ 2 И20−2-80, диаметр сверла d = 9,0 мм, длина сверла L =162, длина рабочей части l =81 мм, Конус Морзе 1, (2301−3574).
Сверло 035−2301−1013 ОСТ 2 И20−2-80.
Для сверления отверстия Ø10,2 мм выбираем сверло из быстрорежущей стали Р6М5 с коническим хвостовиком для станков с ЧПУ по ОСТ 2 И20−2-80, диаметр сверла d = 10,2 мм, длина сверла L =168, длина рабочей части l =87 мм, Конус Морзе 1, (2301−3579).
Сверло 035−2301−1018 ОСТ 2 И20−2-80.
Для нарезания резьбы М12−7Н берем метчик короткий с проходным хвостовиком для метрической резьбы ГОСТ 3266–81, номинальный диаметр резьбы 12 мм, шаг Р = 1,75, L = 89 мм, l = 29 мм, для сквозных отверстий l1 = 10,5 мм, d1 = 9,0 мм.
Метчик 2621−2535 ГОСТ 3266–81.
Выбор вспомогательного инструмента для проектируемой операции
Вспомогательный инструмент-это технологическая оснастка, предназначенная для установки режущего инструмента. На станках с ЧПУ сверлильно-фрезерно-расточной группы применяется стандартный инструмент с различными размерами и формой присоединительных поверхностей, по которым он соединяется со вспомогательным инструментом, образуя инструментальные блоки.
Соединение режущего и вспомогательного инструмента осуществляется различными способами: для инструмента к коническим хвостовиком по конусу Морзе; для инструмента с цилиндрическим хвостовиком в цанговом патроне; для насадного инструмента по цилиндрическому отверстию с креплением винтом.
Соединение вспомогательного инструмента со шпинделем нами выбранного станка осуществляется по конусной поверхности № 40 по ГОСТ 15 945–70 с конусностью 7:24, а передача крутящего момента осуществляется торцовым шпоночным соединением.
Рис. 8. Втулка переходная с конусом Морзе.
Для сверел по обработке отверстий Ø7, Ø9, Ø10,2 выбираем втулку:
Втулка 6103−4015−01 ОСТ 2-П12−7-84. L = 100 мм, D = 25 мм, КМ 1.
Для зенкера выбираем втулку:
Втулка 1679−40−2-14 ОСТ 2-П12−7-84.
Рис. 9. Патрон цанговый для зажима с цилиндрическим хвостовиком с втулкой-цангой переходной.
Для метчика выбираем патрон цанговый: Тип 6151−7042−24 ГОСТ 25 827
Комплектация: патрон, гайка, ключ. l = 125 мм; D = 40 мм, D1 = 91 мм, диапазон зажима 2−20мм, цанга ER32.
Список используемой литературы
Белоусов А. П. Проектирование станочных приспособлений. М.: «Высшая школа», 1980 г.
Кузнецов Ю. И. Технологическая оснастка к станкам с программным управлением. М.: «Машиностроение». 1976 г.
Кузнецов Ю.И., Маслов А. Р. Оснастка для станков с ЧПУ. М.: «Машиностроение». 1990 г.
Горошкин А. К. Приспособления для металлорежущих станков. Справочник М.: «Машиностроение». 1979 г.
Кузнецов Ю. И. Технологическая оснастка для станков с ЧПУ и промышленных роботов. М.: «Машиностроение». 1987 г.
Справочник технолога-машиностроителя в 2-х т. /Под редакцией А. Г. Касиловой и Р. К. Мещерякова. Изд. 4-е перераб. и доп., М.: Машиностроение, 1987 г.
Дополнительная литература Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станков. М.: «Машиностроение». 1966 г.
Уткин Н. Ф. Приспособления для механической обработки. Лениздат, 1983 г.
Станочные приспособления. Том 1, 2. Под редакцией Вардашкина Б.Н.
Обработка металлов резанием. Справочник. Под редакцией Панова А. А., М.: «Машиностроение». 1988 г.
