Станочные приспособления

УСТАНОВКА ДЕТАЛЕЙ В ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ. ТИПЫ УСТАНОВОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Детали машин в процессе их обработки на станках образуют с режущем инструментом, как правило, двух- или трехподвижные кинематические пары, т. е. из шести независимых движений (степеней свободы), которыми обладает любое свободное в пространстве тело, сохраняют два или три независимых движения.

Так, при обработке на токарном станке цилиндрической поверхности стержня в один проход обрабатываемая деталь вращается около своей оси, а инструмент поступательно перемещается параллельно этой оси, т. е. деталь и инструмент в процессе такой обработки образуют двухподвижную вращательно-поступательную кинематическую пару.

При обработке на том же станке той же поверхности или другой какой-либо криволинейной поверхности в несколько проходов указанная пара имеет три степени свободы, так как в процессе обработки деталь вращается, а инструмент перемещается поступательно в двух направлениях — параллельно и перпендикулярно оси детали.

Сущность установки детали при выполнении любой операции и состоит в лишении детали соответствующего числа степеней свободы, причем эта сущность не изменяется и от вида обработки. Например, при той же обработке цилиндрической поверхности на токарном станке деталь может совершать поступательное движение, а инструмент — вращательное. При выполнении этой операции на сверлильном станке обрабатываемая деталь обычно остается неподвижной, а инструмент совершает вращательное и поступательное движения.

Независимо от того, сколько степеней свободы сохраняет кинематическая пара инструмент—обрабатываемая деталь, последняя с приспособлением не образуют кинематической пары, так как деталь в приспособлении лишена всех степеней свободы, ибо относительно приспособления она должна быть неподвижной от начала до конца обработки заданной поверхности. Исключение составляет вращающаяся обрабатываемая деталь, установленная на неподвижный центр (например, центр задней бабки токарного станка) и образующая с этим центром одноподвижную кинематическую пару. Но такую установку следует отнести к группе «неправильных установок».

Движения обрабатываемой детали, необходимые при выполнении некоторых операций, например при фрезеровании последовательно нескольких прорезей на цилиндрической или торцовой поверхности детали, при последовательном сверлении нескольких отверстий, расположенных на окружности определенного радиуса, не являются дополнительной степенью свободы

Для других видов обработки необходимое число опорных точек для обеспечения неподвижности обрабатываемой детали относительно приспособления также не превышает шести. Например, при фрезеровании шпоночного паза Ш на цилиндрической детали ( 1, б), расположенного под определенным углом к пазу П во фланце детали, последняя должна быть установлена на четыре точки К у лежащие попарно в плоскостях А—А и Б—Б и лишающие деталь четырех степеней свободы (двух вращательных и двух поступательных движений относительно осей х и г), и еще на две точки Л и Af, одна из которых лишает деталь поступательного движения вдоль оси уу а вторая — вращательного относительно той же оси.

Так как опоры воспринимают, кроме веса детали, еще силы зажима и силы резания, которые могут быть значительными, то их должны изготовлять из высокопрочных, износостойких материалов. Поэтому для опор применяют хромистую сталь 20Х и конструкционную сталь 20 с цементацией рабочих поверхностей опор на глубину 0,8—1,2 мм и закалкой до твердости HRC 58—62. Рабочие поверхности для обеспечения лучшего прилегания к ним обрабатываемой детали должны быть по возможности небольших размеров. Для легкой и быстрой замены опор в случае износа или повреждения необходимо обеспечить свободный доступ к ним.

Для того чтобы обрабатываемая деталь имела устойчивое положение на основных опорах, последние следует располагать на максимально возможном расстоянии, друг от друга, причем так, чтобы силы резания и зажима находились либо против опор, либо между ними вблизи какой-либо опоры. По условиям обработки это требование не всегда может быть выдержано и деталь, установленная на основные опоры, хотя бы и размещенные в наиболее выгодном положении, часто оказывается неустойчивой под действием сил резания. Например, плита 4 ( 1), поставленная на три основные опоры 2, оказывается вполне устойчивой только при сверлении отверстий/ расположенных в пределах контура треугольника опор (на  1, штриховая линия), и теряет устойчивость при сверлении отверстий, расположенных за пределами контура указанного треугольника, например в точках б к с. Неустойчивость эта может быть вызвана силой подачи инструмента, или силой зажима, под действием которых возможна деформация детали или даже ее поломка.

Чтобы исключить эти явления, можно увеличить число основных опор (принять больше шести), но только в том случае, когда обрабатываемая деталь устанавливается в приспособлении обработанными поверхностями и обеспечен одинаковый уровень всех опор в каждой из установочных поверхностей и точное взаимное положение этих поверхностей.

В тех случаях, когда обрабатываемая деталь устанавливается в приспособлении необработанными поверхностями (обычно это имеет место на первых операциях), нельзя увеличивать число основных опор в каждой из трех координатных плоскостей, так как это приводит к неправильному положению детали. Это объясняется тем, что при большом числе опор необработанная деталь может занять неустойчивое положение или установится с перекосом на опорах.

Во избежание этих явлений, целесообразно в местах приложения сил резания (в рассматриваемом случае в точках б и с) и сил зажима применять подвижные, так называемые, вспомогательные опоры, которые включаются в работу только после того, как деталь займет определенное положение на основных опорах. Число вспомогательных опор определяется конфигурацией и жесткостью обрабатываемой детали, условиями обработки и т. п., поэтому может быть различным.

В приспособлении штыри обычно устанавливают с тугой или глухой посадкой 2-го класса точности в отверстия, обработанные непосредственно в корпусе. Опорные площадки на корлусе для головок штырей делают слегка выступающими для того, чтобы можно было одновременно обрабатывать их в одной плоскости. Иногда в отверстия корпуса приспособления запрессовывают переходные закаленные втулки, в которые штыри входят с плотной или скользящей посадкой 2-го класса точности.

Применение переходных втулок сокращает время, необходимое для ремонта приспособления. Торцы переходных втулок должны быть отшлифованы и находиться в одной плоскости, а высота Н головки штырей должна быть выдержана по скользящей посадке 2-го или 1-го класса точности.

При конструировании таких опор необходимо предусматривать возможность удаления изношенного штыря. С этой целью отверстие для штыря следует делать сквозным. В настоящее время на такие опоры имеется стандарт, в котором они называются постоянными.

Наиболее распространенная конструкция пл-астинки приведена на  2, б. Пластинка закрепляется на корпусе приспособления двумя или тремя винтами Мб, М8, М10 или М12 в зависимости от размера поперечного сечения ее. Для облегчения передвижения обрабатываемой детали, а также для безопасной очистки приспособления от стружки вручную на рабочей поверхности пластины делают фаску под углом а = 45°.

Головки винтов, крепящих пластину, обычно утопают на 1 — 2 мм относительно рабо чей плоскости пластины, образуя углубления, в которых, так же как и в промежутках между головками и отверстиями для них, скопляется мелкая стружка. Это создает трудности при очистке приспособления. Поэтому такие пластины целесообразно применять только в качестве вертикальных или верхних опор. Эти пластины можно использовать также в качестве предварительных горизонтальных направляющих для загрузки обрабатываемых деталей в приспособление.

Стремление получить наиболее компактную конструкцию привело к созданию пластин с косыми углублениями для отверстий под винты ( 2, г). Косое расположение пазов позволяет непрерывно направлять обрабатываемую деталь при перемещении ее по пластинам (если такое перемещение необходимо) и способствует более эффективной очистке установочной поверхности детали. В отношении очистки косых углублений от стружки эти опоры менее удобны по сравнению с опорами, показанными на  2, в.

Установочные детали укрепляются на узких выступах корпуса приспособления, чем обеспечивается легкость и удобство очистки их от стружки, так как между этими выступами накапливающаяся стружка не мешает правильной установке детали и может быть удалена не после обработки каждой детали. При этом можно автоматически удалять стружку, если промежутки между опорами на корпусе приспособления выполнить наклонными, не уменьшая жесткость приспособления, его габаритные размеры и вес.

Существуют оптимальные размеры пластин, разработаны нормали и стандарты на эти детали, которыми следует руководствоваться при проектировании приспособлений.

Смещение пластин при сборке приспособления за счет зазора между крепежными винтами и отверстиями для них не влияет на положение поставленной на пластины обрабатываемой детали. Однако в случаях, когда силы, действующие на деталь, создают угрозу такого смещения в процессе обработки, пластины изготовляют с усиленным поперечным сечением и пригоняют без зазора в пазы корпуса приспособления.

Площадки на корпусе приспособления для пластин (как и для штырей) целесообразно шлифовать или, в крайнем случае, шабрить, что позволяет дольше сохранить одинаковый уровень установочных поверхностей всех опор.

Если на установочной поверхности обрабатываемой детали имеется припуск, который удаляется при выполнении последующих операций и который для различных партий деталей может быть неодинаковым, или форма установочной поверхности деталей может оказаться также неодинаковой, то применяются, так называемые, регулируемые опоры также стандартизованные.

Регулируемыми часто делают боковые опоры ( 3, б). Регулируется одна опора в любой установочной плоскости. Однако в мелкосерийном производстве, где производится обработка деталей разных размеров при использовании одного и того же приспособления, иногда делают все опоры регулируемыми. Регулирование опор обычно выполняет наладчик.