Маслов А.Р. Инструментальные системы машиностроительных производств

Подождите немного. Документ загружается.

СИСТЕМЫ БАЗИРОВАНИЯ И ЗАКРЕПЛЕНИЯ 153

Рис.

4.12.

Втулка с «термозажимом»

- втулка / с «термозажимом» (рис. 4.12), в которой закрепле-

ние основано на том, что после нагревания втулки в ее посадочное

отверстие вставляется цилиндрический хвостовик инструмента 2,

который после охлаждения закрепляется по «горячей посадке» с

очень высоким коэффициентом трения.

Оценка систем базирования и закрепления (рис. 4.8^.12) по

количественным критериям позволяет сделать их выбор на стадии

проектирования.

Установлены десять критериев, по которым системы закреп-

ления сравниваются друг с другом.

Затраты времени на обслуживание, которые определяются

(вредней трудоемкостью разборки и сборки компоновки инстру-

мента.

Момент усилия сборки-разборки компоновки.

Размер, определяющий емкость инструментальных магазинов.

Диапазон размеров, обрабатываемых одним комплектом

сменных наладок без перехода на другую систему закрепления.

Использование возможностей станка (отношение макси-

мально допускаемого вылета компоновки к максимальному, опре-

деляемому характеристикой станка).

6. Величина, обратная себестоимости изготовления.

Величина дисбаланса (без дополнительной балансировки).

4.4.

Оценка

Оцениваемый параметр

Время обслуживания компоновки

(среднее), мин

Момент усилия сборки-разборки

(среднее), кН-м

Размер, определяющий емкость

инструментальных магазинов, мм

Диапазон размеров, обрабаты-

ваемых одним комплектом смен-

ных наладок без перехода на дру-

гую систему закрепления, мм

Использование возможностей

станка (отношение максимально

допускаемого вылета компонов-

ки к максимальному, определяе-

мому характеристикой станка), %

систем базирования и

Цанго-

вый па-

трон

0,8

0,5

0,82

3,57

0,91

закрепления

Вариант системы

Переход-

ная втул-

ка с ко-

нусом

Морзе

0,67

1Д

0,36

0,84

Переходная

втулка с од-

носторонним

прижимом

винтом

0,4

100

Гидрав-

лический

патрон

0,4

0,94

0,91

«Тер-

моза-

жим»

0,1

1,6

100

Окончание табл.

4.4

Оцениваемый параметр

Величина, обратная себестоимости

изготовления элементов, входящих

в компоновку (без режущего

инструмента),

1/руб

Дисбаланс,

гмм

Биение контрольных оправок,

мм

Податливость, 8

, мм/кН

Стоимость оборудования

для об-

служивания, тыс.

руб

Сумма относительных показателей

Вариант системы

Цанго-

вый

па-

трон

1/3560

0,49

2,5

3,2

0,0215

0,84

1,33

0,25

13,91

Переход-

ная втул-

ка

с ко-

нусом

Морзе

1/1500

1,09

2,0

0,0245

0,74

278

0,4

0,5

10,60

Переходная

втулка

с од-

носторон-

ним прижи-

мом винтом

1/1750

0,018

112

10,00

Гидра-

вличе-

ский

па-

трон

1/4500

0,39

2,0

0,005

3,6

1,33

0,13

14,13

«Тер-

моза-

жим»

1/1000

1,75

1,5

5,33

0,003

6,0

2,8

0,08

25,56

Примечание.

верхней строке

показатели.

количественные значения,

нижней

относительные

(Л

156 Глава

СИСТЕМЫ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА

8. Биение установленных и закрепленных контрольных оправок.

9. Податливость.

10.

Стоимость оборудования для сборки и разборки компоно-

вок инструмента.

Оценка осуществляется по относительным показателям, когда

количественные значения каждого критерия всех вариантов сис-

тем берутся в отношении к наименьшему значению этого критерия.

Результаты оценки системы сведены в табл. 4.4, в которой

лучшая система закрепления имеет наибольшую сумму относи-

тельных показателей.

4.3.

Системы сменных наладок

К сменным наладкам предъявляют следующие требования:

а) обеспечение заданного технологического процесса (содер-

жание и последовательность переходов), определяющего номенк-

латуру и размеры режущего инструмента;

б) обеспечение требований эксплуатации (предварительная

настройка на размеры обработки, ограничения по длине и массе

инструмента);

в) обеспечение качества обработки (точность размеров, шеро-

ховатость поверхностей, отклонения от правильной геометриче-

ской формы, точность взаимного расположения поверхностей);

г) обеспечение заданной производительности обработки (тре-

буемая частота вращения инструмента, дисбаланс, надежность за-

крепления, предупреждение поломок инструмента);

д) обеспечение заданной производительности подготовки ин-

струмента к работе (быстрая сборка-разборка компоновок инстру-

мента, защита от повреждений, устойчивость к коррозии, удобство

хранения, удобство транспортирования компоновок);

е) снижение расходов на эксплуатацию (минимизация запаса,

стоимость, сокращение затрат на переоснащение, взаимозаменяе-

мость для различных групп и моделей оборудования).

Для разработки системы сменных наладок, отвечающих этим

требованиям, выбирают одну из двух концепций, отражающих

СИСТЕМЫ СМЕННЫХ НАЛАДОК

157

особенности развития современного производства и сближающие

интересы потребителей инструмента и его изготовителей.

Проектирование системы сменных наладок на базе техноло-

гической концепции позволяет отразить требования служебного

назначения (пункты а-г вышеперечисленных условий).

Согласно конструкторской концепции, необходимо придать

сменным наладкам свойства, определяющие экономичность (пунк-

ты д и е).

Возможно компромиссное решение, сближающее обе концеп-

ции на основе унификации присоединительных поверхностей для

обеспечения наименьшего числа связей при их соединении в ком-

поновки. При этом решается задача увеличения надежности рабо-

ты компоновок за счет оптимизации назначаемых допусков на из-

готовление при наибольшем соответствии выполняемым задачам.

Перечисленные условия унификации состава и размеров мо-

гут быть выполнены на основе:

а) данных о видах обрабатываемых поверхностей и их размерах;

б) требований к обрабатываемым деталям;

в) типовых технологических процессов;

г) стандартов на конструкции и размеры присоединительной

поверхности для крепления режущего инструмента (табл. 4.5).

4.5. Типы сменных наладок

Тип вспомогательного

инструмента

Патроны для крепле-

ния сверл, зенкеров,

разверток и фрез с

цилиндрическим хво-

стовиком

Присоединительная

поверхность

для крепления режу-

щего инструмента

Внутренняя

цилиндрическая

Размеры при-

соединительной

поверхности

Отверстие

диаметром

3,0...40

мм

158 Глава

СИСТЕМЫ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА

Продолжение табл. 4.5

Тип вспомогательного

инструмента

Втулки для крепления

сверл, зенкеров, развер-

ток и зенковок с кони-

ческим хвостовиком

Патроны для метчиков

Оправки для чернового

и получистового рас-

тачивания

Патроны расточные с

микрометрической

регулировкой

Патроны расточные с

микрометрической

регулировкой для чис-

тового растачивания

Оправки для насадных

разверток

Оправки перовых

сверл

Оправки для подрез-

ных пластин

Присоединительная

поверхность

для крепления режу-

щего инструмента

Внутренняя

коническая

Внутренняя цилинд-

рическая с поводком

Оправки цилиндри-

ческие с окнами

для резцов

Внутренняя

цилиндрическая

Оправки цилиндри-

ческие с окнами

для резцов

Наружная кониче-

ская поверхность,

конусность 1:30

Внутренняя

призматическая

Внутренняя

призматическая

Размеры при-

соединительной

поверхности

Конусы Морзе

Отверстие

диаметром

6,2...20,0

мм

Оправки

диаметром

20...125 мм

Отверстие

диаметром

Ю...20мм

Оправки

диаметром

40...

100 мм

Конус с поса-

дочным диамет-

ром 13.„22 мм

Отверстие сече-

нием от 6x25 до

11x80 мм

Отверстие сече-

нием от 8x20 до

22x60 мм

СИСТЕМЫ СМЕННЫХ НАЛАДОК 159

Окончание

табл.

4.5

Тип вспомогательного

инструмента

Оправки для насадных

дисковых и трехсто-

ронних фрез

Оправки для насадных

торцовых фрез

Присоединительная

поверхность

для крепления режу-

щего инструмента

Наружная цилиндри-

ческая с продольной

шпонкой

Наружная цилиндри-

ческая с торцовой

шпонкой

Размеры при-

соединительной

поверхности

Цапфа

диаметром

10...40 мм

Цапфа

диаметром

32...50 мм

Сменные наладки морфологически разделяются на 6 типов

[см.

рис. 3.26) по видам крепежной части (табл. 4.6).

4.6. Типизация сменных наладок

по видам крепежной части инструмента

Сменные

наладки

= 0;

rfi = 0

А=0;

= 0;

№

типа

Тип сменной наладки

Оправка для резцовой

вставки с призматиче-

ской крепежной частью

Втулка для инструмен-

та с конической кре-

пежной частью

Втулка для инструмен-

та с цилиндрической

крепежной частью

Крепежная

часть

Призматический

паз

Коническое от-

верстие

Цилиндрическое

отверстие

160 Глава

СИСТЕМЫ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА

Окончание

табл.

4.6

Сменные

наладки

= /з = 0;

h = d

= 0

= d

№

типа

Тип сменной наладки

Патрон с самоцентри-

рующими элементами

Оправка для насадного

инструмента с цилинд-

рическим отверстием

Оправка для насадного

инструмента с кониче-

ским отверстием

Крепежная

часть

Прерывистое

цилиндрическое

отверстие

Наружная ци-

линдрическая

поверхность

Наружная кони-

ческая поверх-

ность

Определение величин допусков на размеры, форму и взаимное

расположение присоединительных поверхностей осуществляется

путем преобразования уравнения (4.23) размерных цепей компо-

новок:

ср=.

(4.25)

где

бср

- половина среднего допуска на каждое звено размерной цепи.

В качестве ех принимают половину допускаемого биения при-

соединительных поверхностей вспомогательного инструмента для

конкретного вида режущего инструмента. Допускаемые значения

этой величины определяются как биение оправки на вылете, рав-

ном расстоянию от присоединительной поверхности режущего

инструмента до его режущих кромок. Коэффициенты K

рассчи-

тывают по формуле (4.24), значения

- из табл. 4.7.

СИСТЕМЫ СМЕННЫХ НАЛАДОК

161

4.7. Значение коэффициента

Л,-

в зависимости

от способа получения поверхности

Способ получения

поверхности

Наружное шлифова-

ние в центрах

Внутреннее шлифова-

ние

Бесцентровое шли-

фование

Поверхность

Конус Морзе

Конус 7 :24

Конус

: 5

Цилиндрическая

Конус Морзе

Конус 7 : 24

Конус

: 5

Цилиндрическая

Конус Морзе

{

1,17

1,51

1,37

1,09

1,17

1,21

1,09

1,03

Алгоритм расчета компоновок инструмента приведен на

рис.

4.13. В качестве примера ниже приведен расчет допускаемых

отклонений компоновки, изображенной на рис. 4.14, где:

ех - замыкающее звено размерной цепи (биение контрольной

оправки 5);

е\ - биение конического отверстия шпинделя 1;

ег

- биение шпинделя от перекоса осей;

e-i

- биение базисного агрегата 2 от перекоса в коническом со-

единении со шпинделем;

^4 - биение сменной наладки 3 от зазора в цилиндрическом

соединении;

в5

- биение посадочного отверстия базисного агрегата;

ев - биение сменной наладки 3 от перекоса в цилиндрическом

соединении;

- биение конического отверстия в сменной наладке 3;

- биение цанги 4 от перекоса в коническом соединении;

е<)

- биение цилиндрического отверстия в цанге 4.

— 4179

162 Глава 4. СИСТЕМЫ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА

1 Вход )

Составить схему размерной цепи

компоновки из «и» звеньев

Определить передаточные отношения

звеньев: A

=2J/,

//„,-

Данные о взаимосвязи погрешностей

установки с отклонениями размеров

присоединительных поверхностей

Определить коэффициент относительного

рассеивания

К,

допуска на изготовление г'-й

присоединительной поверхности

•

Определить среднее значение допуска

Допускаемые значения замыкающего

звена 2в£

Определить допуск г'-го звена с учетом

трудоемкости его обеспечения и степени

влияния

2е%

Определить размеры k и

каждого звена

компоновки: U\di

=/(e,;^/i;d

.i;8

)

л-0

Допускаемые значения

податливости 8

Требования к длине

2/,

компоновки

(по данным обрабатываемых деталей)

Рассчитать массу компоновки:

Нет

Уменьшить длину /, i-ro звена

Определить опрокидывающий момент:

М>пр=(?р/ц

Уменьшить расстояние

до центра масс

[ Конец )

Рис. 4.13. Алгоритм расчета компоновок инструмента:

- расстояние от центра масс до захвата автооператора