Системы приспособлений, применяе­мые на станках с ЧПУ, могут быть классифицированы [25] прежде всего по степени специализации (рис. 4.1).

Система универсально-безналадоч - ных приспособлений (УБП). Конструк­ция УБП представляет собой закон­ченный механизм долговременного дей­ствия с постоянными регулируемыми (несъемными) элементами для установ­ки различных заготовок, предназначен­ный для многократного использования. УБП целесообразно применять на стан­ках с ЧПУ в единичном и мелкосерий­ном производстве.

Рис. 4.1. Классификация систем приспособ­лений для станков с ЧПУ

К системе УБП относятся различные патроны, в частности поводковые. Эти патроны передают крутящий момент на заго­товку от шпинделя станка с помощью или хомутика, или кулачков, или торцовых но­жей, врезающихся в металл левого торца заготовки при поджиме ее задним центром к переднему.

Центробежные (инерционные) поводко­вые патроны выполняют двух или трехку - лачковыми. Кулачки представляют собой независимые эксцентрики, которые под дей­ствием центробежных сил, воздействующих на грузы, приближаются к поверхности за­готовки и зажимаются за счет сил само­торможения при воздействии на заготовку силы резания.

Патроны с торцовыми ножами (рис. 4.2, 4.3) не закрывают наружную поверхность заготовки и точно определяют положение торца по оси Z всех заготовок партии. По­стоянство силы нажатия заднего центра и высокая жесткость ножевых опор обеспечи­вают достаточно стабильное положение левого торца заготовок всей партии. Если торец заго­товки имеет отклонение от перпендикуляр­ности к оси, то жесткие ножи (рис. 4.2) врезаются в нее неравномерно. Это приво­дит к смещению заготовки с оси и ее де­формированию, уменьшается передаваемый крутящий момент.

У патронов с плавающими ножами (рис. 4.3) ножи выполнены в виде цилинд­ров, расположенных в гнездах корпуса оправ­
ки. Задние концы цилиндров входят в коль­цевую полость, заполненную гидропластом. При нажатии торцом вала на один из ножей давление в массе гидропласта возрастает, ножи, не имеющие контакта с торцом, сме­щаются вперед до тех пор, пока силы нажима на все ножи не станут одинаковыми. Такая конструкция обеспечивает по сравнению с жесткими ножами передачу большего крутя­щего момента. Сила поджима заднего цент­ра в 20 кН дает возможность передать крутящий момент до 120 Н-м, что гаранти­рует возможность обработки заготовок в обычных режимах чернового точения. Число ножей у патрона может быть различным.

Система универсально-наладочных приспособлений (УНП). Состоит УНП из универсального базового агрегата и сменных наладок. Базовый агрегат представляет собой законченный меха­низм долговременного действия, пред­назначенный для многократного ис­пользования. Под сменной наладкой понимается элементарная сборочная еди­ница, обеспечивающая установку конк­ретной заготовки на базовом приспо­соблении. При смене объекта произвол -

Рис. 4.3. Поводковый патрон с плавающими ножами:

1 — пружина; 2 — корпус; 3 — гидропласт; 4 — Нож упора; 5 — центр

Г I

Ства базовая часть, а также универсаль­ные элементы и узлы сменных наладок, которыми комплектуются УНП, исполь­зуются многократно. Проектированию и изготовлению подлежат лишь специаль­ные наладки, являющиеся наиболее про­стой и недорогой частью приспособле­ний. УНП целесообразно применять на станках с ЧПУ в мелкосерийном произ­водстве, особенно при использовании групповых методов обработки.

Для токарных станков с ЧПУ наиболее распространенными зажимными устройства­ми системы УНП являются трехкулач- ковые переналаживаемые патро­ны. Их переналадка чаще всего сводится к замене кулачков.

Патрон типа ПКС (патрон клиновой самоцентрирующий) имеет в корпусе радиаль­ные пазы, в которых размещены три основ­ных кулачка, с рифленой поверхностью ко­торых сопрягаются сменные кулачки. Смен­ные кулачки закрепляют сухарями и вин­тами.

Приводом для быстродействующих пат­ронов является (через промежуточную тягу) механизированный силовой привод от электро­механических головок, пневматических или гидравлических цилиндров, закрепляемых с помощью переходного фланца на заднем кон­це шпинделя. В конструкции отечественных станков наиболее часто применяют вращаю­щиеся пневматические цилиндры с воздухо- подводящей муфтой. .

Рис. 4.2. Поводковый пат­рон с торцовыми ножами; 1 — корпус; 2 — пружина; 3 — центр; 4 — торцовый упор; 5 — нож упора из твер­дого сплава; 6 — обрабаты­ваемая заготовка

Система специализированных нала­дочных приспособлений (СНП). Эта си­стема обеспечивает базирование и за­крепление типовых по конфигурации за­готовок различных размеров. СНП состоит из базового агрегата и сменных наладок. Многократно используемый ба­зовый агрегат предназначен для уста­новки сменных наладок. Многоместные приспособления обеспечивают возмож­
ность смены заготовок вне рабочей зоны станка. Эффективной областью примене­ния СНП на станках с ЧПУ является серийное производство.

Приспособление, показанное на рис. 4.4, предназначено для установки заготовок дета­лей типа рычагов (рис. 4.4, а), кулачков и др., которые базируются по плоскости и двум отверстиям при обработке по контуру.

Приспособление (рис. 4.4, б) состоит из базовой плиты I и сменных оправки 2, Штыря 4 и опор 3, 5. Приспособление базируется на столе станка концом сменной оправки 2 и штырем 7. Заготовка базируется по плоскостям опор 3 и 5, и поверхностям оправки 2 и штыря 4 и закрепляется двумя гайками. Сменные штыри 4 вместе с опорой 5 можно при наладке приспособления уста­навливать по пазу направляющих 6 приспо­собления в зависимости от расстояния / между базовыми отверстиями заготовки.

Если использовать приспособление для установки заготовок типа кулачков по отвер­стию и шпоночному пазу, то применяется сменная оправка 2 со шпонкой.

Рис. 4.4. Специализиро­ванное наладочное при­способление: а — виды де­талей; б — схема приспо­собления

А)

Система универсально-сборных при­способлений (УСП). Компоновки УСП собираются из стандартных элементов, изготовленных с высокой степенью точ­ности. Элементы и узлы фиксируются системой шпонка — паз. Высокая точ­ность элементов УСП обеспечивает сбор­ку приспособлений без последующей механической доработки. После исполь­зования компоновок их разбирают на со­ставные части, многократно используе­мые в различных сочетаниях в новых компоновках. Элементы УСП постоянно находятся в обращении в течение 18— 20 лет. Такая система не требует кон­струирования и изготовления приспособ­лений. Цикл оснащения станка приспо­соблением системы УСП состоит из сборки компоновки и ее установки, на что затрачивается в среднем 3—4 ч.

Исходным для сборки приспособ­ления (рис. 4.5), являются различные базовые элементы, с которыми (при компоновке и сборке приспособления) собираются установочные элементы, эле­менты дополнительного базирования, прихваты и т. д.

Система универсально-сборных меха­низированных приспособлений для стан­ков с ЧПУ (УСПМ-ЧПУ) является развитием УСП. Компоновки УСПМ-ЧПУ предназначены для установки загото­вок на станках с ЧПУ фрезерной и свер­лильной групп в условиях единичного и мелкосерийного производства. Основой комплектов УСПМ-ЧПУ являются гид­равлические блоки, представляющие со­бой базовые плиты УСП с сеъкой пазов и встроенными гидроцилиндрами, а так­же плиты без встроенных цилиндров. В последнем случае для механизации зажимов применяют различные гидроци­линдры (гидроприхваты).

Компоновка четырех гидроприхватов на опорной базовой плите 4 с упорными базо­выми элементами I отличается простотой (рис. 4.6, а), причем гидроприхваты обе­спечивают достаточно большие усилия при креплении заготовки и являются быстро­действующими. Основой гидроприхвата (с прижимной планкой 2) является гидроцилиндр 3, показанный на рис. 4.6, б. Он состоит из трех основных частей: корпуса 9, поршня 5 с возвратной пружиной 7 и фиксирующей гайки 8. При подаче масла под давлением через штуцер 6 поршень поднимается вместе с одним из концов планки, поворачивая ее относительно средней опоры (винт с гайкой). Происходит закрепление заготовки. После

Рис. 4.5. Приспособление УСП для обработки пазов сепаратора: а — общий вид; б — схема; В — элементы;

/ — опора с базовым штырем; 2 — базовые уста­новочные элементы; 3 — прихват; 4 — гайки креп­ления; 5 — базовые планки; 6 — базовая плита; 7 — планки

Рис. 4.6. Приспособление из элементов УСПМ-ЧПУ: а — общая компоновка; б — гидроцилиндр прихвата

Этого, вращая вручную гайку 8 с накатан­ной наружной поверхностью, поднимают ее до упора в торец поршня. Теперь при снятом давлении масла в гидроцилиндре заготовка остается надежно закрепленной.

Рис. 4.7. Базовые сборочные единицы комплекта СРП-ЧПУ; а — прямоугольная плита; Б — стойка; в — круглая плита; г — делительная стоика

Сборно-разборные наладочные при­способления (СРП). Эти приспособления специально предназначены для оснаще­ния фрезерных станков с ЧПУ (их мож­

Но также использовать на сверлильных и многоцелевых станках). Элементы СРП-ЧПУ фиксируются системой па­лец — отверстие, в отличие от УСП, где фиксация осуществляется системой шпонка — паз. Система палец — отвер­стие гарантирует более высокие точ­ность, жесткость и стабильность парамет­ров приспособления. Фиксирующие от - 6)

Верстия выполнены во втулках из проч­ного и износостойкого металла, втулки запрессованы в корпуса плит и угольни­ков. Для крепления базовые элементы комплекта снабжены Т-образными па­зами.

В комплект СРП-ЧПУ входят базо­вые сборочные единицы (рис. 4.7) — 2—5 %; прижимные элементы (рис. 4.8) — 18—20 %; опорные элементы (опоры регулируемые, подводимые, само­устанавливающиеся, планки, подклад­ки) — 8—10%; установочные элементы (пальцы, штыри, шаблоны) — 15—20 %; крепежные детали — 45—50 %; пружи­ны, переходные планки для дополнения приспособлений элементами из комплек­тов УСП — 2—5 % от общего числа единиц.

6*

Для механизации закрепления в комплект входят прямоугольные и круг­лые плиты со встроенными гидравли­ческими цилиндрами, а также отдель­ные гидравлические прижимы.

Техническая характеристика комплектов СРП - 14-ЧПУ и СРП-18-ЧПУ

Число деталей и сборочных еди­ниц..... 1050

Габаритные размеры базовой плиты, мм:

Ширина..................................... 240; 360

Высота...................................... 60; 90

Длина........................................ 600; 900

Ширина крепежного паза, мм . 14; 18 Шаг между крепежными пазами,

Мм.................................................... 60 + 0,6;

80 ±0,6

Диаметр координатно-фиксирую-

Щих отверстий, мм............................. 12Н7; 16Н7

Шаг координатно-фиксирующих

Отверстий, мм.................................... 60 + 0,015;

80 + 0,015

Диаметр крепежного болта, мм М12; М16 Рабочее давление гидропривода,

МПа................................................. 10,0

Наибольшее усилие гидравличе­ского прижима, кН 50

Время сборки одного приспо­собления средней сложности, ч 0,5

Рис. 4.8. Прихваты, входящие в комплект СРП-ЧПУ: а —- качающийся; б — гидравлический передвижной с регулируемой опорой; в — Г-образный; г — угловой откидной; д — откидной; Е — высокий

163

Сборно-разборные приспособления компонует наладчик на специализирован­ном участке. Он использует карту налад-

Рис. 4.9. Пружинно-гидравлический цилиндр толкающего действия

Ки приспособления, в которой приведен перечень базовых и прижимных элемен­тов приспособления, указаны базовые поверхности и места их расположения, вид привода, габаритные размеры по высоте.

Гидравлические цилиндры, встроен­ные в базовые сборочные единицы, ра­ботают под давлением 10,0—15,0 МПа от электрогидравлических усилителей давления. При использовании электро­гидравлического насоса цилиндры под­ключают или к гидросистеме станка, или к отдельной насосной станции, со­держащей насосную установку, резер­вуар для масла, фильтры, контрольно - регулирующую аппаратуру. Одна такая установка может обслуживать несколько станков.

Пневмогидроусилитель состоит из пневматического и гидравлического ци­линдров; соотношение их диаметров та­ково, что площадь пневмоцилиндра в 20 раз больше площади гидроцилиндра, тем самым давление воздуха в 0,5 МПа приводит к получению рабочего дав­ления масла в 10,0 МПа.

Иногда для привода зажимного уст­ройства используют наборы тарельчатых пружин (ГОСТ 3057—79*), а с помощью гидравлики снимают усилие и раскреп­ляют заготовку.

Рис. 4.10. Приспособление - спутник; а — плита приспо­собления-спутника станка ИР 500МФ4; б — плита с закре­пленным на ней приспособле­ние; в — приспособление в со­бранном виде с установленной деталью

Такой зажимный элемент (рис. 4.9) имеет внутри корпуса пружины 3, упирающиеся в рабочий стержень 1. При подаче масла через штуцер 4 поршень 2 сжимает пружи­ны и обеспечивает раскрепление. Пружин­ный зажим обеспечивает постоянную силу закрепления и безопасность в случае паде­ния давления масла в гидросистеме.

Соединять различные гидроцилиндры с источником питания очейь удобно с помощью быстроразъемной муфты.

При использовании СРП для много­целевых станков часто базовую плиту выполняют как основание приспособле - ния-спутника. Это жесткая плита (рис. 4.10, о) с точно обработанными поверхностями, имеющая направляющие для прямолинейных перемещений. На такой плите 4 (рис. 4.10,6) размещают базовые элементы /, предназначенные для установки заготовки. Каждый эле­мент закрепляют в нужном положении с помощью сухаря, вставленного в Т-об­разный паз, и болта с внутренним шести­гранником, пропущенным через отвер­стие опоры. В качестве крепежных эле­ментов используют шпильки 2, вверну­тые в резьбовые отверстия плиты или в сухари, вставленные в Т-образные. пазы, и регулируемые по высоте упоры 3, за­крепленные в плите таким же образом. Заготовки закрепляют прихватами и гай­ками, навернутыми на верхние концы крепежных шпилек (рис. 4.10, в). Для получения нужной силы зажима можно использовать электромеханический или гидромеханический ключ, расположен­ный на рабочем месте, где заготовки устанавливают в приспособление-спут­ник перед подачей его на станок.

Предусмотрена также возможность использования для закрепления загото­вок сменных силовых приводов, устанав­ливаемых взамен зажимных гаек.

Обычно в системе станка приспособ - ление-спутник с закрепленной заготов­кой подается на основной стол станка и удаляется с него в разгрузочную пози­цию автоматически.

Рис. 4.11. Устройство замены приспособления-спутника на станке: а — общий вид; 6 — схема Действия

Поясним это на примере (рис. 4.11). Станок имеет один точный поворотный стол 8, установленный на жесткой станине 7.

Прямолинейных перемещений у стола нет, их выполняет стойка со шпиндельной бабкой.

На поворотном столе и расположенной слева от него загрузочно-разгрузочной по­зиции А находятся плиты-спутники 3 и 5. Спутники имеют горизонтальную базовую пло­скость и планки 2 и 4, позволяющие точно ориентировать заготовку в пространстве. Сет­ка резьбовых отверстий служит для расста­новки других базовых и крепежных элемен­тов. Справа от стола станка находится вторая загрузочно-разгрузочная позиция Б. Для того чтобы уяснить цикл работы станка, пред­ставим, что на спутнике 5 закреплена заго­товка и станок выполняет ее обработку сначала с одной, а затем — после поворота стола вместе со спутником — с других сторон. За это время на спутник, находящийся в позиции А, устанавливают вторую заго­товку. Когда обработка первой заготовки закончится, спутник 5 автоматически пере­двинется в позицию Б для разгрузки, а на его место поступит спутник 3 со второй заготовкой. В дальнейшем «маятниковое» движение спут­ников будет повторяться. Для перемещения их с позиций А и Б имеются поддерживаю­щие 6 и направляющие / ролики.

Транспортирующим органом служит гид­роцилиндр 14, шток 15 которого связан со штангой 11. На штанге имеются захваты 10 и 13, которые могут входить в зацепление с замками 9 и 12 спутников. Для этого штанга поворачивается относительно горизон­тальной оси (с помощью механизма, не пока­занного на рисунке). Отводить захваты от спутников необходимо для того, чтобы можно было поворачивать спутник, находящийся в рабочей позиции.

При использовании приспособлений - спутников возникают определенные труд­ности, связанные с необходимостью точ­но фиксировать спутник на столе стан­ка. Эта задача решается двумя путями.

Первый путь — базирование спутни­ка на столе станка по плоским направ­ляющим и двум базовым фиксаторам с последующим закреплением. В этом случае может появиться погрешность установки вследствие наличия зазоров и изнашивания фиксаторов и их направ­ляющих, а также базовых отверстий спутников.

Второй путь, более сложный,— контроль положения спутника после его закрепления на столе станка с после­дующим вводом коррекции, учитываю­щей погрешность положения спутника, в УП.

Закрепляют спутники на столе станка двумя основными способами. Первый — с помощью силового привода (как-прави - ло, гидравлического), при этом необ­ходимо подводить масло высокого дав­ления к подвижному и поворотному сто­лам. Второй способ несколько проще. Спутник закрепляют с помощью Г-об - разных прихватов, автоматически вводи­мых в пазы плиты спутника и поджи­мающих его к направляющим с помощью мощных тарельчатых пружин. Пружины обеспечивают постоянство силы закреп­ления спутника в процессе обработки заготовки. Тогда при смене заготовок встает задача не закрепления, а раскреп­ления путем принудительного сжатия та­рельчатых пружин.

Система неразборных специальных приспособлений (НСП). Обычно НСП ис­пользуют в условиях массового и крупно­серийного производства. Приспособле­ния этой системы не являются перена­лаживаемыми. Детали нельзя повторно использовать в других компоновках. Конструкции приспособлений предназ­начены для одной определенной детале - операции. На станках с ЧПУ такие приспособления целесообразно приме­нять лишь как исключение в том слу­чае, если нельзя применить ни одну из переналаживаемых систем. Для стан­ка с ЧПУ конструкция такого приспо­собления должна быть максимально уп­рощена. Проектируют НСП по опреде­ленным правилам и методикам [65].

Разработка технических условий на проектирование приспособлений. Техни­ческие условия (ТУ) на разработку приспособления составляются при на­личии РТК, в которой уже определены координатная система детали, исходная точка и положение в координатной си­стеме базовых элементов приспособле­ния. Для составления ТУ необходим также чертеж заготовки, по которому при разработке РТК выбирают базовые поверхности при различных установках. Кроме того, должны быть учтены требо­вания техники безопасности по выбору расстояния от точки начала обработки (или точки выстоя инструмента) до де­тали.

Технические условия на проектиро­вание приспособлений оформляют на специальном бланке. Они содержат схему и поясняющий текст, в которых должны быть указаны: схема базирования заго­товки с определением всех баз и мест размещения прижимов, прижимающих заготовку к базам; увязка базовых по­верхностей детали с осями координат детали и (если необходимо) станка, фик­сирующими элементами приспособления и исходной точкой; перечень обрабаты­ваемых поверхностей; тип приспособ­ления, вид привода и особые требо­вания к зажимным устройствам; габа­ритные размеры приспособления по вы­соте и высота выступающих над об­рабатываемой деталью элементов при­способления; шифр изделия, номер чер­тежа, наименование детали, шифр и но­мер РТК; дополнительные указания тех­нолога, связанные с особенностями об­работки детали на станке с ЧПУ. В ряде случаев к ТУ прилагают операционный эскиз. Пример возможного оформления ТУ на приспособление дан на рис. 4.12.

При разработке приспособления не­обходимо пользоваться паспортом стан­ка, определяющим наладочные и при­соединительные места станка. Эти дан -

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ на проектирование специального токарного приспособления по РТК М> 1821 Т - 613 Число уетаноВоб - 1 Вид придода - пнедматический, диаметр поршня 200м, Р-0,4НПа

Зажимные устройства - цанги, 2шт.,по пять

ЛепесткоВ

БазироВание детали - по Внутренней поверхности и

Торцу ; Обрабатываемые поверхности - подрезка торца, наружный контур;- фаска

Рис. 4.12. Пример оформления технических условий на разработку токарного приспособ­ления,,

Ные приводятся также в некоторых спра­вочниках.