Перевести страницу
0
Корзина пуста

Машиностроительное предприятие - цех металлообработки, станочные работы любой сложности

Гидравлические центрирующие механизмы

Кроме рассмотренных мембранных, плунжерных и цанговых устройств, в практике находят широкое применение устройства центрирующие детали по внутренней или по наружной поверхности с помощью тонкостенной оболочки, которая разжимается при центрировании по внутренней поверхности (или сжимается при центрировании по наружной поверхности) под действием специальной упругой массы (резины, гидропластмассы). На рис 1, а показана конструкция оправки, в которой точно обработанные цилиндрические резиновые стержни 4 и 7 помещены в оболочке 5 вместе с промежуточными стальными деталями 3, 6 и 8. Осевое сжатие резиновых стержней производится винтом 2 с помощью клина 1. Так как герметичность такого устройства не требуется, возможно расширение пределов радиального пружинения оболочки в результате создания на ней продольных узких прорезей подобно прорезям в цангах.

Центрирующие механизмы

На рис. 1, б показан пример конструкции установочно-разжимного пальца 13 с оболочкой, представляющей часть втулки 12, находящейся под давлением гидропластмассы 15. Это давление создается завинчиванием винта 10 и передается равномерно через пластмассу и расширяющуюся оболочку втулки 12 на обрабатываемую деталь 9 по всей цилиндрической поверхности длиной L

Для создания герметичности соединения втулка 12 пригнана к корпусу пальца 13 по легкопрессовой посадке и дополнительно скреплена с ним и с корпусом 14 приспособления винтами 17. Заполнение оболочки пластмассой осуществляется через центральное и наклонное радиальные отверстия в пальце 13. Винты 11 закрывают отверстия, служащие для выпуска воздуха при заливке пластмассы. Винт 16 ограничивает перемещение винта 10, предохраняя от чрезмерной деформации тонкостенную оболочку при снятой обработанной детали и обрабатываемую деталь, если она тоже тонкостенная, при ее закреплении.

Упругая деформация ΔD оболочки с толщиной стенок до 2 мм не должна превышать установленную практикой и подтвержденную экспериментально допустимую величину, которая может быть определена по следующей зависимости:

Формула

где

D – диаметр рабочей поверхности оболочки в мм;

δт – предел текучести материала оболочки;

Е – модуль упругости материала оболочки;

К = 1,2÷1,5 – коэффициент запаса прочности.

При

Формула

При такой незначительной величине допустимой деформации оболочки рассматриваемый способ центрирования можно использовать только для деталей, установочная поверхность которых обработана с точностью не ниже, чем по 3-му классу. Если наибольший зазор между втулкой 12 и обрабатываемой деталью 9 в свободном состоянии окажется меньше максимальной деформации оболочки, то механизм будет надежно центрировать и закреплять обрабатываемую деталь. Если деформация оболочки будет равна наибольшему зазору, то втулка 12 будет только центрировать деталь и не будет закреплять ее. Наконец, если максимальная деформация оболочки будет меньше зазора, то втулка не будет ни центрировать, ни закреплять обрабатываемую деталь. Для изготовления упругих оболочек применяют легированные и углеродистые стали с пределом текучести

Формула

Заготовки оболочек закаливают до твердости HRC 35–40. Такая твердость благоприятно влияет на работу оболочки и позволяет производить их окончательную механическую обработку режущим инструментом после термической обработки. Закалка окончательно обработанной оболочки недопустима, так как вызывает изменение формы (коробление) и появление трещин. Оболочка надевается на палец или на оправку с легкопрессовой посадкой при предварительном охлаждении охватываемой детали до температуры – 50° С. В случае сборки без охлаждения иногда посадочные поверхности оболочки и оправки (пальца) выполняют ступенчатыми, чем обеспечивается достаточно надёжное уплотнение – соединения.

Разностенность оболочки выдерживается с допуском 0,05 мм. Внутренняя поверхность оболочки (полости для пластмассы) выполняется по 6-му классу чистоты.

Толщина оболочки может быть определена по формуле, предложенной Р. К. Дума,

Формула (1)

где

[p] – допускаемое давление в полости, заполняемой гидропластмассой (не более 300 дан/см2);

D – диаметр наружной поверхности оболочки;

[δр] – допускаемое напряжение растяжения материала оболочки;

f(ХL) – параметр изменения давления по длине L оболочки.

Для патронов, где 

Формула

Для меньших значений толщина оболочки может быть найдена по формуле (1) методом последовательных приближений. Сначала задаются величиной h, затем находят аргумент функции f(ХL) по формуле

Формула(2)

После этого по графику (рис. 2) находят f(ХL) и, наконец, по формуле (1) определяют толщину оболочки. При несовпадении получившегося значения h с назначенным задаются другим значением h и повторяют расчет.

График функции f(x)

Большое практическое значение имеет длина lk поверхности контакта обрабатываемой детали с оболочкой в момент, когда деталь закреплена. Эта длина может быть определена по формулам:

для коротких оболочек

Формула

для длинных оболочек

Формула

где

L – длина полости с гидропластмассой (определяется длиной установочной поверхности детали и не должна быть больше этой длины);

Давление, соответствующее первичному контакту оболочки с деталью:

Формула

р = p1 + р2 – конечное давление (р2 – давление, зависящее от величины сил резания).

Глубина Н выточки для пластмассы может быть определена по приближенной формуле

H≈0,15D(3)

Величина Н распределяется одинаково между оболочкой и оправкой или пальцем для нее. Ограничение размера Н обусловлено стремлением обеспечить достаточную жесткость оправки (пальца) и уменьшить радиальную упругую деформацию оболочки при уменьшении диаметра сердечника в результате увеличения гидростатического давления на дно и крышку оболочки, что сокращало бы область применения приспособлений с гидропластмассой. Определенная по формуле (3) величина Н создает нормальные условия для заливки подогретой пластической массы.

Диаметр плунжера – возбудителя давления цилиндрической части зажимного винта 10 назначается в пределах

Формула

где D – в мм (см. рис. 1).

Гидропластмасса для приспособлений должна быть легко подвижной (но не просачиваться в зазоры подвижных соединений, например, резьбовых, без специальных уплотнений) и длительное время сохранять свои механические свойства. Ниже приводится один из составов гидропластмассы.

Полихлорвиниловая (эмульсионная) смола (в весовых частях) 100
Дубитилфталат290
Вакуумное масло ВМ4100
Стеорит кальция4

Плотность пластмассы такого состава р = 1,018. Перед заливкой в приспособление пластмасса разогревается в глицериновой ванне до 150 – 170° С. Приспособление также подогревается до 140 – 150° С. Для пластмасс другого состава используются другие режимы подогрева и заливки [8,35].

Способ центрирования обрабатываемых деталей с помощью гидропластмассы следует считать наиболее совершенным в отношении точности. Однако использование этого способа сопряжено с некоторыми трудностями создания надежной герметичности соединения тонкостенной оболочки с посадочной для нее деталью без специальных уплотнений. Некоторые заводы вместо гидропластмассы применяют обычное машинное масло, создавая надежную герметичность соединения оболочки с посадочной деталью за счет одной из подвижных посадок 2-го класса точности. Герметичность соединения обеспечивается качественными уплотнениями.