Механизмы зажима часть 1 Винтовые механизмы

120 

Описание

Механизмы зажима. Часть I Винтовые механизмы

1 Основные типы механизмов зажима

         Механизмы и устройства для зажима и крепления широко применяются в     промышленном производстве при установке заготовок, деталей, сборочных единиц, а также инструмента и приспособлений на базовые поверхности оборудования для механической обработки, штамповки, сварки, сборки и литья, а также в составе вспомогательного оборудования, в том числе, подъемно транспортных средства, конвейеров и автоматических манипуляторов и промышленных роботов. По способу осуществления процесса зажима они делятся на следующие виды:
− винтовые,
− клиновые,
− эксцентриковые,
− цанговые,
− рычажные,
− специальные.
В общем случае механизм зажима содержит ведущее звено, к которому прилагается усилие приводного органа (например пневмоцилиндра), передаточный механизм (например рычажный), предназначенный для увеличения усилия приложенного к ведущему звену, или для изменения направления движения и выходное звено, осуществляющее непосредственный зажим детали (прихват, зажимная призма). 

Рис. 1 Конструкция приспособления для механической обработки заготовки типа швеллера

       На Рис. 1 показана конструкция приспособления для механической обработки заготовки типа швеллера, механизм зажима которого содержит ведущее звено, выполненное в виде двухстороннего эксцентрика 1, передаточный механизм, включающий два комплекта плунжеров 2 и двуплечих рычагов – прихватов 3, при этом последние являются выходными звеньями механизма зажима, поскольку осуществляют непосредственный прижим обрабатываемой заготовки 4 к базовой плоскости корпуса 5 приспособления

       Независимо от способа зажима все механизмы и устройства для зажима должны обеспечивать надежное удержание в зафиксированном положении зажатого предмета в течении всего времени выполнения технологической операции, что является основным показателем их надежности. Именно поэтому система рычагов может быть использована в качестве механизма зажима только совместно с самотормозящими винтовыми, клиновыми и эксцентриковыми механизмами, или пневмо – гидроцилиндрами и таким образом выполнять функцию передаточного механизма. В приспособлении, показанном на Рис.1 самоторможение механизма зажима обеспечивается ведущим эксцентриком.

      Перечисленные виды зажимных механизмов часто применяются совместно. Например, для увеличения развиваемого усилия клиновой механизм может применяться совместно с винтовым (см. Рис. 2а), или рычажным (см. Рис.3 ) механизмами.

         На Рис 2а показана конструкция клино – винтового устройства для крепления инструментальной оправки в шпинделе станка. Оно содержит установленную в коническом отверстии шпинделя 1 инструментальную оправку 2 на хвостовике 7 которой выполнены лыски с буртами и резьбовое отверстие, а в шпинделе имеется поперечный паз 8, у котором установлены два комплекта клиньяев 3, 4, стянутых винтами 5 и 6, которые вкручены в резьбовые отверстия хвостовика 7 инструментальной оправки 2, при этом горизонтальные плоскости клиньев 4 упираются в лыски хвостовика 7. Для затяжки инструментальной оправки 2 винты 5 и 6 вкручиваются в резьбовое отверстие ее хвостовика 7, что приводит к относительному смещению клиньев 3 и 4 и упору горизонтальных поверхностей клиньев 3 в ответные поверхности поперечного паза 8 шпинделя 1.

Рис 2 Варианты конструкции клино – винтовых устройств для крепления инструмента в шпинделе станка

          На Рис 2б показана конструкция клино – винтового устройства для зажима инструмента в шпинделе станка. Он содержит расположенный в центральном конусном отверстии шпинделя 1 инструмент 2, в резьбовое отверстие которого вкручен до упора натяжной винт 3, а на нижнем торце его головки выполнены поднутрения, которые контактируют с зажимными рычагами 7, при этом, в поперечном пазу шпинделя симметрично друг другу установлены сухари 5 с клиновыми поверхностями, которые также взаимодействуют с зажимными рычагами 7, а в центральные резьбовые отверстия сухарей 5 соединены винтом 6 имеющим правую и левую резьбу и квадратное отверстие под ключ. Рычаги 7 в точке А контактируют с клиновой поверхностью сухарей 5, в точке О с поверхностью поперечного паза 4 шпинделя, а в точке В с поверхностью поднутрения натяжного винта 3.
Работает механизм следующим образом. При вкручивании винта 6, сухари 5 перемещаются по направлению друг к другу и своей клиновой поверхностью воздействуют на зажимные рычаги 7 в точках А, в результате этого последние поворачиваются относительно точки О, и воздействуя точкой В на поверхность поднутрения натяжного винта 3 перемещая его вверх, осуществляют зажим инструмента 2 в шпинделе 1. Для освобождения инструмента винт 3 вращается в противоположном направлении.

       Все механизмы зажима по типу привода делятся на ручные (см. Рис. 2, 3), механизированные (см. Рис. 4) и автоматизированные (см. Рис. 5), последние применяются в технологическом оборудовании автоматического действия и имеют с ним об-ую систему управления.

Рис 3 Конструкция механизма зажима стола станка с ручным приводом

             На Рис 3 показана конструкция механизма зажима стола станка с ручным приводом. В горизонтальной расточке станины 1 станка установлен с возможностью осевого перемещения вал 2 с рукояткой 14, на котором посредствам шпоночных соединений закреплены две косозубые шестерни 3 с углом наклона зубьев 45 град, которые зацепляются с ответными косозубыми шестернями 4 имеющими аналогичные параметры зацепления, а последние установлены на винтовой поверхности 5 зажимных скалок 6 и своими верхними торцами взаимодействуют со стаканами 8, посредствам упорных подшипников 7. На верхних резьбовых концах зажимных скалок 6 закреплены сухари 9, которые при зажиме стола 10 взаимодействуют с ответными Т – образными пазами, выполненными на его нижней поверхности. Для исключения самопроизвольного поворота скалок 6 на их нижних концах 11, имеющих лыски, установлена планка 12, осевое положение которой зафиксировано шплинтами 13.
Работает механизм следующим образом. Для зажима стола 10 посредствам рукоятки 14 вращается вал 2, который через шестерни 3 и 4 приводит я в движение скалки 6, которые за счет резьбового соединения с шестернями 4 и соединения друг с другом посредствам планки 12 перемещаются вниз, в результате чего один из сухарей 9 упирается в Т – образный паз 9 стола 10. При дальнейшем повороте рукоятки 14 вал 2 под действием зубьев остановившейся шестерни 4 перемещается в осевом направлении и дополнительно поворачивает ворую шестерню 4, которая перемещает соответствующую скалку 6 до упора ее сухаря 9 в о второй Т – образный паз 10,окончательно зажимая стол 10. Для освобождения стола 10 вал 2 посредствам рукоятки 14 вращается в обратном направлении, при этом скалки 6 поднимаются и их сухари 9 отходят от поверхности Т – образных пазов стола.

Рис 4 Конструкция приспособления для зажима обрабатываемой заготовки с механизированным гидравлическим приводом.

          На Рис 4 показана конструкция приспособления для зажима обрабатываемой заготовки с механизированным (гидравлическим) приводом. Оно содержит корпус 1, в вертикальном пазу которого на оси 2, зафиксированной в осевом направлении стопорным винтом 4, установлен прихват 3 и шестерня 5 зацепляющаяся в зубчатой рейкой 13 выполненной на плунжере 11 гидроцилинра 16, расположенного в вертикальной расточке корпусе 1 приспособления и закрытого с нижнего торца крышкой 12. Между торцем прихвата 3 и пазом корпуса 1 в канавке 6 оси 2 установлена стопорная планка 9 закрепленная на прихвате 3 винтом 10, а со стороны противоположного торца прихвата также на оси 2 установлена тарельчатая пружина 7, осуществляющая силовое замыкание прихвата 3 с шестерней 5. На верхнем торце корпуса 1 закреплен кронштейн 15 для упора прихвата 3 в отведенном положении, а на плунжере 11выполнен уступ 14 контактирующий с прихватом 3 при окончательном зажиме заготовки, которая укладывается на регулируемые опоры 17 вкручиваемые в резьбовые отверстия корпуса 1.
Работает механизированное приспособление следующим образом. При ходе плунжера 11 вверх выполненная на нем зубчатая рейка 13 вращает шестерню 5 вместе с прихватом 3 и последний при этом ускоренно приближается к заготовке и осуществляет ее предварительный зажим. Дальнейший ход плунжера 11, за счет наличия пружины 7, вызывает холостое вращение оси 2 относительно прихвата 3 до тех пор, пока уступ 14 на плунжере 11 не войдет в контакт с прихватом 3, последний при этом осуществляет окончательный зажим заготовки. При обратном ходе плунжера 11 происходит вращение оси 2 и фрикционно связанного с ней посредствам стопорной планки 6 и тарельчатой пружины 7 прихвата 3 в противоположном направлении, при этом ось 2 вращается быстрее прихва-та 3 поскольку он упирается в упор 14 на плунжере 11. После расцепления прихвата 3 с уступом 14 плунжера 11 ось 2 начинает вращаться синхронно с прихватом до момента его упора с уступ кронштейна 15, а плунжер 11, продолжая движении вместе с осью 2, возвращается в исходное положение.

Рис 5 Конструкция автоматического механизма зажима инструмента в шпинделе станка.

     На Рис 5 показана конструкция автоматического механизма зажима инструмента в шпинделе станка. Он содержит установленный в шпинделе 1 шомпол 2 поджатый пружиной 3, муфту предельного момента, включающую подвижную полумуфту 4, установленную в корпусе 6 на упорном подшипнике 16 и поджатую подпружиненными шариками 17 и неподвижную полумуфту 5, неподвижно установленную на верхнем торце корпуса 6 и оснащенную упором 7 подпружиненным пружиной 8 и взаимодействующим с переключателем 9. Полумуфта 4 посредствам шлицов соединена со стаканом 10 подпружиненным пружиной 19 и соединенным посредствам упорного подшипника 21 со штоком гидроцилиндра 20. Шпиндель 1 установлен в вертикальной расточке станины 22 на подшипниках 13 и 14, а посредствам шлицов на нем закреплено ведомое зубчатое колесо 11, зацепляющееся с ведущей шестерней 12 привода станка. На шомполе 2 посредствам шпоночного соединения закреплено зубчатое колесо 18 имеющее возможность зацепляться с внутренним зубчатым венцом стакана 10

         Работает автоматический механизм зажима инструмента следующим образом. По команде от системы электроавтоматики станка включается гидроцилиндр 20 и его шток, выдвигаясь, перемещает вниз стакан 10, который, сжимая пружину 19, зацепляется своим внутренним зубчатым венцом с зубчатым колесом 18 закрепленным на шомполе 2, фиксируя его неподвижное положение. После этого, инструмент (ан Рис. 5 не показан) навинчивается на несколько витков нижнего резьбового конца шомпола 2 и затем, с малой скоростью включается привод станка и посредствам зубчатых колес 12, 11 вращение сообщается шпинделю 1, который начинает вращаться относительно неподвижного шомпола 2. В результате этого, инструмент, навинчиваясь на резьбу неподвижного шомпола 2, перемещается вверх, затягиваясь в конусное отверстие шпинделя 1. При достижении определенного усилия зажима инструмента подвижная полумуфта 4 начинает вращаться относительно неподвижной полумуфты 5, и преодолевая усилие пружины 8, выталкивает упор 7, который воздействует на переключатель 9, а последний дает команду на отключение привода шпинделя 1. После окончания зажима инструмента по команде от системы электроавтоматики станка шток гидроцилиндра 20 втягивается, поднимая в крайнее верхнее положение стакан 10, подъему которого способствует пружина 19, что приводит к расцеплению зубчатого колеса 18 закрепленного на шомполе 2 с внутренним зубчатым венцом стакана 10. Для освобождения инструмента снова включается гидроцилиндр 20 и его шток выдвигаясь перемещает стакан 10 вниз и вводит его внутренний зубчатый венец в зацепление с зубчатым колесом18, фиксируя, таким образом, шомпол 2. После этого по команде от станка включается привод вращения шпинделя 1 в противоположную сторону.

      В механизированных и автоматизированных механизмах зажима, помимо перечисленных конструктивных элементов содержится привод, который может быть автономным (см. Рис. 6), или заимствованным от основного привода оборудования в том случае если механизм зажима является встроенным (см. Рис. 7). При этом пневматический и гидравлический привод используются гораздо чаще, чем электромеханический.

Рис 6 Конструкция механизма для прижима свариваемых деталей в труднодоступном месте приводимого от автономного пневмоцилиндра

            На Рис 6 показана конструкция механизма для прижима свариваемых деталей в труднодоступном месте, приводимого от автономного пневмоцилиндра. Механизм для прижима деталей 1 и 2 состоит из основания 3, с закрепленным на нем приводным пневмоцилиндром 3 и вилкой 4, тяги 6, шарнирно соединенной посредствам оси 9 с прижимным рычагом 7, который также шарнирно соединен посредствам оси 10 с тягой 8, второй конец которой шарнирно соединен с вилкой 4. Тяга 6 снабжена стержнем 12, пропущенным в отверстие рычага 7 и несущим пружину 11, усилие которой регулируется гайкой 13. Наличие стержня 12 пропущенного в отверстие рычага 7 и установленной на нем пружины 11 обеспечивает постоянный поджим тяги 6 к рычагу 7, вплоть до осуществления прижима друг к другу свариваемых деталей 1 и 2.
Работает механизм прижима следующим образом. В исходном положении шток пневмоцилиндра 5 втянут. При этом тяги 6 и 8, а также прижимной рычаг 7 находятся в верхнем положении и деталь 2 устанавливается в положении ее сварки с корпусной деталью 1. После этого подается команда на выдвижение штока пневмоцилиндра 5, в результате чего обе тяги 6 и 8 поворачиваются по часовой стрелке и, таким образом, они подводят рычаг 7 к свариваемым деталям, а последний, преодолевая усилие пружины 11 перемещается в крайнее нижнее положение и прижимает деталь 2 к детали 1. После этого выполняется сварка деталей 1, 2 и последующее освобождение от зажима, которое осуществляется при поступлении команды на втягивание штока пневмоцилиндра 5, в результате чего, прижимной рычаг 7 вместе с тягами 6 и 8 возвращается в верхнее исходное положение.

Рис 7 Конструкция механизма зажима режущего инструмента встроенного в шпиндель станка.

          На Рис 7 показана конструкция механизма зажима режущего инструмента встроенного в шпиндель станка. Он расположен в оправке 1, установленный в шптнделе 2 станка, в котором выполнена система каналов 3 для подвода масла под давлением в рабочую полость гидроцилиндра 4, во внутренней герметичной полости которого, образованной горизонтальной расточкой, выполненной на нижнем конце оправки 1, крышкой 5 и корпусом 6 расположен плунжер 7, поджатый возвратной пружиной 8. В оправке 1 выполнена вертикальная расточка для установки инструмента 9, который постоянно поджат пружиной 10, и контактирует своей лыской 12 с наклонной поверхностью 11 плунжера 7.

              Работает встроенный механизм зажима инструмента следующим образом. Для снятия инструмента масло под давлением от гидросистемы станка по системе каналов 3 подается в рабочую полость гидроцилиндра 4, в результате чего его плунжер 7 смещается влево и его наклонная поверхность 11 отходит от ответной лыски 12 инструмента 9, а последний под действием пружины 10 свободно выходит из центрального отверстия оправ-и 1. Для закрепления инструмента 9 в шпинделе станка он вставляется в центральное отверстие оправки 1 и подается вверх до упора в плунжер 7, который в это время под давлением масла находится в крайнем левом положении. После этого, по команде от системы управления станком масло через систему каналов 3 сбрасывается из рабочей полости гидроцилиндра 4 и его плунжер 5 под действием тарельчатых пружин 8 перемещается вправо, а за счет взаимодействия наклонной поверхности 11 с ответной лыской 12 инструмента 9 осуществляет зажим последнего в шпинделе.

2. Винтовые механизмы зажима

         Винтовые механизмы зажима применяются для зажима заготовки в приспособлении устанавливаемом на столе механообрабатывающего станка, где они используются вместе с различного типа прихватами (см. Рис. 8), в составе станочных и слесарных тисков (см. Рис. 14 – 18), для фиксации подвижных частей технологического оборудования (см. Рис.3, 19 – 21), а также для крепления инструмента (см. Рис. 2, 5)

Рис 8 Варианты винтовых зажимов с использованием станочных прихватов

         На Рис 8а показана конструкция винтового механизма зажима включающего нажимной винт с шестигранной головкой и цилиндрическим концом и передвижной прихват. На Рис 8б показана конструкция винтового механизма зажима включающего станочный винт, высокую гайку, комплект сферических шайб и передвижной ступенчатый прихват. На Рис. 8в показана конструкция винтового механизма зажима включающего нажимной винт с неподвижной рукояткой и шарнирный двусторонний прихват.
Основные элементы винтовых зажимных механизмов применяемых в станочных приспособления стандартизированы, в том числе:
− конструкция, размеры, материал и термическая обработка различных типов       нажимных винтов определены ГОСТ 13428 – 68 … ГОСТ 13435 – 68,
− конструкция, размеры, материал и термическая обработка различных типов     станочных гаек определены ГОСТ 8921 – 69, ГОСТ 13426 – 68, ГОСТ 13427 – 69, ГОСТ 3385 – 69, ГОСТ 4088 – 69, ГОСТ 14726 – 69… ГОСТ 14729 – 69, ГОСТ 8918 – 69,
− конструкция, размеры, материал и термическая обработка различных типов      станочных прихватов определены ГОСТ 4734 – 69… ГОСТ 4726 – 69, ГОСТ 12937 – 67…ГОСТ 12942 – 67, ГОСТ 9057 – 69, ГОСТ 9058 – 69, ГОСТ 14732 – 69,

Рис 9 Схема для расчета усилия, развиваемого винтовыми механизмами зажима

      Несмотря на широкий диапазон вариантов зажима обрабатываемых заготовок с использованием винтов, гаек и прихватов, предлагаемых в приведенных выше стандартах, применяются оригинальные схемы зажима с использованием, как стандартизованных, так и оригинальных конструктивных элементов, что в ряде случаев позволяет более эффективно решить задачу на проектирование. Например, создавать быстросъемные конструкции зажимных механизмов, увеличивать усилие зажима, или обеспечивать одновременный зажим нескольких заготовок. Рассмотрим такие примеры.

Рис 10 Конструкция быстросъемного
винтового механизма зажима

      На Рис 10 показана конструкция быстросъемного винтового механизма зажима. Он содержит палец 2 установленный в отверстии базовой плиты 1, в котором выполнена полость 3 с занижением а, для размещения прямоугольной гайки 5 и паз 4 для размещения зажимного винта 6

       Зажим заготовки осуществляется следующим образом. Заготовка 7 по отношению к пальцу 2 устанавливается на плиту 1 так, чтобы зажимной винт 6 с предварительно накрученной гайкой 5 мог быть свободно установлен в паз 4 пальца. После этого зажимной винт 6 с накрученной гайкой 5 вводится в паз 4 пальца 2, а гайка 5 устанавливается в занижение а полости 3, а затем винт 6 закручивается до упора в заготовку 7 и затягивается с требуемым усилием. Для освобождения заготовки 7 зажимной винт 6 выкручивается на величину несколько большую занижения а и затем снимается вместе с гайкой 5.

В данном разделе полной версии статьи приводится большое количество примеров конструктивного исполнения винтовых механизмов зажима
различного назначения (см. табл.)

Для приобретения полной версии статьи добавьте ее в корзину

Стоимость полной версии стаьти 120руб