Предмет и задачи ИИБ
Классификация самоцентрирующих механизмов.
Установочно-зажимные (самоцентрирующие) механизмы.
Механизмы, которые выполняют установочные и зажимные функции одновременно, называются установочно-зажимными и самоцентрирующими.
Самоцентрирующие механизмы позволяют установить по двум плоскостям симметрии ил по геометрической оси детали.
Их применяют для повышения точности положения координатной системы технологической базы относительно координатной системы приспособления при установке.
Особенности этого механизма заключаются в том, что как у зажимного его элементы должны быть подвижными, а как у установочного эти элементы должны передвигаться в направляющих, обеспечивающих минимальный люфт в направлении, перпендикулярном перемещению.
Самоцентрирующий механизм имеет несколько (не менее двух) установочно-зажимных элементов, перемещающихся в направлении зажима. Движение этих элементов взаимосвязано так, что они могут передвигаться к центру или от центра одновременно и с одинаковой скоростью.
В результате этого перемещения расстояние от центра до рабочих поверхностей всех элементов равны для любого момента перемещения. Центр, относительно которого перемещаются установочно-зажимные элементы, называется центром самоцентрирования. Относительно него и определяется положение заготовки, закрепляемой в самоцентрирующем устройстве.
Самоцентрирующие механизмы применяются в трех случаях:
1)Когда нужно обеспечить равномерность припуска, снимаемого на операции.
2)Когда необходимо распределить между двумя или несколькими размерами допуск на расстояние между их измерительными базами.
3)Когда на операции за установочную базу необходимо принять конструкторскую базу в виде оси или точки.
Все реальные самоцентрирующие устройства имеют погрешность установки, называемую погрешностью центрирования. Эта погрешность есть несовпадение осей базовой и обработанной поверхностей, а возникает она вследствие неточности изготовления механизма перемещения элементов и неточности установки его на станке. Таким образом, погрешность центрирования есть, по существу, погрешность положения.
Самоцентрирующие механизмы различаются между собой формой рабочей поверхности подвижных механизмов и конструкцией механизма, обеспечивающего взаимосвязанное их движение. По первому признаку различают призматические и кулачковые механизмы, а по второму признаку:
- винтовые;
- реечно-зубчатые;
- спирально-реечные;
- рычажные;
- клиновые (клиноплунжерные и клиношариковые);
- с упругодеформируемыми элементами (цанговые, мембранные, гидропластовые).
Границы применимости различных по конструкции механизмов определяются двумя их характеристиками – величиной присущей им погрешности центрирования и величиной создаваемой силы зажима.
1.Винтовой самоцентрирующий механизм.
Такие механизмы имеют большую погрешность центрирования (0,3…0,5 мм). В то же время с помощью этого механизма можно создать большую силу зажима, легко скомпоновать с механизированным приводом, поэтому их широко применяют на черновых и получистовых операциях.
Силовой расчет ведется по формулам для винтовых зажимов.
2.Реечно-зубчатые механизмы используют в тисках вместо винтовых для обеспечения встречного перемещения призм. Такой механизм в силовой цепи обладает передаточным отношением i=1. Поэтому эти тиски используют на операциях, не требующих сил зажима, превосходящих силу на штоке привода. Погрешность центрирования этих механизмов сопоставима с погрешностью винтовых механизмов.
3.Спирально-реечные механизмы используют для перемещения кулачков в токарных патронах. Конструкции таких патронов стандартизованы ГОСТ 2675-71.
4.Рычажные механизмы.
В рычажных центрирующих механизмах установочно-зажимными элементами являются сами рычаги, либо кулачки, которые получают перемещение от рычагов.
Расчет силы тяги производится по следующей формуле (для упрощения расчета считали, что передача всей зажимной силы производится одним кулачком):
;
где выражение в скобках учитывает потери на трение в направляющих кулачков.
5.Клиноплунжерные самоцентрирующие механизмы.
Плунжером в приспособлениях принято называть призматическую или цилиндрическую деталь, принудительно перемещаемую по точному пазу или отверстию. Перемещение производится чаще всего при помощи клина, а возврат в исходное положение пружиной.
Клиноплунжерные механизмы часто используют в патронах для токарной обработки при центрировании как по внутренней, так и по наружной цилиндрическим поверхностям.
Силу тяги привода Q, необходимую для обеспечения силы зажима W можно определить по формуле:
.
Погрешность центрирования в клиноплунжерных механизмах составляет 0,2…0,5 мм. Поэтому патроны с такими механизмами обычно применяют для установки по черным базам на черновых операциях. Токарные патроны с клиноплунжерными кулачками выполняют по ГОСТ 16886-71.
6.Клиношариковые механизмы.
Эти механизмы применяют в приспособлениях токарных и шлифовальных станков при базировании по внутренней и наружной цилиндрической поверхности. Принципиальная схема патрона для центрирования по наружному цилиндру приведена на рисунке.
1 – корпус патрона
2 – конусная втулка
3 – шарики
4 – сепаратор
5 – шайба, предохраняющая шарики от выпадания
6 – заготовка
Достоинства такого механизма по сравнению с клиноплунжерным является уменьшение потерь на трение в направляющих плунжера-шарика и повышение точности центрирования за счет уменьшения числа кинематических звеньев и повышения их точности при изготовлении.
Силу зажима таким механизмом определяют следующим образом.
В момент зажима наибольшая сила трения возникает в точке контакта шарика с конусной втулкой, так как N>W>Q. Под действием этой силы шарик катится по конусу, проскальзывая в сепараторе и на заготовке.
Из условия равновесия шарика Q-P-F2=0; Q=P+F2.
где P=W1tg(α+φk); F2=W tgφ2; W1=W+F3=W+Q tgφ3;
где φк – угол трения качения шарика по конусу втулки; φ2 и φ3 – углы трения скольжения шарика по заготовке и сепаратору.
Тогда:
;
.
Клиношариковый механизм дает большое передаточное отношение сил и может развивать значительную силу зажима W. Однако величина используемой при нормальной работе силы W зависит от площади контакта между шариками и заготовкой (точка) и возможностью в связи с этим пластической деформации ее поверхности.
Поэтому такие механизмы применяют на операциях с небольшими силами резания. Угол α конуса выбирают в пределах 5…100. Наименьший диаметр и длину конуса рассчитывают, зная диаметр базы заготовки и допуск на него:
;
l=l1+l2+l3;
где l1 – гарантированный запас хода;
- длина конуса, обеспечивающая зажим любой детали в пределах допуска на ее диаметр;
- длина конуса, обеспечивающая гарантированный минимальный зазор между заготовкой и шариками в момент загрузки.
При установке длинных деталей применяют двухрядное расположение шариков в одном или разных сепараторах.
Широкое распространение шариковые патроны получили на операциях окончательного шлифования базовых отверстий зубчатых колес. На этих операциях обеспечивается высокая соосность зубчатого венца и отверстия за счет установки зубчатого колеса по эвольвентным поверхностям зубьев.
7.Механизмы с упругодеформируемыми элементами.
Самоцентрирующие механизмы, рассмотренные до сих пор, имеют значительную погрешность центрирования, вызванную большим числом сопряжений деталей, обеспечивающих встречное перемещение установочных элементов. Наибольшую точность центрирования дают механизмы, установочные элементы которых объединены в одну деталь и перемещаются в пределах ее упругой деформации. Такой механизм можно изготовить с высокой точность. И обеспечить точность упругого перемещения отдельных частей. Поэтому эту группу механизмов называют прецизионными. К ним относятся цанговые, мембранные и гидропластовые механизмы.
7.1.Цанговые самоцентрирующие механизмы.
Цангами называются разрезные пружинящие втулки, которые могут центрировать заготовки по внешней и внутренней поверхностям. Цанговые механизмы применяются для центрирования и зажима как пруткового материала, так и отдельных заготовок. В станках-автоматах и револьверных, предназначенных для обработки пруткового материала, цанговые механизмы являются неотъемлемой частью станка и используются для зажима прутков разного профиля.
Для центрирования по наружному диаметру используются две конструкции цанговых механизмов:
а) с тянущей цангой, которые применяются для закрепления штучных заготовок;
б) с толкающей цангой, которые чаще всего применяются для закрепления пруткового материала; для фиксации прутка в осевом направлении упор ставится впереди цанги.
Продольные прорезы превращают каждый лепесток цанги в консольно закрепленную балку, которая получает радиальные упругие перемещения к оси при продольном движении цанги за счет взаимодействия конусов цанги и корпуса. Так как радиальные перемещения всех лепестков цанги происходят одновременно и с одинаковой скоростью, такой механизм получает свойство самоцентрирования.
Число лепестков цанги зависит от ее рабочего диаметра d. При d 30 мм цанга имеет три лепестка, 30 80 мм – четыре, при d>80 мм – шесть.
Для сохранения работоспособности цанги деформация ее лепестков не должна выходить за пределы упругой зоны. Это предъявляет повышенные требования к точности базового диаметра заготовки. Он должен быть выполнен не грубее 8-9 квалитета.
Погрешность центрирования обусловлена неточностью изготовления цанговых патронов и не превышает 0,02…0,05 мм.
Цанги для закрепления по наружной поверхности выполняются с углом α=300, а для установки по отверстию α=8-100, чтобы создать большую жесткость цанги. Размеры цанг берутся по нормалям.
Поскольку цанга работает по принципу клина, то силу зажима, создаваемую цангой при наличии осевого упора, можно определить как:
;
где α – половина угла конуса цанги;
- угол трения по клиновой поверхности;
- угол трения между цангой и заготовкой.
Однако действительная сила, развиваемая цангой, будет меньше, так как часть силы тяги затрачивается на сжатие лепестков цанги.
Материал. Цанги изготавливают из инструментальных сталей У8А, У10А или 65Г. Для крупных цанг – сталь 15ХА, или 12ХНЗА. Рабочая часть калится до твердости HRC 55…62, хвостовая отпускается до твердости HRC 30…40.
7.2.Мембранные самоцентрирующие механизмы.
Для точного центрирования и зажима деталей типа дисков, колец, втулок применяются приспособления с мембранами различных конструкций; для центрирования по наружной или внутренней цилиндрической поверхности.
Мембраны применяются трех основных типов:
- рожковые
- чашечные
- кольцевые
Рожковые и чашечные мембраны являются наиболее точными.
Обрабатываемая деталь зажимается внутренними силами упругости мембраны 2 посредством ее рожков. Сила привода Q служит для разведения рожков при откреплении детали.
Чашечные и кольцевые мембраны (тарельчатые пружины) нормализованы.
Чашечные и рожковые мембраны изготавливаются ил сталей 65Г, У10А, 30ХГС и термообрабатываются до твердости HRC 40…45.
Мембранные патроны могут обеспечить точность центрирования 0,003…0,005 мм.
Кольцевые мембраны (тарельчатые пружины) применяются в случаях, когда при значительных нагрузках мембраны должны иметь малые габаритные размеры.
Они обычно применяются пакетами. Диаметры колец могут увеличиваться на 0,15…0,4 мм в зависимости от размера. Базирующие поверхности могут быть от 5 до 11 квалитетов. Точность центрирования может быть в пределах 0,01…0,02 мм.
25% тягового усилия расходуется на деформацию мембраны.
; .
где β – угол наклона мембраны в деформированном состоянии; для мембраны с d<50 мм β=9…100; для мембраны с d>50 мм β=120.
7.3.Гидравлические (гидропластовые) самоцентрирующие механизмы.
Такие патроны применяются для центрирования как по наружному, так и по внутреннему диаметру. Точность базовых поверхностей закрепляемых деталей должна быть не ниже 7…9 квалитетов. Точность центрирования 0,01 мм. В корпус 3 запрессована тонкостенная втулка 1 в горячем состоянии. Между корпусом и тонкостенной частью втулки расточена кольцевая замкнутая полость, заполненная гидропластом 2. Винтом 5 через плунжер 4 создается давление P, которое деформирует тонкостенную часть втулки, центрирующую и зажимающую заготовку.
При проектировании механизмов с гидропластом рассчитываются:
1)параметры упругих тонкостенных втулок;
2)размеры нажимных винтов и плунжеров у приспособлений с ручным приводом;
3)размеры плунжеров, диаметры цилиндра и ход поршня у приспособлений с механизированным приводом.
Все данные для расчета приведены в книжке Ансерова М. А. «Приспособления для металлорежущих станков».
Материал: стали марок У7А, 30ХГС с термообработкой до HRC 35…40.
Объект источниковедения истории Беларуси – это те источники, которые дают нам сведения по истории Беларуси. Предмет ИИБ – это те методы, которые позволяют нам выделить, отобрать и проанализировать содержащиеся в них сведения по истории Беларуси. Задачи формулируются отдельно для ИИБ как научной и учебной дисциплин.
Учебные задачи ИИБ: на практике зафиксировать те наработки, которые были сделаны в рамках предмета ТИИ; дать практические навыки по написанию источниковедческих обзоров, источниковедческого анализа тех источников, с которыми придется сталкиваться.
Научные задачи ИИБ: извлечение информации из источников, ее преобразование с использованием определенных методов в конечный продукт работы историка – историографию (научное исследование, базирующееся на источниках).