Dispositivos de sujeción de máquinas
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Máquinas cortadoras de metales
Dispositivos de sujeción de máquinas
El proceso de alimentación de máquinas automáticas con piezas de trabajo se lleva a cabo en estrecha interacción entre los dispositivos de carga y los automáticos. accesorios de sujeción. En muchos casos, los dispositivos de sujeción automáticos forman parte del diseño de la máquina o forman parte integral de ella. Por tanto, a pesar de la existencia de literatura especial dedicada a los dispositivos de sujeción, parece necesario detenerse brevemente en algunos diseños característicos,
Los elementos móviles de los dispositivos de sujeción automáticos reciben movimiento de los correspondientes accionamientos controlados, que pueden ser accionamientos controlados mecánicamente que reciben movimiento del accionamiento principal del cuerpo de trabajo o de un motor eléctrico independiente, accionamientos de levas, accionamientos hidráulicos, neumáticos y neumohidráulicos. Los elementos móviles individuales de los dispositivos de sujeción pueden recibir movimiento tanto de un accionamiento común como de varios accionamientos independientes.
Consideración de diseños. dispositivos especiales, que están determinados principalmente por la configuración y dimensiones de la pieza de trabajo específica, no están incluidos en el alcance de este trabajo, y nos limitaremos a familiarizarnos con algunos dispositivos de sujeción para fines generales.
Mandriles de sujeción. Disponible Número grande diseños de mandriles autocentrantes en la mayoría de los casos con accionamientos hidráulicos y neumáticos de pistón, que se utilizan en tornos, torretas y Rectificadoras. Estos mandriles, si bien proporcionan una sujeción confiable y un buen centrado de la pieza de trabajo, tienen un bajo consumo de mordazas, por lo que, al pasar del procesamiento de un lote de piezas a otro, es necesario reconstruir el mandril y asegurar alta precisión proceso de centrado de las superficies de centrado de las levas en su lugar; en este caso, las levas endurecidas se rectifican y las levas en bruto se tornean o perforan.
Uno de los diseños comunes de un mandril con accionamiento de pistón neumático se muestra en la Fig. 1. El cilindro neumático se fija al extremo del husillo con una brida intermedia. El suministro de aire al cilindro neumático se realiza a través de una caja de grasa apoyada sobre rodamientos en el vástago de la tapa del cilindro. El pistón del cilindro está conectado mediante una varilla al mecanismo de sujeción del cartucho. El mandril neumático está unido a una brida montada en el extremo frontal del husillo. La cabeza, unida al extremo de la varilla, tiene ranuras inclinadas en las que encajan los salientes en forma de L de las levas. Cuando el cabezal avanza junto con la varilla, las levas se acercan y, cuando retroceden, divergen.
En las mordazas principales, que tienen ranuras en forma de T, se fijan mordazas superiores, que se instalan de acuerdo con el diámetro de la superficie sujetada de la pieza de trabajo.
Gracias al pequeño número de eslabones intermedios que transmiten el movimiento a las levas y al importante tamaño de las superficies de fricción, los cartuchos del diseño descrito tienen una rigidez y durabilidad relativamente altas.
Arroz. 1. Mandril neumático.
Varios diseños de mandriles neumáticos utilizan engranajes de palanca. Estos cartuchos tienen menos rigidez y, debido a la presencia de varias juntas articuladas, se desgastan más rápido.
En lugar de un cilindro neumático se puede utilizar un accionamiento de membrana neumático o un cilindro hidráulico. Cilindros que giran con el husillo, especialmente cuando Número alto Las revoluciones del husillo requieren un equilibrio cuidadoso, lo cual es una desventaja de esta opción de diseño.
El accionamiento del pistón se puede montar de forma estacionaria coaxialmente con el husillo y el vástago del cilindro está conectado con la varilla de sujeción mediante un acoplamiento que garantiza la libre rotación de la varilla de sujeción junto con el husillo. El vástago fijo del cilindro también puede estar conectado a la varilla de sujeción mediante un sistema de transmisiones mecánicas intermedias. Estos esquemas son aplicables si hay mecanismos autofrenantes en el accionamiento del dispositivo de sujeción, ya que de lo contrario los cojinetes del husillo se cargarán con fuerzas axiales importantes.
Junto con los mandriles autocentrantes, también se utilizan mandriles de dos mordazas con mordazas especiales que reciben movimiento de los accionamientos anteriores y mandriles especiales.
Se utilizan accionamientos similares para fijar piezas a varios mandriles de expansión.
Dispositivos de sujeción de pinzas. Los dispositivos de sujeción de pinzas son un elemento de diseño de máquinas de torreta y tornos automáticos destinados a la fabricación de piezas a partir de varillas. Al mismo tiempo, también se utilizan ampliamente en dispositivos de sujeción especiales.
Arroz. 2. Dispositivos de sujeción de pinzas.
En la práctica, existen tres tipos de dispositivos de sujeción de pinzas.
La pinza, que tiene varios cortes longitudinales, está centrada con su cola cilíndrica trasera en el orificio del husillo y con su cola cónica delantera en el orificio de la tapa. Al sujetar, el tubo mueve la pinza hacia adelante y su parte cónica frontal encaja en el orificio cónico de la tapa del husillo. En este caso, la pinza se comprime y sujeta la varilla o la pieza de trabajo. Este tipo de dispositivo de sujeción presenta una serie de desventajas importantes.
La precisión de centrado de la pieza de trabajo está determinada en gran medida por la coaxialidad de la superficie cónica de la tapa y el eje de rotación del husillo. Para ello, es necesario conseguir la coaxialidad del orificio cónico del tapón y su superficie de centrado cilíndrica, la coaxialidad del collar de centrado y el eje de rotación del husillo, y una holgura mínima entre las superficies de centrado del casquillo y el huso.
Dado que el cumplimiento de estas condiciones presenta dificultades importantes, los dispositivos de pinza de este tipo no garantizan un buen centrado.
Además, durante el proceso de sujeción, la pinza, avanzando, agarra la varilla, que se mueve junto con la pinza, que puede
provocar cambios en las dimensiones de las piezas procesadas a lo largo y a la aparición de grandes presiones en el tope. En la práctica, hay casos en los que a este último se suelda una varilla giratoria, presionada con gran fuerza contra un tope.
La ventaja de este diseño es la posibilidad de utilizar un husillo de pequeño diámetro. Sin embargo, dado que el diámetro del husillo está determinado en gran medida por otras consideraciones y principalmente por su rigidez, esta circunstancia en la mayoría de los casos no es significativa.
Debido a estas desventajas, esta versión del dispositivo de sujeción de pinza tiene un uso limitado.
El collar tiene un cono inverso y cuando se sujeta el material, el tubo empuja el collar hacia el eje. Este diseño garantiza un buen centrado, ya que el cono de centrado se encuentra directamente en el husillo. La desventaja del diseño es que el material se mueve junto con la pinza durante el proceso de sujeción, lo que provoca un cambio en las dimensiones de la pieza de trabajo, pero no provoca ninguna carga axial en el tope. Alguna desventaja es también la debilidad de la sección existente. Conexión roscada. El diámetro del husillo aumenta ligeramente en comparación con la versión anterior.
Debido a las destacadas ventajas y simplicidad de diseño, esta opción es muy utilizada en máquinas de torreta y tornos automáticos multihusillo, cuyos husillos deben tener un diámetro mínimo.
La opción que se muestra en la Fig. 2, c, se diferencia del anterior en que durante el proceso de sujeción la pinza, que apoya la superficie del extremo frontal contra la tapa, permanece inmóvil y el manguito se mueve bajo la acción del tubo. La superficie cónica del manguito se empuja sobre la superficie cónica exterior de la pinza y ésta se comprime. Dado que la pinza permanece inmóvil durante el proceso de sujeción, con este diseño no hay desplazamiento de la barra procesada. El manguito tiene un buen centrado en el husillo y garantizar la alineación de las superficies de centrado interior cónica y exterior del manguito no presenta dificultades tecnológicas, por lo que este diseño garantiza un centrado bastante bueno de la varilla procesada.
Cuando se suelta el collar, el tubo se retrae hacia la izquierda y el manguito se mueve bajo la acción del resorte.
Para que las fuerzas de fricción que surgen durante el proceso de sujeción en la superficie extrema de las cuchillas de pinza no reduzcan la fuerza de sujeción, se le da a la superficie extrema una forma cónica con un ángulo ligeramente mayor que el ángulo de fricción.
Este diseño es más complejo que el anterior y requiere un aumento del diámetro del husillo. Sin embargo, debido a las ventajas observadas, se utiliza ampliamente en máquinas de un solo husillo, donde el aumento del diámetro del husillo no es significativo, y en varios modelos de máquinas de torreta.
Los tamaños de las pinzas más comunes están estandarizados por el GOST correspondiente. Las pinzas grandes están fabricadas con mordazas reemplazables, lo que permite reducir la cantidad de pinzas en el juego y, cuando las mordazas se desgastan, reemplazarlas por otras nuevas.
La superficie de las mordazas de las pinzas que operan bajo cargas pesadas tiene una muesca que asegura la transferencia de grandes fuerzas a la parte sujeta.
Las pinzas de sujeción están fabricadas de aceros U8A, U10A, 65G, 9ХС. La parte funcional de la pinza está templada a una dureza de HRC 58-62. Cola
la pieza está templada a una dureza de HRC 38-40. Para la fabricación de pinzas también se utilizan aceros cementados, en particular acero 12ХНЗА.
El tubo que mueve la pinza de sujeción recibe movimiento de uno de los tipos de accionamiento enumerados a través de uno u otro sistema de engranajes intermedios. Algunos diseños de engranajes intermedios para mover el tubo de sujeción se muestran en la Fig. IV. 3.
El tubo de sujeción recibe el movimiento de las galletas, que forman parte del casquillo con un saliente que encaja en la ranura del husillo. Las galletas se apoyan en los salientes de cola del tubo de sujeción, que las mantienen en la posición requerida. Las galletas se mueven mediante palancas, cuyos extremos en forma de L encajan en el hueco del extremo del manguito 6 que se encuentra en el eje. Cuando se sujeta la pinza, el manguito se mueve hacia la izquierda y, actuando con su superficie cónica interior sobre los extremos de las palancas, las gira. La rotación se produce con respecto a los puntos de contacto de las protuberancias en forma de L de las palancas con el hueco del casquillo. En este caso, los talones de las palancas presionan las galletas. El dibujo muestra los mecanismos en la posición correspondiente al extremo de la abrazadera. En esta posición, el mecanismo está cerrado y el casquillo se descarga de las fuerzas axiales.
Arroz. 3. Mecanismo de movimiento del tubo de sujeción.
La fuerza de sujeción se ajusta mediante tuercas que mueven el manguito. Para evitar la necesidad de aumentar el diámetro del husillo, se monta sobre él un anillo roscado, que apoya contra los semianillos que encajan en la ranura del husillo.
Dependiendo del diámetro de la superficie de sujeción, que puede variar dentro de una tolerancia, el tubo de sujeción ocupará diferentes posiciones en la dirección axial. Las desviaciones en la posición del tubo se compensan mediante la deformación de las palancas. En otros diseños, se introducen compensadores de resorte especiales.
Esta opción Se utiliza ampliamente en tornos automáticos de un solo husillo. Existen numerosas modificaciones de diseño, que se diferencian en la forma de las palancas.
En varios diseños, las palancas se reemplazan por bolas o rodillos de apoyo. Al final del tubo de sujeción se encuentra una brida sobre una rosca. Cuando se sujeta el collar, la brida junto con el tubo se mueve hacia la izquierda. La brida recibe el movimiento del manguito que actúa a través del rodillo sobre el disco. A medida que la caja se mueve hacia la izquierda, su superficie cónica interna hace que los rodillos del cilindro se muevan hacia el centro. En este caso, los rodillos, moviéndose a lo largo de la superficie cónica de la lavadora, se desplazan hacia la izquierda, moviendo el disco y la brida con el tubo de sujeción en la misma dirección. Todas las piezas están montadas sobre un casquillo montado al final del eje. La fuerza de sujeción se ajusta atornillando la brida al tubo. En la posición requerida, la brida se bloquea mediante un candado. El mecanismo puede equiparse con un compensador elástico en forma de resortes de disco, lo que permite su uso para sujetar varillas con grandes tolerancias de diámetro.
Los manguitos móviles que realizan la sujeción reciben movimiento de los mecanismos de leva de los tornos automáticos o de accionamientos de pistón. El tubo de sujeción también se puede conectar directamente al accionamiento del émbolo.
Accionamientos de dispositivos de sujeción de máquinas multiposición. Cada uno de los dispositivos de sujeción de una máquina de varias estaciones puede tener su propio accionamiento, normalmente un accionamiento de pistón, o los elementos móviles del dispositivo de sujeción pueden ser accionados por un accionamiento instalado en la posición de carga. En este último caso, los mecanismos de sujeción que caen en la posición de carga están conectados a los mecanismos de accionamiento. Esta conexión finaliza al final de la abrazadera.
Esta última opción es muy utilizada en tornos automáticos multihusillo. En la posición en la que se alimenta y sujeta la varilla, se instala un control deslizante con un saliente. Cuando se gira el bloque del husillo, la protuberancia ingresa a la ranura anular del manguito móvil del mecanismo de sujeción y, en los momentos apropiados, mueve el manguito en la dirección axial.
En algunos casos, se puede utilizar un principio similar para mover los elementos móviles de los dispositivos de sujeción instalados en mesas y tambores de posiciones múltiples. El pendiente se sujeta entre los prismas fijos y móviles de un dispositivo de sujeción montado sobre una mesa de múltiples posiciones. El prisma recibe movimiento de una corredera de cuña-bisel. Cuando se sujeta, el émbolo en el que se corta la cremallera se mueve hacia la derecha. A través de un engranaje dentado, el movimiento se transmite al control deslizante, que mueve el prisma al prisma mediante un bisel en forma de cuña. Cuando se suelta la parte sujeta, el émbolo se mueve hacia la derecha, que también está conectado al control deslizante mediante un engranaje.
Los émbolos pueden recibir movimiento desde accionamientos de pistón instalados en la posición de carga, o desde enlaces correspondientes en los mecanismos de leva. La sujeción y liberación de la pieza también se puede realizar mientras la mesa está girando. Al sujetar, un émbolo equipado con un rodillo corre contra un puño estacionario instalado entre las posiciones de carga y primera de trabajo. Al soltarlo, el émbolo se topa con el puño situado entre las últimas posiciones de trabajo y de carga. Los émbolos están ubicados en diferentes planos. Para compensar las desviaciones en las dimensiones de la pieza sujeta, se introducen compensadores elásticos.
Cabe señalar que soluciones tan simples no se utilizan lo suficiente cuando se diseñan dispositivos de sujeción para máquinas de múltiples posiciones cuando se procesan piezas pequeñas.
Arroz. 4. Dispositivo de sujeción de la máquina multiposición, accionado por un accionamiento instalado en la posición de carga.
Si hay motores de pistón individuales para cada uno de los dispositivos de sujeción de la máquina multiestación, se debe suministrar aire comprimido o aceite a presión a la mesa giratoria o al tambor. El dispositivo para suministrar aire comprimido o aceite es similar al dispositivo de cilindro giratorio descrito anteriormente. Aplicación de rodamientos en en este caso innecesario, ya que la velocidad de rotación es baja.
Cada artefacto puede tener una válvula o carrete de control individual, o se puede usar un dispositivo de distribución común para todos los artefactos.
Arroz. 5. Dispositivo de distribución de accionamientos de pistón de dispositivos de sujeción de una mesa multiposición.
Grifos individuales o dispositivos de distribución conmutados por accionamientos auxiliares instalados en la posición de carga.
El interruptor general conecta secuencialmente los accionamientos de pistón de las plantillas a medida que gira la mesa o el tambor. Un diseño aproximado de dicho dispositivo de distribución se muestra en la Fig. 5. La carcasa del dispositivo distribuidor, instalada coaxialmente con el eje de rotación de la mesa o tambor, gira junto con este último, y los carretes, junto con el eje, permanecen estacionarios. El carrete controla el suministro de aire comprimido a las cavidades y el carrete controla el suministro de aire comprimido a las cavidades de los cilindros de sujeción.
El aire comprimido ingresa a través del canal al espacio entre los carretes y se dirige con la ayuda de estos últimos a las cavidades correspondientes de los cilindros de sujeción. El aire de escape sale a la atmósfera a través de aberturas.
El aire comprimido ingresa a la cavidad a través del orificio, la ranura del arco y los orificios. Mientras los orificios de los cilindros correspondientes coincidan con la ranura del arco, el aire comprimido ingresa en las cavidades de los cilindros. Cuando, durante la siguiente rotación de la mesa, el orificio de uno de los cilindros quede alineado con el orificio, la cavidad de este cilindro quedará conectada a la atmósfera a través de una ranura anular, un canal, una ranura anular y un canal.
Las cavidades de aquellos cilindros por los que entra aire comprimido deben estar conectadas a la atmósfera. Las cavidades están conectadas a la atmósfera a través de canales, ranura en arco, canales, ranura anular y orificio.
El aire comprimido debe ingresar a la cavidad del cilindro ubicado en la posición de carga, que se suministra a través de orificios y canales.
Así, cuando se gira la mesa de posiciones múltiples, los flujos de aire comprimido se cambian automáticamente.
Se utiliza un principio similar para controlar el flujo de aceite suministrado a los dispositivos de sujeción de las máquinas multiposición.
Cabe señalar que también se utilizan dispositivos de distribución similares en máquinas de procesamiento continuo con mesas o tambores giratorios.
Principios para determinar las fuerzas que actúan en los dispositivos de sujeción. Los dispositivos de sujeción suelen estar diseñados de tal manera que las fuerzas generadas durante el proceso de corte sean absorbidas por los elementos estacionarios del dispositivo. Si los elementos en movimiento perciben ciertas fuerzas que surgen durante el proceso de corte, entonces la magnitud de estas fuerzas se determina basándose en las ecuaciones de la estática de fricción.
El método para determinar las fuerzas que actúan en los mecanismos de palanca de los dispositivos de sujeción de pinzas es similar al método utilizado para determinar las fuerzas de activación de los embragues de fricción con mecanismos de palanca.
Los diseños de los dispositivos de sujeción constan de tres partes principales: un accionamiento, un elemento de contacto y un mecanismo de potencia.
El accionamiento, al convertir un cierto tipo de energía, desarrolla una fuerza Q, que se convierte en fuerza de sujeción mediante un mecanismo de potencia. R y se transmite a través de elementos de contacto a la pieza de trabajo.
Los elementos de contacto sirven para transmitir la fuerza de sujeción directamente a la pieza de trabajo. Sus diseños permiten dispersar las fuerzas, evitando el aplastamiento de las superficies de la pieza, y distribuirlas entre varios puntos de apoyo.
Se sabe que la elección racional de los dispositivos reduce el tiempo auxiliar. El tiempo auxiliar se puede reducir mediante el uso de accionamientos mecanizados.
Los accionamientos mecanizados, según el tipo y fuente de energía, se pueden dividir en los siguientes grupos principales: mecánicos, neumáticos, electromecánicos, magnéticos, de vacío, etc. El ámbito de aplicación de los accionamientos mecánicos controlados manualmente es limitado, ya que una cantidad significativa de Se requiere tiempo para la instalación y remoción de piezas de trabajo. Los accionamientos más utilizados son neumáticos, hidráulicos, eléctricos, magnéticos y sus combinaciones.
Actuadores neumáticos funcionan según el principio de suministro de aire comprimido. Se puede utilizar como accionamiento neumático.
Cilindros neumáticos (doble efecto y simple efecto) y cámaras neumáticas.
para cavidad cilíndrica con vástago
para cilindros de simple efecto
Las desventajas de los accionamientos neumáticos incluyen sus dimensiones totales relativamente grandes. La fuerza Q(H) en los cilindros neumáticos depende de su tipo y, sin tener en cuenta las fuerzas de fricción, viene determinada por las siguientes fórmulas:
Para cilindros neumáticos de doble efecto para el lado izquierdo del cilindro
donde p - presión del aire comprimido, MPa; La presión del aire comprimido generalmente se considera de 0,4 a 0,63 MPa,
D - diámetro del pistón, mm;
d- diámetro de la varilla, mm;
ή- eficiencia, teniendo en cuenta las pérdidas en el cilindro, en D = 150...200 mm ή =0,90...0,95;
q - fuerza de resistencia del resorte, N.
Se utilizan cilindros neumáticos con un diámetro interior de 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300 mm. Montaje del pistón en el cilindro cuando se utilizan juntas tóricas 
o 
, y cuando está sellado con esposas 
o 
.
El uso de cilindros con un diámetro inferior a 50 mm y superior a 300 mm no es económicamente rentable, en este caso es necesario utilizar otro tipo de accionamientos,
Las cámaras neumáticas tienen una serie de ventajas en comparación con los cilindros neumáticos: son duraderas, soportan hasta 600 mil arranques (cilindros neumáticos - 10 mil); compacto; Son ligeros y más fáciles de fabricar. Las desventajas incluyen la pequeña carrera de la varilla y la variabilidad de las fuerzas desarrolladas.
Accionamientos hidráulicos en comparación con los neumáticos tienen
las siguientes ventajas: desarrolla grandes fuerzas (15 MPa y más); su fluido de trabajo (aceite) es prácticamente incompresible; asegurar una transmisión suave de las fuerzas desarrolladas por el mecanismo de potencia; puede garantizar la transferencia de fuerza directamente a los elementos de contacto del dispositivo; tienen una amplia gama de aplicaciones, ya que pueden usarse para movimientos precisos de las partes de trabajo de la máquina y partes móviles de dispositivos; Permitir el uso de cilindros de trabajo de pequeño diámetro (20, 30, 40, 50 mm y más), lo que garantiza su compacidad.
Accionamientos neumohidráulicos Tienen una serie de ventajas sobre los neumáticos e hidráulicos: tienen alta mano de obra, velocidad de acción, bajo costo y pequeñas dimensiones. Las fórmulas de cálculo son similares al cálculo de cilindros hidráulicos.
Accionamientos electromecánicos Se utilizan ampliamente en tornos CNC, máquinas agregadoras y líneas automáticas. Impulsado por un motor eléctrico y mediante transmisiones mecánicas, las fuerzas se transmiten a los elementos de contacto del dispositivo de sujeción.
Dispositivos de sujeción electromagnéticos y magnéticos. Se fabrican principalmente en forma de placas y placas frontales para asegurar piezas de acero y hierro fundido. Se utiliza energía de campo magnético procedente de bobinas electromagnéticas o imanes permanentes. Las posibilidades tecnológicas de utilizar dispositivos electromagnéticos y magnéticos en condiciones de producción a pequeña escala y procesamiento en grupo se amplían significativamente cuando se utilizan configuraciones de cambio rápido. Estos dispositivos aumentan la productividad laboral al reducir el tiempo auxiliar y principal (10 a 15 veces) durante el procesamiento en múltiples sitios.
Accionamientos de vacío se utiliza para sujetar piezas de trabajo de diversos materiales con una superficie plana o curva, tomada como base principal. Los dispositivos de sujeción por vacío funcionan según el principio de utilizar presión atmosférica.
Fuerza (NORTE), presionando la pieza de trabajo contra la placa:
Dónde F- área de la cavidad del dispositivo de la que se extrae el aire, cm 2;
p - presión (en condiciones de fábrica suele ser p = 0,01 ... 0,015 MPa).
La presión para instalaciones individuales y grupales se crea mediante bombas de vacío de una y dos etapas.
Los mecanismos de potencia actúan como amplificadores. Su principal característica es la ganancia:
Dónde R- fuerza de sujeción aplicada a la pieza de trabajo, N;
q - fuerza desarrollada por el accionamiento, N.
Los mecanismos de potencia actúan a menudo como un elemento autofrenante en caso de un fallo repentino de la transmisión.
Algunos diseños típicos de dispositivos de sujeción se muestran en la Fig. 5.
Figura 5 Esquemas del dispositivo de sujeción:
A- usando un clip; 6 - palanca oscilante; V- egocéntricoprismas
El objetivo de los dispositivos de sujeción es garantizar un contacto fiable de la pieza de trabajo con los elementos de instalación y evitar su desplazamiento y vibración durante el procesamiento. La Figura 7.6 muestra algunos tipos de dispositivos de sujeción.
Requisitos para elementos de sujeción:
Fiabilidad en funcionamiento;
Simplicidad de diseño;
Facilidad de mantenimiento;
No debe causar deformaciones de las piezas de trabajo ni daños a sus superficies;
La pieza de trabajo no debe moverse durante su fijación de los elementos de instalación;
La fijación y el desmontaje de las piezas deben realizarse con costo minimo trabajo y tiempo;
Los elementos de sujeción deben ser resistentes al desgaste y, si es posible, reemplazables.
Tipos de elementos de sujeción:
Tornillos de sujeción, que se giran con llaves, manijas o volantes (ver Fig. 7.6)
Fig.7.6 Tipos de abrazaderas:
a – tornillo de sujeción; b – abrazadera de tornillo
Actuación rápida abrazaderas que se muestran en la fig. 7.7.
Fig.7.7. Tipos de abrazaderas de liberación rápida:
a – con arandela partida; b – con un dispositivo de émbolo; c – con tope de plegado; g – s dispositivo de palanca
Excéntrico abrazaderas, que son redondas, involutas y espirales (a lo largo de la espiral de Arquímedes) (Fig. 7.8).
Fig.7.8. Tipos de abrazaderas excéntricas:
a – disco; b – cilíndrico con abrazadera en forma de L; g – flotación cónica.
Abrazaderas de cuña– el efecto de cuña se utiliza y se utiliza como eslabón intermedio en sistemas de sujeción complejos. En determinados ángulos, el mecanismo de cuña tiene la propiedad de autofrenarse. En la Fig. La Figura 7.9 muestra el diagrama calculado de la acción de las fuerzas en el mecanismo de cuña.
Arroz. 7.9. Diagrama de cálculo de fuerzas en el mecanismo de cuña:
a- unilateral; b - doblemente sesgado
Abrazaderas de palanca Se utiliza en combinación con otras abrazaderas para formar sistemas de sujeción más complejos. Con la palanca, puede cambiar tanto el valor como la dirección de la fuerza de sujeción, así como asegurar simultáneamente y de manera uniforme la pieza de trabajo en dos lugares. En la Fig. La figura 7.10 muestra un diagrama de la acción de fuerzas en abrazaderas de palanca.
Arroz. 7.10. Diagrama de la acción de fuerzas en abrazaderas de palanca.
Pinzas Son manguitos de resorte divididos, cuyas variedades se muestran en la Fig. 7.11.
Arroz. 7. 11. Tipos de abrazaderas de pinza:
a – con un tubo tensor; b – con un tubo espaciador; c – tipo vertical
Los collares garantizan la concentricidad de la instalación de la pieza de trabajo dentro de 0,02...0,05 mm. La superficie base de la pieza de trabajo para pinzas de sujeción debe procesarse según las clases de precisión 2…3. Las pinzas están hechas de aceros con alto contenido de carbono del tipo U10A con tratamiento térmico posterior hasta una dureza de HRC 58...62. Ángulo del cono de la pinza d = 30…40 0 . En ángulos más pequeños, la pinza puede atascarse.
Mandriles expansibles, cuyos tipos se muestran en la Fig. 7.4.
Bloqueo de rodillos(Figura 7.12)
Arroz. 7.12. Tipos de cerraduras de rodillos
Abrazaderas combinadas– combinación de abrazaderas elementales varios tipos. En la Fig. 7.13 muestra algunos tipos de tales dispositivos de sujeción.
Arroz. 7.13. Tipos de dispositivos de sujeción combinados.
Los dispositivos de sujeción combinados se accionan manualmente o mediante dispositivos eléctricos.
Elementos guía de dispositivos.
Al realizar algunas operaciones. mecanizado(perforación, mandrinado) rigidez de la herramienta de corte y sistema tecnológico en general resulta insuficiente. Para eliminar la presión elástica de la herramienta con respecto a la pieza de trabajo, se utilizan elementos guía (casquillos guía al perforar y taladrar, fotocopiadoras al procesar superficies perfiladas, etc. (ver Fig. 7.14).
Fig.7.14. Tipos de pasatapas conductores:
una constante; b – reemplazable; c – cambio rápido
Los casquillos guía están hechos de acero de grado U10A o 20X, endurecido a una dureza de HRC 60...65.
Los elementos guía de los dispositivos (copiadoras) se utilizan al procesar superficies perfiladas. perfil complejo, cuya tarea es guiar la herramienta de corte a lo largo de la superficie procesada de la pieza de trabajo para obtener la precisión especificada de la trayectoria de su movimiento.
MINISTERIO DE EDUCACIÓN Y CIENCIA DE UCRANIA
Academia Estatal de Construcción de Donbass
y arquitectura
INSTRUCCIONES METODOLÓGICAS
para clases prácticas en el curso "Fundamentos tecnológicos de la ingeniería mecánica" sobre el tema "Cálculo de dispositivos"
En la reunión del departamento "Automóviles e Industria Automotriz" se aprobó el Acta No. de 2005
Makeevka 2005
Instrucciones metodológicas para las clases prácticas del curso "Fundamentos tecnológicos de la ingeniería mecánica" sobre el tema "Cálculo de dispositivos" (para estudiantes de la especialidad 7.090258 Automóviles e industria automotriz) / Comp. D.V. Popov, E.S. Savenko. - Makeevka: DonGASA, 2002. -24 p.
Se presenta información básica sobre máquinas herramienta, diseño, elementos principales y se presenta una metodología para el cálculo de dispositivos.
Compilado por: D.V. Popov, asistente,
E.S. Savenko, asistente.
Responsable de la liberación S.A. Gorozhankin, profesor asociado
Dispositivos4
Elementos de dispositivos5
Elementos de instalación de dispositivos6.
Elementos de sujeción de fijaciones9
Cálculo de fuerzas para asegurar piezas de trabajo12
Dispositivos para guiar y determinar la posición de 13 herramientas de corte.
Carcasas y elementos auxiliares de dispositivos14.
Metodología general para el cálculo de dispositivos15.
Cálculo de platos de garras utilizando el ejemplo de torneado16
Literatura19
Aplicaciones20
DISPOSITIVOS
Todos los dispositivos según sus características tecnológicas se pueden dividir en los siguientes grupos:
1. Las máquinas herramienta para la instalación y fijación de piezas de trabajo, según el tipo de mecanizado, se dividen en dispositivos de torneado, taladrado, fresado, rectificado, polivalentes y otras máquinas. Estos dispositivos comunican la pieza de trabajo con la máquina.
2. Las máquinas herramienta para instalar y asegurar la herramienta de trabajo (también llamadas herramientas auxiliares) se comunican entre la herramienta y la máquina. Estos incluyen cartuchos para taladros, escariadores, machos de roscar; cabezales de torreta, fresado y taladrado multihusillo; portaherramientas, bloques, etc.
Utilizando los dispositivos de los grupos anteriores, se ajusta el sistema máquina-pieza-herramienta.
Los dispositivos de ensamblaje se utilizan para conectar partes acopladas de un producto, se usan para sujetar partes de la base, garantizar la instalación correcta de los elementos conectados de un producto, ensamblaje preliminar de elementos elásticos (resortes, anillos partidos), etc.;
Los dispositivos de control se utilizan para verificar las desviaciones en tamaño, forma y posición relativa de las superficies, el acoplamiento de unidades de ensamblaje y productos, así como para controlar los parámetros de diseño obtenidos durante el proceso de ensamblaje.
Dispositivos de captura, movimiento y torneado pesados, y en producción automatizada, GPS y piezas ligeras y productos ensamblados. Los dispositivos son las partes funcionales de robots industriales integrados en sistemas de producción automatizados y GPS.
Existen una serie de requisitos para los dispositivos de agarre:
fiabilidad de agarrar y sujetar la pieza de trabajo; estabilidad de la base; versatilidad; alta flexibilidad (cambio fácil y rápido); Pequeñas dimensiones totales y peso. En la mayoría de los casos se utilizan dispositivos de agarre mecánicos. En la figura se muestran ejemplos de diagramas de agarre para varios dispositivos de agarre. 18.3. También se utilizan ampliamente dispositivos de agarre magnéticos, de vacío y de cámara elástica.
Todos los grupos de dispositivos descritos, según el tipo de producción, pueden ser manuales, mecánicos, semiautomáticos y automáticos, y según el grado de especialización: universales, especializados y especiales.
Dependiendo del grado de unificación y estandarización en ingeniería mecánica y fabricación de instrumentos de acuerdo con los requisitos del Sistema Unificado de Preparación Tecnológica de la Producción (USTPP), aprobado
Siete sistemas de fijación de máquinas estándar.
En la práctica de la producción moderna, se han desarrollado los siguientes sistemas de dispositivos.
Los dispositivos prefabricados universales (USF) se ensamblan a partir de elementos universales estándar intercambiables finalmente procesados. Se utilizan como dispositivos especiales reversibles de acción corta. Proporcionan instalación y fijación de varias piezas dentro de las capacidades dimensionales del kit USP.
Los dispositivos prefabricados especiales (SRP) se ensamblan a partir de elementos estándar mediante su procesamiento mecánico adicional y se utilizan como dispositivos especiales irreversibles de larga duración fabricados a partir de elementos reversibles.
Los dispositivos especiales no separables (NSD) se ensamblan utilizando piezas y conjuntos estándar para uso general como dispositivos irreversibles a largo plazo hechos de piezas y conjuntos irreversibles. Constan de dos partes: una parte base unificada y una boquilla reemplazable. Los dispositivos de este sistema se utilizan para el procesamiento manual de piezas.
Los dispositivos universales sin ajuste (UPD) son el sistema más común en condiciones de producción en masa. Estos dispositivos permiten la instalación y fijación de piezas de cualquier producto de tamaño pequeño y mediano. En este caso, la instalación de una pieza está asociada a la necesidad de control y orientación en el espacio. Estos dispositivos proporcionan una amplia gama de operaciones de procesamiento.
Los dispositivos de ajuste universal (UNF) permiten la instalación mediante ajustes especiales, la fijación de piezas de trabajo de dimensiones pequeñas y medianas y la realización de una amplia gama de operaciones de procesamiento.
Los dispositivos de ajuste especializados (SAD) garantizan, según un esquema básico determinado, con la ayuda de ajustes especiales, la fijación de piezas relacionadas en diseño para realizar una operación típica. Todos los sistemas de dispositivos enumerados pertenecen a la categoría unificada.
ELEMENTOS DE DISPOSITIVOS
Los elementos principales de los dispositivos son instalación, sujeción, guías, divisores (rotativos), sujetadores, carcasas y accionamientos mecanizados. Su finalidad es la siguiente:
elementos de instalación: para determinar la posición de la pieza de trabajo con respecto al dispositivo y la posición de la superficie procesada con respecto a la herramienta de corte;
elementos de sujeción - para asegurar la pieza de trabajo;
elementos guía: para implementar la dirección requerida de movimiento de la herramienta;
elementos divisorios o giratorios: para cambiar con precisión la posición de la superficie de la pieza de trabajo que se está procesando en relación con la herramienta de corte;
elementos de fijación: para conectar elementos individuales entre sí;
carcasas de dispositivos (como piezas base): para colocar sobre ellas todos los elementos de los dispositivos;
Accionamientos mecanizados: para asegurar automáticamente la pieza de trabajo.
Los elementos de los dispositivos también incluyen dispositivos de agarre de diversos dispositivos (robots, dispositivos de transporte GPS) para agarrar, sujetar (desbloquear) y mover piezas de trabajo que se procesan o se ensamblan en unidades de ensamblaje.
1 Elementos de instalación de dispositivos.
La instalación de piezas de trabajo en dispositivos o máquinas, así como el montaje de piezas, incluye su base y fijación.
La necesidad de sujeción (cierre forzado) al procesar una pieza de trabajo en dispositivos es obvia. Para un procesamiento preciso de piezas de trabajo es necesario: realizar su correcta ubicación en relación con los dispositivos del equipo que determinan las trayectorias de movimiento de la herramienta o de la propia pieza de trabajo;
asegurar el contacto constante de las bases con los puntos de referencia y la total inmovilidad de la pieza de trabajo con respecto al dispositivo durante su procesamiento.
Para una orientación completa en todos los casos, al sujetar, se debe privar a la pieza de trabajo de los seis grados de libertad (la regla de los seis puntos en la teoría de bases); En algunos casos, es posible desviarse de esta regla.
Para ello se utilizan soportes principales, cuyo número debe ser igual al número de grados de libertad de los que está privada la pieza de trabajo. Para aumentar la rigidez y la resistencia a las vibraciones de las piezas de trabajo que se procesan, en los accesorios se utilizan soportes auxiliares ajustables y autoalineables.
Para instalar una pieza de trabajo en un dispositivo con una superficie plana, se utilizan soportes principales estandarizados en forma de pasadores con cabezas esféricas, con muescas y planas, arandelas y placas de soporte. Si es imposible instalar la pieza de trabajo solo en los soportes principales, se utilizan soportes auxiliares. Como estos últimos se pueden utilizar soportes ajustables estandarizados en forma de tornillos con superficie de apoyo esférica y soportes autoalineables.
Figura 1 Soportes estandarizados:
A-mi- soportes permanentes (pasadores): a- superficie plana; b- esférico; V- mellado; GRAMO- plano con instalación en el manguito adaptador; d- arandela de soporte; mi- plato base; y- soporte ajustable - soporte autoalineable
El acoplamiento de soportes con cabezas esféricas, dentadas y planas con el cuerpo del dispositivo se realiza según el ajuste. 
o 
. La instalación de dichos soportes también se utiliza a través de casquillos intermedios, que se acoplan con los orificios de la carcasa según el ajuste. 
.
En la Figura 1 se muestran ejemplos de soportes principales y auxiliares estandarizados.
Para instalar una pieza de trabajo a lo largo de dos orificios cilíndricos y una superficie plana perpendicular a sus ejes, utilice
Figura 2.Esquemabasado en el final y el agujero:
a – en el dedo mayor; b – en el dedo inferior
soportes planos estandarizados y pasadores de montaje. Para evitar que las piezas de trabajo se atasquen al instalarlas en los dedos a lo largo de los dos orificios exactos (D7), se debe cortar uno de los dedos de instalación y el otro cilíndrico.
La instalación de piezas con dos dedos y un plano ha encontrado una amplia aplicación en el procesamiento de piezas en líneas automáticas y de producción, máquinas polivalentes y en GPS.
Los esquemas para basarse en un plano y orificios con la ayuda de dedos de montaje se pueden dividir en tres grupos: en el extremo y en el orificio (Fig. 2); a lo largo del plano, extremo y agujero (Fig. 3); a lo largo de un plano y dos agujeros (Fig. 4).
Arroz. 19.4. Esquema de basarse en un plano y dos agujeros.
Se recomienda instalar la pieza de trabajo en un dedo según el ajuste. 
o 
, y en dos dedos - cada uno 
.
Y 
De la Fig. 2 se deduce que instalar la pieza de trabajo a lo largo del orificio en un pasador cilíndrico largo sin cortar la priva de cuatro grados de libertad (base de guía doble), y la instalación en el extremo la priva de un grado de libertad (base de soporte). La instalación de la pieza de trabajo sobre un pasador corto la priva de dos grados de libertad (doble base de soporte), pero el final en este caso es una base de instalación y priva a la pieza de trabajo de tres grados de libertad. Para una base completa es necesario crear un cierre de fuerza, es decir, aplicar fuerzas de sujeción. De la Fig. 3 se deduce que el plano de la base de la pieza de trabajo es la base de instalación, el orificio largo en el que entra el dedo cortado con un eje paralelo al plano es la base guía (la pieza de trabajo está privada de dos grados) y el final de la pieza de trabajo es la base de soporte.
Figura 3. Residencia enplano, Figura 4 Basado en
extremo y agujero del avión y dos agujeros
En la Fig. La Figura 4 muestra una pieza de trabajo que se instala a lo largo de un plano y dos orificios. El avión es la base de instalación. Los agujeros centrados con el pasador cilíndrico son la base de soporte doble, y los centrados con el pasador cortado son la base de soporte. Las fuerzas aplicadas (mostradas por la flecha en las figuras 3 y 4) garantizan la precisión de la alineación.
El dedo es una base de apoyo doble y el dedo cortado es la base de apoyo. Las fuerzas aplicadas (mostradas por la flecha en las figuras 3 y 4) garantizan la precisión de la alineación.
Para instalar piezas de trabajo con la superficie exterior y la superficie del extremo perpendicular a su eje, se utilizan prismas de soporte y montaje (móviles y fijos), así como casquillos y cartuchos.
Los elementos de los accesorios incluyen ajustes y sondas para configurar la máquina en tamaño requerido. Por tanto, los ajustes estandarizados para las fresas en las fresadoras pueden ser:
rascacielos, extremo de alto, esquina y extremo de esquina.
Las sondas planas se fabrican con un espesor de 3-5 mm, las cilíndricas con un diámetro de 3-5 mm con una precisión de sexto grado. (h6) y sometido a un endurecimiento 55-60 HRC 3, rectificado (parámetro de rugosidad Real academia de bellas artes = 0,63 µm).
Las superficies de accionamiento de todos los elementos de instalación de los dispositivos deben tener una alta resistencia al desgaste y una alta dureza. Por lo tanto, están hechos de aceros estructurales y aleados 20, 45, 20Х, 12ХНЗА con posterior carburación y endurecimiento a 55-60 HRC3 (soportes, prismas, pasadores de montaje, centros) y aceros para herramientas U7 y U8A con endurecimiento a 50-55 HRG. , ( soportes con un diámetro inferior a 12 mm; pasadores de montaje con un diámetro inferior a 16 mm; instalaciones y sondas).
El objetivo principal de los dispositivos de sujeción de dispositivos es garantizar un contacto confiable (continuidad) de la pieza de trabajo o pieza ensamblada con los elementos de instalación, evitando su desplazamiento durante el procesamiento o montaje.
Abrazaderas de palanca. Las abrazaderas de palanca (Figura 2.16) se utilizan en combinación con otras abrazaderas elementales, formando sistemas de sujeción más complejos. Le permiten cambiar la magnitud y dirección de la fuerza transmitida.
Mecanismo de cuña. Las cuñas se utilizan ampliamente en los mecanismos de sujeción de dispositivos, lo que garantiza un diseño simple y compacto y un funcionamiento confiable. La cuña puede ser un simple elemento de sujeción que actúa directamente sobre la pieza de trabajo o puede combinarse con cualquier otro elemento simple para crear mecanismos combinados. El uso de una cuña en el mecanismo de sujeción proporciona: un aumento en la fuerza de accionamiento inicial, un cambio en la dirección de la fuerza inicial, autofrenado del mecanismo (la capacidad de mantener la fuerza de sujeción cuando la fuerza generada por el accionamiento cesa). Si se utiliza el mecanismo de cuña para cambiar la dirección de la fuerza de sujeción, entonces el ángulo de la cuña suele ser igual a 45°, y si se desea aumentar la fuerza de sujeción o aumentar la confiabilidad, entonces el ángulo de la cuña se toma igual a 6...15 ° (ángulos autofrenantes).
o mecanismos con cuña plana de un solo bisel (
o mecanismos de múltiples cuñas (múltiples émbolos);
o excéntricas (mecanismos con cuña curva);
o levas finales (mecanismos con cuña cilíndrica).
11. La acción de las fuerzas de corte, abrazaderas y sus momentos sobre la pieza de trabajo.
Durante el proceso de procesamiento, la herramienta de corte realiza ciertos movimientos en relación con la pieza de trabajo. Por tanto, la disposición requerida de las superficies de la pieza sólo se puede garantizar en los siguientes casos:
1) si la pieza de trabajo ocupa una determinada posición en área de trabajo máquina;
2) si la posición de la pieza de trabajo en el área de trabajo se determina antes del inicio del procesamiento, en base a esto es posible corregir los movimientos de modelado.
La posición exacta de la pieza de trabajo en el área de trabajo de la máquina se logra durante su instalación en el dispositivo. El proceso de instalación incluye basar (es decir, dar a la pieza de trabajo la posición requerida en relación con el sistema de coordenadas seleccionado) y asegurar (es decir, aplicar fuerzas y pares de fuerzas a la pieza de trabajo para garantizar la constancia e inmutabilidad de su posición lograda durante la base).
La posición real de la pieza de trabajo instalada en el área de trabajo de la máquina difiere de la requerida, lo que se debe a la desviación de la posición de la pieza de trabajo (en la dirección del tamaño mantenido) durante el proceso de instalación. Esta desviación se denomina error de instalación y consta de un error de base y un error de reparación.
Las superficies pertenecientes a la pieza de trabajo y utilizadas en su base se denominan bases tecnológicas, y las utilizadas para sus mediciones, bases de medición.
Para instalar una pieza de trabajo en un dispositivo, generalmente se utilizan varias bases. En pocas palabras, se considera que la pieza de trabajo está en contacto con el dispositivo en puntos llamados puntos de apoyo. La disposición de los puntos de referencia se denomina esquema de base. Cada punto de referencia determina la conexión de la pieza con el sistema de coordenadas seleccionado en el que se procesa la pieza.
1. Si existen requisitos elevados para la precisión del procesamiento, se debe utilizar la superficie mecanizada con precisión de la pieza de trabajo como base tecnológica y se debe adoptar un esquema de base que garantice el menor error de instalación.
2. Uno de los más maneras simples aumentar la precisión de las bases es adherirse al principio de combinar bases.
3. Para aumentar la precisión del procesamiento, se debe observar el principio de constancia de bases. Si esto no es posible por algún motivo, entonces es necesario que las nuevas bases de datos se procesen con mayor precisión que las anteriores.
4. Como bases conviene utilizar superficies de forma sencilla (plana, cilíndrica y cónica), a partir de las cuales, si es necesario, se pueden crear un conjunto de bases. En los casos en que las superficies de la pieza de trabajo no cumplen con los requisitos de las bases (es decir, su tamaño, forma y ubicación no pueden proporcionar la precisión, estabilidad y facilidad de procesamiento especificadas), se crean bases artificiales en la pieza de trabajo (agujeros centrales, agujeros tecnológicos , placas, socavados, etc.).
Los requisitos básicos para asegurar piezas de trabajo en dispositivos son los siguientes.
1. La fijación debe garantizar contacto confiable piezas de trabajo con soportes de fijación y garantizar que la posición de la pieza de trabajo permanezca sin cambios en relación con el equipo tecnológico durante el procesamiento o durante un corte de energía.
2. La sujeción de la pieza de trabajo solo debe usarse en los casos en que la fuerza de procesamiento u otras fuerzas puedan desplazar la pieza de trabajo (por ejemplo, al tirar chavetero la pieza de trabajo no está asegurada).
3. Las fuerzas de fijación no deben provocar grandes deformaciones ni colapso de la base.
4. El aseguramiento y liberación de la pieza de trabajo debe realizarse con un mínimo de tiempo y esfuerzo por parte del trabajador. El error de reparación más pequeño lo proporcionan los dispositivos de sujeción que crean
fuerza de sujeción constante (por ejemplo, dispositivos con accionamiento neumático o hidráulico).
5. Para reducir el error de sujeción, se deben utilizar superficies base con baja rugosidad; utilizar dispositivos impulsados; Coloque las piezas de trabajo sobre soportes de cabeza plana o placas de soporte mecanizadas con precisión.
Boleto 13
Mecanismos de sujeción de accesorios Los mecanismos de sujeción se denominan mecanismos que eliminan la posibilidad de vibración o desplazamiento de la pieza de trabajo con respecto a los elementos de instalación bajo la influencia de su propio peso y las fuerzas que surgen durante el procesamiento (montaje). El objetivo principal de los dispositivos de sujeción es garantizar un contacto confiable de la pieza de trabajo con los elementos de montaje, evitar su desplazamiento y vibración durante el procesamiento, así como garantizar instalación correcta y centrar la pieza de trabajo.
Cálculo de fuerzas de sujeción.
El cálculo de las fuerzas de sujeción se puede reducir a resolver un problema de estática para el equilibrio. sólido(espacios en blanco) bajo la influencia de un sistema de fuerzas externas.
Por un lado, la gravedad y las fuerzas que surgen durante el procesamiento se aplican a la pieza de trabajo, por otro lado, las fuerzas de sujeción necesarias, la reacción de los soportes. Bajo la influencia de estas fuerzas, la pieza de trabajo debe mantener el equilibrio.
Ejemplo 1. La fuerza de sujeción presiona la pieza de trabajo contra los soportes del dispositivo, y la fuerza de corte que surge durante el procesamiento de piezas (Figura 2.12a) tiende a mover la pieza de trabajo a lo largo del plano de soporte.
Las fuerzas que actúan sobre la pieza de trabajo son: en el plano superior, la fuerza de sujeción y la fuerza de fricción, que evita que la pieza de trabajo se desplace; a lo largo del plano inferior, las fuerzas de reacción de los soportes (no mostradas en la figura) son iguales a la fuerza de sujeción y la fuerza de fricción entre la pieza de trabajo y los soportes. Entonces la ecuación de equilibrio de la pieza de trabajo será
,
¿Dónde está el factor de seguridad?
– coeficiente de fricción entre la pieza de trabajo y el mecanismo de sujeción;
– coeficiente de fricción entre la pieza de trabajo y los soportes del útil.
Dónde 
Figura 2.12 – Esquemas para calcular las fuerzas de sujeción
Ejemplo 2. La fuerza de corte se dirige en ángulo con respecto a la fuerza de sujeción (Figura 2.12b).
Entonces la ecuación de equilibrio de la pieza de trabajo será
De la Figura 2.12b encontramos las componentes de la fuerza de corte.
Sustituyendo obtenemos
Ejemplo 3. La pieza de trabajo se procesa en torno y se fija en un mandril de tres mordazas. Las fuerzas de corte crean torsión y tienden a girar la pieza de trabajo en las mordazas. Las fuerzas de fricción que surgen en los puntos de contacto entre las mordazas y la pieza de trabajo crean un momento de fricción que evita que la pieza de trabajo gire. Entonces la condición de equilibrio de la pieza de trabajo será
.
El par de corte estará determinado por la magnitud de la componente vertical de la fuerza de corte.
.
Momento de fricción
.
Mecanismos de sujeción elementales.
Los dispositivos de sujeción elementales incluyen los mecanismos más simples que se utilizan para asegurar piezas de trabajo o que actúan como eslabones intermedios en sistemas de sujeción complejos:
tornillo;
cuña;
excéntrico;
palanca;
centrado;
cremallera y palanca.
Terminales de tornillo. Los mecanismos de tornillo (Figura 2.13) se utilizan ampliamente en dispositivos con fijación manual de piezas de trabajo, con accionamiento mecanizado, así como en líneas automáticas cuando se utilizan dispositivos satelitales. Su ventaja es la simplicidad de diseño, el bajo costo y la alta confiabilidad operativa.
Los mecanismos de tornillo se utilizan tanto para sujeción directa como en combinación con otros mecanismos. La fuerza sobre el mango necesaria para crear la fuerza de sujeción se puede calcular mediante la fórmula:
,
¿Dónde está el radio promedio del hilo, mm?
– desplazamiento de clave, mm;
– ángulo de avance del hilo;
Ángulo de fricción en un par roscado.
Mecanismo de cuña. Las cuñas se utilizan ampliamente en los mecanismos de sujeción de dispositivos, lo que garantiza un diseño simple y compacto y un funcionamiento confiable. La cuña puede ser un simple elemento de sujeción que actúa directamente sobre la pieza de trabajo o puede combinarse con cualquier otro elemento simple para crear mecanismos combinados. El uso de una cuña en el mecanismo de sujeción proporciona: un aumento en la fuerza de accionamiento inicial, un cambio en la dirección de la fuerza inicial, autofrenado del mecanismo (la capacidad de mantener la fuerza de sujeción cuando la fuerza generada por el accionamiento cesa). Si se utiliza el mecanismo de cuña para cambiar la dirección de la fuerza de sujeción, entonces el ángulo de la cuña suele ser igual a 45°, y si se desea aumentar la fuerza de sujeción o aumentar la confiabilidad, entonces el ángulo de la cuña se toma igual a 6...15 ° (ángulos autofrenantes).
La cuña se utiliza en las siguientes opciones de diseño para abrazaderas:
mecanismos con cuña plana de un solo bisel (Figura 2.14b);
mecanismos de múltiples cuñas (múltiples émbolos);
excéntricas (mecanismos con cuña curva);
levas finales (mecanismos de cuña cilíndricos).
La figura 2.14a muestra un diagrama de una cuña de doble ángulo.
Al sujetar una pieza de trabajo, la cuña bajo la influencia de una fuerza se mueve hacia la izquierda, cuando la cuña se mueve, surgen fuerzas normales y fuerzas de fricción en sus planos (Figura 2.14, b).
Una desventaja importante del mecanismo considerado es el bajo coeficiente de eficiencia (COP) debido a las pérdidas por fricción.
En la figura se muestra un ejemplo del uso de una cuña en un dispositivo.
Figura 2.14, d.
Para aumentar la eficiencia del mecanismo de cuña, la fricción por deslizamiento en las superficies de la cuña se reemplaza por fricción por rodadura utilizando rodillos de soporte (Figura 2.14, c).
Los mecanismos de cuñas múltiples vienen con una, dos o un número grandeémbolos. Como sujeción se utilizan los de uno y dos émbolos; los de varios pistones se utilizan como mecanismos autocentrantes.
Abrazaderas excéntricas. Una excéntrica es una conexión en una parte de dos elementos: un disco redondo (Figura 2.15e) y una cuña plana de un solo bisel. Cuando la excéntrica gira alrededor del eje de rotación del disco, la cuña entra en el espacio entre el disco y la pieza de trabajo y desarrolla una fuerza de sujeción.
La superficie de trabajo de las excéntricas puede ser circular (circular) o espiral (curvilínea).
Las abrazaderas de leva son los mecanismos de sujeción manuales de acción más rápida. En términos de velocidad, son comparables a las pinzas neumáticas.
Las desventajas de las abrazaderas excéntricas son:
pequeño trazo;
limitado por la magnitud de la excentricidad;
aumento de la fatiga trabajador, ya que al desatar una pieza de trabajo, el trabajador debe aplicar fuerza debido a la propiedad autofrenante de la excéntrica;
Falta de fiabilidad de la abrazadera cuando la herramienta funciona con golpes o vibraciones, ya que esto puede provocar el autodesprendimiento de la pieza de trabajo.
A pesar de estas deficiencias abrazaderas excéntricas ampliamente utilizado en dispositivos (Figura 2.15, b), especialmente en la producción a pequeña y mediana escala.
Para lograr la fuerza de sujeción requerida, determinamos el momento máximo en el mango excéntrico.
¿Dónde está la fuerza sobre el mango?
- Longitud de la manija;
– ángulo de rotación excéntrico;
– ángulos de fricción.
Abrazaderas de palanca. Las abrazaderas de palanca (Figura 2.16) se utilizan en combinación con otras abrazaderas elementales, formando sistemas de sujeción más complejos. Le permiten cambiar la magnitud y dirección de la fuerza transmitida.
Hay muchas variedades de diseños de abrazaderas de palanca; sin embargo, todas se reducen a tres circuitos de potencia que se muestran en la Figura 2.16, que también proporciona fórmulas para calcular la cantidad de fuerza requerida para crear una fuerza de sujeción de la pieza de trabajo para mecanismos ideales(sin tener en cuenta las fuerzas de fricción). Esta fuerza se determina a partir de la condición de que los momentos de todas las fuerzas con respecto al punto de rotación de la palanca sean iguales a cero. La figura 2.17 muestra diagramas de diseño abrazaderas de palanca.
Al realizar una serie de operaciones de mecanizado, la rigidez de la herramienta de corte y de todo el sistema tecnológico en su conjunto resulta insuficiente. Para eliminar deflexiones y deformaciones de la herramienta, se utilizan varios elementos guía. Requisitos básicos para dichos elementos: precisión, resistencia al desgaste, reemplazabilidad. Estos dispositivos se llaman conductores o casquillos conductores y se utilizan para trabajos de perforación y mandrinado. .
Los diseños y dimensiones de los casquillos conductores para perforación están estandarizados (Fig. 11.10). Los casquillos son permanentes (Fig. 11.10 a) y reemplazables.
Arroz. 11.10. Diseños de pasatapas conductores: a) permanentes;
b) reemplazable; c) cambio rápido con cerradura
(Figura 11.10 b). Los casquillos permanentes se utilizan en producción única cuando se procesan con una sola herramienta. Los casquillos de repuesto se utilizan en serie y producción en masa. Los casquillos de cambio rápido con bloqueo (Fig. 11.10 c) se utilizan al procesar orificios con varias herramientas reemplazadas secuencialmente.
Con un diámetro de orificio de hasta 25 mm, los casquillos están fabricados en acero U10A, templado a 60...65. Con un diámetro de orificio de más de 25 mm, los casquillos se fabrican en acero 20 (20X), seguido de cementación y endurecimiento hasta la misma dureza.
Si las herramientas en el casquillo no se guían por la parte de trabajo, sino por secciones de centrado cilíndricas, se utilizan casquillos especiales (Fig. 11.11). En la Fig. 11.11a muestra un casquillo para perforar agujeros en una pendiente
15. Elementos de ajuste de dispositivos.
-Elementos de configuración (Configuraciones de altura y ángulo) se utilizan para controlar la posición de la herramienta al configurar la máquina).
- Elementos de configuración , Proporcionar posicion correcta herramienta de corte al configurar (ajustar) la máquina para obtener las dimensiones especificadas. Tales elementos son Instalaciones angulares y de gran altura de dispositivos de fresado., Se utiliza para controlar la posición del cortador durante la configuración y el subajuste de la máquina. Su uso facilita y acelera la configuración de la máquina al procesar piezas de trabajo al obtener automáticamente las dimensiones especificadas.
Los elementos de configuración realizan las siguientes funciones. : 1) Evite que la herramienta se desvíe durante la operación. 2) Le dan al instrumento una posición exacta con respecto al dispositivo, estos incluyen configuraciones (dimensiones), fotocopiadoras. 3) Realizar ambas funciones indicadas anteriormente, estas incluyen casquillos conductores y casquillos guía. Los casquillos conductores se utilizan para perforar agujeros con brocas, avellanadores y escariadores. Existen diferentes tipos de pasatapas conductores: permanentes, de cambio rápido y reemplazables. Constante con collar y sin sello cuando el orificio se procesa con una sola herramienta. Se presionan en una parte del cuerpo: la placa conductora H7/n6. Los casquillos reemplazables se utilizan cuando se procesan con una herramienta, pero teniendo en cuenta el reemplazo por desgaste. Notas de cambio rápido cuando un agujero en una operación se procesa secuencialmente con varias herramientas. Se diferencian de los reemplazables por una ranura pasante en el collar. También se utilizan casquillos conductores especiales, cuyo diseño corresponde a las características de la pieza de trabajo y funcionamiento. Casquillo extendido Casquillo con extremo inclinado Se hacen permanentes los casquillos guía que realizan únicamente la función de impedir la retirada de la herramienta. Por ejemplo, en las máquinas de torreta se instala en el orificio del husillo y gira con él. El orificio en los casquillos guía se realiza según H7. Las fotocopiadoras se utilizan para el posicionamiento preciso de la herramienta en relación con el dispositivo al procesar superficies curvas. Las fotocopiadoras vienen en modelos aéreos y empotrados. Las facturas se colocan sobre la pieza de trabajo y se fijan junto con ella. La parte guía de la herramienta tiene contacto continuo con la fotocopiadora y la parte cortante realiza el perfil requerido. Las fotocopiadoras integradas están instaladas en el cuerpo del dispositivo. A lo largo de la fotocopiadora se guía un dedo trazador que, a través de un dispositivo especialmente incorporado en la máquina, transmite el movimiento correspondiente al husillo con la herramienta para procesar el perfil curvo. Las instalaciones son estándar y especiales, de gran altura y en esquina. Las instalaciones de gran altura orientan la herramienta en una dirección y angularmente en 2 direcciones. La coordinación de la herramienta según los ajustes se realiza mediante sondas planas estándar con un espesor de 1,3,5 mm o sondas cilíndricas con un diámetro de 3 o 5 mm. Las instalaciones se ubican en el cuerpo del dispositivo alejadas de la pieza de trabajo, teniendo en cuenta la penetración de la herramienta, se fijan con tornillos y se fijan con pasadores. La sonda utilizada para ajustar la herramienta para su instalación en el plano de montaje del dispositivo se indica en los requisitos técnicos y también se permite gráficamente.
Para configurar (ajustar) la posición de la mesa de la máquina junto con el dispositivo con respecto a la herramienta de corte, se utilizan plantillas de instalación especiales, realizadas en forma de placas, prismas y cuadrados de diferentes formas. Las unidades están fijadas al cuerpo del dispositivo; sus superficies de referencia deben ubicarse debajo de las superficies de la pieza a procesar para no interferir con el paso de la herramienta de corte. La mayoría de las veces, las instalaciones se utilizan al procesar en fresadoras, configurado para obtener automáticamente dimensiones de una precisión determinada.
Hay instalaciones de gran altura y de esquina. Los primeros sirven para ubicación correcta partes en relación con el cortador en altura, la segunda, tanto en altura como en dirección lateral. Fabricado en acero 20X, cementado a una profundidad de 0,8 - 1,2 mm, seguido de endurecimiento hasta una dureza de 55...60 unidades HRC.
Elementos de ajuste para herramientas de corte (ejemplo)
Una investigación de producción integral sobre la precisión del funcionamiento de las líneas automáticas existentes, la investigación experimental y el análisis teórico deberían proporcionar respuestas a las siguientes preguntas básicas en el diseño de procesos tecnológicos para la producción de partes de carrocería en líneas automáticas: a) justificación de la elección de la tecnología métodos y el número de transiciones realizadas secuencialmente para procesar las superficies más críticas de las piezas, teniendo en cuenta los requisitos de precisión especificados b) establecer el grado óptimo de concentración de transiciones en una posición, en función de las condiciones de carga y la precisión de procesamiento requerida c) selección de métodos y esquemas de instalación al diseñar elementos de instalación de dispositivos de línea automática para garantizar la precisión del procesamiento d) recomendaciones para el uso y diseño de unidades de línea automática, proporcionando dirección y fijación de herramientas de corte en relación con los requisitos para la precisión del procesamiento e) selección de métodos para ajustar las máquinas a las dimensiones requeridas y selección de medios de control para un mantenimiento confiable del tamaño de ajuste f) justificación de los requisitos para la precisión de las máquinas y para la precisión del ensamblaje de una línea automática de acuerdo con parámetros que afectan directamente la precisión del procesamiento g) justificación de requisitos para la precisión de las piezas de trabajo negras en relación con la precisión de su instalación y aclaración durante el procesamiento, así como el establecimiento de valores estándar para calcular los márgenes para el procesamiento h) identificación y formación de disposiciones metodológicas para los cálculos de precisión al diseñar líneas automáticas .
16. Accionamientos neumáticos. Objeto y requisitos para los mismos.
Accionamiento neumático (accionamiento neumático)- un conjunto de dispositivos diseñados para accionar piezas de máquinas y mecanismos utilizando la energía del aire comprimido.
Un accionamiento neumático, como un accionamiento hidráulico, es una especie de "inserto neumático" entre el motor de accionamiento y la carga (máquina o mecanismo) y realiza las mismas funciones que una transmisión mecánica (caja de cambios, transmisión por correa, mecanismo de manivela, etc.) . El objetivo principal del accionamiento neumático. , así como una transmisión mecánica, - transformación de las características mecánicas del motor de accionamiento de acuerdo con los requisitos de la carga (transformación del tipo de movimiento del enlace de salida del motor, sus parámetros, así como regulación, protección contra sobrecarga, etc.). Los elementos obligatorios de un accionamiento neumático son un compresor (generador de energía neumático) y un motor neumático.
Dependiendo de la naturaleza del movimiento del eslabón de salida del motor neumático (el eje del motor neumático o del cilindro neumático de varilla) y, en consecuencia, de la naturaleza del movimiento del elemento de trabajo, el accionamiento neumático puede ser giratorio. o traslacional. Los actuadores neumáticos con movimiento de traslación son los más utilizados en tecnología.
Principio de funcionamiento de las máquinas neumáticas.
En términos generales, la transferencia de energía en un accionamiento neumático se produce de la siguiente manera:
1. El motor de accionamiento transmite par al eje del compresor, que imparte energía al gas de trabajo.
2. El gas de trabajo, después de una preparación especial, fluye a través de líneas neumáticas a través del equipo de control hacia el motor neumático, donde la energía neumática se convierte en energía mecánica.
3. A continuación, el gas de trabajo se libera al medio ambiente, a diferencia del accionamiento hidráulico, en el que trabajando fluidamente regresa a través de líneas hidráulicas al tanque hidráulico o directamente a la bomba.
Muchas máquinas neumáticas tienen sus análogos en diseño entre las máquinas hidráulicas volumétricas. En particular, se utilizan ampliamente motores y compresores neumáticos de pistones axiales, motores neumáticos de engranajes y paletas, cilindros neumáticos...
Diagrama típico de accionamiento neumático.
Diagrama típico de accionamiento neumático: 1 - entrada de aire; 2 - filtro; 3 - compresor; 4 - intercambiador de calor (refrigerador); 5 - separador de humedad; 6 - colector de aire (receptor); 7 - válvula de seguridad; 8- Acelerador; 9 - pulverizador de aceite; 10 - válvula reductora de presión; 11 - acelerador; 12 - distribuidor; 13 motores neumáticos; M - manómetro.
El aire ingresa al sistema neumático a través de la entrada de aire.
El filtro limpia el aire para evitar daños a los elementos impulsores y reducir su desgaste.
El compresor comprime el aire.
Dado que, según la ley de Charles, el aire comprimido en el compresor tiene alta temperatura Luego, antes de suministrar aire a los consumidores (generalmente motores neumáticos), el aire se enfría en un intercambiador de calor (en un refrigerador).
Para evitar la formación de hielo en los motores neumáticos debido a la expansión del aire en ellos, así como para reducir la corrosión de las piezas, se instala un separador de humedad en el sistema neumático.
El receptor sirve para crear un suministro de aire comprimido, así como para suavizar las pulsaciones de presión en el sistema neumático. Estas pulsaciones se deben al principio de funcionamiento de los compresores volumétricos (por ejemplo, compresores de pistón), que suministran aire al sistema en porciones.
En un pulverizador de aceite, se añade lubricante al aire comprimido, lo que reduce la fricción entre las partes móviles del accionamiento neumático y evita que se atasquen.
Se debe instalar una válvula reductora de presión en el accionamiento neumático, asegurando el suministro de aire comprimido a los motores neumáticos a presión constante.
El distribuidor controla el movimiento de los enlaces de salida del motor neumático.
En un motor neumático (motor neumático o cilindro neumático), la energía del aire comprimido se convierte en energía mecánica.
Los actuadores neumáticos están equipados con:
1. dispositivos estacionarios montados sobre mesas de fresadoras, perforadoras y otras máquinas;
2. dispositivos giratorios: mandriles, mandriles, etc.
3) dispositivos instalados sobre mesas giratorias y divisorias para procesamiento continuo y posicional.
Como cuerpo de trabajo se utilizan cámaras neumáticas de simple y doble efecto.
Con doble acción, el pistón se mueve en ambas direcciones. aire comprimido.
Con acción unilateral, el pistón se mueve mediante aire comprimido al fijar la pieza de trabajo y mediante un resorte al soltarla.
Para aumentar la fuerza de sujeción se utilizan cilindros de dos y tres pistones o cámaras de aire de dos y tres cámaras. En este caso, la fuerza de sujeción aumenta 2... 3 veces.
Se puede conseguir un aumento de la fuerza de sujeción integrando palancas amplificadoras en el accionamiento neumático.
Es necesario señalar algunas ventajas de los accionamientos neumáticos de los aparatos.
En comparación con un accionamiento hidráulico, es limpio; no es necesario tener una estación hidráulica para cada dispositivo si la máquina en la que está instalado el dispositivo no está equipada con una estación hidráulica.
El accionamiento neumático se caracteriza por su velocidad de acción, supera no solo los accionamientos manuales, sino también muchos mecanizados. Si, por ejemplo, el caudal de aceite bajo presión en la tubería de un dispositivo hidráulico es de 2,5...4,5 m/s, el máximo posible es 9 m/s, entonces el aire, estando a una presión de 4... 5 MPa, se propaga a través de tuberías a velocidades de hasta 180 m/s o más. Por tanto, en 1 hora es posible realizar hasta 2500 operaciones del actuador neumático.
Las ventajas del accionamiento neumático incluyen el hecho de que su rendimiento no depende de las fluctuaciones de temperatura. ambiente. La gran ventaja es que el accionamiento neumático garantiza una acción continua de la fuerza de sujeción, por lo que esta fuerza puede ser significativamente menor que con accionamiento manual. Esta circunstancia es muy importante cuando se procesan piezas de trabajo de paredes delgadas que son propensas a deformarse durante la fijación.
Ventajas
· a diferencia de un accionamiento hidráulico, no es necesario devolver el fluido de trabajo (aire) al compresor;
· menor peso del fluido de trabajo en comparación con un accionamiento hidráulico (relevante para la ciencia espacial);
· menor peso de los actuadores en comparación con los eléctricos;
· la posibilidad de simplificar el sistema utilizando un cilindro de gas comprimido como fuente de energía; estos sistemas a veces se utilizan en lugar de detonadores; hay sistemas en los que la presión en el cilindro alcanza los 500 MPa;
· simplicidad y eficiencia debido al bajo coste del gas de trabajo;
· velocidad de respuesta y altas velocidades de rotación de los motores neumáticos (hasta varias decenas de miles de revoluciones por minuto);
· seguridad contra incendios y neutralidad del entorno de trabajo, garantizando la posibilidad de utilizar un accionamiento neumático en minas y en producción química;
· en comparación con un accionamiento hidráulico: la capacidad de transmitir energía neumática a largas distancias (hasta varios kilómetros), lo que permite el uso de un accionamiento neumático como accionamiento principal en minas y minas;
· a diferencia de un accionamiento hidráulico, un accionamiento neumático es menos sensible a los cambios en la temperatura ambiente debido a la menor dependencia de la eficiencia de las fugas del medio de trabajo (gas de trabajo), por lo tanto, los cambios en los espacios entre las partes del equipo neumático y la viscosidad del el medio de trabajo no tiene un impacto grave en los parámetros operativos del accionamiento neumático; esto hace que el accionamiento neumático sea conveniente para su uso en talleres calientes de empresas metalúrgicas.
Defectos
· calentamiento y enfriamiento del gas de trabajo durante la compresión en compresores y expansión en motores neumáticos; esta deficiencia se debe a las leyes de la termodinámica y conduce a los siguientes problemas:
· posibilidad de congelación de sistemas neumáticos;
· condensación del vapor de agua del gas de trabajo y, en relación con esto, la necesidad de secarlo;
· alto coste de la energía neumática en comparación con la energía eléctrica (alrededor de 3-4 veces), lo cual es importante, por ejemplo, cuando se utiliza un accionamiento neumático en las minas;
· eficiencia incluso menor que la de un accionamiento hidráulico;
· baja precisión operativa y buen funcionamiento;
· la posibilidad de rotura explosiva de tuberías o lesiones industriales, por lo que se utilizan pequeñas presiones de gas de trabajo en un accionamiento neumático industrial (normalmente la presión en los sistemas neumáticos no supera 1 MPa, aunque en sistemas neumáticos con una presión de trabajo de hasta 7 Se conocen MPa (por ejemplo, en las centrales nucleares) y, como resultado, las fuerzas sobre las piezas de trabajo son significativamente menores en comparación con un accionamiento hidráulico). Cuando no existe tal problema (en cohetes y aviones) o el tamaño de los sistemas es pequeño, las presiones pueden alcanzar los 20 MPa e incluso más.
· para regular la cantidad de rotación de la varilla del actuador, es necesario utilizar dispositivos costosos: posicionadores.
