5.1.3.1. Проектирование схем наладок вертикально-сверлильных станков с цилиндрическими базами шпинделя по гост 13876 (тип «к»)

При необходимости шпиндели универсальных вертикальных сверлильных станков могут изготавливаться с базами по ГОСТ 13876 [29] под цилиндрические хвостовики регулируемых втулок, оправок и патронов. В большинстве случаев они изготавливаются в «стандартном» исполнении с винтовым креплением хвостовиков, но по специальному заказу могут поставляться с «быстрыми» шариковыми зажимами (см. рис. 27). Несложно модернизировать под схему быстрого зажима и «стандартный» шпиндель, как это показано, например на рис. 28. Схемы наладок в примере рассматриваются для варианта шпинделя с «быстрыми» шариковыми зажимами.

Используемая инструментальная оснастка:

- втулка регулируемая короткая 191836022 ТУ 2-035-768-80 (28 мм);

- патрон 16-В18 ГОСТ 8522-79 (диапазон диаметров закрепляемых сверл 3…16 мм);

- хвостовик переходный специальный ВИ01.00.000;

- патрон резьбонарезной 191221029А ТУ 2-035-975-85;

- метчикодержатель (к патрону) 191221029А/050 ТУ 2-035-975-85.

Переходы 2, 3.Обработка отверстий диаметром 10 мм производится по разметке с предварительным сверлением центровых отверстий (сечение А-А на рис. 44). Слесарная разметка с кернением выполняется на опорной плоскости заготовки. Так как деталь «Полукорпус» не имеет устойчивой основной базы (плоскости), то на первых трех переходах используется специальное приспособление - подставка (условный чертеж ПР01.00.000). Подставка без крепления устанавливается на стол станка и на стойки с планками базируется заготовка (также без крепления). Для предотвращения смещения заготовки в приспособлении опорные планки выполнены с боковыми буртиками (рис. 45). В планках имеются отверстия для выхода сверл при сверлении сквозных крепежных отверстий диаметром 10 мм.

Принцип сборки и наладки оснастки на выполнение перехода 2 обработки технологических центровых отверстий наглядно проиллюстрирован на рис. 45.

Схемы наладок на различные переходы операции допускается, при возможности, совмещать на одной схеме (одном чертеже). Такое совмещение условно. Например, на рис. 45 помимо схемы наладки на переход сверления центровых отверстий показана и схема наладки на переход 3. Так как для выполнения обработки выбрано спиральное сверло с цилиндрическим хвостовиком, то можно воспользоваться аналогичными переходу 2 элементами оснастки. При этом не рекомендуется повторять разрезы и сечения предыдущих схем, поясняющие принципы базирования и крепления элементов оснастки, а выполнить упрощенные габаритные виды.

Следует иметь в виду, что при использовании в серийном производстве быстросменных инструментальных наладок смена инструмента производится вместе с элементами инструментальной оснастки (комплектами). Это, естественно, увеличивает общее количество используемой на операции оснастки: для выполнения переходов 2 и 3 рассматриваемой в примере операции требуется как минимум два одинаковых комплекта патрон - хвостовик - втулка. Для повышения производительности труда целесообразно использовать организационный принцип оснащения рабочего места таким количеством одинаково настроенных комплектов, которое достаточно для выполнения операции в течение смены (или для обработки всей партии деталей, если для этого требуется менее одной смены) без отвлечения на процесс замены изношенных инструментов в комплектах и их настройки на наладочные размеры. Эти вспомогательные процессы должны выполняться либо основными рабочими в начале смены или перед обработкой партии деталей, либо вспомогательными рабочими инструментальных подразделений механического цеха (инструментально-раздаточных кладовых).

Настройка комплекта на наладочные размеры при использовании регулируемой втулки обеспечивается регулировочной гайкой при установке комплекта в специальное приспособление (вне станка), имитирующее установку в шпинделе. Эта настройка призвана обеспечить как начальную установку новых инструментов, так и компенсацию изменения их размеров после переточек. Далее будет рассмотрен пример настройки некоторых инструментов на наладочные размеры.

Рис. 45. Условно совмещенные схема наладок на переходы 2 и 3 сверления технологических центровых и цилиндрических отверстий на станке 1Н125 со шпинделем исполнения «К» и шариковыми зажимами

Переход 4.Схема наладки на переход зенкования фасок приведена на рис. 46. При выборе инструментов и оснастки следует руководствоваться принципом максимальной унификации. Поэтому для обработки фасок использована та же регулируемая втулка, что и на предыдущих переходах, так как инструмент (зенковка) имеет аналогичную базу - наружный конус Морзе 2 с «лапкой».

Рис. 46. Схема наладки на переход 4 зенкования фасок

Переход 6.Обработка отверстий6,7 мм под резьбу М8-7Н производится по специальным накладным кондукторам (условные чертежи ПР02.00.000 и ПР03.00.000). Подставка ПР01.00.000 снимается со стола станка. На заготовку устанавливаются кондукторы (рис. 47), ориентируемые друг относительно друга с помощью паза и выступа с посадкой 75Н8/h7. Заготовка в сборе с накладными кондукторами устанавливается на стол станка.

Инструментальный комплект аналогичен комплекту перехода 3 (втулка регулируемая быстросменная - переходный хвостовик - патрон сверлильный трехкулачковый - сверло спиральное 6,7 мм с цилиндрическим хвостовиком). Высокую точность координат восьми крепежных отверстий относительно друг друга и отверстий60Н6 и80Н6 обеспечивает направление сверла по кондукторным втулкам, запрессованным в кондукторы.

Рис. 47. Схема наладки на переход 6 сверления восьми отверстий под крепежную резьбу по специальным накладным кондукторам

Переход 7.Схема наладки на переход зенкования фасок 1,5х45⁰(рис. 48) аналогична схеме наладки на переход 4 с использованием того же инструментального комплекта.

Рис 48. Условно совмещенные схемы наладок на переход 7 (зенкование восьми фасок 1,5х45⁰) и переход 8 (нарезание резьб М8-7Н)

Переход 8.Обработка сквозных резьб производится машинным метчиком М8х1,25 по ОСТ 2И52-1-74. Специфика нарезания резьб мерными инструментами типа метчиков, круглых плашек или резьбонарезных головок на металлорежущих станка, не имеющих точных винторезных кинематических цепей (сверлильных, токарных, расточных), состоит в том, что инструмент должен крепиться в шпинделе с помощью компенсирующего патрона. Патрон обеспечивает инструменту степень свободы в осевом направлении относительно шпинделя, механическое или ручное движение подачи которого не может точно соответствовать шагу нарезаемой резьбы. Компенсирующие патроны имеют различные конструктивные решения. Одни из них рассчитаны на компенсацию подачи шпинделя, превышающей шаг резьбы, другие работают только при подаче, меньшей шага резьбы, третьи работоспособны при любом из перечисленных условий настройки режима работа станка, т.е. являются универсальными. На рис. 48 показана условно совмещенная схема наладки на резьбонарезной переход сверлильной операции без разреза компенсирующего патрона.

Рассмотрим одну из конструкций резьбонарезного патрона, серийно выпускаемого по ТУ 2-035-975-85 (рис. 49, а). Хвостовик 1 патрона выполнен в регулируемом исполнении по ГОСТ 26540-85 [28] (соответствует типу инструментальных баз «К» по рис. 23) и соединен с корпусом 3 с помощью винта 4. Шпонка 2 обеспечивает передачу крутящего момента на корпус, в котором выполнено несколько продольных пазов, закрытых кожухом 7. Кожух крепится на корпусе стопорной шайбой 11. Столько же пазов выполнено во втулке 9 внутри корпуса 3. В пазах размещены шарики 8, передающие крутящий момент на втулку 9 и допускающие ее продольное перемещение относительно корпуса. Основную функцию компенсаторов выполняют пружины 5 и 6. Одним концом пружины опираются на опорную втулку 10, ход которой вниз ограничен винтом 4. Второй конец наружной пружины 6 опирается на буртик втулки 9, а внутренней пружины 5 - на корпус 3. Таким образом, при отсутствии осевой нагрузки на патрон шарики 8 находятся в середине пазов корпуса 3.

Втулка 9 имеет точное отверстие диаметром dпод быстросменный метчикодержатель 15, в котором крепится инструмент - машинный метчик. На нижнем торце втулки 9 выполнен поперечный шпоночный паз, в который входят выступы обоймы 18 метчикодержателя (для передачи крутящего момента на обойму). Быструю замену метчикодержателя обеспечивает шариковый фиксатор: втулка с коническим участком 13, пружина 12 и плунжеры-шарики 14. При подъеме втулки 13 вверх шарики выкатываются в расточку и освобождают метчикодержатель.

По ТУ 2-035-975-85 выпускаются пять типоразмеров резьбонарезных патронов [4], рассчитанных на применение метчиков для нарезания метрических резьб от М3 до М42. Патроны комплектуются сменными регулируемыми метчикодержателями (21 типоразмер). Метчикодержатель, конструкция которого показана на рис. 49, б, выполняет две функции:

- быстросменного крепления метчиков с цилиндрическими хвостовиками и головкой квадратного сечения для передачи крутящего момента резания;

- регулируемой предохранительной муфты для автоматического отключения вращения инструмента при нарезании резьб «в упор» или при заклинивании метчика.

Рис. 49. Конструкция резьбонарезного компенсирующего патрона по ТУ 2-035-975-85 (а) и регулируемого метчикодержателя (б)

Наружная цилиндрическая поверхность корпуса 16 метчикодержателя является базой для установки в резьбонарезной патрон и имеет кольцевую тороидальную канавку для фиксации шариками 8. В верхней части корпуса 16 выполнена расточка с несколькими радиальными отверстиями под шарики 20, которые поджимаются конической шайбой 19. Усилие поджима создается комплектом полиуретановых упругих элементов 17 с помощью разрезной гайки 26, фиксируемой после регулировки винтом 25. Шарики 20 под действием упругих элементов за счет конического участка шайбы 19 выкатываются в отверстия обоймы 18. Обойма имеет два выступа (шпонки), входящие в пазы втулки 9 патрона и передающие крутящий момент на обойму.

Сечение А-А на рис. 49 поясняет принцип работы метчикодержателя как предохранительной муфты шарикового типа. Согласно физическим законам механики давление Nс обоймы на шарики 20 передается по нормали к поверхности контакта. Это усилие можно разложить на две составляющие: тангенциальнуюN_Zи радиальнуюN_R. Тангенциальная составляющая обеспечивает передачу крутящего момента с обоймы 18 на корпус метчикодержателя 16 для осуществления процесса резания. Радиальные составляющиеN_R(от всех шариков, равномерно расположенных по окружности обоймы) уравновешиваются давлением конической шайбы 19, создаваемым полиуретановыми упругими элементами (пружиной).

Если суммарное радиальное давление N_Rпревысит уравновешивающее давление шайбы, то шарики 20 вдвинутся внутрь корпуса 16, приподнимая коническую шайбу 19 и деформируя упругие элементы 17. Произойдет разъединение обоймы 18 с корпусом метчикодержателя 16 и остановка вращения метчика 27. При срабатывании предохранительная муфта издает характерный треск, сигнализирующий о завершении обработки резьбы «в упор» или о заклинивании инструмента.

В нижней части корпуса 16 расположен шариковый зажим метчика, принцип действия которого аналогичен механизму зажима самого метчикодержателя в патроне. Для фиксации шариками машинные метчики имеют на цилиндрическом участке хвостовика тороидальную канавку. Над механизмом зажима метчика в корпусе метчикодержателя выполнено отверстие квадратного сечения под соответствующих размеров головку хвостовика инструмента, предназначенную для передачи крутящего момента резания.

Быстросменный зажим инструмента допускает работу комплектами метчиков в одном резьбонарезном патроне, т.е. смене подлежит не инструмент с патроном в сборе, а только инструменты (метчики комплекта) с их метчикодержателями.

При обработке резьб мерными инструментами на сверлильных, расточных или агрегатных станках назначение величины механической подачи производится исходя из следующих условий:

1. Если резьбонарезной компенсирующий патрон работает по схеме опережающего движения метчика, то по паспорту станка выбирается значение подачи на оборот шпинделя, ближайшее меньшее от шага резьбыS₀<p при p-S₀ =min.

2. Если резьбонарезной компенсирующий патрон работает по схеме запаздывающего движения метчика, то по паспорту станка выбирается значение подачи на оборот шпинделя, ближайшее большее от шага резьбыS₀>p при S₀ -p=min.

3. Для универсальных резьбонарезных патронов, способных компенсировать в любом осевом направлении несоответствие подачи шагу резьбы, принимается значение S₀, абсолютно близкое к величине шага (т.е. как менее, так и более шагар) по минимальности отклонения |S₀ -p|=min.

Патроны по ТУ 2-035-975-85 являются универсальными. В случае настройки станка по условию S₀<pпри обработке резьбы метчик вместе с метчикодержателем и втулкой 9 (рис. 49, а) выдвигается из корпуса 3, сжимая пружину 6. В другом случае настройки (S₀>p) метчик с перечисленными элементами вдвигается в корпус 3, сжимая пружину 5. При этом передающие крутящий момент шарики 8 работают как направляющие качения.

Остановка вращения метчика при обработке резьбы «в упор» или при его заклинивании, то есть при срабатывании предохранительной шариковой муфты, вызывает прекращение осевого движения инструмента, что также компенсируется пружиной 5.

На резьбонарезных операциях можно использовать и другие конструкции патронов, например, по ГОСТ 8255.

Переход 9.Разработка схемы наладки на переход цекования отверстий под головки винтов крепления детали «Полукорпус» не имеет особенностей, за исключением требования проверки (прочерчиванием в масштабе) условия отсутствия «интерференции» регулируемой втулки, стопорной гайки или шпинделя с обрабатываемой заготовкой, как это показано на рис. 50. При установлении контакта элементов инструментальной оснастки или шпинделя с заготовкой или приспособлением необходимо:

- заменить инструмент или втулку на аналогичные удлиненной серии;

- использовать дополнительный элемент инструментальной оснастки - стандартный или специальный удлинитель.