Оснастка, применяемая при глубоком сверлении

Категория:
Глубокое сверление


Оснастка, применяемая при глубоком сверлении

Маслоприемники Ч Для подвода охлаждающе-смазывающей жидкости в зону резания при глубоком сверлении с внутренним отводом стружки применяются маслоприемники. Они являются принадлежностью станков.

Маслоприемники могут выполнять следующие функции:
1) направлять жидкость, поступающую от насоса к зоне резания через зазоры между стеблем со сверлом и поверхностью просверливаемого отверстия;
2) совмещать оси входных торцев заготовокс линией центров станка;
3) направлять сверла при их врезании во входные торцы обрабатываемых заготовок;
4) герметизировать сопряжения торца заготовки с приемной чашей и стебля с входной втулкой маслоприемника;
5) быть задней опорой для обрабатываемой заготовки;
6) компенсировать тепловые расширения заготовок в процессе сверления;

Не все маслоприемники выполняют перечисленные выше функции и не всегда на практике требуется их выполнять. Так, например, в станке для глубокого сверления фирмы «Карлштадт» компенсатором тепловых расширений заготовок является специальный поршень шпинделя. В станках вертлюжного типа для одностороннего сверления входная часть заготовки закрепляется и центрируется вертлюгом. Очевидно, в этом случае маслоприемник не должен выполнять функции центрирующего элемента компенсатора тепловых расширений заготовок. При удлинении заготовки происходит небольшое осевое перемещение опорной шейки заготовки относительно опор люнета. Вполне естественно, что в этом случае маслоприемник также освобождается от восприятия части веса заготовки, так как эта нагрузка воспринимается вертлюгом станка.

Все существующие конструкции маслоприемников могут быть разделены на две группы:
1) с вращением втулки, направляющей сверло при его врезании в заготовку;
2) без вращения направляющей втулки.

На рис. 1 показана пиноль маслоприемника, сконструированного для скоростного сверления тяжелых заготовок с вращающейся направляющей втулкой. Пиноль вмонтирована в корпус маслоприемника и может перемещаться вдоль оси или быстро (от реечного колеса и рейки), или медленно (при поджиме заготовки, от червячной пары и затем через реечную пару). При медленном перемещении включается муфта, соединяющая вал реечного колеса с червячным колесом. Червячная пара здесь не только редуцирует передаваемый от крестовины момент, но и служит самотормозящим устройством. На пиноли маслоприемника профрезе-рована шпоночная канавка, для шпонки, которая предохраняет ее от вращения и одновременно служит ограничителем осевых перемещений. После зажима заготовки пиноль стопорится тангенциальным зажимом.

Шпиндель маслоприемника (рис. 1) базируется на четырех подшипниках. Два роликовых радиальных подшипника являются передней опорой, один роликовый подшипник — задней опорой. Осевые силы воспринимает шариковый упорный подшипник, установленный в специальное кольцо, вставляемое в пиноль. Все подшипники качения защищены от проникновения транспортирующей жидкости регулируемыми сальниковыми уплотнениями. В левой части шпинделя маслоприемника вмонтирована компенсационная чаша, опирающаяся либо на резиновые прокладки (как показано на рисунке), либо на тарельчатые пружины (2-3 шт.).

Рис. 1. Пиноль маслоприемника с вращающейся направляющей втулкой

Необходимость введения компенсации теплового удлинения обрабатываемой заготовки может быть показана на следующем примере. Пусть температура в цехе и температура заготовки до обработки t0 = = 20 °С. При обработке бывают случаи нагрева заготовок на = 40 °С. Удлинение А1С (в мм) заготовки длиной 1 м зависит от обрабатываемого материала.

Следует иметь в виду, что наибольшие распорные силы могут возникать при обработке заготовок на станках токарного типа, затем на двусторонних сверлильных станках. Самыми благоприятными в этом отношении являются вертлюжные односторонние станки с зажимом входной части заготовки в вертлюге.

Известны четыре способа борьбы с возникающей силой распора Ррас, увеличивающей нагрузку на подшипники, а иногда приводящей к их разрушению. Это метод введения упругих компенсаторов, увеличение объема охлаждающей жидкости, участвующей в циркуляции, введение искусственного охлаждения жидкости и работа на односторонних вертлюжных станках.

Рис. 2. Маслоприемник с компенсацией теплового расширения

Их этих способов последний способ — самый простой, а первый — самый эффективный, но требует усложнения конструкции маслопри-емников. Второй и третий способы громоздки и потому применяются очень редко.

Для направления сверла при врезании применяется съемная направляющая втулка. Центрирование и поддержание входного конца заготовки осуществляет съемный конус с кольцевыми уплотнениями. В правую часть крышки пиноли маслоприемника вставлена деревянная втулка и сальниковая набивка. Деревянная втулка, как показывают опыты, благоприятно действует на гашение колебаний стебля. К задней крышке пиноли подводится охлаждающая жидкость от магистрали насоса. Там же установлен манометр для контроля давления жидкости.

На рис. 2 показан маслоприемник, широко применяемый за рубежом. В этом маслоприемнике при врезании сверла в заготовку направляющая втулка 10 вращается. Маслоприемник состоит из втулки, устанавливаемой в корпус специальной стойки, имеющей устройство для перемещения и поджатия центрирующего корпуса к обрабатываемой заготовке. Шпиндель маслоприемника базируется на трех шарикоподшипниках, причем упорный подшипник опирается на компенсаторное кольцо с пружинами. При тепловом расширении заготовки происходит осевое перемещение и проскальзывание шпинделя маслоприемника относительно внутрен него кольца заднего шарикоподшипника. Очевидно данная компенсация конструктивно оформлена менее удачно, чем у маслоприемника, приведенного на рис. 1. Задняя часть втулки маслоприемника аналогична подобному устройству маслоприемника (рис. 1). В ка честве уплотняющих элементов вместо сальниковой регулируемой набивки, что конструктивно более просто, применены манжеты.

Рис. 3. Маслоприемник с неподвижной направляющей втулкой

Сравнительно широкое распространение получил отечественный маслоприемник, показанный на рис. 53. Этот маслоприемник имеет сменную невращающуюся направляющую втулку для сверл при их врезании в заготовки. Пиноль маслоприемника состоит из двух втулок: наружной и внутренней. Наружная втулка закреплена в стойке, расположенной на станине станка. Длинная внутренняя втулка входит на шпонке в наружную втулку. В задней части масло-приемника между втулками размещены тарельчатые пружины, нажимная втулка, упорный подшипник и зубчатое колесо-винт. На заднюю часть наружной втулки насажен кожух с посадочным местом для червяка, соединяющегося с зубчатым колесом.

При вращении червяка зубчатое колесо ввинчивается в наружную втулку и через тарельчатые пружины подает вперед внутреннюю втулку. Этим осуществляется поджим приемной зажимной чаши маслоприемника к торцу обрабатываемой заготовки.

В большинстве случаев эти маслоприемники не центрируют входной торец заготовки, а создают лишь уплотнение с помощью уплот-нительных колец из маслостойкой резины, прорезиненной ткани или кожи. В этих случаях центрирование заготовок осуществляется люнетом или вертлюгом.

В отличие от описанного образца подобный маслопрйемнйк, изготовленный на Рязанском заводе, имеет заднюю уплотняющую и виброгасящую часть вращающуюся. Это несколько усложняет конструкцию маслоприемника.

Рассмотрение двух групп маслоприемников с вращающимися и с невращающимися направляющими втулками позволяет оценить применяемые конструкции. Так, например, можно отметить, надежную и работоспособную конструкцию маслоприемника с вращающейся втулкой (рис. 1). Эта конструкция может быть усовершенствована путем замены сальниковых набивок уплотнительными манжетами. Также желательно механизировать зажим и отжим приемной чаши маслоприемника.

Надежна конструкция маслоприемника с невращающейся направляющей втулкой (рис. 53). В этом маслоприемнике, с нашей точки зрения, недостаточно проработана конструкция поджима приемной чаши к входному торцу заготовки, так как практика показывает, что винты большого диаметра с малым углом подъема винтовых линий склонны к заеданию. Применение теплового компенсатора при работе на станках одностороннего сверления вертлюжного типа, как было выяснено выше, также не имеет практического смысла. Отмеченные недостатки конструкции данного маслоприемника легко могут быть устранены при дополнительной доработке. Какой из типов маслоприемников создает более благоприятные условия для работы сверла, определить трудно. Думается, что более спокойней врезание должно производиться при маслоприемнике с неподвижной направляющей втулкой, из-за отсутствия биения базовых поверхностей сверла. Поэтому в первую очередь следует рекомендовать маслопрйемнйк, имеющий невращающуюся направляющую втулку.

Проведененые обследования износа направляющих втулок и замеры входных отверстий в заготовках из отожженной стали ОХНЗМ (п = 450 об/мин, s0 = 0,15 мм/мин) при работе с масло-приемниками, имеющими вращающиеся шпиндели, дали следующие результаты (рис. 4). Как видно из осциллограммы врезания сверла в заготовку (рис. 4, д), момент сопротивления резания Мк возрастает сравнительно плавно, а осевая сила сопротивления резания Р0, наоборот, увеличивается стремительно и неравномерно.

Износ втулки (рис. 4, г) достигает значительной величины (Ad” = 0,17 мм) только на длине до (0,3-н-0,5) dc, а при удалении от фланца направляющей втулки резко падает. Втулка была изготовлена из улучшенной стали 40Х (HRC 40-46) и находилась длительное время в эксплуатации.

Наиболее благоприятные условия врезания инструмента в заготовку создаются при наличии сверл с абсолютной определенностью базирования и маслоприемников с неподвижными направляющими втулками при отсутствии вращения стебля. Однако из этого не следует делать вывод, что при врезании надо выключать вращение, стебля и сверлить на низкой скорости резания.

Рис. 4. Изменение размеров отверстия на входном торце заготовки (а, б), износ направляющей втулки маслоприемника (в, г) и осциллограмма врезания сверла в заготовку (д)

Люнеты. Функцию центрирующих опор (промежуточных или концевых) для обрабатываемых загстсвок выполняют люнеты, являющиеся принадлежностью станка. Люнеты, применяемые при сверлении глубоких отверстий, по характеру контакта рабочих элементов с обрабатываемыми заготовками мсжно разделить на люнеты, имеющие контакты скольжения, качения, комбинированные контакты и неподвижные контакты. По общему конструктивному выполнению люнеты бывают закрытые, полузакрытые и открытые. По способу центрирования заготовок люнеты можно разделить на самоцентрирующие, не полностью самоцентрирующие (автоматически совмещающие только центр заготовки с вертикальной плоскостью проходящей через линию центров станка) и несамоцентрирующие.

Люнеты можно классифицировать и по другим признакам. К числу этих признаков относится: число контактных поверхностей (двухопорные, трехопорные, четырехопорные), степень механизации перемещения рабочих органов люнета и др.

фирма «Зоест» применяет трехкулачковый закрытый люнет с опорами скольжения. Этот люнет состоит из основания, откидывающей части, трех скалок для кулачков скольжения и нижней прижимной планки, с помощью которой осуществляется крепление к станине. Люнет похож на обычные трехкулачковые неподвижные люнеты токарных станков. Для скоростного сверления такие люнеты применяются только в станках вертлюжного типа, так как быстрое вращение заготовок вызывает большой износ базовых кулачков.

Люнеты подобного типа требуют обработки шеек на заготовке и смазки контактных поверхностей. Обработка шеек требует больших затрат времени, так как эту операцию следует производить тщательно, обеспечивая чистоту обработки шеек не ниже V7, а их эллиптичность не должна превышать 0,02-0,04 мм. Преимуществом люнетов скольжения является обеспечение плавного (без дробления) вращения обрабатываемых заготовок.

На рис. 5 представлен полузакрытый люнет фирмы «Шисс» с тремя контактами качениях.

Этот люнет рассчитан для станков токарного типа с быстрым вращением обрабатываемых заготовок. Опоры качения имеют сравнительно большой диаметр роликов, которые смонтированы сбоку основания и откидывающей части люнета. Подобная компоновка опор качения позволила удобно расположить маховичок для поворота откидной части люнета при загрузке и снятии со станка обрабатываемой заготовки.

На рис. 6 показана конструкция люнета закрытого типа с тремя опорами качения. Корпус этого люнета вместе с откидывающейся частью составляет замкнутый контур, надежно базирующий обрабатываемую на станке заготовку. Как видно из рисунка, откидывающаяся часть может поворачиваться маховичком вокруг вертикальной оси, обеспечивая свободную загрузку заготовок. У основания люнета размещен кронштейн для механизма ручных установочных перемещений люнета вдоль станины станка. Центрирование заготовок при трехопорных люнетах, если шейки под люнеты обрабатываются в пределах 4-го класса точности, происходит просто: устанавливают тщательно две нижние опоры, а при установке следующих заготовок манипулируют только винтом скалки верхней опоры. Люнеты с контактами качения имеют износостойкие опоры, не требующие тщательной обработки шеек на заготовках (V6, V4 классы точности). Поэтому такие люнеты широко применяются на станках глубокого сверления.

Высокая плавность вращения заготовок, обеспечиваемая люнетами с контактами скольжения, давно привлекала внимание производственников и конструкторов, желающих повысить надежность протекания скоростной обработки.

Рис. 5. Полузакрытый трехопорный люнет с контактами качения

Однако первые попытки применить при скоростной обработке эти люнеты не увенчались успехом. Опоры скольжения, несмотря на обильную смазку, быстро изнашивались, базирование нарушалось и возникали вибрации. Большим недостатком опор скольжения явился повышенный нагрев заготовок. Если с износом опор скольжения можно было бороться, создавая конструкции верхних откидывающихся частей люнетов, выбирающих зазоры от износа, то с нагревом детали бороться было трудно. Ленинградским политехническим институтом им. М. И. Калинина была предложена конструкция люнета скольжения для скоростной обработки с применением разгрузочного устройства. Это устройство представляло восемь дополнительных опор скольжения, которые воспринимали часть нагрузки трехкулачкового люнета скольжения. Дополнительные опоры могли разгружать основные кулачки люнета в зависимости от регулировки домкрата. Для охлаждения контактов скольжения применялся специальный насос. В результате этих мероприятий износ базирующих опор скольжения уменьшился. Однако предложеная конструкция люнета была громоздкой и требовала проточки на заготовке широких шеек.

На рис. 7 приведен открытый комбинированный люнет для скоростной обработки г. Конструкция комбинированного люнета проста: по узкой шейке обрабатываемой заготовки контактируют опоры скольжения. Чтобы не происходил повышенный их износ и не нагревалась заготовка, опоры разгружены упругим домкратом с самоустанавливающейся роликовой головкой. Два ролика, помещенные между опорами скольжения, не требуют проточки дополнительных шеек на заготовке. Силы трения, действующие на опорах скольжения, малы, а следовательно, мал и нагрев обрабатываемой заготовки.

Опыт длительной эксплуатации комбинированного люнета рабочим-новатором Н. В. Копьевым показал, что люнет допускает обработку тяжелых заготовок без заметного износа кулачков и нагревания заготовки при скоростях относительного скольжения контактных поверхностей до 150 мин. Опоры скольжения были изготовлены из латуни марки ЛМЦА-57-3-1.

Рис. 6. Люнет закрытого типа с опорами качения

Рис. 7. Комбинированный люнет

Рис. 8. Схемы установки заготовки с применением комбинированного люнета в качестве концевой (а), промежуточной (б) опор и положение оси заготовки относительно Линии центров АВ станка (в)

Знак плюс принимают тогда, когда ось заготовки находится выше линии центров станка, а знак минус, когда ось заготовки расположена ниже линии центров станка.

Таким образом, опоры скольжения центрируют и базируют заготовку, тогда как опоры качения, являясь самоустанавливающимся, разгружают заготовку, облегчая работу опор скольжения.

На рис. 9 приведена конструкция несамоцентрирующего закрытого люнета кольцевого типа с четырьмя неподвижными контактами. Этот люнет, по аналогии со станками, можно было бы назвать вертлюжным, так как загрузка в него заготовки аналогична установке в вертлюге. Люнет имеет защищенные от грязи и хорошо смазываемые опоры качения. При применении этих люнетов отпадает необходимость в обработке шеек. Это является большим преимуществом этих люнетов.

Существует несколько разновидностей кольцевых люнетов с неподвижными контактами: контакты расположены по одну сторону кольца (завод «Красный пролетарий») и по обе стороны кольца (фирма «Найльс») и др.

Недостатком люнетов кольцевого типа, ограничивающим широкое распространение их в промышленности, является неудобство загрузки и снятия заготовок.

Открытый люнет с неподвижными опорами автоматически совмещающий центр тяжелой обрабатываемой заготовки с вертикальной плоскостью, проходящей через линию центров станка, показан установленным на станке фирмы «Утита». Люнет является подобием двух полупризм, перемещающихся симметрично относительно заданной вертикали (обычно с помощью ходового винта с правой и левой резьбой).

Рис. 9. Закрытый люнет кольцевого типа

На рис. 10 показан люнет полузакрытого типа с тремя контактами качения. Откидная часть у данного люнета при установке и съеме заготовок не поворачивается вокруг вертикальной оси вручную, а откидывается назад с помощью пневмонилиндра. Применение подобной механизации значительно облегчает и ускоряет работу оператора, обслуживающего станок.

Стеблевые опоры. Роль промежуточных или концевых опор стебля с инструментом выполняют стеблевые опоры или стеблевые люнеты. Когда опоры являются концевыми, то их называют направляющими. Обычно направляющие стеблевые опоры применяют вместо масло-приемников при глубоком сверлении с наружным отводом стружки.

Рис. 10. Люнет с пневматическим перемещением и прижимом откидной опоры

Подавляющее большинство стеблевых опор имеет разрезные вкладыши, охватывающие стебель. Значительно реже применяют вместо разрезных вкладышей втулки с подшипниками качения. Стебель при сверлении перемещается в осевом направлении относительно вкладышей стеблевых опор. Если сверление производится с вращением стебля, то стебель вращается дополнительно относительно вкладышей.

Вкладыши изготовляются из антифрикционного чугуна или антифрикционной латуни. Иногда вместо металлических применяют дубовые, лигнофолевые или лигностоновые вкладыши. Очень редко в качестве стеблевых опор применяют подвижные домкраты. Для снижения вибраций во время сверления, операторы обычно манипулируют рукояткой домкрата, что в ряде случаев приводит к положительному результату.

Рис. 11. Стеблевые автоматические опоры станка фирмы «Карлштадт» в открытом (а) и в рабочем (б) состояниях

Если сверление проходит с неподвижным стеблем, то для придания стеблю большей массы жестко соединяют стойку со стеблем, открепляя ее основание от станины.

При сверлении глубоких отверстий небольшого диаметра (06,3 — 15,8 мм) на одном из станков фирмы «Карлштадт» стебель поддерживался шестью независимыми стеблевыми опорами с зубчатыми передачами. Опоры регулировались пневматическими домкратами, обеспечивающими контакт направляющих и стебля в пределах ходовой посадки. При проходе стеблевого суппорта к задней опоре она автоматически открывалась и пропускала суппорт. Таким образом опоры надежно предохраняют стебель от продольного изгиба и делают его более устойчивыми в отношении вибраций.

На рис. 11 показаны автоматические стеблевые опоры фирмы «Карлштадт». Конструкция опор интересна тем, что здесь решена одна из основных проблем стеблевых опор: проблема пропускания стеблевого суппорта или стеблевой бабки. Все ранее рассмотренные стеблевые опоры должны при работе станка перемещаться со стеблевым суппортом (бабкой) к маслоприемнику. При этом они занимают много места, требуя увеличения длины станин станков и стеблей. Особенно неприятно в этом случае то, что закрепление стеблевых опор на станке, раскрепление их, отвод в исходное положение при завершении прохода и т. д. требует затрат времени и энергии оператора и отвлекает его от основной работы — наблюдения за ходом процесса сверления.

Зажимные патроны. Большинство станков для глубокого сверления снабжено фирменными зажимными патронами. Станки вертлюжного типа, как правило, имеют по два зажимных патрона для закрепления заготовки с обеих сторон вертлюга. Зажимные патроны станков глубокого сверления по своей конструкции аналогичны патронам обычных токарных станков. Большинство зажимных патронов, применяемых на крупных станках, несамоцентрирующие.

Рис. 12. Поводковый центрирующий патрон

Чаще всего они имеют по четыре зажимных кулачка (скалки). Однако встречаются станки, на которых применены шестикулачковые (станки модели 2959 завода КЗТС, фирмы «Кревен» с диаметром отверстия в шпинделе 1800 мм) и трехкулачковые патроны (фирмы «Вагнер», 0 500 мм). Кроме обычных зажимных патронов на станках токарного типа применяются специальные зажимные устройства — «фонари». Это удлиненный зажимной патрон, в корпусе которого для допуска к инструментам и вывода стружки и охлаждающей жидкости из заготовки или снятия резцов (у расточных головок) образованы отверстия. Через эти отверстия (обычно два- четыре) производят также установку пластин в расточные головки при работе на растяжение. У станков вертлюжного типа не требуется изготовлять зажимные устройства, так как сверло выходит после завершения прохода в кожух, защищающий выходной торец заготовки. Для защиты от разбрызгивания охлаждающей жидкости патрон следует размещать в кожухе. Такие патроны неудобны в эксплуатации. В этих случаях для выверки необточенных по верху заготовок необходимо обтачивать контрольные шейки. Выверка неприятна не только затратой времени и энергии оператора, но она требует кратковременных включений мотора, приводящих во вращение шпиндель (толчков шпинделя). Так как приводы

Станков для глубокого сверленйя не имеют фрикционных муфт включения, рассчитанных на работу с частыми пусками и остановками, то при выверке приходится часто включать электродвигатели большой мощности. В результате этих пусков электродвигатели сильно перегреваются, что может привести к повреждению изоляции обмоток двигателей. Поэтому, где это только возможно, следует применять различные быстродействующие центрирующие устройства.

На рис. 12 приведен быстродействующий поводковый центрирующий патрон, применяемый для глубокого сверления. Устройство этого патрона позволяет закреплять поводковое кольцо на заготовке без выверки (диаметр отверстия кольца на 1-2 мм больше диаметра заготовки), когда она еще не установлена на станке. Заготовка должна иметь центрирующий конус, который вставляется в сменную конусную втулку, а пазы поводкового кольца входят в ведущие шпонки патрона. Предложенная конструкция удобна для работы в серийном производстве. С целью экономии времени необходимо иметь два поводковых кольца, чтобы надевать одно из них на очередную заготовку во время работы станка.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум