ЦЕНТРОВАЯ РАЗЖИМНАЯ ОПРАВКА

Полезная модель относится к станкостроению и может быть использована в качестве станочного приспособления для закрепления тонкостенных заготовок. Еу можно также использовать для закрепления заготовок с необработанным или грубо обработанным базовым отверстием.
Известно гидропластмассовое приспособление для точной обработки тонкостенной заготовки, см. Станочные приспособления: Справочник. 2-й том. / Под ред. Б.Н. Вардашкина и В.В. Данилевского - М.: Машиностроение, 1984, с. 531, рис. 17. В этом приспособлении заготовка закрепляется за счет упругих деформаций (разжима) тонкостенной гильзы или гильз под действием внутреннего давления, создаваемого в наполнителе (гидропластмассе) и передаваемого на значительные расстояния практически по закону Паскаля. Основным достоинством этого приспособления является осесимметричный зажим заготовки, который и обеспечивает высокую точность установки и обработки заготовки. Гидропластмассовые приспособления имеют ряд недостатков. Изготовление наполнителя и заливка его в полость приспособления должны производиться в отдельном помещении с соблюдением мер безопасности и требуют специального оборудования. Замена износившейся тонкостенной гильзы на новую требует разборки всего приспособления и новой трудоемкой заливки наполнителя. Свойства наполнителя меняются во времени. Диапазон диаметров базового отверстия заготовки узок и определяется прочностью тонкостенной гильзы приспособления. Создание давления в наполнителе без установленной заготовки приводит к разрушению упругой гильзы.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству (прототипом) является разжимная оправка, см. а.с. на изобретение SU 1756027, В23В 31/40, 1992 г, в которой закрепляется длинномерная цилиндрическая заготовка с невысокой жесткостью. Эта оправка имеет два зажимных механизма, разжим каждого из которых осуществляется индивидуальным силовым приводом. Один зажимной механизм выполнен в виде трехкулачковой оправки, а во втором зажимном механизме используются кольцевые резиновые элементы, которые при осевом сжатии зажимными шайбами деформируются в радиальном направлении и закрепляют заготовку.
Основным недостатком рассматриваемой разжимной оправки является невысокая точность обработки заготовки из-за использования трехкулачкового зажимного механизма, который не обеспечивает осесимметричный зажим. После обработки наружная поверхностью заготовки имеет трехгранный контур с большими погрешностями формы.
Другим недостатком устройства-прототипа являются ограниченные технологические возможности - малый диапазон диаметров базового отверстия заготовки в месте ее крепления кольцевыми резиновыми элементами. Первой причиной этого недостатка является возможность «закусывания» резины в зазоре между отверстием зажимной шайбы и валом и в зазоре между торцовыми поверхностями другой зажимной шайбы и вала. Второй причиной этого недостатка является большое выступание в радиальном направлении кольцевых резиновых элементов за внешние диаметры зажимных шайб. В этом случае резиновые элементы будут деформироваться в радиальном направлении, но в большей степени в осевом направлении. Третьей причиной этого недостатка является выпуклая форма кольцевых резиновых элементов в месте взаимодействия с заготовкой. В указанном месте между кольцевыми резиновыми элементами большие зазоры, которые будут существенно снижать контактную жесткость при закреплении заготовки, а значит и сила закрепления будет небольшая. Для повышения силы закрепления придется снижать начальный зазор между отверстием заготовки и наружным диаметром кольцевых резиновых элементов. Кроме того, наличие нескольких кольцевых резиновых элементов не способствует увеличению их разжимной способности, а только повышает демпфирующую способность оправки при вибрациях.
Задачей изобретения является повышение точности обработки нежестких протяженных заготовок и расширение технологических возможностей при использовании предлагаемой конструкции центровой разжимной оправки.
Поставленная задача достигается тем, что центровая разжимная оправка, содержащая вал с двумя цилиндрическими поверхностями, соответственно с большим и меньшим диаметрами, разделенными торцовой поверхностью, и резьбовым участком на торце, два кольцевых резиновых элемента, первый из которых установлен на цилиндрической поверхности вала с меньшим диаметром, две зажимные шайбы, одна из которых установлена с упором в указанную торцовую поверхность, и две гайки, установленные на резьбовом участке вала и предназначенные для деформирования первого кольцевого резинового элемента. Оправка снабжена двумя дополнительными зажимными шайбами, двумя дополнительными гайками и двумя кольцами, каждый кольцевой резиновый элемент имеет в осевом сечении форму равнобокой трапеции с большим основанием на его большем наружном диаметре, а на валу со стороны противоположной резьбовому участку последовательно выполнены цилиндрическая поверхность с лысками, дополнительный резьбовой участок с размерами, совпадающими с размерами основного резьбового участка, дополнительная цилиндрическая поверхность с размерами, совпадающими с размерами цилиндрической поверхности вала с меньшим диаметром. Дополнительная цилиндрическая поверхность отделена дополнительной торцовой поверхностью от цилиндрической поверхности вала большего диаметра, первый кольцевой резиновый элемент привулканизирован с боковых сторон к основным зажимным шайбам, а второй кольцевой резиновый элемент привулканизирован с боковых сторон к дополнительным зажимным шайбам и установлен на упомянутой дополнительной цилиндрической поверхности. Одно кольцо установлено на основной цилиндрической поверхности вала с меньшим диаметром между зажимной шайбой и гайками, второе кольцо установлено на дополнительной цилиндрической поверхности вала между дополнительной зажимной шайбой и двумя дополнительными гайками, предназначенными для деформирования второго кольцевого резинового элемента, а цилиндрическая поверхность с лысками предназначена для соединения оправки с поводковым устройством.
Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где:
на фиг. 1 показан осевой разрез заявляемой центровой разжимной оправки;
на фиг. 2 показан осевой разрез центровой разжимной оправки с тремя зажимными элементами.
При этом на фиг. 1 и 2 центровые гнезда на торцах вала не показаны. Штрихпунктирной линией на фиг. 1 и 2 условно показан контур заготовки.
Основной деталью центровой разжимной оправки (фиг. 1) является вал 1, имеющий цилиндрическую поверхность большего диаметра «А» и две цилиндрические поверхности с меньшим диаметром: «Б» - основную; «В» - дополнительную. Указанные поверхности образуют две торцовые поверхности: «Г» - основную; «Д» - дополнительную. На одном торце вала выполнен резьбовой участок «Е», а на другом торце - дополнительный резьбовой участок «Ж» и цилиндрический участок «И» с лысками, предназначенный для соединения с поводковым устройством.
На основную «Б» (фиг. 1) и дополнительную «В» цилиндрические поверхности вала с меньшим диаметром и упором в соответствующие торцовые поверхности «Г» и «Д» устанавливаются два одинаковых зажимных узла. Один узел состоит из кольцевого резинового элемента 2, который с боков привулканизирован к основным зажимным шайбам 3, а другой узел состоит из кольцевого резинового элемента 2, который с боков привулканизирован к дополнительным зажимным шайбам 4. Вулканизация (крепление) резиновых элементов к зажимным шайбам позволяет избежать «закусывания» резины в зазорах зажимная шайба - цилиндрическая поверхность вала с меньшим диаметром и в зазорах зажимная шайба - цилиндрическое отверстие заготовки. Надо отметить, что вулканизация указанных деталей снижает разжим кольцевых резиновых элементов, но это необходимо, чтобы не было «закусывания», которое приводит к целому ряду негативных явлений (заклинивание, отрыв куска резины от резинового элемента, ее износ и т.д.). Чтобы повысить разжимную способность кольцевого резинового элемента, он имеет в осевом сечении форму равнобокой трапеции с большим основанием на его большем наружном диаметре.
Для разжима кольцевых резиновых элементов 2 (фиг. 1) используются кольца 5, установленные соответственно на цилиндрических поверхностях «Б» и «В» вала с меньшим диаметром, и основные 6 и дополнительные 7 гайки, установленные соответственно на основном резьбовом участке «Е» и дополнительном резьбовом участке «Ж» вала 1.
Незначительно изменив конструкцию вала и введя дополнительные детали, можно зажимать заготовку тремя или четырьмя кольцевыми резиновыми зажимными элементами. На фиг. 2 показана центровая разжимная оправка с тремя кольцевыми резиновыми зажимными элементами. В конструкцию дополнительно введен узел, состоящий из кольцевого резинового элемента 2 и дополнительных зажимных шайб 4, а также кольцевая деталь 8. Если с другого торца вала установить еще такой же узел и вторую кольцевую деталь 8, то зажимных элементов будет четыре.
Следует отметить, что для закрепления заготовки нужно создать расчетный крутящий момент. Он зависит от коэффициента трения, который для резинового зажимного элемента значительно выше, чем для металлического. Отсюда силы закрепления в предлагаемой оправке будут меньше, чем в оправках с металлическими зажимными элементами.
Что касается жесткости резинового зажимного элемента, то при всестороннем сжатии, а именно оно реализуется в этом элементе при закреплении заготовки, жесткость резины существенно повышается. К тому же жесткость зажимных элементов при закреплении длинномерных заготовок будет незначительно влиять на точность обработки из-за длинной осевой базы.
Работа заявляемой центровой разжимной оправки. В исходном положении гайки 6 и 7 не затянуты (см. фиг. 1), а заготовка установлена, например, в призме. Оправку вводят в отверстие заготовки до расчетного положения вдоль оси. Цилиндрический участок с лысками «И» зажимают в тисках или струбцине. Можно использовать ключ, входящий в лыски, для удерживания оправки. Стандартным ключом затягивают ближайшую к кольцу 5 гайку 6 до зажима кольцевым резиновым элементом 2 заготовки у одного ее торца. Затягивают вторую гайку 6 и контрят резьбовое соединение. Точно также осуществляют зажим другим кольцевым резиновым элементом 2 заготовки у другого ее торца и контрят данное резьбовое соединение.
Далее освобождают цилиндрический участок вала с лысками от элементов закрепления или фиксации. На этот участок закрепляют поводковое устройство. Оправку с закрепленной заготовкой и поводковым устройством устанавливают в центрах станка, включают его и выполняют технологические операции. Затем в обратном порядке открепляют обработанную заготовку.
Основное технологическое время по отношению к суммарному времени по обработке одной заготовки невелико, поэтому нагрев деталей и узлов оправки, в первую очередь, кольцевых резиновых элементов, не будет существенным. Обычно резина допускает нагрев до 60°…100°С. Есть сорта резины, допускающие нагрев до 200°С, 250°С и даже до 300°С. Поэтому теплостойкость не будет лимитировать использование предлагаемой центровой разжимной оправки с резиновыми зажимными элементами.
Заявляемое устройство по сравнению с устройством-прототипом:
1. Обеспечивает более высокую точность обработки нежестких заготовок за счет осесимметричного ее зажима каждым кольцевым резиновым элементом.
2. Если использовать заявляемую оправку для закрепления заготовки с необработанным или грубо обработанным базовым отверстием, то точность будет более высокой. Это объясняется тем, что резина, имея малое значение модуля упругости, сама будет заполнять имеющиеся на поверхности отверстия впадины, принимать форму базового отверстия, то есть наилучшим образом (усредненно) центрировать заготовку по этому отверстию. Кулачковая оправка центрирует заготовку по базовому отверстию случайным образом - кулачок может попасть на выступ, а может попасть во впадину или еще куда-то. При этом точность центрирования будет низкой. Использование заявляемой оправки для закрепления заготовки с необработанным или грубо обработанным базовым отверстием может сулить в ряде случаев значительную экономию технологических издержек и технологического времени. Например, для нежесткой заготовки необходимо с высокой точностью обработать наружную цилиндрическую поверхность, а внутренняя необработанная цилиндрическая поверхность не предназначена для взаимодействия с другими деталями. Логично было бы внутреннюю цилиндрическую поверхность вообще не обрабатывать. Но ее обрабатывают и с очень высокой точностью как базовую поверхность для закрепления заготовки при обработке наружной цилиндрической поверхности.
3. Заявляемая оправка позволяет расширить технологические возможности - увеличить диапазон диаметров базового отверстия заготовок, которые могут быть закреплены в данной оправке, за счет рациональной формы осевого сечения зажимного резинового элемента. Зажимной элемент в осевом сечении имеет форму равнобокой трапеции с большим основанием на его наружном диаметре. Такая форма обеспечивает хорошую податливость в радиальном направлении.