Повышение точности установки насадных дереворежущих фрез

Размещено на http://allbest.ru

Уральский государственный лесотехнический университет (УГЛТУ)

Повышение точности установки насадных дереворежущих фрез

Сулинов В.И., Щепочкин С.В., Гороховский А.К., Кузнецов А.И.

г. Екатеринбург, РФ

Точность установки насадных (периодически переустанавливаемых) фрез зависит от способа центрирования их на посадочном участке шпинделя.

Наиболее простой способ центрирования - непосредственная установка фрезы на шпинделе по скользящей посадке с последующим зажимом ее гайкой.

В этом случае погрешность установки фрезы по критерию эксцентричности между осями шпинделя и посадочного отверстия фрезы может достигать ? 0,05 мм.

Более высокую точность установки насадной фрезы обеспечивает распространенный в отечественной практике способ крепления инструмента с помощью конусных цанговых втулок [1].

Недостатком этого способа крепления фрез является относительно высокая технологическая сложность изготовления цанг и их недостаточная надежность при эксплуатации.

В зарубежных моделях станков получили распространение гидрозажимные устройства для закрепления фрез.

Данное гидрозажимное устройство в виде упруго-деформируемой втулки, размещенной в корпусе фрезы, выполняет одновременно и центрирующие и зажимные функции.

При воздействии гидропластмассы стенки втулки деформируются, благодаря чему осуществляется процесс самоцентрирования ее по отношению к оси шпинделя.

Таким образом, для осуществления данного способа центрирования необходимо, чтобы каждая из устанавливаемых фрез включала в себя гидрозажимной механизм.

С целью сокращения затрат на изготовление гидрозажимных механизмов авторами предлагается устанавливать их не в корпусах фрез, а непосредственно на рабочем шпинделе.

Как видно из рисунка 1, самоцентрирующаяся втулка 2 устанавливается на консоли шпинделя 1 по напряженной посадке, после чего наружная поверхность втулки обрабатывается до нужного посадочного размера корпуса фрезы 3.

Самоцентрирование корпуса фрезы 3 по отношению к оси шпинделя достигается за счет разжима наружной поверхности втулки 2 на участке с утонченными стенками, на которые может воздействовать находящаяся под давлением гидропластмасса.

Для размещения гидропластмассы в шпинделе имеется один осевой канал и два сквозных радиальных канала. Один радиальный канал служит для сообщения осевого канала с внутренней полостью тонкостенной втулки 2, а другой - выполняет функции выпускного отверстия.

Рис. 1. Схема установки фрезы за счет самоцентрирующейся втулки

деревообрабатывающий станок втулка фреза

В рабочем состоянии канал с выпускными отверстиями закрыт винтами-заглушками 4. Рабочее давление гидропластмассы обеспечивается при завинчивании нажимного винта 5, который в свою очередь воздействует на плунжер 6. Таким образом, нажимной винт 5 с плунжером 6 образуют силовой узел. Размеры нажимных винтов и плунжеров для самоцентрирующих приспособлений нормализованы [2].

Для расчета параметров тонкостенной самоцентрирующейся втулки примем согласно рисунка 2 следующие обозначения:

Рис. 2. Схема для расчета параметров гидрозажимного устройства

D_н - наружный диаметр втулки, мм;

h - толщина тонкостенной части втулки, мм;

в - длина посадочных поясков втулки, мм;

t - толщина опорных поясков втулки, мм;

L - длина тонкостенной части втулки, мм;

D_доп - наибольшая диаметральная упругая деформация втулки, мм;

S_max - максимальный зазор между установочной поверхностью втулки и базовой поверхностью отверстия корпуса фрезы, обычно принимают S_max = 0,02…0,03 мм;

d_o - диаметр плунжера 6, мм;

W - сила, развиваемая нажимным винтом 5, Н;

Т - сила, прикладываемая к рукоятке нажимного винта 5, Н;

а - расстояние от точки приложения силы Т до оси винта, мм;

r_ср - средний радиус резьбы винта, мм;

- угол подъема резьбы винта ;

_пр - приведенный угол трения, для метрической резьбы _пр = 6⁰ 40;

Р - удельное давление гидропластмассы, мПа.

Последовательность расчета приспособления с самоцентрирующейся втулкой [3]

1. Определяем ориентировочное значение толщины стенки тонкостенного участка втулки, если наружный диаметр D_н = 10…50 мм

H = 0, 015 D_н + 0,5 (1)

2. Находим допустимую деформацию (увеличение диаметра) тонкостенной части втулки (материал втулки сталь 45)

D_доп = 0,002 D_н (2)

3. Определяем для условия L 0,3 D_н требуемое давление в полости втулки, МПа

, (3)

где Е = 2, 06 10¹¹ - модуль упругости, Па

4. Находим минимально необходимое усилие, передаваемое винтом 5 на плунжер 6, Н

, (4)

5. Определяем необходимую силу, прикладываемую к рукоятке винта, Н

, (5)

6. Находим высоту рабочей полости тонкостенной втулки, мм

(6)

7. Определяем длину посадочных поясков втулки, мм

(7)

Пример расчета

Исходные данные:

- наружный диаметр тонкостенной втулки D_н = 50 мм;

- установочная длина втулки L_у= 120 мм;

- диаметр плунжера d₀ = 10 мм;

- средний радиус резьбы нажимного винта М18х1, r_ср = 8,459 мм;

- максимальный зазор в соединении фреза - шпиндель S_max = 0,03 мм.

Требуется определить недостающие параметры тонкостенной втулки.

Решение:

1. Определяем ориентировочное значение толщины стенки тонкостенного участка втулки по формуле 1

h = 0,01550 + 0,5 = 1,25 мм, принимаем h = 1 мм.

2. Находим допустимую деформацию втулки по формуле 2

D_доп = 0,00250 = 0,1 мм,

так как D_доп S_max = 0,03 можно констатировать: центрирование и зажим фрезы обеспечивается.

3. Определяем требуемое давление в полости втулки по формуле 3

16,48 МПа

4. Находим минимально необходимое усилие от нажимного винта, формула 4

Н

5. Необходимая сила, прикладываемая к рукоятке винта, находится по формуле 5, при этом конструктивно принимаем расстояние от точки приложения силы Т до оси винта: а = 80 мм; tg = S/ d_ср =1/ 16,918 = 0,0188, = 1,078⁰; _пр = 6,66⁰;

= 17,92 Н

Принимаем Т ? 20 Н.

6. Находим высоту рабочей полости тонкостенной втулки по формуле 6 = 7,36 мм, принимаем Н = 7 мм, отсюда толщина опорных поясков втулки t =H + h = 8 мм.

Таким образом, внутренний диаметр втулки D_в = D_н - 2t = 34 мм.

7. Определяем по формуле 7 длину посадочных поясков втулки = 9,2 мм, принимаем в = 10 мм.

8. Длина тонкостенной части втулки

L = L_у - 2в = 120 - 20 = 100 мм

Библиографический список

1. Вандерер, К.М. Специальный дереворежущий инструмент [Текст]/Г.А. Зотов М.: Лесн. пром., 1983. 208 с.

2. Ансеров, М.А. Приспособления для металлорежущих станков [Текст] / М. А. Ансеров /. М.: Машиностроение, 1975. 649 с.

3. Белоусов, А.П. Проектирование станочных приспособлений [Текст]/А.П. Белоусов/ Москва «Высшая школа», 1980. 240 с.

Размещено на Allbest.ru