Dispositifs de serrage machines-outils

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Machines à couper les métaux

Dispositifs de serrage de machines

Le processus d'alimentation des machines automatiques en pièces à usiner s'effectue grâce à une interaction étroite entre les dispositifs de chargement et les dispositifs de serrage automatiques. Dans de nombreux cas, les dispositifs de serrage automatiques font partie de la conception de la machine ou en font partie intégrante. Ainsi, malgré l'existence d'une littérature particulière consacrée aux dispositifs de serrage, il semble nécessaire de s'attarder brièvement sur quelques conceptions caractéristiques,

Les éléments mobiles des dispositifs de serrage automatiques reçoivent le mouvement des entraînements commandés correspondants, qui peuvent être des entraînements à commande mécanique recevant le mouvement de l'entraînement principal du corps de travail ou d'un moteur électrique indépendant, des entraînements à cames, des entraînements hydrauliques, pneumatiques et pneumatiques-hydrauliques. Les éléments mobiles individuels des dispositifs de serrage peuvent recevoir le mouvement d'un entraînement commun ou de plusieurs entraînements indépendants.

La prise en compte des conceptions de dispositifs spéciaux, qui sont principalement déterminés par la configuration et les dimensions d'une pièce spécifique, n'entre pas dans le cadre de ce travail, et nous nous limiterons à nous familiariser avec certains dispositifs de serrage à usage général.

Mandrins de serrage. Disponible grand nombre conceptions de mandrins à centrage automatique, dans la plupart des cas avec des entraînements hydrauliques et pneumatiques à piston, qui sont utilisés sur les tours, les tourelles et rectifieuses. Ces mandrins, tout en assurant un serrage fiable et un bon centrage de la pièce, ont une faible consommation de mors, c'est pourquoi, lors du passage du traitement d'un lot de pièces à un autre, le mandrin doit être reconstruit et assurer haute précision processus de centrage des surfaces de centrage des cames en place ; dans ce cas, les cames durcies sont rectifiées et les cames brutes sont tournées ou alésées.

L'une des conceptions courantes d'un mandrin avec un entraînement pneumatique à piston est illustrée à la Fig. 1. Le vérin pneumatique est fixé avec une bride intermédiaire à l'extrémité de la broche. L'alimentation en air du vérin pneumatique s'effectue via une boîte d'essieu reposant sur des roulements sur la tige du couvercle du cylindre. Le piston du cylindre est relié par une tige au mécanisme de serrage de la cartouche. Le mandrin pneumatique est fixé à une bride montée sur l'extrémité avant de la broche. La tête, fixée à l'extrémité de la tige, présente des rainures inclinées dans lesquelles s'insèrent les saillies en forme de L des cames. Lorsque la tête avance avec la tige, les cames se rapprochent et lorsqu'elles reculent, elles divergent.

Sur les mâchoires principales, qui ont des rainures en forme de T, sont fixées des mâchoires aériennes, qui sont installées en fonction du diamètre de la surface serrée de la pièce.

Grâce au petit nombre de maillons intermédiaires qui transmettent le mouvement aux cames et à la taille importante des surfaces de frottement, les cartouches de la conception décrite ont une rigidité et une durabilité relativement élevées.

Riz. 1. Mandrin pneumatique.

Un certain nombre de modèles de mandrins pneumatiques utilisent des engrenages à levier. De telles cartouches ont moins de rigidité et, en raison de la présence d'un certain nombre de joints articulés, s'usent plus rapidement.

Au lieu d'un vérin pneumatique, un entraînement pneumatique à membrane ou un vérin hydraulique peut être utilisé. Cylindres tournant avec la broche, surtout lorsque nombre élevé les révolutions de la broche nécessitent un équilibrage minutieux, ce qui constitue un inconvénient de cette option de conception.

L'entraînement du piston peut être monté de manière fixe coaxialement à la broche, et la tige du vérin est reliée à la tige de serrage par un accouplement qui assure la libre rotation de la tige de serrage avec la broche. La tige de vérin fixe peut également être reliée à la tige de serrage par un système de transmissions mécaniques intermédiaires. De tels schémas sont applicables s'il existe des mécanismes d'auto-freinage dans l'entraînement du dispositif de serrage, sinon les roulements de broche seront soumis à des forces axiales importantes.

Outre les mandrins à centrage automatique, des mandrins à deux mors dotés de mâchoires spéciales recevant le mouvement des entraînements ci-dessus et des mandrins spéciaux sont également utilisés.

Des entraînements similaires sont utilisés lors de la fixation de pièces sur divers mandrins expansibles.

Dispositifs de serrage à pinces. Les dispositifs de serrage à pinces sont un élément de conception des machines à tourelle et des tours automatiques destinés à la fabrication de pièces à partir de tiges. En même temps, ils trouvent large application et dans des dispositifs de serrage spéciaux.

Riz. 2. Dispositifs de serrage à pinces.

En pratique, il existe trois types de dispositifs de serrage à pinces.

La pince, qui présente plusieurs coupes longitudinales, est centrée avec sa queue cylindrique arrière dans le trou de broche et avec sa queue conique avant dans le trou du capuchon. Lors du serrage, le tuyau fait avancer la pince et sa partie conique avant s'insère dans le trou conique du capuchon de broche. Dans ce cas, la pince est comprimée et serre la tige ou la pièce. Ce type de dispositif de serrage présente un certain nombre d'inconvénients importants.

La précision de centrage de la pièce est largement déterminée par l'alignement surface conique axe de rotation du capuchon et de la broche. Pour ce faire, il faut réaliser une coaxialité du trou conique du bouchon et de sa surface de centrage cylindrique, une coaxialité de la collerette de centrage et de l'axe de rotation de la broche, et un écart minimum entre les surfaces de centrage du bouchon et la broche.

Le respect de ces conditions présentant des difficultés importantes, les dispositifs à pinces de ce type ne permettent pas un bon centrage.

De plus, pendant le processus de serrage, la pince, en avançant, saisit la tige qui se déplace avec la pince, ce qui peut

conduire à des modifications des dimensions des pièces traitées sur la longueur et à l'apparition de pressions importantes sur la butée. En pratique, il existe des cas où une tige tournante, pressée avec beaucoup de force contre une butée, est soudée à cette dernière.

L'avantage de cette conception est la possibilité d'utiliser une broche de petit diamètre. Cependant, étant donné que le diamètre de la broche est largement déterminé par d'autres considérations et principalement par sa rigidité, cette circonstance n'est dans la plupart des cas pas significative.

En raison de ces inconvénients, cette version du dispositif de serrage à pince est d'une utilité limitée.

La pince a un cône inversé et lorsque le matériau est serré, le tuyau tire la pince dans la broche. Cette conception assure un bon centrage, puisque le cône de centrage est situé directement dans la broche. L'inconvénient de la conception est que le matériau se déplace avec la pince pendant le processus de serrage, ce qui entraîne une modification des dimensions de la pièce, mais n'entraîne aucune charge axiale sur la butée. Un inconvénient est aussi la faiblesse de la section en place connexion filetée. Le diamètre de la broche augmente légèrement par rapport à la version précédente.

En raison des avantages constatés et de la simplicité de conception, cette option est largement utilisée sur les machines à tourelle et les tours automatiques multibroches dont les broches doivent avoir un diamètre minimum.

L'option présentée sur la Fig. 2, c, diffère du précédent en ce que pendant le processus de serrage, la pince, venant en butée avec la surface d'extrémité avant contre le capuchon, reste immobile et le manchon se déplace sous l'action du tuyau. La surface conique du manchon est poussée sur la surface conique externe de la pince, et cette dernière est comprimée. Étant donné que la pince reste immobile pendant le processus de serrage, avec cette conception, il n'y a pas de déplacement de la tige traitée. Le manchon a un bon centrage dans la broche, et assurer l'alignement des surfaces de centrage conique intérieure et extérieure du manchon ne présente pas de difficultés technologiques, grâce auxquelles cette conception assure un assez bon centrage de la tige traitée.

Lorsque la pince est relâchée, le tuyau se rétracte vers la gauche et le manchon se déplace sous l'action du ressort.

Pour garantir que les forces de frottement apparaissant lors du processus de serrage sur la surface d'extrémité des lames de pince ne réduisent pas la force de serrage, la surface d'extrémité prend une forme conique avec un angle légèrement supérieur à l'angle de frottement.

Cette conception est plus complexe que la précédente et nécessite une augmentation du diamètre de la broche. Cependant, en raison des avantages constatés, il est largement utilisé sur les machines monobroches, où l'augmentation du diamètre de la broche n'est pas significative, ainsi que sur un certain nombre de modèles de machines à tourelle.

Les tailles des pinces les plus courantes sont normalisées par le GOST correspondant. Les grandes pinces sont fabriquées avec des mâchoires remplaçables, ce qui permet de réduire le nombre de pinces dans le jeu et, lorsque les mâchoires s'usent, de les remplacer par des neuves.

La surface des mâchoires des pinces fonctionnant sous de lourdes charges présente une encoche qui assure le transfert de forces importantes vers la partie serrée.

Les pinces de serrage sont fabriquées à partir des aciers U8A, U10A, 65G, 9ХС. La partie active de la pince est durcie à une dureté de HRC 58-62. Queue

la pièce est trempée jusqu'à une dureté de HRC 38-40. Pour la fabrication des pinces, on utilise également des aciers de cémentation, notamment l'acier 12ХНЗА.

Le tuyau déplaçant la pince lui-même reçoit le mouvement de l'un des types répertoriés entraîne via l'un ou l'autre système d'engrenages intermédiaires. Certaines conceptions d'engrenages intermédiaires pour déplacer le tuyau de serrage sont illustrées à la Fig. IV. 3.

Le tube de serrage reçoit le mouvement des craquelins, qui font partie de la bague avec une saillie qui s'insère dans la rainure de la broche. Les crackers reposent sur les saillies de queue du tube de serrage, qui les maintiennent dans la position requise. Les craquelins reçoivent le mouvement des leviers dont les extrémités en forme de L s'insèrent dans l'évidement d'extrémité du manchon 6 posé sur la broche. Lorsque la pince est serrée, le manchon se déplace vers la gauche et, agissant avec sa surface conique interne sur les extrémités des leviers, les fait tourner. La rotation se produit par rapport aux points de contact des saillies en forme de L des leviers avec l'évidement de la bague. Dans ce cas, les talons des leviers appuient sur les crackers. Le dessin montre les mécanismes dans la position correspondant à l'extrémité de la pince. Dans cette position, le mécanisme est fermé et la douille est déchargée des forces axiales.

Riz. 3. Mécanisme de mouvement du tube de serrage.

La force de serrage est réglée à l'aide d'écrous qui déplacent le manchon. Pour éviter d'avoir à augmenter le diamètre de la broche, une bague filetée est montée dessus, qui vient en butée contre les demi-anneaux qui s'insèrent dans la rainure de la broche.

En fonction du diamètre de la surface de serrage, qui peut varier dans une tolérance, le tube de serrage occupera différentes positions dans la direction axiale. Les écarts de position du tuyau sont compensés par la déformation des leviers. Dans d'autres conceptions, des compensateurs à ressort spéciaux sont introduits.

Cette option est largement utilisée sur les tours automatiques monobroches. Il existe de nombreuses modifications de conception, différant par la forme des leviers.

Dans un certain nombre de modèles, les leviers sont remplacés par des billes ou des rouleaux d'appui. A l'extrémité du tube de serrage, une bride repose sur un filetage. Lorsque la pince est serrée, la bride ainsi que le tuyau se déplacent vers la gauche. La bride reçoit le mouvement du manchon agissant par l'intermédiaire du rouleau sur le disque. Lorsque le boîtier se déplace vers la gauche, sa surface conique intérieure amène les rouleaux du canon à se déplacer vers le centre. Dans ce cas, les rouleaux, se déplaçant le long de la surface conique de la rondelle, se déplacent vers la gauche, déplaçant le disque et la bride avec le tuyau de serrage dans la même direction. Toutes les pièces sont montées sur une douille montée à l'extrémité de la broche. La force de serrage est ajustée en vissant la bride sur le tuyau. Dans la position souhaitée, la bride est verrouillée à l'aide d'un verrou. Le mécanisme peut être équipé d'un compensateur élastique sous forme de disques ressorts, ce qui lui permet d'être utilisé pour le serrage de tiges avec de grandes tolérances de diamètre.

Les manchons mobiles qui effectuent le serrage reçoivent le mouvement des mécanismes à came des tours automatiques ou des entraînements à piston. Le tube de serrage peut également être directement raccordé à l'entraînement du piston.

Entraînements de dispositifs de serrage de machines multipositions. Chacun des dispositifs de serrage d'une machine multiposte peut avoir son propre entraînement, généralement un entraînement à piston, ou les éléments mobiles du dispositif de serrage peuvent être entraînés par un entraînement installé au poste de chargement. Dans ce dernier cas, les mécanismes de serrage qui tombent en position de chargement sont reliés aux mécanismes d'entraînement. A l'extrémité de la pince, cette connexion est terminée.

Cette dernière option est largement utilisée sur les tours automatiques multibroches. Dans la position dans laquelle la tige est alimentée et serrée, un curseur avec une saillie est installé. Lorsque le bloc de broche tourne, la saillie pénètre dans la rainure annulaire du manchon mobile du mécanisme de serrage et, à des moments appropriés, déplace le manchon dans la direction axiale.

Un principe similaire peut dans certains cas être utilisé pour déplacer les éléments mobiles des dispositifs de serrage installés sur les tables multipositions et les tambours. La boucle d'oreille est serrée entre les prismes fixe et mobile d'un dispositif de serrage monté sur une table multi-positions. Le prisme reçoit le mouvement d'une glissière en biseau. Une fois serré, le piston sur lequel la crémaillère est coupée se déplace vers la droite. À travers engrenage le mouvement est transmis au curseur, qui déplace le prisme vers le prisme à l'aide d'un biseau en coin. Lorsque la partie serrée est relâchée, le piston se déplace vers la droite, qui est également relié au curseur par un engrenage.

Les plongeurs peuvent recevoir le mouvement des entraînements à piston installés en position de chargement ou des maillons correspondants dans les mécanismes à came. Le serrage et le desserrage de la pièce peuvent également être effectués pendant que la table tourne. Lors du serrage, un poussoir équipé d'un galet court contre un poing fixe installé entre la position de chargement et la première position de travail. Une fois relâché, le piston pénètre dans le poing situé entre les dernières positions de travail et de chargement. Les pistons sont situés dans des plans différents. Pour compenser les écarts dans les dimensions de la pièce serrée, des compensateurs élastiques sont introduits.

Il convient de noter que similaire des solutions simples ne sont pas suffisamment utilisés dans la conception de dispositifs de serrage pour machines multipositions lors du traitement de petites pièces.

Riz. 4. Dispositif de serrage de machine multi-positions, alimenté par un entraînement installé en position de chargement.

S'il existe des moteurs à pistons individuels pour chacun des dispositifs de serrage de la machine multipositions, platine soit le fût doit être alimenté en air comprimé ou en huile sous pression. Dispositif d'alimentation air comprimé ou une huile similaire au dispositif à cylindre rotatif décrit ci-dessus. Application des roulements dans dans ce cas inutile, car la vitesse de rotation est faible.

Chaque appareil peut avoir une vanne de commande ou un tiroir individuel, ou un dispositif de distribution commun peut être utilisé pour tous les appareils.

Riz. 5. Dispositif de distribution pour entraînements à piston des dispositifs de serrage d'une table multi-positions.

Robinets individuels ou appareils de distribution commuté par des entraînements auxiliaires installés en position de chargement.

L'appareillage général connecte séquentiellement les entraînements à piston des gabarits lorsque la table ou le tambour tourne. Une conception approximative d'un tel dispositif de distribution est illustrée à la Fig. 5. Le boîtier du dispositif de distribution, installé coaxialement à l'axe de rotation de la table ou du tambour, tourne avec ce dernier et les bobines ainsi que l'axe restent fixes. Le tiroir contrôle l'alimentation en air comprimé des cavités et le tiroir contrôle l'alimentation en air comprimé des cavités des cylindres de serrage.

L'air comprimé pénètre par le canal dans l'espace entre les bobines et est dirigé à l'aide de ces dernières dans les cavités correspondantes des cylindres de serrage. L'air évacué s'échappe dans l'atmosphère par des ouvertures.

L'air comprimé pénètre dans la cavité par le trou, la rainure en arc et les trous. Tant que les trous des cylindres correspondants coïncident avec la rainure en arc, l'air comprimé pénètre dans les cavités des cylindres. Lorsque, lors de la prochaine rotation de la table, le trou d'un des cylindres sera aligné avec le trou, la cavité de ce cylindre sera reliée à l'atmosphère par l'intermédiaire d'une rainure annulaire, d'un canal, d'une rainure annulaire et d'un canal.

Les cavités des cylindres dans lesquelles pénètre l'air comprimé doivent être reliées à l'atmosphère. Les cavités sont reliées à l'atmosphère par des canaux, des rainures en arc, des canaux, des rainures annulaires et des trous.

L'air comprimé doit pénétrer dans la cavité du cylindre située en position de chargement, qui est alimenté par le trou et les canaux.

Ainsi, lorsque la table multi-positions tourne, les flux d'air comprimé sont automatiquement commutés.

Un principe similaire est utilisé pour contrôler le débit d'huile fourni aux dispositifs de serrage des machines multipositions.

Il convient de noter que des dispositifs de distribution similaires sont également utilisés sur les machines de traitement continu à tables tournantes ou à tambours.

Principes de détermination des forces agissant dans les dispositifs de serrage. Les dispositifs de serrage sont généralement conçus de telle manière que les forces générées pendant le processus de coupe soient absorbées par les éléments fixes du dispositif. Si certaines forces apparaissant pendant le processus de coupe sont perçues par les éléments en mouvement, l'ampleur de ces forces est alors déterminée sur la base des équations de la statique de frottement.

La méthode de détermination des forces agissant dans les mécanismes à levier des dispositifs de serrage à pince est similaire à la méthode utilisée pour déterminer les forces d'activation des embrayages à friction avec mécanismes à levier.

La conception de toutes les machines-outils est basée sur l'utilisation d'éléments standards, qui peuvent être divisés dans les groupes suivants :

éléments d'installation qui déterminent la position de la pièce dans le luminaire ;

éléments de serrage - dispositifs et mécanismes de fixation de pièces ou de pièces mobiles d'appareils ;

des éléments de guidage de l'outil de coupe et de contrôle de sa position ;

dispositifs électriques pour actionner des éléments de serrage (mécaniques, électriques, pneumatiques, hydrauliques);

boîtiers d'appareils sur lesquels tous les autres éléments sont fixés ;

éléments auxiliaires qui servent à modifier la position de la pièce dans le montage par rapport à l'outil, à relier les éléments des montages entre eux et à réguler leur position relative.

1.3.1 Éléments de base typiques des appareils. Les éléments de base des montages sont des pièces et des mécanismes qui assurent la disposition correcte et uniforme des pièces par rapport à l'outil.

La préservation à long terme de la précision des dimensions de ces éléments et de leur position relative est l'exigence la plus importante dans la conception et la fabrication des appareils. Le respect de ces exigences protège contre les défauts lors du traitement et réduit le temps et l'argent consacrés à la réparation de l'appareil. Par conséquent, l’utilisation directe du corps du luminaire n’est pas autorisée pour installer des pièces.

La base ou les éléments d'installation de l'appareil doivent avoir une résistance élevée à l'usure des surfaces de travail et sont donc en acier et soumis à traitement thermique pour obtenir la dureté de surface requise.

Lors de l'installation, la pièce repose sur les éléments d'installation des luminaires, c'est pourquoi ces éléments sont appelés supports. Les supports peuvent être divisés en deux groupes : un groupe de supports principaux et un groupe de supports auxiliaires.

Les principaux supports sont les éléments d'installation ou de base qui privent la pièce lors du traitement de tout ou plusieurs degrés de liberté conformément aux exigences du traitement. Comme support principal pour l'installation des pièces surfaces planes les luminaires utilisent souvent des broches et des plaques.

Riz. 12.

Les épingles (Fig. 12.) sont utilisées avec des têtes plates, sphériques et crantées. Les goupilles à tête plate (Fig. 12, a) sont destinées à l'installation de pièces à usiner avec des plans usinés, les deuxième et troisième (Fig. 12, b et c) à l'installation avec des surfaces non traitées, et les goupilles à tête sphérique, car elles s'usent davantage, sont utilisés en cas de besoin particulier, par exemple lors de l'installation d'ébauches de pièces étroites avec une surface non traitée pour obtenir distance maximale entre les points de référence. Les broches crantées sont utilisées pour installer des pièces sur des surfaces latérales non traitées, car elles assurent une position plus stable de la pièce et permettent donc, dans certains cas, d'utiliser moins de force pour la serrer.

Dans le luminaire, les broches sont généralement installées avec un ajustement serré d'une précision de grade 7 dans les trous. Parfois, des bagues de transition durcies sont enfoncées dans le trou du corps de l'appareil (Fig. 12, a) dans lequel les broches s'insèrent avec un petit espace de qualité 7.

Les modèles de plaques les plus courants sont illustrés à la Fig. 13. La conception est une plaque étroite fixée par deux ou trois. Pour faciliter le mouvement de la pièce et pour nettoyer manuellement l'appareil des copeaux en toute sécurité, la surface de travail de la plaque est bordée d'un chanfrein à un angle de 45° (Figure 13, a). Les principaux avantages de ces enregistrements sont la simplicité et la compacité. Les têtes des vis fixant la plaque sont généralement en retrait de 1 à 2 mm par rapport à la surface de travail de la plaque.

Riz. 13 Plaques de support: a - plat, b - avec rainures inclinées.

Lorsque vous posez des pièces sur une surface cylindrique, la pièce est montée sur un prisme. Un prisme est un élément de montage avec une surface de travail en forme de rainure formée de deux plans inclinés l'un par rapport à l'autre selon un angle (Fig. 14). Les prismes pour le montage de pièces courtes sont standardisés.

Les appareils utilisent des prismes avec des angles égaux à 60°, 90° et 120°. Les plus courants sont les prismes avec b = 90

Riz. 14

Lors de l'installation de pièces à usiner avec des bases proprement traitées, des prismes avec de larges surfaces d'appui sont utilisés et avec des bases rugueuses - avec des surfaces d'appui étroites. De plus, des supports ponctuels sont utilisés sur des bases rugueuses, pressées dans les surfaces de travail du prisme (Figure 15, b). Dans ce cas, les pièces présentant une courbure d'axe, une forme de tonneau et d'autres erreurs de forme de la base technologique occupent une position stable et définie dans le prisme.

Figure 15

Supports auxiliaires. Lors du traitement de pièces non rigides, en plus des éléments d'installation, des supports supplémentaires ou fournis sont souvent utilisés, qui sont amenés à la pièce après qu'elle ait été basée sur 6 points et sécurisée. Le nombre de supports supplémentaires et leur emplacement dépendent de la forme de la pièce, du lieu d'application des forces et des moments de coupe.

1.3.2 Éléments et dispositifs de serrage. Les dispositifs ou mécanismes de serrage sont des mécanismes qui éliminent la possibilité de vibration ou de déplacement de la pièce par rapport aux éléments d'installation de l'appareil sous l'influence de son propre poids et des forces apparaissant lors du traitement (assemblage).

La nécessité d'utiliser des dispositifs de serrage disparaît dans deux cas :

1. Lors du traitement (assemblage) d'une pièce lourde et stable ( unité d'assemblage), par rapport au poids dont les forces usinage(les assemblées) sont petites ;

2. Lorsque les forces apparaissant lors du traitement (assemblage) sont appliquées de telle manière qu'elles ne peuvent pas perturber la position de la pièce obtenue par le basement.

Les exigences suivantes s'appliquent aux dispositifs de serrage :

1. Lors du serrage, la position de la pièce obtenue par la base ne doit pas être perturbée. Ceci est satisfait par un choix rationnel* de la direction et du point d'application de la force de serrage.

2. La pince ne doit pas provoquer de déformation des pièces fixées dans le luminaire ni endommager (écraser) leurs surfaces.

3. La force de serrage doit être minimale nécessaire, mais suffisante pour assurer une position fiable de la pièce par rapport aux éléments d'installation des fixations pendant le traitement.

4. Le serrage et le desserrage de la pièce doivent être effectués avec coût minimum l'effort et le temps du travailleur. Lors de l'utilisation de pinces manuelles, la force manuelle ne doit pas dépasser 147 N (15 kgf).

5. Dans la mesure du possible, les forces de coupe ne doivent pas être absorbées par les dispositifs de serrage.

6. Le mécanisme de serrage doit être de conception simple, aussi pratique et sûr que possible à utiliser.

Le respect de la plupart de ces exigences est associé à la détermination correcte de l'ampleur, de la direction et de l'emplacement des forces de serrage.

La large diffusion des dispositifs à vis s'explique par leur simplicité relative, leur polyvalence et leur fonctionnement sans problème. Cependant, la pince la plus simple sous la forme d'une vis individuelle agissant directement sur la pièce n'est pas recommandée, car au point de son action la pièce se déforme et, de plus, sous l'influence du moment de frottement apparaissant à la fin de la vis, la position de la pièce dans le montage par rapport à l'outil peut être perturbée .

Un serre-joint à vis simple correctement conçu, en plus de la vis 3 (Fig. 16, a), doit être constitué d'une douille filetée de guidage 2 avec une butée 5 qui empêche son dévissage arbitraire, d'un embout 1 et d'un écrou avec une poignée ou une tête. 4.

Les conceptions des pointes (Fig. 16, b - e) diffèrent de la conception illustrée sur la Fig. 18, a, en ce sens que l'extrémité de la vis est plus durable, puisque le diamètre du col de vis pour les pointes (Fig. 16, b et d) peut être pris égal au diamètre intérieur de la partie filetée de la vis, et pour les pointes (Fig. 16, c et d) ce diamètre peut être égal au diamètre extérieur de la vis. Les embouts (Fig. 16, b-d) sont vissés sur l'extrémité filetée de la vis et, de la même manière que l'embout représenté sur la Fig. 16, a, peut être installé librement sur la pièce. La pointe (Fig. 16, d) est placée sans serrer sur l'extrémité sphérique de la vis et maintenue dessus avec un écrou spécial.

Riz. 16.

Les pointes (Fig. 16, e-h) diffèrent des précédentes en ce qu'elles sont guidées avec précision à travers des trous du corps de l'appareil (ou dans un manchon enfoncé dans le corps) et vissées directement sur la vis de serrage 15, qui. dans ce cas, il est verrouillé pour empêcher ses mouvements axiaux. Des pointes rigides et précisément orientées (Fig. 16, f, g et h) sont recommandées pour une utilisation dans les cas où, pendant le traitement, des forces apparaissent qui déplacent la pièce dans une direction perpendiculaire à l'axe de la vis. Les pointes pivotantes (Fig. 16, a-e) doivent être utilisées dans les cas où de telles forces ne se produisent pas.

Les poignées de contrôle de la vis sont réalisées sous forme de têtes amovibles divers modèles(Fig. 17) et placé sur l'extrémité filetée, facettée ou cylindrique de la vis, qui est généralement verrouillée par une goupille. La tête cylindrique I (Fig. 17, a) avec l'étoile moletée à tête d'agneau II et la tête à quatre pales III sont utilisées lors de l'utilisation de la vis d'une seule main et avec une force de serrage comprise entre 50 et 100 N (5– 10 kg).

Tête-écrou VI avec une courte poignée inclinée fixée rigidement dedans ; tête VII avec un manche rabattable dont la position de travail est fixée par une bille à ressort ; tête V avec trou de serrure cylindrique, également fixée rigidement avec une poignée horizontale ; tête de direction IV à quatre poignées vissées ou embouties (Fig. 17). Head IV est le plus fiable et le plus facile à utiliser.

Riz. 17.

1.3.3 Boîtiers. Les corps de luminaires constituent la partie principale des luminaires sur laquelle sont fixés tous les autres éléments. Il perçoit toutes les forces agissant sur la pièce lors de sa fixation et de son traitement et fournit une localisation relative donnée de tous les éléments et dispositifs des dispositifs, les combinant en un seul tout. Les corps du luminaire sont équipés d'éléments d'installation qui garantissent le maintien du luminaire, c'est-à-dire sa position requise sur la machine, sans alignement.

Les boîtiers des appareils sont en fonte, soudés en acier ou préfabriqués à partir d'éléments individuels fixés par des boulons.

Étant donné que le corps absorbe les forces résultant de la fixation et du traitement de la pièce, il doit être solide, rigide, résistant à l'usure et pratique pour l'évacuation du liquide de refroidissement et le nettoyage des copeaux. En veillant à ce que le luminaire soit installé sur la machine sans alignement, la carrosserie doit rester stable dans différentes positions. Les boîtiers peuvent être coulés, soudés, forgés, assemblés par vis ou avec interférence garantie.

Le corps moulé (Fig. 18, a) a une rigidité suffisante, mais est difficile à fabriquer.

Les boîtiers en fonte SCh 12 et SCh 18 sont utilisés dans les appareils de traitement de pièces de petite et moyenne taille. Les corps en fonte présentent des avantages par rapport à ceux en acier : ils sont moins chers, il leur est plus facile de donner une forme plus complexe et ils sont plus faciles à fabriquer. L'inconvénient des corps en fonte est la possibilité de déformation, c'est pourquoi, après un traitement mécanique préalable, ils sont soumis à un traitement thermique (vieillissement naturel ou artificiel).

Un corps en acier soudé (Fig. 18, b) est moins difficile à fabriquer, mais aussi moins rigide que la fonte. Les pièces destinées à de tels cas sont découpées dans de l'acier d'une épaisseur de 8... 10 mm. Soudé caisses en acier Comparés à la fonte, ils ont moins de poids.

Riz. 18. Boîtiers d'appareils : a - fonte ; b - soudé; c - préfabriqués ; g - forgé

L'inconvénient des corps soudés est la déformation lors du soudage. Les contraintes résiduelles apparaissant dans les parties du corps affectent la précision de la soudure. Pour soulager ces contraintes, les boîtiers sont recuits. Pour une plus grande rigidité, des coins sont soudés aux boîtiers soudés, servant de raidisseurs.

Sur la fig. 18, en montre un préfabriqué divers éléments cadre. Il est moins complexe, moins rigide que celui moulé ou soudé et se caractérise par une faible intensité de main-d'œuvre de fabrication. Le boîtier peut être démonté et utilisé complètement ou comme pièces séparées dans d'autres structures.

Sur la fig. La figure 18, d montre le corps du dispositif, réalisé par forgeage. Sa production demande moins de main d'œuvre que la fonte, tout en conservant ses propriétés de rigidité. Les corps en acier forgé sont utilisés pour traiter de petites pièces de forme simple.

La qualité de fabrication de leurs surfaces de travail est importante pour le fonctionnement de l'appareil. Ils doivent être traités avec une rugosité de surface de Ra 2,5 ... 1,25 microns ; l'écart admissible par rapport au parallélisme et à la perpendiculaire des surfaces de travail des boîtiers est de 0,03. ..0,02 mm sur une longueur de 100 mm.

1.3.4 Mécanismes d'orientation et d'auto-centrage. Dans certains cas, les pièces à installer doivent être orientées selon leurs plans de symétrie. Les mécanismes utilisés à cet effet non seulement orientent, mais serrent également les pièces et sont donc appelés serrage d'installation.

Riz. 19.

Les mécanismes d'installation et de serrage sont divisés en orientation et auto-centrage. Les premiers orientent les pièces le long d'un seul plan de symétrie, les seconds le long de deux plans mutuellement perpendiculaires.

Le groupe des mécanismes d'auto-centrage comprend toutes sortes de modèles de cartouches et de mandrins.

Pour orienter et centrer les pièces non circulaires, des mécanismes à prismes fixes (GOST 12196--66), d'installation (GOST 12194--66) et mobiles (GOST 12193--66) sont souvent utilisés. Dans les mécanismes d'orientation, l'un des prismes est fixé rigidement - fixe ou de positionnement, et le second est mobile. Dans les mécanismes d’autocentrage, les deux prismes se déplacent simultanément.

Le but des dispositifs de serrage est d'assurer un contact fiable de la pièce avec les éléments de montage et d'empêcher son déplacement et ses vibrations pendant le traitement. La figure 7.6 montre certains types de dispositifs de serrage.

Exigences relatives aux éléments de serrage :

Fiabilité en fonctionnement ;

Simplicité de conception ;

Facilité d'entretien;

Ne doit pas provoquer de déformation des pièces ni d'endommagement de leurs surfaces ;

La pièce ne doit pas être déplacée lors de sa fixation aux éléments d'installation ;

La fixation et le détachement des pièces doivent être effectués avec un minimum de travail et de temps ;

Les éléments de serrage doivent être résistants à l'usure et, si possible, remplaçables.

Types d'éléments de serrage :

Vis de serrage, qui sont tournés avec des clés, des poignées ou des volants (voir Fig. 7.6)

Fig.7.6 Types de pinces :

a – vis de serrage ; b – collier à vis

Action rapide pinces illustrées à la fig. 7.7.

Figure 7.7. Types de pinces à dégagement rapide :

a – avec une rondelle fendue ; b – avec un dispositif à piston ; c – avec butée rabattable ; g – avec un dispositif à levier

Excentrique pinces, qui sont rondes, en développante et en spirale (le long de la spirale d'Archimède) (Fig. 7.8).

Figure 7.8. Types de pinces excentriques :

un – disque ; b – cylindrique avec une pince en forme de L ; g – flottant conique.

Pinces à coin– l'effet de coincement est utilisé et sert de maillon intermédiaire dans les systèmes de serrage complexes. Sous certains angles, le mécanisme à coin a la propriété de s'auto-freiner. Sur la fig. La figure 7.9 montre le diagramme calculé de l'action des forces dans le mécanisme de coin.

Riz. 7.9. Schéma de calcul forces dans le mécanisme de coin :

une- simple face ; b – double biais

Pinces à levier utilisé en combinaison avec d'autres pinces pour former des systèmes de serrage plus complexes. À l'aide du levier, vous pouvez modifier à la fois l'ampleur et la direction de la force de serrage, ainsi que fixer simultanément et uniformément la pièce à deux endroits. Sur la fig. La figure 7.10 montre un diagramme de l'action des forces dans les pinces à levier.

Riz. 7.10. Schéma de l'action des forces dans les pinces à levier.

Pinces Il s'agit de manchons à ressort fendus dont les variétés sont illustrées à la Fig. 7.11.

Riz. 7. 11. Types de pinces de serrage :

a – avec un tube de tension ; b – avec un tube entretoise ; V- type vertical

Les pinces assurent la concentricité de l'installation de la pièce entre 0,02 et 0,05 mm. La surface de base de la pièce à usiner pour les pinces de serrage doit être traitée selon les classes de précision 2…3. Les pinces sont fabriquées à partir d'aciers à haute teneur en carbone de type U10A avec traitement thermique ultérieur jusqu'à une dureté de HRC 58...62. Angle du cône de pince d = 30…40 0 . À des angles plus petits, la pince peut se coincer.

Mandrins expansibles, dont les types sont indiqués sur la Fig. 7.4.

Serrure à rouleau(Fig. 7.12)

Riz. 7.12. Types de serrures à rouleaux

Pinces combinées– combinaison de pinces élémentaires différents types. Sur la fig. 7.13 montre quelques types de tels dispositifs de serrage.

Riz. 7.13. Types de dispositifs de serrage combinés.

Les dispositifs de serrage combinés sont actionnés manuellement ou par des appareils électriques.

Éléments de guidage des appareils

Lors de la réalisation de certaines opérations d'usinage (perçage, alésage), la rigidité de l'outil de coupe et système technologique en général, cela s'avère insuffisant. Pour éliminer la pression élastique de l'outil par rapport à la pièce, des éléments de guidage sont utilisés (douilles de guidage pour l'alésage et le perçage, copieurs pour le traitement surfaces façonnées etc. (voir Fig. 7.14).

Figure 7.14. Types de traversées conductrices :

une – constante ; b – remplaçable ; c – changement rapide

Les bagues de guidage sont en acier de qualité U10A ou 20X, trempé à une dureté de HRC 60...65.

Les éléments de guidage des appareils - copieurs - sont utilisés lors du traitement de surfaces façonnées profil complexe, dont la tâche est de guider l'outil de coupe le long de la surface traitée de la pièce pour obtenir la précision spécifiée de la trajectoire de leur mouvement.

Pour réduire le temps d'installation, d'alignement et de serrage des pièces, il est conseillé d'utiliser des dispositifs de serrage spéciaux (conçus pour le traitement d'une pièce donnée). Il est particulièrement conseillé d'utiliser appareils spéciaux lors de la production de grands lots de pièces identiques.
Les dispositifs de serrage spéciaux peuvent avoir un serrage à vis, excentrique, pneumatique, hydraulique ou air-hydraulique.

Schéma d'un seul appareil

Étant donné que les dispositifs doivent fixer la pièce de manière rapide et fiable, il est préférable d'utiliser de telles pinces lorsque le serrage d'une pièce à plusieurs endroits est réalisé simultanément. Ha fig. La figure 74 montre un dispositif de serrage pour une partie de carrosserie, dans lequel le serrage est réalisé simultanément par deux pinces 1 Et 6 des deux côtés de la pièce en serrant un écrou 5 . Lors du serrage de l'écrou 5 épingle 4 avoir un double biseau dans la matrice 7 , par traction 8 affecte le biseau de la matrice 9 et le presse avec un écrou 2 collage 1 assis sur une épingle 3 . La direction de la force de serrage est indiquée par des flèches. En dévissant l'écrou 5 ressorts placés sous les pinces 1 Et b, soulevez-les en libérant la pièce.

Pour les grandes pièces, des dispositifs de serrage simples sont utilisés, tandis que pour les petites pièces, il est plus approprié d'utiliser des dispositifs dans lesquels plusieurs pièces peuvent être installées et serrées en même temps. De tels appareils sont appelés multi-sièges.

Appareils multi-personnes

La fixation de plusieurs pièces avec une seule pince réduit le temps de fixation et est utilisée lors de travaux sur des appareils multi-places.
Sur la fig. 75 montre un schéma d'un double dispositif de serrage de deux rouleaux lors du fraisage de rainures de clavette. Le serrage se fait avec une poignée 4 avec un excentrique qui appuie simultanément sur la pince 3 et par traction 5 pour coller 1 , pressant ainsi les deux pièces contre les prismes du corps 2 appareils. Les rouleaux sont libérés en tournant la poignée 4 V revers. En même temps, les ressorts 6 retirer les pinces 1 Et 3 .

Sur la fig. 76 montre un dispositif multi-siège avec un entraînement pneumatique à piston. L'air comprimé pénètre par une vanne à trois voies soit dans la cavité supérieure du cylindre, serrant les pièces (la direction de la force de serrage est indiquée par des flèches), soit dans la cavité inférieure du cylindre, libérant les pièces.

L'appareil décrit utilise une méthode de cassette pour installer les pièces. Plusieurs pièces, par exemple cinq dans ce cas, sont installées dans une cassette, tandis qu'un autre lot des mêmes pièces est déjà traité dans la cassette. Une fois le traitement terminé, la première cassette contenant les pièces fraisées est retirée de l'appareil et une autre cassette contenant des flans est installée à sa place. La méthode de la cassette vous permet de réduire le temps d'installation des pièces.
Sur la fig. 77 montre la conception d'un dispositif de serrage multi-positions à entraînement hydraulique.
Base 1 le variateur est fixé sur la table de la machine. Dans un cylindre 3 le piston bouge 4 , dans la rainure de laquelle un levier est installé 5 , tournant autour d'un axe 8 , fixé de manière fixe dans l'œillet 7 . Le rapport du bras de levier 5 est de 3:1 à une pression d'huile de 50. kg/cm2 et diamètre de piston 55 mm force à l'extrémité courte du bras de levier 5 atteint 2800 kilos. Pour se protéger des éclats, une enveloppe en tissu 6 est placée sur le levier.
L'huile s'écoule à travers une vanne de régulation à trois voies dans la vanne 2 et plus loin dans la cavité supérieure du cylindre 3 . Huile provenant de la cavité opposée du cylindre à travers un trou dans la base 1 entre dans la vanne à trois voies puis va à l'évacuation.
Lorsque la poignée de la vanne à trois voies est tournée en position de serrage, l'huile sous pression agit sur le piston 4 , transmettant la force de serrage à travers le levier 5 levier à fourche 9 dispositif de serrage qui tourne sur deux arbres d'essieu 10 . Doigt 12 , enfoncé dans le levier 9, fait tourner le levier 11 par rapport au point de contact de la vis 21 avec le corps de l'appareil. Dans ce cas, l'axe 13 le levier déplace la tige 14 vers la gauche et à travers la rondelle sphérique 17 et des noix 18 transmet la force de serrage à la pince 19 , tournant autour d'un axe 16 et presser les pièces sur une mâchoire stationnaire 20 . La taille de serrage est ajustée à l'aide d'écrous 18 et vis 21 .
Lorsque vous tournez la poignée de la vanne à trois voies en position de déverrouillage, le levier 11 tournera dans la direction opposée, déplaçant la tige 14 À droite. Dans ce cas le printemps 15 enlève le bâton 19 à partir de blancs.
DANS dernièrement des dispositifs de serrage pneumohydrauliques sont utilisés, dans lesquels de l'air comprimé provenant du réseau d'usine avec une pression de 4-6 kg/cm2 appuie sur le piston du vérin hydraulique, créant une pression d'huile d'environ 40-80 dans le système kg/cm2. L'huile avec une telle pression, à l'aide de dispositifs de serrage, sécurise les pièces avec une grande force.
Augmentation de la pression fluide de travail permet d'utiliser la même force de serrage pour réduire la taille de l'étau.

Règles de sélection des dispositifs de serrage

Lors du choix du type de dispositifs de serrage, les règles suivantes doivent être respectées.
Les pinces doivent être simples, rapides et facilement accessibles pour leur actionnement, suffisamment rigides et ne doivent pas se desserrer spontanément sous l'action d'une fraise, à cause des vibrations de la machine ou pour des raisons aléatoires, et ne doivent pas déformer la surface de la pièce et le faire rebondir. La force de serrage dans les pinces est neutralisée par un support et, si possible, doit être dirigée de manière à aider à presser la pièce contre les surfaces d'appui pendant le traitement. Pour ce faire, les dispositifs de serrage doivent être installés sur la table de la machine de manière à ce que la force de coupe générée lors du processus de fraisage soit absorbée par les parties fixes du dispositif, par exemple la mâchoire fixe d'un étau.
Sur la fig. 78 montre des schémas d'installation du dispositif de serrage.

Lors du fraisage à contre-courant et en rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre coupeur cylindrique La force de serrage doit être dirigée comme indiqué sur la Fig. 78, a, et avec rotation à droite - comme sur la Fig. 78, b.
Lors du fraisage avec une fraise en bout, en fonction du sens d'avance, la force de serrage doit être dirigée, comme indiqué sur la Fig. 78, dans ou fig. 78, ville
Avec cette disposition du dispositif, la force de serrage est opposée par un support rigide et la force de coupe aide à presser la pièce contre la surface de support pendant le traitement.

Les conceptions des dispositifs de serrage se composent de trois parties principales : un entraînement, un élément de contact et un mécanisme de puissance.

L'entraînement, convertissant un certain type d'énergie, développe une force Q, qui est convertie en force de serrage à l'aide d'un mécanisme de puissance R. et est transmis par les éléments de contact à la pièce.

Les éléments de contact servent à transmettre la force de serrage directement à la pièce à usiner. Leurs conceptions permettent de disperser les forces, évitant ainsi l'écrasement des surfaces de la pièce, et de les répartir entre plusieurs points d'appui.

On sait que le choix rationnel des appareils réduit le temps auxiliaire. Le temps auxiliaire peut être réduit en utilisant des entraînements mécanisés.

Les entraînements mécanisés, selon le type et la source d'énergie, peuvent être divisés dans les groupes principaux suivants : mécaniques, pneumatiques, électromécaniques, magnétiques, sous vide, etc. Le champ d'application des entraînements mécaniques à commande manuelle est limité, car une quantité importante de du temps est nécessaire pour l’installation et le retrait des pièces. Les entraînements les plus largement utilisés sont pneumatiques, hydrauliques, électriques, magnétiques et leurs combinaisons.

Actionneurs pneumatiques fonctionnent sur le principe de l’alimentation en air comprimé. Peut être utilisé comme entraînement pneumatique

vérins pneumatiques (double effet et simple effet) et chambres pneumatiques.

pour cavité de cylindre avec tige

pour vérins simple effet

Les inconvénients des entraînements pneumatiques incluent leurs dimensions hors tout relativement importantes. La force Q(H) dans les vérins pneumatiques dépend de leur type et, sans tenir compte des forces de frottement, elle est déterminée par les formules suivantes :

Pour vérins pneumatiques double effet pour le côté gauche du vérin

où p - pression de l'air comprimé, MPa ; la pression de l'air comprimé est généralement comprise entre 0,4 et 0,63 MPa,

D - diamètre du piston, mm ;

d- diamètre de la tige, mm ;

ή- rendement, compte tenu des pertes dans le cylindre, à D = 150...200 mm ή =0,90...0,95 ;

q - force de résistance du ressort, N.

Les vérins pneumatiques sont utilisés avec diamètre interne 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300 mm. Montage du piston dans le cylindre en cas d'utilisation de joints toriques ou , et lorsqu'il est scellé avec des poignets ou .

L'utilisation de cylindres d'un diamètre inférieur à 50 mm et supérieur à 300 mm n'est pas économiquement rentable dans ce cas, il est nécessaire d'utiliser d'autres types d'entraînements ;

Les chambres pneumatiques présentent un certain nombre d'avantages par rapport aux vérins pneumatiques : elles sont durables, résistent jusqu'à 600 000 démarrages (vérins pneumatiques - 10 000) ; compact; Ils sont légers et plus faciles à fabriquer. Les inconvénients incluent la petite course de la tige et la variabilité des forces développées.

Entraînements hydrauliques par rapport aux pneumatiques qu'ils ont

les avantages suivants : développe de grandes forces (15 MPa et plus) ; leur fluide de travail (huile) est pratiquement incompressible ; assurer une transmission fluide des forces développées par le mécanisme de puissance ; peut assurer le transfert de force directement vers les éléments de contact de l'appareil ; avoir un large éventail d'applications, car ils peuvent être utilisés pour des mouvements précis des parties actives de la machine et des parties mobiles des appareils ; permettre l'utilisation de cylindres de travail de petit diamètre (20, 30, 40, 50 mm v. plus), ce qui assure leur compacité.

Entraînements pneumohydrauliques présentent un certain nombre d'avantages par rapport aux systèmes pneumatiques et hydrauliques : ils ont une main-d'œuvre élevée, une rapidité d'action, un faible coût et de petites dimensions. Les formules de calcul sont similaires au calcul des vérins hydrauliques.

Entraînements électromécaniques sont largement utilisés dans les tours CNC, les machines à agrégats et les lignes automatiques. Entraînés par un moteur électrique et via des transmissions mécaniques, les forces sont transmises aux éléments de contact du dispositif de serrage.

Dispositifs de serrage électromagnétiques et magnétiques Ils sont réalisés principalement sous forme de plaques et de plastrons pour la fixation de pièces en acier et en fonte. L'énergie du champ magnétique provenant de bobines électromagnétiques ou d'aimants permanents est utilisée. Les capacités technologiques d'utilisation de dispositifs électromagnétiques et magnétiques dans des conditions de production à petite échelle et de traitement en groupe sont considérablement élargies lors de l'utilisation d'installations à changement rapide. Ces appareils augmentent la productivité du travail en réduisant le temps auxiliaire et principal (10 à 15 fois) lors du traitement multi-sites.

Entraînements à vide utilisé pour la fixation de pièces faites de divers matériaux avec une surface plane ou incurvée, prise comme base principale. Les dispositifs de serrage à vide fonctionnent selon le principe de l'utilisation de la pression atmosphérique.

Force (N), presser la pièce sur la plaque :

Où F- zone de la cavité de l'appareil d'où l'air est évacué, cm 2 ;

p - pression (dans les conditions d'usine, généralement p = 0,01 ... 0,015 MPa).

La pression pour les installations individuelles et collectives est créée par des pompes à vide à un et deux étages.

Les mécanismes de puissance agissent comme des amplificateurs. Leur principale caractéristique est le gain :

Où R.- force de fixation appliquée à la pièce, N ;

Q - force développée par l'entraînement, N.

Les mécanismes de puissance agissent souvent comme un élément d'auto-freinage en cas de panne soudaine du variateur.

Certaines conceptions typiques de dispositifs de serrage sont illustrées à la Fig. 5.

Figure 5 Schémas du dispositif de serrage :

UN- à l'aide d'un clip ; 6 - levier oscillant ; V- autocentrageprismes