MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION ET DES SCIENCES DE L'UKRAINE

Académie de construction de l'État du Donbass

et architecture

INSTRUCTIONS METHODOLOGIQUES

À exercices pratiques dans le cours "Fondements technologiques du génie mécanique" sur le thème "Calcul des appareils"

Le procès-verbal n° 2005 a été approuvé lors d'une réunion du département "Automobiles et Industrie Automobile"

Makeevka 2005

Instructions méthodologiques pour les cours pratiques du cours « Fondements technologiques du génie mécanique » sur le thème « Calcul des appareils » (pour les étudiants de la spécialité 7.090258 Automobiles et industrie automobile) / Comp. D.V. Popov, E.S. Savenko. - Makeevka : DonGASA, 2002. -24 p.

Des informations de base sur les machines-outils, la conception, les principaux éléments sont présentées et une méthodologie de calcul des appareils est présentée.

Compilé par : D.V. Popov, assistant,

E.S. Savenko, assistant.

Responsable de la sortie S.A. Gorozhankin, professeur agrégé

Appareils4

Éléments des appareils5

Éléments d'installation des appareils6

Éléments de serrage des fixations9

Calcul des forces de fixation des pièces12

Dispositifs de guidage et de détermination de la position de 13 outils coupants

Les logements et éléments auxiliaires appareils14

Méthodologie générale de calcul des appareils15

Calcul des mandrins à mors à l'aide de l'exemple du tournage16

Littérature19

Applications20

APPAREILS

Tous les appareils, en fonction de leurs caractéristiques technologiques, peuvent être divisés dans les groupes suivants :

1. Les machines-outils pour l'installation et la fixation des pièces, selon le type d'usinage, sont divisées en dispositifs de tournage, de perçage, de fraisage, de meulage, de machines polyvalentes et autres. Ces appareils communiquent la pièce à usiner avec la machine.

2. Les machines-outils d'installation et de fixation de l'outil de travail (elles sont également appelées outils auxiliaires) communiquent entre l'outil et la machine. Il s'agit notamment de cartouches pour perceuses, alésoirs, tarauds ; têtes de perçage, de fraisage et de tourelle multibroches ; porte-outils, blocs, etc.

À l'aide des appareils des groupes ci-dessus, le système machine-pièce-outil est ajusté.

Les dispositifs d'assemblage sont utilisés pour connecter les pièces d'accouplement d'un produit, sont utilisés pour fixer les pièces de base, garantissent une installation correcte des éléments connectés d'un produit, pré-assemblageéléments élastiques (ressorts, anneaux brisés), etc. ;

Des appareils de test sont utilisés pour vérifier écarts dimensionnels, la forme et la position relative des surfaces, l'accouplement des unités d'assemblage et des produits, ainsi que pour surveiller les paramètres de conception obtenus pendant le processus d'assemblage.

Dispositifs pour capturer, déplacer et retourner des pièces lourdes et en production automatisée, GPS et pièces légères et produits assemblés. Les appareils sont les éléments de travail des robots industriels intégrés aux systèmes de production automatisés et aux systèmes GPS.

Il existe un certain nombre d'exigences pour les dispositifs de préhension :

fiabilité de la préhension et du maintien de la pièce ; stabilité de base; versatilité; grande flexibilité (changement facile et rapide) ; dimensions hors tout et poids réduits. Dans la plupart des cas, des dispositifs de préhension mécaniques sont utilisés. Des exemples de schémas de préhension pour divers dispositifs de préhension sont présentés dans la Fig. 18.3. Les dispositifs de préhension à chambre magnétique, à vide et élastique sont également largement utilisés.

Tous les groupes d'appareils décrits, selon le type de production, peuvent être manuels, mécaniques, semi-automatiques et automatiques, et selon le degré de spécialisation - universels, spécialisés et spéciaux.

En fonction du degré d'unification et de standardisation de l'ingénierie mécanique et de la fabrication d'instruments conformément aux exigences du Système unifié de préparation technologique de la production (USTPP), approuvé

sept systèmes de fixation de machine standard.

Dans la pratique de la production moderne, les systèmes d'appareils suivants se sont développés.

Les dispositifs préfabriqués universels (USF) sont assemblés à partir d'éléments universels standards interchangeables finalement traités. Ils sont utilisés comme dispositifs spéciaux réversibles à courte durée d'action. Ils permettent l'installation et la fixation de diverses pièces dans les limites des capacités dimensionnelles du kit USP.

Les dispositifs préfabriqués spéciaux (SRP) sont assemblés à partir d'éléments standards suite à leur traitement mécanique supplémentaire et sont utilisés comme dispositifs spéciaux irréversibles à long terme fabriqués à partir d'éléments réversibles.

Les dispositifs spéciaux non séparables (NSD) sont assemblés à l'aide de pièces et d'assemblages standard à usage général en tant que dispositifs irréversibles à long terme constitués de pièces et d'assemblages irréversibles. Ils se composent de deux parties : une partie de base unifiée et une buse remplaçable. Les appareils de ce système sont utilisés pour le traitement manuel des pièces.

Les dispositifs universels de non-réglage (UPD) sont le système le plus courant dans les conditions de production de masse. Ces dispositifs permettent l'installation et la fixation de pièces de tous produits de petite et moyenne taille. Dans ce cas, l'installation d'une pièce est associée à la nécessité de contrôle et d'orientation dans l'espace. De tels dispositifs permettent une large gamme d'opérations de traitement.

Les dispositifs de réglage universels (UNF) permettent l'installation à l'aide de réglages spéciaux, la fixation de pièces de petites et moyennes dimensions et l'exécution d'une large gamme d'opérations de traitement.

Les dispositifs de réglage spécialisés (SAD) assurent, selon un certain schéma de base, l'aide de réglages spéciaux et la fixation de pièces liées dans la conception pour effectuer une opération typique. Tous les systèmes d'appareils répertoriés appartiennent à la catégorie unifiée.

ÉLÉMENTS DES DISPOSITIFS

Les principaux éléments des appareils sont l'installation, le serrage, les guides, les diviseurs (rotatifs), les fixations, les boîtiers et les entraînements mécanisés. Leur objectif est le suivant :

éléments d'installation - pour déterminer la position de la pièce par rapport au montage et la position de la surface traitée par rapport à l'outil de coupe ;

éléments de serrage - pour fixer la pièce;

éléments de guidage - pour mettre en œuvre la direction de mouvement requise de l'outil ;

éléments de division ou de rotation - pour modifier avec précision la position de la surface de la pièce à traiter par rapport à l'outil de coupe ;

éléments de fixation - pour relier des éléments individuels les uns aux autres ;

boîtiers d'appareils (comme pièces de base) - pour y placer tous les éléments d'appareils ;

entraînements mécanisés - pour la fixation automatique de la pièce en cours de traitement.

Les éléments des dispositifs comprennent également les dispositifs de préhension de divers dispositifs (robots, dispositifs de transport GPS) pour saisir, serrer (desserrer) et déplacer les pièces en cours de traitement ou les unités d'assemblage assemblées.

1 Éléments d'installation des appareils

L'installation de pièces à usiner dans des agencements ou sur des machines, ainsi que l'assemblage de pièces comprennent leur basement et leur fixation.

La nécessité d'une fixation (fermeture forcée) lors du traitement d'une pièce dans des montages est évidente. Pour un traitement précis des pièces, il est nécessaire : d'effectuer sa localisation correcte par rapport aux dispositifs d'équipement qui déterminent les trajectoires de mouvement de l'outil ou de la pièce elle-même ;

assurer un contact constant des bases avec les points de référence et une immobilité totale de la pièce par rapport au montage pendant son traitement.

Pour une orientation complète dans tous les cas, lors du vissage, la pièce doit être privée des six degrés de liberté (la règle des six points dans la théorie des bases) ; Dans certains cas, une dérogation à cette règle est possible.

A cet effet, on utilise des supports principaux dont le nombre doit être égal au nombre de degrés de liberté dont la pièce est privée. Pour augmenter la rigidité et la résistance aux vibrations des pièces en cours de traitement, des supports auxiliaires réglables et auto-alignants sont utilisés dans les montages.

Pour installer une pièce dans un montage à surface plane, des supports principaux normalisés sont utilisés sous forme de broches à têtes sphériques, crantées et plates, de rondelles et de plaques de support. S'il est impossible d'installer la pièce uniquement sur les supports principaux, des supports auxiliaires sont utilisés. Pour ces derniers, des supports réglables standardisés sous forme de vis à surface d'appui sphérique et de supports auto-alignants peuvent être utilisés.

Figure 1 Supports normalisés :

UN-e- supports permanents (épingles) : a- surface plane; b- sphérique; V- entaillé; G- plat avec installation dans le manchon adaptateur ; d- rondelle de support ; e- plaque de base ; et- support réglable - support auto-alignant

L'accouplement des supports à têtes sphériques, crantées et plates avec le corps de l'appareil s'effectue selon l'ajustement ou . L'installation de tels supports est également utilisée via des bagues intermédiaires, qui sont accouplées aux trous du boîtier en fonction de l'ajustement. .

Des exemples de supports principaux et auxiliaires normalisés sont présentés à la figure 1.

Pour installer une pièce le long de deux trous cylindriques et d'une surface plane perpendiculaire à leurs axes, utilisez

Graphique 2.Schèmebasé sur l'extrémité et le trou :

a – au doigt supérieur ; b – sur le doigt inférieur

supports plats et broches de montage standardisés. Pour éviter le coincement des pièces lors de leur installation sur les doigts le long des deux trous précis (D7), l'un des doigts d'installation doit être coupé et l'autre cylindrique.

L'installation de pièces sur deux doigts et un plan a trouvé une large application dans le traitement de pièces sur des lignes automatiques et de production, des machines polyvalentes et dans le GPS.

Les schémas de base sur un plan et de trous utilisant des doigts de montage peuvent être divisés en trois groupes : sur l'extrémité et le trou (Fig. 2) ; le long du plan, de l'extrémité et du trou (Fig. 3) ; le long d'un plan et de deux trous (Fig. 4).

Riz. 19.4. Schéma de base sur un plan et deux trous

Il est recommandé d'installer la pièce sur un doigt en fonction de l'ajustement ou , et sur deux doigts - chacun .

ET
De la figure 2, il résulte que l'installation de la pièce le long du trou sur une longue goupille cylindrique non taillée la prive de quatre degrés de liberté (base de guidage double), et l'installation à l'extrémité la prive d'un degré de liberté (base de support). L'installation de la pièce sur un axe court la prive de deux degrés de liberté (double base d'appui), mais l'extrémité dans ce cas est une base d'installation et prive la pièce de trois degrés de liberté. Pour une base complète, il est nécessaire de créer une fermeture par force, c'est-à-dire d'appliquer des forces de serrage. De la Fig. 3, il s'ensuit que le plan de la base de la pièce est la base d'installation, le trou long dans lequel entre le doigt coupé avec un axe parallèle au plan est la base de guidage (la pièce est privée de deux degrés) et l'extrémité de la pièce est la base de support.

Graphique 3. Basé surplan, figure 4 Basé sur

extrémité et trou du rabot et deux trous

Sur la fig. La figure 4 montre une pièce installée le long d'un plan et de deux trous. L'avion est la base d'installation. Les trous centrés avec la goupille cylindrique constituent la base de support double et la goupille de cisaillement constitue la base de support. Les forces appliquées (indiquées par la flèche sur les figures 3 et 4) garantissent la précision de l'alignement.

Le doigt est une double base d'appui, et le doigt coupé est la base d'appui. Les forces appliquées (indiquées par la flèche sur les figures 3 et 4) garantissent la précision de l'alignement.

Pour installer des pièces avec la surface extérieure et la surface d'extrémité perpendiculaires à son axe, des prismes de support et de montage (mobiles et fixes), ainsi que des bagues et des cartouches sont utilisés.

Les éléments de montage comprennent des réglages et des sondes pour régler la machine à la taille requise. Ainsi, les réglages standardisés des fraises sur les fraiseuses peuvent être :

gratte-ciel, gratte-ciel, coin et coin.

Les sondes plates sont fabriquées avec une épaisseur de 3 à 5 mm, les sondes cylindriques avec un diamètre de 3 à 5 mm avec une précision de 6e année (h6) et soumis à un durcissement 55-60 HRC 3, rectifié (paramètre de rugosité Râ = 0,63 µm).

Les surfaces d'actionnement de tous les éléments d'installation des appareils doivent avoir une résistance à l'usure et une dureté élevées. Par conséquent, ils sont fabriqués à partir d'aciers de construction et alliés 20, 45, 20Х, 12ХНЗА avec carburation et durcissement ultérieurs à 55-60 HRC3 (supports, prismes, broches de montage, centres) et en aciers à outils U7 et U8A avec durcissement à 50-55 HRG. , ( supports d'un diamètre inférieur à 12 mm ; broches de montage d'un diamètre inférieur à 16 mm ; installations et sondes).

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 à usiner ne doit pas être déplacée pendant le processus de fixation des 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 des systèmes de serrage. Sous certains angles, le mécanisme à coin a la propriété de s'auto-freiner. Sur la fig. 7.9 est affiché schéma de conception action des forces dans le mécanisme de coin.

Riz. 7.9. Schéma de calcul des forces dans le mécanisme à 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– une combinaison de pinces élémentaires de 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 lors de l'alésage et du perçage, copieurs lors du traitement de 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.

CONFÉRENCE 3

3.1. Objectif des dispositifs de serrage

L'objectif principal des dispositifs de serrage des luminaires est d'assurer un contact fiable (continuité) de la pièce ou de la pièce assemblée avec les éléments d'installation, empêchant ainsi son déplacement pendant le traitement ou l'assemblage.

Le mécanisme de serrage crée une force pour fixer la pièce, déterminée à partir de la condition d'équilibre de toutes les forces qui lui sont appliquées

À usinage Ce qui suit s'applique à la pièce à usiner :

1) forces et moments de coupe

2) forces volumétriques - gravité de la pièce, forces centrifuges et d'inertie.

3) forces agissant aux points de contact de la pièce avec l'appareil - force de réaction d'appui et force de frottement

4) les forces secondaires, qui incluent les forces qui surviennent lorsque l'outil de coupe (forets, tarauds, alésoirs) est retiré de la pièce.

Lors de l'assemblage, les pièces assemblées sont soumises à des forces d'assemblage et à des forces de réaction qui apparaissent aux points de contact des surfaces de contact.

Les exigences suivantes s'appliquent aux dispositifs de serrage ::

1) lors du serrage, la position de la pièce obtenue par le basement ne doit pas être perturbée. Ceci est satisfait par un choix rationnel de la direction et des lieux d'application des forces de serrage ;

2) la pince ne doit pas provoquer de déformation des pièces fixées dans le luminaire ni d'endommagement (écrasement) de leurs surfaces ;

3) la force de serrage doit être la minimale nécessaire, mais suffisante pour assurer une position fixe de la pièce par rapport aux éléments d'installation des appareils pendant le traitement ;

4) la force de serrage doit être constante tout au long de l'opération technologique ; la force de serrage doit être réglable ;

5) le serrage et le détachement de la pièce doivent être effectués avec un minimum d'effort et de temps de travail. Lors de l'utilisation de pinces manuelles, la force ne doit pas dépasser 147 N ; Durée moyenne de serrage : dans un mandrin à trois mors (avec clé) - 4 s ; pince à vis (clé) - 4,5…5 s ; volant - 2,5…3 s ; tourner la poignée de la vanne pneumatique et hydraulique - 1,5 s ; en appuyant sur un bouton - moins de 1 s.

6) le mécanisme de serrage doit être de conception simple, compact, aussi pratique et sûr que possible en fonctionnement. Pour ce faire, il doit avoir un minimum dimensions hors tout et contenir un nombre minimum de pièces amovibles ; Le dispositif de commande du mécanisme de serrage doit être situé du côté du travailleur.

Le besoin d'utiliser des dispositifs de serrage est éliminé dans trois cas.

1) la pièce à usiner a une masse importante, en comparaison avec laquelle les forces de coupe sont faibles.

2) les forces apparaissant lors du traitement sont dirigées de telle manière qu'elles ne peuvent pas perturber la position de la pièce obtenue lors du basement.

3) la pièce installée dans le luminaire est privée de tout degré de liberté. Par exemple, lors du perçage d'un trou dans une bande rectangulaire placée dans un gabarit en forme de boîte.

3.2. Classification des dispositifs de serrage

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

Les éléments de contact servent à transmettre directement la force de serrage à la pièce à usiner. Leur conception permet de disperser les forces, évitant ainsi l'écrasement des surfaces de la pièce.

Le lecteur est utilisé pour convertir certain typeénergie dans l'effort initial R et transmis au mécanisme de puissance.

Un mécanisme de force est nécessaire pour convertir la force de serrage initiale résultante R et en force de serrage Rz. La transformation s'effectue mécaniquement, c'est-à-dire selon les lois de la mécanique théorique.

Selon la présence ou l'absence de ceux-ci composants les dispositifs de serrage des luminaires sont divisés en trois groupes.

À d'abord Le groupe comprend des dispositifs de serrage (Fig. 3.1a), qui comprennent toutes les pièces principales répertoriées : un mécanisme de puissance et un entraînement, qui assure le mouvement de l'élément de contact et crée la force initiale R et, converti par le mécanisme de puissance en force de serrage Rz .

Dans deuxième le groupe (Fig. 3.1b) comprend les dispositifs de serrage constitués uniquement d'un mécanisme motorisé et d'un élément de contact, qui est actionné directement par le travailleur appliquant la force initiale R et sur l'épaule je. Ces dispositifs sont parfois appelés dispositifs de serrage manuels (production unique et à petite échelle).

À troisième Ce groupe comprend les dispositifs de serrage qui n'ont pas de mécanisme de puissance, et les entraînements utilisés ne peuvent être appelés entraînements que conditionnellement, car ils ne provoquent pas de mouvement des éléments du dispositif de serrage et créent uniquement une force de serrage. Rz, qui dans ces dispositifs est la résultante d'une charge uniformément répartie q, agissant directement sur la pièce et créé soit en conséquence pression atmosphérique, ou au moyen d'un flux de force magnétique. Ce groupe comprend les appareils à vide et magnétiques (Fig. 3.1c). Utilisé dans tous types de production.

Riz. 3.1. Schémas du mécanisme de serrage

Un mécanisme de serrage élémentaire fait partie d'un dispositif de serrage constitué d'un élément de contact et d'un mécanisme de puissance.

Les éléments de serrage sont appelés : vis, excentriques, pinces, étaux, cales, plongeurs, pinces, bandes. Ce sont des maillons intermédiaires dans des systèmes de serrage complexes.

Dans le tableau La figure 2 montre la classification des mécanismes de serrage élémentaires.

Tableau 2

Classification des mécanismes de serrage élémentaires

En fonction de la source d'énergie d'entraînement (nous ne parlons pas ici du type d'énergie, mais plutôt de l'emplacement de la source), les entraînements sont divisés en manuels, mécanisés et automatisés. Les mécanismes de serrage manuels sont actionnés par la force musculaire du travailleur. Les mécanismes de serrage motorisés sont alimentés par un entraînement pneumatique ou hydraulique. Les appareils automatisés se déplacent à partir des composants mobiles de la machine (broche, coulisseau ou mandrins à mâchoires). Dans ce dernier cas, la pièce est serrée et la pièce traitée est libérée sans la participation d'un ouvrier.

3.3. Éléments de serrage

3.3.1. Bornes à vis

Les serre-joints à vis sont utilisés dans les appareils avec fixation manuelle de la pièce, dans les appareils mécanisés, ainsi que sur lignes automatiques lorsque vous utilisez des appareils satellite. Leur fonctionnement est simple, compact et fiable.

Riz. 3.2. Bornes à vis:

a – avec une extrémité sphérique ; b – avec une extrémité plate ; c – avec une chaussure. Légende: R et- force appliquée à l'extrémité du manche ; Rz- force de serrage ; W– force de réaction au sol ; je- longueur du manche ; d- diamètre du collier à vis.

Calcul de la vis EZM. Avec une force connue P 3, le diamètre nominal de la vis est calculé

où d est le diamètre de la vis, en mm ; R3- force de fixation, N ; σ р- contrainte de traction (compression) du matériau de la vis, MPa

3.1. Sélection de l'emplacement d'application des forces de serrage, du type et du nombre d'éléments de serrage

Lors de la fixation d'une pièce dans un montage, les règles de base suivantes doivent être respectées :

· la position de la pièce obtenue lors de son ancrage ne doit pas être perturbée ;

· la fixation doit être fiable afin que la position de la pièce reste inchangée pendant le traitement ;

· le froissement des surfaces de la pièce qui se produit lors de la fixation, ainsi que sa déformation, doivent être minimes et dans des limites acceptables.

· pour assurer le contact de la pièce avec l'élément de support et éliminer son éventuel déplacement lors de la fixation, la force de serrage doit être dirigée perpendiculairement à la surface de l'élément de support. Dans certains cas, la force de serrage peut être dirigée de manière à ce que la pièce soit simultanément pressée contre les surfaces de deux éléments de support ;

· afin d'éliminer la déformation de la pièce lors de la fixation, le point d'application de la force de serrage doit être choisi de manière à ce que la ligne de son action coupe la surface d'appui de l'élément de support. Ce n'est que lors du serrage de pièces particulièrement rigides que la ligne d'action de la force de serrage peut passer entre les éléments de support.

3.2. Détermination du nombre de points de force de serrage

Le nombre de points d'application des forces de serrage est déterminé spécifiquement pour chaque cas de serrage de la pièce. Pour réduire la compression des surfaces de la pièce lors du serrage, il est nécessaire de réduire la pression spécifique aux points de contact du dispositif de serrage avec la pièce en dispersant la force de serrage.

Ceci est réalisé grâce à l'utilisation d'éléments de contact de conception appropriée dans les dispositifs de serrage, qui permettent de répartir la force de serrage de manière égale entre deux ou trois points, et parfois même de la disperser sur une certaine surface étendue. À Nombre de points de serrage dépend en grande partie du type de pièce, de la méthode de traitement et de la direction de la force de coupe. Pour réduire vibrations et déformations de la pièce sous l'influence de la force de coupe, la rigidité du système pièce-dispositif doit être augmentée en augmentant le nombre de points de serrage de la pièce et en les rapprochant de la surface usinée.

3.3. Détermination du type d'éléments de serrage

Les éléments de serrage comprennent des vis, des excentriques, des pinces, des mâchoires d'étau, des cales, des pistons, des pinces et des bandes.

Ce sont des maillons intermédiaires dans des systèmes de serrage complexes.

3.3.1. Bornes à vis

Bornes à vis utilisé dans les appareils avec fixation manuelle de la pièce, dans les appareils mécanisés, ainsi que sur les lignes automatiques lors de l'utilisation d'appareils satellites. Leur fonctionnement est simple, compact et fiable.

Riz. 3.1. Pinces à vis : a – avec une extrémité sphérique ; b – avec une extrémité plate ; c – avec une chaussure.

Les vis peuvent être à extrémité sphérique (cinquième), plates ou avec un sabot qui évite d'endommager la surface.

Lors du calcul des vis à talons sphériques, seul le frottement dans le filetage est pris en compte.

Où: L- longueur du manche, mm ; - rayon moyen du filetage, mm ; - angle d'attaque du filetage.

Où: S– pas de filetage, mm ; – angle de frottement réduit.

où : Pu 150 N.

Condition d'auto-freinage : .

Pour la norme filetages métriques, donc tous les mécanismes avec filetage métrique auto-freinage.

Lors du calcul des vis à talon plat, le frottement à l'extrémité de la vis est pris en compte.

Pour le talon annulaire :

où : D – O.D. extrémité du support, mm ; d – diamètre intérieur de l'extrémité de support, mm ; – coefficient de frottement.

Avec extrémités plates :

Pour vis à sabot :

Matériel: acier 35 ou acier 45 avec une dureté de HRC 30-35 et une précision de filetage de troisième classe.

3.3.2. Pinces à coin

Le coin est utilisé dans les options de conception suivantes :

1. Cale plate à simple biseau.

2. Cale à double biseau.

3. Coin rond.

Riz. 3.2. Cale plate à simple biseau.

Riz. 3.3. Cale à double biseau.

Riz. 3.4. Coin rond.

4) une cale de manivelle en forme de came excentrique ou plate avec un profil de travail tracé selon une spirale d'Archimède ;

Riz. 3.5. Cale de manivelle : a – en forme d'excentrique ; b) – en forme de came plate.

5) une cale à vis en forme de came d'extrémité. Ici, la cale à simple biseau est en quelque sorte roulée en cylindre : la base de la cale forme support, et son plan incliné forme le profil hélicoïdal de la came ;

6) les mécanismes de cales auto-centrants (mandrins, mandrins) n'utilisent pas de systèmes de trois cales ou plus.

3.3.2.1. État d'auto-freinage du coin

Riz. 3.6. État d'auto-freinage de la cale.

où : - angle de frottement.

Où: – coefficient de frottement ;

Pour une cale à frottement uniquement sur une surface inclinée, la condition d'auto-freinage est :

avec frottement sur deux surfaces :

Nous avons: ; ou: ; .

Alors : condition d'auto-freinage pour une cale avec frottement sur deux surfaces :

pour une cale à frottement uniquement sur une surface inclinée :

Avec frottement sur deux surfaces :

Avec frottement uniquement sur une surface inclinée :

3.3.3.Pinces excentriques

Riz. 3.7. Schémas de calcul des excentriques.

De telles pinces agissent rapidement, mais développent moins de force que les pinces à vis. Ils ont des propriétés d'auto-freinage. Le principal inconvénient : ils ne peuvent pas fonctionner de manière fiable avec des variations de taille importantes entre les surfaces de montage et de serrage des pièces.

où : ( - la valeur moyenne du rayon tiré du centre de rotation de l'excentrique jusqu'au point A de la pince, mm ; ( - l'angle d'élévation moyen de l'excentrique au point de serrage ; (, (1 - frottement de glissement angles au point A de la pince et sur l'axe excentrique.

Pour les calculs nous acceptons :

À je Le calcul 2D peut être effectué à l'aide de la formule :

Condition d'auto-freinage excentrique :

Habituellement accepté.

Matériau : acier 20X, cémenté sur une profondeur de 0,8 à 1,2 mm et trempé à HRC 50…60.

3.3.4. Pinces

Pinces sont des manches à ressort. Ils sont utilisés pour installer des pièces sur des surfaces cylindriques externes et internes.

Où: PZ– force de fixation de la pièce à usiner ; Q – force de compression des lames de pince ; - angle de frottement entre la pince et la douille.

Riz. 3.8. Collet.

3.3.5. Dispositifs de serrage de pièces telles que corps de révolution

En plus des pinces, pour le serrage de pièces à surface cylindrique, des mandrins expansibles, des bagues de serrage en hydroplastique, des mandrins et des mandrins avec des ressorts à disque, des mandrins à membrane et autres sont utilisés.

Les mandrins en porte-à-faux et centraux sont utilisés pour l'installation avec un trou de base central de bagues, bagues, engrenages traités sur des machines de meulage multi-couteaux et autres.

Lors du traitement d'un lot de telles pièces, il est nécessaire d'obtenir une concentricité élevée des surfaces externes et internes et une perpendiculaire spécifiée des extrémités par rapport à l'axe de la pièce.

Selon la méthode d'installation et de centrage des pièces, les mandrins en porte-à-faux et centraux peuvent être divisés dans les types suivants : 1) rigides (lisse) pour l'installation de pièces avec un espace ou une interférence ; 2) pinces expansibles ; 3) coin (piston, boule) ; 4) avec disques ressorts ; 5) auto-serrage (came, rouleau) ; 6) avec une douille élastique de centrage.

Riz. 3.9. Modèles de mandrins : UN - mandrin lisse; b- mandrin avec manchon fendu.

Sur la fig. 3.9, UN montre un mandrin lisse 2, sur la partie cylindrique duquel la pièce 3 est installée . Traction 6 , fixé sur la tige du vérin pneumatique, lorsque le piston avec la tige se déplace vers la gauche, la tête 5 appuie sur la rondelle à changement rapide 4 et serre la pièce 3 sur un mandrin lisse 2 . Le mandrin avec sa partie conique 1 est inséré dans le cône de la broche machine. Lors du serrage de la pièce sur le mandrin, la force axiale Q sur la tige de l'entraînement mécanisé provoque 4 entre les extrémités de la rondelle , épaule du mandrin et de la pièce 3 moment de la force de frottement, supérieur au moment M coupé de la force de coupe P z. Dépendance entre les instants :

d'où vient la force sur la tige de l'entraînement mécanisé :

Selon la formule affinée :

Où : - facteur de sécurité ; P z - composante verticale de la force de coupe, N (kgf) ; D- diamètre extérieur de la surface de la pièce, mm ; J1 - diamètre extérieur de la rondelle à changement rapide, mm ; d- diamètre de la partie de montage cylindrique du mandrin, mm ; f= 0,1 - 0,15- coefficient de frottement de l'embrayage.

Sur la fig. 3.9, b montre un mandrin 2 avec un manchon fendu 6, sur lequel la pièce 3 est installée et serrée. La partie conique 1 du mandrin 2 est insérée dans le cône de la broche de la machine. La pièce est serrée et libérée sur le mandrin à l'aide d'un entraînement mécanisé. Lorsque de l'air comprimé est fourni dans la cavité droite du vérin pneumatique, le piston, la tige et la tige 7 se déplacent vers la gauche et la tête 5 de la tige avec la rondelle 4 déplace le manchon fendu 6 le long du cône du mandrin jusqu'à ce qu'il serre le pièce sur le mandrin. Lorsque de l'air comprimé est fourni à la cavité gauche du vérin pneumatique, le piston, la tige ; et la tige se déplace vers la droite, la tête 5 avec la rondelle 4 s'éloigne du manchon 6 et la pièce se desserre.

Figure 3.10. Mandrin en porte-à-faux avec ressorts à disques (UN) et disque ressort (b).

Le couple provenant de la force de coupe verticale P z doit être inférieur au moment provenant des forces de frottement sur la surface cylindrique du manchon fendu 6 mandrins Force axiale sur la tige d'un entraînement motorisé (voir Fig. 3.9, b).

où : - la moitié de l'angle du cône du mandrin, en degrés ; - angle de frottement sur la surface de contact du mandrin avec le manchon fendu, deg ; f=0,15-0,2- coefficient de frottement.

Les mandrins et mandrins avec disques ressorts sont utilisés pour le centrage et le serrage le long de la surface cylindrique intérieure ou extérieure des pièces. Sur la fig. 3.10, une, b un mandrin en porte-à-faux avec des disques ressorts et un disque ressort sont représentés respectivement. Le mandrin est constitué d'un corps 7, d'une bague de poussée 2, d'un paquet de disques ressorts 6, d'un manchon de pression 3 et d'une tige 1 reliée à la tige du vérin pneumatique. Le mandrin est utilisé pour installer et fixer la pièce 5 le long de la surface cylindrique intérieure. Lorsque le piston avec la tige et la tige 1 se déplace vers la gauche, cette dernière, avec la tête 4 et la douille 3, appuie sur les disques ressorts 6. Les ressorts se redressent, leur diamètre extérieur augmente et le diamètre intérieur diminue, la pièce 5 est centré et serré.

La taille des surfaces de montage des ressorts lors de la compression peut varier de 0,1 à 0,4 mm en fonction de leur taille. Par conséquent, la surface cylindrique de base de la pièce doit avoir une précision de 2 à 3 classes.

Un disque ressort avec fentes (Fig. 3.10, b) peut être considéré comme un ensemble de mécanismes à levier à double action à deux maillons, dilatés par la force axiale. Après avoir déterminé le couple Mme rés sur la force de coupe Pz et choisir le facteur de sécurité À, coefficient de frottement f et rayon R. surface de montage de la surface du disque ressort, on obtient l'égalité :

A partir de l'égalité, nous déterminons la force de serrage radiale totale agissant sur la surface de montage de la pièce :

Effort axial sur la tige de commande motorisée pour disques ressorts :

avec fentes radiales

sans fentes radiales

où : - angle d'inclinaison du disque ressort lors du serrage de la pièce, degrés ; K=1,5 - 2,2- facteur de sécurité ; Mme rés - couple dû à la force de coupe Pz,Nm (kgf-cm); f=0,1- 0,12- coefficient de frottement entre la surface de montage des disques ressorts et la surface de base de la pièce à usiner ; R- rayon de la surface de montage du disque ressort, mm ; Pz- composante verticale de la force de coupe, N (kgf) ; R1- rayon de la surface usinée de la pièce, mm.

Des mandrins et des mandrins avec des douilles à paroi mince auto-centrantes remplies d'hydroplastique sont utilisés pour une installation à l'extérieur ou surface intérieure pièces traitées sur tours et autres machines.

Sur les appareils dotés d'une bague à paroi mince, les pièces avec leurs surfaces extérieures ou intérieures sont montées sur la surface cylindrique de la bague. Lorsque la bague est expansée avec de l'hydroplastique, les pièces sont centrées et serrées.

La forme et les dimensions de la douille à paroi mince doivent garantir une déformation suffisante pour un serrage fiable de la pièce sur la douille lors du traitement de la pièce sur la machine.

Lors de la conception de mandrins et de mandrins avec des bagues à paroi mince en hydroplastique, les éléments suivants sont calculés :

1. dimensions principales des traversées à paroi mince ;

2. dimensions des vis de pression et des pistons pour les dispositifs à serrage manuel ;

3. tailles des pistons, diamètre du cylindre et course du piston pour les appareils à moteur.

Riz. 3.11. Douille à paroi mince.

Les données initiales pour le calcul des bagues à paroi mince sont le diamètre D d diamètre et longueur des trous ou du col de la pièce je d trous ou cols de la pièce.

Pour calculer une douille auto-centrée à paroi mince (Fig. 3.11), nous utiliserons la notation suivante : D- diamètre de la surface de montage du manchon de centrage 2, mm ; h-épaisseur de la partie à paroi mince de la bague, mm ; T- longueur des courroies de support des bagues, mm ; t-épaisseur des courroies de support des bagues, mm ; - la plus grande déformation élastique diamétrale de la douille (augmentation ou diminution du diamètre dans sa partie médiane) mm ; Smax- écart maximum entre la surface de montage de la douille et la surface de base de la pièce 1 à l'état libre, mm ; je à- longueur de la section de contact de la douille élastique avec la surface de montage de la pièce après le desserrage de la douille, mm ; L- longueur de la partie à paroi mince de la traversée, mm ; je d- longueur de la pièce, mm ; D d- diamètre de la surface de base de la pièce, mm ; d- diamètre du trou des bandes de support de bague, mm ; r- pression plastique hydraulique nécessaire pour déformer une bague à paroi mince, MPa (kgf/cm2) ; r 1 - rayon de courbure du manchon, mm ; M res = P z r - couple admissible résultant de la force de coupe, Nm (kgf-cm) ; PZ- force de coupe, N (kgf) ; r est le bras de moment de la force de coupe.

Sur la fig. La figure 3.12 montre un mandrin en porte-à-faux avec un manchon à paroi mince et hydroplastique. La pièce à usiner 4 est installée avec le trou de base sur la surface extérieure de la douille à paroi mince 5. Lorsque de l'air comprimé est fourni à la cavité de tige du vérin pneumatique, le piston avec la tige se déplace dans le vérin pneumatique vers la gauche et le tige à travers la tige 6 et le levier 1 déplace le piston 2, qui appuie sur le plastique hydraulique 3 . L'hydroplastique appuie uniformément sur la surface intérieure du manchon 5, le manchon se dilate ; Le diamètre extérieur du manchon augmente, centre et sécurise la pièce 4.

Riz. 3.12. Mandrin en porte-à-faux avec hydroplastique.

Les mandrins à membrane sont utilisés pour le centrage et le serrage précis des pièces traitées sur les tours et rectifieuses. Dans les mandrins à membrane, les pièces à traiter sont montées sur la surface extérieure ou intérieure. Les surfaces de base des pièces doivent être traitées selon la 2ème classe de précision. Les cartouches à membrane offrent une précision de centrage de 0,004 à 0,007 mm.

Membranes- c'est mince roues en métal avec ou sans cornes (membranes annulaires). En fonction de l'effet sur la membrane de la tige d'entraînement mécanisée - action de traction ou de poussée - les cartouches à membrane sont divisées en cartouches à expansion et à serrage.

Dans un mandrin à cornet à membrane expansible, lors de l'installation de la partie annulaire, la membrane avec cornes et la tige d'entraînement se courbent vers la gauche vers la broche de la machine. Dans ce cas, les cornes à membrane avec vis de serrage installées aux extrémités des cornes convergent vers l'axe de la cartouche, et l'anneau en cours de traitement est installé à travers le trou central de la cartouche.

Lorsque la pression sur la membrane s'arrête sous l'action de forces élastiques, elle se redresse, ses cornes avec vis s'écartent de l'axe de la cartouche et serrent l'anneau en cours de traitement le long de la surface intérieure. Dans un mandrin à extrémité ouverte à diaphragme de serrage, lors de l'installation d'une pièce annulaire le long surface extérieure la membrane se plie par la tige d'entraînement à droite de la broche de la machine. Dans ce cas, les cornes de membrane s'écartent de l'axe du mandrin et la pièce est desserrée. Ensuite, l'anneau suivant est installé, la pression sur la membrane s'arrête, elle redresse et serre l'anneau en cours de traitement avec ses cornes et ses vis. Les mandrins à cornet de serrage à membrane avec entraînement motorisé sont fabriqués selon MN 5523-64 et MN 5524-64 et avec entraînement manuel selon MN 5523-64.

Les cartouches à membrane sont disponibles en caroube et en coupelle (anneau), elles sont fabriquées en acier 65G, ZOKHGS, trempé à une dureté de HRC 40-50. Les dimensions principales des membranes de la caroube et de la cupule sont normalisées.

Sur la fig. 3.13, une, b montre le schéma de conception du mandrin à cornet à membrane 1 . Un entraînement pneumatique du mandrin est installé à l'extrémité arrière de la broche de la machine. Lorsque de l'air comprimé est fourni à la cavité gauche du vérin pneumatique, le piston avec la tige et la tige 2 se déplace vers la droite en même temps, la tige 2, en appuyant. sur la membrane cornée 3, la plie, les cames (cornes) 4 divergent et la partie 5 s'ouvre (Fig. 3.13, b). Lorsque de l'air comprimé est fourni dans la cavité droite du vérin pneumatique, son piston avec tige et tige 2 se déplace vers la gauche et s'éloigne de la membrane 3. La membrane, sous l'action des forces élastiques internes, se redresse, les cames 4 du la membrane converge et serre la partie 5 le long de la surface cylindrique (Fig. 3.13, a).

Riz. 3.13. Schéma d'un mandrin à corne à membrane

Données de base pour le calcul de la cartouche (Fig. 3.13, UN) avec membrane en forme de corne : moment de coupe Mme rés, cherchant à faire tourner la pièce 5 dans les cames 4 du mandrin ; diamètre d = 2b surface extérieure de base de la pièce à usiner ; distance je du milieu de la membrane 3 jusqu'au milieu des cames 4. Sur la Fig. 3.13, V un schéma de conception d'une membrane chargée est donné. Une membrane ronde fixée rigidement le long de la surface extérieure est chargée d'un moment de flexion uniformément réparti M.I., appliqué le long d'un cercle concentrique d'une membrane de rayon b surface de base de la pièce. Ce circuit est le résultat de la superposition de deux circuits représentés sur la Fig. 3.13, g, d, et Mje = M1 + M3.

Mme rés Pouvoirs Pz provoquer un moment qui plie la membrane (voir Fig. 3.13,

V). 2. Avec un grand nombre de mors de mandrin, le moment Mp b peut être considéré comme agissant uniformément autour de la circonférence du rayon de la membrane

et le faisant plier : UN 3. Rayon

la surface extérieure de la membrane (pour des raisons de conception) est spécifiée. 4. Attitude T UN rayon b membranes à rayon surface de montage de la pièce :

a/b = t. 5. Instants M1 Et M3 en fractions de M et (M et = 1) trouvé en fonction m = a/b

selon les données suivantes (tableau 3.1) :

M3

6. Angle (rad) d'ouverture des cames lors de la fixation d'une pièce de plus petite taille maximale :

7. Rigidité cylindrique de la membrane [N/m (kgf/cm)] :

où : MPa - module d'élasticité (kgf/cm 2) ; =0,3.

8. Angle de plus grande expansion des cames (rad) :

9. La force exercée sur la tige de l'entraînement motorisé du mandrin, nécessaire pour dévier la membrane et écarter les cames lors de l'expansion de la pièce, jusqu'à l'angle maximum :

Lors du choix du point d'application et de la direction de la force de serrage, il convient de respecter les points suivants : pour assurer le contact de la pièce avec l'élément de support et éliminer son éventuel déplacement lors de la fixation, la force de serrage doit être dirigée perpendiculairement à la surface de la élément de support ; Afin d'éliminer la déformation de la pièce lors de la fixation, le point d'application de la force de serrage doit être choisi de manière à ce que la ligne de son action coupe la surface d'appui de l'élément de montage.

Le nombre de points d'application des forces de serrage est déterminé spécifiquement pour chaque cas de serrage d'une pièce, en fonction du type de pièce, de la méthode de traitement et de la direction de la force de coupe. Pour réduire les vibrations et la déformation de la pièce sous l'influence des forces de coupe, la rigidité du système pièce-fixation doit être augmentée en augmentant le nombre de points de serrage de la pièce en introduisant des supports auxiliaires.

Les éléments de serrage comprennent des vis, des excentriques, des pinces, des mâchoires d'étau, des cales, des pistons et des bandes. Ce sont des maillons intermédiaires dans des systèmes de serrage complexes. La forme de la surface de travail des éléments de serrage en contact avec la pièce est fondamentalement la même que celle des éléments d'installation. Graphiquement, les éléments de serrage sont désignés selon le tableau. 3.2. Tableau 3.2 Désignation graphique

éléments de serrage

À Dispositifs de serrage de machines

catégorie:

Machines à couper les métaux

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'est pas incluse dans les tâches. de ce travail, et nous nous limiterons à introduire quelques 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 les 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 procéder au 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 autocentrants, des mandrins à deux mors avec des 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. Dans le même temps, ils sont également largement utilisés dans les 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 comporte 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 la coaxialité de la surface conique du capuchon et l'axe de rotation 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 la coaxialité 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 de 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 certaine 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 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 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. Grâce à l'engrenage denté, 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 actionneurs à piston installés en position de chargement ou des liaisons correspondantes 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 y a des moteurs à pistons individuels, chacun des dispositifs de serrage de la machine multiposte doit être connecté à la table rotative ou au tambour. air comprimé ou de l'huile sous pression. Le dispositif d'alimentation en air comprimé ou en huile est 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. Dispositifs de serrage, en règle générale, sont conçus de telle manière que les forces résultant du processus de coupe soient perçues par les éléments fixes des appareils. 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.