Способы присоединения инструментального блока к шпинделю

В настоящее время применяется несколько способов присоединения инструментального блока к шпинделю станка или револьверной головки.

В станках сверлильно-фрезерно-расточной группы наиболее широко используется соединение конических поверхностей с конусностью 7:24. Такой конус не является самотормозящимся и позволяет легко извлекать оправку из шпинделя. Крутящий момент со шпинделя передается с помощью торцовых шпонок.

Оправка удерживается в шпинделе с помощью тяги и тарельчатых пружин или затягивается винтом. Движение передается тяге или винту от гидроцилиндра или электродвигателя. Более подробно конструкции соединения тяги со шпиндельной оправкой рассматриваются в другой статье.

В связи с совершенствованием технологии обработки деталей на станках с ЧПУ, в частности с развитием сверхскоростной обработки, выявился ряд недостатков данного типа соединений, а именно:

-    значительная масса и сложность балансировки, а значит, высокая вероятность возникновения вибраций в ходе обработки;

-    значительные центробежные силы, способствующие «вспучиванию» оправки, которое приводит, с одной стороны, к ее выдвижению из шпинделя и уменьшению жесткости и надежности соединения, а с другой — к заклиниванию в шпинделе при резком торможении последнего; для вытягивания такой оправки из шпинделя необходимы весьма значительные усилия, которые автооператор не может обеспечить;

-    изменения в условиях контактирования шпинделя и оправки, вызывающие заклинивание хвостовика режущего инструмента либо, наоборот, появление зазоров;

-    подвижки в шпоночном соединении, вызванные центробежными силами, что недопустимо при весьма высоких частотах вращения.

В связи с этим было предложено и получает все более широкое распространение соединение типа HSK — Hollow Shank Kegel, разработанное в Аахенском техническом университете (Германия). Такое соединение имеет значительно меньшие диаметр и длину конуса, причем базирование осуществляется как по конической, так и по торцовой поверхности.

Последнее обстоятельство предотвращает слишком глубокое затягивание оправки в шпиндель. Конус внутри полый, в результате чего хвостовик и шпиндель под действием центробежных сил работают в одинаковых условиях.


Габаритные размеры соединения типа HSK
 
Параметр    Значение      
Наружный диаметр мм    32    40    50    63    80    100      
Диаметр конуса d2, мм    24    30    38    48    60    75      
Длина конуса мм             16    20    25    32    40    50      
Конусность                                     1:    10             

Разработаны два варианта соединения хвостовика оправки HSK со шпинделем. В случае ручного соединения, обычно при установке в револьверной головке, при повороте установочного винта зажимные кулачки расходятся, действуя на хвостовик оправки с силой F. Ее осевая Foc и радиальная Fp составляющие обеспечивают постоянный прижим конической и торцовой поверхностей оправки к соответствующим поверхностям гнезда шпинделя. При разжиме после поворота винта кулачки возвращаются в исходное положение и освобождают хвостовик, что позволяет заменить оправку.

Автоматический зажим на станках, оснащенных автооператорами и магазинами инструментов, осуществляется следующим образом. При перемещении конической тяги влево происходит радиальное перемещение сегментов цанги . Сегменты расходятся и входят в контакт с внутренней конической поверхностью хвостовика, в результате чего возникает сила зажима F. Составляющие Foc и Fp этой силы обеспечивают постоянный прижим конической и торцовой поверхностей оправки к соответствующим поверхностям шпинделя. При движении тяги вправо происходит разжим оправки.

В станках токарной группы широко используется присоединение пересекающимися отверстиями и оканчивающийся соплом, позволяющим регулировать направление подачи СОЖ. Для облегчения настройки резца на размер в корпусе установлены под углом 45° друг к другу два регулировочных винта.

Режущие инструменты могут устанавливаться непосредственно в резцедержатель станка токарной группы либо через промежуточный вспомогательный инструмент (переходные оправки и втулки). Эти элементы, в свою очередь, крепятся в позициях револьверной головки с помощью специальных устройств различных конструкций.

В одной из разработок фирмы «Sandvik Coromant» инструментальные блоки устанавливаются в резцедержатели и базируются в вертикальном направлении по трем точкам, расположенным в горизонтальной плоскости. В горизонтальном направлении резцы базируются по двум опорным стенкам, расположенным в вертикальной плоскости. Блочные резцы в резцедержателях крепятся с помощью подпружиненной тяги, которая при смене резцов разгружается. При закреплении резца щеки корпуса расширяются, выбирая имеющийся зазор, в результате чего происходит жесткое соединение резца с резцедержателем. При этом резец надежно прижимается к опорным поверхностям резцедержателя, так как отклонение угла между опорными поверхностями и опорными стенками незначительно.

Усилие зажима резца создается пакетом тарельчатых пружин, связанных с гидроцилиндром. Резцедержатель позволяет закреплять правые и левые резцы для наружной и внутренней обработки, а также специальные резцы. Вертикальный упор держателя выполнен съемным, что позволяет быстро заменять его в случае повреждения.

Для закрепления резцовых блоков «Krupp Widia» используется державка, на конце которой выполнена цилиндрическая цапфа, входящая в отверстие в корпусе блока. В отверстии державки размещена центральная тяга, контактирующая с четырьмя штифтами, расположенными наклонно к ее оси. При перемещении тяги штифты входят в кольцевую выточку в отверстии блока и закрепляют его на цапфе, подтягивая в осевом направлении до опоры в торец державки.

Цапфа входит в отверстие на длину, равную 2/3 ее диаметра, и воспринимает радиальную составляющую силы резания, тогда как крутящий момент передается двумя шпонками, закрепленными на державке и входящими в пазы на торце блока.

В системе блоков фирмы «Kennametal-Herteb соединение головок с державочной частью осуществляется путем зацепления двух плоских зубчатых полумуфт. Затяжка головок в осевом направлении производится с помощью тяги в цанговом патроне, размещенном в державочной части (или в револьверной головке). Хвостовик резцовой головки базируется и закрепляется в цанге, состоящей из нескольких резинометаллических элементов. Перемещение тяги осуществляется вручную или с помощью электродвигателя.

Более жестким и компактным является соединение типа «Capto», используемое целым рядом фирм. В его основе лежит соединение HSK, но в поперечном сечении хвостовик имеет тригональную форму. Базирование здесь, как и в случае соединения HSK, осуществляется по конусу и торцу, однако под действием сил резания в гнезде возникают упругие напряжения, обеспечивающие усилие зажима до нескольких тонн. Такое соединение с успехом используется также в станках сверлильно-фрезерно-расточной группы для установки режущих инструментов в шпиндельных оправках.




Вы можете скачать файл реферат "Способы присоединения инструментального блока к шпинделю" курсовую работу абсолютно бесплатно. Скачивая файл, помните, что он служит основой для самостоятельной работы.

Чтобы получить полную информацию, подпишись на нас Vk.com/enciklopediyatehniki