Рубрика: Оборудование и технологии
Станок задаёт траекторию инструмента, но именно приспособление определяет, где окажется деталь относительно этой траектории и насколько надёжно она там удержится. Ошибка базирования, недостаточная жёсткость крепления или деформация от зажима сводят на нет точность самого дорогого оборудования. Кроме того, от оснастки напрямую зависит время наладки и смены заготовки. Разберём, какие приспособления применяются на металлорежущих станках, как их выбирают и когда оправдано проектирование специальной оснастки.
Любое приспособление решает три задачи:
Дополнительно хорошая оснастка ускоряет установку, исключает ошибки оператора и позволяет обрабатывать несколько деталей за один цикл.
Для полного определения положения тела в пространстве нужно лишить его шести степеней свободы. Установочная база лишает трёх (опора на плоскость), направляющая — двух, опорная — одной. В приспособлении это реализуется опорами, пальцами, призмами. Если опор больше, чем нужно, возникает пересыщение базирования: заготовка опирается неопределённо и деформируется при зажиме. Если меньше — положение неоднозначно.
Наилучшая точность достигается, когда технологическая база совпадает с конструкторской, то есть деталь базируется по тем поверхностям, от которых в чертеже заданы размеры. При несовпадении баз в размер добавляется погрешность, равная допуску на размер между базами.
Незакалённые кулачки растачивают на самом станке под диаметр конкретной заготовки. Так обеспечивается биение в пределах сотых долей миллиметра и распределение усилия по большой площади, что важно для тонкостенных колец.
Валы обрабатывают в центрах с поводковым патроном или плавающим передним центром — это обеспечивает соосность всех ступеней при переустановке. Втулки и кольца, у которых наружная поверхность должна быть соосна отверстию, обрабатывают на разжимных оправках. Люнеты поддерживают длинные нежёсткие валы.
Самое распространённое приспособление на фрезерном участке. Прецизионные тиски обеспечивают параллельность губок и точность установки в пределах нескольких микрометров. Гидравлические и механико-гидравлические тиски дают стабильное усилие зажима. Сменные губки — гладкие, призматические, фрезеруемые мягкие — расширяют возможности.
Крепёжные плиты с сеткой отверстий и Т-пазами, угольники и кубы-«башни» позволяют закрепить несколько заготовок или детали сложной формы. На горизонтальных центрах многогранные кубы размещают десятки деталей на одной паллете.
Делительные головки и поворотные столы обеспечивают обработку деталей под разными углами. На станках с ЧПУ они становятся управляемыми осями A, B или C.
Магнитные плиты незаменимы при шлифовании и фрезеровании плоских стальных деталей: зажим равномерный, доступ к пяти сторонам свободный. Вакуумные плиты применяют для тонких листовых деталей из алюминия и немагнитных материалов.
Системы быстрой смены с нулевым базированием состоят из модулей, встроенных в стол станка, и штифтов, закреплённых на приспособлении или паллете. Модуль захватывает штифт и фиксирует его с повторяемостью несколько микрометров. Приспособление с заготовкой готовят вне станка, а установка на стол занимает минуту без выверки.
| Параметр | Традиционное крепление | Система нулевой точки |
|---|---|---|
| Время установки приспособления | Десятки минут с выверкой | Около минуты без выверки |
| Повторяемость положения | Зависит от квалификации наладчика | Несколько микрометров |
| Подготовка вне станка | Ограничена | Полноценная, на стенде |
| Совместимость | Привязка к конкретному станку | Перенос между станками с одинаковыми модулями |
| Стоимость | Ниже | Выше, окупается при частых переналадках |
Когда деталь изготавливается сериями и имеет сложную форму, проектируется специальное приспособление под неё. В нём заготовка базируется по заданным поверхностям, а зажим выполняется в точках, где деталь наиболее жёсткая.
Корпус — стальной или чугунный, установочные элементы — закалённые опоры, пальцы цилиндрические и срезанные, призмы. Зажимные элементы — винтовые, эксцентриковые, рычажные прихваты, а в автоматизированных приспособлениях — гидравлические и пневматические цилиндры. Направляющие элементы — кондукторные втулки для сверления без ЧПУ. Все рабочие поверхности закаливаются и шлифуются для сохранения точности при многократном использовании.
Промежуточное решение между универсальной и специальной оснасткой — комплекты универсально-сборных приспособлений. Из стандартных плит, угольников, опор, прихватов и крепежа собирают приспособление под конкретную деталь, а после выпуска партии разбирают. Это экономит время и средства на мелкосерийном производстве и при освоении новых изделий. Переналаживаемые приспособления имеют постоянный корпус и сменные наладки для группы похожих деталей.
Изучаются чертёж, базы, допуски, состояние заготовки и маршрут обработки.
Выбираются базовые поверхности и расположение опор, рассчитывается погрешность установки.
Определяются силы резания и необходимое усилие, выбирается тип привода.
Изготавливается приспособление, выполняется пробная обработка с контролем первой детали.
При круглом шлифовании деталь устанавливают в центрах, поэтому качество центровых отверстий определяет круглость и соосность шеек. Центровые отверстия закалённых деталей зачищают или шлифуют перед окончательной операцией. Для шлифования отверстий используют патроны с точной выверкой и мембранные патроны. При плоском шлифовании основным приспособлением служит магнитная плита, а для немагнитных и мелких деталей — вакуумные плиты, тиски и синус-столы, позволяющие выставить поверхность под точным углом.
На проволочно-вырезных станках детали крепят на рамках и линейках из нержавеющей стали, которые не мешают проходу проволоки и не корродируют в воде. Применяются системы быстрой смены, позволяющие перенести заготовку с фрезерного станка на эрозионный без потери базы. Для прошивных станков электроды устанавливают в держатели с нулевой точкой: электрод фрезеруют, измеряют и прошивают в одной системе координат.
Погрешность установки складывается из нескольких составляющих, и её оценивают ещё на стадии проектирования:
Сумма этих составляющих должна оставлять достаточный запас в допуске для погрешностей обработки — износа инструмента, тепловых деформаций, упругих отжатий. На практике погрешность установки стараются ограничить третью допуска на выдерживаемый размер. Например, при установке втулки на цилиндрический палец с зазором смещение оси равно половине максимального зазора, и если допуск на соосность жёсткий, применяют разжимные оправки, исключающие зазор полностью.
Усилие зажима должно с запасом превышать силы резания, стремящиеся сдвинуть или повернуть заготовку. При этом учитывается коэффициент трения в стыке и коэффициент запаса, который берут больше при прерывистом резании и черновых операциях. Чрезмерное усилие так же вредно, как недостаточное: оно деформирует деталь и изнашивает опоры. Поэтому в серийных приспособлениях применяют гидравлику с регулируемым давлением.
Приспособления изнашиваются: опоры теряют размер, пальцы — посадку, губки тисков забиваются. Регулярная проверка установочных элементов, очистка от стружки и замена изношенных деталей сохраняют точность. Для специальных приспособлений полезно вести паспорт с данными о проверках и числе обработанных деталей.
Мы изготавливаем приспособления, кондукторы, оправки, сменные губки и элементы оснастки по чертежам заказчика, а также проектируем оснастку под собственные серийные заказы. Механическая обработка, термообработка опорных элементов и шлифование выполняются на одной площадке. Подробнее о возможностях — на страницах продукции и услуг.
Оснастка — равноправная часть технологической системы наряду со станком и инструментом. Патроны, цанги, оправки и люнеты на токарных станках, тиски, плиты, поворотные устройства и системы нулевой точки на фрезерных центрах определяют точность базирования и скорость наладки. Специальные приспособления оправданы при повторяющихся сериях и сложной форме деталей, универсально-сборные — при освоении и мелких партиях. Соблюдение принципов базирования и правильное расположение зажимов устраняют значительную часть погрешностей. Если вам нужна оснастка или серийное изготовление детали с её применением, пришлите чертёж — мы предложим решение.
