View
231
Download
4
Category
Preview:
Citation preview
1
Pro
iect
are
a D
isp
ozi
tivel
or-
201
2T
udo
r P
ăun
esc
u
Bibliografie
2
BIBLIOGRAFIE
[ANS75] Anserov M.A. Prisposoblenia dlia metalorejuşcih stankov. Maşinostroenie, Leningrad,1975.[CAR95] Carr Lane, Jig and Fixture Handbook, Carr Lane Manufacturing Co, USA,1995[STĂ79] Stănescu I., Tache V. Dispozitive pentru maşini unelte. Proiectare, construcţie. Ed. Tehnică, Bucureşti, 1979.
[VAS82] Vasii-Roşculeţ S. şa. Proiectarea dispozitivelor. Ed. Didactică şi Pedagogică. Bucureşti,1982. [JOS03] Josh P.H. Jig and Fixtures Design Manual. MCGRAW-HILL,2003
Documentaţie de la firme producătoare de bucşe elastice
[ATS] ATS Workholding. SUA. www.atsworkholding.com[CAR] Carr Lane Roemheld MFG. Co, SUA. www.carrlane.com[EAG] Eagle Rock Technologies, Inc, SUA, www.eaglerockonline.com[HAI] HAINBUCH America Corp. www.hainbuch.com
[HAR] Hardige Inc, SUA, http://www.hardinge.com/ [PRA] Pratt Burnerd America Inc, SUA, www.prattburnerd.com[SPE] Speedgrip Chucks Inc, SUA, www.speedgrip.com[ZAG] Zagar Inc, SUA, www.zagar.com
3
Fig. 1. Principiul constructiv al unei BE cu con invers
Bucşele elastice (BE) împreună cu bucșele rigide în
care sunt montate formează mecanisme cu pene
multiple, care în majoritatea cazurilor nu au autofrânare
şi la care revenirea în stare netensionată se face prin
proprietăţile elastice ale corpului bucşei.
De exemplu BE din fig. 1 este acţionată prin
tragere, la contactul între bacurile conice ale BE şi bucşa
rigidă în care este montată se generează forţe radiale
care deformează simetric cele trei bacuri (pana multiplă).
BE au curse relativ mici şi realizează precizii de
centrare înalte, proprietăţi ce le recomandă pentru
bazarea şi fixarea unor semifabricate care nu sunt
puternic solicitate de forţe exterioare (de exemplu
prelucrări prin aşchiere de natură semifinisare, finisare)
dar pot fi solicitate și la forțe, momente de așchiere
asociate degroșărilor.
BE standard au o durabilitate mare aprox.
3.000.000 cicluri de prindere, şi pot fi folosite la turaţii
înalte 20.000 rot/min
semifabricatbucşa elastică
4
Fig. 1’. Influenţa raportului deintre dimensiunea piesei şi dimensiunea de prindere a BE asupra zonelor de contact
a
b
c
a. Cazul ideal când BE are aceeaşi dimensiunea
de prindere ca şi semifabricatul. În această situaţie se
realizează contacte complete atât între semifabricat şi
bacuri cât şi între conurile BE şi bucşei rigide. Ca
urmare concentricitatea şi strângerea se realizează la
nivel optim.
b. Dacă BE este mai mare fălcile au tendinţa să se
rotească, contactul între semifabricat şi piesă se face
defectuos doar în trei zone mediane ale bacurilor. Ca
urmare semifabricatul poate oscila între fălcile BE cu
influenţe negative asupra concentricităţii şi cilindricităţii
suprafeţei rotunde aşchiate. În plus piesa este trasă
suplimentar spre interior.
c. Dacă bucşa este mai mică contactul între semifabricat şi piesă se face pe şase muchii ale bacurilor. Dacă nu este aplicată o forţă de acţionare suficientă semifabricatul poate oscila între fălcile BE cu influenţe negative asupra concentricităţii şi cilindricităţii suprafeţei rotunde aşchiate. Există riscul deformării plastice locale a semifabricatului.
Ca urmare se recomandă [HAR] ca pentru o bucşă dată care strânge arbori, variaţia diametrului
semifabricatului să fie în intervalul -x mm... +y mm (de exemplu pentru BE Hardinge intervalul de variaţie a
diametrului este -0.025 mm ... + 0.05 mm), unde y>x, deci este considerat mai avantajos cazul c decât b.
5
1. BE CU UN SINGUR CON UTILIZATE LA
PRINDEREA SEMIFABRICATELOR TIP ARBORE
a. BE cu con invers şi coadă filetată, cu acţionare prin
tragere, pentru prinderea pieselor tip arbore.
Sunt cele mai frecvent utilizate, realizează precizii mari la
coaxialitate.
b. BE cu con invers staţionară, cu coadă nelfiletată cu
acţionare prin împingere pe con sau pe faţa frontală.
Este singurul tip de BE care permite controlul lungimii
piesei deoarece bucşa nu se deplasează axial la acţionare
(vezi subcapitolul Precizia realizată).
c. BE cu con direct cu coadă nefiletată acţionată prin
împingere (actualmente rar utilizate)
Fig. 2. Tipuri de BE pentru arbori [HAR]
a
b
c
6
2. BE PENTRU AVANSUL SEMIFABRICATELOR TIP BARĂ
Fig. 3. Tipuri de BE pentru avansul barelor [HAR]
BE utilizate pentru avansul barelor se construiesc în variantă nereglabilă (fig. 3a) sau reglabilă (fig. 3b). Se observă că
acestea nu au conuri prin care să se deformeze bacurile la fiecare ciclu de funcţionare .
BE nereglabilă lucrează în starea normal închisă: înaintea tratamentului termic fălcile se strâng până la contact şi apoi
se tratează, rămânând în acestă stare. Bara semifabricat introdusă în alezajul BE este automat strânsă.
BE reglabilă este dotată cu o bucşă filetată prin intermediul căreia se poate regla tensionarea fălcilor BE.
a b
7
Fig. 3b. BE HAINBUCH pentru avansul barelor [HAI]
Prin intermediul unei chei speciale BE este tensionată în interiorul bucșei care face legătura cu țeava acționată de către
motorul pneumatic liniar. Reglarea forței de strângere a piesei are efecte benefice asupra frecărilor și uzurii premature a
BE, dar și evitarea amprentării piesei.
Fălcile BE pot fi placte cu trei materiale: plastic pentru țevi cu suprafață exterioară care nu trebuie deteriorată; ceramic-care
au o duritate mare și se uzează greau, recomandat pentru bare/țevi cu profil circular din oțeluri speciale rezistente la
rugină, la acizi, carburi metalice-recomandate în aceleași condiții enumerate la material ceramic.
8
Fig. 4. Mandrină cu BE pentru scule cu coadă cilindrică [HAR]
3. BE PENTRU PRINDEREA SCULELOR CU COADĂ CILINDRICĂ
Fig. 5. BE şi mandrină pentru scule cu coadă cilindrică [HAI]
BE pentru prinderea sculelor cu coadă
cilindrică au următoarele particularităţi:
- au două conuri: unul cu autofrânare la
limită α≈7º cu rol de amplificator de forţă şi
unul fără autofrânare de contact cu bucşa
filetată de acţionare manuală;
- au o elasticitate ridicată dearece sunt
dotate cu un număr mare de degajări făcute
în două sensuri. În acest mod se realizează
un contact ferm şi o presiune distribuită pe
toate bacurile BE fără a fi necesară o forţă
de acţionare prea mare.
Pentru reglarea axială a sculei se poate
utiliza [HAR] un sistem format dintr-un inel
cu două O-ring-uri (fig. 4). Se instalează BE
pe capătul cilindric al sculei, se plasează
subansamblul inelar pe coada sculei la
lungimea dorită şi tot ansamblul în alezajul
conic al corpului mandrinului după care se
înşurubează manşonul filetat.
9
4. BE EXPANDABILE (BE PENTRU STRÂNGEREA ALEZAJELOR)
Fig. 6. Dornuri cu BE expandabile [HAR]
a b
cPentru prinderea corectă pe alezaje lungi se
utilizează BE cu două conuri, care asigură o deformare elastică egală la ambele capete ale BE.
În figura 6.a se găsesc mai multe dornuri autocentrante care sunt acţionate prin intermediul pinolei strungului sau maşinii de rectificat rotund.
În figura 6 b sunt câteva exemple de dornuri orientate între vârfuri.
În figura 6 c este schiţat un dorn din figura 6a. Se observă cursa axială limitată care protejează BE.
10
Fig. 7. BE cu două conuri cu orientări opuse, normalizate în Romania
a
b
BE bilaterale cu conuri având orientări opuse nu deplasează axial semifabricatul în timpul procesului de strângere spre
deosebire de BE din fig. 6.
Dornul autocentrant din fig. 7 b este acţionat manual prin piuliţa 4. Bucşa rigidă 3 este glisantă pe corpul 1 şi nu se
poate roti sub influenţa momentului de frecare exercitat de gulerul piuliţei datorită unei pene (nefigurate, însă este vizibil
canalul de pană). Nici BE nu se poate roti datorită ştiftului filetat 5 a cărui cap intră în una din degajările corpului BE.
BE expandabile strâng pe alezaje de maximum 150 mm. Deoarece realizează, în general, o fixare mai puţin rigidă decât
cele care strâng arbori sunt utilizate pentru solicitări medii.
11
BE cu conuri multiple
permit o deformare mai
uniformă a BE şi în
consecinţă realizează o
distribuţie cvasiconstantă
a presiunii asupra
semifabricatului
Fig. 7’ Dorn autocentrant cu BE cu
con multiplu [SPE]
În figura de mai sus este reprezentat un dorn autocentrant cu BE cu conuri multipe, bazat între vârfuri, destinat operaţiilor de strunjire finisare şi rectificare. La acţionarea piuliţei forţa se transmite la BE expandabilă. Semifabricatul este împins pe direcţie axială spre un umăr al dornului pe care se sprijină. Pentru protecţie, cursa piuliţei este limitată.
Fig. 7’’. Forme de BE cu conuri multiple [SPE]
BE cu conuri multiple pot avea diferite forme: cu inserţii elastice (fig. 7” a), fără inserţii (fig. 7” b), cu suprafaţă de contact cu semifabricatul profilată (fig. 7” c).
Aceste BE pot realiza precizii de coaxialitate până la 0.012 mm [SPE]
a b c
5. BE CU CONURI MULTIPLE
12
6. BE CU FĂLCI APLICATE (AMOVIBILE)
Datorită cursei mici a BE monobloc, pentru a acoperi un interval mai mare a diametrelor strânse este necesară achiziţionarea
unui set de BE, situaţie care generează probleme legate de schimbarea acestora, depozitare, plus costul lor iniţial.
Se aplică mai multe metode de diminuare a fenomenului mai sus amintit:
- utilizarea BE cu fălci aplicate (amovibile), detaliate în subcapitolul curent;
- utilizarea BE cu fălci libere (vezi subcapitolul 7);
- ataşarea de bucşe distanţiere (BE fără conuri) la BE monobloc, soluţie care se aplică de obicei în cazul BE expandabile.
Fig.8. BE cu bacuri amovibile
Principiul BE cu bacuri amovibile (BEBA) este următorul: se utilizează o bucşă elastică de bază căreia i se ataşează după
necesităţi bacuri (fălci) uşor schimbabile (amovibile).
Efectele sunt următoarele:
- deoarece un set de bacuri este cu ≈ 60% mai ieftin decât o BE monobloc iar o BE de bază este mai scumpă cu ≈ 30%
efectul economic este evident pozitiv;
- bacurile sunt disponibile într-o mare varietate de forme, materiale, durităţi care acoperă o paletă foarte largă de necesităţi;
- bacurile necesită un spaţiu de depozitare mult mai redus decât BE monobloc;
- BEBA trebuie concepute astfel încât schimbarea bacurilor să se facă cât mai rapid;
- BEBA sunt în general mai puţin precise la realizarea concentricităţii decât BE monobloc datorită bacurilor care au inerent
abateri de la concentricitate între suprafaţa de contact cu piesa şi cea de centrare în BE.
13
TIPURI DE BEBA [HAR]
a. BEBA CU FIXAREA BACURILOR PRIN ŞURUBURI RADIALE (sistemul clasic)
Fig. 9. BE cu fălci fixate cu şurub radial
- Bacurile cu şurub radial sunt
cele mai ieftine bacuri aplicate.
- Fixarea este rigidă şi sigură.
- Schimbarea bacurilor se
poate face doar demontând
BE.
- Găurile din zona conică a BE
pot cauza o uzură neuniformă
a suprafeţei conice de contact
a bucşei rigide, reducţiei sau
axului MU în care este
montată, astfel funcţionarea
altor tipuri de BEBA care s-ar
monta în locul acesteia poate fi
compromisă.
Câteva dintre tipurile de BEBA cele mai răspândite sunt:
14
b. BEBA CU FIXAREA BACURILOR PE COADĂ DE RÂNDUNICĂ
ŞI ŞTIFT FILETATE CU CON DE CONTACT INTERIOR
Fig. 10. BEBA tip CB [HAR]
Avantajele şi dezavantajele sistemelor din
figurile 10 şi 11 sunt următoarele:
-Schimbarea bacurilor se face fără demontarea
bucşei elastice.
- Ştifturile cu suprafeţe conice de contact sunt
montate în BE de bază, fapt ce simplifică
instalarea bacurilor şi le ieftineşte.
- Şocurile la introducerea de noi semifabricate
tip bară se închid prin ştifturile filetate.
- Sunt relativ scumpe faţă de cele clasice
datorită profilului de blocare a bacului şi a
alezajelor care trebuie să fie precis poziţionate.Fig. 11. BEBA tip CT [HAR]
c. BEBA CU FIXAREA BACURILOR PE COADĂ DE RÂNDUNICĂ
ŞI ŞTIFT FILETATE CU CON DE CONTACT EXTERIOR
15
a
b c
d e
f g
Fig. 12. BEBA tip S [HAR]
d. BEBA CU FIXAREA BACURILOR PE
COADĂ DE RÂNDUNICĂ ŞI SISTEM DE
GHIDARE AMOVIBIL
Bacul are un umăr cu două profile (fig. 12d): unul dreptunghiular destinat ghidării şi închiderii de forţe de aşchiere (fig. 12b) sau forţe de izbire la încărcarea unei noi bare (fig. 12c) şi un profil coadă de rândunică central cu care ia contact sist. de ghidare (fig.12 f, g).
Instalarea unui bac presupune următoarea succesiune de operaţii: plasarea sistemului de ghidare pe bac (fig. 12e) şi strângerea lui uşoară (şurubul stânga dreapta apropie cele două piese de contact), inserarea întregului ansamblu în canalul din BE, strângerea finală.
Avantajele sistemului sunt:-Nu există găuri pe suprafaţa de contact cu conul bucşei rigide, în consecinţă acesta se va uza uniform.- Nu există găuri filetate în BE sau în bacuri, deci la o deteriorare a filetului sistemului de ghidare, doar acesta trebuie înlocuit, neafectând celelalte componente.- Bacurile se pot schimba fără a demonta BE.
16
7. BE CU FĂLCI LIBERE
BE cu fălci libere (BEFL), după cum sugerează şi denumirea, sunt BE simplificate din care s-a reţinut doar zona activă:
bacurile. La modelele actuale revenirea la starea netensionată se face prin inserţii elastice (uzual cauciuc vulcanizat care are
propietăţi amortizoare, cu dezavatajul riscului dezlipirii) plasate între bacuri. Astfel este realizată şi distribuţia unghiulară
uniformă a bacurilor, condiţie esenţială pentru realizarea unei precizii la concentricitate ridicate. BEFL intră în dotarea
strungurilor automate mono şi multiax.
Fig. 13. BEFL cu con invers [HAI]
a b c
Ca şi BE monobloc sau
BEBA, BEFL sunt construite
într-o mare varietate de
forme: cu 3 sau mai multe
bacuri (fig. 13 a, c), cu
suprafeţe de strângere cu
secţiune circulară, pătrată,
hexagonală (fig. 13c).
17
Avantaje asociale BEFL sunt comparativ cu BE monobloc sau cu bacuri aplicate:
- au curse puțin mai mari;
- distribuția mai bună a presiunilor pe piesa strânsă (fig. 13b), strângerea este mai rigidă, în consecință regimurile
de așchiere ale piesei pot fi mai intense;
- înlocuirea rapidă (în mai puțin de 20 de secunde) (fig. 15);
- forțe de acționare mai reduse (deformarea elastică a inserțiilor elastice dintre bacuri necesită forțe mult mai mici
decât cele care deformează BE monobloc);
- BEFL au un gabarit axial mai mic decât celelte BE,
- BEFL sunt în general mai ieftine decât BE monobloc.
BEFL se montează într-un corp intermediar care la rândul lui este asamblat direct sau indirect pe flanşa
axului strungului. În figura 14 b sunt reprezentate mai multe scheme de montaj pe diferite tipuri de axe.
Acţionarea este de obicei pneumatică prin intermediul unui antrenor care are un alezaj prin care trece
semifabricatul bară, sau mai rar manuală din spatele axului strungului.
Fig. 14 [HAR].
ba c
18
Fig. 15. Dispozitive de montare/demontare rapidă a BEFL [HAR]
a
a1 a2
b1
Avându-se în vedere că aceste BE sunt instalate frecvent pe strunguri automate multiax sunt necesari timpi scurţi de
schimbare a BEFL. Acestă operaţie se face cu ajutorul unor dispozitive specializate care exploatează alezajele axiale
existente câte unul sau două în fiecare bac. În fig. 15.a este schematizat un astfel de dispozitiv acţionat de către un motor
hidraulic liniar cu simplu efect, iar în fig. 15.b un dispozitiv manual (vezi HAINBUCH_MANOK_large.wmv).
b2
19
8. BE CU FĂLCI PRELUCRABILE
BE se utilizează economic în producţia de serie. Pot apare situaţii în care dacă s-a defectat o BE şi nu există una
identică în stoc, ca urmare a întreruperii producţiei s-ar produce prejudicii importante. În acest scop se recomandă folosirea
BE cu fălci prelucrabile (emergency collets). Acestea au un alezaj de diametru mic deci o grosime relativ mare a fălcilor şi pot
fi prelucrate rapid şi aduse la dimensiunea necesară de strângere. Operaţia se face de obicei chiar de cel care lucrează pe
MU prin strunjire şi/sau rectificare. La prelucrarea bacurilor, pentru realizarea rigidităţii ansamblului se inserează ştifturi
rectificate între fălcile BE (fig. 16). BE cu fălci prelucrabile necălite pot fi exploatate pentru prinderea 300 ... 500 de
semifabricate.
Fig. 16. BE cu bacuri profilabile
20
9. BE CU CAPACITATE DE DEFORMARE ELASTICĂ MĂRITĂ
a b
În acest sens se utilizează BE speciale cu mai multe bacuri care se pot deforma mai uşor, care în general necesită un
tratament termic pretenţios. Starea netensionată a BE este cu fălcile deschise.
Relaţia de calcul a cursei este [HAR]: (1)
În fig. 17 c şi d se utilizează o aceeaşi BE pentru două operaţii, deoarece diferenţele de diametre sunt mari se utilizează
şi o BE intermediară fără conuri.
ictg )2/(2
Fig. 17. BE cu capacitate de deformare elastică mărită
În cazul semifabricatelor în trepte
care au suprafaţe de dimensiuni mai mari
decât cea prinsă în BE, suprafeţe care
sunt plasate în interiorul BE (fig. 17), este
necesar ca BE să se poată deforma relativ
mult pentru a permite introducerea,
scoaterea semifabricatului din dispozitiv
c d
21
Dispozitive de prindere tip mandrină cu bacuri (universal)
- Semifabricatele care pot fi prinse în mandrinele cu bacuri pot avea şi dimensiuni mari şi foarte mari.
- Variaţia diametrelor strânse mare, deci se elimină necesitatea deţinerii unui stoc apreciabil de mandrine.
- Mandrinele pot fi aplicate în producţia de serie mică unicate.
- Universalele pot strânge piese de diametre relativ mari şi cu forme complicate, chiar asimetrice.
- Universalele pot strânge piese rugoase şi cu abateri relativ mari de formă (de ex. piese turnate).
- Mandrinele cu bacuri acţionează asupra piesei pe suprafeţe limitate deci nu sunt recomandate pentru prinderea pieselor cu pereţi subţiri.
- Fălcile pot fi prelucrate în stare montată pe mandrină prin strunjire sau rectificare
Dispozitive de prindere cu bucşă elastică
- Dimensiunile suprafeţelor fixate în BE sunt limitate: de exemplu: BE standard în Romania 4mm ... 52mm; însă se utilizează curent şi BE cu diametre de strângere de la 0.4 mm până la 150 mm.
- BE dau rezultate mai bune la prinderea profilurilor necirc.
- BE sunt dispozitive ieftine comparativ cu mandrinele, BE cu fălci aplicate sunt şi mai ieftine.
- Durabilitatea unei BE călite şi durificate (≈ 3.000.000 cicluri) este mult mai mare decât a fălcilor unei mandrine.
- Forţele centrifuge nu crează probleme (nmax ≈ 20.000 rot/min).
- BE realizează o foarte bună coaxialitate deoarece zona de strângere nu este în consolă.
- Necesitatea deţinerii unui set de bucşe elastice care să acopere un interval mai mare de diametre, probleme legate de depozitare şi gestionare.
- În anumite condiţii stricte presiunea de strângere este relativ uniformă deci se pot strânge piese cu pereţi subţiri.
- BE cu fălci prelucrabile (emergency collets) pot fi aduse la dimensiune de fixare dorită, sunt utilizate în cazuri de urgenţă.
22Efectuaţi clic pe titluri (link-ul este activ când cursorul se transformă din săgeată în mână)
23
1. BE care nu au autofrânare au un semiunghi α al conului de 10º ... 15º.
Aceste BE se utilizează pentru prinderea semifabricalelor. Dacă acţionarea este manuală la detensionarea
mecanismului fălcile BE eliberează semifabricatul din strângere datorită energiei elastice acumulate în corpul BE. La
acţionarea mecanizată, de obicei pneumatică, este necesar doar un motor liniar cu simplă acţiune, cu avantaje privind
simplitatea acestuia şi consumul de fluid la un ciclu de lucru.
2. BE cu autofrânare sau autofrânare la limită au un semiunghi α al conului < 7º şi se utilizează la prinderea sculelor
cu coadă cilindrică datorită necesităţii unui raport de transmitere a forţei mare.
3. BE fără con se plasează pe o BE cu conuri în scopul atingerii diametrului de strângere (vezi fig. 19)
Fig. 19. Bucşă elastică staţionară cu con invers, α=15º, normalizată în RomaniaFig. 18. BE cu rol de bucşe intermediare
1. AUTOFRÂNAREA BE
BE pot avea un con sau două orientate în acelaşi sens (fig. 6c) sau în sensuri opuse (fig. 7b).
24
Din experienţa practică se recomandă
[VAS82] o diferenţă de ≈1º între conul BE şi
conul bucşei rigide asociate.
În cazul BE cu con direct bucşa rigidă
are un unghi de 29º iar în cazul BE cu con
invers 31º. În ambele cazuri contactul iniţial
se face pe o suprafaţă îngustă în zona
extremală a bucşelor, deci deformarea fălcilor
care sunt grinzi în consolă se face mai uşor
datorită braţului maxim al forţelor
deformatoare, în plus sistemul lucrează mai
lin şi fără înţepeniri.Fig. 20a. Unghiuri ale conurilor BE, bucşei rigide
a
b
2. CONTACTUL ÎNTRE CONURILE BE ŞI BUCŞA RIGIDĂ
Zona de contact
25
Fig. 20 b. Profilarea conurilor
În vederea atenuarii fenomenului de înţepenire a BE se recomandă profilarea conului BE (fig. 18b)
astfel încât contactul cu bucşa rigidă să se facă central. Astfel deformarea fălcilor este uniformă cu
repercusiuni pozitive asupra preciziei de prindere.
26
NUMĂRUL DE BACURI ŞI PROFILUL LOR
- 2 bacuri, se utilizează pentru aplicaţii speciale;
- 3 bacuri, sunt cele mai des utilizate, realizează maximum de precizie la concentricitate;
- 4 bacuri, se utilizează la strângerea pe suprafeţe de dimensiuni mai mari, în scopul micşorării efortului de deformare în special pentru profile poligonale.
Fig. 21. Exemple de bacuri ale BE
- Mai mult de 4 bacuri: 6, 8 se utilizează pentru BE speciale de dimensiuni mari.
Se recomandă [VAS82] utilizarea:
3 bacuri pentru <30 mm;
4 bacuri pentru intervalul 30 mm ... 80 mm;
6 bacuri pentru > 80 mm.
27
Zona de strângere a bacurilor se profilează dacă suprafaţa semifabricatului are abateri de formă, este prelucrată prin
degroşare sau este bară calibrată care se va aşchia ulterior. În aceste circumstanţe prin profilarea suprafeţelor de fixare ale
bacurilor, se repartizează mai bine presiunea aplicată creşte forţa şi momentul de frecare pe suprafaţa de strângere a
semifabricatului.
Fig. 22. Profile ale suprafeţelor de strângere
a
b
c
d
e
f
a. Profilul cu canale perpendiculare
discretizează strângerea şi nu produce
deformări plastice dacă forţa de acţionare
este corect aleasă.
b. Bacurile profilate tip filet sunt utilizate
pentru strângerea suprafeţelor cu mici găuri.
c. Asemănător cu a dar cu o presiune
mai mică asupra suprafeţei strânse.
d. Profilarea sub forma dinţilor de
fierăstrău realizează coeficienţi de frecare
mari atât pe direcţie radială cât şi la rotire.
e. Profilul diamant este destinat unor
lucrări grele, când fălcile se imprimă uşor în
semifabricat.
f. Profilarea circulară este des utilizată la
strângerea profilelor poligonale.
28Fig. 23. BE cu bacuri în trepte [HAR]
Majoritatea BE au zona activă de
strângere a bacurilor profilată pentru o
singură dimensiune, pentru semifabricate
scurte se utilizează BE în trepte care
permit strângerea pe două suprafeţe
diferite.
b
a
29
PROFILĂRI SPECIALE ALE BACURILOR
Fig. 24. BE cu profilare specială a bacurilor [HAR]
a
b
c Fig. 24a. Prinderea unei
piese care are două plane de
simetrie într-o BE specială cu
patru bacuri
Fig. 24b. Prinderea unei
piese pe o suprafaţă filetată
şi aşezare pe suprafaţa
frontală a BE.
Fig. 24c. Prinderea unei
piese asimetrice într-o BE
specială. Nu este figurată
contragreutatea necesară
echilibrării dispozitivului.
30Fig. 25. Tipuri de degajări
a
b
c
d
e
Forma şi precizia unghiulară a execuţiei degajărilor din corpul BE
influenţează direct elasticitatea BE şi precizia de concentricitate/coaxialitate.
a. Degajările drepte sunt ieftine, rigiditatea grinzilor în consolă este maximă şi în
consecinţă se utilizează în aplicaţii unde cursele bacurilor sunt mici.
b. Pentru mărirea elasticităţii se utilizează degajări drepte terminate cu câte o
gaură străpunsă.
c. BE din figura 21 c au degajări în formă de lacrimă (tear-drop slot) care
profilează grinda aproximativ într-una de egală rezistenţă.
d. Degajările înclinate se utilizează pentru BE cu profil poligonal (pătrat,
dreptunghi, hexagon) unde există pericolul de înţepenire a muchiei unui
semifabricat într-o degajare radială.
e. Degajările cu două grosimi se aplică la BE care prind diametre foarte mici,
mai mici decât lăţimea normală a unei degajări.
31
1. ACŢIONAREA MECANIZATĂ A BE
1.1 ACŢIONAREA PNEUMATICĂ PRIN TRAGERE A BE CU
CON INVERS ŞI COADĂ FILETATĂ
BE cu con invers şi coadă filetată este instalată frecvent pe
strunguri sau maşini de rectificat rotund.
BE este centrată pe con şi pe zona rectificată a cozii, deci
pe două elemente diferite ale sistemului, dar care sunt într-o
relaţie de coaxialitate strânsă. Realizează o precizie relativ mare
la concentricitate. Acesta depinde în principal de abaterile
radiale ale axului principal, de precizia de execuţie a BE şi a
bucşei rigide.
Grinzile în consolă sunt solicitate la tracţiune şi încovoiere.
BE este acţionată de un motor pneumatic liniar montat în
partea terminală a axului principal (vezi cursul Acţionări fluidice
ale dispozitivelor) prin intermediul unei ţevi înşurubate în coada
BE. Cursa activă constă în tragerea BE. Prin interiorul ţevii se
poate face alimentarea cu semifabricate tip bară.
Sistemul nu permite un control riguros al lungimii aşchiate
deoarece piesa se retrage odată cu BE.Fig. 26. Acţionarea BE cu con invers şi coadă filetată
Suprafețe de centrare
32
1.2. ACŢIONAREA PNEUMATICĂ PRIN ÎMPINGERE A BE CU CON DIRECT
Fig. 27. BE cu con direct acţionată prin împingere
BE cu con direct se utilizează din ce în ce mai
rar. Se instalează în axul principal al strungurilor
manuale.
BE este centrată pe con şi pe zona rectificată a
cozii. Realizează o precizie mare la concentricitate.
Acesta depinde în principal de abaterile radiale ale
axului principal, de precizia de execuţie a BE şi a
bucşei rigide.
Grinzile în consolă sunt solicitate la compresiune
şi încovoiere.
BE este acţionată de un motor pneumatic liniar
montat în partea terminală a axului principal (vezi
cursul Acţionări fluidice a dispoz.) prin intermediul unei
ţevi. Cursa activă constă în împingerea BE. Prin
interiorul ţevii se poate face alimentarea cu
semifabricate tip bară.
Sistemul nu permite un control riguros al lungimii
aşchiate deoarece piesa se deplasează odată cu BE.
33
1.3. ACŢIONAREA PNEUMATICĂ PRIN ÎMPINGERE PE CON A BE CU CON INVERS
Fig. 28. BE cu con direct staţionară acţionată prin împingere
Sistemul permite un control riguros al
lungimii piesei deoarece BE este sprijinită
frontal de un capac şi nu se deplasează
axial (vezi subcap. Precizia realizată).
Sistemul nu este foarte precis la
coaxialitate din cauza numărului mai mare
de piese implicate în centrarea
semifabricatului.
Grinzile în consolă sunt solicitate
doar la încovoiere.
BE este acţionată de un motor
pneumatic liniar montat în partea terminală
a axului principal (vezi cursul Acţionări
fluidice) prin intermediul unei ţevi. Cursa
activă constă în împingerea BE. Prin
interiorul ţevii se poate face alimentarea cu
semifabricate tip bară.
34
2. ACŢIONAREA MANUALĂ A BE
Fig. 29.
Fig. 30. Fig. 31.(S)
Deoarece forţele
necesare deformării unei BE nu
sunt mari, un mecanism
amplificator de forţă cu filet
este de cele mai multe ori
suficient (fig. 29, 30).
Dispozitivul din fig. 31
utilizează forţa arcurilor disc 3
pentru acţionarea BE şi axul
excentric 4 pentru desfacere.
35
BE de dimensiuni mai mici se execută din ARC 8, 9 şi OSC 8, 10 iar cele mai mari din OLC10,
OLC15.
Pentru a rezista la uzură bacurile trebuie să aibă 55 ... 60 HRC, iar corpul care trebuie să fie elastic
30 ... 35 HRC
36
Semnificative pentru dispozitivele autocentrante cu BE sunt concentricitatea /
coaxialitatea, poziţia axială şI abaterile de formă ale semifabricatului prins în BE:
1. CONCENTRICITATEA
Concentricitatea se măsoară prinzând în BE un ax prelucrat foarte precis (etalon) şi
măsurând bătaia radială la o lungime dată de suprafaţa frontală a BE.
BE uzuale realizează precizii de concentricitate de 0.02 mm ... 0.05 mm, însă pentru
construcţii speciale se pot atinge şi 0.005 mm [HAR, PRA, SPE].
Fig. 32. Schema măsurării concentricităţii
2. POZIŢIA AXIALĂ A SEMIFABRICATULUI
Dacă semifabricatul fie bară, fie individual este strâns într-o BE iar dispozitivul nu este dotat cu un reazem axial
care să nu se deplaseze odată cu BE, precizia de poziţionare axială este mică depinzând de unghiul conului BE şi de
toleranţa suprafaţei de strâns:
2tg2
T D
(2)
37
Fig. 33. Variaţia poziţiei axiale a semifabricatului strâns într-o BE
În figura de mai sus, un semifabricat arbore în două trepte este bazat după schema: dublă centrare pe treapta de
diametrul mic (sunt preluate 4 grade de libertate) şi sprijin pe faţa frontală a BE (este preluat un grad de libertate). Se
presupune că se aşchiază suprafaţa frontală a piesei cu un cuţit reglat la cotă (căruciorul se opreşte la cotă fixă în sistemul
asociat MU).
În fig. 33 sunt reprezentate trei cazuri de prindere a semifabricatului pe trei diametre diferite într-o BE cu con invers care
lucrează prin tragere:
- diametrul semifabricatului este egal cu cel de strângere (cazul ideal), situaţie în care se face reglajul poziţiei cuţitului;
- diametrul semifabricatului este mai mic decât diametrul de strângere a BE, caz în care rezultă o cotă axială mai mare
deoarece semifabricatul este poziţionat axial mai retras;
- diametrul semifabricatului este mai mare decât diametrul de strângere a BE, caz în care rezultă o cotă axială mai mică
deoarece semifabricatul este poziţionat mai în faţă.
38
Fig. 34. Soluţia pentru sistemul rezemării pe un capac plasat pe axul principal
În figura 34 este schiţată soluţia pentru anularea erorii de poziţionare axială
aplicabilă unei BE cu con invers care lucrează prin tragere: semifabricatul trebuie
sprijinit pe un element care nu se deplasează axial odată cu BE.
Semifabricatul este introdus prin capacul de rezemare (atenţie nu se realizează
centrarea pe alezajul capacului) între bacurile BE până la contactul umărului său cu
suprafaţa de rezemare a capacului. La acţionarea BE semifabricatul este împins spre
capac realizându-se o sprijinire fermă.
Sistemul este simplu şi precis însă relativ scump din cauza caracterului de unicat al
capacului.
Fig. 35. Soluţii de rezemare care anulează eroarea de poziţionare axială pentru BE
39
Fig. 36. Discul de rezemare mobil pentru anularea erorilor de poziţionare axială
O soluţie mai ieftină decât cele schiţate în fig. 36 este utilizarea unui disc de
rezemare mobil pentru anularea erorilor de poziţionare axială.
Ciclul de lucru este:
- curăţirea feţelor discului şi a părţii frontale a axului principal;
- plasare piesă în alezajul discului;
- poziţionare ansamblu piesă-disc între bacurile BE, respectiv pe faţa axului:
- acţionare BE.
Sistemul are în principal două dezavantaje:
- productivitate mai mică decât cel anterior;
- vulnerabilitate la aşchii care se lipesc pe suprafeţele active şi nu sunt
îndepărtate.
3. ABATERI DE FORMĂ ALE PIESELOR CU PEREŢI SUBŢIRI STRÂNSE ÎNTR-O BE
Fig. 37. Abaterile de formă a piesei cu pereţi subţiri prinse într-o BE [HAR]
Abaterile de formă ale suprafeţelor semifabricatelor prinse în BE se
reflectă şi în forma semifabricatului prelucrat. De exemplu un
semifabricat tubular (fig. 37.1), bazat şi fixat într-o BE (fig. 37.2) se va
deforma elastic datorită exercitării unei presiuni aproximativ constante pe
suprafaţa de prindere. După prelucrarea pe exterior (fig. 37.3) şi
eliberarea din dispozitiv îşi va reveni erorile de formă fiind prezente şi pe
suprafaţa exterioară prelucrată (fig. 37.4) .
40
1. CURSA BE
Raportul de transmitere a cursei bacurillor unei BE cu un con se calculează cu relaţia:
2
tg
c
ci
i
ec
Unde ce este deplasarea radială a unui bac, ci este deplasarea axială a BE, iar α este unghiul conului BE.
ci trebuie să compenseze jocul iniţial între BE netensionată şi suprafaţa de strâns ( j0 ) şi toleranţa
suprafeţei de strâns (TD)
22
0
tg
Tjc Di
BE cu două conuri orientate în opoziţie au o capacitate aproximativ dublă de acoperire a variaţiei
dimensionale a suprafeţei de strâns comparativ cu BE cu un con.
Se recomandă curse ale bacurilor limitate la: unde d este diametrul de strîngere
măsurat în mm.
(3)
(4)
dce 05.02
41
dce 05.02
În general nu se recomandă ca barele bazate și fixate în BE să aibă o variație a diametrului mai mare decât 0,15mm [JOS03]
d[mm]
2ce
[mm
]
42
2. FORŢA DE STRÂNGERE DEZVOLTATĂ DE BE
2.1. FORŢA DE STRÂNGERE DEZVOLTATĂ DE O BE CU CON INVERS CARE LUCREAZĂ PRIN TRAGERE
Fig. 38. Tabloul forţelor care acţionează pe un bac al BE cu con invers care lucrează prin tragere
Notaţii:
1
1
1
1
1
1
2
1
P
F
N
F
F
F
e
s
a
coef. frecare între conul BE şi conul bucşei rigide
coef. frecare între bac şi semifabricat
forţa de tragere a unui bac
forţa de strângere dezvoltată de un bac
forţa de deformare elastică a unui bac
forţa normală pe conul unui bac
proiecţia rezultantei R1 , perpendiculară pe axa piesei
proiecţia rezultantei R1 , paralelă pe axa piesei
111
111
121
1
2
tgFP
FFF
FPF
es
saConsiderând
că forţele
repartizate pe
bacuri sunt
egale rezultă:
21
1
2
2
tg
tgFFF
ea
s
Dacă piesa nu este sprijinită
02
1
1
2
2
tg
tgFFF
ea
s(5) (6) (7)
43
2.2. FORŢA DE STRÂNGERE DEZVOLTATĂ DE O BE CU CON INVERS ACŢIONATĂ FRONTAL
Fig. 39. Tabloul forţelor care acţionează pe un bac al BE
În prima etapă asupra piesei nu acţionează forţe de
aşchiere. Deoarece BE este staţionară (nu se deplasează
axial) nu are importanţă dacă semifabricatul este sau nu
sprijinit axial.
În figura alăturată s-au utilizat aceleaşi notaţii ca în
subcap 2.1, în plus apar forţele de pe capac (indice 3). Se
consideră acţiuni exercitate de către bucşa rigidă asupra BE
forţele N1 şi 1N1.
111
133
111
11
3
2
tgFP
FFFF
PF
es Considerând că forţele repartizate pe
bacuri sunt egale rezultă:eas FFF
1
31
2sin
2cos
(8) (9)
În relaţiile 7 şi 8 Fe se calculează pentru BE cu degajări drepte cu relaţia:
3
3
l
jtdkFe
(10)
Unde d este diametrul corpului BE, t este grosimea grinzii în consolă, j este jocul
iniţial între bacuri şi piesă, l este lungimea grinzii în consolă, toate măsurate în mm; k
este un coeficient dependent de numărul bacurilor: k=600 pt. Z=3; k=200 pt. Z=4.
Rezultatul este măsurat în daN.
44
1. BE CU OPRITORI AXIALI ŞI EJECTOARE
Fig. 40. Soluţii pentru ansambluri BE+opritor/ejector [HAR]
Vezi collet_stop.wmv
45
Fig. 41. Opritor- ejector universal pentru BE [HAR] (facultativ)(S)
46
Fig. 42. Diferite tipuri de
dornuri autocentrante cu BE
cu conuri multiple
47
Fig. 43. Dornuri expandabile cu BE cu conuri multiple [SPE]
Dornurile din figura de mai sus sunt montate pe flanşa strungului sau a maşinii de rectificat rotund şi sunt acţionate
prin intermediul conului din pinolă sau prin tragere. Dacă se doreşte împiedicarea deplasării axiale a semifabricatului se
utilizează două BE cu conuri orientate în sens invers (fig. 43a) sau se aplică soluția sprijinirii axiale semifabricatului fașă de
corpul dornurilor (vezi fig 34, 35). BE sunt protejate la supradeformări prin limitarea cursei elementului de împingere.
a
b
48
MANDRINE STAŢIONARE CU BE ACŢIONATE MANUAL
Fig. 44 [HAI] Fig. 45[EAG]
Mandrinele staţionare cu BE acţionate manual din figurile 44
şi 45 se plasează pe mesele MU cu canale T.
Mandrina din fig. 39 poate fi montată cu ax H sau V
Vezi HAINBUCH_MANOK_large.wmv
49
MANDRINE STAŢIONARE CU BE ACŢIONATE PNEUMATIC
Fig. 46. Mandrină staţionară cu BE libere acţionate hidraulicic [HAI]
Mandrina reprezentată în figura de mai sus este staţionară (nerotitoare, nu este instalată pe axul strungului sau a maşinii de rectificat rotund) şi
este acţionată pneumatic printr-un motor liniar cu dublu efect, integrat în corpul mandrinei. Antrenarea BE cu fălci libere este realizată direct de la
piston. BE cu fălci libere vulcanizate (vezi fig. 13 ) pot fi schimbate în mai puţin de 30 sec şi în plus au şi capacitate de amortizare.
50
MODUL AUTOCENTRANT, STAŢIONAR CU BE ACŢIONATĂ HIDRAULIC
Fig. 47. Modul cu BE acţionată hidraulic [CAR]
Modulul poate fi instalat pe talpa inferioară sau pe o suprafaţă laterală, este construit ca modul cu o BE sau cu trei BE (fig. 43 a, respectiv d).
a
b
c
d
Piston
Bucşă rigidă
51
Fig. 47. Modul cu 3 BE acţionat hidraulic 350 at [HAR]
Fig. 48. 16 module instalate pe un corp tombstone [HAR]
Prindere rigidă a pieselor prelucrate cu forțe relativ mari, soluție modulară ieftină.
Fig. 49. Modul cu 1 BE acţionat hidraulic/pneumatic 350/10 at [HAR]
Fig. 50. Module cu 1 BE montate pe disp. rotativ [HAR]
52
MANDRINE ROTITOARE CU BE ACŢIONATE PNEUMATIC
Fig. 51. Mandrină rotitoare cu BE cu fălci libere acţionată
pneumatic [HAI]
1. BE cu fălci libere2. Bucşă rigidă3. Bucşă de tragere4. Bucşă de cuplare5. Ştift filetat antirotaţie bucşă de cuplare6. Ştift filetat antirotaţie bucşă cu fălci libere7. Şurub fixare
53
DORNURI ROTITOARE CU BE ACŢIONATE PNEUMATIC
Fig. 52. Dorn rotitor cu BE cu fălci libere acţionate pneumatic [HAI]
54Fig. 53. Dispozitiv de prindere multiplă pentru 4 piese
ALTE TIPURI DE DISPOZITIVE CU BE
55
Fig. 54 Set de BE utilizat la prinderea ţevilor între vârfuri
Fig. 55. Dispozitiv de prindere cu BE acționat pneumatic cu un motor liniar cu simplă acțiune.
Recommended