Пневматические Зажимные Устройства Станков

Если сравнивать пневматические приводы и гидравлические зажимные устройства станков, то первые просты по конструкции, имеют большую скорость рабочих движений и обеспечивают мгновенный зажим деталей (так как скорость движения сжатого воздуха 180 м/с, а скорость движения масла 2,5-4,4 м/с). Однако из-за небольшого давления воздуха (до 0,5 МПа) пневмоприводы не могут обеспечить сжатие с большой силой, поэтому их целесообразно применять при зажиме небольших деталей. Возможно Вам будет интересна также пневмоавтоматика станка.

Пневматическое зажимное устройство (рис. 1) имеет диафрагменную камеру 8 или пневмоцилиндр 15 (вмонтированные в приспособление или выполненные как самостоятельные агрегаты), аппаратуру управления (запорный кран 1, водоотделитель 2, фильтр 3 для очистки масла, редукционный клапан 4, распределительные краны 6 и 7), соединительную аппаратуру и воздухопровод. Запорный кран 1 служит для подачи сжатого воздуха от сети к зажимному устройству. Водоотделитель 2 очищает воздух от воды и механических примесей. Масляный фильтр 3 насыщает воздух маслом и дополнительно очищает его. Редукционный клапан 4 служит для регулирования и поддержания необходимого давления воздуха и силы зажима деталей. Обратный клапан 5 пропускает воздух только в одном направлении, и, следовательно, при уменьшении давления в сети исключается возможность внезапного освобождения обрабатываемой заготовки. Распределительные краны 6 и 7 подают воздух в диафрагменную камеру 8 (или в одну из полостей А или Б цилиндра 15, одновременно соединяя другую полость цилиндра с окружающей средой). Под действием сжатого воздуха шток диафрагменной камеры давит на прихват 9, который сжимает обрабатываемую заготовку 10. При повороте рукоятки крана 6 в другое положение подача сжатого воздуха в камеру прекращается и пружина 11 освобождает заготовку.

Рис. 1. Пневматические зажимные устройства с диафрагменным (а) и поршневым (б) приводом

При подаче сжатого воздуха в полость А цилиндра поршень и клин 14 смещаются вправо, плунжер 13 поднимается и прихват 12 зажимает деталь. При подаче сжатого воздуха в полость Б деталь освобождается.

Пневмоцилиндры в зависимости от величины рабочего хода и сил зажима выполняют различной длины и диаметра. В зависимости от условий работы они могут быть двустороннего и одностороннего действия; в последнем случае поршень движется в обратном направлении под действием пружины, чем ограничивается рабочий ход штока цилиндра. Пневмоцилиндры крепятся к столу станка или приспособлению с помощью фланцев, лапок или шарниров. Диафрагменные камеры дешевы в изготовлении, компактны, долговечны (срок службы до 10 тыс. включений), удобны в эксплуатации, просты в ремонте, не требуют большого расхода сжатого воздуха и не нуждаются в смазке. Пневмоцилиндры обеспечивают постоянную силу зажима, а также большую длину рабочих ходов. Все элементы пневматических зажимных устройств нормализованы.

Приставной пневматический привод (рис. 2, а) имеет корпус 2, крышки 1 и 5, поршень 4 и шток 6. Кронштейн 8 с отверстиями для болтов или ушками служит для крепления привода к приспособлению или столу станка. Уплотнениями крышки 5 со штоком 6 и поршня 4 с цилиндром являются кольца 7 и 3, изготовленные из маслостойкой резины. Наружный диаметр колец на 0,3-0,5 мм больше диаметра цилиндра, а суммарная толщина колец на 0,3-0,5 мм меньше ширины кольцевого паза.

Сжатый воздух поступает к цилиндру через резиновый шланг и штуцер 9. Между торцами крышек и цилиндрами имеются прокладки из картона (толщиной 1 мм), смазанные бакелитовым лаком. Внутреннюю поверхность цилиндра покрывают тонким слоем смазки.

Рис. 2. Приставной пневматический привод с горизонтальной (а) и вертикальной (б) осью цилиндра

Пневматический привод (рис. 2, б) имеет поршень 3, который под действием сжатого воздуха опускается и поворачивает рычаг 2; последний коротким плечом перемещает шток 1 в вертикальном направлении на величину рабочего хода. В нижнем торце штока предусмотрено резьбовое отверстие, с помощью которого можно создать не толкающую, а тянущую силу на штоке. Уплотнение между поршнем и цилиндром выполнено в виде резинового кольца круглого сечения. Пневматические приводы данной конструкции нормализованы: диаметр поршня 105 и 180 мм; сила зажима 7,5; 15 и 24 кН; рабочий ход штока 11-12 мм.

Работа пневмогидравлического привода, применяемого при наличии сжатого воздуха и гидравлической станции, основана на преобразовании большого хода поршня пневмоцилиндра в малый ход поршня гидроцилиндра. Пневмогидропривод (рис. 3) используют для тисков с силой зажима 50 кН, но он может быть использован и в приспособлениях. Цилиндр привода имеет стаканы 1 и 2, соединенные гайкой 13 и закрытые крышками 9 и 14. Привод крепят к столу станка на лапках 4. Внутри цилиндров помещены перегородки 12 и 11 с уплотнительными резиновыми кольцами круглого сечения. Перегородки в горизонтальной плоскости смещаться не могут, так как фланец перегородки 12 помещен между стаканами, а перегородка 11 упирается торцами в пружинные кольца 3. Масло заливают в одно из отверстий 10; после заполнения камер маслом оба отверстия 10 закрывают резиновыми пробками.

Шток 8 соединен сухарем 7 со сменным ушком 5. Пружинное кольцо 6 исключает произвольное выпадение сухаря 7 Трехпозиционный распределительный кран (с обратным клапаном и манометром) при переключении рукоятки обеспечивает следующий цикл работы: освобождение, поджим и зажим. Поджим позволяет более точно устанавливать обрабатываемую заготовку при пониженном давлении. С помощью манометра контролируют силу на штоке, которую изменяют регулятором давления, установленным на пневматической панели.

Рис. 3. Пневмогидравлический привод для тисков с силой зажима 50 кН

Схема работы пневмогидравлического привода показана на рис. 4. Рукоятка распределительного крана находится в положении «Отжим»: сжатый воздух из сети подается по трубопроводу I в полости α и в стаканов 1 и 2 (см. рис. 3), вследствие чего шток находится в крайнем левом положении; одновременно через трубопроводы II и III полости б и г соединяются с окружающей средой.

Рукоятка распределительного крана находится в положении «Поджим»: сжатый воздух поступает из сети по трубопроводу II в полость б и воздействует на масло и шток; последний перемещается вправо; трубопроводами I и III полости а и г соединяются с окружающей средой и поэтому поршень стакана 1 остается неподвижным; масло под давлением воздуха в полости б будет перемещаться из средней камеры в левую камеру через отверстие в штоке.

Рукоятка распределительного крана находится в положении «Зажим»: сжатый воздух из сети поступает по трубопроводам II и III в полости б и г и перемещает поршень стакана 1 влево, сжимая масло, которое оказывает наибольшее давление на шток и перемещает его вправо, так как полость α трубопроводом I соединяется с окружающей средой.

Рис. 4. Схема работы пневмогидравлического привода

Пневматические тиски (рис. 5) применяют для закрепления деталей при обработке на фрезерных и других станках. Деталь закрепляют и освобождают при повороте рукоятки 1 до упора. Сжатый воздух по шлангу подается от воздухопровода через кран 2 в цилиндр 3 и деформирует мембрану 4. Шток 5 перемещается в вертикальной плоскости и поворачивает рычаг 6, при этом толкатель 7 и подвижная губка 8 тисков передвигаются. В зависимости от размера тисков обеспечивается сила зажима 15-60 кН. Пневматические тиски сокращают вспомогательное время крепления деталей в 4-5 раз и облегчают труд станочника.

Рис. 5. Пневматические тиски станка

Пневматический зажим (рис. 6) предназначен для механизированного зажима деталей в приспособлении. Пневмопривод устанавливают на столе станка рядом с приспособлением так, что рычаг 6 приспособления опирается на винт 2 рычага 11 пневматического привода. Детали зажимаются при повороте рукоятки 9. При этом сжатый воздух поступает в цилиндр 7 и давит на поршень 8. Рычаг 11, вращаясь вокруг оси 1, поворачивает рычаг 6 на оси 3 и толкатель 5 прижимает деталь к вертикальным базовым планкам 4 приспособления. При повороте рукоятки 9 в обратную сторону воздух выходит из цилиндра 7 в окружающую среду, пружина 10 поднимает поршень 8 и детали освобождаются. Пневматический зажим применяют для закрепления корпусных деталей (например, станин и салазок) при фрезеровании или строгании поверхностей.

Рис. 6. Пневматический зажим станка

Благодаря простоте изготовления и универсальности зажимные устройства станка с пневматическим приводом получили большое распространение. Пневматические приводы могут быть выполнены в виде пневмоцилиндров (поршневые) и пневмокамер (диафрагменные). По сравнению с ручными винтовыми зажимами устройства с пневматическим приводом в 5...10 раз сокращают время на операциях закрепления и открепления заготовки.

Пневмопривод с использованием пневмоцилиндров может быть одностороннего и двустороннего действия (рис. 7). Основным элементом привода является цилиндр 1, внутри которого размещен поршень 2 с уплотнением 4. С поршнем жестко связан шток 3. Под действием сжатого воздуха, подаваемого в пневмоцилиндр от воздушной магистрали через распределительный кран 6, поршень вместе со штоком перемещается. Это перемещение и используется в зажимных устройствах для закрепления заготовок.

Рис. 7. Схема подачи воздуха в пневмоцилиндр: а - одностороннего действия, б - двустороннего действия; 1 - цилиндр, 2 - поршень, 3 - шток; 4 - уплотнение, 5 - трубопровод, 6 - распределительный кран, 7 - масленка, 8 - редукционный клапан, 9 - манометр, 10 - пылевлагоотделитель, 11 - вентиль

Пневмоцилиндры одностороннего действия конструктивно более просты. Зажим заготовки здесь обеспечивается подачей сжатого воздуха, а отжим, т. е. возвращение поршня в исходное положение, пружиной.

У пневмоцилиндров двустороннего действия воздух подается то в одну, то в другую полость. Сила Р на штоке пневмоцилиндра, которая может быть обеспечена пневмоприводом, зависит от его типа и размеров.

Давление сжатого воздуха в заводской сети составляет 4-6 атм. При расчете необходимо учитывают возможную утечку воздуха в сети и одновременность работы нескольких потребителей.

ГОСТ 18460-81 определяет размеры и технические условия изготовления пневмоцилиндров. Нормальные диаметры поршня составляют ряд: 50; 75; 100; 150; 200; 300 мм, а диаметры штоков соответственно: 16; 20; 30; 35; 40; 45 мм.

Пневмокамеры более просты и надежны в работе, чем пневмоцилиндры. Корпус пневмокамеры состоит из двух литых или штампованных половин 1 и 2 (рис. 8), между которыми установлена резинотканевая тарельчатой формы диафрагма 3 толщиной 5-10 мм. При подаче воздуха в полость А диафрагма оказывает давление на шайбу 4 штока 5 и перемещает его.

Во избежание компрессии воздуха в половине 1 корпуса предусмотрено отверстие для выхода воздуха.

Для возврата штока воздух через распределительный кран удаляют из камеры. В исходное положение шток и диафрагму возвращает пружина 6.

Стандартные пневмокамеры имеют ход штока 30-35 мм и при диаметре диафрагмы 175, 200 и 225 мм обеспечивают усилие на штоке соответственно 2500, 4500 и 6000 H.

Рис. 8. Пневмокамера одностороннего действия