SСHUHK: базирование и закрепление тонкостенных деталей

Обработка тонкостенных деталей связана с рядом сложностей, одна из которых – деформация детали при закреплении на станке. Деформации влияют на точность детали после обработки. Существуют стандартные пути решения этой проблемы: это распределение зажимного усилия за счет увеличения числа точек приложения или за счет увеличения площади контакта, регулировка зажимного усилия.

Основными стандартными решениями в этом случае до недавнего времени считались сегментные кулачки и применение разжимных оправок или цанговых патронов. Эти решения имеют существенные недостатки.

Сегментные кулачки имеют большие размеры и вес, соответственно, велики и возникающие в процессе обработки центробежные силы. В процессе обработки, например, при зажиме детали за наружный диаметр, кулачки под действием центробежной силы стремятся разойтись, и зажимное усилие должно быть достаточно для противодействия центробежной силе. Даже если до обработки при зажиме детали деформаций не возникало, то после снятия припуска, при остановке станка, центробежная сила исчезнет, а кулачки под действием зажимной силы сойдутся – велик риск возникновения деформаций.

Снижение зажимного усилия опасно, во-первых, с точки зрения безопасности процесса, поскольку его может оказаться недостаточно для надежного закрепления заготовки, и в этом случае можно не только лишиться заготовки, но и вывести из строя дорогостоящее оборудование.

Применение цангового патрона или разжимной оправки ограничено по зажимному диаметру, и кроме этого данное решение требует больших финансовых затрат на приобретение и временных затрат на переналадку станка.

На сегодняшний день компания SCHUNK предлагает несколько более эффективных стандартных решений для зажима тонкостенных заготовок.

Кулачки из стеклотекстолита

Сегодня компания SCHUNK – единственный производитель на мировом рынке, который предлагает своим клиентам кулачки из стеклотекстолита Quentes в стандартной программе поставок. Конструктивно эти кулачки представляют собой сборную конструкцию, которая состоит из базовых кулачков и накладок из стеклотекстолита. Базовые кулачки изготавливаются из алюминия для облегчения конструкции и снижения центробежной силы.

Накладки изготовлены из армированного стекловолокном пластика и позволяют производить зажим детали по окончательно обработанным поверхностям без следов от зажима. Снижение деформаций тонкостенной детали обеспечивается, во-первых, благодаря большому углу охвата расточенного кулачка Quentes и, во-вторых, благодаря высокому коэффициенту трения. Коэффициент трения стеклопластика, применяемого для изготовления накладок Quentes, составляет 0,3 – 0,4, за счет чего возможна передача высокого крутящего момента при малом зажимном усилии.

Накладки Quentes могут быть поставлены в двух типоразмерах шириной 50 и 100 мм для зажима деталей разного диаметра или для зажима по наружному или внутреннему диаметру. Накладки могут быть расточены под определенный диаметр. Замена изношенных зажимных насадок Quentes происходит просто, быстро и недорого. Стандартно кулачки Quentes позволяют зажимать детали до 230 мм.

Маятниковые кулачки

Одно из старейших эффективных решений для зажима тонкостенных деталей, предлагаемых компанией SCHUNK, – маятниковые кулачки.

Конструкция данных кулачков представляет собой жесткую опору, на которой установлено коромысло, имеющее возможность перемещения в пределах 1–3°. На крайних точках коромысла устанавливаются либо закаленные накладки с рифлением, либо сырые растачиваемые накладки.

Данное решение позволяет обеспечить на стандартном 3-кулачковом патроне равномерное распределение зажимного усилия за счет увеличения числа точек контакта (6х60°) и за счет увеличения площади зажима. Это позволяет снизить зажимное усилие и повысить передаваемый крутящий момент и тем самым значительно снизить деформации детали.

Кроме этого данное решение подходит для зажима как предварительно обработанной детали, так и детали с черновыми поверхностями, например, отливки, в этом случае все неровности компенсируются за счет качания коромысла.

SCHUNK – единственный в мире производитель стандартных маятниковых кулачков.Стандартно данные кулачки позволяют зажимать заготовки до 500 мм в зависимости от типа токарного патрона.

Шестикулачковые токарные патроны

Токарные патроны ROTANCR 6-кулачковые патроны ROTANCR – уникальное техническое решение для эффективного зажима тонкостенных деталей. Конструкция данного патрона основана на движении попарно качающихся зажимных кулачков. Два базовых кулачка всегда попарно связаны друг с другом маятниковым мостом. Это позволяет повысить точность центрирования заготовки. Если маятниковый мост заблокировать, то патрон будет работать как самоцентрирующий. Кроме этого за счет   равномерного распределения зажимного усилия по 6 точкам снижаются деформации.

Пример: сравнение деформаций при зажиме стальной заготовки в 6-кулачковом патроне ROTANCR и стандартном 3-кулачковом патроне при одинаковом зажимном усилии. Из диаграммы измерения круглости детали видно, что при прочих равных условиях круглость детали после обработки в 6-кулачковом патроне ROTANCR в 4–5 раз лучше, чем при обработке в эквивалентном 3-кулачковом патроне.

Токарные патроны ROTANCS

Концепция 6-кулачкового патрона с качающимися кулачками нашла развитие в серии патронов ROTANCS. Это полностью герметичные токарные патроны с эффектом притягивания обрабатываемой детали к базе. Патрон позволяет не только сцентрировать заготовку с высокой точностью за счет попарно качающихся кулачков, снизить деформации детали за счет равномерного распределения зажимного усилия, но и обеспечить минимальное радиальное и торцевое биение детали за счет эффекта притягивания.

Пример: мировой лидер в производстве подшипников после твердой обработки наружного кольца железнодорожного подшипника получил радиальное и торцевое биение в пределах 3 мкм, а параллельность стенок в пределах 2 мкм. Обработка проводилась за один установ.

Описанные решения стандартны для компании SCHUNK, однако возможно проектирование и изготовление на их базе и специальных решений. Ответы на ваши вопросы, решения для специальных задач можно получить в официальном представительстве компании SCHUNK в России.

Андрей Лобанов, ООО "ШУНК ИНТЕК"