Une leçon sur les principes de base du maintien en poste |

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Dans cette conception, le flan est maintenu entre deux pièces: une longue pièce d’arbre avec un arbre de 32 mm de diamètre pour le serrage de la pince à une extrémité avec un bossage de 80 mm de diamètre pour maintenir la pièce, et une pièce de centrage avec un bossage en miroir et une face de serrage , serré par un boulon M12 à travers l’alésage.
Michael Weas, Helios Gear Products

Évolution d’une solution de workholding du monde réel

Nous avons entrepris de démontrer une machine à tailler Helios Hera 350 dans un court laps de temps. Au cours de trois itérations de conception de fixation, nous avons découvert qu’une solution plus robuste serait nécessaire pour couper une pièce de qualité à une vitesse agressive. Après avoir commencé avec des outils déjà en stock, la deuxième itération de la conception de fixation a imité la conception des pièces existantes tout en fournissant une pression accrue en diminuant la surface de serrage. Après que cette deuxième conception n’ait pas réussi à améliorer les performances du processus, la conception des fixations a été complètement repensée. En utilisant le système de tirage hydraulique de la machine, la conception finale a pu maintenir rigidement la «pièce de démonstration» pour une application réussie.

Conception initiale

La partie de démonstration est un engrenage cylindrique à développante 6 DP avec 46 dents, 40 mm de large et en acier 8620. Le pas de cette partie est proche de la cote maximale de la machine, 4,23 DP. La pièce a été coupée par une plaque de cuisson en acier rapide de 3,5 pouces de diamètre extérieur avec un filetage, quatorze cannelures droites et un revêtement AlCrN.

Nous avions initialement prévu d’utiliser des pièces de fixation existantes pour économiser du temps et des coûts en installant l’ébauche d’engrenage sur un système de fixation de précision modulaire qui fournissait la concentricité et la perpendicularité nécessaires pour produire un engrenage de haute qualité. Dans cette conception, le flan est maintenu entre deux pièces: une longue pièce d’arbre avec un arbre de 32 mm de diamètre pour le serrage de la pince à une extrémité avec un bossage de 80 mm de diamètre pour maintenir la pièce, et une pièce de centrage avec un bossage en miroir et une face de serrage , serré par un boulon M12 à travers l’alésage. Le diamètre pilote de la pièce d’arbre est maintenu à une tolérance de taille serrée (h4) et un faux-rond de 3 microns à l’arbre de 32 mm qui est serré par la pince 16C sur la broche de travail de la machine. Les faces de serrage de l’arbre et de la pièce centrale sont également maintenues à une tolérance de faux-rond de 3 microns pour maintenir le flan parallèle à la broche de travail. L’ensemble est illustré dans la machine illustrée ci-dessus.

Performance de la conception initiale

Une fois entièrement assemblé, cette configuration de fixation mesurait plus de 340 mm de longueur, y compris la pièce d’arbre, l’ébauche d’engrenage et la pièce de centrage. Cet ensemble complet est chargé dans le mandrin à pince à la main et serré par le centre sur la poupée mobile de la machine. L’intention était que le boulon M12 maintenant l’ensemble, associé à la poupée mobile hydraulique de la machine, fournisse une force de serrage suffisante pour maintenir la pièce pendant la coupe.

Cette configuration a réussi dans sa capacité à tenir la pièce pendant le taillage. Cependant, ce n’est pas le seul critère d’une coupe réussie. L’ensemble de fixation était très long par rapport à sa largeur et ne tenait à la broche de travail que par la pince. Cette combinaison a créé beaucoup de vibrations pendant la coupe qui pouvaient être entendues dans tout l’atelier et ressenties dans le sol autour de la machine. Même après un cycle de deux coupes, la pièce finie n’était pas satisfaisante: la finition de surface était couverte de marques de broutage, et il est peu probable que l’engrenage aurait passé une inspection analytique même pour une pièce AGMA Q6.

Deuxième conception

Le but de la deuxième conception était de diminuer les vibrations dans la fixation et d’augmenter la pression de serrage sur la pièce. Cette nouvelle conception reprenait les principes de base de la configuration d’origine. Il y avait une pièce qui était boulonnée à la table de travail de la machine et maintenait le flan dans une position parallèle et concentrique. La force de serrage provenait d’une deuxième pièce, également emboîtée dans l’alésage de l’ébauche, qui était boulonnée à la première pièce à travers l’alésage de la pièce. Une vue en coupe de l’ensemble de fixation est représentée sur l’image 2. L’image 2 ne montre pas la poupée mobile hydraulique utilisée pendant le taillage. Les faces de serrage des deux pièces ont été conçues de telle sorte que seulement 12,7 mm [0.5”] large bande serait en contact avec le blanc. Dans la conception d’origine, toute la face de la pièce, de l’alésage au diamètre extérieur de serrage, était en contact avec l’ébauche, environ 31 mm. En supposant la même force de serrage à travers le boulon de même taille, la zone de serrage réduite fournirait une pression accrue sur la pièce.

Image 2

Performance de la deuxième conception

Dans cette deuxième conception, la pièce de fixation solide était serrée sur la face de la broche. L’ébauche d’engrenage a été chargée sur cette pièce avec un ajustement coulissant étroit entre le diamètre du pilote et l’alésage de l’ébauche. La deuxième pièce a été chargée sur le flan et serrée en serrant le boulon par le centre. Cette configuration a également utilisé la force de serrage de la poupée mobile de la machine.

Cette deuxième itération a amélioré les performances de la coupe mais seulement légèrement. Fait intéressant, le son provenant de la vibration de la pièce a été considérablement réduit, mais la finition n’était toujours pas acceptable.

Analyse du nouveau design

La conception finale a pris une forme entièrement différente. Fondamentalement, cette conception utilise l’actionneur du système de traction hydraulique de la machine combiné à la poupée mobile hydraulique pour serrer la pièce au lieu d’un boulon. Cette nouvelle configuration comprend quatre parties: une base, un bloc montant, une barre de tirage et une plaque de serrage. La base est boulonnée directement à la table de travail et a le même diamètre. Cela maximise la rigidité en garantissant que les forces de serrage et de coupe sont réparties autant que possible dans la base de la machine. La base est également suffisamment générale en taille et en forme pour s’adapter à d’autres pièces. Cela permet à d’autres ébauches d’être fixées sans avoir à changer chaque pièce de l’outillage. La deuxième pièce est spécifique à la pièce de démonstration: ce bloc montant s’insère dans la base sur un alésage conique.

Ensuite, la barre de tirage s’insère dans le bloc montant et dans l’alésage de la pièce. La barre de traction a un ajustement coulissant serré à travers le bloc montant et la pièce de serrage finale, la plaque de serrage. La barre de tirage et cette plaque de serrage ont des clés et des rainures de clavette correspondantes de sorte que la plaque peut être glissée sur les touches de la barre de tirage, puis pivotée de 60 degrés. Cela permet aux clés de la barre de traction de se serrer sur le côté supérieur de la plaque. Ceci est illustré dans la vue isométrique de l’image 3.

Enfin, les faces de serrage du bloc montant et de la plaque de serrage comportent également six rainures de 30 mm de large régulièrement espacées. Cela permet d’augmenter la pression de serrage en diminuant encore la surface de serrage. Au lieu d’être serrée entre deux bandes pleines, la pièce est serrée entre six secteurs de chaque côté. La poupée mobile de la machine est toujours utilisée dans cette conception, en s’assurant que la barre de traction est alignée avec l’axe de la broche de travail et en fournissant une force de serrage supplémentaire en appuyant sur l’arbre. La poupée mobile hydraulique utilisée pendant le taillage, la table de travail ou tout autre matériel reliant la barre de traction à la machine n’est pas représentée sur l’image 3.

Image 3

Qu’avons-nous appris?

L’appariement du système de serrage hydraulique de la machine avec la poupée mobile est un meilleur moyen de maintenir une pièce par rapport à un seul boulon. De plus, le plus grand appareil a permis de répartir la charge uniformément dans la base de la machine et a permis une plus grande flexibilité pour les autres pièces. Si la pièce est une pièce de type alésage, une barre de traction est nécessaire pour un serrage adéquat. Nous avons également appris les dangers de couper les coins ronds lors de la pose de fixations. Le temps gagné en utilisant les fixations existantes pour la configuration initiale a été compensé par la mauvaise qualité de la coupe et le temps passé à travailler sur une nouvelle solution. Ceci est un exemple classique de la façon dont le retravail coûte plus cher que de prendre le temps et les efforts nécessaires pour faire quelque chose correctement du premier coup.

Heliosgearproducts.com

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