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Kopierfeder. Heimwerkstatt

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Derzeit können Sie in Geschäften nahezu jedes für den Haushalt notwendige Produkt problemlos kaufen. Gleichzeitig richten sich die Aufmerksamkeit und kreativen Bemühungen von Hobbydesignern zunehmend auf technisch komplexe Objekte: Traktoren, Geländefahrzeuge, Autos und sogar Flugzeuge. Auch die Herangehensweise der Heimwerker an die Umsetzung geplanter Projekte verändert sich; Sie haben keine Angst vor der Notwendigkeit, komplexe und präzise Teile selbst herzustellen, die darüber hinaus strengen Anforderungen an die Festigkeit unterliegen können. Eines dieser typischen Elemente, das in fast allen energieintensiven Konstruktionen vorhanden ist, sind Schraubenfedern mit Zug- oder Druckspannung. In diesem Zusammenhang bieten wir eine Technik an, die zur Herstellung verantwortungsvoller Federn mit der erforderlichen Qualität und Genauigkeit beiträgt.

Das vorgeschlagene Verfahren zum Wickeln von Schraubenfedern wird auf einer Schraubendrehmaschine unter Verwendung einer speziellen Vorrichtung, bestehend aus Dorn und Kopierer, umgesetzt. Am Maschinenfutter wird ein Dorn mit einem Haken in Form eines Lochs im Flanschende befestigt, um den Anfang des Federdrahtes zu fixieren. Im Werkzeughalter ist ein Halter mit Kopierer eingebaut. Der Kopierer ist eine Welle mit einer eingeschnittenen Spiralnut mit variabler Steigung, die sich in zwei Lagern frei dreht. Rillen am Anfang und am Ende des Kopierers sorgen für das Aufwickeln der vorgespannten Windungen der Feder und im mittleren Teil für das Aufwickeln der Arbeitswindungen mit der erforderlichen Steigung und dem erforderlichen Durchmesser.

Der Kopiererhalter ist eine aus einer 40-mm-Stahlplatte geschweißte Struktur, die mit einer 10-mm-Streifenrippe und zwei Lagergehäusen verstärkt ist. Das rechte Gehäuse ist mit der Platte verschweißt, das linke ist mit M12-Schrauben befestigt (um den Kopiereraustausch zu ermöglichen).

Spezifische Werkzeughalterzeichnungen werden nicht bereitgestellt, da diese von der Art der Schraubendrehmaschine und den Abmessungen der Schraubenfeder abhängen. Die Herstellung der Feder erfolgt in folgender Reihenfolge. Zunächst wird das Werkstück – ein abgemessenes Stück Draht mit einem 90 – 4 d langen, um 5° gebogenen Ende – von unten unter den Kopierer geführt und in das Dornhakenloch eingebaut. Anschließend wird der Kopierer manuell gedreht, bis der Nutanfang mit der Position des Drahtes übereinstimmt. Seine Spannung und der ständige Kontakt mit der Spiralnut des Kopierers sorgen für einen erheblichen Biegewiderstand des Federstahls des Werkstücks. Der Prozess der Federbildung beginnt mit dem Einschalten der Maschinenspindel bei minimaler Drehzahl. Der Draht wird auf den Dorn gewickelt und die Steigung wird durch die spiralförmige Nut des in den Lagern rotierenden Kopierers eingestellt.

Schema zum Aufwickeln zylindrischer Schraubenfedern mit einem Kopierer (zum Vergrößern anklicken): 1 - Dorn; 2 - abnehmbares Lagergehäuse; 3 - Draht; 4 - Verstärkungsrippe; 5 - Teller; 6 - Fräser einer Schraubendrehmaschine; 7 - geschweißtes Lagergehäuse; 8 - Kopierer; 9 - Dreibackenfutter

Nachfolgend finden Sie eine Methode zur Berechnung der Parameter des Dorns und des Kopierers, die die erforderlichen Federabmessungen liefert.

Akzeptierte Bezeichnungen in den Berechnungen. Anfangsdaten (Federabmessungen): n - Anzahl der Arbeitsumdrehungen; n₁- Gesamtzahl der Umdrehungen; t - Schritt des Arbeitsteils; D_o - Innendurchmesser; D_Heiraten- durchschnittlicher Durchmesser.

Kopierparameter: l - Länge des Arbeitsteils; D_Polizist.- Innendurchmesser der Nut; D_nl.- Durchmesser der neutralen Windungslinie, die auf den Dorn gewickelt ist; k = D_nl./D_Polizist.- Korrekturfaktor; T – Steigung der Helix des Arbeitsteils;

Т_n- die Steigung der Helix der Eingangs- und Ausgangsteile.

Dorn: d_def.- Durchmesser.

Zwischenberechnete Werte: L – die Länge einer Federwindung ohne Steigung;

D_vgl.def.- der durchschnittliche Durchmesser der auf den Dorn gewickelten Federwindungen;

X - tabellarischer Koeffizient zur Bestimmung der Neutrallinie beim Biegen;

β - Koeffizient unter Berücksichtigung der Federeigenschaften des Drahtes;

n_def.- die Anzahl der Arbeitswindungen der auf den Dorn gewickelten Feder unter Berücksichtigung der Elastizität des Drahtes;

L₁- die Länge des Drahtes, der durch den Arbeitsteil des Kopierers verläuft; L₂- die Länge des auf den Dorn gewickelten Drahtes der Arbeitswindungen der Feder;

L₃- die Länge des auf den Dorn gewickelten Drahtes unter Berücksichtigung der vorgespannten Spulen;

L₄- die Länge des Federdrahtes gemäß Zeichnung.

Ausschlaggebend für die Berechnung ist der Wert, der die Elastizität des Drahtes beim Biegen berücksichtigt. Es wird zur Bestimmung des Durchmessers des Dorns und der Anzahl der Umdrehungen der Korrektur verwendet. Um den Wert dieser Größe zu ermitteln, empfiehlt sich folgende Reihenfolge. In erster Näherung ein Dorn mit einem Durchmesser D_о. Auf einer Spindeldrehmaschine werden 5–10 Drahtwindungen mit einer Vorschubsteigung, die etwa der Federsteigung entspricht, auf den Dorn gewickelt. In diesem Fall ist im Werkzeughalter eine spezielle Rolle mit Nut eingebaut. Nach dem Aufwickeln wird der Aufdrehwinkel aller Windungen der Feder ± bestimmt, der Winkel pro Windung berechnet und schließlich der Koeffizient B = ± ermittelt₁/360°/, unter Berücksichtigung der Elastizität des Drahtes eines bestimmten Materials.

Dorn- und Drahtparameter

Für gegebene Federgrößen wurde nach der oben beschriebenen Methode eine Vergrößerung des Kreisbogens einer Windung um 30° nach Entnahme aus einem Dorn mit einem Durchmesser von 42 mm experimentell ermittelt, was einer Zunahme der Windungslänge um 1,083 entspricht mal (β = 30° 360° = 0,083).

Auf dieser Grundlage

D_vgl.def.\u1d (L - βL) / π \u157d L (0,917 - β) / π \u3,14d 46xXNUMX / XNUMX \uXNUMXd XNUMX mm,

wobei L = π D_Heiraten= 3,14 x 50 = 157 mm;

d_def.= D_vgl.def.- d = 46 - 8 = 38 mm

n_def.= 1,083n + 0,25 = 1,083 + 0,25 = ~10,

wobei 0,25 der zusätzliche Teil der Spule ist, unter Berücksichtigung der Toleranz der Anzahl der Arbeitsspulen.

Der Durchmesser der neutralen Linie der Windung auf dem Dorn (Abb. 2) wird nach folgender Formel berechnet: D_nl.= D_def.+ 2dX.X - wird gemäß Tabelle 1 in Abhängigkeit vom Verhältnis d bestimmt_def./ 2d (in unserem Fall 38 / (2x8) = 2,375) Mit der Interpolationsmethode berechnen wir X = 0,458 und runden auf 0,46. Dann ist Dnl = 45,36 mm.

Tabelle 1

(zum Vergrößern klicken)

Dcop wird in erster Näherung gleich D genommen_о= 42 mm.

Dann ist der Koeffizient k = D_Land./D_Polizist.= 45,36/42= 1,08. Die Länge des Arbeitsteils des Kopierers: = t n = 14x9 = 126 mm.

Geschätzter Schritt des Arbeitsteils des Kopierers: T \uXNUMXd l / (n_def.k) = 126 / (10 x 1,08) = 11,67 mm.

Der resultierende berechnete Schritt des Arbeitsteils des Kopierers wird auf den nächsten Vorschubschritt der Schraubendrehmaschine (T \u12d XNUMX mm) aufgerundet, um die Möglichkeit des Schneidens einer spiralförmigen Nut zu gewährleisten. Um die vorgegebene Federsteigung einzuhalten, wird der Innendurchmesser der Kopiernut aus der Bedingung der gewählten Kopierstufe neu berechnet: k = l / (T n_def.) = 126/(12x10) = 1,05 Dann ist D_Polizist.= D_nl./k = 45,36 / 1,05 = 43,2 mm.

Die Anzahl der Umdrehungen der Eingangs- und Ausgangsteile des Kopierers wird gleich 1,5 gewählt.

Der Nutabstand dieser Teile wird durch die experimentell ermittelte Formel bestimmt: T = 0,875d = 0,875x8 = 7 mm und wird gleich dem nächsten Vorschubabstand an der Maschine (7 mm) angenommen. Zwei Schrauben M8. Die Verbindung der Nuten des Ein- und Ausgabeteils des Kopierers mit der Nut des Arbeitsteils wird manuell mit einer entsprechenden Feile bearbeitet, um einen reibungslosen Übergang zu gewährleisten. Kopiermaterial - Stahl 8, Wärmebehandlung - Härten auf Härte HRC45...38. Zur Überprüfung der Berechnungen wird die Länge des Drahtes ermittelt: L₁= D_Polizist.π 1 / T \u43,2d 3,14x126x12 / 1425 \uXNUMXd XNUMX mm und verglichen mit der Länge des Drahtes: L₂= D_nl.n_def.\u45,36d 3,14x10x1425 \uXNUMXd XNUMX mm. Die Länge des Drahtes wird auch verglichen: L₃= D_nl.π(n_def.+ 2x1,083) = 45,36x3,14(10+2x1,083) = 1733 mm mit Drahtlänge: L₄= (d_о+ 2d X) π n \u42d (2 + 8x0,46x14) x11, 1705xXNUMX \uXNUMXd XNUMX mm.

Bei korrekter Berechnung sollte der Fehler λ 2,5 % nicht überschreiten. In unserem Fall: λ = (L₃- L₄) 100 %/l₄\u1733d (1705 - 100) 1705 / 1,6 \uXNUMXd XNUMX %.

Autor: V. Vinichenko

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