Розрахункові формули сил затискача

Таблиця 5.1

Призначення затискного пристрою Схема закріплення Сила затиску W при використанні затискних пристроїв Самогаль-муючих (І група) Несамогальмуючих (ІІ група) Запобігання провертанню від дії обертаючого моменту М Запобігання провертанню та зсуву від дії обертаючого моменту М і осьової сили Р Запобігання провертанню від дії обертового моменту М і осьової сили Р : - при достатній тангенціальній жорсткості пристрою; - при малій тангенціальній жорсткості пристрою.

Продовження таблиці 5.1

Призначення затискного пристрою Схема закріплення Сила затиску W при використанні затискних пристроїв Самогальмуючих (І група) Несамогальмуючих (ІІ група) Попередження провертання від дії крутного моменту М і осьової сили Р: - при достатній тангенціальній жорсткості пристрою; - при малій тангенціальній жорсткості пристрою Попередження провертання від дії крутного моменту М Попередження зміщення від дії осьової сили Р Попередження відриву від дії сили Р Продовження таблиці 5.1 Призначення затискного пристрою Схема закріплення Сила затиску W при використанні затискних пристроїв Самогаль-муючих (І група) Несамогальмуючих (ІІ група) Попередження зсуву від дії сили Р Попередження зсуву від дії сил Р1 і Р2 Попередження зміщення деталі від дії сили Р навколо опори О Примітка. Букви в формулах позначають:R – радіус деталі в місці затиску; R1- середній радіус положення площадки контакту; f1 – коефіцієнт тертя з установочними елементами; f2 - коефіцієнт тертя з затискними елементами; fпр – приведений коефіцієнт тертя; j1 – жорсткість стику затискного елементу і деталі; j2 – жорсткість стику установочного елемента і деталі; j1/( j1+ f2)=0,3…0,4; j2/( j1+ f2)=0,6…0,7 – приблизні значення жорсткості стиків.

Приклад. Визначити зусилля затискання заготовки при струганні паза (див. рис.5.1).

Сила затискача і сила різання діють на оброблювану заготовку у взаємно перпендикулярному напрямку .

Силі різання протидіють сили тертя між нижньою базовою площиною Рисунок 5.1- Схема базування деталі заготовки і опорних штирів (див. рис.5.2).

Рисунок 5.2 – Схема сил різання та затиску

Т1 = Wƒ1; Т2 = Wƒ2; W·ƒ1+W·ƒ2 = к·Р; W = к·Р/(ƒ1+ƒ2),

де ƒ1; ƒ2 – коефіцієнт тертя між деталлю та установочними, затискними

елементами пристосування; Т1; Т2 – сили тертя.

Приклад. При зенкуванні отвору визначити зусилля затискання заготовки (див. рис.5.3).

Рисунок 5.3– Схема базування деталі, сил різання та затиску

При зенкуванні отвору діють сила різання Р і крутний момент Мкр.

W·r2·ƒ1+W·r1·ƒ2+P·r1·ƒ2=к·М·кР;

W = (к·М·к·Р - ƒ2·Р·r₁) / (ƒ1·r₂+ƒ2·r₁).

Приклад. Визначити зусилля затискання при точінні зовнішньої поверхні заготовки (див. рис.5.4).

При обробці зовнішньої поверхні виникають сили різання Рх і Рz. Сила Рz створює крутний момент, що прагне повернути оброблювану заготовку. У місцях затискача трьохкулачковим патроном виникає сила тертя, спрямована в протилежну сторону силі різання. Сила Рх прагне перемістити заготовку вздовж осі (див. рис. 5.5).

Рисунок 5.4- Схема базування деталі

Рисунок 5.5– Схема сил різання та затиску

r = D/2; r₁; T = W·ƒ; Мрез = = D₁/2; Py·r₁; 3W·ƒ·r = к·Мрез = к·Pz·r₁;

W = к·Pz·r₁ / 3·ƒ·r.

Приклад. Н

а операції фрезерування площини, при прийнятих способі базування й схемі закріплення заготовки під дією сил різання вона може тільки повертатися щодо точки О (див. рис. 5.6). За умови рівноваги заготовки, рівняння моментів буде мати вигляд:

,

де - сила тертя; .

Після підстановки значення та введення коефіцієнта надійності рівняння набуде вигляду:

, звідки:

Рисунок 5.6 – Схема сил різання та затиску

де - коефіцієнт тертя між заготовкою і затискними пристроями. Позначення інших величин подано на рисунку 5.6.

Приклад.

При свердлінні отвору в заготовці, закріпленій в трьохкулачковому патроні, вона може переміщатися вздовж кулачків під дією сили різання (зусилля подачі) і провертатися в кулачках під дією моменту різання (див. рис.5.7). Необхідно прикласти таке затискне зусилля, щоб не було ні переміщення, ні провертання заготовки щодо кулачків. Залежно від насічки на кулачках опір переміщенню і провертанню може бути різним, оскільки при цьому можуть бути різними коефіцієнти тертя

Рисунок 5.7 – Схема сил різання та затиску

Допустимо, що при переміщенні заготовки в кулачках уздовж її осі коефіцієнт тертя буде , а при провертанні - Тоді сили тертя між кулачком і заготовкою будуть становити:

а при провертанні

Визначимо величину затискного зусилля за умови неприпустимості переміщення заготовки в кулачках. Користуючись прийнятими позначеннями і маючи на увазі, що в патрона три кулачки, складемо рівняння сил:

.

Після підстановки значення і введення коефіцієнта рівняння набуде вигляду:

.

Звідки:

.

Тепер визначимо величину затискного зусилля за умови неприпустимості провертання заготовки в кулачках. Оскільки заготовка затиснута в трьох кулачках, рівняння моментів буде мати вигляд:

,

де - момент сил різання, у Н. м; - сила тертя між кулачком і заготовкою при провертанні останньої, у Н; - радіус зовнішньої циліндричної поверхні заготовки на ділянці закріплення її в кулачках, у м.

Після підстановки значення і введення коефіцієнта рівняння набуде вигляду:

,

звідки

.

Індивідуальне завдання.

Розробити схему закріплення і визначити силу затискача заготовки (варіанти завдань див. у додатку).

Практична робота №6

Тема: Вибір верстатного технологічного оснащення для верстатів токарної та шліфувальної групи.

Мета: Проаналізувати види і типи технологічного оснащення для верстатів токарної та шліфувальної групи.

Патрони двох- або трьохкулачкові (рисунок 3) вибираються в залежності від діаметра поверхні заготовки, до якої прикладається зусилля кулачків патрону. Це зусилля залежить від режимів обробки і вибирається з таблиці. 6.1. Але щоб забезпечити надійне закріплення заготовки та вилучити випадки провороту заготовки потрібно виконати перевірочний розрахунок.

Суть перевірочного розрахунку полягає у визначенні фактичного зусилля закріплення заготовки і порівняння його значення з табличним (табл. 6.1).

Фактичне зусилля затиску для патронів може бути визначене у двох випадках

1. Коли на заготовку діє крутний момент.

Рисунок 6.1 – Розрахункова схема при дії на заготовку крутного моменту

Формула для розрахунку зусилля:

,

де - коефіцієнт запасу;

- величина крутного моменту,

- коефіцієнт тертя,

2. Коли на заготовку діє крутний момент та осьова сила:

Рисунок 6.2 – Розрахункова схема при дії на заготовку крутного моменту та осьової сили

Формула для розрахунку:

.

Рисунок 6.3 - Патрони токарні самоцентруючі трьохкулачкові

Таблиця 6.1- Патрони токарні самоцентруючі трьохкулачкові

D	D1 (гран. відх. по Н7)	D2	D3	D4	D5		L		L1		B	d кл. 3	d1 кл. 3	d2	d3 (гран. відх.)	d4 кл. 3	l	l1	l2	Число отворів		Хід кулачка	Наибільша сила, яка передбачається приводом, кгс	Найбільша сумарна сила затиску кулачків, кгс
					Номінал	Гранич. Відхил.	Для виконання, не більше
																				n	n1
							1	2	1	2
125	95	108	70,6	92	53,975	+0,003 –0,005	75	85	115	125	28	М12	М8	11	–	М8	4	–	–	3	3	4	1200	4200
160	130	142	82,6	108	63.513		80	95	125	140	34				14,7	М10			6,5			5	1600	5500
200	165 210	180226	104,8	133	82,563	+0,004 –0,006	100 110	115 125	160 165	175 180	40	М20	М10		16,30	М12		16			6	6 7	2000	6800
250													М12										3000	10600
315	270	290	113,4	165	106,375		125	140	190	210	50			13	19,45	М16	5					8	4000	14000
400	340	368	171,4	210	139,719	+0,004 –0,008	145	165	230	250	60	М24	М16	17	24,20	М20		18				10	4800	16300
																			8,0
500	440	465	235,0	280	196,869	+0,004 –0,010	170	190	260	280				19 (22)	29,40		6	20	10,0	6		12	6000	20000
630	560	595	330,2	380	285,775	+0,004 –0,012	200	230	300	330	80			24 (26)	35,70	М24		22				14	7500	25000
Зміщення осей отворів d1, d3, d4 відносно номінального розташування для патронів діаметром D ≤ 500 мм ± 0,15 мм, D>500 мм ± 0,20 мм. Невказані граничні відхилення розмірів за Н14, h14,IT14/2. Різьба метрична за ГОСТ 9150 – 59*. Останні технічні вимоги за ГОСТ 1654–71.