19.3. Зажимные элементы приспособлений

Конструкции зажимных устройств состоят из трех основных частей: привода, контактного элемента, силового механизма.

Привод, преобразуя определенный вид энергии, развивает силу Q, которая с помощью силового механизма преобразуется в силу зажима Р и передается через контактные элементы за­готовке.

Контактные элементы служат для передачи зажимного усилия непосредственно на заготовку. Их конструкции позволяют рассредоточивать усилия, предотвращая смятие поверхностей за­готовки, и распределять между несколькими точками опор.

Известно, что рациональный выбор приспособления сокращает вспомогательное время. Вспомогательное время можно сократить, применяя механизированные приводы.

Механизированные приводы в зависимости от типа и источника энергии могут быть подразделены на следующие основные группы: механические, пневматические, электромеханические, магнитные, вакуумные и др. Область применения механических приводов с ручным управлением ограничена, так как требуются значитель­ные затраты времени на установку и снятие обрабатываемых заготовок. Наибольшее распространение получили приводы пнев­матические, гидравлические, электрические, магнитные и их комбинации.

Пневматические приводы работают по принципу подачи сжатого воздуха. В качестве пневматического привода могут быть исполь­зованы пневматические цилиндры (двустороннего и односторон­него действия) и пневматические камеры.

К недостаткам пневматических приводов относятся их относи­тельно большие габаритные размеры. Сила Q(H) в пневмоцилиндрах зависит от их типа и без учета сил трения ее определяют по сле­дующим формулам:

для пневмоцилиндров двустороннего действия для левой части цилиндра

для полости цилиндра со штоком

для цилиндров одностороннего действия

где р — давление сжатого воздуха, МПа; D — диаметр поршня, мм; d — диаметр штока, мм; г| — КПД, учитывающий потери в цилиндре, при D = 150 ... 200 мм п. = 0,90 ... 0,95; q — сила сопротивления пружин, Н. Давление сжатого воздуха обычно принимают равным 0,4—0,63 МПа.

Пневматические цилиндры применяют с внутренним диаме­тром 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300 мм. Посадка поршня в цилиндре при использовании уплотнительных колец ^- или ,

а при уплотнении манжетами ^ту- или -щ-.

Использование цилиндров диаметром менее 50 мм и более 300 мм экономически невыгодно, в этом случае надо использовать другие виды приводов.

Пневматические камеры имеют ряд преимуществ по сравнению с пневмоцилиндрами: долговечны, выдерживают до 600 тысяч включений (пневмоцилиндры — 10 тысяч); компактны; имеют небольшую массу и проще в изготовлении. К недостаткам относят небольшой ход штока и непостоянство развиваемых усилий.

Гидравлические приводы по сравнению с пневматическими имеют следующие преимущества: развивают большие силы (15 МПа и выше); их рабочая жидкость (масло) практически несжимаема; обеспечивают плавную передачу развиваемых сил силовым меха­низмом; могут обеспечить передачу силы непосредственно на контактные элементы приспособления; имеют широкую область применения, поскольку их можно использовать для точных пере­мещений рабочих органов станка и подвижных частей приспособ­лений; позволяют применять рабочие цилиндры небольшого диаметра (20, 30, 40, 50 мм и более), что обеспечивает их ком­пактность.

Пневмогидравлические приводы обладают рядом преимуществ по сравнению с пневматическими и гидравлическими: имеют высо­кие рабочие силы, быстроту действия, низкую стоимость и не­большие габариты.

Электромеханические приводы находят широкое применение в токарных станках с ЧПУ, агрегатных станках, автоматических линиях. Приводятся в действие от электродвигателя и через механические передачи, силы передаются на контактные элементы зажимного устройства.

Электромагнитные и магнитные зажимные устройства вы­полняют преимущественно в виде плит и планшайб для закрепле­ния стальных и чугунных заготовок. Используется энергия маг­нитного поля от электромагнитных катушек или постоянных магнитов. Технологические возможности применения электро­магнитных и магнитных устройств в условиях малосерийного производства и групповой обработки значительно расширяются при использовании быстросменных наладок. Эти устройства повышают производительность труда за счет снижения вспомога­тельного и основного времени (в 10—15 раз) при многоместной обработке.

Вакуумные приводы применяют для крепления заготовок из различных материалов с плоской или криволинейной поверх­ностью, принимаемой за основную базу. Вакуумные зажимные устройства работают по принципу использования атмосферного давления.

Сила (Н), прижимающая заготовку к плите: P = F (0,1-р)10-*,

где F — площадь полости приспособления, из которой удаляется воздух, см²; р — давление (в заводских условиях обычно р = = 0,01 ... 0,015 МПа).

Давление для индивидуальных и групповых установок соз­дается одно- и двухступенчатыми вакуумными насосами.

Силовые механизмы выполняют роль усилителя. Основная их характеристика — коэффициент усиления

(/):

р — _Сила закрепления, приложенная к заготовке, Н; Q — сила, развиваемая приводом, Н.

Силовые механизмы выполняют часто роль самотормозящего элемента в случае внезапного выхода из строя привода.

Классификация зажимных устройств приведена на рис. 19.5. Некоторые типовые схемы конструкций зажимных устройств показаны на рис. 19.6.