2395

пятствуют силы трения в местах контакта заготовки с установочными элементами. Следовательно,

P < Q f1 + Q f2 ,

где f1 и f2 - коэффициенты трения между деталью и зажимным и установочным элементами приспособления. Считая коэффициент запаса k > 0, имеем

kP = Q f1 + Q f2 ,

откуда

Эту расчетную схему применяют также в случае установки заготовки на два отверстия и перпендикулярную им плоскость.

Рис. 15. Принципиальные расчетные схемы для определения сил закрепления

51

4. Сила резания Р1 направлена к опорам (рис. 15, г); кроме того имеется сдвигающая сила Р2 , действующая в горизонтальном направлении.

Для зажимных устройств второго типа имеем

P2 < (Q + P1) f2 + Q f1,

откуда

Q kP2 P1 f2 . f1 f2

Для зажимных устройств первого типа действие силы Р1 приводит к появлению реакций R2 и R1 в опорах и в месте приложения силы закрепления соответственно. По аналогии со случаем, представленным на рис. 15, б, реакции R1 и R2 можно определить по формулам

Силу трения, препятствующую сдвигу заготовки, найдем из равенства

52

откуда

5. В отличие от предыдущего случая сила Р1 направлена противоположно зажимному устройству (рис. 15, д). Сила закрепления Q должна быть достаточной, чтобы обеспечить контакт заготовки с опорами и предупредить сдвиг заготовки в направлении действия силы P2.

Для зажимных устройств второго типа условие контакта заготовки с опорами имеет вид

Q' = k1 P1.

Силу трения, препятствующую сдвигу заготовки, можно определить из равенства

k2 Р2 = Q" f1 + (Q" – Р1) f2,

откуда

Q" k2 P2 P1 f2 . f1 f2

Из двух сил Q' и Q" выбирают наибольшую.

Для зажимных устройств первого типа соответствующие уравнения имеют вид

53

Выбрав из двух сил Q' и Q" наибольшую, находят необходимую силу закрепления.

1.1.10.4. Схемы для расчета сил закрепления заготовки под действием внешнего момента

1. Заготовка, установленная в трехкулачковом патроне, находится под воздействием момента М и осевой силы резания

Р (рис. 16, а).

Рис. 16. Схемы для расчета сил закрепления при обработке тел вращения

Силу закрепления можно определить по формуле

Q 3kMfR ,

где f - коэффициент трения на поверхностях кулачков; R - радиус заготовки.

54

При больших значениях Р могут возникнуть дополнительные силы трения между торцем заготовки и уступами кулачков.

Если Р / 3 > Q f1, где f1 - коэффициент трения при перемещении заготовки вдоль опор, то силу Q рассчитывают из условия

т. е.

где f2 - коэффициент трения в местах контакта заготовки с уступами кулачков; R1 - средний радиус контакта по уступам.

2.На заготовку, центрированную по внутренней выточке

иприжимаемую к опорам в двух или более местах закрепления (рис. 16, б), в ходе обработки действуют момент резания М

иосевая сила Р.

Для механизмов закрепления второго типа при наличии приспособления с высокой жесткостью зажима в тангенциальном направлении (т.е. касательно к заготовке в месте приложения силы закрепления) имеем

kM = f1 QR2 + f2 QR1 + f2 PR1,

откуда

Q kM f2 PR1 . f1R2 f2 R1

55

Если же жесткость зажимного устройства в тангенциальном направлении мала, то силой трения между заготовкой и прижимами пренебрегают, и уравнения принимают следующий вид:

kM = f2 QR1 + f2 PR1,

Q kM f2 PR1 .

Для механизмов закрепления первого типа при высокой жесткости зажимного механизма в тангенциальном направлении сила Р вызывает изменение реакций опор и зажимного устройства:

Отсюда

kM = f1 T1 R2 + f2 T2 R1,

где Т1 и Т2 - реакции между зажимными устройствами и заготовкой и опорами и заготовкой соответственно.

После преобразований получаем

В случае, если жесткость в тангенциальном направлении мала, предыдущая формула принимает вид

3. Заготовка базируется по торцевой поверхности, центрируется по наружному диаметру D и прижимается силой Q (рис. 16, в). При равномерно распределенной нагрузке на опоры возможны четыре варианта расчета.

Для зажимных устройств второго типа с высокой жесткостью в тангенциальном направлении имеем

Если же жесткость зажимного устройства в тангенциальном направлении мала, то Qf1R ≈ 0, или T1 ≈ 0 и

Для зажимных устройств первого типа при большой или низкой жесткости в тангенциальном направлении можно получить соответствующие уравнения.

4. Цилиндрическая заготовка установлена в призму с углом α и закреплена силой Q (рис. 16, г).

57

Не принимая во внимание трение на торце заготовки, для случая, когда М ≠ 0 и осевая сила Р = 0, имеем

где f1' и f 2' - коэффициенты трения в продольном направлении. Из двух значений Q выбирают наибольшее.

1.2.Вспомогательный инструмент для металлорежущих систем

Вспомогательный инструмент служит для закрепления, трансформации перемещения и настройки обрабатывающего инструмента. Включает также узлы сборного инструмента и монтажный инструмент для закрепления и регулирования при настройке.

Режущий инструмент закрепляется на стандартных оправках, непосредственно на концах шпинделей станков или с использованием специального вспомогательного инструмента.

58

Вспомогательный инструмент закрепляется, как правило, на станках с ЧПУ.

1.2.1. Крепление инструментов на оправках

Металлорежущий инструмент (фрезы, развертки, зенкеры и т. д.) закрепляется на оправках несколькими способами. ГОСТ 9472—83 устанавливает три типа крепления инструмента на оправках (рис. 17):

на цилиндрической оправке и осевой шпонке (тип 1); на цилиндрической оправке и торцовой шпонке (тип 2); на конической оправке и торцовой шпонке (тип 3).

1.2.2. Концы шпинделей и оправок

Концы шпинделей всех типов универсальных, сверлильных, расточных и фрезерных станков, в том числе с ЧПУ, с коническими посадочными поверхностями (кроме шпинделей с цанговым креплением инструмента) изготовляются в восьми исполнениях по ГОСТ 24644—81*.

Исполнения 1—3 — с конусами Морзе и метрическими конусами; исполнение 4 — с внутренним и наружным конусами с конусностью 7 : 24; исполнения 5—8 — с конусностью

7 : 24.

Концы шпинделей для сверлильных станков также изготовляются с наружным укороченным конусом Морзе B10, B12, В18 по ГОСТ 9953—82.

Концы оправок с конусами Морзе и метрическими для сверлильных и расточных станков изготовляются в трех исполнениях, для фрезерных станков — в одном исполнении. Основные размеры концов оправок конусностью 7:24 для сверлильных, расточных и фрезерных станков приведены в справочных таблицах.

Режущие и вспомогательные инструменты характеризуются общими конструктивными элементами в виде наружных

59

ивнутренних конусов, центровых отверстий, квадратов, лысок

идр. Все эти элементы стандартизованы.

Рис. 17. Типы крепления инструмента на оправках

60