книги из ГПНТБ / Терликова Т.Ф. Основы конструирования приспособлений курс лекций

d и рартоянне X могут быть рассчитаны по формулам

(4) и (3) для цилиндрических колес.

Расстояние X определяется из геометоических соот­ ношений рис. 38:

X * CC' COSf

в о

ЗАЖИМНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ (МЕХАНИЗМЫ)

Зажимными называются механизмы, устраняющие возмож­ ность вибрации ипи смещения заготовки под действием

собственного веса и сип, возникающих в процессе обра - ботки.

Таким образом, зажимные механизмы предназначены для сохранения в течение всего времени обрабогкя на one* радии плотного контакта между базовыми поверхностями заготовки и установочными элементами.

Необходимость применения зажимных механизмов от­ падает в двух случаях:

1) когда обработке подвергается тяжелая, устойчивая заготовка, по сравнению с весом которой сипы резания незначительны;

2) когда сипы, возникающие при обработке, приложе­ ны "ак, что они не могут нарушить произведенную уста­ новку заготовки (рис. 39).

Требования, предъявляемые к зажимным элементам

1. При зажиме не должно нарушаться положение за­ готовки, достигнутое установокой. Это удовлетворяется рациональным выбором направления и точки приложения силы зажима.

01

2. Снял зажима должна быть минимально необходи­ мой, но достаточной дли надежного обеспечения неизмен­ ного положения заготовки, относительно установочных элементов в процессе обработки.

3.Зажимной механизм должен быть простым по кон­ струкции, максимально удобным и безопасным в работе.

4.Зажим не должен выдавать деформации закрепляе­ мых заготовок или порчи (смятия) их поверхностей.

8.Зажим и открепление заготовок должно произво­ диться с минимальной затратой сип и времени рабочего. При использовании ручных зажимов усилие руки не долж­

но превышать 15 кГ ( l4 7 /f ).

б. Силы резания не должны, по возможности, воспри­ ниматься зажимными устройствами. Им следует противо­ поставлять установочные элементы, как более жесткие.

Методика расчета сип зажима

Расчет сип зажима может быть сведен к решению за­ дачи статики на равновесие твердого тела ( заготовки) по/! действием системы внешних и внутренних сил.

К заготовке с одной стороны приложены силь*, воз­ никающие в процессе обработки, с другой - искомые за­ жимные сипы и реакции опор. Под действием этих сил заготовка должна находиться в равновесии. При расчетах следует ориентироваться на такую стадию сдвигающих сил и моментов, при которой сипы зажима получаются наибольшими.

Исходными данными для расчета являются; 1) схема установки заготовки, 2) величина, направление и место приложения сип, возникающих при обработке, 8) схема закрепления заготовки , т.е. направления и точка прило­ жения важимной сипы.

Рассмотрим подробнее выбор исходных данных. Ти­ повые схемы установки уже изучены нами достаточно под­ робно. Рассмотрим сипы, определяющие в отдельных слу­ чаях возможность смещения заготовки, возникновения вибраций или деформаций,

82

1. Силы резания. По величине, направлению и месту приложения эти силы являются переменными. При неус— тановившемся режиме ( вреаание, выход инструмента)

величина сип резания изменяется. При установившемся режиме их величина также подвержена колебаниям из-за непостоянства припуска и физико-механических свойств обрабатываемого материала, затупления инструмента * других причин. При некоторых видах обработки (строга­ ние, долбление, точение прерывистых поверхностей и т.п) силы резания представляют собой нагрузку ударного ха­ рактера.

На рис. 40 приведены эпюры осевых сил и крутящих моментов, возникающих при сверлении. Как видно при вы­ ходе сверла момент резания Мр£$ несколько увеличива­ ется.

Рис. 40

Величина сил резания рассчитывается по формулам теории резания металлов или выбирается из нормативов. Но с учетом сказанного выше при расчетах зажимных сип, величину сип резания увеличивают, вводя коэффици­

и инерционные силы.

63

Вес заг отовхи действует Н учитывается в расчете за­ жимных сил, когда заготовка устанавливается на верти - кально или наклонно расположенные установочные элемен­ ты. Сила веса учитывается также при закреплении заго - тонки в поворотных или вращающихся приспособлениях. В процессе обработки вес заготовки изменяется, часто из­ меняется и положение центра тяжести заготовки. Это не­ обходимо учитывать при расчетах зажимных сил.

Центробежные силы возникают при смещении центра тяжести установленной заготовки от оси ее вращения при обработке. Величина этих сип, действующих на заготовку, сопоставима с сипами резания, особенно при скоростных методах обработки. Величина центробежных сил опредепя'- ется по формуле:

R- радиус положения центра тяжести относитель­ но оси вращения;

$ - ускорение сипы тяжести.

Инерционные сипы возникают и имеют существенное значение, когда заготовка имеет возвратно-поступатель­ ное движение или при быстром изменении скорости дви - жения (например, при применении тормоза на скоростных станках токарной группы и т.п .).

При возвратно-поступатепьном движении сипа инерции

и останова стопа):

84

7

момент инерции заготовки;

уг ловое ускорение заготовки.

Веди 'fifarg*CQfl$t ( например, при достоянном времени торможения:, то:

Л - f 7

Кроме этого в ряде случаев возникают второстепенные сипы, такие как трение в центрах, трение при выводе свер па и др., которые в большинстве случаев не учитываются ввиду незначительности их величины.

Выбор направления зажимной сипы

Для удовлетворения требований к зажимным элемен­ там большое значение имеет выбор направления зажимной сипы. Величина зажимной сипы в значительной степени за­ висит от ее направления.

При выборе направления зажимной сипы необходимо придерживаться следующих правил:

1. Зажимная сипа должна быть направлена перпендику­ лярно поверхности установочных элементов, чтобы к ним прижать установочную базу;

2. При установке на нескольких базовых поверхностях сила зажима должна быть направлена на тот установочный элемент, с которым заготовка имеет наибольшую плошдш» контакта;

3. Направление силы зажима должно совпадать с на­ правлением веса заготовки; это облегчает работу важный ного устройства;

4. Направление сипы зажима должно совпадать с на­ правлением силы резания.

Для иллюстрации значимости этого правила рассмот­ рим различные схемы установки заготовок при одинаковом направлении силы резания Р (рис. 41). Для наглядности

65

схемы абстрагируем и не учитываем никаких сип, действу­ ющих на заготовку, кроме Р.

Согласно первому правилу сипа зажима « должна быть направлена перпендикулярно установочному элемен­

В практике редко можно выбрать направление сипы зажима, удовлетворяющее всем правилам, В этих случаях необходимо находить оптимальные решения. Следует учи­ тывать, что при обработке легких заготовок с большими силами резания решающее значение имеют сипы резания, а при обработке тяжелых заготовок - вес заготовки.

Выбору рационального направления зажимной сипы способствует введение в силовую схему закрепления за­ готовки упора. Упоры воспринимают действующие на за ­ готовку силы и позволяют уменьшить необходимую вели­ чину зажимной силы или изменить ее направление. Упоры, как правило, применяются в двух случаях»

1 когда при обработке действуют большие сдвигаю­ щие сипы, действующие параллельно поверхности главных установочных элементов. Пример такой обработки Вред — ставлен на, рис, 42,а. Ступенчатый вал 1 установлен не

66

Приамах 2, сипа резания р действует пдрапелпьно ппоскости прием. Без осевого упора 8 , для равновесия загогов - хи, потребуется большая сила, а Для итого необходим мощ­ ный зажимной механизм. Кроме того, в местах контакта могут быть смяты базовые поверхности заготовки. При ис­ пользовании осевого упора 3, воспринимающего На себя си­ пу резания, величина сипы Q, может быть значительно

снижена, а при необходимости можно изменить И ее иапран пение на Q ' .

*

2 - когда при обработке без упора ааготовка не име­ ет поверхности, способной воспринять сипу зажима. При­ мер такой обработки представлен на рис. 42,6. Призмати­ ческая деталь обрабатывается поверху. Без упора единст­ венно возможное направление сипы зажима Q* не может быть осуществлено, так как вся верхняя плоскость Должна быть обработана. Применение упора позволяет выбрать на­ правление зажимной силы Q и надежно закрепить ааго - товку.

Выбор точки приложения зажимной силы

обходимо, чтобы точка приложения зажимной сипы: а) аро-

67

актировалась на установочный элемент, но возможности ближе х его центру, или в многоугольник, образованный пиниями, соединяющими установочные элементы (рис.43,а); б) лажала на участке поверхности заготовки, параллель­ ное поверхности установочного элемента (рис. 43,б).

Q нелрабтьно

ГПш7??»>?Г}п U

ЦлэгагАмААЮ

9

Рис. 43

2. Сипа зажима с реакциями опор не должна созда­ вать изгибающих моментов во избежание деформаций за­ готовки н связанных с этим дополнительных погрешнос­ тей выполняемых размеров (ряс, 43,в,г).

3. Точка приложения зажимной сипы должна быть рас­ положена ближе к месту обработки, особенно для загото­ вок малой жесткости.

Овмдепевиа коэффициента запаса зажимкой сипы

В расчетах величины зажимной сипы вводится попра­ вочный коэффициент - коэффициент запаса К. Этот коэф­ фициент должен учитывать возможные отклонении в усло­ виях обработки на операция: неоднородность обрабатывае-

68

мых заготовок, затупление режущего инструмента н свя­ занное с ним увеличение сил резания, а тахже непостоян­ ство условий установки и закрепления заготовок.

В зависимости от конкретных условий выполнения тех­ нологической операции значение К следует выбирать диф­ ференцированно. Величину К можно определить как произ­ ведение первичных коэффициентов

К - К„ К, К2 Kg К4 Kg Kg

где К0 —гарантированный коэффициент запаса, для всех случаев принимается равным 1,5,*

К , —учитывает наличие случайных неровностей на черновых поверхностях заготовок (колебание припусков,).

При черновой обработке Kj - 1,2, при чистовой - K j-1,0; Kj - учитывает увеличение сил резания при затупле­

нии инструмента. Значения К£ для различных инструментов см [ l7 табл. 14;

Kg - учитывает увеличение сип резания при обработке прерывистых поверхностей при работе с удара­ ми К3 - 1,2;

К4 - характеризует постоянство зажимной сипы. Для

*5 —характеризует зажимные меха.-йзмы с ручным приводом. При удобном положении рукоятки за ­ жима и малом диапазоне угла ее отклонения Kg * 1,0; при большом диапазоне угла отклоне­ ния рукоятки (более 90°) или неудобном распо­ ложении рукояток Kg = 1,2;

Kg - принимается в расчет только при наличии в на­ ладке моментов, стемящихся провернуть заготов­ ку и характеризует влияние макронеровностей базовой поверхности. Если заготовка установле­ на базовой плоскостью на опоры с ограничен-

69