Примеры расчета зажимных усилий. Расчет устройства, предупреждающего смещение заготовки под действием силы.

1. С

   

   илы резания Р и силы зажима Q одинаково наравлены и действуют на опоры.

При постоянном значении Р сила Q = 0. Этой схеме соответствует протягивание отверстий, обтачивание в центрах, цекование бобышек и др.

2. Сила резания Р направлена против зажимного усилия.

,где k – коэффициент запаса > 1.

3. Сила резания стремится сдвинуть заготовку с установочных элементов.

Э

та схема характерна для тех случаев, когда подача инструмента меняется в разных направлениях: маятниковое фрезерование, фрезерование замкнутых контуров и т.д. Смещение заготовки предупреждается силами трения, возникающими в местах контакта заготовки с установочными и зажимными элементами.

,

где f₁ и f₂ – коэффициенты трения заготовки с установочными и зажимными элементами.

С учетом коэффициента запаса k > 1, получим:

коэффициент трения f₂ принимается при контакте с опорными пластинами 0,1 – 0,16. Если поверхность заготовки не обработана, при контакте со сферическими штырям f₂ = 0,2 – 0,3. При контакте с рифлеными опорами или кулачками f₂ до 0,7 в зависимости от рисунка рифлений и глубины.

4. У

   

   силия резания направлены на опоры (Р₁) и одновременно сдвигают деталь по установочным элементам.

5. С

   

   ила резания Р₁ направлена против зажимного усилия и одновременно сдвигает заготовку(Р₂).

Рассчитывают 2 силы:

Из полученных значений Q₁ и Q₂ выбирают большее и принимают за расчетную величину Q необходимой силы зажима.

Направление действия сил P₁ и Р₂ зависит от ориентации сил Р_х, Р_у, и Р_z при обработке.

Зажимные устройства, предотвращающие провертывание заготовки в закреплении от действия момента.

1)Заготовка, установлена в патроне и находится под действием момента М и осевой силы P.

где Q_c – суммарная сила зажима всеми кулачками:

,

где z – число кулачков в патроне.

С учетом коэффициента запаса k потребная сила, развиваемая каждым кулачком, будет:

2) Заготовка центрируется по выточке и прижимается к трем опорам двумя или несколькими прихватами.

В

процессе обработки возникают сдвигающий момент и осевая сила. При равных реакциях опор и при наличии жесткой установки в тангенциальном направлении (т.е. касательно к поверхности заготовки в месте приложения зажимной силы) сила Q находится из равенства:

откуда:

3) Заготовка центрируется с помощью оправки и удерживается от проворота моментом трения на кольцевой площадке бурта оправки и между зажимом и заготовкой.

Если тангенциальная жесткость зажима незначительна, то сила трения (момент трения) между прихватами и заготовкой не учитывается.

4) Цилиндрическая заготовка закреплена в призме с углом  без упора в торец.

П

ри действии на заготовку момента сил резания М_р, стремящегося провернуть заготовку вокруг оси и осевой силы Р_х потребная сила зажима определяется из условий:

здесь N (из треугольника векторов):

Откуда:

,

15. Классификация силовых механизмов. Требования, предъявляемые к силовым механизмам

Классификация силовых механизмов станочных приспособлений

Силовые механизмы приспособлений делятся на простые и комбинированные, т.е. состоящие из двух-трех сблокированных простых механизмов (см. схему).

К простым механизмам относятся клиновые, винтовые, эксцентриковые, рычажные, рычажно-шарнирные и др. Простые механизмы принято называть зажимами.

Комбинированные механизмы обычно выполняются как винто-рычажные, эксцентрико-рычажиые и т, п.

В тех случаях, когда простые или комбинированные механизмы используются в компоновках с механизированными приводами (пневматическими и др.), их называют механизмами-усилителями. По числу ведомых звеньев механизмы делятся на однозвенные, двухзвенные и многозвенные (многоточечные).

Каждый силовой механизм имеет ведущее звено, к которому прикладывается исходная сила, и одно или несколько ведомых звеньев (прижимных планок, плунжеров, кулачков), передающих обрабатываемой детали силы зажима. Многозвенные механизмы зажимают одну деталь в нескольких точках или несколько деталей в многоместном приспособлении одновременно и с равными силами.

Особую группу многозвенных механизмов составляют самоцентрирующие патроны и оправки.

По степени механизации силовые механизмы классифицируются на ручные, механизированные и автоматизированные.

Ручные механизмы требуют применения значительной мускульной энергии и утомляют рабочего. Механизированные работают от энергии, передаваемой приводом. Автоматизированные приводятся в действие перемещающимися столами, суппортами, шпинделями станков или центро­бежными силами вращающихся масс и осуществляют зажим и раскрепление изделий без участия рабочего.

Рис. 4.4 Классификация силовых приводов

Для любого простого механизма можно определить передаточное отношение сил и передаточное отношение перемещений.

Передаточное отношение сил:

где W – сила, развиваемая на ведомом звене (сила зажима);

Q – сила, приложенная к ведущему звену механизма.

Соответственно для идеального механизма, т.е. механизма без трения:

Передаточное отношение перемещений:

где S_W – перемещение ведомого звена;

S_Q – перемещение ведущего звена;

Передаточное отношение i и i_ид всегда >1 и характеризуют выигрыш в силе; i_п – всегда <1, и характеризует проигрыш в пути.

КПД механизма:

Для комбинированных механизмов, состоящих из нескольких последовательно сблокированных простых, передаточное отношение сил, перемещений и КПД определяется по формулам:

где k – число простых механизмов в комбинированном приводе.

Сила зажима W, развиваемая комбинированным механизмом, определяется по формуле:

,

где Q – исходная сила зажима на рукоятке или штоке привода;

Так, например, если в комбинированном механизме, состоящем из последовательно сблокированных винтового, клинового и рычажного механизмов, первый повышает исходную силу Q на рукоятке в 75 раз (i₁ =75), второй повышает силу первого в 3 раза (i₂ =3), а третий повышает силу второго в 2 раза (i₃ =2), то:

Если характеристики простых механизмов заранее неизвестны, то расчет силы зажима W, развиваемой комбинированным механизмом, можно выполнить последовательно.

Вначале определяем силу , развиваемую первым простым механизмом; затем рассматривая ее как исходную силу , развиваемую вторым механизмом, и т.д. Количество простых силовых механизмов ограничено, и все они в основе своей являются клиновыми или рычажными. Следовательно, комбинированные механизмы представляют собой систему из клиновых, рычажных или клино-рычажных механизмов.