2.1.14 Проектирование и расчет станочного приспособления
Современные механосборочные цеха располагают большим парком приспособлений. В крупносерийном и массовом производстве на каждую обрабатываемую деталь приходится в среднем десять приспособлений. Наиболее значительную их долю (80 – 90 процентов от общего парка приспособлений) составляют станочные приспособления, применяемые для установки и закрепления обрабатываемых заготовок.
Использование приспособлений способствует повышению производительности и точности обработки, сборки и контроля; облечению условий труда, сокращению количества и снижению необходимой квалификации рабочих; строгой регламентации длительности выполняемых операций; расширению технологических возможностей оборудования; повышению безопасности работы и снижению производственного травматизма.
Применение быстродействующих и автоматизированных приспособлений совместно с управляющими и транспортирующими устройствами является одним из эффективных направлений автоматизации универсального технологического оборудования, способствует внедрению многостаночного обслуживания и высвобождению рабочих.
Приспособления, применяемые для изготовления деталей, можно разделить на две основные группы: универсальные, специальные и вспомогательные.
Универсальные приспособления используют для установки и закрепления разных по форме и габаритным размерам заготовок, обрабатываемых на металлорежущих станках. К этой группе приспособлений относятся станочные тиски, поворотные столы, делительные устройства, люнеты, различные патроны, планшайбы и т.д.
Специальные приспособления применяют для выполнения определенных технологических операций обработки резанием заготовок одного типоразмера. Эти приспособления предназначены для одноцелевого применения, когда технологические операции закреплены постоянно на рабочих местах.
Вспомогательные приспособления служат для установки режущего инструмента на технологическом оборудовании (станке).
Выбор приспособления зависит от вида и масштаба производства, формы заготовок, точности их размеров и технических условий на изготовление деталей.
В массовом и крупносерийном производстве характерно применение специальных приспособлений. Они обеспечивают стабильно заданную точность обработки, способствуют быстрой и надежной установке заготовки на обработку и строгой регламентации длительности отдельных приемов, связанных с выполнением технологических операций.
На станке модели FSS 400 (операция 45) при обработке отверстий используется приспособление «Подставка» с винтовым зажимом.
Для обеспечения надежного закрепления детали при обработке необходимо, чтобы с помощью зажимных элементов и устройств базовые поверхности детали были прижаты к опорным элементам.
В данном случае рассмотрим сверление отверстия Ø15,25 мм, так как при этом возникает наибольшее значение мощности резания. В процессе обработки из-за погрешностей заточки сверла, т.е. смещения перемычки от оси вращения сверла, будут возникать усилия, приводящие к сдвигу детали. Этому, под действием прилагаемого усилия, препятствует винтовой механизм, который состоит из шпильки, гайки и прижимной шайбы.
Рисунок 1.2.17 – Схема к расчету усилия зажима
Согласно источнику [13, с. 56] значение мощности резания определяем по формуле:
кВт,
(2.1.61)
где Nт – табличное значение мощности, кВт; n – частота вращения, мин-1; k – коэффициент мощности.
Крутящий момент соответственно определится как:
кНм.
(2.1.62)
Тогда сила резания будет равна:
Н.
(2.1.63)
Рассчитаем силу зажима детали, для чего составим уравнение действия на заготовку момента резания и сил зажима (рисунок 1.2.17):
(2.1.64)
где L – расстояние от точки приложения силы резания до опоры, 248 мм; l – расстояние от точки приложения силы зажима до опоры, 210 мм; kзап – коэффициент запаса, 2,5.
Таким образом, сила зажима определится как:
Н.
(2.1.65)
Согласно источнику [14, с. 89] винтовой зажим со шпилькой М20, который используется в конструкции кондуктора, может развить усилие зажима Qmax = 12000 H, что значительно больше необходимого Q = 7768 Н.