Станочные приспособления

КРЕПЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ В ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ. МЕТОДИКА РАСЧЕТА СИЛ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ И ЗАЖИМНЫЕ УСТРОЙСТВА

Положение обрабатываемой детали на станке относительно инструмента, определившееся с помощью установочных элементов, может быть нарушено под действием сил резания, которые при некоторых видах обработки достигают величины в несколько тысяч ньютонов. Силы резания, кроме того, могут вызвать вибрации детали, которые могут привести к значительным погрешностям обработки и отрицательно действуют на сохранность инструмента, приспособления и станка. Поэтому необходимо надежное крепление детали в приспособлении с помощью тех или других зажимных устройств. В общем случае зажимное устройство включает: элементы, непосредственно или с помощью промежуточных деталей действующие на обрабатываемую деталь (зажимные элементы), устройства, приводящие в действие зажимные элементы, передаточные механизмы и механизмы, вырабатывающие необходимую энергию для привода в действие зажимного устройства.

Однако силами зажима также можно сместить обрабатываемую деталь в приспособлении. Поэтому одним из главных требований при конструировании зажимных устройств является обеспечение соответствующего направления сил зажима и способов их приложения.

Определение необходимых сил закрепления деталей в приспособлениях не представляет особой сложности, однако при любом расчете, особенно в случае, когда необходимо учитывать силы трения, требуется тщательная подготовка расчетной схемы. На схеме должны быть точно отмечены точки приложения всех сил, действующих в системе приспособление—деталь—инструмент, и направления их действия.

Составить такую схему не всегда просто, так как величина и направление сил, действующих на обрабатываемую деталь, зависят от многих факторов: характера операции, выбранной схемы установки детали в приспособлении, способа закрепления детали, от упругих свойств материалов тел, входящих в систему станок— 32 приспособление—инструмент, то нельзя предложить конкретную, пригодную для всех возможных случаев обработки деталей методику определения сил зажима.

Во многих случаях для точного решения этой задачи потребовалось бы составление сложных дифференциальных уравнений движения. Однако известно, что многие задачи динамики с достаточной для практики точностью можно решить на основании известных из механики относительно простых законов статики о равновесии тел, находящихся под действием внешних приложенных сил, включая и силы инерции движущихся масс.

Таким образом, можно указать в общем виде следующую методику определения зажимных сил:

1.         Выбрать наиболее рациональную схему установки детали, т. е. наметить положение и тип опор, a. также места приложения сил зажима, учитывая направления сил резания в самый наблаго- приятный момент времени. При этом следует располагать опоры так, чтобы сила, зажима и силы резания были направлены нормально к установочным поверхностям опор.

2.         На выбранной схеме отметить стрелками все приложенные к детали силы, стремящиеся нарушить положение детали в приспособлении (силы резания, силы зажима), и силы, стремящиеся сохранить это положение (силы трения, реакции опор). При необходимости учесть и силы инерции (например, при выполнении операций строгания, долбления и т. п.).

3.         Из шести уравнений статики выбрать те, которые применимы к рассматриваемому случаю и, пользуясь ими, определить искомые величины сил зажима.

4.         Приняв коэффициент надежности закрепления (коэффициент запаса), необходимость которого вызывается неизбежными колебаниями сил резания в процессе обработки, определить требующуюся силу зажима и сравнить эту силу с силой, которую обеспечивает выбранное зажимное устройство. Величина коэффициента надежности может быть с достаточной степенью точности определена только путем пробной обработки детали. Для предварительных расчетов можно пользоваться коэффициентом, который рекомендуется определять по формуле

В практике машиностроения широкое распространение получили следующие устройства: винтовые (сила зажима создается с помощью резьбовых деталей); рычажные (сила зажима создается рычагами первого и второго рода); эксцентриковые (сила зажима создается криволинейными кулачками-эксцентриками); клиновые устройства (сила зажима обрабатываемой детали создается с помощью различных клиньев); пружинные (сила зажима детали обеспечивается упругими силами пружин).

Нередко в качестве силового источника используются силы резания, которые возникают в процессе данной обработки, а также центробежные силы вращающихся частей приспособления и, наконец, силы, приводящие в движение рабочие органы станков, например силы подачи столов фрезерных станков, ползунов строгальных станков и др. Во многих случаях, например в вакуумных приспособлениях, трудно строго отделить зажимной элемент приспособления от передаточного устройства, а последнее от привода.

По степени механизации зажима и управления приспособления можно разделить на приспособления с ручным приводом; механизированные, в которых с помощью дополнительных устройств облегчается труд рабочего и повышается производительность труда; автоматизированные, в которых используется энергия сжатого воздуха, жидкости, находящейся под большим давлением, электрическая, магнитная, электромагнитная и вакуумная энергия.

Зажимное устройство должно не только развивать необходимую силу для закрепления детали, но и сохранять эту силу в процессе всей обработки даже в случаях, когда источник энергии после развития необходимой силы отключается до момента очередного закрепления. Следовательно, в зажимном устройстве должна быть самотормозящаяся кинематическая пара.

Наиболее широко в приспособлениях применяются винтовые, клиновые и эксцентриковые самотормозящиеся кинематические пары. В приспособлениях с ручным приводом такие пары обеспечивают безопасную работу и освобождают рабочего на время выполнения данной операции, что облегчает его труд и создает возможность одновременного обслуживания им нескольких станков. В механизированных и автоматизированных приспособлениях самотормозящиеся кинематические пары позволяют, кроме того, повысить зажимной эффект привода и, разгружая его на время обработки, экономить электроэнергию.