4. Расчет зажимных устройств, предотвращающих смещение заготовки от действия нескольких действующих моментов

1. В заготовке одновременно обрабатывают n отверстий мерными инструментами (сверлами, зенкерами, развертками, цековками) с параллельно расположенными осями. При малой жесткости инструментов (закрепление их на удлиненных оправках, работа без кондуктора) на заготовку действует суммарный момент от инструментов Силу и место закрепления выбирают из условия, чтобы момент трения, удерживающий заготовку, был равен . Если заготовка закреплена в призме (рис. 23, а), то сила закрепления определится по схеме на рис. 21, г.

а

б

в

Рис. 23. Схемы для расчета сил закрепления заготовок при многоинструментальной обработке

При большой жесткости инструментов (работа по кондукторным втулкам, растачивание многорезцовыми головками) силу закрепления можно уменьшить, так как сами инструменты будут удерживать заготовку от поворота, но точность в этом случае уменьшится от бокового давления. Силу можно также уменьшить, применяя в конструкции приспособления штыри, упоры или выполнить для части инструмента левое вращение.

2. В заготовке растачивается несколько отверстий однорезцовыми скалками. Сила зажатия от сдвига заготовки определится выражением:

Q = ,

где f₁ и f₂ – коэффициенты трения между заготовкой и опорами и зажатыми элементами.

P = P₁ + P₂ +…+ P_n.

Сила зажатия от действия моментов резания и закрепления:

Q = или Q = .

Для данных условий обработки выбирают максимальную силу Q, производя расчеты по приведенным формулам.

5. Расчет зажимных устройств, предотвращающих поворот заготовки на базовой плоскости от действия боковых сил

1. Заготовка установлена на три опоры и базируется боковыми плоскостями (рис. 24).

Сила резания P стремится повернуть заготовку вокруг боковой опоры O. Смещению препятствуют силы трения с опорами (коэффициент трения f₁) и зажимным элементом (коэффициент трения f₂). При приложении силы Q в центре тяжести опорного треугольника сила закрепления:

Q = .

r₁

Рис. 24. Схема для расчета зажимного устройства, предотвращающего поворот заготовки

При несовпадении точки приложения силы Q с центром тяжести опорного треугольника равенство реакций опор нарушается. Сила закрепления определяется из выражения:

Q = ,

где а, в, с, в сумме составляющие единицу, определятся из уравнений статики.

6. Расчетные величины для определения сил закрепления

Если неизвестны величины жесткостей J₁ и J₂, то в вышеприведенных формулах для расчета сил закрепления можно брать:

= 0,3–0,4 и = 0,6–0,7.

Меньшие значения в первом соотношении и большие во втором берутся для зажимных устройств пониженной жесткости.

При контакте обработанных поверхностей заготовки с установочными поверхностями коэффициент трения f = 0,16 и мало зависит от шероховатости, давления и смазки. Если установочные элементы имеют сферическую форму, то при уменьшении радиуса сферы и увеличении давления коэффициент трения увеличивается с 0,18 до 0,3. При обычных нагрузках f = 0,20–0,25. При рифленых установочных элементах f = 0,7–0,9.

Зависимость между коэффициентом трения и нормальной силой можно представить для серого чугуна и стали в виде

f =  ,

где N – нормальная сила в Н на 1 см² площади установочного элемента. Коэффициент запаса в формулах нужно подбирать дифференцированно как произведение коэффициентов k₀ k₁ k₂…, отражающих поправки на этапах расчета:

k₀ – коэффициент, учитывающий неточность расчетов;

k₀ = k`₀ k``₀ k```₀ ;

k`₀ = 1,1–1,3 – меньшие значения для однолезвийных, а большие – для многолезвийных;

k``₀ = 1,1–1,2 – большие значения для сложных многозвенных зажимных систем, а также многоместных приспособлений, где нужно обеспечить равномерное закрепление заготовки;

k``₀ = 1,21,3 учитывает внезапные факторы (выкрашивание режущей кромки инструмента и др.).

Практически k₀ = 1,5–2.

Коэффициент k₁ учитывает наличие случайных неровностей на поверхности заготовки.

При черновой обработке k₁ = 1,2, а при чистовой и отделочной обработке k₁ = 1,0.

Коэффициент k₂ учитывает увеличение сил резания от износа режущего инструмента k₂ = 1,0–1,7 (табл. 30).

Коэффициент k₃ учитывает увеличение силы резания при прерывистом резании. При точении и торцевом фрезеровании k₃ достигает значения 1,2.

Коэффициент k₄ зависит от постоянства зажимных сил. При ручных устройствах силы зажима непостоянны, и k₄ = 1,3. При наличии пневматических, гидравлических устройств прямого действия k₄ = 1,0. Если допуск на размер заготовки влияет на силу закрепления, что имеет место при использовании пневмокамер, мембранных патронов и др. устройств, то k₄ = 1,2.

Коэффициент k₅ учитывает расположение рукояток в ручных зажимных устройствах. При удобном расположении рукоятки и малом угле поворота (до 90) k₅ = 1. Более 90  k₅ = 1,2.

Коэффициент k₆ учитывается при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку. Если заготовка установлена на опоры с ограниченной поверхностью, k₆ = 1,0. При установке на планке устойчивость заготовки хуже, и k₆ = 1,5. Выбирая значения коэффициентов k₁, k₂,…, k₆ для заданных условий выполнения операций, можно получить расчетные значения k = k₀, k₁, k₂, k₃,…, k₆ (табл. 30).

Таблица 30