Общие сведения о зажимных механизмах приспособлений

Зажимные механизмы приспособлений выполняют очень важную функцию по обеспечению надежного контакта заготовки с установочными элементами и предотвращают ее смещение и вибрацию в процессе обработки.

Зажимные устройства также используются для обеспечения правильной установки и центрирования заготовки, выполняя функцию установочно-зажимных устройств. К ним относятся самоцентрирующие патроны, цанговые зажимы и др.

Необходимость закрепления заготовки отпадает, если ее масса велика, а силы резания малы, а также в том случае, когда силы, возникающие при обработке, прижимают заготовку к установочным элементам и не могут нарушить положение заготовки, достигнутое установкой.

К зажимным механизмам приспособлений предъявляют ряд требований:

- удобство в работе и свободный доступ к зажимам;

- простота конструкции и невысокая стоимость изготовления; надежность закрепления заготовок и неизменность их положения при обработке;

- быстрота действия зажима;

- устранение влияния зажима на деформации заготовки и частей приспособления;

- направленность действующих усилий зажима на неподвижные опоры;

- сохранность положения заготовки, достигнутая базированием.

Силовые механизмы приспособлений делятся на простые и комбинированные, т. е. состоящие из двух-трех сблокированных простых.

К простым механизмам относятся клиновые, винтовые, эксцентриковые, рычажные, рычажно-шарнирные и т. п.

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 зажимные механизмы делят:

на ручные, требующие применения мускульной силы. При использовании ручных механизмов для зажима заготовок усилие зажима не должно превышать 147 Н. Ручные механизмы применяют в единичном и мелкосерийном производстве;

механизированные, представляющие собой компоновку простых или комбинированных механизмов с механизированными приводами. Применяют их в серийном и массовом производстве;

автоматизированные зажимные механизмы, которые приводятся в действие перемещающимися частями станков (столами, суппортами, шпинделями и др.), силами резания или центробежными силами вращающихся масс. Зажим и раскрепление заготовки при их использовании происходит без участия рабочего. Автоматизированные зажимные механизмы применяют в крупносерийном и массовом производстве.

Главной задачей при разработке любого приспособления является установление типа и размеров зажимного устройства, а также определение силы, развиваемой приводом. Задача решается путем построения схемы закрепления деталей в приспособлении и определения:

а) места приложения и направления сил зажима;

б) величины сил резания и их моментов, действующих на обрабатываемую деталь, а при необходимости – инерционных и центробежных сил, возникающих при обработке;

в) величины усилий зажима при решении задачи статики на равновесие твердого тела, находящееся под действием всех приложенных к нему сил;

г) требуемой величины сил зажима путем умножения найденного значения сил зажима на коэффициент запаса К.

Коэффициент запаса К рассчитывается применительно к конкретным условиям обработки по формуле

,

где К₀ = 1,5 – гарантированный запас для всех случаев;

К₁ – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки. Для черновой заготовки К₁ = 1,2, для чистовой заготовки К₁ = 1,0;

К₂ – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания от прогрессирующего затупления инструмента: К₂ = 1,0–1,9;

К₃ – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании. При работе с ударами К₃ = 1,2;

К₄ – коэффициент, учитывающий постоянство силы зажима, развиваемой силовым приводом приспособления: К₄ = 1 для механизированных силовых приводов (пневматических, гидравлических и т. д.); К₄ = 1,3 для ручного привода;

К₅ – характеризует зажимные механизмы с ручным приводом. При удобном положении рукоятки зажима и малом диапазоне угла ее отклонения К₅ = 1,0; при большом диапазоне угла отклонения рукоятки (более 90) или неудобном расположении рукояток К₅ = 1,2;

К₆ – коэффициент, учитываемый только при наличии крутящих моментов, стремящихся повернуть обрабатываемую деталь. К₆ = 1,0, если обрабатываемая деталь установлена базовой плоскостью на опоры с ограниченной поверхностью контакта; К₆ = 1,5, если обрабатываемая деталь установлена на планки или другие элементы с большой поверхностью контакта.

Силу, развиваемую силовым приводом, можно определить по формуле

Q = K  W / i,

где i - передаточное отношение зажимного механизма, которое зависит от его конструкции и размеров.