Расчёт надёжности закрепления заготовки

При использовании приспособлений возникает задача выполнения поверочного расчета. В этом случае по величине действующих усилий резания определяют достаточность создаваемых этим устройством усилий. Если это условие не выдерживается, то производят корректировку режимов обработки в сторону их уменьшения.

Расчет силы закрепления носит поверочный характер. Найденная из условий обработки необходимая сила закрепления должна быть меньше силы, которую развивает зажимное устройство используемого приспособления.

Рассчитывая силы закрепления, необходимо учитывать упругую характеристику зажимного устройства.

В приспособлениях применяют зажимные устройства двух типов.

У устройств первого типа величины упругого отжима прямо пропорциональны приложенным силам. К этим устройствам относятся самотормозящие зажимные механизмы (винтовые, клиновые, эксцентриковые и др.) независимо от вида привода (ручной, пневматический, гидравлический). Если к зажимному элементу этих механизмов приложить дополнительную силу, то величина упругого отжима элемента в направлении приложенной силы будет изменяться по линейному (или близкому к нему) закону в зависимости от величины этой силы.

К устройствам второго типа относятся пневматические, гидравлические и пневмогидравлические механизмы прямого действия.

В данном методическом пособии рассматриваются приспособления, в которых используются пневматические устройства зажима. Это обусловлено тем, что такие приспособления применяются в основном в серийном и средне-серийном производстве, которые являются приоритетными на данном этапе развития машиностроительного производства.

При обработке на заготовку могут действовать: силы резания, объемные силы, а также силы второстепенного и случайного характера, предопределяя возможное смещение заготовки. По величине, направлению и месту приложения силы резания являются переменными факторами. При неустановившемся режиме (врезании инструмента) величина сил резания возрастает от нуля до определенного максимума. При установившемся режиме их величина также подвержена колебаниям из-за непостоянного припуска и механических свойств материала. При затуплении инструмента силы резания возрастают на 10 – 30%. При некоторых видах обработки (строгании, долблении) силы резания представляют собой нагрузку ударного характера.

Объемные силы – вес заготовки, центробежные и инерционные силы, возникающие при определенных условиях обработки. Вес заготовки действует и учитывается при ее установке на вертикальные или наклонно расположенные элементы.

Фактор веса создает различные условия закрепления заготовки, если ее обработка осуществляется в поворотных или вращающихся приспособлениях. В процессе обработки резанием вес заготовки непрерывно уменьшается. В то же время происходит непрерывное изменение положения центра тяжести заготовки.

Центробежные силы возникают в процессе обработки при смещении центра тяжести установленной заготовки относительно ее оси вращения. Величина действующих на заготовку центробежных сил и моментов (при динамическом дисбалансе) сопоставима с силами резания при скоростных методах обработки.

Все геометрические параметры для расчетной схемы зажимного механизма (плечи рычагов, углы клина, углы цанги, эксцентриситет, длина направляющих, вылет плунжера, плечи приложения сил от кулачков, параметры ходовой резьбы, параметры пружины, количество кулачков и т.д.) необходимо определять по выданному чертежу (в масштабе 1:1).

По полученной требуемой силе закрепления обрабатываемой детали и с помощью разработанной расчетной схемы определяется требуемая исходная сила от привода станочного приспособления. Если зажимной механизм является многозвенным (например: рычажно-, клино-, эксцентриковым), то при расчете исходной силы от привода необходимо определить промежуточные силы на всех звеньях, входящих в кинематическую цепочку зажимного механизма.