Расчет ведем, предполагая, что элементы системы не деформируются. Из условия равновесия направления сил, действующих на горизонтальный рычаг, пересекаются в точке О. Из рис. 88, б

од = + -i-

tg (а + а,) sm(a + ai)

где а - угол между распорным звеном и вертикалью (задается конструктивно в пределах 12-15° для Ятщ).

Угол tti находится из соотношения sin tti = 2р ,

Где / - расстояние между шарнирами распорного звена. Находим угол 6 = р -f у, беря р и у из отношений

tgp = - и sinyB,

где Pi - радиус круга трения цапфы горизонтального рычага.

Из силового многоугольника (рис. 88, в) найдем величину отрезков KL и ML, характеризующих силу на штоке пневмоцилиндра!

=isin(a + i-l-e)*

ML=./CLsin(a + ,) = Ql±.

Сила прижима ролика распорного звена Qi к горизонтальной направляющей (отрезок'/СУИ) определяется из равенства КМ = KL cos (а + aj).

Сила сопротивления качению ролика (отрезок МТ)

р Qii + M d

где / - коэффициент трения качения; - коэффициент трения скольжения в цапфе; г - радиус цапфы ролика; d - диаметр ролика.

Полная сила на штоке N = ML -f F. Диаметр цилиндра D = = 2 УЫ/пРц, где Г1 = 0,8-т-0,9 - КПД цилиндра.

При закреплении заготовки с наименьшим предельным размером Ятш сила закрепления увеличится, так как ось распорного звена установится к вертикали под меньшим углом al

cos а' = cos а Ч- (Я^ах - Япщ).

Зная а', можно найти корректированное значение угла 6 по приведенным выше формулам, подставляя в них вместо а величину а'.

Из треугольника TLK (см. рис. 88, в), в котором сторона TL равна полной силе на штоке N, найдем

т

Корректированное значение отрезка KL N sin ф

sm (а' + а, + .90 - р)

Сила закрепления заготовки е наименьшим предельным размером

- i- sin ( + 1 + ft) sm 9

Из рассмотренного примера видно, что данный механизм не обеспечивает равномерности сил закрепления. При использовании пнебмокамеры можно получить несколько лучшие результаты.

§ е. ЗАЖИМНЫЕ УСТРОЙСТВА МНОГОМЕСТНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ, СТАНКОВ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ И АВТОМАТИЧЕСКИХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Зажимные механизмы многоместных приспособлений должны обеспечивать равномерное и одновременное закрепление всех заготовок, установленных в приспособлении. Этому требованию удовлетворяют отдельные схемы механических, а также гидравлических и других устройств.

В простейшем случае многоместным приспособлением является оправка, на которую устанавливается пакет заготовок (кольца, диски), закрепляемых по торцовым плоскостям затяжкой одной гайки (последовательная схема передачи сил закрепления). На рис. 89, а показано зажимное устройство механического типа, работающее по принципу параллельного распределения силы закрепления, а на рис. 89, б - устройство такого типа с использованием гидропластмассы, которая заполняет канал / и равномерно давит на плунжеры 2 и заготовки 3. На рис. 89, в показано устройство смешанного (параллельно-последовательного) типа.

Зажимное устройство, приведенное на рис. 90, а малогабаритно и легко размещается в корпусе приспособления. При большом числе клиновых элементов сила закрепления заготовок 1-4 из-за потерь на трение получается разной (заготовка 1 закрепля-

/ 2

Рис. 89. Зажимные устройства для многоместных пряспособленнй 146

Рис. 90, Схема и графики для расчета многократного зажимного устройства с клиновыми элементами

ется сильнее заготовки 4). Для устранения этого недостатка углы а от первой к последней заготовке увеличивают. На рис. 90, в приведено построение силовых многоугольников для случая, когда углы постоянны, а иа рис. 90, б - когда силы закрепления Q постоянны.

Для первого случая согласно построениям на рис. 90, б

Q COS 2ф sin (а - 2ф) .

cos(-f-2ф)

N cos 2ф cos* sin (а - 2ф)

cos*

Л' cos 2ф cos --sin (а - 2ф)

Для второго случая, когда Qi ~ Qi ~ ... Q (рис. 90, в), сила закрепления первой заготовки

Q N cos 2ф sin ( 1 - 2ф)

С08*(-2ф)

По заданному Q и принятому углу трения ф находят Л^, задавшись а^. Сила закрепления второй заготовки

Л?С05 2фС052-

2 sin (0С2 - 2ф)

( 2ф) со8(- 2ф)

Зная Q, iV, ф и tti, находим а^. Из формулы для определения силы закрепления третьей заготовки

-2-*-- 81п(аа-2ф)

С08. (. 2ф) cos (-f. 2ф) cos - 2ф)

находим аз и т. д.

Для повышения быстродействия зажимные устройства многоместных приспособлений должны иметь один орган управления. При параллельной схеме исходная сила, развиваемая силовым узлом приспособления, суммируется из сил закрепления отдельных заготовок с учетом передаточного отношения механизма. При последовательной схеме исходная сила равна силе закрепления одной заготовки.

Зажимные устройства для станков непрерывного действия. На станках непрерывного действия (барабанно-фрезерных, вертикально-фрезерных, горизонтально-фрезерных, оснащенных спе-

13 Ш 9 10 7 8

Рис. 91. Зажимные устройства непрерывного действия

циальным устройством для прорези шлицев у винтов, специальйых многошпиндельных сверлильных) установку и снятие заготовок ведут без остановки подачи. Если вспомогательное время перекрывается основным, то для закрепления заготовок могут применяться зажимные устройства различного типа. При малом темпе и большой программе выпуска используют автоматизированные зажимные устройства, приводимые в действие от механизма подачи станка.

На рис. 91, а показан круглый стол для непрерывного фрезерования небольших деталей, закрепляемых и открепляемых на ходу с помощью автоматически действующего гидравлического устройства. Стол / приводится во вращение от индивидуального электро-

двигателя (на рисунке не показан) через червячную пару. В основании 2 стола закреплена ось 3, через каналы которой подводится и отводится масло к гидроцилиндрам 4. Штоки 5 цилиндров закрепляют заготовки посредством съемных деталей (Г-образных прихватов, планок, разрезных шайб). На поверхности стола могут закрепляться различные съемные приспособления 6. Установку и съем заготовок после обработки производят вручную.

На рис. 91,6 дана схема приспособления для непрерывного фрезерования шлицев в головках винтов. В опорах корпуса Jt приспособления находится вал 12, приводимый во вращение через червячную пару. В диске 8 вала закреплено кольцо 7 с призматическими радиально расположенными канавками для винтов 10. Винты закрепляются поджатием диска 5 посредством подпружиненного в верхней части корпуса пальца 13 с роликом 14. При повороте вала на 180° нижняя часть диска 9 отжимается пружиной и винты выпаЗ^ают из призматических канавок.

На рис. 91, в показана схема зажимного устройства с гибкими пружинящими рычагами для закрепления заготовок поршней на многошпиндельном горизонтально-сверлильном станке. В этой схеме сила закрепления Q зависит от жесткости / на изгиб криволинейного рычага (кривого бруса) и прогиба / его свободного конца при вкатывании ролика на круговую направляющую. В общем случае Q = fJ.B зависимости от конфигурации рычага и размеров его поперечного сечения определение / представляет собой более нли менее сложную задачу. Непостоянство высоты заготовок прн-вбдит к изменению / и колебанию величины Q.

В системах, показанных на рис. 91, б ш в, обслуживающий рабочий только устанавливает (закладывает) заготовки, а их закрепление и снятие происходит без его участия.

Автоматические зажимные устройства приспособлений. При автоматизации зажимных устройств обслуживающий рабочий освобождается от необходимости закреплять устанавливаемые в приспособление заготовки. В простейших случаях это достигается применением зажимов. Приводимых в действие механизмами подачи станка или силами резания. Эти устройства были рассмотрены выше (см. рис. 85 и 86).

При использовании зажимных устройств с силовыми узлами (пневматические, гидравлические, электрические и другие системы) автоматизация освобождает рабочего от обслуживания пусковых и выключающих механизмов. Это обеспечивается установкой автоматических кранов, золотников, путевых или конечных выключателей, связанных с механизмами подачи (в полуавтоматах и автоматах с распределительными механизмами) стайка. Примеры подобных устройств показаны на рис. 92. На рис. 92, а представлена схема автоматического включения и выключения золотника пневмокамеры сверлильного приспособления. При опускании шпинделя кулачок /, закрепленный на валу реечной шестерни, включает золотник 2 и воздух поступает в камеру 3. При подъеме

Рис. 92. Схемы автоматизированного включения зажимных устройств

шпинделя происходит выключение золотника и открепление заготовки 4. Аналогичная схема приведена на рис. 92, б. При подходе расточной головки 5 кулачок / нажимает на золотник 2, в результате чего приводится в действие зажимное устройство приспособления. С отводом головки процесс протекает в обратном порядке.

На рис. 92, в показано комбинированное устройство, с помощью которого автоматически осуществляются выдвижение установоч-

ного пальца 14, быстрый подвод прихвата 13 и зажим заготовки 4. Устройство приводится в действие от гидроцилиндра 15, со штоком которого связана зубчатая рейка 14. Заготовка закрепляется винтом 10 при вращении зубчатого колеса-гайки 9, а подъем и опускание пальца 14 производятся косым участком паза 6, куда входит штифт 15 пальца. Винт стопорится штифтом 8. Подвод и отвод прихвата осуществляются поводком 12 от зубчатого колеса 7. Защелка предохраняет колесо от проворота силами трения.

Зажимные устройства более совершенного типа применяют в полностью автоматизированных приспособлениях. В этом случае автоматизируется не только процесс закрепления и открепления заготовки, но и установка и снятие обработанной детали. Некоторые примеры автоматизированных приспособлений рассмотрены в гл. IX.

§ 7. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА СИЛ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВКИ

И ЗАЖИМНЫХ УСТРОЙСТВ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Пример 1. В цилиндрической заготовке диаметром 60 мм сверлят глухое отверстие. Момент резания при сверлении Мрез ~ 30 кН-мм. Схема установки заготовки показана на рнс. 93, а. Угол призмы а = 90°, коэф4шциеит треиия в местах контакта заготовки с призмой и зажимным элементом /= 0,18. Осевой упор заготовки происходит в опору С со сферической головкой.

Р ё'ш е н и е. Силу закрепления определим, считая, что момент резания воспринимается трением на цилиндрической поверхности заготовки. По расчетной формуле для случая, показанного на рис. 41, г,

. а

где k - коэффициент запаса; R - радиус заготовки.

При ручном зажиме, используя данные табл. 12, найдем А = 2,25;

Q= 2:25:30000 -

Определим номинальный диаметр резьбы, приняв а = 80 Н/мм}

Момент затяжки винта

М = O.lrfQ = 0,Ы2-5200 = 6240 Н-мм.

По найденному моменту затяжки выбираем (см. табл. И) рукоятку-звездочку винта с размером rf = 60 мм.

Пример 2. Для схемы закрепления заготовки, показаииой на рис. 93, б, определить силу закрепления Q и диаметр пневмоцилиндра D. Исходные данные: силы резания при фрезеровании = 5000 Н и Pj, = 2000 Н; длина заготовки / = 250 мм; hi ~ 600 мм; Ла = 3 мм,

Рис. 93. Схемы для расчета сил закрепления

Решение. Пренебрегая трением на опорах и весом заготовки, можно ваписать условие равновесия как сумму моментов относительно точки О:

~ (Qhi + fQl) - PJii - Pyl = 0.

Принимая коэффициент трения между заготовкой и штоком пневмоци* линдра /= 0,16, получим

Q = (PJi + Pyl) Л (5000-30 2000 250)

:6500 Н.

hi-\-tl 60 + 0,16-250

Коэффициент запаса k для заданных условий обработки (черновое фрезерование) найдем по ранее приведенным данным k 2,5. Окончательно

Q= 6500-2,5=- 16 250 Н.

Пренебрегая трением на опорах и весом заготовки и-приняв точку прилог жеиия сил Pz и Ру у ее правого края (в действительности эту точку следует взять левее, в том месте, где фреза врезается иа полную глубину), ориентируемся на самый невыгодный случай и получаем прн этом некоторый дополнительный запас в расчете величины Q.

Приняв давление сжатого воздуха р = 0,6 МПа, получим диаметр пневмоцилиндра при его КПД 1] == 0,9

Т/ 4Q т/ 4 16250 ,

У Ч^-У ЗМ 0,9.0,6.10S=

После округления до ближайшего большего нормального размера получим окончательно D = 200 мм.

Пример 8. Определить силу на штоке зажимного устройства приспособления, показанного на рис. 93, е. В заготовке из стали 45 сверлят два отверстия диаметром 25 мм с подачей 0,35 мм/об. Размеры заготовки и опорных торцов (мм):

В =. 100, di = 35, di = 30, rfa = 28, di - 22.

Решение. При правильной геометрии режущей части сверла силы резания не могут вызвать смещение установленной заготовки, т. е. для расчета силы, о которой следует прижать заготовку к опорному бурту пальца, нет четких предпосылок. Допуск на угол при вершине сверла 2ф обычно равен ±2°. При неправильной заточке инструмента в пределах указанного допуска длины режущих кромок получаются разными. Это вызывает неуравновешенную радиальную составляющую, которая может привести к возвратно-поступательному и качатель-иому движению заготовки иа пальце.

Согласно исследованиям [5] для данного случая эта составляюп1ая равна 65 Н. Такого же порядка радиальная составляющая может возникнуть из-за неравномерного затупления кромок сверла. Общая неуравновешенная составляющая Р в рассматриваемом примере может достичь величины 130 Н. Определим силу закрепления, при которой заготовка остается неподвижной в процессе сверления.

Условие равновесия, при котором предупреждается качательное движение заготовки, запишется в виде

2ЙДР„--=-1-С/

Принимая зажимное устройство ручным, получим значение коэффициента запаса k =- 3,4. Коэффициент трения берем равным 0,16. Размеры D, di, dt, rf и di приведены на рис. 93, в. Коэффициент 2 в левой части формулы учитыиает сдиигающий момент от двух сверл.

3k АРуР

(4-4 , di-di\

[4-4

Подставив известные величины, найдем Q = 9450 Н.

Пример 4. У тонкостенного стального кольца размерами D = 90 м, d => = 80 мм н 6 = 20 мм окончательно растачивают виутреинюю поверхность. Момент резания Мрез= 25 Н-м. Установить возможность закрепления этого кольца в трехкулачковом патроне, если допустимая погрешность формы обработанной поверхности не должна превышать 0,1 мм.

Решение. Из условия равновесия кольца

Шрез= 3(3/-f-

иаходим силу закрепления от одного кулачка

3fD

Примем коэффициент запаса = 1,5.1,0-0,95-1,0-1,3-1,0-1,0-1,0 = 1,85 и коэффициент трения между кольцом и кулачками / = 0,12. В результате вычисления получим Q = 1730 Н.

Прогиб кольца под кулачками (см. табл. 6)

61 = 0,016=0,05 мм.

Выпучивание кольца между кулачками

6, = -0,014 = -0,045 мм.

Получаемая погрешность формы A* = (6il + 62 1)2 = 0,19 мм; 154