Затискні пристрої пристроїв (клиновий та важільний затискачі). Види затискних пристроїв та їх розрахунок Гвинтові затискні пристрої пристроїв
3 Затискні елементи пристроїв.doc
3. Затискні елементи пристроїв3.1. Вибір місця застосування затискних зусиль, виду та кількості затискних елементів
При закріпленні заготівлі в пристосуванні повинні дотримуватись таких основних правил:
не повинно порушуватися положення заготівлі, досягнуте при її базуванні;
закріплення має бути надійним, щоб під час обробки положення заготівлі зберігалося незмінним;
що виникають при закріпленні зминання поверхонь заготовки, а також її деформація повинні бути мінімальними і перебувати в допустимих межах.
для забезпечення контакту заготовки з опорним елементом та усунення можливого його зсуву при закріпленні затискне зусилля слід спрямовувати перпендикулярно поверхні опорного елемента. В окремих випадках затискне зусилля можна спрямовувати так, щоб заготівля одночасно притискалася до поверхонь двох опорних елементів;
з метою усунення деформації заготовки при закріпленні точку докладання затискного зусилля треба вибирати так, щоб лінія його дії перетинала опорну поверхню опорного елемента. Лише при закріпленні особливо жорстких заготовок можна допускати, щоб лінія затискного зусилля проходила між опорними елементами.
Кількість точок застосування затискних зусиль визначається безпосередньо до кожного випадку затиску заготовки. Для зменшення зминання поверхонь заготовки при закріпленні необхідно зменшувати питомий тиск у місцях контакту затискного пристрою із заготівлею шляхом розосередження затискного зусилля.
Це досягається застосуванням у затискних пристроях контактних елементів відповідної конструкції, які дозволяють розподілити затискне зусилля порівну між двома або трьома точками, а іноді навіть розосередити по протяжній поверхні. До кількість точок затискубагато в чому залежить від виду заготівлі, методу обробки, напряму сили різання. Для зменшеннявібрацій і деформацій заготівлі під дією сили різання слід підвищувати жорсткість системи заготівля-пристосування шляхом збільшення числа місць затискання заготівлі та наближення їх до поверхні, що обробляється.
3.3. Визначення виду затискних елементів
До затискних елементів відносяться гвинти, ексцентрики, прихвати, тискові губки, клини, плунжери, притискачі, планки.
Вони є проміжними ланками у складних затискних системах.
3.3.1. Гвинтові затискачі
Гвинтові затискачізастосовують у пристосуваннях з ручним закріпленням заготовки, у пристосуваннях механізованого типу, а також на автоматичних лініях при використанні пристосувань-супутників. Вони прості, компактні та надійні в роботі.
Мал. 3.1. Гвинтові затискачі: а – зі сферичним торцем; б – із плоским торцем; в – з черевиком.
Гвинти можуть бути зі сферичним торцем (п'ятою), плоским і з черевиком, що запобігає псуванню поверхні.
При розрахунку гвинтів зі сферичною п'ятою враховується лише тертя у різьбленні.
Де: L- Довжина рукоятки, мм; - Середній радіус різьблення, мм; - Кут підйому різьблення.
Де: S- Крок різьблення, мм; - Наведений кут тертя.
Де: Pu150
Умова самогальмування: .
Для стандартних метричних різьблень, тому всі механізми з метричним різьбленнямсамогальмують.
При розрахунку гвинтів із плоскою п'ятою враховується тертя на торці гвинта.
Для кільцевої п'яти:
Де: D – зовнішній діаметропорного торця, мм; d – внутрішній діаметр опорного торця, мм; - коефіцієнт тертя.
З плоскими торцями:
Для гвинта з черевиком:
Матеріал:сталь 35 або сталь 45 з твердістю HRC 30-35 та точністю різьблення по третьому класу.
^ 3.3.2. Клинові затискачі
Клин застосовується у таких конструктивних варіантах:
Плоский однокосий клин.
Двокосий клин.
Круглий клин.
Мал. 3.2. Плоский однокосий клин.
Мал. 3.3. Двокосий клин.
Мал. 3.4. Круглий клин.
4) кривошипний клин у формі ексцентрика або плоского кулачка з робочим профілем, окресленим по архімедовій спіралі;
Мал. 3.5. Кривошипний клин: а – у формі ексцентрика; б) - у формі плоского кулачка.
5) гвинтовий клин у формі торцевого кулачка. Тут однокосий клин хіба що згорнутий в циліндр: основа клина утворює опору, яке похила площина - гвинтовий профіль кулачка;
6) у самоцентруючих клинових механізмах (патрони, оправки) не користуються системи з трьох і більше клинів.
^ 3.3.2.1. Умова самогальмування клина
Мал. 3.6. Умова самогальмування клину.
Де: - Кут тертя.
Де: – коефіцієнт тертя;
Для клину з тертям тільки по похилій поверхні умова самогальмування:
З тертям на двох поверхнях:
Маємо: ; або: ;.
Тоді: умова самогальмування для клину з тертям на двох поверхнях:
Для клину з тертям тільки на похилій поверхні:
З тертям на двох поверхнях:
З тертям тільки на похилій поверхні:
^ 3.3.3.Ексцентрикові затискачі
Мал. 3.7. Схеми розрахунку ексцентриків.
Такі затискачі є швидкодіючими, але розвивають меншу силу, ніж гвинтові. Мають властивість самогальмування. Основний недолік: не можуть надійно працювати при значних коливаннях розмірів між настановною та затискною поверхнею оброблюваних деталей.
;
Де: (- середнє значення радіуса, проведеного з центру обертання ексцентрика в точку А затиску, мм; (- середній кут підйому ексцентрика в точці затиску; (, (1 – кути тертя ковзання в точці А затиску та на осі ексцентрика).
Для розрахунків приймають:
При l 2D розрахунок можна робити за такою формулою:
Умови самогальмування ексцентрика:
Зазвичай приймають.
Матеріал: сталь 20Х із цементацією на глибину 0,81,2 мм та загартуванням до HRC 50…60.
3.3.4. Цанги
Цангиявляють собою пружні гільзи. Їх застосовують для встановлення заготовок по зовнішнім та внутрішнім циліндричним поверхням.
Де: Pз- Сила закріплення заготівлі; Q – сила стиснення пелюсток цанги; - Кут тертя між цангою та втулкою.
Мал. 3.8. Цанги.
^ 3.3.5. Пристрої для затискання деталей типу тіл обертання
Крім цанги для затиску деталей, що мають циліндричну поверхню, застосовують розтискні оправки, затискні втулки з гідропластом, оправки та патрони з тарілчастими пружинами, мембранні патрони та інші.
Консольні та центрові оправки застосовують для установки з центральним базовим отвором втулок, кілець, шестерень, що обробляються на багаторізцевих шліфувальних та інших верстатах.
При обробці партії таких деталей потрібно отримати високу концентричність зовнішніх та внутрішніх поверхонь та задану перпендикулярність торців до осі деталі.
Залежно від способу встановлення та центрування оброблюваних деталей консольні та центрові оправки можна поділити на наступні види: 1) жорсткі (гладкі) для установки деталей із зазором або натягом; 2) розтискні цангові; 3) клинові (плунжерні, кулькові); 4) з тарілчастими пружинами; 5) самозатискні (кулачкові, роликові); 6) з центруючою пружною втулкою.
Мал. 3.9. Конструкції оправок: а -гладке оправлення; б -оправлення з розрізною втулкою.
На рис. 3.9, апоказана гладка оправка 2, на циліндричній частині якої встановлена оброблювана деталь 3 . Тяга 6 , закріплена на штоку пневмоциліндра, при переміщенні поршня зі штоком вліво головкою 5 натискає на швидкозмінну шайбу 4 та затискає деталь 3 на гладкій оправці 2 . Оправлення конічною частиною 1 вставляється в конус шпинделя верстата. При затиску оброблюваної деталі на оправці осьова сила Q на штоку механізованого приводу викликає між торцями шайби 4 , уступом оправки та оброблюваної деталлю 3 момент від сили тертя, більший, ніж момент М рез від сили різання Р z . Залежність між моментами:
;
Звідки сила на штоку механізованого приводу:
.
За уточненою формулою:
.
Де: - Коефіцієнт запасу; Р z - вертикальна складова сила різання, Н (кгс); D -зовнішній діаметр поверхні оброблюваної деталі, мм; D 1 - зовнішній діаметр швидкозмінної шайби, мм; d -діаметр циліндричної настановної частини оправки, мм; f = 0,1 - 0,15- Коефіцієнт тертя зчеплення.
На рис. 3.9, бпоказано оправлення 2 з розрізною втулкою 6, на якій встановлюють і затискають оброблювану деталь 3. Конічною частиною 1 оправлення 2 вставляють у конус шпинделя верстата. Затискач і розтискання деталі на оправці виробляють механізованим приводом. При подачі стисненого повітря праву порожнину пневмоциліндра поршень, шток і тяга 7 рухаються вліво і головка 5 тяги з шайбою 4 переміщує розрізну втулку 6 по конусу оправки, поки вона не затисне деталь на оправці. Під час подачі стисненого повітря до лівої порожнини пневмоциліндра поршень, шток; і тяга переміщуються праворуч, головка 5 з шайбою 4 відходять від втулки 6 деталь розтискається.
Рис.3.10. Консольне оправлення з тарілчастими пружинами (а)та тарілчаста пружина (б).
Крутний момент від вертикальної сили різання Р z повинен бути менше моменту від сил тертя на циліндричній поверхні розрізної втулки 6 оправлення. Осьова сила на штоку механізованого приводу (див. рис. 3.9, б).
;
Де: - половина кута конуса оправлення, град; - Кут тертя на поверхні контакту оправки з розрізною втулкою, град; f = 0,15-0,2- коефіцієнт тертя.
Оправлення та патрони з тарілчастими пружинами застосовують для центрування та затиску по внутрішній або зовнішній циліндричній поверхні оброблюваних деталей. На рис. 3.10, а, бвідповідно показані консольна оправка з тарілчастими пружинами та тарілчаста пружина. Оправлення складається з корпусу 7, наполегливого кільця 2, пакета тарілчастих пружин 6 натискної втулки 3 і тяги 1, з'єднаної зі штоком пневмоциліндра. Оправлення застосовують для встановлення та закріплення деталі 5 по внутрішній циліндричній поверхні. При переміщенні поршня зі штоком і тягою 1 ліворуч остання головкою 4 і втулкою 3 натискає на тарілчасті пружини 6. Пружини випрямляються, їх зовнішній діаметр збільшується, а внутрішній зменшується, оброблювана деталь центрується 5 і затискається.
Розмір настановних поверхонь пружин при стисканні може змінюватись в залежності від їх розміру на 0,1 - 0,4 мм. Отже, базова циліндрична поверхня оброблюваної деталі повинна мати точність 2-3 класів.
Тарілчасту пружину з прорізами (рис. 3.10, б) можна розглядати як сукупність дволанкових важільно-шарнірних механізмів двосторонньої дії, що розтискаються осьовою силою. Визначивши крутний момент М резвід сили різання Р zта вибираючи коефіцієнт запасу До, коефіцієнт тертя fта радіус Rнастановної поверхні тарілчастої поверхні пружини, отримаємо рівність:
З рівності визначимо сумарну радіальну силу затиску, що діє на поверхні поверхні оброблюваної деталі:
.
Осьова сила на штоку механізованого приводу для тарілчастих пружин:
З радіальними прорізами
;
Без радіальних прорізів
;
Де: - Кут нахилу тарілчастої пружини при затиску деталі, град; К = 1,5 - 2,2- Коефіцієнт запасу; М рез - крутний момент від сили різання Р z , Н-м (кгс-см); f = 0,1 - 0,12- коефіцієнт тертя між настановною поверхнею тарілчастих пружин і базовою поверхнею оброблюваної деталі; R - радіус настановної поверхні тарілчастої пружини, мм; Р z- Вертикальна складова сила різання, Н (кгс); R 1 - Радіус обробленої поверхні деталі, мм.
Патрони та оправки з самоцентруючими тонкостінними втулками, наповненими гідропластмасою, застосовують для установки по зовнішній або внутрішній поверхні деталей, що обробляються на токарних та інших верстатах.
На пристосуваннях з тонкостінною втулкою деталі, що обробляються зовнішньою або внутрішньою поверхнею встановлюють на циліндричну поверхню втулки. При розтисканні втулки гідропластмасою деталі центруються та затискаються.
Форма та розміри тонкостінної втулки повинні забезпечувати її достатню деформацію для надійного затискання деталі на втулці при обробці деталі на верстаті.
При конструюванні патронів та оправок з тонкостінними втулками з гідропластмасою розраховують:
основні розміри тонкостінних втулок;
розміри натискних гвинтів та плунжерів у пристосувань з ручним затискачем;
розміри плунжерів, діаметр циліндра та хід поршня для пристроїв з механізованим приводом.
Мал. 3.11. Тонкостінна втулка.
Вихідними даними для розрахунку тонкостінних втулок є діаметр D дотвори або діаметр шийки оброблюваної деталі та довжина l дотвори або шийки оброблюваної деталі.
Для розрахунку тонкостінної самоцентруючої втулки (рис. 3.11) приймемо такі позначення: D - діаметр настановної поверхні центруючої втулки 2, мм; h -товщина тонкостінної частини втулки, мм; Т -довжина опорних поясів втулки, мм; t -товщина опорних поясів втулки, мм; - Найбільша діаметральна пружна деформація втулки (збільшення або зменшення діаметра в її середній частині) мм; S max- максимальний зазор між настановною поверхнею втулки і базовою поверхнею оброблюваної деталі 1 у вільному стані, мм; l до- Довжина контактної ділянки пружної втулки з настановною поверхнею оброблюваної деталі після розтиску втулки, мм; L-довжина тонкостінної частини втулки, мм; l д- Довжина оброблюваної деталі, мм; D д- діаметр базової поверхні оброблюваної деталі, мм; d -діаметр отвору опорних поясів втулки, мм; р - тиск гідропластмаси, необхідний для деформації тонкостінної втулки, МПа (кгс/см 2); r 1 - радіус закруглення втулки, мм; M рез =P z r -допустимий момент, що крутить, що виникає від сили різання, Н-м (кгс-см); P z - Сила різання, Н (кгс); r - плече моменту сили різання.
На рис. 3.12 показана консольна оправка з тонкостінною втулкою та гідропластмасою. Оброблювану деталь 4 базовим отвором встановлюють на зовнішню поверхню тонкостінної втулки 5. При подачі стисненого повітря в штокову порожнину пневмоциліндра поршень зі штоком переміщається в пневмоциліндрі вліво і шток через тягу 6 та важіль 1 пересуває плунжер 2, який натискає на гідропластмасу 3 . Гідропластмаса рівномірно тисне на внутрішню поверхню втулки 5, втулка розтискається; зовнішній діаметр втулки збільшується, і вона центрує і закріплює оброблювану деталь 4.
Мал. 3.12. Консольне оправлення з гідропластмасою.
Мембранні патрони застосовують для точного центрування та затиску деталей, що обробляються на токарних та шліфувальних верстатах. У мембранних патронах оброблювані деталі встановлюють по зовнішній або внутрішній поверхні. Базові поверхні деталей повинні бути оброблені за 2-за класами точності. Мембранні набої забезпечують точність центрування деталей 0,004-0,007 мм.
Мембрани- Це тонкі металеві диски з ріжками або без ріжків (кільцеві мембрани). Залежно від впливу на мембрану штока механізованого приводу - тягнучого або штовхаючого дії - мембранні патрони поділяються на розтискні та затискні.
У розтискному мембранному ріжковому патроні при встановленні кільцевої деталі мембрана з ріжками штоком приводу прогинається вліво до шпинделя верстата. При цьому ріжки мембрани з гвинтами, що затискають, встановленими на кінцях ріжків, сходяться до осі патрона, і оброблене кільце встановлюється центральним отвором в патроні.
При припиненні натиску на мембрану під дією пружних сил вона випрямляється, її ріжки з гвинтами розходяться від осі патрона і затискають кільце, що обробляється, по внутрішній поверхні. У затискному мембранному ріжковому патроні при встановленні кільцевої деталі зовнішньої поверхні мембрана штоком приводу прогинається вправо від шпинделя верстата. При цьому ріжки мембрани розходяться від осі патрона і деталь, що обробляється, розтискається. Потім встановлюється наступне кільце, натиск на мембрану припиняється, вона випрямляється і ріжками з гвинтами затискає кільце, що обробляється. Затискні мембранні ріжкові патрони з механізованим приводом виготовляються МН 5523-64 і МН 5524-64 і з ручним приводом МН 5523-64.
Мембранні патрони бувають ріжкові та чашкові (кільцеві), їх виготовляють із сталі 65Г, ЗОХГС із загартуванням до твердості HRC 40-50. Основні розміри ріжкових та чашкових мембран нормалізовані.
На рис. 3.13, а, бпоказано конструктивну схему мембранно-ріжкового патрона 1 . На задньому кінці шпинделя верстата встановлений пневмопривід патрона. При подачі стисненого повітря в ліву порожнину пневмоциліндра поршень зі штоком і тягою 2 переміщається вправо. При цьому тяга 2, натискаючи на ріжкову мембрану 3, прогинає її, кулачки (ріжки) 4 розходяться, і деталь 5 розтискається (рис. 3.13, б). Під час подачі стисненого повітря в праву порожнину пневмоциліндра поршень його зі штоком і тягою 2 переміщається вліво і відходить від мембрани 3. Мембрана під дією внутрішніх пружних сил випрямляється, кулачки 4 мембрани сходяться та затискають по циліндричній поверхні деталь 5 (рис. 3.13, а).
Мал. 3.13. Схема мембранно-ріжкового патрона
Основні дані для розрахунку патрона (рис. 3.13, а)з ріжко-, виттям мембраною: момент різання М рез, що прагне повернути оброблювану деталь 5 у кулачках 4 патрона; діаметр d = 2bбазової зовнішньої поверхні оброблюваної деталі; відстань lвід середини мембрани 3 до середини кулачків 4. На рис. 3.13, вдана розрахункова схема навантаженої мембрани. Кругла, жорстко закріплена по зовнішній поверхні мембрана навантажена рівномірно розподіленим згинальним моментом М І, прикладеним по концентричному колу мембрани радіусу bбазової поверхні оброблюваної деталі. Ця схема є результатом накладання двох схем, показаних на рис. 3.13, г, д,причому М І =М 1 +М 3 .
На рис. 3.13, вприйнято: а -радіус зовнішньої поверхні мембрани, см (вибирають за конструктивними умовами); h = 0,10,07- Товщина мембрани, см; М І - момент, що згинає мембрану, Н-м (кгс-мм); - кут розтискання кулачків 4 мембрани, необхідний для встановлення та затиску оброблюваної деталі з найменшим граничним розміром, град.
На рис. 3.13, епоказаний максимальний кут розтискання кулачків мембрани:
Де: - Додатковий кут розтискання кулачка, що враховує допуск на неточність виготовлення настановної поверхні деталі; - Кут розтиску кулачків, що враховує діаметральний зазор, необхідний для можливості встановлення деталей в патрон.
З рис. 3.13, eвидно, що кут:
;
Де: допуск на неточність виготовлення деталі на суміжній попередній операції; мм.
Число кулачків n мембранного патрона приймають залежно від форми та розмірів оброблюваної деталі. Коефіцієнт тертя між настановною поверхнею деталі та кулачків 
. Коефіцієнт запасу. Допуск на розмір настановної поверхні деталі задається кресленням. Модуль пружності МПа (кгс/см2).
Маючи необхідні дані, розраховують мембранний патрон.
1. Радіальна сила одному кулачці мембранного патрона передачі крутного моменту М рез
Сили P з викликають момент, що згинає мембрану (див. рис. 3.13, в).
2. При велику кількістькулачків патрона момент М п можна вважати рівномірно чинним по колу мембрани радіусу bі викликає її вигин:
3. Радіусом азовнішньої поверхні мембрани (з конструктивних міркувань) задаються.
4. Відношення традіусу амембрани до радіусу bнастановної поверхні деталі: а/b = т.
5. Моменти М 1 і М 3 у частках від М і (М і = 1) знаходять в залежності від m= a/bза такими даними (табл. 3.1):
Таблиця 3.1
| m=a/b | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2,0 | 2,25 | 2,5 | 2,75 | 3,0 |
| M 1 | 0,785 | 0,645 | 0,56 | 0,51 | 0,48 | 0,455 | 0,44 | 0,42 |
| M 3 | 0,215 | 0,355 | 0,44 | 0,49 | 0,52 | 0,545 | 0,56 | 0,58 |
6. Кут (рад) розтискання кулачків при закріпленні деталі з найменшим граничним розміром:
7. Циліндрична жорсткість мембрани [Н/м (кгс/см)]:
Де: МПа – модуль пружності (кгс/см 2); =0,3.
8. Кут найбільшого розтиску кулачків (рад):
9. Сила на штоку механізованого приводу патрона, необхідна для прогину мембрани та розведення кулачків при розтисканні деталі, на максимальний кут:
.
При виборі точки докладання та напрямку затискного зусилля необхідно дотримуватись наступного: для забезпечення контакту заготовки з опорним елементом та усунення можливого її зсуву при закріпленні затискне зусилля слід спрямовувати перпендикулярно до поверхні опорного елемента; з метою усунення деформації заготівлі при закріпленні точку застосування затискного зусилля треба вибирати так, щоб лінія його дії перетинала опорну поверхню інсталяційного елемента.
Кількість точок докладання затискних зусиль визначають безпосередньо кожного випадку затиску заготовки залежно від виду заготовки, способу обробки, напрями сили різання. Для зменшення вібрації та деформації заготівлі під дією сил різання слід підвищувати жорсткість системи заготівля – пристосування шляхом збільшення кількості точок затискання заготівлі за рахунок введення допоміжних опор.
До затискних елементів належать гвинти, ексцентрики, прихвати, тискові губки, клини, плунжери, планки. Вони є проміжними ланками у складних затискних системах. Форма робочої поверхні затискних елементів, що контактують із заготівлею, в основному така ж, як і настановних елементів. Графічно затискні елементи позначаються згідно з табл. 3.2.
Таблиця 3.2 Графічне позначення затискних елементів
Контрольні завдання.
Завдання 3.1.
Основні правила при закріпленні заготівлі?
Завдання 3.2.
Від чого залежить кількість точок затискання деталі під час обробки?
Завдання 3.3.
Переваги та недоліки застосування ексцентриків.
Завдання 3.4.
Графічне позначення затискних елементів.
Основне призначення затискних пристроїв пристосувань - забезпечення надійного контакту (невідривності) заготівлі або деталі, що збирається з установочними елементами, попередження її зміщення в процесі обробки або складання.
Важільні затискачі.Важельні затискачі (рисунок 2.16) застосовують у поєднанні з іншими елементарними затискачами, утворюючи складніші затискні системи. Вони дозволяють змінювати величину і напрямок сили, що передається.
Клиновий механізм.Клин дуже широко використовують у затискних механізмах пристосувань, цим забезпечується простота та компактність конструкції, надійність у роботі. Клин може бути простим затискним елементом, що діє безпосередньо на заготівлю, так і входити в поєднання з будь-яким іншим простим при створенні комбінованих механізмів. Застосування в затискному механізмі клина забезпечує збільшення вихідної сили приводу, зміну напрямку вихідної сили, самогальмування механізму (здатність зберігати силу затиску при припиненні дії сили, що створюється приводом). Якщо клиновий механізм застосовують для зміни напряму сили затиску, то кут клина зазвичай дорівнює 45 °, а якщо для збільшення сили затиску або підвищення надійності, то кут клина приймають рівним 6 ... 15 ° (кути самогальмування).
o механізми з плоским однокосним клином (
o багатоклінові (багатоплунжерні) механізми;
o ексцентрики (механізми з криволінійним клином);
o торцеві кулачки (механізми з циліндричним клином).
11. Дія сил різання, затискачів та їх моментів на оброблювану деталь
У процесі обробки різальний інструмент здійснює певні рухи щодо заготівлі. Тому необхідне розташування поверхонь деталі можна забезпечити лише у таких випадках:
1) якщо заготівля займає певне положення робочій зоніверстата;
2) якщо положення заготовки у робочій зоні визначено на початок обробки, з урахуванням цього можна коригувати руху формообразования.
Точне положення заготівлі в робочій зоні верстата досягається в процесі встановлення в пристосуванні. Процес установки включає базування (тобто надання заготівлі необхідного положення щодо обраної системи координат) і закріплення (тобто додаток сил і пар сил до заготівлі для забезпечення сталості та незмінності її положення, досягнутого при базуванні).
Фактичне положення заготовки, встановленої в робочій зоні верстата, відрізняється від необхідного, що обумовлюється відхиленням положення заготовки (у напрямку розміру, що витримується) в процесі установки. Це відхилення називають похибкою установки, що складається з похибки базування та похибки закріплення.
Поверхні, що належать до заготівлі та використовуються при її базуванні, називають технологічними базами, а використовувані для її вимірювань - вимірювальними базами.
Для встановлення заготівлі в пристрої зазвичай використовують кілька баз. Спрощено вважають, що заготівля стикається з пристосуванням у точках, які називаються опорними. Схему розташування опорних точок називають схемою базування. Кожна опорна точка визначає зв'язок заготівлі з обраною системою координат, у якій здійснюється обробка заготівлі.
1. При високі вимогидо точності обробки як технологічної бази слід використовувати точно оброблену поверхню заготівлі та прийняти таку схему базування, яка забезпечує найменшу похибку установки.
2. Одним із найпростіших способів підвищення точності базування є дотримання принципу суміщення баз.
3. Для підвищення точності обробки слід дотримуватися принципу сталості баз. Якщо це неможливо з будь-яких причин, необхідно, щоб нові бази були оброблені точніше попередніх.
4. Як бази слід використовувати прості формою поверхні (плоскі, циліндричні і конічні), у тому числі за необхідності можна створити комплект баз. У тих випадках, коли поверхні заготівлі не задовольняють вимогам, що пред'являються до баз (тобто за своїми розмірами, формою та розташуванням не можуть забезпечити задану точність, стійкість і зручність обробки), на заготівлі створюють штучні бази (центрові отвори, технологічні отвори , платики, виточки та ін.).
Основні вимоги до закріплення заготівель у пристроях такі.
1. Закріплення повинно забезпечити надійний контакт заготовки з опорами пристосувань та гарантувати незмінність положення заготовки щодо технологічного оснащення у процесі обробки або при відключенні енергії.
2. Закріплення заготовки необхідно застосовувати тільки в тих випадках, коли сила обробки або інші сили можуть змістити заготовку (наприклад, при протягуванні паза шпонки заготовку не закріплюють).
3. Сили закріплення не повинні викликати великих деформацій та зминання бази.
4. Закріплення та звільнення заготівлі повинні виконуватися з мінімальною витратоючасу та зусиль з боку робітника. Найменшу похибку закріплення забезпечують затискні пристрої, що створюють
постійну силу закріплення (наприклад, пристрої з пневматичним або гідравлічним приводом).
5. Для зменшення похибки закріплення слід використовувати базові поверхні з низькою шорсткістю; застосовувати пристрої з приводом; встановлювати заготовки на опори з плоскою головкою або точно оброблені опорні пластини.
Квиток 13
Затискні механізми пристосувань Затискними називають механізми, що усувають можливість вібрації або зміщення заготовки щодо настановних елементів під дією власної ваги та сил, що виникають у процесі обробки (складання). Основне призначення затискних пристроїв – забезпечення надійного контакту заготівлі з настановними елементами, попередження її зміщення та вібрацій у процесі обробки, а також для забезпечення правильної установкита центрування заготівлі.
Розрахунок сил затиску
Розрахунок сил затиску може бути зведений до розв'язання задачі статики на рівновагу твердого тіла (заготівлі) під дією системи зовнішніх сил.
До заготівлі з одного боку прикладено силу тяжкості і сили, що виникають у процесі обробки, з іншого – шукані затискні сили – реакції опор. Під дією цих сил заготівля має зберегти рівновагу.
Приклад 1. Сила закріплення притискає заготовку до опор пристосування, а сила різання, що виникає при обробці деталей (рисунок 2.12,а) прагне зрушити заготовку вздовж опорної площини.
На заготівлю діють сили: на верхній площині сила затиску і сила тертя, що перешкоджає зсуву заготовки; по нижній площині сили реакції опор (на малюнку не показано) рівні силі затиску та сила тертя між заготовкою та опорами . Тоді рівняння рівноваги заготівлі буде
,
де - Коефіцієнт запасу;
– коефіцієнт тертя між заготівлею та затискним механізмом;
– коефіцієнт тертя між заготівлею та опорами пристосування.
Звідки 
Рисунок 2.12 – Схеми розрахунку сил затискача
Приклад 2. Сила різання спрямована під кутом до сили закріплення (рисунок 2.12,б).
Тоді рівняння рівноваги заготівлі буде
З малюнок 2.12,б знайдемо складові зусилля різання
Підставляючи, отримаємо
Приклад 3. Заготовка обробляється на токарному верстатіі закріплюється у трикулачковому патроні. Сили різання створюють крутний момент, що прагнуть провернути заготівлю в кулачках. Сили тертя, що у точках контакту кулачків із заготівлею, створюють момент тертя , що перешкоджає повороту заготовки. Тоді умова рівноваги заготівлі буде
.
Момент різання визначиться за величиною вертикальної складової сили різання
.
Момент тертя
.
Елементарні затискні механізми
До елементарних затискних пристроїв відносяться найпростіші механізми, що використовуються для закріплення заготовок або виконують роль проміжних ланок у складних затискних системах:
гвинтові;
клинові;
ексцентрикові;
важільні;
центруючі;
рейково-важільні.
Гвинтові затискачі. Гвинтові механізми (рисунок 2.13) широко використовуються у пристосуваннях з ручним закріпленням заготовок, з механізованим приводом, а також на автоматичних лініях при використанні пристроїв-супутників. Перевагою їх є простота конструкції, невисока вартість та висока надійність у роботі.
Гвинтові механізми використовують як безпосереднього затиску, так у поєднанні з іншими механізмами. Силу на рукоятці, необхідну створення сили затиску , можна розрахувати по формуле:
,
де – середній радіус різьблення, мм;
- Виліт ключа, мм;
- Кут підйому різьблення;
Кут тертя в різьбовій парі.
Клиновий механізм. Клин дуже широко використовують у затискних механізмах пристосувань, цим забезпечується простота та компактність конструкції, надійність у роботі. Клин може бути простим затискним елементом, що діє безпосередньо на заготівлю, так і входити в поєднання з будь-яким іншим простим при створенні комбінованих механізмів. Застосування в затискному механізмі клина забезпечує збільшення вихідної сили приводу, зміну напрямку вихідної сили, самогальмування механізму (здатність зберігати силу затиску при припиненні дії сили, що створюється приводом). Якщо клиновий механізм застосовують для зміни напряму сили затиску, то кут клина зазвичай дорівнює 45 °, а якщо для збільшення сили затиску або підвищення надійності, то кут клина приймають рівним 6 ... 15 ° (кути самогальмування).
Клин застосовують у наступних конструктивних варіантах затискачів:
механізми з плоским однокосним клином (рисунок 2.14 б);
багатоклінові (багатоплунжерні) механізми;
ексцентрики (механізми з криволінійним клином);
торцеві кулачки (механізми з циліндричним клином).
На малюнок 2.14 а наведена схема двокутового клина.
При затиску заготівлі клин під дією сили рухається вліво, При русі клина на його площинах виникають нормальні сили та сили тертя (рисунок 2.14,б).
Істотним недоліком розглянутого механізму є низький коефіцієнт корисної дії(ККД) через втрати на тертя.
Приклад використання клина в пристрої показаний на
малюнку 2.14, р.
Для підвищення ККД клинового механізму тертя ковзання на поверхнях клину замінюють тертям кочення, застосовуючи опорні ролики (рис. 2.14 в).
Багатоклінові механізми бувають з одним, двома або більшим числомплунжерів. Одно- та двоплунжерні застосовують як затискні; багатоплунжерні використовують як самоцентруючі механізми.
Ексцентрикові затискачі. Ексцентрик є з'єднанням в одній деталі двох елементів – круглого диска (рисунок 2.15,д) і плоского однокосого клина. При повороті ексцентрика навколо осі обертання диска клин входить в зазор між диском і заготовкою і розвиває силу затиску.
Робоча поверхня ексцентриків може бути колом (кругові) або спіраллю (криволінійні).
Ексцентрикові затискачі є швидкодіючими з усіх ручних затискних механізмів. По швидкодії вони можна порівняти з пневмозажимами.
Недоліками ексцентрикових затискачів є:
мала величина робочого ходу;
обмежена величиною ексцентриситету;
підвищена стомлюваність робітника, тому що при відкріпленні заготовки робітнику необхідно прикладати силу, обумовлену властивістю самогальмування ексцентрика;
ненадійність затиску при роботі інструмента з ударами або вібраціями, оскільки це може призвести до самовідкріплення заготовки.
Незважаючи на ці недоліки ексцентрикові затискачі широко використовують у пристосуваннях (рисунок 2.15 б), особливо в дрібносерійному та середньосерійному виробництвах.
Для досягнення необхідної сили закріплення визначимо найбільший момент на ручці ексцентрика
де – сила на рукоятці,
- Довжина рукоятки;
- Кут повороту ексцентрика;
- Кути тертя.
Важільні затискачі. Важельні затискачі (рисунок 2.16) застосовують у поєднанні з іншими елементарними затискачами, утворюючи складніші затискні системи. Вони дозволяють змінювати величину і напрямок сили, що передається.
Конструктивних різновидів важільних затискачів багато, проте всі вони зводяться до трьох силових схем, показаних на малюнку 2.16, де наведено також формули розрахунку необхідної величини зусилля для створення сили затискача заготовки для ідеальних механізмів (без урахування сил тертя). Це зусилля визначається за умови рівності нулю моментів усіх сил щодо точки обертання важеля. На малюнку 2.17 показано конструктивні схеми важільних затискачів.
За виконання низки операцій механічної обробки жорсткість ріжучого інструменту та всієї технологічної системи загалом виявляється недостатньою. Для усунення відтискань та деформацій інструменту використовуються різні напрямні елементи. Основні вимоги до таких елементів: точність, зносостійкість, змінність. Такі пристрої називаються кондукторами або кондукторними втулкамиі використовуються при свердлильних та розточувальних роботах .
Конструкції та розміри кондукторних втулок для свердління стандартизовані (рис. 11.10). Втулки бувають постійними (рис. 11.10 а) та змінними
Мал. 11.10. Конструкції кондукторних втулок: а) постійні;
б) змінні; в) скорозмінні із замком
(Рис. 11.10 б). Постійні втулки використовують у одиничному виробництві для обробки одним інструментом. Змінні втулки використовують у серійному та масовому виробництві. Швидкозмінні втулки із замком (рис. 11.10 в) використовують при обробці отворів декількома інструментами, що послідовно змінюються.
При діаметрі отвору до 25 мм втулки виготовляють із сталі У10А, із загартуванням до 60...65. При діаметрі отвору більше 25 мм втулки виготовляють із сталі 20 (20Х), з наступною цементацією та загартуванням на ту ж твердість.
Якщо інструменти направляються у втулці не робочою частиною, а циліндричними ділянками, що центрують, то використовуються спеціальні втулки (рис. 11.11). На рис. 11.11 показана втулка для свердління отворів на накло-
15. Настроювальні елементипристроїв.
-Настроювальні елементи (висотні та кутові установки) застосовують для контролю положення інструменту при налаштуванні верстата.)
- Настроювальні елементи , що забезпечують правильне положенняріжучого інструменту при налагодженні верстата для отримання заданих розмірів. Такими елементами є висотні та кутові установки фрезерних пристроїв, що застосовуються для контролю положення фрези при налагодженні та підналагодженні верстата.
Настроювальні елементи виконують такі функції : 1) Запобігають виведенню інструменту під час роботи. 2) Надають інструменту точного положення щодо пристосування, до них належать установи (габарити), копіри. 3) Виконують обидві функції, викладені вище, до них відносяться кондукторні втулки, що направляють втулки. Кондукторні втулки прим.при об-ці отворів свердлами, зенкерами, розгортками. Кондукторні втулки бувають: постійні, швидкозмінні та змінні. Постяные з буртиком і без прим-ся коли отвір обраб.одним інструментом. Вони запресовуються в частині корпусу-кондукторної плити Н7/n6. Зміні втулки застосовуються при обробці одним інструментом, але з урахуванням заміни внаслідок зносу. Коли отвір на операції обробляється послідовно декількома інструментами. Відрізняються від змінних наскрізним пазом у буртику. Застосовуються і спец.кондукторні втулки, що мають конструкцію, що відповідає особливостям заготівлі та операції. Подовжена втулка Втулка з похилим торцем Втулки, що направляють, виконують постійними тільки функцію запобігання відведення інструменту. Напр револьверних верстатах вона встановлюється в отвір шпинделя і обертається з ним. Отвір у напрямні втулки виконується Н7. Копіри-використовуються для точного розташування інструменту щодо пристосування при обробці криволінійних поверхонь. Копіри бувають накладні та вбудовані. Накладні накладаються на заготівлю та закріплюються разом з нею. Направляюча частина инструм.має безперервний контакт з Копіром, а ріжуча частина виконує необхідний профіль. Вбудовані копіри встановлюються на корпус пристрою. Копіром направляється копірний палець, який через спеціально вбудований пристрій в верстат передає шпинделю з інструментом соотв.рух для обробки криволінійного профілю. Установи бувають стандартні та спеціальні, висотні та кутові. Висотні установи орієнтують інструмент в одному напрямку, кутові за двома напрямками. Координація інструменту по установах проводиться за допомогою стандартних плоских щупів товщиною 1,3,5 мм або циліндричних діаметром3 або 5мм. Розташовуються установи на корпусі пристосування осторонь заготовки з урахуванням врізання інструменту і закріплюються гвинтами і фіксуються штифтами. Про використовуваному щупі для налаштування інструменту на установку на складальному кресленні пристосування вказується в тех.вимогах, допускається і графічно.
Для установки (налагодження) положення стола верстата разом із пристосуванням щодо ріжучого інструменту застосовуються спеціальні шаблони-установи, виконані у вигляді різних форм пластин, призм і косинців. Установи закріплюються на корпусі пристрою; їх еталонні поверхні повинні бути розташовані нижче оброблюваних поверхонь заготовки, щоб не заважати проходу різального інструменту. Найчастіше установи застосовують при обробці на фрезерних верстатах, налаштованих на автоматичне отримання розмірів заданої точності.
Розрізняють висотні та кутові установи. Перші служать для правильного розташуваннядеталі щодо фрези за висотою, другі – і за висотою та у бічному напрямку. Виготовляються зі сталі 20Х, з цементацією на глибину 0,8 – 1,2 мм з наступним загартуванням до твердості HRC 55…60 од.
Настроювальні елементи для різального інструменту (приклад)
Комплексне проведення виробничих досліджень точності роботи діючих автоматичних ліній, експериментальних досліджень та теоретичного аналізу має дати відповіді на такі основні питання проектування технологічних процесів виробництва корпусних деталей на автоматичних лініях а) обґрунтування для вибору технологічних методів та числа послідовно виконуваних переходів для обробки найбільш відповідальних поверхонь деталей з урахуванням заданих вимог точності б) встановлення оптимального ступеня концентрації переходів в одній позиції, виходячи з умов навантаження та необхідної точності обробки; в) вибір методів та схем установки при проектуванні настановних елементів пристроїв автоматичних ліній для забезпечення точності обробки що забезпечують спрямування та фіксацію різальних інструментів у зв'язку з вимогами точності обробки д) вибір методів налаштування верстатів на необхідні розміри та вибір контрольних засобів для надійної підтримки настроювального розміру е) обґрунтування вимог до точності верстатів та до точності складання автоматичної лінії за параметрами, що надають безпосередній впливна точність обробки ж) обґрунтування вимог до точності чорних заготовок у зв'язку з точністю їх встановлення та уточненням в ході обробки, а також встановлення нормативних величин для розрахунку припусків на обробку; з) виявлення та формування методичних положень для точнісних розрахунків при проектуванні автоматичних ліній.
16. Пневматичні приводи. Призначення та вимоги до них.
Пневматичний привід (пневмопривід)- сукупність пристроїв, призначених для руху частин машин і механізмів за допомогою енергії стисненого повітря.
Пневмопривід, подібно до гідроприводу, є свого роду «пневматичну вставку» міжпривідним двигуном і навантаженням (машиною або механізмом) і виконує ті ж функції, що і механічна передача (редуктор, ременна передача, кривошипно-шатунний механізм і т. д.). Основне призначення пневмоприводу , як і механічної передачі, - перетворення механічної характеристикиприводного двигуна відповідно до вимог навантаження (перетворення виду руху вихідної ланки двигуна, його параметрів, а також регулювання, захист від перевантажень та ін.). Обов'язковими елементами пневмоприводу є компресор (генератор пневматичної енергії) та пневмодвигун
Залежно від характеру руху вихідної ланки пневмодвигуна (валу пневмомотора або штокапневмоциліндра), і, характеру руху робочого органу пневмопривід може бути обертальним або поступальним. Пневмоприводи з поступальним рухом набули найбільшого поширення в техніці.
Принцип дії пневматичних машин
Загалом, передача енергії в пневмоприводі відбувається таким чином:
1. Привідний двигун передає крутний момент на вал компресора, який повідомляє енергію робочого газу.
2. Робочий газ після спеціальної підготовки по пневмолінії через регулюючу апаратуру надходить у пневмодвигун, де пневматична енергія перетворюється на механічну.
3. Після цього робочий газ викидається в навколишнє середовище, на відміну від гідроприводу, в якому робоча рідина по гідролініях повертається або в гідробак, або безпосередньо до насоса.
Багато пневматичних машин мають свої конструктивні аналоги серед об'ємних гідравлічних машин. Зокрема, широко застосовуються аксіально-поршневі пневмомотори та компресори, шестеренні та пластинчасті пневмомотори, пневмоциліндри.
Типова схемапневмоприводу
Типова схема пневмоприводу: 1 - повітрозабірник; 2 – фільтр; 3 – компресор; 4 – теплообмінник (холодильник); 5-вологовідділювач; 6 - повітрозбірник (ресивер); 7-запобіжний клапан; 8- Дросель; 9 - маслорозпилювач; 10 - редукційний клапан; 11 – дросель; 12 – розподільник; 13 пневмомотор; М – манометр.
Повітря до пневмосистеми надходить через повітрозабірник.
Фільтр здійснює очищення повітря з метою попередження пошкодження елементів приводу та зменшення їхнього зносу.
Компресор здійснює стиск повітря.
Оскільки, згідно із законом Шарля, стиснене в компресорі повітря має високу температуру, то перед подачею повітря споживачам (як правило, пневмодвигунам) повітря охолоджують у теплообміннику (у холодильнику).
Щоб запобігти зледеніння пневмодвигунів внаслідок розширення в них повітря, а також зменшення корозії деталей, в пневмосистемі встановлюють вологовідділювач.
Ресивер служить створення запасу стисненого повітря, і навіть для згладжування пульсацій тиску в пневмосистеме. Ці пульсації обумовлені принципом роботи об'ємних компресорів (наприклад, поршневих), що подають повітря систему порціями.
У маслорозпилювачі в стиснене повітря додається мастило, завдяки чому зменшується тертя між рухомими деталями пневмоприводу і запобігає їх заклиненню.
У пневмоприводі обов'язково встановлюється редукційний клапан, що забезпечує подачу до пневмодвигунів стисненого повітря при постійному тиску.
Розподільник керує рухом вихідних ланок пневмодвигуна.
У пневмодвигуні (пневмомоторі або пневмоциліндрі) енергія стисненого повітря перетворюється на механічну енергію.
Пневмаприводами оснащуються:
1. стаціонарні пристрої, що закріплюються на столах фрезерних, свердлильних та інших верстатів;
2. пристосування, що обертаються - патрони, оправки і т.д.
3) пристосування, що встановлюються на обертових і ділильних столах при безперервній та позиційній обробці.
Як робочий орган застосовуються пневматичні камери односторонньої та двосторонньої дії.
При двосторонній дії поршень переміщається в обидва боки стисненим повітрям.
При односторонній дії поршень під час закріплення заготовки переміщається стисненим повітрям, а при розкріпленні пружиною.
Для збільшення сили закріплення застосовуються двох і трипоршневі циліндри або двох і трикамерні пнемакамери. При цьому зусилля затискання збільшується в 2...3 рази
Збільшення сили закріплення можна домогтися вбудовуванням у пнемопривід важелів підсилювачів.
Необхідно відзначити деякі переваги пневматичних приводів пристроїв.
Порівняно з гідроприводом він відрізняється чистотою, не потрібно мати гідростанції для кожного пристрою, якщо верстат на якому встановлено пристрій не забезпечений гідростанцією.
Пневмапривід характерний швидкістю дії, він перевершує не тільки ручні, але багато механізованих приводів. Якщо, наприклад, швидкість течії масла, що знаходиться під тиском у трубопроводі гідравлічного пристрою, становить 2,5...4,5 м/сек, максимально можлива - 9м/сек, то повітря, перебуваючи по тиску 4...5 МПа, поширюється трубопроводами зі швидкістю до 180 м/сек і більше. Тому протягом 1 години можна здійснити до 2500 спрацьовувань пневмапривода.
До переваг пневмаприводу слід віднести те, що його працездатність не залежить від коливань температури довкілля. Велика перевага полягає в тому, що пневмапривід забезпечують безперервну дію затискної сили, наслідком чого ця сила може бути значно меншою, ніж при ручному приводі. Ця обставина дуже важлива при обробці тонкостінних заготовок, схильних до деформації при закріпленні.
Переваги
· На відміну від гідроприводу - відсутність необхідності повертати робоче тіло (повітря) назад до компресора;
· менша вага робочого тіла порівняно з гідроприводом (актуально для ракетобудування);
· менша вага виконавчих пристроїв порівняно з електричними;
· можливість спростити систему за рахунок використання як джерела енергії балона зі стисненим газом, такі системи іноді використовують замість піропатронів, є системи, де тиск у балоні досягає 500 МПа;
· Простота і економічність, зумовлені дешевизною робочого газу;
· Швидкість спрацьовування та великі частоти обертання пневмомоторів (до декількох десятків тисяч обертів за хвилину);
· Пожежна безпека та нейтральність робочого середовища, що забезпечує можливість застосування пневмоприводу в шахтах та на хімічних виробництвах;
· Порівняно з гідроприводом - здатність передавати пневматичну енергію на великі відстані (до декількох кілометрів), що дозволяє використовувати пневмопривід як магістральний в шахтах і на рудниках;
· На відміну від гідроприводу, пневмопривід менш чутливий до зміни температури навколишнього середовища внаслідок меншої залежності ККДот витоків робочого середовища (робочого газу), тому зміна зазорів між деталями пневмоустаткування та в'язкості робочого середовища не надають серйозного впливу на робочі параметри пневмоприводу; це робить пневмопривід зручним для використання у гарячих цехах металургійних підприємств.
Недоліки
· Нагрівання та охолодження робочого газу в процесі стиску в компресорах і розширення в пневмомоторах; цей недолік обумовлений законами термодинаміки, і призводить до таких проблем:
· Можливість обмерзання пневмосистем;
· конденсація водяної пари з робочого газу, і у зв'язку з цим необхідність його осушення;
· Висока вартість пневматичної енергії в порівнянні з електричною (приблизно в 3-4 рази), що важливо, наприклад, при використанні пневмоприводу в шахтах;
· Ще нижчий ККД, ніж у гідроприводу;
· Низькі точність спрацьовування та плавність ходу;
· Можливість вибухового розриву трубопроводів або виробничого травматизму, через що в промисловому пневмоприводі застосовуються невеликі тиски робочого газу (зазвичай тиск у пневмосистемах не перевищує 1 МПа, хоча відомі пневмосистеми з робочим тиском до 7 МПа - наприклад, на атомних електростанціях), і, як наслідок, зусилля на робочих органах значно менші порівняно з гідроприводом). Там, де такої проблеми немає (на ракетах і літаках) або розміри систем невеликі, тиск може досягати 20 МПа і навіть вище.
· Для регулювання величини повороту штока приводу необхідно використання дорогих пристроїв – позиціонерів.
Конструкції всіх верстатних пристроїв ґрунтуються на використанні типових елементів, які можна розділити на такі групи:
настановні елементи, що визначають положення деталі у пристосуванні;
затискні елементи - пристрої та механізми для кріплення деталей або рухомих частин пристроїв;
елементи для спрямування ріжучого інструменту та контролю його положення;
силові пристрої для приведення в дію затискних елементів (механічні, електричні, пневматичні, гідравлічні);
корпуси пристроїв, на яких кріплять решту елементів;
допоміжні елементи, що служать для зміни положення деталі в пристрої щодо інструменту, для з'єднання між собою елементів пристроїв і регулювання їх взаємного положення.
1.3.1 Типові елементи пристосувань, що базують. Базуючими елементами пристроїв називаються деталі та механізми, що забезпечують правильне та одноманітне розташування заготовок щодо інструменту.
Тривале збереження точності розмірів цих елементів та їхнього взаємного розташування є найважливішою вимогою при конструюванні та виготовленні пристроїв. Дотримання цих вимог оберігає від шлюбу при обробці та скорочує час та кошти, що витрачаються на ремонт пристосування. Тому для встановлення заготовок не допускається безпосереднє використання корпусу пристрою.
Базуючі або настановні елементи пристосування повинні мати високу зносостійкість робочих поверхонь і тому виготовляються зі сталі і піддаються термічній обробці для досягнення необхідної поверхневої твердості.
При встановленні заготівля спирається на настановні елементи пристроїв, тому ці елементи називають опорами. Опори можна розділити на дві групи: групу основних та групу допоміжних опор.
Основними опорами називаються настановні або базуючі елементи, що позбавляють заготівлю при обробці всіх або кількох ступенів свободи відповідно до вимог обробки. Як основні опори для встановлення заготовок плоскими поверхнямиу пристосуваннях часто використовуються штирі та пластини.
Мал. 12.
Штирі (рис. 12) застосовуються з плоскою, сферичною і насіченою головкою. Штирі з плоскою головкою (рис. 12, а) призначені для встановлення заготовок обробленими площинами, другі та треті (рис. 12, б і в) для установки необробленими поверхнями, причому штирі зі сферичною головкою, як зношуються, застосовуються у випадках особливої необхідності наприклад, при установці заготовок вузьких деталей необробленою поверхнею для отримання максимальної відстані між опорними точками. Штирі з насіченою голівкою використовують для установки деталей по необробленим боковим поверхням, внаслідок того, що вони забезпечують більш стійке положення заготовки і тому в деяких випадках дозволяють використовувати менше зусилля її затискання.
У пристрої штирі зазвичай встановлюють з посадкою з натягом по 7 квалітету точності в отвори. Іноді в отвір корпусу пристосування запресовують перехідні загартовані втулки (мал. 12, а), в які штирі входять з посадкою з невеликим зазором по 7 квалітету.
Найбільш поширені конструкції пластин наведено на рис.13. Конструкція є вузькою пластинкою, що закріплюється двома або трьома. Для полегшення переміщення заготовки, а також для безпечного очищення пристосування від стружки вручну робоча поверхня платівки обрамляється фаскою під кутом 45° (рис 13 а). Основні переваги таких платівок - простота та компактність. Головки гвинтів, що кріплять пластинку, зазвичай потопають на 1-2 мм щодо робочої поверхні пластини.
Мал. 13 Опорні пластини: а – плоскі, б – з похилими пазами.
При базуванні заготовок циліндричної поверхні використовується установка заготовки на призму. Призмою називається настановний елемент з робочою поверхнеюу вигляді паза, утвореного двома площинами, нахиленими один до одного під кутом (рис. 14). Призми для встановлення коротких заготовок стандартизовані.
У пристосуваннях використовують призми з кутами б, рівними 60 °, 90 ° і 120 °. Найбільшого поширення набули призми з б =90
Мал. 14
При встановленні заготовок із чисто обробленими базами застосовують призми з широкими опорними поверхнями, а з чорновими базами – з вузькими опорними поверхнями. Крім цього, по чорнових базах застосовують точкові опори, запресовані в робочі поверхні призми (рис 15, б). У цьому випадку заготівлі, що мають викривленість осі, бочкоподібність та інші похибки форми технологічної бази, займають у призмі стійке та певне положення.
Рис.15
Допоміжні опори. При обробці нежорстких заготовок часто застосовують крім настановних елементів додаткові або опори, що підводяться, які підводять до заготовки після її базування по 6-ти точках і закріплення. Число додаткових опор та їх розташування залежить від форми заготівлі, місця застосування сил і моментів різання .
1.3.2 Затискні елементи та пристрої. Затискними пристроями або механізмами називають механізми, що усувають можливість вібрації або зміщення заготовки щодо настановних елементів пристосування під дією власної ваги та сил, що виникають у процесі обробки (складання).
Необхідність застосування затискних пристроїв зникає у двох випадках:
1. Коли обробляють (збирають) важку, стійку заготівлю (складальну одиницю), порівняно з вагою якої сили механічної обробки (складання) малі;
2. Коли сили, що виникають при обробці (складання), прикладені так, що вони не можуть порушити положення заготівлі, досягнуте базуванням.
До затискних пристроїв пред'являються такі вимоги:
1. При затиску не порушується положення заготівлі, досягнуте базуванням. Це задовольняється раціональним вибором напряму і точки докладання сили затиску.
2. Затискач не повинен викликати деформації заготовок, що закріплюються в пристосуванні, або псування (зминання) їх поверхонь.
3. Сила затиску має бути мінімальною необхідною, але достатньою для забезпечення надійного положення заготівлі щодо настановних елементів пристроїв у процесі обробки.
4. Затискач та відкріплення заготовки необхідно проводити з мінімальною витратою сил та часу робітника. При використанні ручних затискачів зусилля руки не повинно перевищувати 147 Н (15 кгс).
5. Сили різання не повинні, по можливості, сприймати затискні пристрої.
6. Затискний механізм повинен бути простим за конструкцією, максимально зручним та безпечним у роботі.
Виконання більшості цих вимог пов'язане з правильним визначенням величини, напряму та місця становища сил затиску.
Широке поширення гвинтових пристроїв пояснюється їхньою порівняльною простотою, універсальністю та безвідмовністю в роботі. Однак найпростіший затиск у вигляді індивідуального гвинта, що діє на деталь безпосередньо, застосовувати не рекомендується, так як у місці його дії деталь деформується і, крім того, під впливом моменту тертя, що виникає на торці гвинта, може бути порушено положення деталі, що обробляється в пристосуванні щодо інструменту .
Правильно сконструйований найпростіший гвинтовий затискач, крім гвинта 3 (рис. 16, а), повинен складатися з напрямної різьбової втулки 2 зі стопором 5, що запобігає довільному вигвинчування, наконечника 1, і гайки з рукояткою або головкою 4.
Конструкції наконечників (рис. 16, б - д) відрізняються від конструкції, зображеної на рис.18, а більшою міцністю кінця гвинта, так як діаметр шийки гвинта для наконечників (рис. 16, б і д) може бути прийнятий рівним внутрішньому діаметрурізьбової частини гвинта, а для наконечників (рис. 16, в і г) цей діаметр може дорівнювати зовнішньому діаметру гвинта. Наконечники (рис. 16, б-г) накручуються на різьбовий кінець гвинта і так само, як наконечник, показаний на рис. 16, а можуть вільно само встановлюватися на оброблюваної деталі. Наконечник (рис. 16, д) вільно надівається на сферичний кінець гвинта та утримується на ньому за допомогою спеціальної гайки.
Мал. 16.
Наконечники (рис. 16, е-з) відрізняються від попередніх тим, що вони точно направляються за допомогою отворів в корпусі пристосування (або у втулці, запресованої в корпус) і нагвинчуються безпосередньо на гвинт 15, який. в даному випадкузастопорений, щоб запобігти його осьовим переміщенням. Жорсткі, точно спрямовані наконечники (рис. 16, е, ж і з) рекомендується застосовувати у випадках, коли в процесі обробки виникають сили, що зсувають оброблювану деталь у напрямку перпендикулярному до осі гвинта. Наконечники, що гойдаються (рис. 16, а-д) слід застосовувати у випадках, коли такі сили не виникають.
Рукоятки для керування гвинтом виконують у вигляді знімних головок різної конструкції(рис. 17) і поміщають на різьбовий, гранований або циліндричний зі шпонкою кінець гвинта, на якому стопоряться зазвичай за допомогою штифта. Циліндрична головка I (рис. 17, а) з накаткою «баранчик» голівка-зірочка II і чотирилопатева головка III використовуються при керуванні гвинтом однією рукою і при силі затиску в межах 50-100 Н (5-10 кг).
Головка-гайка VI із жорстко закріпленою в ній короткою похилою рукояткою; головка VII з відкидною рукояткою, робоче положення якої фіксується пружною кулькою; головка V з циліндричним отвором шпона, також жорстко закріпленою горизонтальною рукояткою; штурвальна головка IV з чотирма загвинченими або запресованими рукоятками (рис. 17). Найбільш надійна та зручна в роботі головка IV.
Мал. 17.
1.3.3 Корпуси. Корпуси пристроїв є основною частиною пристроїв, на якій кріплять всі інші елементи. Він сприймають всі зусилля, що діють на деталь при її закріпленні та обробці та забезпечують задане відносне розташування всіх елементів та пристроїв пристосувань, поєднуючи їх у єдине ціле. Корпуси пристроїв забезпечують установочними елементами, які забезпечують базування пристрою, тобто необхідне його положення на верстаті без вивіряння.
Корпуси пристроїв роблять литими з чавуну, звареними зі сталі або збірними з окремих елементів, що скріплюються болтами.
Оскільки корпус сприймає сили, що виникають при закріпленні та обробці заготовки, він повинен бути міцним, жорстким, зносостійким, зручним для відведення СОЖ та очищення від стружки. Забезпечуючи встановлення пристрою на верстат без вивіряння, корпус повинен зберігати стійкість при різних положеннях. Корпуси можуть бути литими, звареними, кованими, збірними на гвинтах або з гарантованим натягом.
Литий корпус (рис. 18 а) має достатню жорсткість, але відрізняється складністю виготовлення.
Корпуси з чавуну СЧ 12 та СЧ 18 застосовують у пристосуваннях для обробки заготовок дрібних та середніх розмірів. Чавунні корпуси мають переваги перед сталевими: вони дешевші, їм легше надати складнішу форму, їх легше виготовити. Нестача чавунних корпусів - можливість жолоблення, тому після попередньої механічної обробки їх піддають термічній обробці (природному або штучному старінню).
Зварний сталевий корпус (мал. 18 б) менш складний у виготовленні, але і менш жорсткий, ніж чавунний литий. Деталі для таких корпусів вирізають із сталі товщиною 8...10 мм. Зварні сталеві корпуси, порівняно з литими чавунними, мають меншу масу.
Мал. 18. Корпуси пристроїв: а - литий; б - зварний; в – збірний; г - кований
Недолік зварних корпусів – деформація при зварюванні. Решткові напруги, що виникають в деталях корпусу, впливають на точність зварного шва. Для зняття цих напруг корпусу відпалюють. Для більшої жорсткості до зварних корпусів приварюють куточки, що слугують ребрами жорсткості.
На рис. 18, показаний збірний з різних елементів корпус. Він менш складний, менш жорсткий, ніж литий або звареним і відрізняється низькою трудомісткістю виготовлення. Корпус може бути розібраний та використаний повністю або окремими деталями в інших конструкціях.
На рис. 18 г показаний корпус пристосування, виготовлений методом кування. Його виготовлення менш трудомістке, ніж литого, при збереженні якості жорсткості. Ковані сталеві корпуси застосовують для обробки заготовок невеликих розмірівпростий форми.
Важливим для роботи пристосування є якість виготовлення робочих поверхонь. Вони мають бути оброблені з шорсткістю поверхонь Rа 2,5...1,25 мкм; допустиме відхилення від паралельності та перпендикулярності робочих поверхонь корпусів - 0,03. ..0,02 мм на довжині 100 мм.
1.3.4 Орієнтуючі та самоцентруючі механізми. У ряді випадків деталі, що встановлюються, необхідно орієнтувати по їх площинах симетрії. Застосовувані цієї мети механізми зазвичай як орієнтують, а й затискають деталі, тому називаються установочно-зажимными.
Мал. 19.
Установочно-затискні механізми поділяються на орієнтуючі та самоцентруючі. Перші орієнтують деталі лише з однієї площині симетрії, другі - з двох взаємно перпендикулярним площинам.
До групи самоцентруючих механізмів відносяться всілякі конструкції патронів та оправок.
Для орієнтування та центрування деталей некруглої форми часто використовують механізми з нерухомими (ГОСТ 12196-66), настановними (ГОСТ 12194-66) і рухомими (ГОСТ 12193-66) призмами. У орієнтуючих механізмах одна з призм кріпиться жорстко - нерухома або настановна, а друга виконується рухомою. У самоцентруючих механізмах обидві призми переміщуються одночасно.
Затискні елементи утримують оброблювану заготівлю від зміщення та вібрацій, що виникають під дією зусиль різання.
Класифікація затискних елементів
Затискні елементи пристроїв діляться на прості та комбіновані, тобто. що складаються з двох, трьох і більше блокованих елементів.
До простих відносяться клинові, гвинтові, ексцентрикові, важільні, важільно-шарнірні та ін. затискачами.
Комбіновані механізми зазвичай виконуються як гвинто-
важільні, ексцентрико-важільні тощо. і називаються прихватами.
Коли використовуються прості або комбіновані
механізми в компонуваннях з механізованим приводом
(пневматичним або іншим) їх називають механізмами - підсилювачами.По числу ведених ланок механізми діляться: 1. одноланкові - затискаючі заготівлю лише у точці;
2. дволанкові - затискаючі дві заготівлі або одну заготівлю у двох точках;
3. багатоланкові - затискаючі одну заготовку в багатьох точках або кілька заготовок одночасно з рівними зусиллями. За ступенем автоматизації:
1. ручні - працюючі за допомогою гвинта, клина та інших
будов;
2. механізовані,
поділяються на
а) гідравлічні,
б) пневматичні,
в) пневмогідравлічні,
г) механогідравлічні,
д) електричні,
е) магнітні,
ж) електромагнітні,
з) вакуумні.
3. автоматизовані, керовані від робочих органів верстата. Приводяться в дію від столу верстата, супорта, шпинделя і відцентровими силами мас, що обертаються.
Приклад: Цетробіжно-енергетичні патрони на токарних напівавтоматах.
Вимоги до затискних пристроїв
Вони повинні бути надійними в роботі, прості за конструкцією та зручні в обслуговуванні; не повинні викликати деформації заготовок, що закріплюються, і псування їх поверхонь; закріплення та відкріплення заготовок повинно проводитися з мінімальною витратою сил та робочого часу, особливо при закріпленні кількох заготовок у багатомісних пристроях, крім того, затискні пристрої не повинні зрушувати заготівлю у процесі її закріплення. Сили різання не повинні по можливості сприйматися затискними пристроями. Вони повинні сприйматися більш жорсткими настановними елементами пристроїв. Для підвищення точності обробки переважні пристрої, що забезпечують постійну величину сил затиску.
Зробимо невелику екскурсію в теоретичну механіку. Згадаймо що таке коефіцієнт тертя?
Якщо тіло вагою Q переміщається по площині з силою Р, то реакцією на силу Р буде сила Р 1 спрямовується в протилежний бік, тобто
ковзання.
Коефіцієнт тертя
приклад: якщо f = 0,1; Q = 10 кг, то Р = 1 кг.
Коефіцієнт тертя змінюється залежно від шорсткості поверхні.
Методика розрахунку сил затиску
Перший випадок
Другий випадок
Сила різання Р z та сила затиску Q спрямовані в одну
У цьому випадку Q =>
Сила різання Р г і сила затиску Q спрямовані в протилежні сторони, тоді Q = k * P z
де до - Коефіцієнт запасу до = 1,5 чистова обробка до = 2,5 чернова обробка.
Третій випадок
Сили спрямовані взаємно перпендикулярно. Сила різання Р, протилежна силі тертя на опорі (установчій) Qf 2 і силі тертя в точці затиску Q*f 1 , тоді Qf 1 + Qf 2 = к*Р z
г 
де f і f 2 - коефіцієнти тертя ковзання Четвертий випадок
Заготівлю обробляють у трикулачковому патроні.
У цьому напрямку Р, прагне зрушити заготівлю щодо кулачків.
Розрахунок різьбових затискних механізмів Перший випадок
Затискач гвинтом із плоскою головкою З умови рівноваги 
де Р – зусилля на рукоятці, кг; Q – зусилля затиску деталі, кг; R cp - середній радіус різьблення, мм;
R – радіус опорного торця;
Кут підйому гвинтової лінії різьблення;
Кут тертя в різьбовому з'єднанні 6; 
- Умова самогальмування; f-коефіцієнт тертя болта про деталь;
0,6 - коефіцієнт враховує тертя всієї поверхні торця. Момент P*L долає момент сили затиску Q з урахуванням сил тертя у гвинтовій парі та на торці болта.
Другий випадок
■ Затискач болтом зі сферичною поверхнею
Зі збільшенням кутів і зусилля Р збільшується, т.к. у цьому випадку напрям зусилля йде вгору похилою площиною різьблення.
Третій випадок
Цей метод затискання застосовується при обробці втулок або дисків на оправках: токарних верстатах, ділильних головок або поворотних столах на фрезерних верстатах, долбежних верстатах або інших верстатах, зубофрезерних, зубодоліжних, радіально-свердлильних верстатах і т.п. Деякі дані по довіднику:
Гвинт Ml6 зі сферичним торцем при довжині рукоятки L = 190мм та зусилля Р = 8кг, розвиває зусилля Q = 950 кг
Затискач гвинтом М = 24 з плоским торцем при L = 310мм; Р = 15кг; Q = 1550мм
Затискач шестигранною гайкою Ml 6 гайковим ключем L = 190мм; Р = 10кг; Q = 700кг.
Ексцентрикові затискачі прості у виготовленні з цієї причини знайшли широке застосування в верстатних пристосуваннях. Застосування ексцентрикових затискачів дозволяє значно скоротити час на затискач заготовки, але зусилля затиску поступається різьбовим.
Ексцентрикові затискачі виконуються у поєднанні з прихватами і без них.
Розглянемо ексцентриковий затискачіз прихватом.
Ексцентрикові затискачі не можуть працювати при значних відхиленнях допуску (±δ) заготівлі. При великих відхиленнях допуску затискач вимагає постійного регулювання гвинтом.
Розрахунок ексцентрики
М
атеріалом, що застосовується для виготовлення ексцентрика, є У7А, У8А з
термообробкою до HR з 50....55од, сталь 20Х з цементацією на глибину 0,8...1,2 З гартуванням HR з 55...60од. Розглянемо схему ексцентрики. Лінія KN ділить ексцентрик на дві? симетричні половини складаються як би з 2
хклинів, навернутих на «початкове коло».
Вісь обертання ексцентрика зміщена щодо його геометричної осі на величину ексцентриситету "е".
Для затиску зазвичай використовується ділянка Nm нижнього клину.
Розглядаючи механізм як комбінований важіль L і клина з тертям на двох поверхнях на осі і точки «m» (точка затиску), отримаємо силову залежність для розрахунку зусилля затиску.
де Q - зусилля затиску
Р - зусилля на ручці
L – плече рукоятки
r -відстань від осі обертання ексцентрика до точки дотику з
заготівлею
α - кут підйому кривої
α 1 - кут тертя між ексцентриком та заготівлею
α 2 - кут тертя на осі ексцентрика
Щоб уникнути відходу ексцентрика під час роботи необхідно дотримуватися умови самогальмування ексцентрика
Умова самогальмування ексцентрика. = 12Р
про чажиму з експентоїком
г
де α -
кут тертя ковзання в точці торкання заготовки ø -
коефіцієнт тертя Для наближених розрахунків Q-12Р Розглянемо схему двостороннього затиску з ексцентриком
Клинові затискачі
Клинові затискні пристрої знайшли широке застосування верстатних пристосуваннях. Основним елементом їх є одне, двох і трикосих клини. Використання таких елементів зумовлено простотою та компактністю конструкцій, швидкістю дії та надійністю в роботі, можливістю використання їх як затискного елемента, що діє безпосередньо на закріплювану заготовку , так і як проміжну ланку, наприклад, ланки-підсилювача в інших затискних пристроях. Зазвичай використовуються клини, що самогальмуються. Умова самогальмування однокосого клина виражається залежністю
α >2ρ
де α - кут клина
ρ - кут тертя на поверхнях Г і Н контакту клина з деталями, що сполучаються.
Самогальмування забезпечується при вугіллі α = 12°, проте для запобігання тому, щоб вібрації та коливання навантаження в процесі використання затиску не ослабли кріплення заготовки, часто застосовують клини з кутом α .
Внаслідок того, що зменшення кута призводить до посилення
самогальмують властивостей клина, необхідно при конструюванні приводу до клинового механізму передбачати пристрої, що полегшують виведення клина з робочого стану, так як звільнити навантажений клин важче, ніж вивести його в робочий стан.
Цього можна досягти шляхом з'єднання штока приводного механізму з клином. При русі штока 1 вліво він проходить шлях «1» в неодружену, а потім ударяючись в штифт 2, запресований в клин 3, виштовхує останній. При зворотному ході штока ударом у штифт заштовхує клин у робоче положення. Це слід враховувати у випадках, коли клиновий механізм приводиться в дію пневмо чи гідроприводом. Тоді для забезпечення надійності роботи механізму слід створювати різний тиск рідини або стисненого повітря з різних боків приводу поршня. Ця відмінність при використанні пневмоприводів може бути досягнута застосуванням редукційного клапана в одній із трубок, що підводять повітря або рідину до циліндра. У випадках, коли самогальмування не потрібно, доцільно застосовувати ролики на поверхнях контакту клину з сполученими деталями пристосування, тим самим полегшується введення клину у вихідне положення. У цих випадках обов'язкове стопоріння клину.
Розглянемо схему дії сил в односкосом, що найчастіше застосовується в пристосуваннях, клиновому механізмі.
Побудуємо силовий багатокутник.
При передачі сил під прямим кутом маємо таку залежність
+закріплення, - відкріплення
Самогальмування має місце при α
Цангові затискачі
Цанговий затискний механізм відомий досить давно. Закріплення заготовок за допомогою цанг виявилося дуже зручним при створенні автоматизованих верстатів тому, що для закріплення заготовки потрібно лише один поступальний рух цанги, що затискається.
При роботі цангових механізмів слід виконувати такі вимоги.
Сили закріплення повинні забезпечуватися у відповідність до сил різання, що виникають, і не допускати переміщення заготовки або інструменту в процесі різання.
Процес закріплення в загальному циклі обробки є допоміжним рухом, тому час спрацьовування цангового затиску має бути мінімальним.
Розміри ланок затискного механізму повинні визначатися за умов їх нормальної роботипри закріпленні заготовок як найбільшого і найменших розмірів.
Похибка базування заготовок або інструменту, що закріплюються, повинна бути мінімальною.
Конструкція затискного механізму повинна забезпечувати найменші пружні відтискання в процесі обробки заготовок і мати високу вібростійкість.
Деталі цангового затискного і особливо затискна цанга повинні мати високу зносостійкість.
Конструкція затискного пристрою повинна допускати його швидку зміну та зручне регулювання.
Конструкція механізму має передбачати захист цанг від влучення стружки.
Майже мінімальний допустимий розмір для закріплення 0,5 мм. на
багатошпиндельних пруткових автоматах діаметри прутків, а
отже й отвори цанг сягають 100 мм. Цанги з великим діаметром отвору використовуються для закріплення тонкостінних труб, т.к. відносне рівномірне закріплення по всій поверхні не викликає великих деформацій труб.
Цанговий затискний механізм дозволяє проводити закріплення заготовок. різної формипоперечного перерізу.
Стійкість цангових затискних механізмів коливається в широких межах і залежить від конструкції та правильності технологічних процесів під час виготовлення деталей механізму. Як правило раніше за інших їх ладу виходять затискні цанги. У цьому кількість закріплень цангами коливається від одиниці (поломка цанги) до півмільйона і більше (знос губок). Робота цанги вважається задовільною, якщо вона здатна закріпити щонайменше 100000 заготовок.
Класифікація цанг
Усі цанги можуть бути розбиті на три типи:
1. Цанги першого типумають "прямий" конус, вершина якого звернена від шпинделя верстата.
Для закріплення необхідно створити силу, що втягує цангу в гайку, нагвинчену на шпиндель. Позитивні якостіцього типу цанг-вони конструктивно досить прості і добре працюють на стиск (загартована сталь має велику допустиму напругу при стиску ніж при розтягуванні. Незважаючи на це, цанги першого типу в даний час знаходять обмежене застосування через недоліки. Які це недоліки:
а) осьова сила, що діє на цангу, прагне відімкнути її,
б) при подачі прутка можливе передчасне замикання цанги,
в) при закріпленні такою цангою виникає шкідливий вплив на
г) спостерігається незадовільне центрування цанги
шпинделі, так як головка центрується в гайці, положення якої на
шпинделі не є стабільним через наявність різьблення.
Цанги другого типумають "зворотний" конус, вершина якого звернена до шпинделя. Для закріплення необхідно створити силу, що втягує цангу в отвір конічний шпинделя верстата.
Цангами цього типу забезпечується хороше центрування заготовок, що закріплюються, тому що конус під цангу розташований безпосередньо в шпинделі, під час подачі прутка до упору не може
виникнути заклинювання, осьові робочі сили не розкривають цангу, а замикають її, збільшуючи силу закріплення.
Разом з тим, ряд істотних недоліків знижує працездатність цанг цього типу. Так численних контактів з цангою конічний отвір шпинделя порівняно швидко зношується, різьблення на цангах часто виходить з ладу, не забезпечуючи стабільного положення прутка по осі при закріпленні - він уникає. Проте цанги другого типу набули широкого застосування в верстатних пристосуваннях.
У серійному та дрібносерійному виробництві проектують оснастку з використанням універсальних затискних механізмів (ЗМ) або спеціальних одноланкових з ручним приводом. У тих випадках, коли потрібні великі сили закріплення заготовок, доцільно застосовувати механізовані затискачі.
У механізованому виробництві використовують затискні механізми, у яких прихвати автоматично відводяться убік. Цим забезпечується вільний доступ до настановних елементів для очищення їх від стружки та зручність переустановки заготовок.
Важельні одноланкові механізми з керуванням від гідро- або пневмоприводу використовують при закріпленні, як правило, однієї корпусної або великої заготовки. У таких випадках прихоплення відсувають або повертають вручну. Однак краще використовувати додаткову ланку для відведення прихвату із зони завантаження заготовки.
Затискні пристрої Г-подібного типу застосовують частіше для закріплення корпусних заготовок зверху. Для повороту прихвату під час закріплення передбачають гвинтовий паз із прямолінійною ділянкою.
Мал. 3.1.
Комбіновані затискні механізми використовують для закріплення широкої номенклатури заготовок: корпусів, фланців, кілець, валів, планок та ін.
Розглянемо деякі типові конструкції затискних механізмів.
Затискні важільні механізми відрізняються простотою конструкції (рис. 3.1), значним виграшем в силі (або в переміщенні), сталістю сили затиску, можливістю закріплення заготовки в важкодоступному місці, зручністю експлуатації, надійністю.
Важельні механізми використовують у вигляді прихватів (притискних планок) або як підсилювачі силових приводів. Для полегшення встановлення заготовок важільні механізми виконують поворотними, відкидними та пересувними. За конструкцією (рис. 3.2) вони можуть бути прямолінійними відсувними (рис. 3.2, а)та поворотними (рис. 3.2, б),відкидними (рис. 3.2, в)з хитною опорою, вигнутими (рис. 3.2, г)та комбінованими (рис. 3.2, 
Мал. 3.2.
На рис. 3.3 наведено універсальні важільні ЗМ з ручним гвинтовим приводом, що використовуються в індивідуальному та дрібносерійному виробництвах. Вони прості за конструкцією та надійні.
Опорний гвинт 1 встановлюють у Т-подібний паз столу і кріплять гайкою 5. Положення затискного прихвату 3 по висоті регулюють гвинтом 7 з опорною п'ятою 6, та пружиною 4. Сила закріплення на заготівлю передається від гайки 2 через прихват 3 (Рис. 3.3, а).
У ЗМ (рис. 3.3, б)заготівлю 5 кріплять прихватом 4, а заготівлю 6 прихватом 7. Сила закріплення передається від гвинта 9 на прихват 4 через плунжер 2 та регулювальний гвинт /; на прихват 7 – через закріплену в ньому гайку. При зміні товщини заготовок положення осей 3, 8 легко регулюється.
Мал. 3.3.
У ЗМ (рис. 3.3, в)корпус 4 затискного механізму кріплять до столу гайкою 3 за допомогою втулки 5 з різьбовим отвором. Положення вигнутого прихвату 1 але висоті регулюють опорою 6 та гвинтом 7. Прихват 1 має люфт між конічною шайбою, встановленою йод головкою гвинта 7, і шайбою, яка знаходиться вище стопорного кільця 2.
У конструкції дугоподібний прихват 1 під час кріплення заготовки гайкою 3 повертається на осі 2. Гвинт 4 у цій конструкції не кріпиться до столу верстата, а вільно пересувається у Т-подібному пазу (рис. 3.3, г).
Гвинти, що використовуються в затискних механізмах, розвивають на торці силу Р,яка може бути розрахована за формулою
де Р- зусилля робітника, прикладене до кінця рукоятки; L- Довжина рукоятки; г ср – середній радіус різьблення; а - кут підйому різьблення; СР - кут тертя в різьбленні.
Момент, що розвивається на рукоятці (ключі), для отримання заданої сили Р
де М, р - момент тертя на опорному торці гайки або гвинта:
де / - Коефіцієнт тертя ковзання: при закріпленні / = 0,16 ... 0,21, при розкріпленні / = 0,24 ... 0,30; D H -зовнішній діаметр тертьової поверхні гвинта або гайки; з/в - діаметр різьблення гвинта.
Прийнявши a = 2 ° 30 "(для різьблення від М8 до М42 кут змінюється від 3 ° 10" до 1 ° 57"), ф = 10 ° 30 ", г ср= 0,45с/, Д = 1,7с/, d B = dта/= 0,15, отримаємо наближену формулу для моменту на торці гайки М гр = 0,2 dP.
Для гвинтів із плоским торцем Мт р = 0 ,1с1Р+ н, а для гвинтів зі сферичним торцем МЛ р ~ 0,1 с1Р.
На рис. 3.4 наведено інші важільні затискні механізми. Корпус 3 універсального затискного механізму з гвинтовим приводом (рис. 3.4, а)кріплять до столу верстата гвинтом / та гайкою 4. Прихоплення бпід час кріплення заготовки повертають на осі 7 гвинтом. 5 за годинниковою стрілкою. Положення прихвату бз корпусом 3 легко регулюється щодо нерухомого вкладиша 2.
Мал. 3.4.
Спеціальний важільний затискний механізм з додатковою ланкою та пневмоприводом (рис. 3.4, б)використовують у механізованому виробництві для автоматичного відведення прихвату із зони завантаження заготовок. Під час розкріплення заготівлі / шток бпереміщається вниз, при цьому прихват 2 повертається на осі 4. Остання разом із сережкою 5 повертається на осі 3 та займає положення, показане штриховою лінією. Прихоплення 2 відводиться із зони завантаження заготовок.
Клинові затискні механізми бувають з однокосим клином та клиноплунжерні з одним плунжером (без роликів або з роликами). Клинові затискні механізми відрізняються простотою конструкції, зручністю налагодження та експлуатації, здатністю до самогальмування, сталістю сили затиску.
Для надійного закріплення заготівлі 2 у пристосуванні 1 (Рис. 3.5, а)клин 4 повинен бути самогальмованим за рахунок кута а скосу. Клинові затискачі застосовують самостійно або як проміжну ланку в складних затискних системах. Вони дозволяють збільшувати і змінювати напрямок сили, що передається. Q.
На рис. 3.5, бпоказаний стандартизований клиновий затискний механізм із ручним приводом для закріплення заготовки на столі верстата. Затискач заготовки здійснюється клином /, що переміщається щодо корпусу 4. Положення рухомої частини клинового затискача фіксується болтом 2 , гайкою 3 та шайбою; нерухомої частини - болтом б,гайкою 5 та шайбою 7.
Мал. 3.5.Схема (а)та конструкція (В)клинового затискного механізму
Зусилля затиску, що розвивається клиновим механізмом, розраховують за формулою
де ср і ф | - кути тертя відповідно на похилій та горизонтальній поверхнях клину.
Мал. 3.6.
У практиці машинобудівного виробництва найчастіше використовують оснащення з наявністю роликів у клинових затискних механізмах. Такі затискні механізми дозволяють зменшити вдвічі втрати тертя.
Розрахунок сили закріплення (рис. 3.6) здійснюється за формулою, аналогічною формулою для розрахунку клинового механізму, що працює за умови тертя ковзання на поверхнях, що контактують. У цьому кути тертя ковзання ф і ф, замінюємо на кути тертя кочення ф |1р і ф пр1:
Щоб визначити співвідношення коефіцієнтів тертя при ковзанні та
коченні, розглянемо рівновагу нижнього ролика механізму: F l - = T -.
Так як Т = WfF i = Wtgiр цр1 та / = tgcp, отримаємо tg(p llpl = tg верхнього ролика виведення формули аналогічне. У конструкціях клинових затискних механізмів використовують стандартні ролики та осі, у яких D= 22...26 мм, a d= 10...12 мм. Якщо прийняти tg(p = 0,1; d/D= 0,5, тоді коефіцієнт тертя кочення буде / до = tg 0,1 0,5 = 0,05 =0,05. Мал. 3. На рис. 3.7 наведено схеми клиноплунжерних затискних механізмів з двоонорним плунжером без ролика (рис. 3.7 а); з двоопорним плунжером і роликом (рис. 3.7, (5); з одноопорним плунжером та трьома роликами (Рис. 3.7, в); з двома одноопорними (консольними) плунжерами та роликами (рис. 3.7, г).Такі затискні механізми надійні в роботі, прості у виготовленні і можуть мати властивість самогальмування при певних кутах скосу клина. На рис. 3.8 показаний затискний механізм, який застосовується в автоматизованому виробництві. Заготівлю 5 встановлюють на палець бі кріплять прихватом 3.
Сила закріплення на заготівлю передається від штока 8
гідроциліндра 7 через клин 9,
ролик 10
та плунжер 4.
Відведення прихвату із зони завантаження під час знімання та встановлення заготовки здійснює важіль 1,
який повертає на осі 11
виступ 12.
Прихоплення 3
легко перемішається від важеля 1
або пружини 2, так як у конструкції осі 13
передбачені прямокутні сухарі 14,
легко переміщаються в пазах прихвату. Мал. 3.8. Для збільшення сили на штоку пневмоприводу чи іншого силового приводу застосовують шарнірно-важільні механізми. Вони є проміжною ланкою, що зв'язує силовий привід з прихватом, і застосовуються в тому випадку, коли для кріплення заготовки потрібна велика сила. За конструкцією їх ділять на одноважільні, двоважільні односторонньої дії та двоважільні двосторонньої дії. На рис. 3.9, апоказана схема шарнірно-важільного механізму (підсилювача) односторонньої дії у вигляді похилого важеля 5
та ролика 3,
з'єднаного віссю 4
з важелем 5 і штоком 2 пневмоциліндра 1.
Вихідна сила Р,розвивається пневмоциліндром, через шток 2, ролик 3 і вісь 4
передається на важіль 5.
При цьому нижній кінець важеля 5
переміщається вправо, яке верхній кінець повертає прихват 7 навколо нерухомої опори бта закріплює заготівлю силою Q.Значення останньої залежить від сили Wі співвідношення плечі прихвата 7. Силу Wдля одноважільного шарнірного механізму (підсилювача) без плунжера визначають за рівнянням Сила IV, що розвивається двоважільний шарнірний механізм (підсилювач) (рис. 3.9, б),дорівнює Силу If"2
,
розвивається двоважільний шарнірно-плунжерний механізм односторонньої дії (рис. 3.9, в),визначають за рівнянням У наведених формулах: Р-вихідна сила на штоку механізованого приводу, Н; a - кут положення похилої ланки (важеля); р - додатковий кут, яким враховуються втрати на тертя у шарнірах ^p = arcsin/^П;/- коефіцієнт тертя ковзання на осі ролика та в шарнірах важелів (f ~ 0,1...0,2); (/-діаметр осей шарнірів та ролика, мм; D- Зовнішній діаметр опорного ролика, мм; L -відстань між осями важеля, мм; ф[ - кут тертя ковзання на осях шарнірів; ф 11р - кут тертя кочення на опорі ролика; tgф пp =tgф-^; tgф пp 2 - наведений коефіцієнт жере; tgф np 2 =tgф-; / - відстань між віссю шарніра і серединою на- тертя, що враховує втрати на тертя в консольному (перекошеному) плун- 3/ , що править втулки плунжера (рис. 3.9, в),мм; а- Довжина напрямної втулки плунжера, мм. Мал. 3.9. дії Одноважільні шарнірні затискні механізми застосовують у тих випадках, коли потрібні великі сили закріплення заготовки. Це пояснюється тим, що під час кріплення заготовки кута похилого важеля зменшується і сила затиску збільшується. Так, при вугіллі а = 10° сила Wна верхньому кінці похилої ланки 3
(див. рис. 3.9, а)складає JV ~ 3,5Р,а при а = 3 ° W~ 1 IP,де Р- сила на штоку 8
пневмоциліндра. На рис. 3.10, анаведено приклад конструктивного виконання такого механізму. Заготівлю / кріплять прихватом 2.
Сила закріплення на прихват передається від штока 8
пневмоциліндра через ролик 6
і регульована по довжині похила ланка 4,
що складається з вилки 5
та сережки 3.
Для запобігання вигину штока 8
для ролика передбачено опорну планку 7. У затискному механізмі (рис. 3.10, б)пневмоциліндр розташований усередині корпусу 1
пристосування, до якого гвинтами прикріплений корпус 2
затискного Мал. 3.10. механізму. Під час закріплення заготовки шток 3
пневмоциліндра з роликом 7 переміщаються вгору, а прихват 5
зі ланкою бповертається на осі 4.
При розкріпленні заготовки прихват 5 займає положення, показане штриховими лініями, не заважаючи зміні заготовки.
