Назначение и классификация зажимных механизмов.
План.
1. Назначение зажимных механизмов.
2. Классификация зажимных механизмов.
3. Взаимосвязь усилия зажима W и силовых факторов обработки.
1. Зажимной механизм создает силу для закрепления заготовки, определяемую из условия равновесия всех сил, приложенных к ней: сил резания, трения, реакций в опорах, соответствующих моментов (в ряде случаев дополнительно учитывают массу и силу инерции). В целях безопасности обслуживающего персонала расчетное значение силы зажима увеличивают в 2—2,5 раза. Для увеличения исходной силы привода, передаваемой зажимным устройством, применяют механизмы-усилители. При использовании ручного привода они облегчают труд рабочего, в механизированных и автоматизированных приводах позволяют снизить потребляемую мощность или уменьшить габаритные размеры приспособления, и тем самым повысить его экономичность. Предпочтительны компактные механизмы-усилители с широким применением стандартизованных деталей, обеспечивающие стабильные силы зажима.
Быстродействие зажимных механизмов повышают применением механизированного или автоматизированного привода, откидных планок, быстросъемных шайб и других устройств. Разрабатывают зажимные механизмы с обратной связью по силовым параметрам обработки.
Для увеличения жесткости технологической системы используют дополнительные зажимные устройства, благодаря чему повышается точность и производительность обработки.
Необходимость применения зажимных устройств исключается в трех случаях.
1. Заготовка (сборочная единица) имеет большую массу, по сравнению с которой силы резания (усилия, необходимые при сборке) малы.
2. Силы, возникающие при обработке (сборке узла), приложены так, что не могут нарушить положение заготовки (собираемого узла), достигнутое при базировании.
3. Заготовка, установленная в приспособление, лишена всех степеней свободы.
К зажимным механизмам предъявляются следующие требования:
• при зажиме не должно нарушаться положение заготовки, достигнутое базированием. Это удовлетворяется рациональным выбором направления и мест приложения сил зажима;
• зажим не должен вызывать деформации заготовок, закрепляемых в приспособлении, или повреждения (смятия) их поверхностей;
• сила зажима должна быть минимально необходимой, но достаточной для обеспечения фиксированного положения заготовки относительно установочных элементов приспособлений в процессе обработки; сила зажима должна быть регулируемой;
• зажим и открепление заготовки необходимо производить с минимальной затратой сил и времени рабочего. При использовании ручных зажимов усилие не должно превышать 147 Н;
• зажимной механизм должен быть простым по конструкции, компактным, максимально удобным и безопасным в работе. Для этого он должен иметь минимальные габаритные размеры и содержать минимальное число съемных деталей; устройство управления зажимным механизмом должно располагаться со стороны рабочего.
2. Зажимные механизмы 1) по степени механизации разделяются на
1. ручные,
2. механизированные
3. автоматизированные.
Ручные зажимные механизмы приводит в действие мускульная сила рабочего. Механизированные зажимные механизмы работают от пневматического или гидравлического привода. Автоматизированные устройства перемещаются от движущихся узлов станка (шпинделя, суппорта или патронов с кулачками). В последнем случае зажим заготовки и разжим обработанной детали производится без участия рабочего. Для уменьшения вспомогательного времени применяют механизированные приводы зажимных устройств как с ручным, так и с автоматическим управлением.
По виду механизированного привода
1. Пневматические,
2. пневмогидравлические
3. гидравлические
4. электромеханические
5. электромагнитные
6. магнитные
7. вакуумные.
по конструкции силового механизма
1. простые (состоят из одного вида механизма)
2. комбинированные (состоят из нескольких простых механизмов)
Зажимы позволяют сократить время на закрепление заготовки и открепление обработанной детали в 3—4 раза по сравнению с ручными.
3. Во время обработкик заготовке приложены силовые факторы обработки. Для осуществления обработки заготовка должна быть надёжно закреплена. Для определения усилия зажима необходимо:
1) определить силовые факторы обработки.
При точении, строгании, долблении, фрезеровании определяется сила резания Рz
При сверлении, зенкеровании, развёртывании определяют осевую силу резания Ро
и крутящий момент Мк
При шлифовании, зубофрезеровании, зубодолблении определяют мощность резания Nрез.
Nрез=10-3 СN Soy mx Dриu zkq V Ku, кВт
Pz= 
, Н
2) Силовые факторы обработки необходимо умножить на коэффициент запаса
К=1,4…2 - чистовая обработка
К=2…2,6 – черновая обработка
3) Величину сил зажима и их направление определяют с учетом сил, действующих на заготовку (деталь). Рассмотрим три типовых случая.
1. Сила Q зажима направлена противоположно силе Рz резания. В этом случае Q > Рz Учитывая, что в процессе работы режущий инструмент затупляется, а механические свойства обрабатываемого материала и величина припуска могут изменяться, силу зажима увеличивают в 2—2,5 раза.
2. Направления сил резания и зажима совпадают. Это наиболее благоприятный случай, при котором сила зажима будет минимальной.
3. Сила Q зажима перпендикулярна к направлению силы Рz резания (рис.1)
В данном случае зажим обеспечивается за счет сил трения F = Q 
и F1 = R , где — коэффициент трения ( = 0,1... 0,2 для обработанных поверхностей; = 0,2...0,4 для необработанных поверхностей и = 0,5...0,7 при установке на рифленые штыри); R — реакция опоры.
Проецируя все силы на оси Х и Y, получим
Рz - F- F1 = 0;
Q - R = 0.
Из второго уравнения имеем Q = R, тогда F= F1 и Pz = 2F= = 2Q . Отсюда находим Q, Н, при коэффициенте запаса 2,0...2,5:
Q=(1…1.25)
Зажим за счет сил трения можно рекомендовать для операций с небольшими силами; во всех остальных случаях лучше ставить опоры, воспринимающие эти силы. При других направлениях сил резания и зажима для определения значения Q уравнение равновесия сил следует решать, учитывая коэффициент запаса.
Вопросы:
1. Для чего применяют зажимные механизмы?
2. Какие требования предъявляют к зажимным механизмам?
3. По каким признакам и как классифицируют зажимные механизмы?
4. Как рассчитывается усилие зажима?
Черпаков с. 40-42