Расчёт сил зажима в приспособлениях.

План.

1. Рассмотрим несколько вариантов действия на обрабатываемую деталь сил резания, зажима и их моментов.

Первый вариант (рис. III.1, а). Сила зажима W, прило­женная к обрабатываемой детали 1 и сила резания Р одинаково направлены и прижимают деталь к опоре 2 приспособления. При этом требуется минимальная сила зажима Wmin.

Второй вариант (рис. III.1, б). Сила зажима W и сила резания Р действуют на обрабатываемую деталь 1 в противоположных направлениях; требуемая сила зажима

W=KP.

Третий вариант (рис. III.1, б). Сила зажима W и сила резания Р действуют на обрабатываемую деталь во взаимно пер­пендикулярном направлении. Силе резания Р противодействуют силы трения между нижней базовой плоскостью детали и опорны­ми штырями приспособления и между верхней плоскостью детали и зажимными элементами. При этом требуемая сила зажима

Wf₁ +Wf₂=KP,

откуда

W=KР/(f₁ +f₂),

где f₁ и f₂ — коэффициенты трения между деталью и установочны­ми зажимными элементами приспособления. При f₁ =f₂ =0,l сила

зажима W=5 KP.

Четвертый вариант (рис. III.1, г). Сила зажима W при­жимает деталь к опорам, при этом одна сила резания P₁ имеет од­но направление с силой зажима и прижимает деталь к нижним опорам, а вторая сила резания Р₂ действует в направлении, пер­пендикулярном силе зажима. Смещению детали в приспособлении препятствуют силы трения, возникающие на плоскостях контакта детали с установочными и зажимными элементами приспособле­ния. Величину силы зажима определяют из соотношения

P₂ (W+P₁)f₂+Wf₁

а с учетом коэффициента запаса (К>1)

W=(KP₂-P₁f₁)/(f₁+f₂)

Пятый вариант (рис. III.1, д, е). Обрабатываемая деталь зажимается горизонтально действующей силой зажима W. Расстоя­ние между силой зажима и силой реакции от бокового упора вы­бирают таким, чтобы обрабатываемая деталь надежно была при­жата к установочным опорам приспособления. На деталь, зажатую в приспособлении, действуют сила зажима W, силы реакции R₁ и R от установочных и зажимных опор и силы трения F,F₁ и F₂ между поверхностями детали, установочными и зажимными элементами приспособления.

Приравнивая сумму моментов относительно точки 0 нулю, най­дем силу

W=[R₁(b+f₁c)]/(a-f₂e)

Шестой вариант (рис. III.1, д, е). При обработке детали фрезой на нее действуют силы резания P₁ и Р₂. Величину силы за­жима с учетом сил резания найдем, приравнивая сумму моментов всех сил относительно точки 0 нулю:

Wa + Wf₂l – KP₂e – KP₁l = 0,

Откуда W=[K(P₂e+P₁l)]/(a+f₂ l),

Где К- коэффициент запаса.

Седьмой вариант (рис. III. 1, ж). Обрабатываемую де­таль выточкой устанавливают на центрирующий жесткий палец приспособления и левой плоскостью прижимают к трем опорным штырям несколькими прихватами. При обработке на деталь дейст­вуют, сдвигающий момент М_кр и осевая сила Р. Обрабатываемая деталь удерживается от смещения силами трения, возникающими между поверхностями детали и поверхностями установочных и за­жимных элементов приспособления. В этом случае силу зажима W определяют из равенства

KM_кр=f₁Wr₂+f₂Wr₁+f₂Pr₁

откуда

W=(KM_кр-f₂Pr₁)/f₁r₂+f₂r₁)

При той же установке, но небольшой тангенциальной жёсткости зажима силы трения между деталью и прихватом не учитываются:

KM=f₂Wr₁+f₂Pr₁, откуда

W=KM-f₂Pr₁ / (f₂r₁).

Восьмой вариант (рис. III. I, з). Обрабатываемая деталь наружной цилиндрической поверхностью установлена в призме с углом а = 90° и зажата силой W. Повороту детали около ее оси противодействуют силы трения, возникающие на поверхностях контакта детали с установочными и зажимными элементами при­способления.

К- коэффициент запаса (К=1,4 - 2,6); М_рез —момент от силы реза­ния Р_г. Величину W_cyм проверяют на возможность продольного сдвига обрабатываемой детали силой Р_х по формуле

W_cyмf ≥KP_х,

откуда

W_сум ≥ KP_x /f.

Десятый вариант. Рассмотрим действие силы резания P_z на обрабатываемую втулку 2, установленную и зажатую на цанговой оправке 1 (рис. III. 2, б). Сила Р_z при обработке втулки 2 соз­дает момент резання М_рсз, которому противодействует момент от силы трения M_{т p} между установочной поверхностью цанги и обра­батываемой деталью.

Суммарная сила зажима W_cyм обрабатываемой детали всеми лепестками цанги

W_сум fr=KM_рез =KP_zr₁

откуда

W_сум= KM_рез/(fr)=KP_zr₁ /(fr)

момеи от силы трения

M_тр =W_сум fr

Фактические силы зажима детали, создаваемые зажимными механизмами, должны равняться расчетным силам зажима или, быть несколько больше их. Величина фактических сил зажима де­тали зависит от величины исходном силы Q, привода и передаточно­го отношения между фактической силой зажима W_ф детали и исходной силой Q для конкретного зажимного устройства приспособ­ления.

Зависимость между силами W_ф и Q определяется равенством

W_ф= Qi, откуда i = W_ф / Q,

где W_ф, — фактическая сила зажима обрабатываемой детали, н (кгс), f — коэффициент трения между деталью и цангой; Q — исходная сила, развиваемая рабочим или механизированным при­водом, Н (кгс); i —_;передаточное отношение между силами.