Зажимные устройства для станков

Продолжаем публикацию материалов из Справочника фрезеровщика под редакцией В.Ф. Безъязычного. На этот раз разберем зажимные устройства приспособлений для фрезерных обрабатывающих станков.

Зажимные устройства призваны обеспечивать зажим заготовки с минимальной затратой сил и времени станочника, они должны быть простыми, надежными, удобными и безопасными в эксплуатации.

Основные правила эксплуатации зажимных устройств

1. Категорически запрещено применение неисправных зажимных устройств (изношенная или сорванная резьба, изношенный эксцентрик, наличие утечки в пневмо- или гидроаппаратуре и т.п.).

2. Запрещена эксплуатация зажимных устройств, если: а) рукоятки управления расположены вблизи от вращающейся фрезы; б) на пути рабочего движения руки расположены детали приспособления с выступами и острыми кромками, которые могут вызвать травму.

3. Контактирование зажимных элементов устройств с заготовкой должно происходить на участке ее наибольшей жесткости с направлением силы зажима перпендикулярно опоре. Невыполнение этого требования может привести к появлению брака.

4. При закреплении заготовки несколькими прихватами сила закрепления, прокладываемая к каждому из них, должна быть одинаковой.

5. При установке приспособления на станок, а также при выборе начальной точки фрезерования следует выполнять условие: сила резания должна быть направлена на установочные элементы приспособления (как наиболее жесткие), а не на зажимные.

Зажимные устройства, в зависимости от источника силы, обеспечивающей зажим, делят на ручные, механизированные и комбинированные.

Ручной винтовой зажим (рис. 4.8, а) основан на использовании резьбовой пары и благодаря простоте, высокой надежности имеет относительно широкое применение. К недостаткам зажимов данного типа следует отнести значительные затраты времени на крепление.

Рис. 4.8. Зажимные устройства:
1 – ручной винтовой зажим; 2 – зажим с гидропластом

Сила Р, обеспечиваемая винтовым зажимом, определяется по соответствующим формулам с учетом исходной силы Р_и, длины рычага l, диаметра резьбы d, диаметра опоры d₁.

Винтовые зажимы могут быть с успехом использованы в зажимных устройствах многократного действия, позволяющих производить одновременное крепление нескольких заготовок. В рычажно-винтовых зажимах равномерность распределения силы зажима обеспечивается за счет качания рычагов. В зажимах с гидропластом (рис. 4.8, б) крепление заготовок 4 плунжерами 3 осуществляется поворотом гайки 5. Плунжеры размещены в отверстиях планки 1. Равномерность зажима заготовок (несмотря на некоторую разницу в размерах) обеспечивается равномерностью давления вязкой массы гидропласта на все плунжеры.

На рис. 4.9 приведены типовые конструкции винтовых зажимов. Винтовой зажим (рис. 4.9, а) предназначен для крепления плоских заготовок, корпусов, стоек и других аналогичных деталей. Зажим устанавливают в любом месте Т-образного паза стола станка. Корпус 1 зажима имеет Г-образный выступ, который расположен ниже основания. В корпусе предусмотрен овальный паз, в котором размещен винт 2, а также расточка для гайки 3. Зажимают заготовку винтом. Такой зажим позволяет закреплять заготовки, поверхности которых расположены под углом.

Зажим другой конструкции (рис. 4.9, б) состоит из губки 1, которая шарнирно соединена с планкой 2. Планку крепят болтом 3 к столу станка. Заготовка 5 фиксируют болтом 4 с гайкой. Такая конструкция обеспечивает надежный зажим заготовок, имеющих различную высоту.

Рис. 4.9. Винтовые зажимы:
а – угловой; б – шарнирный

Клиновые зажимы (рис. 4.10) просты в изготовлении, при малых размерах они обеспечивают большую силу прижима, позволяют изменить направление передаваемой силы и при углах клина (до 8°) обладают свойством самоторможения.

Рис. 4.10. Схема клиновых зажимов:
а – непосредственного действия; б – через плунжер;
1 – клин; 2 – заготовка; 3 – плунжер

Свойства клина к самоторможению используются в байонетных зажимах с винтовым пазом (рис. 4.11). Закрепление заготовки 2 в приспособлении с таким зажимом осуществляется поворотом втулки 3, имеющей винтовой (наклонный) паз, который контактирует со штифтом 5. Конструкция зажима обеспечивает быстрое закрепление/открепление заготовки.

Рис. 4.11. Схема приспособления с байонетным зажимом:
1 – корпус приспособления; 2 – заготовка;
3 – зажимная втулка; 4 – фреза;5 – штифт;
6 – установочный (базовый) элемент приспособления

Механизированные зажимные устройства в зависимости от источника используемой энергии подразделяются на пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, электромеханические, электромагнитные, вакуумные.

В общем случае механизированное зажимное устройство состоит из привода и механической части, часто выполняемой как отдельный кинематический элемент – клиновой, рычажный, винтовой и т.д.

Благодаря простоте изготовления и универсальности наибольшее распространение получили зажимные устройства с пневматическим приводом. Пневматические приводы могут быть выполнены в виде пневмоцилиндров (поршневые) и пневмокамер (диафрагменные). По сравнению с ручными винтовыми зажимами устройства с пневматическим приводом в 5–10 раз сокращают время на операциях закрепления/открепления заготовки. Пневмопривод с использованием пневмоцилиндров может быть одностороннего и двустороннего действия (рис. 4.12). Основным элементом привода является цилиндр 1, внутри которого размещен поршень 2 с уплотнением 4. С поршнем жестко связан шток 3. Под действием сжатого воздуха, подаваемого в пневмоцилиндр от воздушной магистрали через распределительный кран 6, поршень вместе со штоком перемещается. Это перемещение и используется в зажимных устройствах для закрепления заготовок.

Рис. 4.12. Схема подачи воздуха в пневмоцилиндр:
а – одностороннего действия; б – двустороннего действия;
1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – шток; 4 – уплотнение;
5 – трубопровод; 6 – распределительный кран; 7 – масленка;
8 – редукционный клапан; 9 – манометр; 10 – пылевлагоотделитель; 11 – вентиль

Пневмоцилиндры одностороннего действия конструктивно более просты. Зажим заготовки здесь обеспечивается подачей сжатого воздуха, а отжим, т.е. возвращение поршня в исходное положение, пружиной.

У пневмоцилиндров двустороннего действия воздух подается то в одну, то в другую полость. Сила Р на штоке пневмоцилиндра, которая может быть обеспечена пневмоприводом, зависит от его типа и размеров. Без учета потерь на трение в сопряжениях ее можно определить по формулам: – для пневмоприводов одностороннего действия, Н,

– для пневмоприводов двустороннего действия, Н:

P = 0,75pd 2 (прямой ход, подача воздуха в полость без штока);

P = 0,75p(d 2 − d₁ 2 ) (обратный ход, подача воздуха в полость со штоком),

где р – давление воздуха в сети, Па; d – диаметр поршня, мм; d₁ – диаметр штока, мм; q – сила сопротивления пружины, Н.

Давление сжатого воздуха в заводской сети составляет (4…6)10 5 Па (4…6 атм). При расчете учитывают возможную утечку воздуха в сети, одновременность работы нескольких потребителей, и поэтому расчетное давление воздуха в сети принимают 4 ⋅ 10 5 Па.

ГОСТ 18460–81 определяет размеры и технические условия изготовления пневмоцилиндров. Нормальные диаметры поршня составляют ряд: 50, 75, 100, 150, 200, 300 мм, а диаметры штоков соответственно: 16, 20, 30, 35, 40, 45 мм.

Пневмокамеры более просты и надежны в работе, чем пневмоцилиндры. Корпус пневмокамеры состоит из двух литых или штампованных корпусных деталей 1 и 2 (рис. 4.13), между которыми установлена резинотканевая диафрагма тарельчатой формы 3 толщиной 5…10 мм. При подаче воздуха в полость А диафрагма оказывает давление на шайбу 4 штока 5 и перемещает его.

Рис. 4.13. Пневмокамера одностороннего действия

Во избежание компрессии воздуха в корпусной детали 1 корпуса предусмотрено отверстие для выхода воздуха.

Для возврата штока воздух через распределительный кран удаляют из камеры. В исходное положение шток и диафрагму возвращает пружина 6.

Стандартные пневмокамеры имеют ход штока 30…35 мм и при диаметре диафрагмы 175, 200 и 225 мм обеспечивают силу прижима на штоке соответственно 2500, 4500 и 6000 Н.

В зажимных устройствах используют также гидравлические приводы поршневого типа. Рабочей жидкостью здесь является веретенное масло, которое подают в цилиндр привода под давлением от 30 ⋅ 10 5 до 60 ⋅ 10 5 Па. При этом обычно применяют отдельный для каждого привода насос.

Гидравлические приводы бывают одностороннего или двустороннего действия. На рис. 4.14 показана принципиальная схема гидравлического зажимного механизма двустороннего действия. Шестеренчатый насос 1 подает масло к управляющему золотнику 2 с ручным управлением. Золотник имеет два фиксированных положения А и Б, каждое из которых обеспечивает подачу масла в левую или правую полость цилиндра. В положении А масло через полость золотника поступает в левую полость цилиндра и давит на поршень 3, который перемещает шток 4 и закрепляет заготовку 5. Насос продолжает работать, и масло через редукционный клапан 6, отрегулированный на заданное давление, возвращается в резервуар 7.

Рис. 4.14. Схема гидравлического зажимного механизма:
1 – шестеренчатый насос; 2 – золотник; 3 – поршень;
4 – шток; 5 – заготовка; 6 – редукционный клапан;
7 – резервуар

Чтобы открепить заготовку, золотник перемещают в положение Б. Масло поступает в правую полость. Поршень перемещает шток влево и обеспечивает отжим заготовки. Масло из левой полости цилиндра поступает на слив в резервуар 7.

Вакуумные зажимные устройства применяют при фрезеровании для креп- ления тонких заготовок больших размеров из немагнитных материалов. Заготовку 1 (рис. 4.15) устанавливают в приспособление 2, полость 4 которого соединена с вакуумным насосом 3. Уплотнения 5 служат для поддержания герметичности системы. Насосом откачивают воздух из полости 4, и прижим заготовки обеспечивается атмосферным давлением.

Рис. 4.15. Схема вакуумного зажимного привода:
1 – заготовка; 2 – приспособление; 3 – вакуумный насос;
4 – полость приспособления; 5 – уплотнения

Силу прижима заготовки можно рассчитать по формуле, Н:

где F – активная площадь полости приспособления, м 2 ; р – разность между атмосферным давлением и давлением в полости приспособления, Па.

Отжим заготовки осуществляется при подаче в полость атмосферного воздуха. Эффективность работы вакуумных приспособлений в значительной мере зависит от плоскостности и шероховатости поверхности, предназначенной для базирования заготовки.

Магнитные зажимные устройства обеспечивают зажим заготовки силами магнитного поля, которое создается при прохождении электрического тока через проволочную катушку с сердечником из стали или с постоянными магнитами.

Рис. 4.16. Схема действия элемента электромагнитной системы приспособления

Электромагнитная система приспособления (рис. 4.16) включает источник энергии – катушку с сердечником 1 и магнитопроводы 2 и 4. Верхние поверхности магнитопроводов, на которые устанавливают заготовку 3, называют полюсами системы. При подаче электрического тока в катушку магнитный поток от северного полюса N замыкается на южном S через металл заготовки. Если между заготовкой и поверхностью полюсов образуется зазор, то на этом участке произойдет ослабление магнитного потока и сила притяжения будет снижена.

Магнитные приспособления обычно применяют в тех случаях, если заготовка изготовлена из магнитного материала и поверхность, по которой осуществляется базирование, имеет шероховатость Rz не более 40 мкм.

Магнитные зажимные устройства способны обеспечить достаточно большую силу зажима заготовок, но их использование для фрезерных приспособлений ограничено тем, что:

• для питания электромагнитного привода необходим источник постоянного тока;
• заготовки после обработки (открепления) приобретают остаточные магнитные свойства и требуют размагничивания;
• из-за явлений остаточного магнетизма возникают определенные затруднения при удалении стружки как с обработанной детали, так и с базовых поверхностей приспособления.

Прижимы представляют собой специальные устройства, которые используются во всех моделях фрезерных станков. При деревообработке и обработке металлических деталей применение этих прижимных механизмов становится незаменимым.

Назначение прижимов для фрезерного станка

Зажимные устройства применяются в сверлильных, фрезерных и токарных станках для фиксирования обрабатываемых заготовок на станине, и обязательно состоят в комплекте инструментов, которыми оснащают оборудование. Они способны закрепить изделие так, чтобы обработать его было удобно с любой стороны. Замена зажимных приспособлений простыми тисами не принесет долгожданного результата, по причине частого отсутствия возможности правильного фиксирования детали.

На станине обрабатывающих станков имеются специальные проемы, в которых болтами крепятся фрезерные прижимы. Болты имеют специальные головки, препятствующие прокручиванию тела болта, и делают соединение особенно крепким.

Для достижения высокого уровня обработки изделия, зажимные устройства классифицируют по видам фиксаторов. Один прижим, установленный на станок, способен обеспечить точность настройки, связанной с многочисленными переходами при работе с разными типами деталей.

Прижимы для фрезерных станков, сверлильных и других типов оборудования должны обеспечить быстроту и жесткость крепления заготовки нужной для работы стороной, регулирование по высоте, свободный доступ режущего инструмента к изделию. Обрабатываемые заготовки должны отвечать следующим требованиям:

• точное расположение материала;
• надежная фиксация детали;
• корпус изделия позволяет удобно установить зажимные приспособления.

Все виды прижимных механизмов должны иметь высокую степень прочности, и не деформироваться под воздействием винтового зажима. В противном случае обрабатываемый элемент может выскочить и причинить вред оборудованию и здоровью человека.

Виды прижимных приспособлений для фрезерного станка

Высококачественная обработка деталей напрямую зависит от эксплуатационных характеристик зажима. При сверлении или растачивании металлических элементов используют тиски. Вместо них очень удобно применять специальные крепежные компоненты — прижимные планки с упорным винтом.

На современном рынке строительных материалов и инструментов можно встретить большое количество крепежных элементов и комплектов прижимов для фрезерных станков и других агрегатов:

• прихваты: универсальные, ступенчатые, изогнутые, вилкообразные, подвижные;
• подпорки и распорки;
• уголки;
• упоры;
• крепежные наборы на различное количество элементов;
• наборы плит и угольников.

Крепежный набор применяется в тех случаях, когда станочные тиски неспособны захватить сложную конструкцию. В наборе содержатся дополнительные крепежные приспособления, позволяющие выполнить захват: шпильки, опоры, уголки, гайки разной длины, прихваты с рифленой поверхностью.

К помощи набора плит и угольников обращаются, если необходимо осуществить точную настройку и закрепление объекта на рабочей поверхности станка.

Читайте также:

1. IV. Устройства обмена данными
2. VI. Периферийные (внешние) устройства
3. Автомобильные устройства зажигания
4. Акустооптические устройства.
5. Антенно-фидерные и радиопередающие устройства
6. АНТЕННО– ВОЛНОВОДНЫЕ УСТРОЙСТВА
7. АНТЕННО– ВОЛНОВОДНЫЕ УСТРОЙСТВА
8. Аппаратные устройства вычислительной системы
9. Арифметико-логические устройства
10. Арифметико-логические устройства
11. Арифметико-логические устройства (АЛУ)
12. Архитектура персонального компьютера. Основные и дополнительные периферийные устройства.

ЛЕКЦИЯ 3

3.1. Назначение зажимных устройств

Основное назначение зажимных устройств приспособлений — обеспечение надежного контакта (неотрывности) заготовки или собираемой детали с установочными элементами, предупрежде­ние ее смещения в процессе обработки или сборки.

Зажимной механизм создает силу для закрепления заготовки, определяемую из условия равновесия всех сил, приложенных к ней

При механической обработке на заготовку действуют:

1) силы и моменты резания

2) объемные силы — сила тяжести заготовки, центробежные и инерционные силы.

3) силы, действующие в точках контакта заготовки с приспособлением – сила реакции опоры и сила трения

4) второстепенные силы, к которым относятся силы, возника­ющие при отводе режущего инструмента (сверла, метчики, раз­вертки) от заготовки.

При сборке на собираемые детали действуют сборочные силы и силы реакции, возникающие в точках контакта сопрягаемых по­верхностей.

К зажимным устройствам предъявляются следующие требования:

1) при зажиме не должно нарушаться положение заготовки, до­стигнутое базированием. Это удовлетворяется рациональным вы­бором направления и мест приложения сил зажима;

2) зажим не должен вызывать деформации заготовок, закрепля­емых в приспособлении, или повреждения (смятия) их поверх­ностей;

3) сила зажима должна быть минимально необходимой, но дос­таточной для обеспечения фиксированного положения заготовки относительно установочных элементов приспособлений в процессе обработки;

4) сила зажима должна быть постоянной на всем протяжении технологической операции; сила зажима должна быть регулируемой;

5) зажим и открепление заготовки необходимо производить с ми­нимальной затратой сил и времени рабочего. При использовании ручных зажимов усилие не должно превышать 147 Н; Средняя продолжительность закрепления: в трехкулачковом патроне (ключом) — 4 с; винтовым зажимом (клю­чом) — 4,5…5 с; штурвалом — 2,5…3 с; поворотом рукоятки пневмо-, гидрокрана — 1,5 с; нажатием кнопки — менее 1 с.

6) 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.

Необходимость применения зажимных устройств исключается в трех случаях.

1) заготовка имеет большую массу, по сравнению с которой силы резания малы.

2) силы, возникающие при обработке, направлены так, что не могут нарушить положение заготовки, достигнутое при базировании.

3) заготовка, установленная в приспособление, лишена всех сте­пеней свободы. Например, при сверлении отверстия в прямоугольной планке, закладываемой в ящичный кондуктор.

3.2. Классификация зажимных устройств

Конструкции зажимных устройств состоят из трех основных частей: контактного элемента (КЭ), привода (П) и силового механизма (СМ).

Контактные элементы служат для непосредственной передачи зажимного усилия на заготовку. Их конструкция позволяет рассредоточить усилия, предотвращая смятие поверхностей заготовки.

Привод служит для преобразования определенного вида энергии в исходное усилие Р_и, передаваемое силовому механизму.

Силовой механизм необходим для преобразования полученного исходного зажимного усилия Р_и в усилие зажима Р_з. Преобразование производится механически, т.е. по законам теоретической механики.

В соответствии с наличием или отсутствием в приспособлении этих составных частей зажимные устройства приспособлений разделяются на три группы.

К первой группе относятся зажимные устройства (рис. 3.1а), имеющие в своем составе все перечисленные основные части: силовой механизм и привод, который обеспечивает перемещение контактного элемента и создает исходное усилие Р_и, преобразуемое силовым механизмом в зажимное усилие Р_з .

Во вторую группу (рис. 3.1б) входят зажимные устройства, состоящие лишь из силового механизма и контактного элемента, который приводится в действие непосредственно рабочим, прилагающим исходное усилие Р_и на плече l. Эти устройства иногда называют зажимным устройством с ручным приводом (единичное и мелкосерийное производство).

К третьей группе относятся зажимные устройства, которые в своем составе не имеют силового механизма, а используемые приводы лишь условно можно назвать приводами, так как они не вызывают перемещений элементов зажимного устройства и только создают зажимное усилие Р_з , которое в этих устройствах является равнодействующей равномерно распределенной нагрузки q, непосредственно действующей на заготовку и создаваемой либо в результате атмосферного давления, либо посредством магнитного силового потока. К этой группе относятся вакуумные и магнитные устройства (рис. 3.1в). Применяются во всех видах производства.

Рис. 3.1. Схемы зажимных механизмов

Элементарным зажимным механизмом называют часть зажимного устройства, состоящую из контактного элемента и силового механизма.

Зажимными элементами называют: винты, эксцентрики, прихваты, тисочные губки, клинья, плунжеры, прижимы, планки. Они являются промежуточными звеньями в сложных зажимных системах.

В табл. 2 приведена классификация элементарных зажимных механизмов.

Классификация элементарных зажимных механизмов

По источнику энергии привода (здесь говорится не о виде энергии, а именно о местонахождении источника) приводы делятся на ручные, механизирован­ные и 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.

3.3. Зажимные элементы

3.3.1. Винтовые зажимы

Винтовые зажимы применяют в приспособлениях с ручным закреплением заготовки, в приспособлениях механизированного типа, а также на автоматических линиях при использовании приспособлений-спутников. Они просты, компактны и надежны в работе.

Рис. 3.2. Винтовые зажимы:

а – со сферическим торцом; б – с плоским торцом; в – с башмаком. Условные обозначения: Р_и – сила, приложенная на конце рукоятки; Р_з – сила зажима;W – сила реакции опоры; l – длина рукоятки; d – диаметр винтового зажима.

Расчет винтового ЭЗМ. При известной си­ле Р₃ вычисляют номинальный диаметр винта

где d — диаметр винта, мм; Р₃ — сила закре­пления, Н; σ_р — напряжение растяжения (сжа­тия) материала винта, МПа

Дата добавления: 2014-01-15 ; Просмотров: 9122 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет