3 Расчет сил для закрепления заготовок
Силы Р, необходимые для закрепления заготовки, должны предотвратить возможный отрыв заготовки от установочных элементов приспособления, сдвиг или поворот ее под действием сил R резания и обеспечить надежное закрепление в процессе обработки. Силы резания и их моменты (М) определяют по формулам теории резания или по данным нормативных справочников. Сила резания зависит от твердости обрабатываемого материала, режимов резания, инструментов и других факторов. Силы закрепления должны быть достаточными с некоторым коэффициентом запаса К, который рассчитывают как произведение коэффициентов, учитывающих условия обработки.
Рисунок 6 Схемы приложения сил зажима
При конструировании приспособлений необходим расчет сил зажима. Расчетные силы являются исходными данными для проведения расчетов на прочность элементов зажимных устройств и силовых приводов.
Требуемые силы зажима определяются исходя из анализа взаимодействия сил резания, закрепления и их моментов.
Рассмотрим шесть характерных случаев такого взаимодействия (рис. 19.7).
На рис. 6, а силы закрепления Р и резания R имеют одинаковое направление и действуют на опору (опорная база). В этом случае Р будет минимальна. Она не должна превышать R.
На рис. 6, б силы имеют противоположное направление, тогда Р = К·Р, где К— коэффициент запаса; R — сила резания, Н.
На рис. 6, в силы направлены взаимно перпендикулярно, и силе резания противодействуют силы трения на опорах Pf2, а в точке закрепления — Pf1. В этом случае Pf1 + Pf2=K·R, откуда Р = KR/(f1+ f2), где f1 и f2 - коэффициенты трения.
На рис. 6,г показана заготовка, закрепленная в трехкулачковом самоцентрирующем патроне и находящаяся под действием момента резания М и осевой составляющей сил резания Rx. Момент М стремится повернуть заготовку вокруг оси, а осевая сила Rx—сдвинуть ее вдоль оси. Силу закрепления Р рассчитывают по формуле Р = KM/(3fr), где К — коэффициент запаса; М—момент силы резания, Н*мм; f — коэффициент трения; г — радиус заготовки, мм.
После расчета силы Р проверяют, возможен ли осевой сдвига заготовки.
На рис. 6, д заготовка закреплена на цанговой оправке, сила закрепления Р = KM/(f, r).
На рис. 6, е заготовка закреплена на кольцевой опоре, и просверливаемое отверстие имеет диаметр d Сила закрепления Р = K2Mcв r/(dfL). Здесь Мсв— момент сверления, Н-мм; г — радиус, мм (в данном случае г = D/2, где D — диаметр заготовки); d — диаметр сверла; f — коэффициент трения; L — плечо, mm.
При установке заготовки на предварительно обработанную поверхность f принимают равным 0,1 - 0,15, на необработанную поверхность - 0,2 - 0,3, а при установке на штыри с рифленой поверхностью 0,5 - 0,7.
4 Устройства для направления и определения положения режущих инструментов
Устройства для направления и определения положения режущих инструментов способствует повышению жесткости технологической системы, снижению потерь времени за счет увеличения параметров режимов резания и снижения времени на наладку, а также повышают точность обработки в среднем на 50 %.
При выполнении сверления, зенкерования, растачивания и других операций жесткость режущего инструмента, расточных оправок, борштанг и
технологической системы в целом часто оказывается недостаточной. Для устранения упругих отжимов инструмента применяют направляющие элементы в виде кондукторных и направляющих втулок (рис. 7). Кондукторные втулки стандартизованы.
Сменные втулки 6 (рис. 7, б) и быстросменные, втулки 3 (рис. 7, е) устанавливают в промежуточные втулки 4 и закрепляют винтами 1. Их применяют в условиях крупносерийного и массового производства.
Направляющие втулки применяют для направления расточных оправок. Они могут быть неподвижными и вращающимися (рис. 7, д, е). Вращающиеся втулки имеют шпоночный паз, с помощью которого через шпонку расточной оправки или борштанги обеспечивается принудительное вращение втулки.
Рисунок 7 Кондукторные и направляющие втулки:
а, 6 — постоянные кондукторные втулки; а — сменная кондукторская втулка; г — быстросменная; д — неподвижная направляющая, е — вращающаяся направляющая
Кондукторные втулки при обработке отверстий диаметром до 25 мм изготовляют из стали У10А, У11А и закаляют до твердости 60-65 HRC3.
К направляющим устройствам относятся кондукторные плиты. Плиты служат для установки кондукторных втулок.