0. 3.2. Примеры расчета усилия зажима на токарной,

1. сверлильной и шлифовальной операциях [ 8 ]

ПРИМЕР № 1

Определить требуемую силу закрепления заготовки в трехкулачковом патроне без упора при сверлении осевого отверстия. На заготовку со стороны сверла действует осевая сила Р_о = 420 Н и момент резания М_рез = 6 Нм, коэффициент трения между кулачком патрона и заготовкой в осевом направлении f₁ = 0,3; в окружном f₂ = 0,12. Коэффициент запаса закрепления 2,2. Диаметр заготовки D = 60 мм.

Обозначим через W требуемую силу закрепления на одном кулачке, через и– силы трения между кулачком и заготовкой в осевом и окружном направлении соответственно.

Как видно из рис. 3.3, заготовка в трехкулачковом патроне может перемещаться вдоль кулачков под действием силы резания Р_о и проворачиваться в кулачках под действием момента резания М_о.

Рис. 3.3. Схема к определению силы закрепления заготовки

при сверлении отверстия на токарном станке

Необходимо приложить такую силу зажима W , чтобы заготовка оставалась неподвижной относительно кулачков патрона при выполнении операции.

Силы трения между кулачком и заготовкой будут составлять при перемещении , а при провертывании.

Составим уравнение равновесия сил в направлении действия силы Р_о:

.

Подставим в полученное уравнение значение и введем коэффициент запаса закрепленияk.

.

Окончательно получим

.

Составим уравнение равновесия моментов вокруг оси заготовки в направлении действия момента резания М_рез .

.

Окончательно получим

.

Выполняем расчет силы W по двум полученным формулам:

–для предотвращения сдвига,

–для предотвращения

проворота.

Из полученных по двум условиям значений силы закрепления W выбираем наибольшую, т.е. .

ПРИМЕР № 2

Для сверления двух отверстий в заготовке Д (рис. 3.4) она устанавливается в кондукторе 1 и закрепляется при помощи быстросменной шайбы 2 и тяги 3, которая соединена со штоком пневмоцилиндра 4.

Определить силу на штоке пневмоцилиндра, которую нужно создать для надежного закрепления заготовки, если Р_о = 62 Н, М_о = 4 Нм, диаметр сверла 6 мм, коэффициент запаса 2,5.

Наружный диаметр заготовки D = 100 мм, диаметр установочного отверстия кондуктора d = 40 мм. Расстояние от оси отверстия до оси заготовки 40 мм.

Рис. 3.4.

1 – кондуктор, 2 – быстросменная шайба, 3 – тяга, 4 – пневмоцилиндр, Д – заготовка

Расчет силы закрепления будем проводить по условию непроворачиваемости заготовки в приспособлении под действием момента М_о

,

где М – момент, пытающийся провернуть заготовку вокруг своей оси, определяется по известному моменту сверления и точке его приложения

.

–момент трения, удерживающий заготовку от проворота, в данном случае представляет собой момент трения по установочному элементу. Момент трения по зажимному элементу не учитываем, т.к. отсутствует жесткая связь его с корпусом приспособления. Момент трения по установочному элементу определяется как момент трения по кольцевой площадке (табл. 3.2)

,

где N – реакция установочного элемента.

Окончательно получаем

.

Из записанного уравнения выражаем требуемую силу закрепления W

.

Подставляя заданные значения, получим

.

Таким образом, сила закрепления заготовки в приспособлении должна составлять 22 Н.

ПРИМЕР № 3

Для шлифования плоской поверхности заготовка устанавливается на магнитной плите (рис. 3.5). На заготовку действует сила Р = 540 Н.

Установить возможность выполнения операции, если удельное прижатие заготовки плитой 0,4 МПа; коэффициент трения между заготовкой и плитой 0,2; коэффициент запаса закрепления 2,2; масса заготовки 2 кг; плоскость, по которой устанавливается заготовка, имеет размеры 180 х 90 мм.

Рис. 3.5.

1 – плита магнитная, Д – заготовка

Условие обеспечения неподвижности заготовки под действием силы Р для рассматриваемого случая можно записать следующим образом

;

.

Выражаем из полученного уравнения требуемую силу W

.

Фактическую силу закрепления заготовки на магнитной плите определяем по формуле 3.5

;

.

Условия неравенства выполняются.