Проектирование винтовых зажимов

Ручные винтовые зажимы находят большое применение в станочных приспособлениях вследствие их простоты и надежного закрепления обрабатываемых деталей. Недостатки винтовых зажимов: значительное вспомогательное время, необходимое для зажима и разжима детали, большая затрата рабочим мускульной силы, непостоянство силы зажима и возможность смещения детали от силы трения на торце винта.

Винтовые зажимы применяют при ручном закреплении деталей в приспособлениях, а также в приспособлениях механизированного типа.

На рис. 58 приведены наиболее типичные варианты винтовых зажимов

Рис. 58. Схемы винтовых зажимов

Номинальный (наружный) диаметр винта определяется по формуле

мм, (109)

где с = 1,4 - для основной метрической резьбы [5];

Q - сила зажима, Н;

s - напряжение растяжения (сжатия); для винтов из стали 45 с учетом износа резьбы s = 80…100 МПа.

Величина расчетного диаметра округляется до ближайшего большего значения.

В приспособлениях применяют резьбы от М6 до М48.

Момент, развиваемый на рукоятке или маховике, для получения заданной силы зажима Q

, (110)

где r_ср – средний радиус резьбы, м;

a - угол подъема резьбы; , где S шаг резьбы,

d_ср - средний диаметр винта;

r - угол трения в резьбе, r =arctg f , где f = 0,12 коэффициент трения. М_тр - момент трения на опорном торце гайки или в месте контакта торца нажимного винта;

, (111)

где f – коэффициент трения в местах контакта;

D_н – наружный диаметр опорной гайки-звездочки или наружный диаметр торца нажимного винта;

d_b – внутренний диаметр опорной гайки-звездочки или внутренний

диаметр торца нажимного винта;

Для зажимных винтов со сферическим торцом (рис. 58) приближенная формула момента закрепления имеет вид [39]

М = 0,1 d Q (112)

В этой формуле момент трения на торце не учтен, так как его величина очень мала (М_тр< 0,03 М). Для нажимных винтов с плоским торцом (см. рис. 58) расчет момента закрепления ведется по формуле

, (113)

а, для винта с башмаком (см. рис. 2), предупреждающим порчу поверхности заготовки, - по формуле:

(114)

При b = 118⁰ (ГОСТ 13436-68) и f = 0,15 М =0,1 Q(d+r)/

Контрольные вопросы и задания

1. Область применения винтовых передач и винтовых зажимов.

2. Материалы для винтов и гаек в винтовых передачах.

3. Типовые расчеты винтовых зажимов.

4. Привести пример конструктивного устройства винтовой передачи с гайкой скольжения.

5. Чему равен коэффициент трения скольжения в паре винт-гайка при наличии смазки?

Базовые элементы станков

Базовыми называют элементы, на которых монтируются узлы станка. К ним относятся станины, рамы, плиты, стойки, направляющие, столы, поперечины, основания и т.д.

Качество базовых элементов оценивается жесткостью, износостойкостью, виброустойчивостью, технологичностью.

Станина. Станина является одним из самых ответственных и металлоемких базовых элементов станка. Станины могут быть горизонтальными и вертикальными. Горизонтальные станины выполняются сплошными, рамными и на ножках. Сплошные станины применяются в тяжелых станках с большой мощностью и многопозиционной схемой обработки деталей. Станины рамные и на ножках применяются в легких станках.

Вертикальные станины применяются в случаях, если режущий инструмент или заготовка совершают вертикальные относительные перемещения.

Станины часто выполняются литыми из чугуна марок СЧ12-28, СЧ15-32 и др. Чугунные станины, обладая большим коэффициентом внутреннего трения, являются более виброустойчивыми.

Станины могут быть выполнены сварными из листового или профильного проката. Сварные станины получаются более легкими и менее трудоемкими в изготовлении.

Станина может быть выполнена моноблочной или сборной (рис. 59). Моноблочные станины обладают высокой жесткостью и виброустойчивостью и применяются в станках высокоточных. Такие станины трудоемки в изготовлении.

Сборная станина состоит из нескольких элементов, например, основания 1, колонки 2 и кронштейна 3. Изготовление отдельных элементов упростилось, однако сборная станина обладает меньшей жесткостью.

Конструирование плит и рам. Плиты и рамы предназначены для установки на них узлов и деталей, расположенных в пространстве с заданной точностью. Для обеспечения заданной точности расположения узлов в случае ослабления затяжки винтов узлы после крепления и выверки фиксируют коническими штифтами. После сборки эти узлы и детали вместе с плитой образуют самостоятельный агрегат.

Перед конструированием плиты (рамы) определяют ее габаритные размеры и форму. Для этого вычерчивают общий вид установки в трех проекциях.

Для повышения прочности и жесткости в плите делают продольные и поперечные ребра жесткости, которые должны отстоять от основания на величину толщины стенки. Это позволяет беспрепятственно обрабатывать основание плиты.

Плиты крепят к полу или фундаменту болтами, которые размещают на приливах литой плиты. Чтобы приливы были прочными, их следует делать высокими. Высота всех приливов должна быть одинаковой. Это позволяет использовать болты одинаковой длины.

Поверхности плиты, служащие базой для установки других деталей и узлов обрабатываются так, чтобы опорные поверхности имели минимальное отклонение от плоскостности и приводили к минимальным деформациям при затягивании болтов.

Поверхности плиты, подлежащие обработке должны располагаться в одной плоскости. В этом случае конструкция плиты получается проще, а обработка ее поверхностей удобнее.

В плите литой конструкции для крепления узлов и деталей делают резьбовые отверстия. Это упрощает конструкцию и облегчает процесс сборки.

При конструировании сварных рам необходимо учитывать, что после сварки изделие сильно деформируется. В связи с этим после сварки все базовые поверхности должны обрабатываться. Чтобы не производить обработку больших поверхностей рамы в местах установки узлов и деталей на раме привариваются платики (рис. 60).

Сварные рамы применяются главным образом при единичном производстве, в связи с этим нижнюю поверхность рамы иногда не обрабатывают. Обработка платиков производится на базе нижней поверхности. В связи с этим при установке рамы на столе станка положение ее выверяют при помощи прокладок и клиньев.

Рама должна иметь окна, удобные для транспортирование ее краном.

Сварная рама выполняется из листовой стали, швеллеров, уголков, полки которых располагаются наружу. Такое расположение полок удобно для крепления узлов и самой рамы. Узлы крепят как винтами, так и болтами. При креплении болтами на внутреннюю поверхность полки привариваются или накладываются косые шайбы, выравнивающие поверхность полки швеллера под головкой болта или гайкой.