Винтовые зажимные устройства

Широкое распространение винтовых устройств объясняется их сравнительной простотой, универсальностью и безотказностью в работе. Однако простейший зажим в виде индивидуального винта действующего на деталь непосредственно, применять не рекомендуется, так как в месте его действия деталь деформируется и, кроме того, под влиянием момента трения, возникающего на торце винта, может быть нарушено положение обрабатываемой детали в приспособлении относительно инструмента. Правильно сконструированный простейший винтовой зажим, кроме винта 3 (рис. 7.1, а), должен состоять из направляющей резьбовой втулки 2 со стопором 5, предотвращающим произвольное ее вывинчивание, наконечника 1, и гайки с рукояткой или головкой 4. Втулка выполняется с шестигранным, квадратным или круглым буртиком с двумя лысками для завинчивания ее в корпус приспособления. При износе эту втулку легко заменить. Наконечник предназначен для увеличения поверхности соприкосновения зажима с обрабатываемой деталью, в результате чего значительно уменьшается давление на деталь, а, следовательно, и деформация смятия детали. Кроме этого, наконечник, перемещаясь только поступательно, почти исключает возникновение момента трения в месте соприкосновения с деталью и тем самым не нарушает положение детали, определившееся установочными элементами. Удерживается наконечник на шейке винта с помощью двух штифтов 6, которые запрессованы в наконечник и свободно помещены в проточке винта, что позволяет ему самоустанавливаться на детали в случаях, когда поверхность детали не перпендикулярна к оси зажимного винта.

Конструкции наконечников (рис. 7.1, б - д) отличаются от конструкции, изображенной на рис. 7.1, а, большей прочностью конца винта, так как диаметр шейки винта для наконечников (рис. 7.1, б и д)может быть принят равным внутреннему диаметру резьбовой части винта, а для наконечников (рис. 7.1, в и г)этот диаметр может быть равен наружному диаметру винта. Наконечники (рис. 7.1, б - г)навинчиваются на резьбовой конец винта и так же, как наконечник, показанный на рис. 7.1, а, могут свободно самоустанавливаться на обрабатываемой детали. Наконечник (рис. 7.1, д)свободно надевается на сферический конец винта и удерживается на нем с помощью специальной гайки.

Рис. 7.1. Индивидуальный винт и типичные наконечники

Наконечники (рис. 7.1, е - з) отличаются от предыдущих тем, что они точно направляются с помощью отверстий в корпусе приспособления (или во втулке, запрессованной в корпус) и навинчиваются непосредственно на зажимной винт 15, который в данном случае застопорен, чтобы предотвратить его осевые перемещения (он только вращается). Для обеспечения надежного закрепления обрабатываемой детали при обычном вращении винта по направлению часовой стрелки — если смотреть на винт со стороны его рукоятки — резьба на нем должна быть левой. Конструкции, показанные на рис. 7.1, е и з, предназначены для крепления деталей по обработанной плоскости, конструкция показанная на рис. 7.1, ж, может быть использована и при необработанной плоскости детали вследствие того, что в этой конструкции предусмотрена качающаяся пята 8. Винты 7 и 9 и шпонка 12 предохраняют наконечники от проворачивания. Клин 10 позволяет зажимать обрабатываемую деталь в двух направлениях: в направлении оси винта и в направлении, перпендикулярном к этой оси. Это обеспечивается тем, что сила N,действующая на клин со стороны наконечника, направлена перпендикулярно к наклонной поверхности клина и раскладывается на две составляющие. Первая составляющая создает на поверхности соприкосновения клина с обрабатываемой деталью силу зажима, а вторая - сдвигает клин вместе с деталью, преодолевая при этом сопротивление пружины 11, которая возвращает клин в исходное положение в момент раскрепления обрабатываемой детали.

Жесткие, точно направленные наконечники (рис. 7.1, е, ж к з) рекомендуется применять в случаях, когда в процессе обработки возникают силы, сдвигающие обрабатываемую деталь в направлении, перпендикулярном к оси винта. Качающиеся наконечники (рис. 7.1, а - д)следует применять в случаях, когда такие силы не возникают.

Направляющая резьбовая втулка 2, показанная на рис. 7.1, а, надежна и удобна, так как позволяет размещать ее в любом корпусе, на любом расстоянии от края корпуса. Менее удобна втулка 14 с гладкой наружной поверхностью (рис. 7.1, и), которая запрессовывается в корпус с одной из переходных посадок и дополнительно удерживается от проворачивания штифтом 13. Такую втулку для предотвращения поломки корпуса при ее запрессовке, можно устанавливать на определенном расстоянии от краев корпуса и только там, где можно обрабатывать отверстие для стопорного штифта.

Направляющие втулки изготовляют из углеродистой конструкционной стали марки 35 или 45 обычно без закалки (твердость НВ 300—350). Применение сменных втулок обусловлено тем, что нецелесообразно нарезать резьбу для винта непосредственно в корпусе приспособления, так как корпус обычно изготовляют из чугуна и резьба в нем быстро изнашивается. При изношенной резьбе требуется значительное увеличение силы для надежного закрепления детали, так как изношенный зажим легко ослабевает под действием вибраций, возникающих от сил резания. Чтобы не менять весь корпус приспособления при износе резьбы, пришлось бы вставлять в корпус резьбовую втулку уже в процессе эксплуатации приспособления, что гораздо труднее выполнить, чем при изготовлении корпуса.

Рукоятки для управления винтом выполняют в виде съемных головок различной конструкции (рис. 7.2) и помещают на резьбовой, граненый или цилиндрический со шпонкой конец винта, на котором стопорятся обычно с помощью штифта. Цилиндрическая головка I (рис. 7.2, а) с накаткой «барашек» головка-звездочка II и четырехлопастная головка III используются при управлении винтом одной рукой и при силе зажима в пределах 50—100 Н [5—10 кГ].

Головка-гайка VI с жестко закрепленной в ней короткой наклонной рукояткой, головка VII с откидной рукояткой, рабочее положение которой фиксируется подпружиненным шариком, головка V с цилиндрическим шпоночным отверстием, также жестко закрепленном горизонтальной рукояткой, штурвальная головка IV с четырьмя ввинченными или запрессованными рукоятками (аналогичная головка использована в конструкции зажима, показанного на рис. 7.1, а), допускают управление винтом двумя руками. Наиболее надежна и удобна в работе головка IV. При повороте такой головки рывком незатянутый винт несколько раз поворачивается по инерции, что способствует увеличению хода винта без затраты сил и времени. Для удобства управления такой головкой и для увеличения ее массы, способствующей увеличению инерционного хода головки, на концы ее рукояток иногда надевают стальные или пластмассовые шары.

Рис. 7.2. Типовые головки винтов и прибор для исследования головок

С помощью специальных исследований было установлено, что меньше всего рабочий устает при горизонтальном расположении головки на правой стороне (работающий левой рукой — на левой) приспособления и больше всего при таком же положении головки на передней, т. е. обращенной к рабочему стенке приспособления. В практике встречаются случаи, когда головка (особенно штурвальная) мешает выполнению операции обработки детали, например, когда головка расположена недалеко от оси отверстия, которое требуется расточить многолезвийным инструментом, или когда зажим целесообразно расположить внутри приспособления. В этих случаях приходится отказываться от съемных и удобных головок и пользоваться гаечными ключами и гайками (или винтами увеличенной высотой головки). Несколько большие удобства создают высокие гайки, которые навинчиваются на неподвижный болти стопорятся на нем, заменяя головку. Удобны гайки с буртиком особенно в случаях, когда болт помещается в овальное отверстие или в продольный паз планки. Буртик гайки при этом выполняет роль шайбы. Увеличенная высота головки винта или гайки уменьшает их изнашиваемость и обеспечивает более надежное положение ключа при выполнении зажима.

Основными недостатками резьбовых зажимов являются громоздкость, недостаточная быстрота действия, непостоянство силы зажима и быстрая утомляемость рабочего.