Поняття про похибки базування

Похибка базування – це відхилення фактично досягнутого положення заготовки або виробу при базуванні від того, що вимагається. Ця погрішність має місце при різниці граничних відстаней вимірювальної і установчої бази заготовки; вона не є абстрактною величиною, а відноситься до конкретного розміру при даній схемі.

Розрізняють допустиму [ε_б] і дійсну Е_{б дійсн.} (розрахункову) похибку базування.

Визначають допустиму по формулі приблизно

[ε_б]=Т-Δ

де: Т – поле допуску, яке позначене на кресленні, відповідного розміру;

Δ – точність обробки, яку отримують при виконанні даної операції без обліку похибки базування (її можна приймати по таблицям з довідників при середній точності обробки).

Розрахунок дійсної похибки зводиться до рішення відповідних геометричних задач.

Спочатку потрібно знайти вихідну базу.

Вихідна база – це елемент заготовки, який зв’язаний з обробляючою поверхнею розміром або вимогами (паралельність, співвісність), які потрібно забезпечити при виконанні даної операції.

Який елемент заготовки буде являтися вихідною базою, вирішується на основі операційного креслення.

Якщо при наміченій схемі базування геометрично забезпечується незмінне положення вихідної бази у всіх заготовок, то дійсна похибка базування відсутня, тобто [ε_б]=0. У відповідності до цього дійсну похибку базування можливо розглядати як похибку породжувану коливаннями в положенні початкової бази.

Наприклад (перший приклад), візьмемо деталь у якої потрібно профрезерувати поверхню розміромМ, яка розташована паралельно поверхні N на відстані а, то буде ясно, що поверхняN – буде вихідною базою

1- заготовка, 2 - фреза

або, якщо необхідно витримати розмірb, який визначає відстань від фрези до поверхні К, то вихідною базою буде поверхня К.

1 – заготовка, 2 - фреза

Другий приклад – фрезерування лиски на валу(1-заготовка;2-фреза)

А – вихідна (явна) база для витримування розміру m

В – вихідна (явна) база для витримування розміру n

C

С – вихідна (потайна) база – центр для витримування розміру h

Розрахунок дійсної похибки базування

При розрахунку дійсного значення поля розсіювання похибок базування виходять із допусків тих розмірів від яких залежить вихідна база при даній схемі базування, тобто дійсна похибка базування рівна полю допуску на номінальний розмір заготовки, якщо вихідна база паралельна напрямку контролюючого розміру.

Е_{б дійсне.}=Т_н.р.

Поверхні по яким базуються заготовки мають: плоску, циліндричну рідко конічну форму. Або заготовка може базуватися на декілька поверхонь.

Розглянемо установки заготовки на різні поверхні

1. Установка на площину.

ПЕРШИЙ ПРИКЛАД:

Заготовка базується на площині, потрібно витримати розмір 30_-15

середня точність Δ=0,1мм (по 10 квалітету)

тоді[ε_б]=Т-Δ =0,15-0,1=0,05мм

Розмір 30_{-0,15 ,} що витримується, зв’язаний з поверхнею М, яка є вихідною базою. Ця база не піднімається і не опускається в процесі обробки, вона опирається на нерухому поверхню (на стіл верстата, або пристосування), тому висота розміру 30_-0,15 буде незмінною, тобто ε_{б дійсне}=0.

Значить заданий розмір можна витримати і виготовити деталь.

ДРУГИЙ ПРИКЛАД

При тих же самих умовах обробки, що в першому прикладі, нам потрібно витримати розмір 20^+0,15, який зв’язаний з верхньою поверхнею N, яка є вихідною базою. При цій схемі базування положення вихідної бази залежить від розміру 50^-0,2

ε_{б дійсн}=Т₅₀=0,2,

так як допуск по розміру не змінився і [ε_б]= 0,05мм, тоді, очевидно, що дійсне значення поля розсіювання погрішності базування більше допустимого ε_{б дійсне}[ε_б] – вийде брак

Що потрібно зробити?

1. Збільшити допуск по розміру 20.

2. Зменшити допуск по розміру 50.

3. Або змінити схему базування, щоб ε_{б дійсне}=0.

4. Вихідну базу притиснути до нерухомої опори.

1 клин

2 нерухомий упор

Змінена схема базування

2 Установка на призму

ПЕРШИЙ ПРИКЛАД

Деталь встановлена на призму по зовнішній циліндричній поверхні, де в деталі потрібно профрезувати паз.

Потрібно витримати розмірh

Становище вихідної бази центраС по відношенню до призми (технологічна база – точка О) обумовлюється вектором ОС.

Проектуючи цей вектор на напрямок розміру h, який потрібно витримати, отримуємо

L=MC=OC·cos γ

Із трикутника ОСК знаходимо

ОС= ,

де α – кут призми, d – діаметр заготовки.

тоді L=

диференціал повний

Δh=-ΔL=

а поле розсіювання похибки базування

ε_{б дійсне =}

де Т_d – допуск по діаметру

Із схеми видно, що ε_{б дійсне} при куті призми α залежить від кута γ, тоді

якщо γ=0 ε_{б дійсне}=

при γ=45º, α=90º ε_{б дійсне}=

При такому розташуванні, при γ=90º - ε_{б дійсне}=0

При γ=0º ε_{б дійсне}

При встановленні в самоцентруючи пристосування (трьохкулачковий патрон, самоцентруючи лещата тощо) центр всіх заготовок, незалежно від діаметра буде займати незмінне положення, тому ε_{б дійсне}=0

ДРУГИЙ ПРИКЛАД

Потрібно витримати розмір m

Із Δ ОСМмаємо

СМ=

радіус СА=

тоді

L=

повний диференціал

ΔL=

а поле розсіюванняε_{б дійсне =}

якщо cos γ=sin , при α=90º, γ=45º ε_{б дійсне}=0

при γ=0, α=180º (при установці на площину)ε_{б дійсне}=0

ТРЕТІЙ ПРИКЛАД

Потрібно витримати розмір n

Положеннявихідної бази - точки В – відносно призми обумовлюється векторомОВ .Проектуючи по напрямку розміру n , що витримується,

отримаємо

L= =

тоді повний диференціал

ΔL=

а поле розсіювання, відповідне дійсній похибці базування

ε_{б дійсне}

при γ=0

ε_{б дійсне} =

приγ=0, α=180º ε_{б дійсне} = Т_d

Похибки при свердлуванні.

Потрібно в шайбі (рисунок а) просвердлити отвір і витримати розмір m з відповідним допуском.

Порівняємо за допомогою виведених залежностей дві схеми кондукторів, схематично показаних на рисунках б і в.

а)

Перша схема (б)

Схема кондуктора на рисунку б аналогічна схемі, приведеній для розміру m вище (як для фрезерування) при γ= 0° .

Тому

Друга схема (в)

Схема кондуктора на рисунку в аналогічна схемі, приведеній вище для розміру n (як для фрезерування),

отже

відношення

при α=90º

Таким чином, неістотна, на перший погляд різниця в схемах конструкцій кондукторів веде до збільшення значення ε_{б дійсне} при другій схемі в порівнянні з першою в 6 раз.

Контрольні запитання

1 Способи встановлення заготовок

2 Правило шести точок

3 Поняття про бази

4 Класифікація

5 Похибки базування

6 Поняття про базування бази

Заняття № 7-9(6 годин)

Змістовий модуль 3 Настановні елементи пристосування

ПЛАН: 1 Призначення і технічні вимоги, які пред'являються до установчих елементів

2 Матеріал для їх виготовлення. Класифікація установчих елементів пристосувань

3 Основні та допоміжні опори

4 Типові схеми настанови заготовок в пристосуванні

5 Позначення на кресленні

6 Приклади розрахунку похибки настанови заготовок на типові настановні елементи

Мета заняттяучбова: Вірно вміти вибирати установчі елементи, від яких залежить точність виготовлення деталей.

Мета заняттявиховна: Установочні деталіпристосувань служать для установки на них базових поверхонь оброблюваних деталей.

Література (1,с.18-31; 2,с.22-23; 4,с.83-86, 142-147)

Самостійна робота № 3

Тема : Основні і допоміжні опори

ЗМІСТ : 1 Види і конструкції

2 Допоміжні плоскі опори

3 Підводящі і самоустанавлюючі опори

Література1,с.18-25; 2,с.22-28; заняття №7-9, с.

1Деталі та механізми пристосувань призначені для забезпечення відповідності технологічного процесу одноманітного положення установлюваних в пристосуванні заготовок відносно ріжучого інструменту, називаються установочними.

Установочні елементи, на які діють сили затиску чи різання називаються головними. Тобто основними. Інші – орієнтуючими, або допоміжними.

Деталі тільки ті що сприймають навантаження від сил затиску, чи різання, але не виконують установочних функцій, називаються упорами або опорами.

Установочні деталі пристосувань служать для установки на них базових поверхонь оброблюваних деталей.

Основні опори жорстко закріплені в пристосуванні і визначають положення оброблюваної деталі в робочій зоні верстата відносно ріжучого інструменту.

Число опор у пристосуванні повинно бути не більше шести для правильної орієнтації деталі.

Допоміжні опори використовують не для базування, а для підвищення стійкості і жорсткості оброблюваної деталі в пристосуванні при обробці. Їх підводять до деталі і закріплюють, таким чином вони стають допоміжними жорсткими опорами.

Рисунок 1 - Схема установки на шість точок з допоміжною опорою 1

Технічні вимоги, які пред’являються до установчих елементів

Конфігурацію опор вибирають від виду базової поверхні заготовки, але їх конструкція повинна задовольняти всім загальним вимогам:

а) опори повинні розташовуватися так, щоб заготовка легко встановлювалась в потрібне положення і не змінювала його під впливом власної маси при закріплені в пристосуванні;

б) конструкція опор і пов’язаних з ним елементів пристосування повинна виключити перевірку установки заготовки;

в) опори повинні бути жорсткими і не деформуватися під дією сил різання чи затиску;

г) розташування опор відносно напрямку дії сил різання повинно бути таким, щоб при обробці заготовка не деформувалась, не змінювала положення відносно сил різання.

д) знос робочих поверхонь опор повинно бути мінімальним.

На робочих поверхнях не повинні з’являтися забоїни, тому матеріал і термообробка повинні забезпечувати високу твердість та зносостійкість робочих поверхонь.

Матеріал для опор і твердість визначають в залежності від базових поверхонь і габаритів обробляємої деталі.

Основним матеріалом для постійних і змінних установочних пальців є -

сталь У8А, HRC_э 58…62, загартування.

Опори регулюючі виготовляють із сталі 20Х твердість HRC_э52…63

Призми опорні - сталі 20Х - цементація h 0,8…1,2 HRC_э52…63

Опори шарові ст 45 HRC_э 38…42

Опори постійні : сталь У7А при D<12;

сталь 20Х HRC_э 52…63 цементація h 0,8…1,2 при D >12

сталь 45 HRC_э 42…48 для опор нарізних при D>12

Пластини: сталь 20Х цементація h 0,8…1,2 HRC_э52…63

Класифікація установчих елементів пристосування

Опори основні бувають: постійні, регульовані, та плаваючі.

Постійні – це опорні пальці, штирі та пластини :

Для необроблених поверхонь застосовують штирі з нарізною поверхнею, яка забезпечує надійне зчеплення з заготовкою.

Для оброблених поверхонь застосовують опори з плоскою поверхнею

Сферичні (кульові)поверхні мають більший знос але забезпечують опору заготовці завжди в визначеній площині. Використовують для оброблених і необроблених поверхонь.

Там де треба пересувати заготовку по поверхні пристосування застосовують пластини (плоскі) або з похилими пазами, які мають нахил 45⁰ і глибину 1-3 мм.

Плоскі пластини закріпляють на стійках пристосувань

Установчі опори (пальці, штирі) запресовують в корпус пристосування

Для змінних опор в отвір пристосування запресовують втулку. Це забезпечує швидку заміну зношених опор на нові.

Опорні штирі і пластини повинні виступати над корпусом пристосування, щоб їх не засмічувала стружка.

Для базування заготовок з необроблюваною плоскою головною базуючою поверхнею інколи замість указаних опор застосовують регульовані опори, щоб була можливість змінити висоту опор відповідно до величини припуску у заготовок різних партій.

Регульовані опори можуть бути як основні так і допоміжні.

Рисунок 2 - Приклади конструкцій і установки заготовок на регульовані опори

Допоміжні опори використовують для збільшення стійкості та жорсткості заготовок в процесі обробки.

Бувають самовстановлюючі, плаваючіта підводящі опори.

Рисунок 3 - Самовстановлюючі основні опори : 1,2- жорсткі опорні штирі, 3,4 – плаваючі опори, 5- плаваючий елемент з двома (трьома) точками А,Б,В

Підводящі опори– механізовані (переміщення за допомогою механізованого приводу).

Опори для встановлення заготовок зовнішніми і внутрішніми поверхнями обертання

Установку заготовок по зовнішнім циліндричним поверхням проводять в опорних призмах, втулках, кільцях і самоцентруючих патронах.

При встановленні заготовки отворами - застосовують установочні пальці – циліндричні та зрізані.

Призми– для циліндричних поверхонь. Робоча поверхня призми розташована одна відносно одної під кутом

Для точної установки призми на корпусі її з’єднують штифтами і закріплюють гвинтами.

Виготовляють робочі поверхні дуже точно.

Рисунок 4 - Установочні призми: а – цільні призми – для установки невеликих валів – 1 – штифти, 2 – гвинти; б – вузькі призми – для установки довгих або ступінчатих валів

Основними розмірами призми є – В, Н, C, h, які приймаються конструктивно, і кут α. Розмір С - потрібен для розмітки і її чорнової обробки, а розміри Н і h – для остаточного контролю призми.

Відстань Н між віссю вала, який встановлено в призму, і основою призми міняється в залежності від допуску на діаметр D вала і кута α;

при залежність між розмірами C, Н і h визначається по формулі :

H = h + 0,707D - 0.5C

Допустимі навантаження по вимогам контактної точності.

Q = 0,7·b·D

де b– довжина контакту заготовки з призмою,

D - діаметр заготовки

Для чистових базових поверхонь деталі застосовують широкі опорні призми (рисунок 1а)

Для чорнових базуючи поверхонь застосовують вузькі призми (рисунок 1в) або в бокові поверхні призми запресовують опори циліндричні рисунок 1б), якщо поверхня заготовки має нерівну, бочкоподібну поверхню або інші похибки форми, тоді заготовка займає в таких призмах цілком стійке положення.

а) б)

в)

>

г)

Рисунок 1 – Опорні призми

Для великих заготовок або ступінчатих валів застосовують збірні призми (рисунок 1г).

Матеріал призм сталь 20Х, цементація h 0,8…1,2мм, HRCэ 57…63

У пристосуваннях знаходять застосування, головним чином, призми з кутом α = 90°. При обробці звисаючих (консольних) частин заготівки використовують опори, що підводяться і самовстановлюються, у вигляді плоских або призматичних елементів.

Призми великих розмірів роблять з сірого чавуну з прикрученими сталевими розжареними щоками. Недолік цієї конструкції — знижена жорсткість через наявність додаткових стиків. Призми кріплять до корпусу пристосування гвинтами і фіксують контрольними штифтами. Нижню і бічні (робочі) поверхні призм шліфують до Ra 0,4 класу чистоти.

Якщо деталь має базові шийки і вони виготовлені по 2-3 му класу точності, тоді застосовують установку на втулку.

Рисунок 3 – Схема установки заготовки на втулку

На рисунку 3 показано приклад установки корпусної деталі 1 на втулку 2 збазуванням по циліндричному поясочку і торцю фланця. Три (3) опорні точки по торцю і дві (2 по циліндру.

Втулки виготовляють із сталі 20Х, передбачаючи цементацію на глибину 0,8—1,2 мм з твердістю робочих поверхонь HRCэ 57…63.

Установочні пальці застосовують при базуванні заготовки по площині або торцях і отворам; для установки на них одним або двома отворами оброблюваної деталі.

Установлюючи пальці – бувають - постійні циліндричні і зрізані, змінні.

Рисунок 5 – Установка на довгий палець

Основнабазова поверхня – отвір А – 4 опорні точки

Допоміжна база – торець Б - одна опорна точка.

Деталь має одну степінь свободи – обертання навколо пальця.

Рисунок 6– Установка на низький ( короткий ) палець

Якщо основною базою є торець, то застосовують низькі пальці.

Б – три опорні точки;

А – дві опорні точки

Деталь має одну степінь свободи – обертання навколо пальця.

2 2

Можна застосовувати комбіновані установочні елементи

1 – заготовка; 2 – пластина; 3 – установочний палець

Заняття №9

Продовження змістовного модулю 3

Тема 3 Встановлення заготовок в пристосуванні

ПЛАН: 3.1 Установка заготовок по центровим гніздам, різьбі і по складному контуру

3.2 Графічні позначення опор і установчих елементів пристосувань /ГОСТ 3.1107/

3.3 Приклади розрахунку похибки установки заготовок на типові установочні елементи.

Мета заняття: Придбання теоретичних навиків по установці заготовок на типові установочні елементи

Література: (1,с. 23-31; 2,с. 28-66)

Установка заготовки по центровим гніздам, різьбі, одночасно декількома поверхнями, по складному контуру

При обробці валів, труб і других циліндричних деталей часто застосовують установку на конічну поверхню, тобто установку на центрові отвори, гнізда або фаски. При установці вала на два центрових отвори вісь деталі і вісь центрів верстата співпадають, що дозволяє звести похибку рівній нулю, від несумісності технологічної бази і всіх заданих розмірів від осі вала.

Така схема установки отримала широке застосування, тому що проста конструкція центрів, відсутня похибка від несумісності технологічної бази і діаметральних розмірів, постійність баз при обробці на різних операціях (токарна, шліфувальна).

Недолік – потрібно виготовляти додаткову поверхню у деталі – центрові отвори (гнізда).

Для виготовлення заготовки в центрах застосовують установчі елементи, тобто – жорсткі і обертальні центри(рисунок 4). Жорсткі центри встановлюють в шпиндель станка і піноль задньої бабки.

г) д) е) ж)

Рисунок 4 Конструктивні різновидів центрів

а) для обробки циліндричних деталей;

б, д) зрізаний центр для установки труб і деталей з конічними поверхнями (фасками);

в, ж) для передачі крутного моменту за рахунок заглиблення нарізної поверхні в конічну поверхню деталі, але така установка псує поверхню центрового гнізда деталі.

г) жорсткий центр;

е) спеціальний центр з трьома вузькими стрічками 1

Для обробки важких деталей в сучасних швидкохідних токарних станках в задню бабку ставиться обертовий центр(рисунок 5а), який порівняно з жорстким центром, володіє менш жорсткими властивостями, не псує базових поверхонь деталі тому що він обертається разом з деталлю.

Обертаючі центри бувають універсальні і спеціальні.

Універсальні – самостійні пристрої, які застосовують у різних станках.

Спеціальні – виготовляють разом з пінолью задньої бабки верстата, і застосовують для важких робіт при обробці деталей великих розмірів.

а) 1-радіальний підшипник,2-упорний підшипник

1 2 3 6

б) 1-шпіндель,2- корпус,

3-плаваючий центр,,4-гвинт,

5-пружина,6-заготовка

Рисунок 5 – Центри – обертаючий (а) і плаваючій (б)

Якщо потрібна більша точність по довжині заготовки в шпиндель станка вставляють плаваючий центр (рисунок 5б)

Похибки базування, які виникають при базуванні в центрах

де S – подача, С– відхилення співвісності, L – відстань між центрами,α – кут

Рисунок 6 - Схема виникнення похибки при установці в центрах

Кутову похибку розраховують

, тоді похибка розміру L ε_б=

Базування з допомогою самоцентруючих пристрої

опорні поверхні рухомі і зв’язані між собою, переміщуються - наближуються і віддаляються разом

трьохкулачковий патрон

а)

призматичні кулачки

б)

пружна цільна тонкостінна втулка, що деформується при дії сил запуску

в)

Рисунок 6 – Схема самоцентруючих пристроїв

Застосовують цанги, оправки.

Якщо деталь має складну конфігурацію та базування застосовують групу базових поверхонь.

Рисунок 7 - Схема установки заготівки кривошипа на циліндрові поверхні і площину

В цьому випадку при базуванні групи баз необхідно включати в розрахунках не тільки похибку розміру і форми кожної бази, але й відхилення від перпендикулярності, паралельності, відхилення розмірів між базами.

При цьому ні один опорний елемент не повинен лишати заготовку її тих степенів свободи, яких вона вже лишилася за допомогою інших опорних елементів.

Базування заготівки додатковою базою у вигляді зовнішньої циліндрової поверхні. Цей спосіб визначає розташування осі зовнішньої поверхні по відношенню до інших баз будь-якої форми, що вже одержали базування.

Вісь зовнішньої циліндрової поверхні паралельна базі, що вже одержала базування(рисунок 8)

Рисунок 8 - Спосіб базування заготівки додатковою базою – за допомогою паза - базування на дві бази Б площини і А зовнішня циліндрична поверхня.

Установка на два циліндричні отвори з паралельними осями і перпендикулярну їм площину.

Ця схема базування застосовується для обробки деталей малих і середніх розмірах типу корпуса, плити, рами і картерів.

Їх перевага: проста конструкція пристосування, можливість витримувати постійність баз на різних операціях технологічного процесу, проста фіксація заготовки на поточних і автоматичних лініях. Найбільш поширена установка деталі отворами на два пальця – циліндричний і зрізаний

Широко застосовують установку деталі площиною - 3 опорні точки і двома отворами на два низьких пальця – циліндричний і зрізаний – дві і одна опорні точки.

Зрізаний застосовують для зменшення впливу коливань розміру між осями отвору оброблюваних деталей на точність їх установки в пристосуванні, а також для збільшення зазор між отвором деталі в напрямку L між осями пальців.

а) б)

в)

Рисунок 7 – а і б - установка заготовки площиною і двома отворами на циліндричний і зрізаний палець; в – на три зрізані пальці

Похибку базування при такій схемі визначають через величину зазору між отворами деталі і пальцями циліндричним і зрізаним - і знаходять найбільший кут перекосу

де L - відстань між центрами отвору (пальців)

- найбільші зазори між пальцями.

Контрольні запитання

1 Призначення

2 Технічні вимоги які пред’являються до установчих елементів.

3 Матеріал для їх виготовлення.

4 Класифікація установчих елементів пристосувань.

5 Установка заготовок зовнішніми і внутрішніми поверхнями обертання

6 Основні та допоміжні опори

7 Види і конструкції

8 Установка заготовки по центровим гніздам

9 Одночасно декількома поверхнями

10 По складному контуру.

11 За допомогою додаткової бази

12 Базування групою баз

Заняття 10 -11(6 годин)

Заняття № 10-11

Практичне заняття №1

Змістовий модуль 3 Настановні елементи пристосування

Тема:Способи встановлення заготовок. Настановні елементи пристосувань.

1Мета роботи:

1.1 Закріпити знання по темам: «Базування заготовок в верстатних пристосування», «Установочні елементи пристосувань».

1.2 Придбання практичних навичок по вибору технологічних баз, розробки схем установки заготовок, підбору установочних елементів, перевірки додержання правил шести точок, визначення кутової похибки установки.

2 Порядок проведення роботи:

2.1 Ознайомитись з правилами з охорони праці та інструкцією по проведенню роботи.

2.2 Одержати завдання від викладача (Додаток А).

2.3 Ознайомитися і коротко записати теоретичні відомості.

2.4 Ознайомитись з рисунком по заданому варіанту; перенести в
звіт і виконати практичну роботу для свого варіанту завдання, зробивши
в звіті відповіді на запитання завдання 1, а потім на завдання 2.

2.5 По закінченні роботи зробити висновок і дати свої пропозиції.

3 Контрольні запитання

1. Які установчі елементи

2. Правило шести точок

3. Базування і базові поверхні

4. Технологічна, чорнова, чистова, конструкторська, вимірювальна бази

5. Загальні вимоги до установчих елементів

6. Які допоміжні опори

7. Недоліки точених опор

Заняття № 12 -13

Змістовий модуль 4 Затискні механізми пристосування

Тема 1: Затискні механізми пристосувань

ПЛАН: 1 Призначення, класифікація і технічні вимоги

2 Конструкція різних затискних пристроїв

3 Схеми дії сил та методика розрахунку потрібних зусиль затиску

Мета заняття: вміти вибирати затискуючи механізми, визначати його основні розміри і визначати зусилля затискачів

Література: (1, с. 37-52; 2, с. 67-71, 91-104)

Самостійна робота №4

Тема: Затискні пристрої пристосування

ЗМІСТ: 1 Вибір типу затискного механізму

2 Схеми конструкції прихватів і розрахунок зусилля затиску

Література: 1,с.43-45; 2,с. 83-91; 4, с. 92-112; 227-247

1 Основне призначення затискуючих пристроїв, пристосувань складається в забезпеченні надійного контакту заготовки з установчими елементами і запобігання її зсунення і вібрації в процесі обробки.

При впровадженні допоміжних затискуючих пристроїв збільшується жорсткість технологічної системи, при цьому досягається підвищення точності, клас чистоти.

Всі затискуючи пристрої розподіляються на дві групи:

- коли початкові зусилля закріплення деталі буде примінена мускульна сила робочого, тобто ручні;

- коли в якості початкового зусилля застосовують: гідравліку, стисле повітря, електромагніт, вакуум тощо.

Необхідність застосування затискуючих пристроїв може відпасти коли (рисунок 1):

- заготовка важка, а сила обробки значно мала в порівняні з її вагою;

-
якщо сила обробки сама притискує заготовку до пристосування.

а) б)

Рисунок 1- Схеми обробки заготовок без закріплення:

а - цековка торця бобишки; б - зенковка отвору

Крім основного затискуючого пристрою, може вводитись і допоміжні затискуючи пристрої, щоб повисити точність, жорсткість технологічної системи (рисунок 2).

1- самовстановлююча опора

Q1 -основний затискач

Q2 - допоміжний пристрій

Рисунок 2 – Схема затиску заготовки з допоміжним пристроєм

Вимоги до затискуючих пристосувань - повинні бути:

1 Надійними в роботі, простими по конструкції і зручними в обслуговуванні;

2 Не повинні деформувати закріплені заготовки та викликати пошкодження їх поверхонь;

3 Закріплення і відкріплення заготовок повинно проводитись з мінімальним виростанням часу;

4 Повинні забезпечувати рівномірність затиску;

5 Не повинні зрушувати заготовку в процесі її закріплення та обробки.

Всі затискуючи пристосування можна розподілити на дві групи:

Прості: клинові, гвинтові, ексцентрикові, важільні

Комбіновані: гвинто – ексцентро - важільний затискач

Бувають одномісні– затискують одну заготовку, або багатомісні затискують декілька заготовок водночас.

В залежності від джерела сили бувають: ручні, механічні таавтоматичні.

Ручні – закріплення в ручну тобто за рахунок мускульної сили робочого.

Механічні – пневмоприводи, гідравлічні, вакуумні, магнітні.

Автоматичні – устрої верстата які переміщуються від вузлів станка, шпинделя, супорта, або патронів з кулачками, на які діють центробіжні сили обертаючих вантажів патрона. При цьому затиск і відкріплення деталі проходить без участі робочого.

2 Розглянемо прості пристрої пристосувань.

Клиновий затискач – для надійного закріплення деталі в пристосуванні клин повинен бути самогальмуючий тобто, затискувати оброблювану деталь після припинення дії на клин початкової сили Р. Клинові затискачі застосовують в якості проміжної ланки в складних затискуючих системах. При передачі сил клиновим механізмом між силами Р і Q виходить залежність, яка визначається від силового багатокутника (рисунок 3)

Рисунок 3 – Сили, які діють в односкосовому клиновому затискачу (а), і силовий

багатокутник

де - знак „+” закріплення, знак „ - ” відкріплення клина, , , - кути тертя

Самогальмуваннямає місце при < + (забезпечується малими кутами нахилу його поверхні). Крім початкової сили на клин діють нормальні сили і ; і сили тертя Fı і F2по його боковим поверхням. Якщо кути тертя = = = , то для односкосового клина при розташуванні передаваємої сили під прямим кутом, залежність між силами P і Q буде:

Клинові затискувачі застосовують в пристосуванні в поєднанні з іншими елементарними затискувачами.

Гвинтові затискувачі застосовують в пристосуваннях з ручним закріпленням заготовок, а також в пристосуваннях механізованого типу, які застосовуються для обробки деталей на автоматичних лініях.

Гвинтові затискувачі дуже прості і надійні в закріпленні оброблюваних деталей.

Недоліки– довгі затрати на допоміжний час для затиску і розкріплення, велика затрата мускульної сили робочого, непостійність сили затиску і можливість зміщення деталі від сили тертя на торці гвинта.

Закріплення деталей гвинтовими затискачами в пристосуванні здійснюється ключем, кулачками, гайками, або гайками-головками, встановленими на кінці гвинта. Виготовляють із Сталі 35 і Сталі 45 з твердістю HRCэ 32…42 і точністю різьблення по 7-му класу.

Розрахунок гвинтових затискачів (рисунок 4)

Сила, яка потрібна для затиску деталі гвинтовим затискачем, залежить від довжини рукоятки і величини прикладеної до неї сили, форми затискного торця гвинта і виду різьблення.

1- сферичний торець,

2 – рукоятка,

d – діаметр зовнішній гвинта,

l – довжина рукоятки,

rср –середній радіус різьблення,

W – сила затиску

1 - плоский торець гвинта

1 - з башмаком

R- радіус башмака

β

Рисунок 4 – Гвинтові затискачі і їх розрахунок

Сила, яка прикладена на кінець рукоятки 2 різьбового затискача зі сферичним торцем 1(рисунок 4а) визначається:

Сила затиску

де – k – коефіцієнт, який залежить від форми і розмірів поверхні.

Діаметр номінальний (зовнішній) гвинта визначається по формулі

d = С

де с =1,4 – основної метричної різьби

σ= напруга розтягнення (стиснення); для гвинтів із сталі 45 можна брати 8-10кг/мм

Величину розрахункового діаметру округлюють до найближчого більшого значення.

Момент від сили Q, прикладений на рукоятці різьбового затискача зі сферичним торцем 1(рисунок 4а) визначається:

для плоского кінця рисунок 4б :

;

сила затиску

;

де f - коефіцієнт тертя

момент

для башмака рисунок 4в

;

сила затиску

Момент

Якщо заготівка в процесі обробки нагрівається, то момент відкріплення затиску може зрости. Для затискних гвинтів з сферичним торцем (рисунок 4а) наближена формула моменту закріплення має вигляд:

M=0.1·d·Q

У цій формулі момент тертя між гайкою і торцем гвинта дуже малий M<0.03

для гвинтів з плоским торцем

для башмака

M=0.1dQ(d+r)

Ексцентрикові затискачі – вони швидкодіючі, але розвивають меншу силу затиску, мають обмежене лінійне переміщення, застосовують круглі

або криволінійні ексцентрики

Рисунок 5 – Схема розрахунків сили, прикладеної до рукоятки ексцентрика і на самогальмування

Круглий ексцентрик (рисунок 5) представляє собою диск, який обертається навколо вісі, яка зсунута відносно геометричної вісі ексцентрика на величинуе, яка називається ексцентриситетом.

Для надійного закріплення обробляючі деталі ексцентрикові затискувачі потрібні бути самогальмуючими.

Виготовляють із сталі 20Х, цементують на глибину 0,8-1,2 і гартують до твердості HRCэ 57…63.

Із теоретичної механіки відомо, що кут тертя куту підйому, де відбувається тертя, тоді буде виконуватися умова самогальмування.

Значить, якщо буде меншою за то ексцентрик буде самогальмуючий.

Також самогальмування забезпечується розрахунковим відношенням його зовнішнього діаметром і ексцентриситету і повинна виконуватись умова D/e ≥ 14 – це характеристика ексцентрика.

Ексцентриситет визначають по формулі

де – допуск на розмір заготовки від її установчої бази до місця прикладення сили затиску;

- зазор для нормальної установки обробляючої деталі в пристосуванні під ексцентрик;

- запас ходу ексцентрика не дає перейти мертву точку ексцентрику;

J – жорсткість затискуючого устрою пристосування 1200 кг/см.

Відношення W/J характеризує збільшення відстані між ексцентриком і обробляючою деталлю внаслідок пружних віджимань ланок системи, що сприймає зусилля затиску.

Приймаємо =0,2...0,4, =0,4...0,6,

тоді

якщо <

Радіус цапфи ексцентрика знаходять

- допустима напруга на зімнення 1,5 – 2,0 кг/

при b=2r – ширина ексцентрика

Радіус R зовнішньої поверхні ексцентрика знаходять із вимог до самогальмування. Якщо розглянути сили, які діють на круглий ексцентрик (рисунок 5а), знайдемо, що рівнодіюча сила Т від сили затиску (реакції) W і сили тертя повинна бути рівна і направлена в зворотньому напрямку силі реакції Т' з боку цапфи ексцентрика. Сила Т' знаходиться дотично до кругу тертя радіуса . Тоді получимо

,

де - радіус внутрішньої цапфи, = 6…8 - кут тертя спокою, град.

Звідси

при

,

де r - радіус цапфи ексцентрика, мм; ∆ - товщина перемички, мм.

Величини e і ρ визначають з рівності

,

де f – коефіцієнт тертя спокою у цапфі; при ; f=0,12...0,5 для полусухих поверхонь або при f=0,1

Кут повороту ексцентрика при затиску деталі

Ширину робочої частини ексцентрика знаходять по допустимим напругам, по модулям пружності і коефіцієнтам для матеріалу ексцентрика і елементам, які контактують з ним

;

W – сила затиску деталі, Н(кгс)

Е – модуль пружності,

σ - допустима напруга на зімнення, σ=60

Всі отримані дані перевіряють по ГОСТ9061

Затискна сила, що розвивається ексцентриком

;

де φ1 –кут тертя на осі ексцентрика

При довжині рукоятки (l≈2D) розрахунок можливо проводити по формулі:

W=12Q

Для визначення залежності між силою затиску Qі моментом на рукоятці ексцентрика розглянемо, які сили діють на закріпленні деталі (рисунок 5б).

Діють три сили – сила на рукоятці N, реакція заготовки T і реакція заготовки S. Під дією цих сил система знаходиться в рівновазі.

Сума моментів усіх сил, які діють відносно повороту ексцентрика

Nl – Q e sin á – fQ (R +e cos á) – Sρ = 0;

де f –коефіцієнт тертя ковзання між ексцентриком і заготовкою

Так як сила S мало відрізняється від нормальної сили Q, приймаємоS≈Q,

тоді

Nl = Q [ f R + ρ+e (sin á + f cos á)];

спрощуємо і получаємо

Nl = Q [R sin φ + ρ + e sin (á+φ)];

підставляємо замість R його значення получимо

;

звідки Nl=M;

За допомогою полученної приблизної формули можливо визначати момент з точністю до 10%.

Конструкції ексцентриків

а) б)

в) г)

а – круглий; б – вильчатий; в –кулачковий одинарний; г - здвоєний

Комбіновані затискачі

1 – гайка

2 – опорний палець

3 – заготовка

4 – пружинний прихват

5 – гвинт

6 – ексцентрик

7 – опора ексцентрика

Рисунок 6 – Нормалізований комбінований прихват

На рисунку 6 показаний комбінований пристрій, який складається з гвинтового і ексцентрикового затискача.

Важільні – так як і клинові, застосовуються в сполучені з другими елементарними затискачами. За допомогою важелю можливо міняти величину і напрямок передаваємої сили, а також здійснювати одночасно і рівномірно закріплення заготовки в двох місцях.

Рисунок 7 – Схема дії сил у важільних пристосуваннях

Сили Q - початкова і W - затиску будуть різні

Реакція N на вісі важеля, від неї виникає сила тертя Nf, яка діє на зустріч обертанню.

Рівняння рівноваги важеля відносно точки О1без сил тертя :

Звідси ;

або N = Q+W - без сили тертя

З силою тертя рівняння і відношенням сил : початкової від механізованого привода і затиску деталі

;

звідки

;

Сила затиску -

Введемо в формулу замість N його значення, тоді після перетворення сила затиску

або

Важільні механізми застосовуються у вигляді притискних планок у гвинтових та ексцентрикових затискуючих устроїв.

Три схеми розрахунку діючих сил затиску:

1)

1 – деталь, що затискують

2 – точка опори важеля

Q – початкова сила, яку розвиває гвинт або ексцентрик, або шток привода.

η - ккд, що враховує затрати на тертя в опорі важеля (η =0,95)

З рівності моментів сил відносно опор знаходимо

Якщо , то

2)

;

при W=2Qη

3)