Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.2 (830967), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Схема ~а) и графики ~б) для определения угла контакта губки нанти со шпинделем и фактической линии их продольного контактирования по средней образующей: г — гх-1о ан; т — гх-то ккй а-ях-ао ан; а — лл-чо кн По результатам экспериментальных исследований зажимных цанг с различными угловыми зазорами д по пятну контакта получены графики для а,=Л,а (рис. 7.33,б), где а — длина конической части цанги. Зная Вм можно определить из геометрических соотношений контактные сближения Л, в сопряжении цанги со шпинделем в месте приложения результирующей силы Р;.
Л„=2 ~Д, з(пз — (агсз1п ~ — Кз з1пз — ~. 1 ~ й11,мпВ,1 в. 1 При расчетах изменение контакта цанги со шпинделем в поперечном сечении может быть учтено введением приведенного угла трения ф =а 1д 2мзро1К(~+Ч) — а ~ ""в. в +в где ф — угол трения между цангой и шпинделем при контактированин по средней образующей (начальный угол трения). Суммарная радиальная сила зажима Тх, создаваемая патроном в .месте контакта зажимных элементов с заготовкой, и осевая сила 5, развиваемая приводом зажима, связаны следующим образом: Т.=я.й.=СДй,, где ф— жесткость упругой системы механизма (УСМ); 1„— натяг упругой системы механизма, определяемый осевой деформацией всех звеньев, соединяющих привод с патроном; Й,.— коэффициент усиления, который в зависимости от конструкции патрона может быть постоян- ным или переменным.
В общем случае деформирование .Т,=Л.+,'~ Л,+,'~ б.. где 1г„Л, и б — УпРУгие пеРемещениЯ соответственно УпРУгого звена (компенсатора) 1-го тела при растяжении-сжатии, изгибе, кручении и контактные сближения Й-го сопряжения. Цанги являются основным исполнительным элементом в зажимных механизмах прутковых автоматов и от их характеристик во многом зависит работоспособность как зажимного устройства, так и автомата в целом. Расчет сил зажима.
Для вращающихся обрабатываемых заготовок сравнительно высокой жесткости необходимую силу зажима Т, определяют при соблюдении следующих трех условий. 1. Момент закрепления М„должен быть больше крутящего момента М„возникающего от составляющих сил резания, стремящихся повернуть заготовку вокруг оси вращения (М р)Мр). 2. При отсутствии упора суммарная осевая сила сцепления Р, должна быть больше суммарной осевой силы резания Р,(Р р-~Р,). 3. Момент зажима М„возникающего от силы сцепления, должен быть больше изгибающего момента М„от составляющих сил резания, стремящихся вывернуть заготовку относительно точки опоры (М,)М,).
Суммарная радиальная сила зажима, прижнмающая губки цангн к заготовке Тх= ' з = ~" 3/~фР,4,+2М )з+(ТР„,+Р„)ЧР, 41 где К, — коэффициент запаса; в — коэффициент сцепления между губками цанги и заготовкой; Р„„Рьь Є— составляющие силы резания; ̄— крутящий момент при сверлении; д, — диаметр обработки; с( — диаметр заготовки в месте зажима. Суммарная осевая сила зажима в цанговом патроне 5,=г(5,+5,), где 5, — осевая сила, необходимая для устранения зазора Л между губкой цанги и заготовкой, 5,=)сй „здесь )г=й„+1(„, )г,,=СЛ вЂ” сила упругости; С вЂ” изгибная жесткость упругой части цанги в месте контакта; Й„= б„й„ез/д — центробежная сила неуравновешенных зажимных элементов; б„и )г — соответственно сила тяжести и координата (радиус) центра тяжести зажимного элемента (губки и лепестка цанги); ы — угловая скорость вращения шпинделя; д — ускорение свободного падения; й, — коэффициент усиления передаточно-усилительного звена патрона; 5, — осевая сила, приходящаяся на один зажимной элемент и необходимая для натяга системы, т.
е. обеспечения радиальной силы зажима Т. Для нецанговых патронов принимают 5,=0. При зажиме невращающихся заготовок Я =О. Для упрощения расчетов принимают й.,=й.=т/5=Т./5.. Необходимая осевая сила 5„развивающая силу Т, для различных схем цанговых патронов приведена в табл.
7.19 и 7.20. В приводах зажима с геометрическим замыканием применяют рычажные и роликовые (шариковые) передаточно-усилительные механизмы. Для стабилизации силы зажима горячекатаных прутков используют самонастраивающиеся цанговые патроны (рис. 7.34, а). Для зажима прутков нескольких номинальных диаметров без переналадки применяют широкодиапазонные цанги и цанговые патроны (рис. 7.34„б — г).
Широкодиапазонная зажимная цанга с одинарной мультипликацией (рис. 7.34, б — г) состоит из упругой части 1, разделенной на элементы 4 и 6 прорезями 8, и зажимной части 2, снабженной конической поверхностью 8 и содержащей основные 7 и дополнительные 8 зажимные элементы. Последние расположены между основными зажимными элементами и образованы разрезами части 2 по боковым граням 9. Упругие элементы 8 и 4 закалены в разжатом состоянии так, что боковые грани 9 дополнительных губок 8 с натягом прилегают к основным элементам 7. Ввиду меньшей жесткости дополнительные упругие элементы больше перемещаются в радиальном направлении, чем основные: ух=у,/соз(п/з), где г — число расчленений, равное числу дополнительных элементов. Во избежание столкновения основных элементов в процессе радиального схождения на них сделаны лыски 10.
Дополнительные элементы 8 имеют фаски 11, расположенные в месте сопряжения боковых граней 9 с поверхностью зажимного отверстия 12. Заготовки, имеющие диаметр с верхним пределом допуска, зажимаются основными элементами (рис. 7.34, в, г), имеющими радиус кривизны Л. отверстия больше на 15 — 209~; радиуса кривизны Яд дополнительных губок. При нижнем значении допуска на диаметр заготовка зажимается дополнительными губками 8. У.ЙО. Формулы для ориентировочного расчета силы 3' (при»(=Из) при двойном зажиме Схема ФоРмулы ллв расчетов Т=Т,+Т;1 а»4=а»; Т»~Т»1 1й (а, + !р, ) 1н (я, + !р„) З! — Т 1к(а,+!йр)+1к(а,+(рар) ' а,=а»=а; 1 8»=Т о тй, +, — — 0,5Т1Я(а+!рар) !х! '! а» 1»ь»(!" + »рхр) 10(с!»+Фар)+)г! 1ь" (а»+'рпр) 8, Т 1к (а, +»рхр) + 1к (а» + !рпр) а,=я,=а; З,= Т [гй(а+ рар)+ р,] Т ~тз; З»=Ч(й(а»+Чь»р) +)г»]+З8[1 — с(й(аз+й!')1д(а»+ +(Рхр) — 21д(не+ !у') Рз], где Б'=Л(с(ня! — с1йя!)Ст.», С„.» — жесткость упругого элемента !р рчьФ'; а!Фаз; З»=Т[1й(я»+ р )+)г ] — о'[1 — ~к(а +»р') Х Х1й(я!+1рхр)]1 !рхр=!р'=!р; я»=аз=а; З =у(1й( +Ф)+рз] Зазоры между кантами и прутком в разжатом со- стоянии равны, т.
е. Л!=Л»=Л »рхрчь»р'1 я»чья!,' З =Т(я(я +»р )+Зч»1 — с(п(я +»р)Х Х(Н(а»+»рхр) +с[я(аз+!р') р»!; !рпр !р — !Р1 а! а» я Б! = Т 1й(я+»р) +3'с1 й(а+»р) 1»! и! Обозначения: Фр — приведенный угол трения между цангой и упорными втулками (шпинделем); Л вЂ” зазор между прутком н пангой; Сгл — жесткость упругого элемента; Ф' — Угол тРениЯ междУ дополнительной пангой и втУлкой; и, †лз †— нормали к коническим поверхностям губок основной и дополнительной панг. л-л у 2 Ю а) у в губ.г и ув б) в) л) Рис.
7,.34. Цанговые патроны, применяемые для стабилизации силы зажима: о — самонастраивающийся; 1 — цанга основная; 2 — цанга внутреняя; 3 — втулка упругащ 6 — г— широкодиапавонные аажимиые панга с одинарной мультипликацией Расчет жесткости зажима.
Для определения жесткости упругой системы патрон — заготовка любую 'констру.кцию зажимного патрона в продольном сечении при консольном закреплении заготовки и действии составляющих силы резания ЄЄ, Р, на вылете г', можно привести к единой модели — балке с заделкой в виде упругофрикционного шарнира, характеризуемого тремя составляющими жесткости (радиальной Ср, поворотной С, осевой С,) и моментом трения М, в условном шарнире (рис, 7.35, а). В поперечном сечении замкнутый силовой контур патрона удерживает заготовку на упругофрикционной подвеске, характеризуемой двумя составляющими жесткости (радиальной Ср, крутильной С„) и моментом сил сопротивления М, от трения и сцепления в стыках (рис.
7.35, б). Вид и наличие фрикцнонного шарнира, вид упругофрикционной подвески и соотношение жесткостей зависят от способа закрепления, схемы и конструкции патрона. В соответствии с приведенной моделью (см. рис. 7.35) постоянные радиальные отжатия заготовки на вылете г, У = Ур+Ум+Ун = Рр/Ср+ (Мр — Мт) ее/Сп+У где М, — изгибающий момент, возникающий от действий сил резания Р Р„и Р, и,вызывающий угловой поворота заделки иа угол и, при действии радиальной силы Рр,Мр=Рр(,.
Осевое смещение системы патрон — заготовка при резании хр= =Р,)С„ где Р, — суммарная осевая сила резания. Крутнльная жесткость системы характеризуется углом закручивания заготовки относи- тельно шпинделя: 6»=- (Мк — Мс) /Ск.
гг Рр гагд з) Рнс. 7.36. Модель упругой системы патрон — заготовка в продольном (а) н попереч- нон (б) сечениях Для повышения жесткости применяют цанговые патроны двойного зажима (рис. 7.35), у которых половина угла переднего конуса и,=15; а половина заднего сс,=45'. Такие значения углов обеспечивают требуемое соотношение сил зажима заготовки на заднем и переднем участках (около 0,15 — 0,3). Рнс. 7.36. Цанговый патрон двойного зажима к токарно-револьверному станку Для повышения осевой точности зажима прутков н обработки заготовок применяют высокоточные цанговые патроны с неподвижной в осевом направлении цилиндрической цангой. Их применение позволяет исключить операцию вторичной подрезки торца за счет стабильного осевого положения в пределах 0,03 — 0,05 мм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
