Кузнецов Ю.Н. Станки с ЧПУ (986783), страница 35
Текст из файла (страница 35)
д.), В станках с ЧПУ требуется дифференцированное отношение к отдельным существенным техническим характеристикам ЗМ, ндпример быстропереналаживаемостн,широкодиапазонности и т. д. В металлорежущих станках с ЧПУ ЗМ оказывают значительное влияние на точность и производительность обработки деталей. Принцип надежного зажима может быть сформулирован следующим образом: надежно и быстро зажать (закрепить)— это приложить в течение минимального или заданного времени определенные силы со стороны одних поверхностей (зажимающнх) к другим поверхностям (зажимаемым) так, чтобы с помощью упорных, фиксирующих и стопорных элементов неподвижно и точно зафиксировать обьект или создать силы сцепления (трения) между ними, исключающие нх относительное смещение, вибрации поддействиемсобственного веса и внешних сил (резания, центробежных) и предотвращающие деформации, искажения формы и качества поверхности объекта закрейления.
Трудно создать эффективный ЗМ, обеспечивающий высокую точность и большие усилия закрепления. Поэтому проектирование эффективных ЗМ должно базироваться на достаточно глубоком анализе и расчете параметров процесса закрепления при взаимодействии их основных элементов. Среди требований, предъявляемых к ЗМ в процессах зажима — разжима (1 состояние) и резания (П состояние), объясняющих большое многообразие их конструкций, основными являются: сила (необходимое условие), жесткость, точность при их стабильности, прочность, быстродействие, энергоэкономичность, компактность, габариты, безотказность работы, долговечность и конструктивная простота. Кроме основных, к ЗМ предъявляется ряд дополнительных и специальных требований: быстросменность, быстропереналаживаемость, легкость регулировки, широкодиапазонность, защищенность, ремонтопригодиость, возможность автоматической регулировки характеристик зажима или дистанционного управления, бесшумность, безопасность и др.
Таким образом, основные и дополнительные требования к ЗМ вытекают из требований, предъявляемых к станку, технологическому процессу и ог(ределяющих точность и производительность обработки при высоком качестве выпускаемой продукции. Силы зажима заготовки, инструмента или подвижного узла станка должны обеспечить достаточную жесткость контакта сопряженных поверхностей, предотвратить их смещение в процессе обработки, возникновение вибраций и предотвратить недопустимые деформации элементов системы.
Сила зажима должна создать предварительный натяг системы, превышающий действие других сил (резання, инерции) и при этом должна находиться в определенных пределах. Она не может быть меньше величины, обеспечивающей производительную и точную обработку деталей и не может быть чрезмерно большой, чтобы вызывать недопустимые деформации обрабатываемых деталей и элементов станка, а также повышенный износ механизма. Требуемые силы зажима можно аналитически определить для сравнительно простых конфигураций толстостенных деталей.
Для тонкостенных деталей сложной конфигурации аналитическое определение требуемых сил зажима практически невозможно, Для таких деталей силы зажима часто принимают по аналогии с силами, действующими в ЗМ (провереннымн в эксплуатации) и обеспечивают возможность в проектируемой конструкции регулировать эти силы в значительных пределах. При создании некоторых ЗМ проводят специальные эксперименты для определения сил зажима и выбора мест расположения основных и дополнительных опор.
Прн определении требуемых сил зажима учитывают возможность отклонений механических качеств и размеров за- готовок, затупления режущего инструмента и вызванное этим увеличение сил резания, отклонение сил трения в зажимных элементах. Эти факторы могут учитываться соот. ветствующими исходными данными для расчета или коэффициентом запаса, Коэффициент запаса К„„принимают в пределах 1,5...2, за исключением случаев, когда силы резания отжимают заготовку от баз, тогда К„, должен быть не менее 2,5.
Рекомендуется 1381 принимать коэффициент запаса К„, равным произведению первичных коэффициентов, отражающих конкретные условия обработки; в соответствии с этим К„„может приниматься в пределах 1,5...8. Силы зажима, необходимые для предотвращения смещения заготовки в процессе обработки, приближенно определяют из уравнений статики. Для принятой схемы закрепления заготовки рассматривают условия равновесия приложенных к ней сил: известных сил резания и других сил, возникающих в процессе обработки, искомых сил зажима, реакций опор и сил трения. Затем для проверки возможности получения требуемой точности обработки деталей выполняют дополнительные расчеты возникающих удельных давлений в стыках, деформации заготовки и элементов системы, Эти расчеты могут выявить необходимость уточнения или изменения схемы установки и закрепления заготовки, изменения режимов обработки.
Расчет деформации системы ведется по упругим характеристикам отдельных элементов и контактной жесткости стыков между ними [52, 631. Как показали экспериментальные исследования, с увеличением давления затяжки стыка коэффициент контактной податливости сначала резко уменьшается, а затем при давлениях выше 3,0....3,5 МПа для шлифовальных и шабренных поверхностей почти не меняется.
Поэтому в случаях, когда иет опасности раскрытия стыков под нагрузкой, повышение давления свыше 3,0 ... 3,5 МПа для увеличения жесткости стыка не является необходимым. Стыки деталей, отсутствие смещения которых обеспечивается трением, рассчитывают так, чтобы касательные смещения в них не переходили в область пластических. В станках с ЧПУ и станочных системах время операций, связанных с манипулированием заготовками и инструментами (загрузка, зажим — разжим, перекантование, смещение ,и т. д.) оказывает существенное влияние на общий баланс времени выполнения технологических операций.
Имеются такие технологические системы с автоматическим циклом управления, в которых операции так расчленены, что время вспомогательных движений соизмеримо с машинным временем. Поэтому время зажимиых операций должно быть сведено до нескольких секунд или даже их долей. По быстро; действию среди различных конструкций ЗМ следует отдать предпочтение вакуумным, пневматическим н магнитным ЗМ. Кроме использования быстродействующих приводов рабочего перемещения зажимных элементов необходимо создавать такие ЗМ переменной структуры, в которых рабочий ход зажима был бы предельно малым и служил только для натяга системы, а выбор зазора при переходе на другой размер обрабатываемой заготовки осуществляется дополнительными кинематическими цепями с большой ско.
ростью. Усложнение технологических циклов, включение ЗМ в автоматизированные технологические системы и установка их в дорогие металлорежущие станки накладывает достаточно высокие требования к надежности, так как поломка ЗМ приводит к неизбежному простою станка илн целой технологической линии. Еще один существенный факт, что в половине случаев отказ ЗМ приводит к повреждению режущего инструмента или рабочего органа станка, а также к травмированию обслуживающего персонала.
Правильное функционирование ЗМ связано с согласованным действием других механизмов станка и выработкой сигналов, обусловленных: наличием обрабатываемой заготовки; включением привода зажима; регулированием силы зажима; достижением предварительно заданной силы зажима; включением механизма или переключением на установленный режим работы; окончательным отклонением. Многообразие требований к ЗМ как в процессе зажима„ так и в процессе резания при их взаимосвязи порождает множество различных схем и конструкций, среди которых всегда существуют оптимальные по соответствующим критериям качества. Тем не менее, независимо от структуры, схемы и конструктивного исполнения все системы ЗМ имеют единую структуру, включающую множество р вариантов: источник (ИЭ) — преобразователи энергии (ПЭ)— привод (Пр) — патрон (П) — деталь (Д).
С увеличением количества вариантов число различных множеств растет в соотношении р»-'. Существенно различные (неизоморфные) множества подсчитываются комбинаторными методами с помощью производящих функций и их меньше. Количество вариантов всей системы ЗМ может быть значительным, что потребовало бы при ручном переборе десятки, сотни и даже тысячи лет. Поэтому автоматизированное проектирование ЗМ с применением ЭВМ весьма актуально.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
