Методики расчета точности и усилий зажима приспособлений.

Расчёт приспособлений на точность:

На точность обработки влияет ряд технологических факторов, вызывающих общую погрешность обработки , которая не должна превышать допуска выполняемого размера при обработке заготовки:

Для выражения допуска а, выполняемого при обработке размера, следует пользоваться формулой:
,
где – погрешность вследствие упругих отжатий технологической системы под влиянием сил резания (погрешность деформации);
– погрешность настройки станка в ненагруженном состоянии;
– погрешность установки заготовки в приспособлении;
– погрешность от размерного изнашивания инструмента;
– погрешность обработки, вызываемая тепловыми деформациями технологической системы;
– суммарная погрешность формы обрабатываемой поверхности, обусловленная геометрическими погрешностями станка и деформацией заготовки при обработке и входящая в допуск а, так как погрешность формы поверхности является частью поля ее размера.
Погрешность установки : мкм,
где – погрешность базирования заготовки в приспособлении;
– погрешность закрепления заготовки, возникающая в результате действия сил зажима;
– погрешность положения заготовки, зависящая от приспособления;
.
где – погрешность изготовления приспособления по выбранному параметру, зависящая от погрешностей изготовления и сборки установочных и других элементов приспособления;
– погрешность расположения приспособления на станке;
– погрешность расположения заготовки, возникающая в результате изнашивания элементов приспособления;
– изменяется в зависимости от условий и типа производства, а также от особенностей конструкции приспособления.
Для мелкосерийного и серийного производства:
, мкм.
Для массового и крупносерийного:
а) для одноместных приспособлений
, мкм,
б) для многоместных приспособлений
, мкм,
в) для приспособлений-спутников
, мкм.
В общем случае:
,мкм,
где – погрешность от перекоса инструмента.
Отсюда погрешность изготовления приспособления:
, мкм.
В связи со сложностью нахождения значений ряда величин точность изготовления приспособления можно определить по формуле:
, мкм,
где к_т = 1…1,2 (в зависимости от количества слагаемых: чем их больше, тем ближе к единице следует принимать значение кт);
к_т1 – коэффициент, учитывающий уменьшение предельного значения погрешности базирования при работе на настроенных станках:
к_т1 = 0,8…0,85;
к_т2 – учитывает долю погрешности обработки в суммарной погрешности, вызываемой факторами, не зависящими от приспособления

(),

к_т2= 0,6…0,8;
– экономическая точность обработки.

Методика расчёта сил зажима:

В процессе обработки на заготовку со стороны режущего инструмента действуют силы резания, стремящиеся сдвинуть её с установочных элементов. Для того, чтобы этого не произошло заготовку необходимо закрепить.

Рассмотрим основные случаи воздействия на заготовку сил резания и сил зажима.

1. Сила зажима Q и сила резания Р действуют в одном направлении и прижимают заготовку к установочным элементам приспособления (см.рис.а). Если сила Р не вызывает сдвигающих сил, то Q=0. Это идеальный случай. На практике всегда возникает какая-либо сдвигающая, опрокидывающая или проворачивающая сила.

2. Действия сил резания и сил зажима противоположны по направлению (см.рис.б). В этом случае величина силы зажима определится из равенства Q = Р. Величину сил резания находят по формулам теории резания, исходя из конкретных условий обработки. Чтобы обеспечить надёжность зажима, силы резания увеличивают на коэффициент запаса k. Этот коэффициент учитывает изменение условий в процессе обработки, прогрессирующее затупление инструмента и связанное с ним увеличение сил резания, неоднородность обрабатываемого материала и т.п.

3. Заготовка базируется на установочных элементах и прижимается к ним силой Q, а сила резания Р действует перпендикулярно к ней (рис. в), то есть стремится сдвинуть заготовку с установочных элементов. Силу резания уравновешивает сила трения F_тp, создаваемая силой Q. По закону Амонтона-Кулона, сила трения прямо пропорциональна силе нормального давления

Где

f - коэффициенты трения между трущимися поверхностями.

Поскольку сила трения возникает при закреплении в двух местах (между заготовкой и зажимом, и между заготовкой и установочными элементами) результирующая сила трения будет равна

где f1 - коэффициент трения между заготовкой и зажимом;

f2 - коэффициент трения между заготовкой и установочными элементами.

Учитывая коэффициент запаса k и условие равенства сил получим:

Коэффициент запаса сил зажима.

Коэффициент k может быть представлен как произведение первичных коэффициентов:

где

k_o — гарантированный коэффициент запаса — рекомендуется принимать для всех случаев равным 1,5;

k₁ - коэффициент, учитывающий наличие случайных неровностей на поверхности заготовки, вызывающих увеличение сил резания. При черновой обработке k₁=1,2; при чистовой и отделочной обработке k₁=1.

k₂ — коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при затуплении инструмента. Его значения выбираются по таблице 1.

k₃ — коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании. При точении с ударами и торцовом фрезеровании он достигает значения 1,2. При обработке без ударов k₃=1,0.

k₄ — коэффициент, учитывающий постоянство развиваемых сил зажима. Для ручных зажимных устройств k₄=1,3; для механических устройств прямого действия (пневматических, гидравлических и т.п.) k₄=1,0. Если величина допуска на размер заготовки влияет на силу закрепления, что имеет место при использовании пневмокамер, мембранных патронов и т.п., k₄=1,2.

k₅ — коэффициент, учитывающий удобство расположения рукояток в ручных зажимных устройствах. При удобном расположении и малом диапазоне угла её поворота k₅=1,0, при большом диапазоне (более 90°) k₅=1,2.

k₆ — коэффициент, учитывающий наличие моментов, стремящихся повернуть заготовку. Если заготовка установлена базовой плоскостью на опоры с ограниченной поверхностью контакта, k₆=1,0. Если на планки или другие элементы с большой поверхностью контакта, k₆=1,5.