Базирующая роль направленных зажимов

Ранее указывалось, что зажимы, прикладываемые к заготовке при ее закреплении, создают фрикционные связи и, обеспечивая неподвижность заготовки, не участвуют в ее базировании и не изменяют числа отнимаемых у заготовки степеней свободы. Это справедливо применительно к обычным "свободным" зажимам, т. е. к зажимам типа прихватов, эксцентриков, винтов и т. п. Однако, при использовании несвободных зажимов, совершающих вполне определенное и точно направленное движение, а также при применении самоцентрирующих зажимов и устройств они могут налагать на заготовку позиционные связи, т. е. базировать заготовку, лишая ее соответствующего числа степеней свободы, которое зависит от размеров и формы прижимной поверхности. Когда заготовка   помещается на неподвижную базирующую плоскость 2 (рис. 9.10, а), то (в соответствии с рис. 9.1; 9.3 и 9.4) она лишается трех степеней свободы (возможности перемещения вдоль оси Z и вращения вокруг осей X и Y).

Рис. 9.10 Закрепление призматической заготовки 1 направленными зажимами.

Если базирующая плоскость 2 не является неподвижной, а представляет собой торцовую поверхность ползуна прижима, перемещающегося по направляющим параллельно оси Z (рис. 9.10, б), то связь, ограничивающая перемещения вдоль этой оси, оказывается снятой, и заготовка при базировании на торце подвижного ползуна лишается только двух степеней свободы. Если базовую плоскость 1 разместить на поверхности промежуточной детали - качалке, ось вращения которой укреплена на ползуне параллельно оси У (рис. 9.10, в), то базовая плоскость приобретает еще одну степень свободы - возможность поворота вокруг оси Y. В результате (при такой конструкции зажима) базируемая заготовка лишается при закреплении только одной степени свободы (возможности поворота вокруг оси X).
При замене качалки сферической опорой (рис. 9.10, г) прижим не накладывает на заготовку никаких дополнительных связей и функционирует как свободный зажим.
Общее число связей n, налагаемых на заготовку при закреплении направленным зажимом (т. е. число степеней свободы, отнимаемых зажимом у базируемой заготовки), может быть определено по формуле

 

n = m- k,                     (9.5)

 где m –число опорных точек рабочей поверхности(поверхности контакта) зажима;

  k – число степеней свободы рабочей поверхности зажима. 

С помощью направленных зажимов может быть достигнуто центрирование положения заготовок в приспособлениях.
При встречном движении двух направленных точечных (сферических) зажимов каждый из них [в соответствии с формулой (9.5)] отдельно не налагает на закрепляемую заготовку дополнительных позиционных связей, однако в совокупности они образуют (в соответствии с рис. 9.11) одну двустороннюю связь и лишают заготовку одной степени свободы в направлении своего перемещения X.

Рис.9.11 Закрепление и одновременное центрирование заготовки самоцентрирующимися направленными зажимами.

При одинаковой скорости встречного движения зажимов и одинаковой форме прижимных поверхностей точка приложения этой связи расположится на пересечении траектории движения зажимов по оси X с плоскостью симметрии Y (рис. 9.11, а), которая может считаться в этом случае условной (скрытой) базой и на которой проставляется символическое обозначение налагаемой связи. При этом осуществляется одностепенное центрирование заготовки, при котором одна ее плоскость симметрии - Y - совмещается с плоскостью симметрии, образованной установочными элементами приспособления.
Если скорость перемещения зажима 1 окажется меньше, чем скорость перемещения зажима 2(рис. 9.11, б), или, если при равной скорости зажимов 1 и 2 один из них выполнен в форме призмы, положение условной базы смещается из положения плоскости симметрии по длине заготовки (рис. 9.11, б, в). При двухстепенном центрировании, когда две взаимно перпендикулярные плоскости симметрии заготовки совмещаются с двумя взаимно перпендикулярными плоскостями симметрии, образуемыми установочными элементами приспособления, две зажимные призмы двигаются с одинаковой скоростью навстречу друг другу (рис. 9.12,а).

Рис. 9.12 Закрепление и двухстепенное центрирование заготовки самоцентрирующими направленными зажимами.

При этом каждая из призм [в соответствии с формулой (9.5)] лишает заготовку одной степени свободы в направлении, перпендикулярном оси X (условная база), и обе они в совокупности лишают заготовку одной степени свободы в направлении оси X с наложением связи на условную базу - плоскость симметрии Y. Таким образом, самоцентрирующие зажимы лишают заготовку трех степеней свободы.
Если одна из призм центрирующего зажима является неподвижной (рис.9.12, б), то общее число опорных точек, размещаемых на условных базах заготовки, сохраняется равным трем, однако положение условной базы по оси Y перемещается из положения плоскости симметрии (рис. 9.12, а) в положение плоскости, в которой лежат точки а и б фактического контакта неподвижной призмы с заготовкой. Двухстепенное центрирование заготовок типа диска может быть успешно осуществлено при встречном движении призмы и плоского зажима (рис. 9.13, а), когда скорость движения призмы - Vпр - больше скорости движения плоского зажима - Vпл. При замене призмы двумя ползунами создается схема обычного трехкулачкового патрона (рис. 9.13, б).

Рис. 9.13 Двухстепенное центрирование и закрепление диска.

Каждый из ползунов представляет собой направленный зажим, соприкасающийся с заготовкой в одной точке, и в соответствие с формулой (9.5) сам по себе не лишает заготовку ни одной степени свободы, но совокупность трех кулачков, перемещающихся с одинаковой скоростью к центру, лишает заготовку двух степеней свободы (возможности движения вдоль осей X и Y). Условной базой заготовки в обоих случаях (рис. 9.13) является центральная точка заготовки.
Во всех рассмотренных случаях базирования направленными зажимами (рис. 9.9-9.13) фактическая ориентация (базирование) заготовок осуществляется по материальным поверхностям заготовок и зажимов, обеспечивая требуемое при данных операциях расположение в приспособлениях осевых линий, плоскостей симметрии и других условных (скрытых) баз. Поэтому, строго говоря, в этих случаях скрытые базы не являются базами в правильном смысле этого слова, так как они ничего не базируют, а только помогают созданию конструкции приспособлений, требуемой для решения данных технологических задач.