Upínacie prvky držia obrobok obrobku od posunu a vibrácií vznikajúcich pri pôsobení rezných síl.
Klasifikácia upínacích prvkov
Upínacie prvky zariaďovacích predmetov sa delia na jednoduché a kombinované, t.j. pozostávajúce z dvoch, troch alebo viacerých vzájomne prepojených prvkov.
Medzi jednoduché patria klinové, skrutkové, excentrické, pákové, pákové kĺbové a pod.- sú tzv svorky.
Kombinované mechanizmy sa zvyčajne vykonávajú ako skrutkové
páka, excentrická páka atď. a sú povolaní pripináčiky.
Pri použití jednoduchého alebo kombinovaného
mechanizmy v dispozíciách s mechanizovaným pohonom
(pneumatické alebo iné) nazývajú sa mechanizmy - zosilňovače. Podľa počtu poháňaných článkov sa mechanizmy delia: 1. jednočlánkové - upnutie obrobku v jednom bode;
2. dvojčlánkové - upnutie dvoch obrobkov alebo jedného obrobku v dvoch bodoch;
3. viacprvkové - upnutie jedného obrobku na mnohých miestach alebo viacerých obrobkov súčasne s rovnakým úsilím. Podľa stupňa automatizácie:
1. ručná - práca so skrutkou, klinom a iné
zariadenia;
2. mechanizovaný, v
rozdelené na
a) hydraulické
b) pneumatické,
c) pneumohydraulické,
d) mechanohydraulické,
e) elektrické,
e) magnetické,
g) elektromagnetické,
h) vákuum.
3. automatizované, riadené z pracovných orgánov stroja. Sú poháňané stolom stroja, strmeňom, vretenom a odstredivými silami rotujúcich hmôt.
Príklad: odstredivé skľučovadlá pre poloautomatické sústruhy.
Požiadavky na upínacie zariadenia
Musia byť spoľahlivé v prevádzke, jednoduché v dizajne a nenáročné na údržbu; by nemali spôsobiť deformáciu pevných obrobkov a poškodenie ich povrchov; upevňovanie a odopínanie obrobkov by sa malo vykonávať s minimálnym vynaložením námahy a pracovného času, najmä pri upevňovaní viacerých obrobkov vo viacmiestnych prípravkoch, okrem toho by upínacie zariadenia nemali pohybovať obrobkom pri jeho upevňovaní. Rezné sily by podľa možnosti nemali zachytávať upínacie zariadenia. Mali by ich vnímať tuhšie inštalačné prvky zariadení. Na zlepšenie presnosti spracovania sa uprednostňujú zariadenia, ktoré poskytujú konštantnú hodnotu zvieracích síl.
Urobme si malý exkurz do teoretickej mechaniky. Aký je koeficient trenia?
Ak sa teleso s hmotnosťou Q pohybuje po rovine silou P, potom reakciou na silu P bude sila P 1 smerujúca opačným smerom, tj.
sklzu.
Koeficient trenia
Príklad: ak f = 0,1; Q = 10 kg, potom P = 1 kg.
Koeficient trenia sa mení s drsnosťou povrchu.
Metóda výpočtu zvieracích síl
Prvý prípad
Druhý prípad
Rezná sila P z a upínacia sila Q smerujú k jednotke
V tomto prípade Q => O
Rezná sila P g a upínacia sila Q sú nasmerované v opačných smeroch, potom Q \u003d k * P z
kde k - bezpečnostný faktor k = 1,5 dokončovanie k = 2,5 hrubovanie.
Tretí prípad
Sily smerujú navzájom kolmo. Rezná sila P, pôsobiaca proti trecej sile na podpere (inštalácia) Qf 2 a trecej sile v upínacom bode Q * f 1, potom Qf 1 + Qf 2 \u003d k * R z
G 
de f, a f 2 - koeficienty klzného trenia Štvrtý prípad
Obrobok je spracovaný v trojčeľusťovom skľučovadle
V tomto smere P má tendenciu pohybovať obrobkom vzhľadom na vačky.
Výpočet závitových upínacích mechanizmov Prvý prípad
Upínanie skrutkou s plochou hlavou Z rovnovážneho stavu 
kde P je sila pôsobiaca na rukoväť, kg; Q - upínacia sila dielu, kg; R cp - priemerný polomer závitu, mm;
R je polomer nosného konca;
Uhol skrutkovice závitu;
Uhol trenia v závitovom spojení 6; 
- stav samobrzdenia; f je koeficient trenia skrutky na časti;
0,6 - koeficient zohľadňujúci trenie celého povrchu zadku. Moment P*L prekoná moment upínacej sily Q, berúc do úvahy trecie sily v páre skrutiek a na konci svorníka.
Druhý prípad
■ Upínanie pomocou guľovej skrutky
So zväčšovaním uhlov α a φ rastie sila P, pretože v tomto prípade smer sily stúpa po naklonenej rovine závitu.
Tretí prípad
Tento spôsob upínania sa používa pri opracovaní puzdier alebo kotúčov na tŕňoch: sústruhy, deliace hlavy alebo otočné stoly na frézach, drážkovacích strojoch alebo iných strojoch, odvaľovacie frézy, tvarovanie ozubenia, radiálne vŕtačky a pod. Niektoré informácie zo sprievodcu:
Skrutka Ml6 s guľovým koncom s dĺžkou rukoväte L = 190 mm a silou P = 8 kg, vyvíja silu Q = 950 kg
Upínacia skrutka M = 24 s plochým koncom pri L = 310 mm; P = 15 kg; Q = 1550 mm
Svorka so šesťhrannou maticou Ml 6 kľúč L = 190mm; P = 10 kg; Q = 700 kg.
Excentrické svorky sa z tohto dôvodu ľahko vyrábajú, sú široko používané v obrábacích strojoch. Použitie excentrických svoriek môže výrazne skrátiť čas na upnutie obrobku, ale upínacia sila je nižšia ako u závitových svoriek.
Excentrické svorky sú dostupné v kombinácii so svorkami a bez nich.
Zvážte excentrickú svorku so svorkou.
Excentrické upínače nemôžu pracovať s veľkými odchýlkami tolerancie (±δ) obrobku. Pri veľkých tolerančných odchýlkach si svorka vyžaduje neustále nastavenie pomocou skrutky 1.
Výpočet excentra
M
materiál použitý na výrobu excentra je U7A, U8A s
tepelné spracovanie do HR od 50....55 jednotiek, oceľ 20X s nauhličením do hĺbky 0,8... 1,2 S kalením HR c 55...60 jednotiek. Zvážte schému excentra. Čiara KN rozdeľuje výstredník na dva? symetrické polovice pozostávajúce akoby z 2
X kliny naskrutkované na „počiatočný kruh“.
Os otáčania excentra je posunutá vzhľadom na jeho geometrickú os o veľkosť excentricity "e".
Na upnutie sa zvyčajne používa úsek Nm spodného klina.
Ak uvažujeme mechanizmus ako kombinovaný, pozostávajúci z páky L a klinu s trením o dve plochy na osi a bod „m“ (upínací bod), získame silovú závislosť pre výpočet upínacej sily.
kde Q je zvieracia sila
P - sila na rukoväti
L - rameno rukoväte
r - vzdialenosť od osi otáčania excentra k bodu dotyku s
prázdna
α - uhol sklonu krivky
α 1 - uhol trenia medzi excentrom a obrobkom
α 2 - uhol trenia na osi excentra
Aby sa excentr počas prevádzky nevzdialil, je potrebné dodržať podmienku samočinného brzdenia excentra
Podmienka samočinného brzdenia excentra. = 12R
o niekom s expentoikou
G
de α -
uhol klzného trenia v mieste dotyku obrobku ø -
Koeficient trenia Pre približné výpočty Q - 12P Uvažujme schému obojstrannej svorky s excentrom
Klinové svorky
Klinové upínacie zariadenia sú široko používané v obrábacích strojoch. Ich hlavným prvkom je jeden, dva a tri skosené kliny. Použitie takýchto prvkov je dané jednoduchosťou a kompaktnosťou prevedení, rýchlosťou pôsobenia a spoľahlivosťou v prevádzke, možnosťou ich použitia ako upínacieho prvku pôsobiaceho priamo na upínaný obrobok a ako medzičlánok napr. zosilňovacie spojenie v iných upínacích zariadeniach. Zvyčajne sa používajú samobrzdiace kliny. Samobrzdiaci stav jednostranného klinu je vyjadrený závislosťou
a >2ρ
kde α - klinový uhol
ρ - uhol trenia na povrchoch Г a Н kontaktu klinu s protiľahlými časťami.
Samobrzdenie je zabezpečené pod uhlom α = 12°, aby však vibrácie a kolísanie zaťaženia pri používaní upínača neoslabovali upevnenie obrobku, často sa používajú kliny s uhlom α.
Vzhľadom na to, že zníženie uhla vedie k zvýšeniu
samobrzdiace vlastnosti klinu, je potrebné pri navrhovaní pohonu klinového mechanizmu zabezpečiť zariadenia, ktoré uľahčia vybratie klinu z pracovného stavu, pretože je ťažšie uvoľniť zaťažený klin ako ho nasadiť. do pracovného stavu.
To sa dá dosiahnuť pripojením drieku pohonu ku klinu. Keď sa tyč 1 pohybuje doľava, prejde dráhou "1" na voľnobeh a potom nárazom na kolík 2, zatlačený do klinu 3, tento tlačí. Pri spätnom zdvihu tyče úderom na čap zatlačí aj klin do pracovnej polohy. Toto by sa malo vziať do úvahy v prípadoch, keď je klinový mechanizmus poháňaný pneumatickým alebo hydraulickým pohonom. Potom, aby sa zabezpečila spoľahlivosť mechanizmu, je potrebné vytvoriť rôzne tlaky kvapaliny alebo stlačeného vzduchu z rôznych strán hnacieho piestu. Tento rozdiel pri použití pneumatických pohonov je možné dosiahnuť použitím redukčného ventilu v jednej z rúrok privádzajúcich vzduch alebo kvapalinu do valca. V prípadoch, keď nie je potrebné samočinné brzdenie, je vhodné použiť valčeky na styčných plochách klinu s protiľahlými časťami zariadenia, čím sa uľahčí zavedenie klinu do jeho pôvodnej polohy. V týchto prípadoch je zaistenie klinu povinné.
Zvážte schému pôsobenia síl v jednoskosom, najčastejšie používanom v prípravkoch, klinovom mechanizme
Zostavme silový polygón.
Pri prenášaní síl v pravom uhle máme nasledujúci vzťah
+ špendlík, - špendlík
Samobrzdenie prebieha pri α
Klieštiny
Mechanizmus upínania klieštiny je známy už dlho. Upínanie obrobkov pomocou klieštin sa pri vytváraní automatizovaných strojov ukázalo ako veľmi výhodné, pretože na zaistenie obrobku je potrebný iba jeden translačný pohyb upnutej klieštiny.
Pri prevádzke klieštinových mechanizmov musia byť splnené nasledujúce požiadavky.
Upínacie sily musia byť vytvorené v súlade s vznikajúcimi reznými silami a nesmú umožňovať pohyb obrobku alebo nástroja počas procesu rezania.
Proces upínania v celkovom cykle obrábania je pomocný pohyb, preto by čas prevádzky klieštiny mal byť minimálny.
Rozmery článkov upínacieho mechanizmu by sa mali určiť z podmienok ich bežnej prevádzky pri upínaní obrobkov najväčších aj najmenších rozmerov.
Chyba pri umiestňovaní pevných obrobkov alebo nástrojov by mala byť minimálna.
Konštrukcia upínacieho mechanizmu by mala poskytovať čo najmenšiu elastickú kompresiu pri spracovaní obrobkov a mať vysokú odolnosť voči vibráciám.
Časti klieštiny a najmä klieštiny musia mať vysokú odolnosť proti opotrebovaniu.
Konštrukcia upínacieho zariadenia by mala umožňovať jeho rýchlu výmenu a pohodlné nastavenie.
Konštrukcia mechanizmu musí zabezpečiť ochranu klieštin pred trieskami.
Prakticky minimálna povolená veľkosť na upevnenie je 0,5 mm. Na
viacvretenové tyčové stroje, priemery tyčí a
v dôsledku toho otvory klieštin dosahujú 100 mm. Klieštiny s veľkým priemerom otvoru sa používajú na upevnenie tenkostenných rúr, pretože. relatívne rovnomerné upevnenie po celej ploche nespôsobuje veľké deformácie potrubia.
Klieštinový upínací mechanizmus umožňuje upínanie obrobkov rôznych tvarov prierezu.
Odolnosť klieštinových upínacích mechanizmov sa značne líši a závisí od konštrukcie a správnosti technologických procesov pri výrobe častí mechanizmu. Upínacie klieštiny spravidla vychádzajú skôr ako ostatné. V tomto prípade sa počet upevnení pomocou klieštin pohybuje od jedného (zlomenie klieštiny) až po pol milióna alebo viac (opotrebenie čeľustí). Práca klieštiny sa považuje za uspokojivú, ak je schopná pojať aspoň 100 000 obrobkov.
Klasifikácia klieštiny
Všetky klieštiny možno rozdeliť do troch typov:
1. Klieštiny prvého typu majú "rovný" kužeľ, ktorého horná časť je odvrátená od vretena stroja.
Pre upevnenie je potrebné vytvoriť silu, ktorá vtiahne klieštinu do matice naskrutkovanej na vretene. Pozitívne vlastnosti tohto typu klieštin spočívajú v tom, že sú konštrukčne celkom jednoduché a dobre fungujú v tlaku (kalená oceľ má veľké dovolené napätie v tlaku ako v ťahu. Napriek tomu sú klieštiny prvého typu v súčasnosti kvôli nevýhodám obmedzené. Aké sú tieto nevýhody:
a) axiálna sila pôsobiaca na klieštinu má tendenciu ju odblokovať,
b) pri podávaní tyče je možné predčasné uzamknutie klieštiny,
c) pri upevňovaní takouto klieštinou škodlivý účinok na
d) je neuspokojivé vycentrovanie klieštiny v
vreteno, keďže hlava je vycentrovaná v matici, ktorej poloha je zapnutá
vreteno nie je stabilné kvôli závitom.
Klieštiny druhého typu majú "reverzný" kužeľ, ktorého horná časť smeruje k vretene. Na upevnenie je potrebné vytvoriť silu, ktorá vtiahne klieštinu do kužeľového otvoru vretena stroja.
Klieštiny tohto typu poskytujú dobré centrovanie obrobkov, ktoré sa majú upnúť, pretože kužeľ pre klieštinu je umiestnený priamo vo vretene;
dôjde k zaseknutiu, axiálne pracovné sily klieštinu neotvoria, ale zablokujú, čím sa zvýši upínacia sila.
Súčasne množstvo významných nedostatkov znižuje účinnosť klieštin tohto typu. Vzhľadom na početné kontakty s klieštinou, kužeľový vývrt vretena sa pomerne rýchlo opotrebuje, závit na kliešinách často zlyhá a pri upevnení neposkytuje stabilnú polohu tyče pozdĺž osi - pohybuje sa preč od dorazu. Napriek tomu sú klieštiny druhého typu široko používané v obrábacích strojoch.
Konštrukcia upínacích zariadení pozostáva z troch hlavných častí: pohon, kontaktný prvok a pohonný mechanizmus.
Pohon, premieňajúci určitý druh energie, vyvíja silu Q, ktorá sa pomocou silového mechanizmu premieňa na zvieraciu silu. R a prenáša sa cez kontaktné prvky na obrobok.
Kontaktné prvky slúžia na prenos upínacej sily priamo na obrobok. Ich konštrukcia umožňuje rozložiť sily, zabraňujúc rozdrveniu povrchov obrobku a rozložiť ich medzi niekoľko bodov podpory.
Je známe, že racionálny výber príslušenstva skracuje pomocný čas. Pomocný čas možno skrátiť použitím mechanizovaných pohonov.
Mechanizované pohony v závislosti od druhu a zdroja energie možno rozdeliť do týchto hlavných skupín: mechanické, pneumatické, elektromechanické, magnetické, vákuové atď. Rozsah mechanických pohonov s ručným ovládaním je obmedzený, pretože je potrebný značný čas nainštalujte a odstráňte obrobky. Najpoužívanejšie pohony sú pneumatické, hydraulické, elektrické, magnetické a ich kombinácie.
Pneumatické pohony fungujú na princípe prívodu stlačeného vzduchu. Môže byť použitý ako pneumatický pohon
pneumatické valce (dvojčinné a jednočinné) a pneumatické komory.
pre dutinu valca s tyčou
pre jednočinné valce
Nevýhody pneumatických pohonov zahŕňajú ich relatívne veľké celkové rozmery. Sila Q(H) v pneumatických valcoch závisí od ich typu a bez zohľadnenia trecích síl sa určuje podľa nasledujúcich vzorcov:
Pre dvojčinné pneumatické valce pre ľavú stranu valca
kde p - tlak stlačeného vzduchu, MPa; tlak stlačeného vzduchu sa zvyčajne rovná 0,4-0,63 MPa,
D - priemer piestu, mm;
d- priemer tyče, mm;
ή- účinnosť, berúc do úvahy straty vo valci, pri D = 150 ... 200 mm ή = 0,90 ... 0,95;
q - odporová sila pružín, N.
Pneumatické valce sa používajú s vnútorným priemerom 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300 mm. Montáž piestu do valca pri použití O-krúžkov 
alebo 
a pri tesnení manžetami 
alebo 
.
Použitie valcov s priemerom menším ako 50 mm a viac ako 300 mm je ekonomicky nerentabilné, v tomto prípade je potrebné použiť iné typy pohonov,
Pneumatické komory majú v porovnaní s pneumatickými valcami množstvo výhod: odolné, vydržia až 600 tisíc inklúzií (pneumatické valce - 10 tisíc); kompaktný; sú ľahké a jednoduchšie na výrobu. Medzi nevýhody patrí malý zdvih tyče a nestálosť vyvinutého úsilia.
Hydraulické pohony v porovnaní s pneumatickými
nasledujúce výhody: vyvíja veľké sily (15 MPa a viac); ich pracovná tekutina (olej) je prakticky nestlačiteľná; zabezpečiť hladký prenos vyvinutých síl pomocou silového mechanizmu; môže zabezpečiť prenos sily priamo na kontaktné prvky zariadenia; majú široký rozsah, pretože sa dajú použiť na presné pohyby pracovných telies stroja a pohyblivých častí prípravkov; umožňujú použitie pracovných valcov malého priemeru (20, 30, 40, 50 mm v. viac), čo zabezpečuje ich kompaktnosť.
Pneumohydraulické pohony majú v porovnaní s pneumatickými a hydraulickými rad výhod: majú vysoké pracovné sily, rýchlosť pôsobenia, nízku cenu a malé rozmery. Výpočtové vzorce sú podobné výpočtom hydraulických valcov.
Elektromechanické pohony sú široko používané v CNC sústruhoch, modulárnych strojoch, automatických linkách. Poháňaný elektromotorom a mechanickým prevodom sa sily prenášajú na kontaktné prvky upínacieho zariadenia.
Elektromagnetické a magnetické upínacie zariadenia vykonávať hlavne vo forme dosiek a čelných dosiek na upevnenie oceľových a liatinových polotovarov. Využíva sa energia magnetického poľa z elektromagnetických cievok alebo permanentných magnetov. Technologické možnosti využitia elektromagnetických a magnetických zariadení v podmienkach malovýroby a skupinového spracovania sa výrazne rozširujú pri použití rýchlovýmenných úprav. Tieto zariadenia zvyšujú produktivitu práce znížením pomocného a hlavného času (10-15 krát) počas spracovania na viacerých miestach.
Vákuové pohony používa sa na upevnenie obrobkov z rôznych materiálov s plochým alebo zakriveným povrchom, ktorý sa považuje za hlavnú základňu. Vákuové upínacie zariadenia pracujú na princípe využitia atmosférického tlaku.
sila (H) pritlačenie obrobku k doske:
kde F- plocha dutiny zariadenia, z ktorej sa odstraňuje vzduch, cm 2;
p - tlak (v továrni zvyčajne p \u003d 0,01 ... 0,015 MPa).
Tlak pre individuálne a skupinové inštalácie vytvárajú jedno- a dvojstupňové vývevy.
Výkonové mechanizmy fungujú ako zosilňovač. Ich hlavnou charakteristikou je zisk:
kde R- upevňovacia sila pôsobiaca na obrobok, N;
Q - sila vyvinutá pohonom, N.
Pohonné mechanizmy často zohrávajú úlohu samobrzdiaceho prvku pri náhlej poruche pohonu.
Niektoré typické konštrukcie upínacích zariadení sú znázornené na obr. 5.
Obrázok 5 Schémy upínacích zariadení:
a- s klipom 6 - výkyvná páka; v- sebacentrovaniehranoly
Účelom upínacích zariadení je zabezpečiť spoľahlivý kontakt obrobku s montážnymi prvkami a zabrániť jeho posunutiu a vibráciám pri spracovaní. Obrázok 7.6 zobrazuje niektoré typy upínacích zariadení.
Požiadavky na upínacie prvky:
Spoľahlivosť v práci;
Jednoduchosť dizajnu;
použiteľnosť;
Nemalo by spôsobiť deformáciu obrobkov a poškodenie ich povrchov;
Nemali by posúvať obrobok v procese jeho upevnenia z montážnych prvkov;
Upevnenie a odopnutie polotovarov by sa malo vykonávať s minimálnymi nákladmi práce a času;
Upínacie prvky musia byť odolné voči opotrebovaniu a podľa možnosti vymeniteľné.
Typy upínacích prvkov:
Upínacie skrutky, ktoré sa otáčajú pomocou kľúčov, rukovätí alebo ručných kolies (pozri obr. 7.6)
Obr.7.6 Typy svoriek:
a - upínacia skrutka; b - skrutková svorka
Rýchle jednanie svorky znázornené na obr. 7.7.
Obr.7.7. Typy rýchlosvoriek:
a - s delenou podložkou; b - s piestovým zariadením; v - so skladacím dôrazom; g - s pákovým zariadením
Excentrický svorky, ktoré sú okrúhle, evolventné a špirálové (podľa Archimedovej špirály) (obr. 7.8).
Obr.7.8. Typy excentrických svoriek:
a - disk; b - valcový so svorkou v tvare L; g - kužeľovité plávajúce.
Klinové svorky- využíva sa klinový efekt a používa sa ako medzičlánok v zložitých upínacích systémoch. V určitých uhloch má klinový mechanizmus vlastnosť samobrzdenia. Na obr. 7.9 je znázornená konštrukčná schéma pôsobenia síl v klinovom mechanizme.
Ryža. 7.9. Schéma výpočtu síl v klinovom mechanizme:
a - jednostranný; b - obojstranné
Pákové svorky sa používajú v kombinácii s inými svorkami na vytvorenie zložitejších upínacích systémov. Pomocou páky môžete meniť ako veľkosť a smer upínacej sily, tak súčasne a rovnomerne upnúť obrobok na dvoch miestach. Na obr. 7.10 je znázornená schéma pôsobenia síl v pákových svorkách.
Ryža. 7.10. Schéma pôsobenia síl v pákových svorkách.
Klieštiny sú delené pružinové objímky, ktorých varianty sú znázornené na obr. 7.11.
Ryža. 7. 11. Typy klieštin:
a - s napínacou trubicou; b - s dištančnou rúrkou; c - vertikálny typ
Klieštiny zaisťujú sústrednosť inštalácie obrobku v rozmedzí 0,02…0,05 mm. Základná plocha obrobku pre klieštinové svorky by mala byť spracovaná podľa 2 ... 3 tried presnosti. Klieštiny sú vyrobené z uhlíkových ocelí typu U10A s následným tepelným spracovaním na tvrdosť HRC 58…62. Uhol kužeľa klieštiny d = 30…40 0 . Pri menších uhloch je možné zaseknutie klieštiny.
Rozťahovacie tŕne, ktorého pohľady sú znázornené na obr. 7.4.
valčekový zámok(obr.7.12)
Ryža. 7.12. Typy valčekových zámkov
Kombinované svorky- kombinácia elementárnych svoriek rôznych typov. Na obr. 7.13 ukazuje niektoré typy takýchto upínacích zariadení.
Ryža. 7.13. Typy kombinovaných upínacích zariadení.
Kombinované upínacie zariadenia sa ovládajú ručne alebo pomocou silových zariadení.
Vodidlá nástrojov
Pri vykonávaní niektorých obrábacích operácií (vŕtanie, vyvrtávanie) je tuhosť rezného nástroja a technologického systému ako celku nedostatočná. Na elimináciu elastického pritláčania nástroja voči obrobku sa používajú vodiace prvky (vodičové puzdrá na vŕtanie a vŕtanie, kopírky na opracovanie tvarových plôch atď. (pozri obr. 7.14).
Obr.7.14. Typy vodičových puzdier:
a - konštantný; b - zameniteľné; c - rýchla výmena
Vodiace puzdrá sú vyrobené z ocele U10A alebo 20X, kalenej na HRC 60…65.
Vodiace prvky zariadení - kopírky - sa používajú pri opracovaní tvarových plôch zložitého profilu, ktorých úlohou je viesť rezný nástroj po povrchu obrobku, ktorý sa má obrábať, pre získanie danej presnosti trajektórie ich pohybu.
4. Účel svoriek a vlastnosti ich dizajnu v závislosti od schémy upevnenia
Hlavným účelom upínacích zariadení je zabezpečiť spoľahlivý kontakt obrobku s nastavovacími prvkami a zabrániť jeho posunutiu a vibráciám pri spracovaní.
Na zabezpečenie správneho polohovania a centrovania obrobku sa používajú aj upínacie zariadenia. V tomto prípade svorky vykonávajú funkciu montážnych a upínacích prvkov. Patria sem samostrediace skľučovadlá, klieštiny a ďalšie zariadenia.
Obrobok sa nesmie upnúť, ak sa obrába ťažký obrobok (stabilný), v porovnaní s hmotnosťou ktorého sú rezné sily zanedbateľné; sila vznikajúca pri procese rezania je aplikovaná tak, aby nenarúšala inštaláciu dielu.
Počas obrábania môžu na obrobok pôsobiť nasledujúce sily:
Rezné sily, ktoré môžu byť premenlivé v dôsledku rôznych prídavkov na obrábanie, vlastností materiálu, otupenia rezného nástroja;
Hmotnosť obrobku (s vertikálnou polohou dielu);
Odstredivé sily vyplývajúce z posunutia ťažiska dielu vzhľadom na os otáčania.
Hlavné požiadavky na upínacie zariadenia sú:
Pri upevňovaní obrobku by sa nemala narušiť jeho poloha dosiahnutá inštaláciou;
Upínacie sily musia vylúčiť možnosť pohybu dielu a jeho vibrácií počas spracovania;
Deformácia obrobku pri pôsobení upínacích síl by mala byť minimálna.
Drvenie dosadacích plôch by malo byť minimálne, takže upínacia sila musí byť aplikovaná tak, aby dielec bol pritlačený k montážnym prvkom upínadla s rovnou dosadaciou plochou, a nie valcovou alebo tvarovanou.
Upínacie zariadenia by mali byť rýchle, vhodne umiestnené, mali by mať jednoduchý dizajn a mali by od pracovníka vyžadovať minimálne úsilie.
Upínacie zariadenia musia byť odolné voči opotrebovaniu a najviac opotrebované časti musia byť vymeniteľné.
Upínacie sily musia smerovať na podpery, aby nedeformovali dielec, najmä ten netuhý.
Materiály: oceľ 30HGSA, 40X, 45. Pracovná plocha musí byť spracovaná o 7 metrov štvorcových. a presnejšie.
Označenie terminálu:
Označenie upínacieho zariadenia:
P - pneumatické
H - hydraulický
E - elektrický
M - magnetické
EM - elektromagnetické
G - hydroplastický
V kusovej výrobe sa používajú ručné pohony: skrutkové, excentrické atď. V hromadnej výrobe sa používajú mechanizované pohony.
5. UPNUTIE ČASTI. POČIATOČNÉ ÚDAJE PRE VYPRACOVANIE SCHÉMY NA VÝPOČET SVORNEJ SILY DIELU. SPÔSOB STANOVENIA SVORNEJ SILY ČASTI V ZARIADENÍ. TYPICKÉ SCHÉMY PRE VÝPOČET SILY, POŽADOVANEJ HODNOTY SVORNEJ SILY.
Veľkosť požadovaných zvieracích síl sa určí vyriešením problému statiky pre rovnováhu tuhého telesa pri pôsobení všetkých síl a momentov, ktoré naň pôsobia.
Upínacie sily sa počítajú v 2 hlavných prípadoch:
1. pri použití existujúcich univerzálnych prípravkov s upínacími zariadeniami, ktoré vyvíjajú určitú silu;
2. pri navrhovaní nových zariadení.
V prvom prípade má výpočet zvieracej sily overovací charakter. Požadovaná upínacia sila určená z podmienok obrábania musí byť menšia alebo rovná sile vyvinutej upínacím zariadením použitého univerzálneho nástroja. Ak táto podmienka nie je splnená, zmenia sa podmienky spracovania, aby sa znížila požadovaná upínacia sila, po čom nasleduje nový overovací výpočet.
V druhom prípade je spôsob výpočtu upínacích síl nasledujúci:
1. Vyberie sa najracionálnejšia schéma inštalácie dielu, t.j. je načrtnutá poloha a typ podpier, miesta pôsobenia upínacích síl s prihliadnutím na smer rezných síl v najnepriaznivejšom momente spracovania.
2. Vo vybranom diagrame šípky označujú všetky sily pôsobiace na súčiastku, ktoré majú tendenciu narúšať polohu súčiastky v prípravku (rezné sily, upínacie sily) a sily, ktoré sa snažia túto polohu udržať (trecie sily, podperné reakcie ). V prípade potreby sa berú do úvahy aj zotrvačné sily.
3. Vyberte rovnice statickej rovnováhy platné pre tento prípad a určte požadovanú hodnotu zvieracích síl Q 1 .
4. Po prijatí faktora spoľahlivosti upnutia (rezervného faktora), ktorého potreba je spôsobená nevyhnutným kolísaním rezných síl počas spracovania, sa určí skutočná požadovaná sila upnutia:
Bezpečnostný faktor K sa vypočíta vo vzťahu k špecifickým podmienkam spracovania
kde K 0 \u003d 2,5 - zaručený bezpečnostný faktor pre všetky prípady;
K 1 - koeficient zohľadňujúci stav povrchu obrobkov; K 1 \u003d 1,2 - pre drsný povrch; K 1 \u003d 1 - pre hotový povrch;
K 2 - koeficient zohľadňujúci zvýšenie rezných síl z progresívneho otupenia nástroja (K 2 = 1,0 ... 1,9);
K 3 - koeficient zohľadňujúci zvýšenie rezných síl pri prerušovanom rezaní; (K3 = 1,2).
K 4 - koeficient zohľadňujúci stálosť zvieracej sily vyvinutej pohonom zariadenia; K 4 \u003d 1 ... 1,6;
K 5 - tento koeficient sa berie do úvahy iba za prítomnosti krútiacich momentov, ktoré majú tendenciu otáčať obrobok; K 5 \u003d 1 ... 1,5.
Typické schémy na výpočet upínacej sily dielu a požadovanej hodnoty upínacej sily:
1. Rezná sila P a upínacia sila Q sú rovnako smerované a pôsobia na podpery:
Pri konštantnej hodnote P je sila Q \u003d 0. Táto schéma zodpovedá vyťahovaniu otvorov, otáčaniu v stredoch a návarom s valcovým zahĺbením.
2. Rezná sila P smeruje proti zvieracej sile:
3. Rezná sila má tendenciu posúvať obrobok z nastavovacích prvkov:
Typické pre kyvadlové frézovanie, frézovanie uzavretých obrysov.
4. Obrobok je inštalovaný v skľučovadle a je pod pôsobením momentu a axiálnej sily:
kde Q c je celková zvieracia sila všetkých čeľustí:
kde z je počet čeľustí v skľučovadle.
Ak vezmeme do úvahy bezpečnostný faktor k, požadovaná sila vyvinutá každou vačkou bude:
5. Ak je v diele vyvŕtaný jeden otvor a smer upínacej sily sa zhoduje so smerom vŕtania, potom sa upínacia sila určí podľa vzorca:
k M = W f R
W = k M / f R
6. Ak sa v diele vyvŕta niekoľko otvorov súčasne a smer upínacej sily sa zhoduje so smerom vŕtania, potom sa upínacia sila určí podľa vzorca:
MINISTERSTVO ŠKOLSTVA A VEDY UKRAJINY
Štátna akadémia stavebného inžinierstva v Donbase
a architektúra
METODICKÉ POKYNY
na praktické cvičenia z predmetu "Technologické základy strojárstva" na tému "Výpočet prípravkov"
Schválený na porade katedry "Automobily a automobilová ekonomika" protokol č. _ z roku 2005
Makeevka 2005
Pokyny pre praktické cvičenia z predmetu "Technologické základy strojárstva" na tému "Výpočet zariadení" (pre študentov odboru 7.090258 Automobily a automobilový priemysel) / Comp. D.V. Popov, E.S. Savenko. - Makeevka: DonGASA, 2002. -24s.
Uvádzajú sa základné informácie o obrábacích strojoch, dizajne, hlavných prvkoch, uvádza sa metodika výpočtu zariadení.
Zostavil: D.V. Popov, asistent,
E.S. Savenko, asistent.
Zodpovedný za prepustenie S.A. Gorozhankin, docent
Prílohy4
Prvky svietidiel5
Inštalačné prvky zariaďovacích predmetov6
Upínacie prvky prípravkov9
Výpočet síl na upevnenie obrobkov12
Zariadenia na vedenie a polohovanie 13 rezných nástrojov
Puzdrá a pomocné prvky zariadení14
Všeobecná metodika výpočtu svietidiel15
Výpočet čeľusťových skľučovadiel na príklade sústruženia16
Literatúra19
Prihlášky20
DOPLNKY
Všetky zariadenia na technologickom základe možno rozdeliť do nasledujúcich skupín:
1. Strojové prípravky na osadenie a upevnenie obrobkov sa podľa druhu obrábania delia na prípravky pre sústružnícke, vŕtacie, frézovacie, brúsne, viacúčelové a iné stroje. Tieto zariadenia spájajú obrobok so strojom.
2. Prípravky stroja na inštaláciu a upevnenie pracovného nástroja (nazývajú sa aj pomocný nástroj) komunikujú medzi nástrojom a strojom. Patria sem skľučovadlá pre vŕtačky, výstružníky, závitníky; viacvretenové vŕtanie, frézovanie, revolverové hlavy; držiaky nástrojov, bloky atď.
Pomocou zariadení vyššie uvedených skupín sa nastavuje systém stroj - obrobok - nástroj.
Montážne prípravky slúžia na spojenie protiľahlých častí výrobku, slúžia na upevnenie základných dielov, zabezpečujú správnu inštaláciu spájaných prvkov výrobku, predmontáž pružných prvkov (pružiny, delené krúžky) atď .;
Kontrolné zariadenia slúžia na kontrolu odchýlok rozmerov, tvaru a vzájomnej polohy plôch, párovania montážnych celkov a výrobkov, ako aj na kontrolu konštrukčných parametrov vyplývajúcich z procesu montáže.
Zariadenia na zachytávanie, presúvanie a prevracanie ťažkých a v automatizovanej výrobe a FMS a ľahkých obrobkov a montovaných výrobkov. Zariadenia sú pracovné orgány priemyselných robotov zabudované v automatizovanej výrobe a v GPS.
Existuje niekoľko požiadaviek na uchopovacie zariadenia:
spoľahlivé zachytenie a zadržanie obrobku; stabilita základne; univerzálnosť; vysoká flexibilita (jednoduché a rýchle opätovné nastavenie); malé celkové rozmery a hmotnosť. Vo väčšine prípadov sa používajú mechanické chápadlá. Príklady schém uchopovačov rôznych uchopovacích zariadení sú na obr. 18.3. Magnetické, vákuové a elastické komorové uchopovače sú tiež široko používané.
Všetky opísané skupiny zariadení v závislosti od typu výroby môžu byť ručné, mechanické, poloautomatické a automatické a v závislosti od stupňa špecializácie - univerzálne, špecializované a špeciálne.
V závislosti od stupňa unifikácie a štandardizácie v strojárstve a výrobe nástrojov, v súlade s požiadavkami Jednotného systému technologickej prípravy výroby (USTPP),
sedem štandardných systémov upínania strojov.
V praxi modernej výroby sa vyvinuli nasledujúce systémy zariadení.
Univerzálne prefabrikáty (USP) sú zostavené z hotových vymeniteľných štandardných univerzálnych prvkov. Používajú sa ako špeciálne reverzibilné krátkodobé zariadenia. Zabezpečujú montáž a fixáciu rôznych dielov v rámci celkových možností súpravy USP.
Špeciálne skladacie zariadenia (PSA) sú zostavené zo štandardných prvkov v dôsledku ich dodatočného mechanického spracovania a používajú sa ako špeciálne dlhodobo nevratné zariadenia z obojstranných prvkov.
Neoddeliteľné špeciálne zariadenia (NSP) sa montujú pomocou štandardných univerzálnych dielov a zostáv ako nevratné dlhodobé zariadenia z nevratných dielov a zostáv. Skladajú sa z dvoch častí: zjednotenej základnej časti a vymeniteľnej trysky. Zariadenia tohto systému sa používajú pri ručnom spracovaní dielov.
Univerzálne svietidlá bez nastavovania (UBP) sú najbežnejším systémom v sériovej výrobe. Tieto prípravky zabezpečujú inštaláciu a fixáciu obrobkov akýchkoľvek výrobkov malých a stredných rozmerov. V tomto prípade je inštalácia dielu spojená s potrebou kontroly a orientácie v priestore. Takéto zariadenia poskytujú širokú škálu operácií spracovania.
Univerzálne nastavovacie zariadenia (UNP) zabezpečujú inštaláciu pomocou špeciálnych nastavení, fixujú malé a stredne veľké obrobky a vykonávajú širokú škálu obrábacích operácií.
Špecializované nastavovacie zariadenia (SNP) zabezpečujú podľa určitého základného vzoru pomocou špeciálnych úprav a fixáciu konštrukčne príbuzných dielov pre typickú prevádzku. Všetky uvedené systémy zariadení patria do kategórie unifikovaných.
PRVKY ZARIADENÍ
Hlavnými prvkami zariadení sú montáž, upínanie, vodidlá, delenie (otočné), upevňovacie prvky, kryty a mechanizované pohony. Ich účel je nasledovný:
nastavovacie prvky - na určenie polohy obrobku vzhľadom na prípravok a polohy povrchu, ktorý sa má obrábať, vzhľadom na rezný nástroj;
upínacie prvky - na upevnenie obrobku;
vodiace prvky - na realizáciu požadovaného smeru pohybu nástroja;
deliace alebo rotačné prvky - na presnú zmenu polohy povrchu obrobku, ktorý sa má obrábať, vzhľadom na rezný nástroj;
upevňovacie prvky - na vzájomné spojenie jednotlivých prvkov;
kryty svietidiel (ako základné časti) - umiestniť na ne všetky prvky svietidiel;
mechanizované pohony - na automatické upnutie obrobku.
Medzi prvky zariadení patria aj uchopovacie zariadenia rôznych zariadení (roboty, transportné zariadenia GPS) na zachytávanie, upínanie (uvoľňovanie) a posúvanie obrobkov alebo zostavených montážnych celkov.
1 Prídavné kovanie
Inštalácia prírezov v prípravkoch alebo na strojoch, ako aj montáž dielov zahŕňa ich založenie a upevnenie.
Potreba upevnenia (nútené uzavretie) pri spracovaní obrobku v prípravkoch je zrejmá. Pre presné spracovanie obrobkov je potrebné: vykonať jeho správne umiestnenie vo vzťahu k zariadeniam, ktoré určujú trajektóriu pohybu nástroja alebo samotného obrobku;
aby sa zabezpečila stálosť kontaktu základov s referenčnými bodmi a úplná nehybnosť obrobku vzhľadom na prípravok počas jeho spracovania.
Pre úplnú orientáciu vo všetkých prípadoch musí byť obrobok pri upevňovaní zbavený všetkých šiestich stupňov voľnosti (pravidlo šiestich bodov v teórii základov); v niektorých prípadoch je možné sa od tohto pravidla odchýliť.
Na tento účel sa používajú hlavné podpery, ktorých počet by sa mal rovnať počtu stupňov voľnosti, o ktoré je obrobok zbavený. Na zvýšenie tuhosti a odolnosti obrobkov voči vibráciám sa v prípravkoch používajú pomocné nastaviteľné a samonastavovacie podpery.
Na inštaláciu obrobku do prípravku s rovným povrchom sa používajú štandardizované hlavné podpery vo forme kolíkov s guľovými, vrúbkovanými a plochými hlavami, podložky a nosné dosky. Ak nie je možné inštalovať obrobok iba na hlavné podpery, použijú sa pomocné podpery. Ako posledné možno použiť štandardizované nastaviteľné podpery vo forme skrutiek s guľovou dosadaciou plochou a samonastavovacie podpery.
Obrázok 1 Štandardizované podpery:
a-e- trvalé podpery (čapy): a- plochý povrch; b- sférický; v- vrúbkovaný; G- plochý s inštaláciou do objímky adaptéra; d- podporná podložka; e- Základná doska; dobre- nastaviteľná podpera h - samovyrovnávacia podpera
Párovanie podpier s guľovými, vrúbkovanými a plochými hlavami s telom prípravku sa vykonáva lícovaním 
alebo 
. Inštalácia takýchto podpier sa používa aj cez medziľahlé puzdrá, ktoré sú spojené s otvormi v tele 
.
Príklady štandardizovaných hlavných a pomocných podpier sú na obrázku 1.
Ak chcete obrobok nainštalovať pozdĺž dvoch valcových otvorov a rovnej plochy kolmej na ich osi, použite
Obrázok 2Schémana základe čelnej plochy a otvoru:
a - na vysokom prste; b - na dolnom prste
štandardizované ploché podpery a vodiace kolíky. Aby sa zabránilo zaseknutiu obrobkov pri ich inštalácii na kolíky pozdĺž presných dvoch otvorov (D7), jeden z upevňovacích kolíkov musí byť odrezaný a druhý - valcový.
Inštalácia dielov na dva prsty a rovinu našla široké uplatnenie pri spracovaní obrobkov na automatických a výrobných linkách, viacúčelových strojoch a v GPS.
Schémy zarovnania pozdĺž roviny a otvorov pomocou montážnych kolíkov možno rozdeliť do troch skupín: pozdĺž konca a cez otvor (obr. 2); pozdĺž roviny, konca a otvoru (obr. 3); pozdĺž roviny a dvoch otvorov (obr. 4).
Ryža. 19.4. Schéma založenia na rovine a dvoch otvoroch
Na pristátie sa odporúča nainštalovať obrobok na jeden prst 
alebo 
, a na dvoch prstoch - na 
.
A 
Z obr. 2 vyplýva, že inštalácia obrobku pozdĺž otvoru na dlhom valcovom nezrezanom prste ho zbavuje štyroch stupňov voľnosti (dvojitá vodiaca základňa) a inštalácia na konci jedného stupňa voľnosti (nosná základňa). Inštalácia obrobku na krátky prst ho zbavuje dvoch stupňov voľnosti (dvojitá nosná základňa), ale koncová plocha je v tomto prípade základňou inštalácie a zbavuje obrobok troch stupňov voľnosti. Pre úplné založenie je potrebné vytvoriť silový obvod, t.j. použiť zvieracie sily. Z obr.3 vyplýva, že rovinou základne obrobku je montážna základňa, dlhý otvor, do ktorého vchádza rezaný čap s osou rovnobežnou s rovinou, je vodiacou základňou (obrobok stráca dva stupne) a koniec obrobku je nosná základňa.
Obrázok.3. Schéma založenia narovina, obrázok 4
koniec a otvor roviny a dva otvory
Na obr. 4 znázorňuje obrobok, ktorý je inštalovaný na rovine a dva otvory. Inštalačná základňa je rovina. Otvory vycentrované valcovým kolíkom sú dvojitou nosnou základňou a strihané otvory sú nosnou základňou. Aplikované sily (znázornené šípkou na obr. 3 a 4) zabezpečujú presnosť základu.
Prst je dvojitá oporná základňa a odrezaný je oporná základňa. Aplikované sily (znázornené šípkou na obr. 3 a 4) zabezpečujú presnosť základu.
Na inštaláciu polotovarov s vonkajším povrchom a koncovým povrchom kolmým na jeho os sa používajú nosné a montážne hranoly (pohyblivé a pevné), ako aj puzdrá a kazety.
Prvky prípravkov zahŕňajú inštaláciu a sondy na nastavenie stroja na požadovanú veľkosť. Takže štandardizované nastavenia pre frézy na frézkach môžu byť:
výškový, výškový koniec, rohový a rohový koniec.
Ploché sondy sa vyrábajú s hrúbkou 3-5 mm, valcové - s priemerom 3-5 mm s presnosťou 6. (h6) a podrobené vytvrdzovaniu 55-60 HRC3, brúseniu (parameter drsnosti Ra = 0,63 um).
Vykonávacie povrchy všetkých montážnych prvkov prípravkov musia mať vysokú odolnosť proti opotrebovaniu a vysokú tvrdosť. Preto sa vyrábajú z konštrukčných a legovaných ocelí 20, 45, 20X, 12XHZA s následným nauhličením a kalením na 55-60 HRC3 (podpery, hranoly, montážne čapy, stredy) a nástrojových ocelí U7 a U8A s kalením na 50-55 HRG, ( podpery s priemerom menším ako 12 mm; polohovacie kolíky s priemerom menším ako 16 mm; nastavenia a sondy).
