Перевести страницу
0
Корзина пуста

Машиностроительное предприятие - цех металлообработки, станочные работы любой сложности

Элементы винтовых зажимных устройств

Широкое применение винтовых устройств обусловлено их простотой функциональностью и надежностью в работе механизмов. Но обычный зажим в виде единичного

винта, действующего непосредственно на деталь, использовать нельзя, из-за деформации детали, помимо того, под воздействием момента трения, образующегося на поверхности торца винта, может быть изменено положение обрабатываемой заготовки в приспособлении по отношению к инструменту.

Правильно спроектированный несложный зажимной винт, кроме винта 3 (рис. 1, а), должен складываться из центрирующей резьбовой втулки 2 со стопорным механизмом 5, предохраняющий от свободного ее вывинчивания, наконечника 1, и гайки с рычагом или головкой 4. Втулка выполняется с шестигранным, квадратным или круглым буртиком с двумя лысками для завинчивания ее в корпус приспособления. При износе эту втулку легко заменить. Наконечник рассчитан для увеличения поверхности касания зажима с обрабатываемой деталью, в следствии чего давление на деталь уменьшается, а следовательно - силы деформации и смятия детали так же уменьшаются. Кроме этого, наконечник, двигаясь только поступательно, почти исключает появление момента трения в точке контакта с деталью, что не нарушает расположение детали, зафиксированными установочными системами. Удерживается наконечник на шейке винта с помощью двух штифтов 6, которые запрессованы в наконечник и свободно помещены в проточке винта, что позволяет ему самоустанавливаться на детали в случаях, когда поверхность детали не перпендикулярна к оси зажимного винта.

Индивидуальный винт и типичные наконечники

Конструкция наконечников на рис. 1, б–д различна от конструкции, показанной на рис. 1, а, большей износостойкостью окончания винта, так как размер диаметра шейки на винте для наконечников (рис. 1, б ид) можно принять таким же, как и внутренний диаметр части винта с резьбовой, а для наконечников (рис. 1, виг) этот диаметр равен наружному диаметру винта. Наконечники (рис. 1, б – г) одеваются на резьбовое окончание винта и так же, как наконечник, показанный на рис. 1, а, могут свободно самоустанавливаться на заготовке. Наконечник (рис. 1, д) свободно навинчивается на шаровидный конец винта и фиксируется на нем с помощью особой гайки.

Отличие наконечников (рис. 1, е – з) от предыдущих в том, что они безошибочно нацеливаются благодаря отверстиям в корпусе механизма приспособления (или во втулке, зафиксированной в корпус) и одеваются прямо на зажимной винт 15, который в данной ситуации застопорен, чтобы не допустить его осевое перемещение (он только вращается). Для обеспечения надежного закрепления обрабатываемой детали при обычном вращении винта по направлению часовой стрелки – если осмотреть винт со стороны его рукоятки – резьба на нем должна быть левой. Конструкции, показанные на рис. 1, е и з, предназначены для крепления деталей по обработанной плоскости, конструкция, показанная на рис. 1, ж, может быть использована и при необработанной плоскости детали вследствие того, что в этой конструкции предусмотрена качающаяся пята 8. Винты 7 и 9 и шпонка 12 предохраняют наконечники от проворачивания. Клин 10 позволяет зажимать производимую деталь в двух направлениях: в направлении оси винта и в положении, перпендикулярном к этой оси. Это обеспечивается тем, что сила N, действующая на клин со стороны наконечника, направлена перпендикулярно к наклонной поверхности клина и раскладывается на две составляющие. Первая составляющая создает на поверхности соприкосновения клина с обрабатываемой деталью силу зажима, а вторая – сдвигает клин вместе с деталью преодолевая при этом сопротивление пружины 11, которая возвращает клин в исходное положение в момент раскрепления обрабатываемой детали.

Жесткие, точно ориентированные наконечники (рис. 1, е, ж и з) советуют применять в случаях, когда в ходе обработки образуются силы, перемещающие обрабатываемую деталь по направлению перпендикулярной оси винта. Качающиеся наконечники (рис. 1, а – д) нужно использовать в случаях, когда такие силы не образуются.

Винты и наконечники при изготовлении необходимо подвергать термической обработке, обеспечивающей твердость этим деталям в пределах НЯС 35–40.

Центрирующая резьбовая втулка 2, показанная на рис. 1, а, надежна и удобна, так как позволяет размещать ее в любом корпусе, на любом расстоянии от края корпуса. Менее удобна втулка 14 с гладкой наружной поверхностью (рис. 1, и), которая запрессовывается в корпус с одной из переходных посадок и дополнительно удерживается от проворачивания штифтом 13. Такую втулку для предотвращения поломки корпуса при ее запрессовке, можно устанавливать на заданном расстоянии от краев корпуса и только там, где можно обрабатывать отверстие для стопорного штифта.

Направляющие втулки изготавливают из углеродистых конструкционных сталей марок 35 или 45 обычно без закалки (твердость НВ 300–350). Применение сменных втулок обусловлено тем, что нецелесообразно нарезать резьбу для винта прямо в корпусе приспособления, из-за того, что корпус обычно изготовляют из чугуна и резьба в нем быстро изнашивается. При ослаблении резьбы, вследствие износа, требуется значительное увеличение силы для устойчивого закрепления детали, так как изношенный зажим легко послабляется под действием вибраций, возникающих от сил резания. Чтобы не менять весь корпус приспособления при износе резьбы, пришлось бы вставлять в корпус резьбовую втулку уже в процессе эксплуатации приспособления, что гораздо труднее выполнить, чем при изготовлении корпуса.

Рукоятки для регулировки винта изготовлены как съемные головки разной конструкции (рис. 2) и устанавливают на резьбовой, граненый или цилиндрический конец винта со шпонкой, которые стопорятся зачастую благодаря штифту. Цилиндрическая головка I (рис. 2, а) с накаткой «барашек» головка-звездочка II и четырехлопастная головка III применяются при работе с винтом одной рукой и при усилии зажима не больше 50–100 H [5–10 кг].

Типовые головки винтов и прибор для исследования головок

Головка-гайка VI с цепко зафиксированной в ней короткой наклонной ручкой, головка VII с откидной рукояткой, рабочее расположение фиксируется шариком с пружиной, головка V с цилиндрическим шпоночным отверстием, также крепко фиксировано горизонтальной рукояткой, рулевая головка IV с симметрично ввинченными или запрессованными четырьмя рукоятками (аналогичная головка использована в конструкции зажима, показанного на рис. 1, а), допускают управление винтом двумя руками. Наиболее фундаментальна и проста в работе головка IV. При повороте такой головки рывком незатянутый винт несколько раз поворачивается по инерции, что способствует увеличению хода винта без потери сил и времени. Для удобства управления такой головкой и для увеличения ее массы, способствующей увеличению инерционного хода головки, на концы ее рукояток иногда надевают стальные или пластмассовые шары.

Утомляемость рабочего при использовании головок того или другого типа может быть исследована на специальном приборе, одна из систем которого приведена на рис. 2, б. С помощью исследуемой головки 5 (головка типа II) на винте 4 многократным двусторонним ее поворотом создается нагрузка на упругую пластину 3. Стрелка прогиба пластины регистрируется с помощью индикатора 6 через определенные промежутки времени. Одновременно самопишущим прибором 2 на барабане 1 записывается угол поворота винта 4. По изменению во времени величины стрелы прогиба пластины 5 и по степени затухания кривой на барабане, свидетельствующем об уменьшении угла поворота винта, можно судить об утомляемости рабочего.

С помощью таких приборов было установлено, что меньше всего рабочий устает при горизонтальном расположении головки на правой стороне (работающий левой рукой – на левой) приспособления и больше всего при таком же положении головки на передней, т. е. обращенной к рабочей стенке приспособления.

В практике встречаются случаи, когда головка (особенно штурвальная) мешает выполнению операции обработки детали, например, когда головка расположена недалеко от оси отверстия, которое требуется расточить многолезвийным инструментом, или когда зажим целесообразно расположить внутри приспособления. В этих случаях приходится отказываться от съемных и удобных головок и пользоваться гаечными ключами и гайками (или винтами с увеличенной высотой головки). Несколько большие удобства создают высокие гайки, которые навинчиваются на неподвижный болт и стопорятся на нем, заменяя головку. Удобны гайки с буртиком особенно в случаях, когда болт помещается в овальное отверстие или в продольный паз планки. Буртик гайки при этом выполняет роль шайбы. Увеличенная высота головки винта или гайки уменьшает их изнашиваемость и обеспечивает более надежное положение ключа при выполнении зажима.

Ключи рекомендуется применять только торцовые с отверстием под шестигранник или квадрат, как более удобные в работе. На торце отверстия винта, охватывающего конец ключа, или на торце отверстия ключа, охватывающего головку винта, необходимо делать фаску под конус для того, чтобы кромка отверстия не засорялась и не мешала одевать ключ на гайку или на головку винта.

Для ключей материалом может быть малоуглеродистая сталь марок 10 или 20 с цементацией и закалкой рабочей поверхности ключа до твердости HRC 50–55, или высокоуглеродистая сталь с вместимостью углерода от 0,6 до 0,7% с закалкой рабочей части ключа до той же твердости. Зазоры, между рабочей части ключа и гайкой, стандартизованы.

Основными недостатками резьбовых зажимов являются громоздкость, недостаточная быстрота действия, непостоянство силы зажима и быстрая утомляемость рабочего.