Технологический процесс изготовления червяка (стр. 11 из 22)
Крутящий момент от касательной составляющей силы резания стремится повернуть заготовку в кулачках и равен для данного случая:
(9.3)Повороту заготовки препятствует момент силы зажима, определяемый следующим образом:
(9.4)где W – суммарное усилие зажима, приходящиеся на три кулачка,H;
f – коэффициент трения на рабочей поверхности сменного кулачка.
Из равенства моментов MP и MЗ определим необходимое усилие зажима, препятствующее повороту заготовки в кулачках:
(9.5)Значение коэффициента запаса К, в зависимости от конкретных условий выполнения технологической операции, определяется по формуле:
(9.6)где К0 – гарантированный коэффициент запаса, К0=1,5;
К1 – коэффициент, учитывающий неравномерность припуска, К1=1,2;
К2 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при затуплении инструмента К2 =1,0;
К3 – коэффициент, учитывающий прерывистость резания, К3=1,2;
К4 – коэффициент, учитывающий постоянство сил закрепления, для механизированных ЗМ К4= 1;
К5 – коэффициент, учитывающий эргономику немеханизированного ЗМ, К5=1;
К6 – коэффициент, учитывающий наличие моментов стремящихся повернуть заготовку вокруг своей оси, К6=1,0.
Подставляя в формулу 10.3, получим
KPz=1,5 . 1,2 . 1,0 . 1,2 . 1,0 . 1,0 . 1,0 =2,16
KPy=1,5 . 1,2 . 1,4 . 1,2 . 1,0 . 1,0 . 1,0 =3,02
Коэффициент трения f между заготовкой и сменным кулачком зависит от состояния его рабочей поверхности:
f=0,18 [14, с 384]
Подставив в формулу 9.5 исходные данные получим:
Сила Py стремится вывернуть заготовку из кулачков относительно оси OO1, создавая момент от силы зажима:
(9.7)Данному моменту препятствует момент от силы зажима:
(9.8)Необходимая сила зажима равна:
Для дальнейших расчетов принимаем W=64734Н, т.к. в данном случае при установке червяка осуществляется поджатие задним центром и с помощью люнета, и поэтому в расчетах величины усилия зажима влиянием силы Py пренебрегаем, т.к. опыт показывает, что величина W2 в этом случае значительно меньше силы W1.
Величина усилия зажима W1 прикладываемая к постоянным кулачкам несколько увеличивается по сравнению с усилием W и рассчитывается по формуле:
(9.9)где lK – вылет кулачка, расстояние от середины рабочей поверхности сменного кулачка до середины направляющей поверхности постоянного кулачка; lK=65мм;
HK – длина направляющей постоянного кулачка; HK=80мм;
f – коэффициент трения в направляющих постоянного кулачка и корпуса
f=0,1
В процессе конструирования патрона данные размеры могут несколько изменяться, но это, как показывает практика, не вносит существенных изменений в расчеты усилий.
Подставив исходные данные в формулу 9.9 получим:
9.1.4 Расчет зажимного механизма патрона [13, c76]
Приступая к расчету зажимного механизма необходимо определится с его конструкцией. В самоцентрирующихся механизмах установочные элементы (В данном случае кулачки) должны быть подвижными в направлении зажима и закон их относительного движения необходимо выдержать с высокой точностью. Поэтому на движения кулачков накладываются условия: разнонаправленность, одновременность и равная скорость движения. Данное условие можно выдержать, обеспечивая движение трех кулачков от одного источника движения (силового привода).
В кулачковых патронах наибольшее применение получили рычажные и клиновые зажимные механизмы.
Рычажный зажимной механизм представляет собой неравноплечий угловой рычаг, смонтированный в корпусе патрона на неподвижной оси, и который своими концами входит с посадкой в пазы постоянного кулачка и центральной втулки.
При расчете зажимного механизма определяется усилие Q, создаваемое силовым приводом, которое зажимным механизмом увеличивается и передается постоянному кулачку.
(9.10)где, ic-передаточное отношение по силе зажимного механизма (выигрыш в силе) . Клиновой зажимной механизм рекомендуется применять в патронах, наружный диаметр которых меньше 200 мм, при больших размерах предпочтение отдается рычажному механизму.
На этапе расчета наружный диаметр патрона можно определить по формуле:
(9.11) 
Принимаем D=240 мм;
принимаем рычажный зажимной механизм с ic=2 (окончательно уточнится после проектирования патрона).
9.1.5 Расчет силового привода [13, c77]
Для создания исходного усилия Q используется силовой привод, устанавливаемый на задний конец шпинделя. В его конструкции можно выделить силовую часть, вращающуюся совместно со шпинделем, и муфту для подвода рабочей среды.
Вначале следует попытаться применить пневматический привод, т.к. в любом производстве имеются трубопроводы для подачи сжатого воздуха. Диаметр поршня пневмоцилиндра определяется по формуле:
(9.12)где P - избыточное давление воздуха, принимаемое в расчетах равным
0,4 МПа.
В конструкцию станка 16К20Ф3 можно встроить силовой привод с диаметром поршня не более 120 мм. Если в расчете по формуле 9.12 диаметр поршня получается более 120 мм, то следует применять гидравлический привод, где за счет регулирования давления масла можно получить большие исходные усилия. При заданном усилии Q подбираем давления масла, чтобы диаметр поршня не превышал 120 мм.
Ход поршня цилиндра рассчитывается по формуле:
(9.13)где SW – свободный ход кулачков, который можно принять равным 5 мм.
in=1/ic – передаточное отношение зажимного механизма оп премещению. Значение SQ принимать с запасом 10…15 мм.
Подставляем значения в формулу 9.12
Для гидравлического привода при 7МПа имеем D=90мм. Принимаем
D=100мм, SQ=20мм.
9.1.6 Описание приспособления
Патроны трехкулачковые поводковые предназначены для крепления заготовок, устанавливаемых в центрах. Передний центр 1 неподвижно закреплен в патроне. Предварительную настрой кулачков 2 на задний размер производят перестановкой их по рифленой поверхности. Благодаря шарнирному соединению тяги 4 с муфтой 5 кулачки могут самоустанавливаться, в результатате чего достигается равномерность зажима заготовки.
9.2 Проектирование контрольного приспособления
9.2.1 Назначение контрольных приспособлений и требования к ним
Контрольными приспособлениями называются специальные или специализированные производственные средства измерения, представляющие собой конструктивное сочетание базирующих, зажимных и измерительных устройств.
Основные требования к контрольным приспособлениям:
1. обеспечение оптимальной точности измерения;
2. обеспечение необходимой производительности;
3. обеспечение удобства в эксплуатации (должно быть эргономично);
4. должно быть технологичным в изготовлении;
5. должно обладать высокой износостойкостью и надежностью;
6. должно быть экономически целесообразно.
Контрольные приспособления применяют при замене непроизводительного контроля универсальными измерительными средствами, в случае невозможности контроля универсальными измерительными средствами и при повышенных требованиях к качеству контроля (исключить попадание брака в годные).
9.2.2 Описание приспособления
Проектируемое приспособление предназначено для контроля радиального биения на ответственных диаметрах червяка. Порядок выполнения контроля: