Приспособления с самоцентрирующейся втулкой

Для проведения расчетов[29] примем следующие обозначения:

D_н – наружный диаметр втулки, мм;

h – толщина тонкостенной части втулки, мм;

в - длина посадочных поясков втулки, мм;

t - толщина опорных поясков втулки, мм;

L - длина тонкостенной части втулки, мм;

DD_доп – наибольшая диаметральная упругая деформация втулки, мм;

S_max - максимальный зазор между установочной поверхностью втулки и базовой поверхностью отверстия корпуса фрезы, обычно принимают S_max = 0,02…0,03 мм;

d_o - диаметр плунжера 6, мм;

W - сила, развиваемая нажимным винтом 5, Н;

Т - сила, прикладываемая к рукоятке нажимного винта 5, Н;

а - расстояние от точки приложения силы Т до оси винта, мм;

r_ср - средний радиус резьбы винта, мм;

a - угол подъема резьбы винта ;

j_пр – приведенный угол трения, для метрической резьбы j_пр = 6⁰ 40^¢;

Р - удельное давление гидропластмассы, мПа.

1. Определяем ориентировочное значение толщины стенки тонкостенного участка втулки, если наружный диаметр D_н = 10…50 мм

h = 0, 015 D_н + 0,5 (114)

2. Находим допустимую деформацию (увеличение диаметра) тонкостенной части втулки (материал втулки сталь 45)

DD_доп = 0,002 D_н (115)

3. Определяем для условия L > 0,3 D_н требуемое давление в полости втулки, МПа

, (116)

где Е = 2, 06 ×10¹¹ – модуль упругости, Па

4.Находим минимально необходимое усилие, передаваемое винтом 5 на плунжер 6, Н

, (117)

5. Определяем силу, прикладываемую к рукоятке винта, Н

, (118)

6. Находим высоту рабочей полости тонкостенной втулки, мм

(119)

7. Определяем длину посадочных поясков втулки, мм

(120)

Пример расчета

Исходные данные:

- наружный диаметр тонкостенной втулки D_н = 50 мм;

- установочная длина втулки L_у= 120 мм;

- диаметр плунжера d₀ = 10 мм;

- средний радиус резьбы нажимного винта М18х1, r_ср = 8,459 мм;

- максимальный зазор в соединении фреза – шпиндель

S_max = 0,03 мм.

Требуется определить недостающие параметры тонкостенной втулки.

Решение:

1.Определяем ориентировочное значение толщины стенки тонкостенного участка втулки по формуле 114

h = 0,015×50 + 0,5 = 1,25 мм,

принимаем h = 1 мм.

2. Находим допустимую деформацию втулки по формуле 115

DD_доп = 0,002×50 = 0,1 мм,

так как DD_доп > S_max = 0,03 можно констатировать: центрирование и зажим фрезы обеспечивается.

3. Определяем требуемое давление в полости втулки по формуле 116

16,48 МПа

4. Находим минимально необходимое усилие от нажимного винта,

формула 117

Н

5. Необходимая сила, прикладываемая к рукоятке винта, находится по формуле 118, при этом конструктивно принимаем расстояние от точки приложения силы Т до оси винта: а = 80 мм; tga = S/p d_ср =1/p 16,918 = 0,0188,

a = 1,078⁰; j_пр = 6,66⁰;

= 17,92 Н

Принимаем Т ≤ 20 Н.

6. Находим высоту рабочей полости тонкостенной втулки по формуле 119

= 7,36 мм, принимаем Н = 7 мм, отсюда

толщина опорных поясков втулки t =H + h = 8 мм.

Таким образом, внутренний диаметр втулки D_в = D_н – 2t = 34 мм.

7. Определяем по формуле 120 длину посадочных поясков втулки

= 9,2 мм, принимаем в = 10 мм.

8. Длина тонкостенной части втулки

L = L_у – 2в = 120 – 20 = 100 мм

Отечественными производителями предлагается несколько марок гидропластмасс: СМ, ДМ, МАТИ-1-4. По совокупности свойств на наш взгляд наиболее приемлемой для гидрозажимных устройств в деревообработке является марка СМ. В состав гидропластмассы марки СМ входит до 10 % полихлорвиниловой смолы марки М, 88 % дибутилфтолата и до 2 % стеарата кальция в качестве стабилизатора. Температура плавления данной гидропластмассы от 120⁰С. По внешнему виду гидропластмасса марки СМ слегка прозрачная коричневая масса, напоминающая сырой каучук, который может просачиваться в зазоры £ 0,01…0,02 мм при давлении > 30 МПа. Гидропластмассу заливают в приспособление в расплавленном виде. Перед заливкой приспособление подогревают до температуры 120…160⁰С.

Заливают массу обычно через отверстие для силового плунжера, обеспечивая выход воздуха из полости камеры через какое-либо другое отверстие. Заливку массы рекомендуется выполнять не самотеком, а путем нагнетания специальной масленкой под давлением.

По данным фирмы Weinig благодаря гидрозажимным механизмам точность центрирования фрез может быть повышена с 0,05 мм до 0,005 мм.