Эксцентриковые зажимы

В приспособлениях применяются два типа эксцентриковых механизмов:

1. Круговые эксцентрики.

2. Криволинейные эксцентрики.

Тип эксцентрика определяется формой кривой на рабочем участке.

Рабочая поверхность круговых эксцентриков – окружность постоянного диаметра со смещенной осью вращения. Расстояние между центром окружности и осью вращения эксцентрика называется эксцентриситетом (е).

Рассмотрим схему кругового эксцентрика (Рис.5.19). Линия, проходящая через центр окружности О ₁ и центр вращения О ₂ кругового эксцентрика, делит его на два симметричных участка. Каждый из них это клин, расположенный на окружности, описанной из центра вращения эксцентрика. Угол подъема эксцентрика α (угол между зажимаемой поверхностью и нормалью к радиусу вращения) образуют радиус окружности эксцентрика R и радиус вращения r, проведенные из своих центров в точку касания с деталью.

Угол подъема рабочей поверхности эксцентрика определяется зависимостью

где:

- эксцентриситет; - угол поворота эксцентрика.

Рисунок 5.19 – Расчетная схема эксцентрика

Величину эксцентриситета рекомендуют определять по формуле

,

где - зазор для свободного ввода заготовки под эксцентрик (S₁ = 0,2 …0,4 мм); T – допуск на размер заготовки в направлении зажима; - запас хода эксцентрика, предохраняющий его от перехода через мертвую точку ( = 0,4…0, 6 мм); y – деформация в зоне контакта;

,

где Q –усилие в месте контакта эксцентрика; - жесткость зажимного устройства,

К недостаткам круговых эксцентриков относится изменение угла подъема α при повороте эксцентрика (следовательно, и усилия зажима). На рисунке 5.20 приведен профиль развертки рабочей поверхности эксцентрика при его повороте на угол ρ. В начальной стадии при ρ = 0° угол подъема α = 0°. При дальнейшем повороте эксцентрика угол α увеличивается, достигая максимума (α_Мах) при ρ = 90°. Дальнейший поворот приводит к уменьшению угла α, и при ρ = 180° угол подъема снова равен нулю α =0°

Рис. 5.20 – Развертка эксцентрика.

Уравнения сил в круговом эксцентрике с достаточной для практических расчетов точностью можно записать, по аналогии с расчетом усилий плоского односкосого клина с углом в точке контакта. Тогда усилие на рукоятке длиной можно определить по формуле

,

где l – расстояние от оси вращения эксцентрика до точки приложения усилия W; r – расстояние от оси вращения до точки контакта (Q); - угол трения между эксцентриком и заготовкой; - угол трения на оси вращения эксцентрика.

Рекомендуется использовать участок эксцентрика (см. рис.5.20) от 30° до135°. На этом участке угол подъема изменяется незначительно, что позволяет уменьшить колебания зажимного усилия.

Самоторможение круговых эксцентриков обеспечивается отношении его наружного диаметра D к эксцентриситету . Это отношение называют характеристикой эксцентрика.

Круглые эксцентрики изготавливают из стали 20Х, цементируют на глубину 0,8…1,2 мм и затем закаливают до твердости HRC 55…60. Размеры круглого эксцентрика необходимо применять с учетом ГОСТ 9061-68 и ГОСТ 12189-66. Стандартные круговые эксцентрики имеют размеры D= 32-80 мм и е = 1,7 – 3,5 мм [14]. К недостаткам круговых эксцентриков следует отнести небольшой линейный ход, непостоянство угла подъема, а, следовательно, и зажимного усилия при закреплении заготовок с большими колебаниями размеров в направлении зажима.

На рисунке 5.21 показан нормализованный эксцентриковый прихват для зажима деталей [4]. Обрабатываемая деталь 3 установлена на неподвижных опорах 2 и прижимается к ним планкой 4. При зажиме детали к рукоятке эксцентрика 6 прикладывается усилие W,и он проворачивается относительно своей оси, опираясь на пяту 7. Возникающая при этом на оси эксцентрика сила Р передается через планку 4 к детали.

Рисунок 5.21 – Нормализованный эксцентриковый прихват

В зависимости от размеров планки (l₁ и l₂) получим зажимное усилие Q. Планка 4 прижимается к головке 5 винта 1 пружиной. Эксцентрик 6 с планкой 4 после разжима детали перемещается вправо.

Криволинейные кулачки, в отличие от круговых эксцентриков, ха­рактеризуются постоянством угла подъёма, что обеспечивает одинаковые самотормо­зящие свойства при любом угле поворота кулачка [5].

Рабочая поверхность таких кулачков выполняется в виде ло­гарифмической или архимедовой спирали.

При рабочем профиле в виде логарифмической спирали радиус-вектор кулачка (р) определяется зависимостью

р = Се ^аG

где С- постоянная величина; е - основание натуральных логарифмов; а - коэффициент пропорциональности; G - полярный угол.

Если используется профиль, выполненный по архимедовой спирали, то

р=аG.

Если первое уравнение представить в логарифмическом виде, то оно, как и второе уравнение, в декартовых координатах будет представлять прямую линию [5]. Поэтому построение кулачков с рабочими поверхностями в виде логарифмической или Архимедовой спирали можно выполнить с достаточной точностью просто, если значения р, взятые по графику в де­картовых координатах, отложить от центра окружности в полярных коор­динатах. При этом диаметр окружности подбирают в зависимости от тре­бующейся величины хода эксцентрика (h) (Рис. 5.22).

Рисунок 5.22 – Профиль криволинейного кулачка

Эти эксцентрики изготавливают из сталей 35 и 45. Наружные рабочие поверхности подвергают термообработке до твердости HRC 55…60. Основные размеры криволинейных эксцентриков нормализованы.