Эксцентриковый зажим является зажимным элементом усовершенствованных конструкции. Эксцентриковые зажимы (ЭЗМ) используются для непосредственного зажима заготовок и в сложных зажимных системах.
Ручные винтовые зажимы просты по конструкции, но имеют существенный недостаток - для закрепления детали рабочий должен выполнить большое количество вращательных движений ключом, что требует дополнительных затрат времени и усилий и в результате снижает производительность труда.
Приведенные соображения заставляют, там где это возможно, заменять ручные винтовые зажимы быстродействующими.
Наибольшее распространение получили эксцентриковый и шарнирно-рычажный зажимы.
Эксцентриковый зажим хотя и отличается быстродействием, но не обеспечивает большой силы зажима детали, поэтому его применяют лишь при сравнительно небольших силах резания.
Круглый эксцентрик 1, представляющий собой диск со смещенным относительно его центра отверстием, показан на рис. 113, а. Эксцентрик свободно устанавливается на оси 2 и может вращаться вокруг нее. Расстояние е между центром С диска 1 и центром О оси называется эксцентриситетом.
К эксцентрику прикреплена рукоятка 3, поворотом которой осуществляется зажим детали в точке А (рис. 113, б). Из этого рисунка видно, что эксцентрик работает как криволинейный клин (см. заштрихованный участок). Во избежание отхода эксцентриков после зажима они должны быть самотормозящим и. Свойство самоторможения эксцентриков обеспечивается правильным выбором отношения диаметра D эксцентрика к его эксцентриситету е. Отношение D/e называется характеристикой эксцентрика.
При коэффициенте трения f = 0,1 (угол трения 5°43') характеристика эксцентрика должна быть D/e ≥ 20 ,а при коэффициенте трения f = 0,15 (угол трения 8°30')D/e ≥ 14.
Таким образом, все эксцентриковые зажимы, у которых диаметр D больше эксцентриситета е в 14 раз, обладают свойством самоторможения, т. е. обеспечивают надежный зажим.
Рисунок 5.5 - Схемы для расчета эксцентриковых кулачков: а – круглых, нестандартных; б- выполненных по спирали Архимеда.
В состав эксцентриковых зажимных механизмов входят эксцентриковые кулачки, опоры под них, цапфы, рукоятки и другие элементы. Различают три типа эксцентриковых кулачков: круглые с цилиндрической рабочей поверхностью; криволинейные, рабочие поверхности которых очерчены по спирали Архимеда (реже – по эвольвенте или логарифмической спирали); торцевые.
Наибольшее распространение, из-за простоты изготовления, получили круглые эксцентрики.
Круглый эксцентрик (в соответствии с рисунком 5.5а) представляет собой диск или валик, поворачиваемый вокруг оси, смещенной относительно геометрической оси эксцентрика на величину А, называемой эксцентриситетом.
Криволинейные эксцентриковые кулачки (в соответствии с рисунком 5.5б) по сравнению с круглыми обеспечивают стабильную силу закрепления и больший (до 150°) угол поворота.
Эксцентриковые кулачки изготавливают из стали 20Х с цементацией на глубину 0.8…1.2 мм и закалкой до твердости HRCэ 55-61.
Эксцентриковые кулачки различают следующих конструктивных исполнений: круглые эксцентриковые (ГОСТ 9061-68), эксцентриковые (ГОСТ 12189-66), эксцентриковые сдвоенные (ГОСТ 12190-66), эксцентриковые вильчатые (ГОСТ 12191-66), эксцентриковые двухопорные (ГОСТ 12468-67).
Практическое использование эксцентриковых механизмов в различных зажимных устройствах показано на рисунке 5.7
Исходными данными для определения геометрических параметров эксцентриков являются: допуск δ размера заготовки от ее установочной базы до места приложения зажимной силы; угол a поворота эксцентрика от нулевого (начального) положения; потребная сила FЗ зажима детали. Основными конструктивными параметрами эксцентриков являются: эксцентриситет А; диаметр dц и ширина b цапфы (оси) эксцентрика; наружный диаметр эксцентрика D; ширина рабочей части эксцентрика В.
Расчеты эксцентриковых зажимных механизмов выполняют в следующей последовательности:
1. Определяют ход hк эксцентрикового кулачка, мм.:
Если угол поворота эксцентрикового кулачка не имеет ограничений (a ≤ 130°), то
где δ - допуск размера заготовки в направлении зажима, мм;
D гар = 0,2…0,4 мм – гарантированный зазор для удобной установки и снятия заготовки;
J = 9800…19600 кН/м – жёсткость эксцентрикового ЭЗМ;
D = 0,4...0,6 hк мм – запас хода, учитывающий износ и погрешности изготовления эксцентрикового кулачка.
Если угол поворота эксцентрикового кулачка ограничен (a ≤ 60°), то
2. Пользуясь таблицами 5.5 и 5.6 подбирают стандартный эксцентриковый кулачок. При этом должны соблюдаться условия: Fз ≤ Fз max и h к ≤ h (размеры, материал, термическая обработка и другие технические условия по ГОСТ 9061-68. Проверять стандартный эксцентриковый кулачок на прочность нет необходимости.
Таблица 5.5 -Стандартный круглый эксцентриковый кулачок (ГОСТ 9061-68)
Обозначение | Наружный диаметр эксцентрикового кулачка, мм | Эксцентриситет, А, мм | Ход кулачка h, мм, не менее | Fз мах, Н | Ммах, Угол Нмм | |
Угол поворота ограничен a≤60° | Угол поворота ограничен a≤130° | |||||
7013-0171 7013-0172 | 32 | 1,7 | 0,85 | 3,17 | 2700 | 9300 |
7013-0173 7013-0174 | 40 | 2,0 | 1,0 | 3,73 | 3700 | 15000 |
7013-0175 7013-0176 | 50 | 2,5 | 1,25 | 4,66 | 4200 | 21100 |
7013-0177 7013-0178 | 60 | 3,0 | 1,4 | 5,59 | 6860 | 41100 |
7013-0179 7013-0180 | 70 | 3,5 | 1,75 | 6,53 | 9000 | 62700 |
7013-0181 7013-0182 | 80 | 4,0 | 2,0 | 7,46 | 7800 | 62700 |
Примечание: Для эксцентриковых кулачков 7013-0171…1013-0178 значения Fз мах и Ммах вычислены по параметру прочности, а для остальных – с учетом требований эргономики при предельной длине рукоятки L=320 мм. |
3. Определяют длину рукоятки эксцентрикового механизма, мм
Значения M max и Pз max выбираются по таблице 5.5.
Для приводов с ручным приводом рекомендуется Fпр ≤ 150H и 80 ≤ L ≤ 320мм. Для механизированного привода L ≤100мм.
Таблица 5.6 - Кулачки эксцентриковые круглые (ГОСТ 9061-68). Размеры, мм
Видео подскажет как сделать самодельный эксцентриковый зажим, предназначенный для фиксации заготовки. Эксцентриковый прижим, изготовленный своими руками.