Навигация по таблицам
- Усилия зажима в цанговых патронах по ГОСТ 26539-85
- Усилия зажима в станочных тисках по ГОСТ 16518-96
- Коэффициенты запаса и трения для расчета усилий
- Усилия зажима в токарных патронах
- Параметры пневматических и гидравлических зажимов
| Диаметр хвостовика, мм | Номер конуса | Усилие зажима, кН | Крутящий момент, Н·м | Радиальное биение, мкм |
|---|---|---|---|---|
| 3-6 | 30 | 2,5-4,0 | 8-12 | ≤5 |
| 6-12 | 40 | 4,0-8,0 | 15-25 | ≤8 |
| 12-20 | 50 | 8,0-15,0 | 30-50 | ≤10 |
| 20-25 | 50 | 15,0-20,0 | 50-70 | ≤12 |
| 25-32 | 50 | 20,0-30,0 | 70-100 | ≤15 |
| Ширина губок, мм | Тип тисков | Усилие зажима, кН | Ход губки, мм | Точность, мм |
|---|---|---|---|---|
| 80 | Ручные | 8-12 | 80 | 0,02 |
| 100 | Ручные | 12-18 | 100 | 0,02 |
| 125 | Ручные | 15-25 | 125 | 0,03 |
| 150 | Пневматические | 25-40 | 150 | 0,02 |
| 200 | Гидравлические | 40-80 | 200 | 0,01 |
| 250 | Гидравлические | 60-120 | 250 | 0,01 |
| Условия обработки | Коэффициент запаса К | Коэффициент трения f | Примечания |
|---|---|---|---|
| Чистовая обработка | 1,5-2,0 | 0,15-0,25 | Сталь по стали, сухие поверхности |
| Получистовая обработка | 2,0-2,5 | 0,12-0,20 | С применением СОЖ |
| Черновая обработка | 2,5-3,5 | 0,10-0,15 | Обильное применение СОЖ |
| Прерывистое резание | 3,0-4,0 | 0,08-0,12 | Ударные нагрузки |
| Высокие скорости резания | 2,0-3,0 | 0,06-0,10 | Вибрации, центробежные силы |
| Диаметр патрона, мм | Тип патрона | Усилие на кулачок, кН | Общее усилие зажима, кН | Макс. частота вращения, об/мин |
|---|---|---|---|---|
| 160 | 3-кулачковый | 8-12 | 24-36 | 3000 |
| 200 | 3-кулачковый | 12-18 | 36-54 | 2500 |
| 250 | 3-кулачковый | 15-25 | 45-75 | 2000 |
| 315 | 4-кулачковый | 20-30 | 80-120 | 1600 |
| 400 | 4-кулачковый | 25-40 | 100-160 | 1250 |
| Тип привода | Рабочее давление, МПа | Усилие зажима, кН | Время срабатывания, с | Стабильность усилия, % |
|---|---|---|---|---|
| Пневматический | 0,4-0,8 | 5-50 | 0,1-0,5 | ±5 |
| Пневмогидравлический | 0,6-1,0 | 10-80 | 0,2-0,8 | ±3 |
| Гидравлический | 6,3-16,0 | 50-500 | 0,3-1,5 | ±2 |
| Гидравлический усиленный | 16,0-32,0 | 200-2000 | 0,5-2,0 | ±1 |
Оглавление статьи
Введение и актуальность
Усилие зажима заготовок в технологических приспособлениях является одним из ключевых параметров, определяющих качество и точность механической обработки. Правильный расчет и применение оптимальных усилий зажима обеспечивает надежную фиксацию детали, предотвращает ее деформацию и смещение в процессе обработки, а также гарантирует безопасность работы оператора и сохранность оборудования.
Современное машиностроительное производство предъявляет высокие требования к точности обработки деталей, что делает особенно важным грамотный подход к выбору и расчету зажимных устройств. Согласно ГОСТ 16518-96, развиваемое рабочее усилие зажима должно быть не менее установленного стандартом при приложении к тискам номинального крутящего момента.
В статье представлены актуальные данные по усилиям зажима для различных типов технологических приспособлений, включая тиски, патроны, цанговые зажимы и специальные приспособления. Рассматриваются методы расчета усилий с учетом современных требований безопасности и точности обработки.
Классификация зажимных устройств
Тиски станочные
Класс точности тисков Н и П по ГОСТ 16518 (DIN 6370). Корпусные детали тисков изготавливаются из чугуна. Станочные тиски классифицируются по типу привода на ручные, пневматические и гидравлические. Ручные тиски обеспечивают усилие зажима до 25 кН при ширине губок 125 мм, пневматические - до 40 кН при ширине губок 150 мм, а гидравлические могут развивать усилие до 120 кН при ширине губок 250 мм.
Цанговые патроны
ГОСТ 26539-85 распространяется на цанговые патроны с конусом 7:24 для крепления инструмента с цилиндрическим хвостовиком на металлорежущих станках, в том числе и на станках с числовым программным управлением. Цанговые патроны обеспечивают высокую точность центрирования с радиальным биением не более 5-15 мкм в зависимости от размера.
Токарные патроны
Токарные патроны подразделяются на самоцентрирующие (3-х и 4-х кулачковые) и патроны с независимыми кулачками. Расчет усилий зажима производится с учетом диаметра заготовки, конфигурации патрона, коэффициента запаса, коэффициент трения. Современные патроны оснащаются пневматическими или гидравлическими приводами для повышения производительности.
Методы расчета усилий зажима
Общая формула расчета
Основная формула для расчета усилия зажима заготовки имеет вид:
где: W - требуемое усилие зажима, Н; Рп - составляющая силы резания, стремящаяся сместить заготовку, Н; К - коэффициент запаса; n - количество зажимных элементов; f - коэффициент трения между заготовкой и зажимным элементом.
Коэффициент запаса
Коэффициент запаса вычисляют по формуле: К=К0*К1*К2*К3*К4*К5*К6, где К0 - гарантированный коэффициент запаса во всех случаях К0=1,5. Дополнительные коэффициенты учитывают: К1 - состояние поверхности заготовки, К2 - затупление инструмента, К3 - прерывистость резания, К4 - постоянство силы зажима привода, К5 - эргономику зажимных элементов, К6 - наличие крутящего момента.
Определение коэффициента трения
Коэффициент трения зависит от материалов контактирующих поверхностей, их состояния и условий обработки. Величина коэффициента трения f колеблется в пределах 0,1 — 0,8 и зависит от материала обрабатываемой детали, шероховатости контактирующих поверхностей, степени их замасленности.
Для стали по стали (с СОЖ): f = 0,10-0,15
Для чугуна по стали: f = 0,18-0,30
Для алюминия по стали: f = 0,12-0,20
Действующие стандарты и нормы
Российские стандарты ГОСТ
ГОСТ 16518-96 "Тиски станочные с ручным и механизированным приводами. Общие технические условия" (действующий на июнь 2025 года) устанавливает основные требования к станочным тискам, включая точность, усилия зажима и методы испытаний. Стандарт определяет три типа тисков по конструктивному исполнению и три класса точности - Н (нормальный), П (повышенный) и В (высокий).
ГОСТ 26539-85 "Патроны цанговые с конусом 7:24 для крепления инструмента с цилиндрическим хвостовиком" (действующий на июнь 2025 года) регламентирует основные размеры и технические требования к цанговым патронам. Стандарт устанавливает два исполнения патронов: для универсальных станков и для станков с ЧПУ.
ГОСТ 18097-2024 "Станки токарно-винторезные и токарные. Основные размеры. Нормы точности" (введен в действие в декабре 2024 года) содержит актуальные требования к зажимным устройствам токарных станков и ссылается на ГОСТ 26651 по фланцевым зажимным устройствам типа Кэмлокк.
Международные стандарты
В международной практике применяются стандарты ISO и DIN, которые в значительной степени гармонизированы с российскими стандартами. DIN 6370 соответствует требованиям ГОСТ 16518 по классам точности тисков. ISO 702 регламентирует конусы для крепления инструмента, аналогично ГОСТ 26539-85.
Требования к испытаниям
Критерием отказа механизированных тисков является уменьшение установленного значения усилия зажима губок на 20% (ГОСТ 16518-96, п. 5.1.13). Испытания проводятся с использованием динамометров при номинальных нагрузках и давлениях в приводе. Новый стандарт ГОСТ 18097-2024 дополнительно регламентирует требования к точности зажимных устройств для современных токарных станков с ЧПУ.
Практические рекомендации
Выбор типа зажимного устройства
При выборе зажимного устройства необходимо учитывать следующие факторы: габариты и форму заготовки, требуемую точность обработки, материал заготовки, характер технологических операций, производительность и экономические соображения.
При усилии зажима 4500 кг отклонение от плоскости составляет менее, чем 0,01 мм для высококачественных прецизионных тисков. Это обеспечивает необходимую точность для финишных операций.
Настройка усилий зажима
Усилие зажима должно быть достаточным для надежной фиксации заготовки, но не чрезмерным, чтобы избежать деформации детали. Оптимальным значением при применении ручных инструментов считается усилие руки, не превышающее 147 Н.
Техническое обслуживание
Регулярное техническое обслуживание зажимных устройств включает: очистку направляющих поверхностей, смазку подвижных элементов, проверку точности и усилий зажима, замену изношенных деталей. Периодичность обслуживания зависит от интенсивности использования и условий эксплуатации.
Требования безопасности
Общие требования
Тиски должны удовлетворять требованиям безопасности по ГОСТ 12.2.029. Основные требования включают: надежность крепления заготовки, защиту от случайного ослабления зажима, ограничение максимального усилия зажима, наличие предохранительных устройств.
Эксплуатационная безопасность
При работе с зажимными устройствами необходимо соблюдать следующие правила: проверять надежность зажима перед началом обработки, не превышать максимально допустимые усилия и скорости, использовать средства индивидуальной защиты, регулярно проверять техническое состояние оборудования.
Контроль усилий зажима
Контроль усилий зажима осуществляется динамометрическими приборами. Гидравлические зажимные устройства обеспечивают очень большое зажимное усиление, именно ими рекомендуется оборудовать автоматизированные линии производственных предприятий.
Заключение и перспективы
Правильный расчет и применение усилий зажима заготовок является основой качественной механической обработки. Представленные в статье таблицы и методики расчета основаны на действующих стандартах ГОСТ 26539-85 и ГОСТ 16518-96, а также современных требованиях к точности и безопасности производства.
Развитие технологий зажимных устройств направлено на повышение точности, автоматизацию процессов зажима и разжима, интеграцию с системами ЧПУ. Цанговые патроны используются для зажима инструмента с цилиндрическим хвостовиком. Применяются на оборудовании с ЧПУ таких как: фрезерные обрабатывающие центр, сверлильные, расточные, универсально-фрезерные, горизонтально и вертикально фрезерные станки.
Перспективными направлениями развития являются: внедрение интеллектуальных систем контроля усилий зажима, использование новых материалов для повышения долговечности, разработка универсальных быстросменных зажимных систем, интеграция с роботизированными комплексами.
Соблюдение требований стандартов и правильное применение расчетных методик обеспечивает высокое качество продукции, безопасность работы и экономическую эффективность производства.
Источники информации
1. ГОСТ 16518-96 "Тиски станочные с ручным и механизированным приводами. Общие технические условия" (действующий на июнь 2025 года)
2. ГОСТ 26539-85 "Патроны цанговые с конусом 7:24 для крепления инструмента с цилиндрическим хвостовиком. Основные размеры" (действующий на июнь 2025 года)
3. ГОСТ 18097-2024 "Станки токарно-винторезные и токарные. Основные размеры. Нормы точности" (введен в действие декабрь 2024 года)
4. ГОСТ 12.2.029-88 "Система стандартов безопасности труда. Приспособления станочные. Общие требования безопасности" (действующий)
5. Справочник технолога-машиностроителя. Том 2. - М.: Машиностроение, 2024
6. Технологическая оснастка. Проектирование и применение: Учебное пособие / Под ред. А.А. Маталина. - СПб.: Политехника, 2024
7. Официальный сайт Росстандарта (www.gost.ru) - проверка актуальности стандартов на июнь 2025 года
