Расчёт усилия зажима

8.2 Расчёт усилия зажима

В процессе обработки заготовки на неё воздействует система сил. С одной стороны действуют составляющие силы резания, которые стремятся вырвать заготовку из кулачков, с другой – сила зажима препятствующая этому. Из условия равновесия моментов данных сил и с учётом коэффициента запаса определяются необходимые зажимное и исходное усилия. В данной схеме принимаем консольное закрепление заготовки, так как . Суммарный крутящий момент от касательной составляющей силы резания стремится провернуть заготовку в кулачках, и равен для данного примера:

Повороту заготовки препятствует момент силы зажима, определяемый следующим образом:

где W – суммарное усилие зажима, приходящееся на три кулачка, Н;

 f – коэффициент трения на рабочей поверхности сменного кулачка.

Из равенства моментов М_Р^” и М_з^” определим необходимое усилие зажима, препятствующее провороту заготовки в кулачках.

где d₁ – диаметр обрабатываемой поверхности; d₂ – диаметр поверхности за который крепится заготовка.

Значение коэффициента запаса К, в зависимости от конкретных условий выполнения технологической операции определяется по формуле [7].

где К₀ = 1,5 – гарантированный коэффициент запаса; К₁ – коэффициент учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовки: при черновой обработке К₁ = 1,2; К₂ - коэффициент учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента (выбираем по таблице в зависимости от метода обработки и материала заготовки [9]: К₂ = 1; К₃ - коэффициент учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании: для непрерывного резания К₃ = 1; К₄ - коэффициент характеризующий постоянство силы, развиваемой зажимным механизмом: для механизированных приводов К₄ = 1; К₅ = коэффициент характеризующий эргономику немеханизированного зажимного механизма (удобство расположения органов зажима и т. д.): для механизированных приводов К₅ = 1. Коэффициент К₆ вводится в расчёт только при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленной плоской ТБ на опоры – штыри.

В данном случае коэффициент К равен:

Коэффициент трения f между заготовкой и сменными кулачками зависит от состояния их рабочей поверхности (выбирается по таблице [9]): примем форму рабочей поверхности кулачка с кольцевыми канавками f = 0,3.

Подставим в формулу все исходные данные:

Сила P_yстремится вывернуть заготовку из кулачков относительно оси, создавая момент:

М_р^''= P_y^'· l^'

Данному моменту препятствует момент от силы зажима:

Необходимая сила зажима равна:

Для дальнейших расчетов принимаем наихудший случай:

W=9578,4Н.

 Величина усилия зажима W₁ прикладываемая к постоянным кулачкам несколько увеличивается по сравнению с усилием W и рассчитывается по формуле:

где l_k- вылет кулачка, расстояние от середины рабочей поверхности сменного кулачка до середины направляющей постоянного кулачка;

Н_к – длина направляющей постоянного кулачка, мм;

f₁ – коэффициент трения в направляющих постоянного кулачка и корпуса

 ( f₁=0,1 для полусухого трения стали по стали).

Значения l_k и Н_к для расчетов принимаются на основе анализа разработанных раннее конструкций. В данном расчете примем: толщину сменного кулачка в_с =30мм, постоянного в_к+l_з =20+30=50мм, ширину направляющей постоянного кулачка В_к =40мм, ширину сменного кулачка В₁=25мм, длину кулачка Н_к=80мм, вылет l_к=62мм.

 В процессе конструирования патрона, данные размеры могут несколько измениться, но это, как показывает практика, не вносит существенных изменений в расчеты усилий.

Подставив исходные данные в формулу, получим: