Расчёт сил резания

10.2 Расчёт сил резания

Силы резания для фрезерования и сверления подсчитаны в п. 6.

Для фрезерования:

окружная сила P_z = 54 H

M_кр = 40 Н × м

Для сверления: момент кручения M_кр = 21 Н × м

10.3 Расчёт сил резания

В процессе обработки заготовки на неё действуют силы резания. С одной стороны силы резания от фрезерования стремятся провернуть заготовку в призматических самоцентрирующих зажимах. Тоже самое стремятся сделать силы резания от рассверливания. Продольные силы резания, стремящиеся сдвинуть заготовку вдоль оси, не учитываются, т.к. в продольном направлении заготовка фиксирована упорами (продольная установка). С другой стороны силы зажима препятствуют этому из условия равновесия моментов данных сил и, с учётом коэффициента запаса, определяются необходимое зажимное и исходное усилие.

Схема закрепления заготовки представлена на рис. 10.2

Схема закрепления заготовки в самоцентрирующем двухкулачковом патроне

Рис. 10.2

Проведём сначала расчёт необходимого усилия зажима для фрезерования.

Окружная сила P_z создаёт крутящий момент от сил резания.

M_p = P_z × l (10.1)

где l – плечо действия окружной силы P_z, мм;

из проекционного эскиза l = 27мм.

Провороту заготовки препятствуют силы зажима, создающие момент закрепления

 (10.2)

где w – суммарное усилие зажима на четыре пружины, Н;

f – коэффициент трения на рабочей поверхности зажимного элемента.

Из равенства моментов М^’_р и М^’_з определим необходимое усилие зажима, препятствующее провороту заготовки.

 (10.3)

где k – коэффициент запаса, в зависимости от конкретных условий выполнения технологической операции, по формуле

k = k₀ × k₂ × k₃ × k₄ × k₅ × k₆ (10.4)

где k₀ = 1,5 – гарантированный коэффициент запаса;

k₁ – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовки (для черновой обработки k = 1,2);

k₂ – коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента. По [17] k₂ для фрезерования k₂ = 1,0.

k₃ – коэффициент учитывает увеличение сил резания при прерывистом резании (для прерывистого k₃ = 1,2);

k₄ – коэффициент, характеризующий постоянство силы развиваемой зажимным механизмом (k₄ = 1,0);

k₅ – коэффициент, характеризующий энергономику (k₅ = 1,0);

k₆ – коэффициент, учитывающий при установке заготовки на штыри (k₆=1,0).

k_S = 1,5 × 1,2 × 1,2 = 2,16

Принимаем k_S = 2,5

Коэффициент трения принимаем равным f = 0,3.

Подставив все данные

Тоже самое рассчитаем для сверления.

Момент сил резания М^’’_кр = 21 Н×м

Коэффициент запаса принимаем k_S = 2,5

Усилие зажима

Выбираем для дальнейших расчётов усилия зажима W = 8100 H

Величина усилия зажима W₁ прикладываемая к зажимным кулачкам несколько увеличивается по сравнению с усилием W^’ и рассчитывается по формуле

 ( 10.4)

где l_k – вылет зажимного элемента, расстояние от середины направляющей кулачка до точки касания зажимного элемента с заготовкой. Выбираем конструктивно l_k = 45 мм;

H_k – длина направляющей постоянного кулачка, мм; конструктивно Н_k = 80 мм;

f₁ – коэффициент трения в направляющих постоянного кулачка и корпуса (f₁ = 0,1 для полусухого трения стали по стали).

Подставив исходные данные в формулу (10.4) получим:

10.4 Расчёт зажимного механизма патрона

В данном случае принимается комбинированный тип зажимного механизма: рычажно-винтовой.

Рычажный самоцентрирующий механизм должен обеспечить относительное движение кулачков с высокой точностью. На их движение накладываются условия: разнонаправленность, одновременность и равная скорость движения. Это обеспечивается одним силовым приводом.

При расчёте зажимного механизма определяется усилие Q, создаваемое силовым приводом, которое зажимным механизмом преобразуется в соответствии с плечами рычагов.

В данном случае (конструктивно) передаточное отношение по силе

 (10.6)

поэтому усилие на штоке

 (10.7)