2.4 Расчет усилия зажима заготовки в приспособлении

На заготовку при обработке в приспособлении действуют:

• силы резания,

• объёмные силы (вес, центробежные и инерционные силы),

• силы зажима.

Под действием этих сил заготовка должна находиться в фиксированном положении и равновесии.

2.4.1 Расчёт режимов резания

Расчёт производим по формулам, используя методику применительно к конкретному виду обработки.

При назначении элементов режимов резания учитываем характер обработки,

На основании таблицы 2.1 производим расчет режимов резания на сверление

отверстий диаметром 11 мм используя методику [8]

Определяем глубину резания. При сверлении глубина резания определяется по формуле (с. 276)

t=0,5*D; (2.4)

где D – диаметр обрабатываемого отверстия, мм;

t = 0,5*11 =5,5 мм;

Выбираем максимально допустимую на прочность сверла подачу. При D = 11 мм и HB ≤ 217, подача 0,25 мм/об. По паспортным данным станка модели 2Н135 принимаем подачу равную 0,28 мм/об.

По эмпирической формуле определяем скорость резания (с.276)

, (2.5)

– коэффициент зависящий от обрабатываемого материала ;

D – диаметр обрабатываемого отверстия, мм;

Т – период стойкости инструмента, Т=45 мин;

S – подача при сверлении, мм/об;

– общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания;

Значения коэффициентов и показателей степени выбираем из таблицы 28, (с. 278)

q, m, y – показатели степени.

q=0,4; y=0,5; m=0,2

Значение периода стойкости выбираем из таблицы 30. Выбираем T = 45 мин.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания учитывающий фактические условия резания.

(2.6)

– коэффициент на обрабатываемый материал (см. табл. 1),

– коэффициент на инструментальный материал (см. табл. 6)

– коэффициент учитывающий глубину сверления (см. табл.31).

= ^nv , (2,7)

где n_v– показатель степени; n_v =0,9; ; ; ;( с. 359 табл. 2 )

=0,85*(750÷981) ^0,9=0,67;

К_v=0,67*1.0*1.0=0.67

По выбранным данным выбираем скорость резания:

Определяем частоту вращения шпинделя станка и корректируем по паспортным данным.

(2.8)

Принимаем из паспортных данных станка модели 2Н135: n=500 об/мин, которые соответствуют действительным данным.

Определяем действительную скорость резания.

(2.9)

2.4.2 Расчёт сил резания

Находим крутящий момент и осевую силу .

(2.10)

– крутящий момент, Н·м

– коэффициент зависящий от крутящего момента ;

D – диаметр обрабатываемого отверстия, мм;

S – подача при сверлении, мм/об;

– коэффициент, учитывающий фактические условия обработки;

q, y – показатели степени.

Значения коэффициентов и показателей степени выбираем из табл. 32.

Выбираем .

Коэффициент, учитывающий фактические условия резания ,

– коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости (табл. 9);

.

(2.11)

– коэффициент зависящий от силы резания;

D – диаметр обрабатываемого отверстия, мм;

S – подача при сверлении, мм/об;

– коэффициент, учитывающий фактические условия обработки;

q, y - показатели степени. .

Тогда

Определяем мощность резания по формуле:

(2.12)

Определяем мощность на шпинделе станка

(2.13)

где - мощность электродвигателя станка, кВт;

- КПД станка.

=2,24 кВт.

0,94 2,24

Условие выполняется.

Определяем время, затрачиваемое на резание.

где Т_о – основное время, мин;

l_р.х.- длина рабочего хода, мм; = 10,5 мм.

l₁ - длина перебега инструмента, мм; l₁ = 6 мм.

n - частота вращения шпинделя, об/мин; n = 500 об/мин

S – откорректированная подача, мм/об; S = 0,28 мм/об

i – число рабочих ходов; i = 1

мин;

Определяем штучное время обработки детали по формуле:

Т_шт.= φ_о*Т, (2.14)

Тшт = 1,72 * 0,35 =0,60 мин.

2.4.3 Расчёт усилия зажима W.

Усилие зажима заготовки определяем из условий равновесия сил, которые суммируются на основе рассмотрения схемы действия всех сил на заготовку, включая силы трения на поверхностях контакта заготовки с установочными и зажимными элементами.

Рисунок 2.5- Схема зажима.

Для составления уравнения моментов вычерчиваем эскиз заготовки, как показано на рисунке 2.1, на котором изображаем места приложения и направления сил, действующих на заготовку в процессе обработки.

Для расчета усилия зажима заготовки в приспособлении используем методику [12].

Сила закрепления для данной схемы определяется по формуле:

W=К*Р*sin45^o /f₁+f₂ (2.15)

где k– коэффициент запаса,

Р-сила резания, Н; Р= 3743.45 Н;

Коэффициент запаса k, учитывающий нестабильность силовых воздействий на заготовку, вводят при вычислении силы W для обеспечения надежного закрепления:

_W=2,5*3743.45*0.7/0,5=13102,08 H .

К=К₀*К₁*К₂*К₃*К₄*К₅*К₆, (2.16)

где К₀=1,5 – гарантированный коэффициент запаса, (с.382);

К₁ – учитывает увеличение силы резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовок при черновой обработке К₁=1 (с.382);

К₂=1 – учитывает увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента.

Определяем коэффициент запаса исходя из выбранных его составляющих:

К=1,5⋅1,0⋅1⋅1,2⋅1,3⋅1=2,5;

Так как усилие зажима больше силы резания, то будет обеспечен надежный зажим заготовки в приспособлении.