1.3 Расчёт силы резания при фрезеровании шпоночного паза

Учитывая рекомендации [1] примем следующие параметры обработки:

Рассчитываем скорость резания по формуле:

(1.2)

где D - диаметр фрезы;

Т - период стойкости;

t - глубина фрезерования;

S_z - подача на зуб;

В - ширина фрезерования;

Z - число зубьев фрезы;

K_v - общий поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

К_v= К_мv* К_пv* К_иv (1.3)

где K_MV - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

K_ПV - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

K_ИV - коэффициент, учитывающий материал инструмента.

Используя табл.1, 5, 6 [1, 262-263] получим:

К_v= К_мv* К_пv* К_иv = 1*0,9*1=0,9.

Ближайшая стандартная частота по паспорту станка n_ст=250об/мин, ввиду этого скорректируем значение скорости:

(1.5)

Величины остальных составляющих силы резания найдём через окружную силу

1.4 Расчет усилия зажима заготовки

Схема зажима заготовки

Рис.1.3

Как видно из рисунка 1.3, сила подачи P_h стремится сдвинуть заготовку с призм, но этому препятствуют силы трения Т и Т₁, возникающие на зажимаемой шейке вала и на рабочей поверхности призм.

Из уравнения равновесия сил определим величину усилия зажима [6]:

= (1.7)

где f и f₁ - коэффициенты трения в местах приложения усилия W и на призмах. К - коэффициент запаса, в свою очередь находится по формуле:

К=К₀* К₁* К₂* К₃, (1.8)

где К₀ - гарантированный коэффициент запаса, равный 1,5. К₁ - коэффициент, учитывающий вид технологической базы, для чистовых баз, как в данном случае, К₁=1. К₂ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента, при фрезеровании чугуна и стали К₂=1,2. К₃ - коэффициент, учитывающий прерывистость резания, при фрезеровании К₃=1,3.

1.5 Расчет силового привода

Для закрепления заготовки будем использовать рычажный зажимной механизм. В зажимных механизмах обычно применяются пневматические, гидравлические и смешанные типы приводов.

Пневматический привод при своей простоте и удобстве эксплуатации имеет ряд недостатков: во-первых, воздух сжимаем и при переменных нагрузках пневмопривод не обеспечит достаточной жёсткости закрепления. Во-вторых, данный вид привода развивает меньшее усилие, нежели гидропривод; и в третьих, из-за мгновенного срабатывания пневмопривода прижим будет резко ударять по детали, что отрицательно скажется и на заготовке, и на зажимном механизме, и на условиях труда рабочего. Соответственно, применим в нашем приспособлении гидравлический привод. Диаметр поршня гидроцилиндра находим по формуле:

D_п=1,13· , (1.10)

где P - рабочее давление масла, принимаемое в расчетах равным 1 МПа, Q - усилие на штоке силового привода, определяется для выбранного нами механизма по формуле:

, , (1.11),

где W- усилие зажима, - передаточное отношение по силе зажимного механизма.

Разработка конструкции корпуса приспособления.

Для приспособлений данного типа могут применяться литые, сварные и сборные корпуса. Ввиду того, что наша конструкция проста по конфигурации, а также из условий максимальной прочности и точности примем в качестве базового варианта литой корпус (рис.1.5).

Расчет точности приспособления

Сборка шпоночных соединений производится по методу полной взаимозаменяемости без дополнительной доработки шпонки или паза.

Точность паза определяется точностью размеров.

Рис.1.6

При работе на настроенном оборудовании точность размеров d-t и t зависит от точности настройки режущего инструмента и от точности выполнения элементов приспособления.

Рис.1.7

Точность элементов приспособления в направлении размера d-t рассчитывается по формуле:

(1.12)

где Т_d-t - операционный допуск на размер d-t, мм;

К_Т - коэффициент, учитывающий отклонение рассеяния значений составляющих величин от закона нормального распределения, К_Т=1;

К_Т1 - коэффициент, учитывающий уменьшение погрешности базирования при работе на настроенном оборудовании, К_Т1=0,8;

ε_б - погрешность базирования в направлении операционного размера;

ε_з - погрешность закрепления;

ε_{у. э} - погрешность, зависящая от точности изготовления установочного элемента (призмы) по размеру В;

ε_и - погрешность износа установочного элемента;

ω - экономическая точность обработки, равна допуску на размер в;

К_Т2 - коэффициент, учитывающий долю погрешности обработки в суммарной погрешности метода, вызываемой факторами не зависящими от приспособления, К_Т2=0,6.

Погрешность износа установочного элемента рассчитывается:

ε_и= (1.15)

где И₀-средний износ установочного элемента при усилии зажима Р=10 кН и при базовом числе установок N=100000, И₀=115 мкм;

К₁ - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки, К₁=0,97;

К₂ - коэффициент, учитывающий вид оборудования, К₂= 1;

К₃ - коэффициент, учитывающий условия обработки, К₃= 0,94;

К₄ - коэффициент, учитывающий число установок заготовки (N_Ф), отличающееся от принятого (N), К₄=2,4.

Несимметричность паза относительно оси вала зависит от погрешности изготовления половины угла паза призмы.

sinΔα= (1.16)

Погрешность формы в продольном направлении зависит от перекоса призм совместно с корпусом приспособления относительно паза станка, вследствие наличия зазора между пазом и шпонками корпуса.

Величина угла перекоса корпуса рассчитывается по формуле:

tg α_пер= (1.17)

Перекос паза Δф. п. определяется:

Δф. п. =L_П* tg α_пер= (1.18)

где L_шп -расстояние между базовыми шпонками, мм;

L_п - расстояние от края обрабатываемого шпоночного паза до наиболее удаленной направляющей шпонки.

Рис.1.8 Схема полей

Описание конструкции приспособления.

Приспособление предназначено для базирования и закрепления вала при фрезеровании шпоночных пазов шпоночной фрезой на вертикально - сверлильном станке 6Р12.

Приспособление содержит корпус поз.2, к которому жёстко прикреплены винтами призмы поз.4. Также на корпусе закреплена шпилька поз.3, к которой в свою очередь прикреплены прихват поз.7; гидроцилиндр поз.1. На нижней части корпуса закрепляются винтами направляющие шпонки поз.6, с помощью которых приспособление базируется на столе станка. Закрепление приспособления на столе осуществляется с помощью болтов поз.16.

Приспособление работает следующим образом. При подаче масла под давлением 1 МПа в нижнюю полость гидроцилиндра поз.1, поршень вместе со штоком движется вверх, давят на прихват поз.7, который, прижимает с необходимым усилием заготовку к призмам поз.4; таким образом осуществляется зажим заготовки. Для разжима масло подаётся в верхнюю полость гидроцилиндра, толкатель отходит назад, тянет за собой прихват и отжимает вал.