2. Технологическая часть

1. Техническое задание

Скорость подачи заготовки VS, м/мин	15
Радиус резания фрезы R, мм	80
Частота вращения ножевого вала n, мин-1	3000
Число фрез i, шт	1
Число ножей Z, шт	2
Угол резания ножей δ,	600
Время работы ножей после заточки Т, мин	150
Ширина фрезерования В, мм	150
Глубина фрезерования t, мм	3
Порода	Берёза
Влажность W, %	12
Угол подачи п, град	35
Неточность радиусов резцов τ, мм	0,01

1.1 Кинематика процесса резания

Рисунок 1 – Схема цилиндрического (продольно-торцевого) фрезерования

Глубина фрезерования t, мм, является высотой пропила. Фреза имеет число ножей Z с углом резания δ и шагом t_З, мм, вычисляемым по формуле:

где R – радиус резания (фрезы), мм;

Z – число ножей, шт.

Диаметр резания фрезы, D, мм:

D=2R,

D=2*80=160мм.

Скорость главного движения V_Г, м/с, будет:

где n – частота вращения фрезы, мин^-1.

Подача на один резец пилы определится из формулы:

где V_S – скорость подачи заготовки, м/мин.

1.2 Геометрия срезаемого слоя

Слой, срезаемый одним резцом за один проход, имеет серповидную форму (рисунок 1). Точка А является точкой входа резца в древесину, ей соответствует угол входа φ_ВХ, точка В – точка выхода, и ей соответствует угол φ_ВЫХ. За начало отсчета углов принимается нормаль nn к направлению подачи.

Угол, выхода определяют из прямоугольного треугольника ОВВ”

Где: t – глубина фрезерования (толщина припуска), мм.

Угол контакта, соответствующий дуге контакта АВ:

Средней точке дуги контакта С соответствует средний угол φ_СР:

φ_СР 8,5⁰

Длина срезаемого слоя l, мм, вычисляется по формуле:

где φ_вых – угол выхода, град.

Среднюю толщину срезаемого слоя а_ср, мм вычисляют как длину отрезка СС:

а_ср= S_{z ,}

а_ср=2,3 sin 8,5= 0,37мм

Секундный объём материала V₁ превращаемого в стружку, см³/с, определяется по формуле:

Удельная работа К для заданных расчётных условий находится по формуле:

К=К_Т*а_ПОПР,

где К_Т – табличное значение удельной работы (для заданного процесса станочного резания, Дж/см₃), находится из справочной таблицы А3;

а_ПОПР – общий поправочный множитель, равный произведению поправочных множителей , учитывающих влияние отдельных факторов

Общий поправочный множитель вычисляется по формуле:

а_ПОПР=а_П*а_W*а_ρ*а_δ*а_V

где а_П =1,25– поправочный коэффициент на породу (таблица А.5);[10]

а_W=1,0– поправочный коэффициент на влажность (таблица А.6); [10]

а_ρ=1,36– поправочный коэффициент на затупление резца (таблица А.10); [10]

а_δ=1,00 – поправочный коэффициент на угол резания (таблица А.8); [10]

а_V=1,08 –поправочный коэффициент на скорость резания (таблица А.9). [10]

а_ПОПР=1,25*1*1,08 *1*1,36=1,84

К=25*1,84=45,9 Дж.

Мощность затрачиваемая на резание Р_Р, Вт, определяется по «объёмной» формуле:

Р_Р=K*V₁

Р_Р=45,9 *112,5=5163,75 Вт.

Зная значения мощности резания Р_Р, Вт, и скорости резания V_e, м/с, (она принимается равной скорости главного движения V_e≈V_Г), можем определить среднюю окружную касательную силу Fх_ОКР, Н, которая условно принимается постоянной в течение цикла (одного оборота или одного двойного хода инструмента):

где V_Г – скорость главного движения, м/с.

Средняя касательная сила на одном резце Fх_СР, Н, определится по формуле:

где Z_РЕЖ – число одновременно режущих резцов, шт;

Число одновременно режущих резцов Z_РЕЖ, шт, определяется по формуле:

где l – длина срезаемого слоя, мм;

t_З – шаг резцов, мм;

Нормальная сила резания Fz_ОКР определяется по формуле:

где m=-0,22– переходной множитель от касательной к нормальной силе резания (таблица А.11)

Н.

Сила при подаче F_П, Н, находим по формуле:

F_П=F_ХОКР*cosφ_СР+F_ZОКР*sinφ_СР,

где φ_СР – средний угол, град.

F_ХОКР*cosφ_СР±F_ZОКР*sinφ_СР – проекция сил F_ХОКР, F_ZОКР на горизонтальную ось, направленную в сторону, противоположную вектору скорости подачи;

F_П=205,6*0,99+61,68*0,13 = 211,5 H.

Сила нормальная к подаче F_Н, Н, вычисляется по формуле:

F_Н= – F_ХОКР*sinφ_СР+ F_ZОКР*cosφ_СР,

где –F_ХОКР*sinφ_СР+F_ZОКР*cosφ_СР - проекция сил F_ХОКР, F_ZОКР на ось, перпендикулярную вектору скорости подачи, направленную вниз (в сторону прижима заготовки).

F_Н=61,68*0,99 +205,6*0,13= 87,79 Н.

Угол встречи находим по формуле:

=35+8,5=43,5

Рисунок 2 – Схема сил резания процесса цилиндрического фрезерования

Максимальная касательная сила F_Хmax, Н, вычисляется по формуле:

Н

Средняя касательная сила на дуге контакта определяется по формуле:

Н