3.4.Кинематически расчет механизмов станка

При равномерно-вращательном движении в процессе фрезерования скорость главного движения примерно равна скорости резания.

Скорость резания (V,м/с) определяется по формуле:

V = π∙D∙n / 60∙1000, (3.1)

где D – диаметр режущего элемента, мм;

n – частота вращения вала шпинделя, об/мин.

V = 3,14∙200∙6000 / 60∙1000 = 63 м/с

3.5. Расчет сил и мощности резания

Дано: скорость подачи u =7 м/мин, диаметр инструмента D =200 мм, число оборотов шпинделя n =6000 об/мин, количество режущих элементов z =2, δ=60˚, α =15˚, толщина снимаемого слоя h =4 мм, ширина b =100 мм, ρ0 =6 мкм, время резания Т =60 мин, t =п*D/z =3,14*200/2 =314 мм, скорость резания V =п*D*n / 60 000 =3,14*200*6 000 / 60 000 =63 м/сек, порода –сосна.

Определяем кинематический угол встречи θ:

sin θ = 0,14; cos θ = 0,99; θ = 8˚.

Длина дуги контакта

= h / sin θ ;

= 4 / 0,14 = 28,5 мм

Подача на резец

Uz = 1000∙u / z∙n

Uz = 1000∙7 / 2∙6000 = 0,6 мм

Толщина стружки a = Uz∙sin θ = 0,6∙0,14 = 0,08 мм < 0,1 мм, следовательно, среднюю касательную силу резания Fk определяем из формулы:

Fk = [(aρ - 0,8)∙p∙b + Uz∙sin θ∙b∙(8p+k)]∙ / t,

где aρ - коэффициент, учитывающий остроту резца;

p - удельная сила резания по задней поверхности резца

k - среднее условное давление по передней поверхности резца

Определим коэффициент aρ, учитывающий остроту резца

аρ = 1+0,2∙Δρ / ρ0;

где

Δρ = ε∙l∙n∙T / 1000;

Δρ = 0,0008∙28,5∙6000∙60 / 1000 = 8,2 мкм.

Тогда

аρ = 1+0,2∙8,2 / 6 = 1,27.

Определим удельную силу резания по задней поверхности резца при фрезеровании сосны:

p = 1,6+0,036∙ψ,

где ψ – угол перерезания волокон,ψ = θ = 8˚;

тогда

p = 1,6+0,036∙8 = 1,9 Н/мм.

Среднее условное давление k по передней поверхности резца при фрезеровании определяем по формуле:

k = (0,2+0,004∙ψ)∙δ+(0,07+0,0015∙ψ)∙V - (5,5+0,15∙ψ);

k = (0,2+0,004∙8)∙60+(0,07+0,0015∙8)∙63 - (5,5+0,15∙8) = 12,3 Н/мм²

Таким образом, определим среднюю касательную силу резания

Fk = [(1,27- 0,8)∙100∙1,9+0,6∙0,14∙100(8∙1,9+12,3)] ∙28,5 / 314 = 28,8 Н

Мощность резания

N = Fk∙V / 1000 ;

N = 28,8∙63 / 1000 = 1,8 квт

Определим силу резания по задней поверхности резца:

Fз =(аρ - 0,8)∙p∙b∙ / t,

Fз =(1,27- 0,8)∙1,9∙100∙28,5 / 314 = 8 Н

Определим силу резания по передней поверхности резца:

Fп =Fk – Fз ,

Fп = 28,8 – 8 = 20,8 Н

Определим радиальную силу:

FR = 0,5∙аρ²∙Fз – Fп∙tg∙(90-δ- φтр),

где φтр = 15˚, tg 15˚ = 0,27;

FR = 0,5∙1,27² ∙8 – 20,8∙tg∙(90-60-15) = 0,84 Н

Найдем сопротивление подаче:

S = Fk*cos θ + FR*sin θ;

S = 28,8*0,99 + 0,84*0,14 = 28,63 Н

Сила, нормальная к подаче,

Fн = Fk*sin θ - FR*cos θ;

Fн = 28,8*0,14 – 0,84*0,99 = 3,2 Н