6. Силовой расчет сверлильного приспособления.

При конструировании нового станочного приспособления силу закрепления находят из условия равновесия заготовки под действием сил резания, тяжести инерции, трения, реакции в опорах т собственно силы закрепления. Полученное значение силы закрепления проверяют из условия точности выполнения операции. В случае необходимости изменяют схему установки, режимы резания и другие условия выполнения операций. При расчетах силы закрепления учитывают упругую характеристику зажимного механизма.

Силовой расчет учитывает коэффициент запаса - К, поскольку при обработке заготовки возникают неизбежные колебания сил и моментов резания. В общем случае величина этого коэффициента находится в пределах от 2…3,5, в зависимости от конкретных условий обработки.

Величина .

Значение коэффициента надежности К следует выбирать дифференцированно в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способа закрепления заготовки. Его величину можно представить как произведение частных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора:

- гарантированный коэффициент запаса надежности закрепления, ;

- коэффициент, зависящий от состояния поверхностного слоя заготовок;

- для литых и штампованных заготовок;

- для предварительно обработанных;

- коэффициент, учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления инструмента;

- в зависимости от обрабатываемого материала и метода обработки;

- коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании,

- при обработке сплошных поверхностей;

- в остальных случаях;

- учитывает непостоянство зажимного усилия прикладываемого к заготовке;

- для ручных зажимов;

- для пневматических и гидравлических зажимов;

- учитывает степень удобства расположения рукояток в ручных зажимах;

- при диапазоне угла отклонения рукоятки больше ;

- при удобном расположении и малой длине рукоятки;

- учитывает неопределенность из-за неровностей места контакта заготовки с опорными элементами, имеющими большую опорную поверхность (учитывается только при наличии крутящего момента, стремящегося повернуть заготовку);

- для опорного элемента, имеющего ограниченную поверхность контакта с заготовкой;

- для опорного элемента с большой площадью контакта.

Если К < 2,5, то при расчете надежности закрепления ее следует принять равной К = 2,5 (согласно ГОСТ 12.2.029-77).

Выполним расчет:

.

Примем .

Величину необходимого зажимного усилия определяют на основе решения задачи статики, рассматривая равновесие заготовки под действием приложенных к ней сил. Для этого необходимо составить расчетную схему, то есть изобразить на схеме базирования заготовки все действующие на нее силы: силы и моменты резания, зажимные усилия, реакции опор и силы трения в местах контакта заготовки с опорными и зажимными элементами.

По расчетной схеме необходимо установить направления возможного перемещения или поворота заготовки под действием сил и моментов резания, определить величину проекций всех сил на направление перемещения и составить уравнения сил и моментов:

Рис. 1 - Расчетная схема сверлильного приспособления

где - осевая сила вызванная от зажима штоком; W- усилие зажима;

- коэффициент трения; - реакция осевой силы;

Действующие на заготовку силы и моменты резания можно рассчитать по формулам, приводимым в справочниках и нормативах по режимам резания применительно к определенному виду обработки.

Мкр=36,54 Нм; Рос=4252 Н; Pо=1450Н;

K=3; f=0,2;

Вес заготовки mg=22*10=220 H;

Подставим численные значения и получим:

W= Po + Pос=4252+1450=5702 H;

Необходимая сила закрепления при сверлении рассчитывается по формуле:

;

Т.к. действительная сила зажима гораздо больше необходимой, то расчет выполнен верно.

7. Схема применяемого пневмоцилиндра.

Необходимая сила зажима в пневмоприводе создается с помощью пневмоцилиндра.

Рис 2 – схема цилиндра

Необходимый диаметр цилиндра Dц для получения нужной силы зажима найдем по формуле:

D_ц =  W / 0.785P

где W - необходимая сила зажима.

W = 27,4 Н

P - давление воздуха

Р = 0,63Мпа

 - КПД пневмоцилиндра.

 = 0,85

D_ц =  27,4 / 0,785  0,63  0,85 = 120мм;

В качестве привода станочного приспособления выбираем стационарный пневмоцилиндр с исполнением на лапах двухстороннего действия по ГОСТ 15608-81 с диаметром цилиндра 120 мм (рисунок 3).

Рис 3 - Общий вид цилиндра

Привод двухстороннего действия предназначен для создания исходных усилий двух направлений: «толкающего» - при подаче воздуха в нижнюю часть цилиндра, и «тянущее» -усилие противоположного направления.

Толкающее усилие используется для разжатия заготовки и отвода прихвата от детали, тянущее усилие служит для подвода прихвата и закрепления заготовки .

Одним из основных преимуществ поршневых приводов является их быстродействие и постоянное усилие. Недостаток – ударное действие привода, создание шума.