3.3.2 Расчёт составляющих силы резания

На вертикально-сверлильнм станке мод. 2Н135 производится сверление отверстия диаметром D и глубиной сверления L в заготовке толщиной Н.

Рисунок 7 – Эскиз обработки

Обрабатываемый материал – сталь 45

1) Выбираем сверло

Сверло спиральное из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком нормальным ГОСТ 10903-77. L=189 мм, l=108 мм. Форма заточки сверла – нормальная Н.

Поперечная кромка: а=1,5 мм, l=2,5 мм.

Ленточка: , ,

2) Глубина резания

3) Подача

Корректируем по паспорту станка 2Н135

4) Скорость резания

[3, т.2, с. 278, табл. 28]

[3, т.2, с. 261, 263, 280, табл. 1, 6, 31]

5) Частота вращения

Корректируем по паспорту

6) Действительная скорость резания

7) Крутящий момент

[3, т.2, с. 281, табл. 32]

8) Осевая сила

[3, т.2, с. 281, табл. 32]

9) Мощность резания

- обработка возможна.

10) Машинное время

3.4 Схема для расчета необходимых сил зажима

заготовки, расчет сил зажима заготовки в приспособлении

Анализ расчётной схемы.

Ввиду того, что сверление отверстия производится в вертикальном направлении (рисунок 8), осевая сила Po, направленная вниз, стремится сдвинуть заготовку в этом направлении. Осевое усилие воспринимает цилиндрическая оправка 4. Для разгрузки оправки от этого усилия необходимо обеспечить нужную зажимную силу W1. Эту силу можно определить из следующего уравнения равновесия сил в вертикальном направлении:

(8)

где Fтр1 = W1 f1 − сила трения между шайбой 1 и заготовкой 3, а

Fтр2 = W1 f2− сила трения между оправкой 4 и заготовкой 3

Подставляем эти зависимости в зависимость (8).

Окончательно формула для определения значения W1 имеет вид:

(9)

По формуле (9):

На рисунке 8 осевая сила Po стремится развернуть заготовку относительно точки А. Для предотвращения этого разворота необходимо составить уравнение моментов всех сил, действующих на заготовку, относительно точки А:

(9)

Отсюда определяем силу зажима W2:

(10)

По формуле (10):

Анализ сил и моментов сил, действующих на заготовку, на рисунок 6б показывает, что момент Мкр при сверлении стремится развернуть заготовку относительно оси вращения сверла. Уравнение равновесия моментов сил для этого случая будет иметь вид,

(11)

где Fтр1 = W3 f1 – сила трения между заготовкой и сферической шайбой 1, а Fтр2 = W3 f2 – сила трения между заготовкой и торцом оправки. В этих выражениях W3 – сила зажима, необходимая для предотвращения разворота заготовки. Окончательно значение W3 определится, из уравнения

(12)

По формуле (12):

Рисунок 8 - Расчётная схема для

определения силы зажима заготовки

(а – главный вид, б – вид сверху)

3.5 Проектирование корпуса приспособления

Корпус приспособления является базовой деталью. На корпусе монтируют зажимные устройства, установочные элементы, детали для направления инструмента и вспомогательные детали.

Действие сил зажима и сил резания, воспринимаемые обрабатываемой деталью, закрепленной в приспособлении, передается его корпусу. Поэтому корпус приспособления должен быть достаточно жестким, прочным, обладать износо- и виброустойчивостью и обеспечивать быструю, удобную установку и снятие обрабатываемых деталей. К корпусу должен быть удобный доступ для очистки его от стружки, быстрой и правильной установки приспособления на столе станка. При проектировании в конструкцию корпуса должны быть заложены условия безопасности работы как: отсутствие острых углов и малых просветов между рукояткой и корпусом, устойчивость и др. При соблюдении всех технических требований трудоемкость изготовления корпуса и его себестоимость должны быть минимальными.

Приспособления для сверлильных и расточных станков составляют до 20 % общего парка станочных приспособлений. К ним относятся машинные тиски с различными приводами, призмы, угольники, кондукторы, поворотные столы и т.п. Конструкции сверлильных приспособлений различаются устройством кондукторных плит и положением, которое занимает заготовка в процессе обработки. Исходя из этого, различают приспособления стационарные, передвижные, опрокидываемые и поворотные. В проекте применяется стационарное приспособление, которое при обработке в нем заготовки остается неподвижным.

В проекте корпус приспособления изготавливается из стали Ст 3. Причина выбора является:

- Сварные стальные корпуса по сравнению с литыми чугунными имеют меньший вес;

- Проще в изготовлении;

- Имеют меньшую стоимость

К недостаткам стальных корпусов относится:

- Деформация при сварке, поэтому в деталях корпуса возникают остаточные напряжения, влияющие на точность сварного шва. Для снятия остаточных напряжений сварные корпуса проходят отжиг.

Для придания большей жесткости сварным корпусам приваривают уголки, служащие ребрами жесткости.

3.6 Выбор механизированного привода, расчёт привода приспособления.

Механизм зажима заготовки, поскольку сила зажима W создаётся непосредственно приводом приспособления без использования передаточных механизмов. При выборе механизированного привода решались следующие задачи:

− установить возможности использования в конкретном случае гидравлического или пневматического привода;

− определить параметры привода для создания силы зажима W, достаточной для надёжного закрепления заготовки.

Небольшие числовые значения составляющих силы резания и соответственно силы зажима заготовки говорят о том, что в данном случае можно выбрать пневматический привод приспособления. Для детали круглой формы рациональным является применение встроенной пневмокамеры. Исходя из этих соображений, приспособление получается простым и компактным. На следующем этапе необходимо выполнить расчёт основных параметров элементов пневмокамеры.

В данном случае принята камера двухстороннего действия. Это значит, что зажим заготовки и её отжим осуществляются подачей воздуха сначала в верхнюю часть камеры (штоковую – происходит зажим заготовки), а затем в нижнюю (бесштоковую – заготовка разжимается). При этом можно использовать резиновую плоскую диафрагму. У неё простая конструкция, которую можно изготовить на предприятии. Давление воздуха для пневматических приводов согласно рекомендациям технической литературы 0,4÷0,6 МПа. Расчётные зависимости для определения размерных параметров элементов пневмокамеры следующие:

(13)

где Qн – сила на штоке пневмокамеры в начальном положении диафрагмы (диафрагма плоская);

p – давление воздуха в пневмокамере (0,5 МПа или 50 Н/см2);

d – диаметр нажимного диска;

d1 – диаметр штока пневмокамеры.

Согласно конструкции приспособления на сборочном чертеже d1 = 31 мм. Необходимо иметь в виду то обстоятельство, что при выборе параметров пневмопривода размеры нажимных дисков или поршней указываются в сантиметрах. Поэтому параметр d1 = 3,1 см. Известно, что диафрагма оттягивается в процессе работы. Следовательно, чтобы учесть её амортизирующие свойства, рассчитывают силу на штоке Qк в конечном положении диафрагмы по выражению

(14)

Из формулы (14) можно определить соотношение размеров нажимного диска и штока пневмокамеры, см² по зависимости

(15)

После подстановки числовых значений получиться

По формуле (15):

Откуда при d1 = 3,1 см диаметр нажимного диска будет иметь значение d = 9,97 см.