книги из ГПНТБ / Некрасов С.С. Технология материалов. Обработка конструкционных материалов резанием учеб. пособие

где п — число одновременно работающих зубьев метчика по длине заборной части и диаметру метчика.

Зная величину F, можно рассчитать крутящий момент, потреб­ ный для осуществления процесса резьбонарезания, по формуле

М = pFг,

где р — среднее значение давления резания; г — радиус приложения сил.

Практически крутящий момент подсчитывают по эксперименталь­ ной формуле

М = Cmdx™SlJ™ кгс-мм = 9,81 CmdXf»S^m Н-мм,

где d — наружный диаметр метчика в мм; S — шаг метчика в мм;

Ст — коэффициент, зависящий от обрабатываемого мате­ риала и условий обработки;

хт II Ут — показатели степени.

Значения Ст, хт и ут берут из справочников. Уменьшить вели­ чину потребного крутящего момента можно за счет уменьшения числа перьев метчика и увеличения углов ср и у.

Потребная мощность при нарезании резьбы на станке

NМп кВт,

974

где М — крутящий момент резания в кгс • м; п — частота вращения детали (метчика) в об/мин.

При расчете мощности в системе СИ

N 9554Мп кВт,

где М — крутящий момент резания в Н ■м.

Рациональную скорость резания при нарезании резьбы метчи­ ками подсчитывают по формуле

Износ машинных метчиков происходит в основном по задней поверхности заборной части. Величина допустимого износа по зад­ ней поверхности h3 зависит от диаметра метчика d и определяется по формуле h3 = (0,07 -f- 0,125) d. Меньшее значение коэффициента соответствует нарезанию резьбы в чугуне, большее — в стали.

121

Основное (машинное) время при нарезании резьбы машинным метчиком в сквозном отверстии

где I — длина резьбы;

/j — перебег резца в начале и конце прохода (Іх = 5 -ь 8) 5; п — частота вращения заготовки в об/мин; і — число проходов;

пг — частота вращения заготовки при обратном ходе в об/мин. Процесс резания при нарезании наружной резьбы плашкой имеет много общего с процессом при нарезании внутренней резьбы мет­

чиком.

Износ круглых плашек происходит по задним поверхностям перьев. Допустимые величины износа по задней поверхности зависят

Рис. 92. Схема работы плашек резьбонарезных головок

от рабочего диаметра плашки d и определяются по уравнению h3 — 0,1 d0'5. Экономическая стойкость круглых плашек примерно равна 90 мин.

Из резьбонарезных головок наиболее распространены самооткрывающиеся головки, особенностью которых является развод плашек после нарезания резьбы. Вследствие этого повышается производи-, тельность процесса резьбонарезания из-за исключения затрат вре­ мени на обратное свинчивание головки с нарезаемой детали. В за­ висимости от конструкции плашек имеются три типа резьбонарезных головок.

Головки с плоскими радиальными плашками (рис. 92, а) имеют тот недостаток, что радиальные плашки допускают небольшое коли­ чество переточек. Эти головки распространены мало. Головки с тан­ генциальными плашками (рис. 92, б) допускают большее число переточек. Головки с круглыми плашками (рис. 92, в) наиболее рас­ пространены. Круглые плашки у этих головок допускают наиболь­ шее число переточек.

122

§ 5. ПАСПОРТ СТАНКА.

ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ СЛАБЫХ ЗВЕНЬЕВ СТАНКА

Паспорт станка является основным документом, определяющим его технологические возможности. Паспорт токарного станка со­ держит данные о типе и модели, о габаритах станка, его основных размерах, размерах обрабатываемых деталей, суппорте, шпинделе, задней бабке, приводе и т. д. Кроме того, в паспорте приводятся данные о механизме главного движения и механизме подач. Меха­ низм главного движения характеризуется частотой вращения шпин­ деля при прямом и обратном вращении на всех ступенях, наиболь­ шим допустимым крутящим моментом на шпинделе, мощностью на шпинделе по приводу и наиболее слабому звену и к. п. д. станка. Механизм подач характеризуется численными значениями продоль­ ных и поперечных подач на всех ступенях, наибольшими силами, допускаемыми механизмами продольной и поперечной подач.

Паспорта станков используют при проектировании технологиче­ ских процессов, для согласования рассчитанного или выбранного по таблицам режима резания с возможностями станка, а также для технического нормирования станочных работ. При отсутствии паспортов металлорежущие станки могут быть использованы не полностью (например, по мощности, по допустимым силам резания), вследствие чего не будет достигнута оптимальная производитель­ ность обработки на данном станке. Если нет паспорта, можно даже назначить такой режим резания, который приведет к поломке сла­ бых звеньев станка (например, реечной шестерни или слабой шес­ терни коробки скоростей). Паспорт станка составляется заводомизготовителем. Однако в ряде случаев (на станки иностранных марок, при утере паспорта и т. д.) паспорта станков составляют предприятия, эксплуатирующие данные станки.

Проверочный расчет слабых звеньев станка обычно производят при заполнении раздела паспорта, касающегося механизма станка. Для механизма главного движения на каждой ступени подсчитывают к. и. д., мощность на шпинделе по приводу и по наиболее слабому звену, определяют для каждой ступени наиболее слабое звено. Под­ считывают наибольшую силу, допускаемую механизмами продоль­ ной и поперечной подач.

Коэффициент полезного действия станка учитывает потери мощ­ ности на трение в элементах передач и подшипниках при пере­ даче движения от электродвигателя (или другого элемента) до шпин­ деля. К. п. д. одношпиндельного станка определяется по формуле

т] = гііПІ • • • г%К,

К— коэффициент, учитывающий расход мощности на механизм подачи; для токарных станков К = 0,96.

123

Ниже приведены средние значения к. п. д. элементов ряда пе­ редач:

Для токарно-винторезного станка 1А62 к. п. д. на шпинделе 11 = 0,96-0,98Б • 0,99519 ■0,96 = 0,75.

Мощность на шпинделе по приводу (номинальную) рассчиты­ вают по формуле

Nm = N3r\ кВт,

где іѴэ — мощность электродвигателя в кВт.

В токарном станке движение от электродвигателя обычно пере­ дается через ременную передачу, фрикционную муфту и зубчатые передачи. Каждый из этих элементов может ограничить мощность, передаваемую на шпиндель. Элемент привода, который передает наименьшую мощность, называется слабым звеном. Слабыми звень­ ями могут быть ременная передача, фрикционная муфта или одно из зубчатых колес коробки скоростей. При малой частоте вращения шпинделя слабым звеном обычно является одно из небольших зуб­ чатых колес, близко расположенных к шпинделю; при большой час­ тоте вращения — фрикционная муфта или ременная передача. Мощ­ ность по наиболее слабому звену при малой частоте вращения обычно значительно меньше мощности по приводу, т. е. слабое звено не дает возможности при малой частоте вращения использовать всю мощность электродвигателя.

О п р е д е л е н и е м о щ н о с т и н а ш п и н д е л е по

Кі — коэффициент угла обхвата меньшего шкива; К2 — скоростной коэффициент; Кз — коэффициент режима работы.

Угол обхвата малого шкива

юп о (D3- D i ) - 5 7

а= 180°-----=— jM— град,

где D2 — диаметр большего шкива; Dj — диаметр меньшего шкива;

I — расстояние между центрами шкивов.

124

где Р — полезная сила передачи в кгс; V — окружная скорость ремня в м/с.

При расчете по системе СИ силу выражают в ньютонах, и формула мощности будет иметь вид

Рѵ

N = TÜÖÜ кВт.

Мощность, которую ременная передача может передать на шпин­ дель,

N lm = Nr\i,

где % — к. п. д. от ременной передачи до шпинделя.

125

і — число пар поверхностей трения;

р— давление в кгс/см2 (Н/м2) (табл. 11);

р— коэффициент трения дисков (табл. 11);

Кѵ — скоростной коэффициент.

126

Мощность, которую фрикционная муфта может передавать на

нет необходимости рассчитывать все зубчатые колеса коробки ско­ ростей. Из зубчатых колес каждого вала для расчета выбирается наиболее нагруженное колесо, т. е. то, которое передает полную мощность и имеет минимальное число зубьев и ширину при одинако­ вом модуле и материале. Если выбор одного колеса из наиболее на­ груженных затруднителен, то рассчитываются два колеса или более на каждом валу. Если произвести расчет колес коробки скоростей токарно-винторезного станка 1К62, то наиболее слабым оказывается зубчатое колесо z = 22 на валу IV.

Для цилиндрических колес с прямым зубом окружную силу, допускаемую прочностью зубьев колеса, рассчитывают по формуле1

Р — пуаазЬтКѵ кгс (Н),

где Р — дЬпускаемая окружная (тангенциальная) сила в кгс (Н);

1 В настоящее время есть новые более обоснованные методы расчета зубча­ тых колес. Однако ввиду значительной сложности этих методов в настоящем пособии приведен только более простой метод.

127

и конических колес. В этих случаях пользуются не фактическим числом зубьев колес, а расчетным (приведенным). Для цилиндри­ ческих косозубых и шевронных колес расчетное число зубьев

Z

гР — cösäj’

для конических прямозубых колес

г

рcos у

Для зубчатых колес, работающих (вращающихся) постоянно под нагрузкой в обе стороны, допускаемые напряжения на изгиб

где ß — угол наклона винтовой линии.

128

Значения поправочного коэффициента Кѵ для чугуна, стального литья, углеродистых и конструкционных сталей:

По допустимой окружной силе Р определяют крутящий момент на данном валу по прочности рассчитанного колеса:

где г|з — к. п. д. от данного вала до шпинделя; і — передаточное число от рассчитываемого колеса до шпин­

деля станка.

Для станка 1К62 передаточное число от зубчатого колеса г = 22 на валу IV до шпинделя

Мощность на шпинделе по прочности зубчатого колеса

где М та — крутящий момент на шпинделе по прочности зубчатого колеса в кгс-м;

п — частота вращения шпинделя в об/мин.

При расчетах по системе СИ крутящий момент по прочности зубчатого колеса М шп выражают в ньютон-метрах, и формула мощ­ ности будет иметь вид

Мощность на шпинделе по прочности колеса определяется для каждой ступени, начиная с наименьшей частоты вращения шпинделя. Результаты расчетов мощностей на шпинделе, допускаемых ременной передачей, фрикционной муфтой, зубчатыми колесами и по при­ воду, сводятся в таблицу по форме, показанной в табл. 14.

В графу паспорта «Мощность по наиболее слабому звену» для каждой частоты вращения записывается минимальное значение из мощностей по приводу, ременной передаче, фрикционной муфте, зубчатым колесам. В графу «Слабое звено станка» для каждой частоты вращения записывается звено станка, которое способно передать минимальную мощность.

Расчет наибольшей силы, допускаемой механизмом подач.

Выбранный режим резания необходимо проверять по прочности механизма подач. Величины возникающих в процессе резания сил

(подачи Рх и радиальной Р ѵ) не должны превышать допустимых, указанных в паспорте. .Слабым звеном в механизмах подач при вклю­ ченном ходовом валике является реечное колесо или рейка, при включенном ходовом винте — ходовой винт или гайка винта, кото­ рые и подлежат расчету. При расчете сначала определяют допусти­ мую величину тяговой силы, действующей на последний ведущий элемент механизма подачи (реечное колесо, винт), а затем по этой величине определяют допустимую силу подачи.

Определение тяговой силы для реечного колеса и рейки произво­ дят по формуле

Р, = nymbamKe кгс (Н),

где у — коэффициент формы зуба; m — модуль в мм (м);

b — ширина зуба (ширина венца) в мм (м);

а,13 — допускаемое напряжение на изгиб в кгс/мм2 (Н/м2); Ке — коэффициент перекрытия зацепления; для нашего случая

/Се- 1 ,1 - 1 ,2 .

Реечное колесо работает в спокойных условиях, поэтому вели­ чину <тиз берут на 60% больше номинальной.

Из двух вычисленных величин Р т (для колеса и рейки) берут наименьшую величину, по которой вычисляют допустимую силу

где К — коэффициент, учитывающий потери тяговой силы на пре­ одоление сил трения.

Значение коэффициента К для разных типов станков:

Вычисленная величина наибольшей силы,допускаемой механиз­ мом продольной подачи, проставляется в паспорте станка.

130