2. Расчет погрешности базирования приспособления

В соответствии с рисунком 4 для обеспечения точности размеров обрабатываемых поверхностей детали необходимо чтобы выполнялось условие:

Т_дет ≥ Т_пр + , (1)

где Т_дет – допуск на размер детали в данной операции, Т_дет1 = 0,43 мм – допуск на длину паза, Т_дет2 = 0,3 мм – допуск на ширину паза, Т_дет3 = 0,43 мм – допуск на глубину;

Т_пр – допуск на неточность изготовления детали в приспособлении, мм;

Е_обр – экономическая точность вида обработки, Е_обр = 0,1 мм [11];

Е_у – погрешность установки, мм, Е_у = 0 (е=0) [11]

Рисунок 4 – Базирование детали

Т_пр= Т_дет , (2)

где обозначения прежние

Т_пр1 = мм

Т_пр2 = мм

Т_пр3 = мм

Для размера Т_дет1, по формуле (1):

0,43 > 0,315

для размера Т_дет2по формуле (1):

0,3 >0,25

для размера Т_дет3 по формуле (1):

0,43 > 0,315

Во всех случаях условия выполнены, следовательно, схема базирования выбрана верно.

3. Расчет усилий зажима с учетом сил действующих в приспособлении

1. Определение режимов резания

Глубина резания t=h=3 мм (по чертежу).

Подача на зуб S_z=0,1 мм/зуб [10, с. 286].

Скорость резания V, м/мин, определяется по формуле:

, (3)

где C , q, m, x, y, u, p – коэффициент и показатели степени, C_v=12, q=0,3, m=0,26, x=0,3, y=0,25, u=0, p=0 [10, с. 287];

D – диаметр фрезы, D=5 мм;

Т – стойкость фрезы, Т=48 мин [10, с. 288];

t – глубина, t=3 мм;

S – подача на зуб, S=0,1 мм/зуб;

В – ширина паза, В=5 мм;

z – число зубьев фрезы, z=2;

К_v - поправочный коэффициент на скорость резания

К_v=К_м К_п К_и , (4)

где К_м – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала

К_п – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, К_п=0,8 [10, c 263];

К_и – коэффициент, учитывающий материал инструмента, К_и=1,0 [10, с. 263].

Коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала определяется по формуле:

К_м = К_r , (5)

где К_r – коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости,

К_r = 1,0 [10, с. 262].

- фактический параметр, характеризующий обрабатываемый материал,

= 600 МПа (см. таблицу 1);

п – показатель степени, п=0,9 [10, с. 262].

К_м=1,0 = 1,22

По формуле (4):

К_v=1,22 0,8 1,0=0,98

По формуле (3):

V_рез= = м/мин

Частота вращения шпинделя, п, мин^-1, определяется по формуле:

п= , (6)

где обозначения прежние.

п= =643 об/мин

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка п_д=630 об/мин (см. пункт 2.1.3).

Действительная скорость V_д, м/мин, определяется по формуле:

V_д= , (7)

где обозначения прежние.

V_д= =9,9 м/мин

Минутная подача S_м, мм/мин, определяется по формуле:

S_м= ,мм/мин (8)

где обозначения прежние.

S_м= =126 мм/мин

Корректируем минутную подачу по паспортным данным станка S_мд=125 мм/мин (см. пункт 2.1.3)

Тогда используя формулу (8), действительная подача на зуб S_z, мм/зуб, определяется:

S_zд= ,мм/мин (9)

где обозначения прежние.

S_zд= =0,1 мм/зуб

Сила резания Р_z, Н, определяется по формуле

Р_z= , (10)

где С_р, х, у, и, q, w – коэффициент и показатели степени, С_р=68,2, х=0,86, у=0,72, и=1, q=0,86, w=0 [10, с. 291];

К_мр – поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала для стали

К_м= , (11)

где обозначения прежние.

К_мр= =

По формуле (10):

Р_z= =523 Н

Крутящий момент М_кр , , определяется по формуле:

М_кр= , (12)

где обозначения прежние.

М_кр= =13,1

Мощность резания N_рез, кВт, определяется по формуле:

N_рез = , (13)

где Р_z – сила резания, Н

V_д – действительная скорость резания, м/мин

N_рез= =0,09 кВт

Мощность шпинделя станка N_шп, кВт, определяется по формуле:

N_шп= , (14)

где N_дв – мощность электродвигателя, кВт [3, с. 422];

- КПД, =0,8 [см. пункт 2.1.3].

N_шп= =8,8 кВт

Так как условие N_шп > N_рез (8,8>0,09) выполняется, значит, обработка возможна.

2. Расчет усилий зажима с учетом сил действующих в приспособлении

В соответствии с рисунком 5, скалки зажимного устройства приспособления, действующий на заготовку силой Р_з, вызовет в точках касания заготовки с призмами появление реакций N.

Рисунок 5 - Схема действия сил на деталь

Так как реакции опор, в соответствии с рисунком 6, расположены под углом к выбранным осям, заменим их на силы R. При :

Рисунок 6 - Схема действия сил в опорах

Получим

R= = , (15)

Проектируя силы на ось z, получим:

Р_з= =

Р_з=

N=P_з , (16)

где обозначения прежние.

При обработке, инструмент действует на заготовку с силой резания, которая раскладывается на силы: P_h и P_v..

Так как сила зажима детали должна быть достаточной для предотвращения каких-либо движений от действия обоих сил, принимаем, что необходимая сила зажима определится по формуле:

Р_з= , (17)

где -необходимая сила зажима для предотвращения на деталь силы Р_h;

- необходимая сила зажима для предотвращения на деталь силы P_v..

Действию силы P_h, стремящейся сдвинуть заготовку в осевом направлении Х, противодействуют силы трения .

Из условия равновесия:

Р_h= ,

-Р_h-2F_тр1 – 2F_тр2=0, (18)

где F_тр1 – сила трения, возникающая в месте контакта зажимного элемента приспособления и заготовки;

F_тр2 – сила трения, возникающая в месте контакта заготовки и установочного элемента приспособления, т.е. призмы.

Причем

F_тр1= , (19)

F_тр2= , (20)

где f₁ и f₂ – коэффициенты трения между зажимным элементом и деталью и установочным элементом;

- сила зажима, необходимая для противодействия силе резания P_h;

N – реакция опор, возникающая в точках касания заготовки с призмами от действия силы зажима.

Объединив формулы (16), (18), (19) и (20), с учетом коэффициента надежности закрепления, получим:

, (21)

где обозначения прежние.

От действия силы P_v заготовка может повернуться вокруг оси, так как на нее действует момент от силы P_v.. Противодействуют ему моменты от сил трения между заготовкой и опорой и заготовкой и элементом зажима. Из условия равновесия .

, (22)

где P_v – составляющая силы резания при фрезеровании паза, Н;

F_тр1 и F_тр2 – силы трения, возникающая в месте контакта заготовки элементами приспособления при вращении заготовки, Н;

а – расстояние от центра вращения до действия силы P_v, является половиной диаметра цилиндра, на котором расположен паз, мм;

в – расстояние от центра вращения до действия сил трения, является половиной диаметра цилиндра по которому выполнена установка и закрепление заготовки, мм.

Так как по формулам (16), (19) и (20) с учетом коэффициента запаса, получается:

К Р_vа = (2f + 2 fР_з) в, (23)

Коэффициент запаса К определяется по формуле:

К= , (24)

где К₀-гарантированный коэффициент запаса – рекомендуется принимать для всех случаев равным 1,5;

К₁-учитывает увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях: при черновой обработке К₁=1,2;

К₂-характеризует увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента, К₂=1,7;

К₃-учитывает увеличение сил резания при прерывистом резании, К₃=-;

К₄-учитывает постоянство силы зажима, развиваемой приводом зажимного механизма. Для ЗМ с ручным приводом, а также с пневмо- и гидроцилиндрами одностороннего действия К₄=1,3;

К₅-учитывает удобное расположение рукоятки для ручных зажимных устройств. К₅=-;

К₆-учитывается при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленную плоской поверхностью на постоянные опоры. К₆=-.

По формуле (24) определяем:

К= =

Определяем силы Р_h и Р_v:

Р_h:Р_z=

P_v:P_z= [10, с. ]

Выражаем действие силы Р_h из формулы (21):

= К Р_h + 2f +2f, (25)

где обозначения прежние

= Н

Выражаем действие силы Р_v из формулы (23):

, (26)

где обозначения прежние.

Н

По формуле (17):

Р_з= = Н