2 Основные схемы расчета потребных зажимных усилий

В таблице 2.1 приведены схемы расчета усилий зажима, которые предупреждают посту­пательное смещение заготовки от действия сил резания.

В таблице 2.2 даны схемы расчета зажимных усилий, когда зажим предупреждает пово­рот заготовки от действия момента сил резания.

В таблице 2.3 дана расчетная схема и формулы для определения зажимных усилий, когда зажим предупреждает поворот заготовки на базовой плоскости.

В указанных выше таблицах приняты следующие обозначения:

Р₁, Р₂, Р₃ - усилия резания и их составляющие,

Q - расчетная величина усилия зажина заготовки,

f₁, f₂ - коэффициенты трения соответственно на поверхностях зажима и базирования,

j₁ - жесткость зажимного устройства,

j₂ - жесткость установочной системы,

К - коэффициент запаса.

Для практического использования формул, приведенных в таблицах 2.1, 2.2, 2.3, необхо­димо иметь данные по жесткостным характеристикам, коэффициента запаса.

Для численной оценки характеристик жесткости можно пользоваться следующими отношениями:

и

где - жесткость стыка (заготовка – зажимной элемент),

- жесткость стыка (заготовка – установочный элемент).

Меньшие значения коэффициентов относятся к многозвенным, нежестким системам. Величина, жесткости установочных систем обычно больше жесткости зажимных элементов и может быть выражена следующим соотношением:

В первом приближении жесткость стыка заготовок из стали и чугуна с установочными и зажимными элементами может быть принята в зависимости от состояния контактной поверхности элементов приспособления.

Элементы с рифлениями - 25 - 55 кН/мм.

Элементы со сферической поверхностью - 50-80 кН/мм.

Плоские обработанные стыки:

шероховатость Rz = 300 - 400 кН/мм

шероховатость Rz = 400 - 600 кН/мм

шероховатость Rz = 700 - 900 кН/мм.

Если неизвестны величины жесткостей зажимных и установочных элементов, то в формулах для расчета зажимных сил можно брать приближенно.

Меньшие значения в первом соотношении и большие во втором соотношении следует брать для зажимных систем пониженной жесткости.

Величина коэффициента трения может быть рекомендована для следующих условий контак­та сопрягающихся поверхностей. Контакт по обработанным поверхностям f = 0,16

Необработанные поверхности, в контакте с элементами приспособлений, имеющих сфериче­скую поверхность, имеют коэффициент трения, определяемый по формуле:

где N - нормальная сила, приходящаяся на опору, в кН

r - радиус сферического элемента в мм.

Наибольшие значения коэффициента трения для этих условий могут достигать вели­чины 0,30.

При наличии рифлений на установочных или зажимных элементах приспособлений коэффи­циент трения определяется по формуле:

f = 0,005∙q + 0,2

где q - номинальное удельное давление на поверхность стыка, в мПа.

Наибольшее значение коэффициента трения при значительных удельных давлениях (до 100 мПа) могут достигать величины - 0,20.

Приведенные выше значения коэффициентов трения и расчетные формулы справед­ливы для заготовок из стали и чугуна. Для заготовок из цветных металлов и сплавов величи­ны коэффициентов трения принимать по специальной справочной литературе

Величина коэффициента запаса рассчитывается по формуле, учитывающей влияние целого ряда факторов, а именно:

К = К₀∙К₁∙К₂∙К₃∙К₄∙К₅∙К₆

К - минимальный запас для всех случаев, равный - 1,5;

К₁- влияние случайных неровностей обрабатываемой поверхности:

черновая обработка - 1,2,

чистовая обработка - 1,0;

К₂ - влияние износа и затупления режущего инструмента - 1,0-1,9;

более подробно см. табл. 3.4.

К₃ - прерывистый характер резания -1,2

К₄ - постоянство создаваемых зажимным устройством усилий:

закрепление вручную - 1,8.

закрепление от постороннего источника энергии, если допуск на размер заготовки не влияет на зажимную силу - 1,0;

К₅ - удобство расположения рукоятки при закреплении вручную:

удобное положение, малый угол поворота рукоятку-1,0,

неудобное положение или большой угол поворота (более 90°) -1,2;

К₆ - учитывается при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку на базовой плоскости:

опоры с ограниченной поверхностью -1,0,

установка на планки и другие элементы с большой поверхностью контакта - 1,5.

Таким образом, коэффициент запаса должен определяться в каждом отдельном случае с учетом указанных выше факторов и конкретных условий обработки.

_{Таблица 2.4 – Значение коэффициента К}2

Метод обработки	Компоненты усилия резания	К2
Сверление	Крутящий момент осевая сила	1,15 для 1,10 чугуна
Зенкерование предварительное (по корке)	Крутящий момент осевая сила	1,3 чугун 1,2 износ до 1,4 мм
Зенкерование предварительное	Крутящий момент осевая сила	1,2 износ 1,4 мм 1,2 износ -0,7+0,8
Точение и растачивание предварительное	Pz Py Px	1,0 – сталь 1,0 – чугун 1,4 – сталь 1,2 –чугун 1,6 – сталь 1,25 –чугун
Точение и растачивание чистовое	Pz Py Px	0,95 – сталь 1,05 – чугун 1,05 – сталь 1,25 –чугун 1,0 – сталь 1,5 –чугун
Фрезерование цилиндрическое предварительное и чистовое	Окружная сила	1,25-1,9-для мягких сталей 1,2-1,4 – твердых сталей и чугуна
Торцевое фрезерование предварительное и чистовое	Тангенциальная сила	То же
Шлифование	Окружная сила	1,15-1,20
Протягивание	Сила протягивания	1,55 – износ до 0,6 мм