фрезерных станках

Фрезерование включает различные методы обработки с различными по величине и направлению силами резания. Это усложняет определение потребной силы зажима с использованием единой методики. Поэтому при расчёте силы зажима используются упрощённые способы с применением поправочных коэффициентов.

Рассмотрим методику расчёта сил зажима для наиболее распространённых методов фрезерования с прямолинейной подачей.

Заготовка устанавливается основанием и боковой плоскостью с упором в торец: а) фрезерование осуществляется торцовой фрезой (рис.1).

Рис.1

Применяемые два зажима, действующие нормально к поверхности заготовки, должны создать силу зажима, препятствующую перемещению обрабатываемой заготовки под действием горизонтальной составляющей силы резания Рн. Обычно силы Wi и W₂ зажима обоих прихватов равны и, следовательно, силы трения Fi и F₂ тоже равны. Как известно, силы трения равна произведению силы зажима на коэффициент трения Wf. Тогда можно записать: _{i Л}

Fj=F₂=F=Wf

Надёжный зажим заготовки обеспечивается при условии, если

2f • W» KP_h откуда:

W= KPo / 2f Где f- коэффициент трения (f =.1 ....0.25); К - коэффициент запаса.

Действие окружённой силы воспринимается боковыми опорам! приспособления и при расчёте зажимной силы не учитывается.

б) фрезерование осуществляется цилиндрической или дисковой фрезой (рис.2).

На заготовку действует равнодействующая сила резания R которая создаёт момент R1, стремящийся повернуть обрабатываемую заготовку вокруг точки опоры 0. Противодействие этому оказывают моменты, создаваемые силами трения F1 и F2 зажимных прихватов приспособления.

РисунокЛ

Рис.2

Для определения силы трения составим уравнение моментов сил относительно точки опоры 0.

Принимая, что силы трения F]H F₂, которые создают прихватами, действующими от одного привода, т.е.

Fi= F₂= F, Получим уравнение моментов в виде:

R,-F(1,+ 1₂)=O Тогда:

Сила зажима на каждом прихвате:

W=KF/f

в) фрезерование осуществляется концевой или шпоночной фрезой (рис.3).

Рис.3

При фрезеровании паза при принятом методе установки и схеме закрепления, заготовка под действием силы резания может перемещаться вдоль опорных пластин. Составляющая силы резания, вызывающая перемещение заготовки, равна Рн. Реакция опоры составляет:

N=W+Po

Силы трения Fi в местах контакта заготовки с зажимным устройством и F₂ - с установочными элементами соответственно будут равны:

Fi= fi N;

F₂=f₂N=f₂(W+P₀)=KP_H

откуда:

W= КР„ - f₂

f₂ + fi)

Заготовка устанавливается на нижнюю базирующую поверхность, (фрезерование осуществляется торцовой или коневой фрезой):

а) заготовка закрепляется прихватами (рис.4).

Рис.4

Применяемые для зажима (прихваты), действующие нормально к поверхности заготовки, должны создать силу зажима, препятствующую перемещению обрабатываемой заготовки под действием окружной силы Ро и горизонтальной составляющей силы резания Рн.

Обычно силы Wo зажима обоих прихватов равны, и, следовательно, силы трения тоже равны, можно записать:

F=fW

Надёжный зажим заготовки обеспечивается при условии, если:

f- W г kVP²₀+P²h / f Усилие на каждом прихвате

W_o= W/n

Где п - число прихватов

б) заготовка закрепляется центральным торцовым зажимом (рис. 5).

Рис. 5

Силу зажима заготовки при центральном торцовом зажиме можно определить по формуле:

Заготовка устанавливается на призму и прижимается прихватом (рис.6).

При фрезеровании торцовых поверхностей торцовой фрезой, пазов-дисковой трехсторонней фрезой возникают окружная сила Ро

Сила зажима, действующая от прихвата, должна вызывать силы трения F , превышающие сумму сдвигающих сил Ро, Рн, PV, возникающих при фрезеровании не менее, чем в К раз.

IF_Tp>K-

На заготовку, лежащую на призмах и находящуюся под, действием силы зажима, действуют три силы, оставляющие

общую силу трения.

SF_Tf-F_! +F₂ Сила трения между заготовкой и прихватом:

Fr= W fi

Где fi - коэффициент трения Две силы Р2-силы трения, вызванные реакциями на

поверхности призм.

Чтобы удержать заготовку от проворачивания к каждой грани призм, необходимо приложить нормальную силу N, тогда:

F₂=Nf₂

где: f₂ - коэффициент трения на призме. Рассмотрим проекции всех сил, действующих на вертикальную ось вала, устанавливаем, что:

W 2Ncos(90°-a/2)-0

откуда:

2N= W/ sina /2

Подставляем значение N в формулу F₂ = N f₂ получим:

р₂₌ w f₂ /2 sina /2 Составляем уравнение равновесия сил с подстановкой значений

W(f,+ hi sina/2)= К- VРо² + Р"² + Pv²

W= (К sina /2)• V Ро² + Рн² + Pv²/ f(l+sina/2)

_Где f __ коэффициент трения (принято f- fi- h ); a - угол при вершине призмы, град.

Винтовые механизмы

3. Винт с кольцевойпоперхлосгыо опорного торц,1 (иарнлпти).

Приближенно для винтов с резьбой

М8 ... М52:

Винт с бяшмаком (вариантг):

Приближенно дли винтов с резьбой М8 ... М52:

Винтовые механизмы

1. Винт со сферическим тор­ном (вариант а):

2. Винт с плоским торцом (ва риаит б):

Винтовые механизмы

Принятые обозначения: Q — зажимное усилие, в Н; Р_я — исход­ное усилие, в Н; / — плечо, на котором прилагается усилие Р_а. в мм; i — коэффициент усиления силового механизма; 2г_ср—средами диа­метр резьбы виигов, в мм; а — угол подъема резьбы винта, в град (для метрической резьбы с крупным шагом а = 2°30); фа_Р—приве­денный угол трения в резьбе, в град (ф_Пр = 10°30'); а'— диаметр резьбы* винта, в мм; / —коэффициент трения между ояорным'торцом и заготовкой, f«0,1...0,15; D_a — наружный диаметр опорного торца вяпта или гайки, в мм; D_B — внутренний, диаметр опорного торца винта или гайки, в мм.

Эксцентриковые механизмы

Принятые обозначения: Р_я — исходное усилие, в Н; Q — зажим­ное усилие, в Н; i — коэффициент усиления; / — плечо, на котором прилагается усилие Р_и, в мм; е — эксцентриситет эксцентрика, d mm; ц'=-(180°— а), где а — угол поворота эксцентрика от начального положения, в град; ср — угол трения в месте приложения зажимного усилия, в град; tg <f = / = 0,12...0,15.

Рычажные механизмы

Принятые обозначения: !\ - исходное усилие, в Н; Q —зажим­ное усилие, в II, i~- коэффициент усилении; /, и /_э —плечи рыча-гов, в мм; Tj —КПД, учитывающим потерн на 'трепне в опоре (на оси) рычага, т) = 0,85.

Клиновые и клиноплунжерные механизмы

Клиновые и клиноплунжерные мехонизмы

Принятые ооозначеиия: Н_я ~ исходноеусилие, в Н; Q — зажим­ное усилие, [з Н; £ — коэффициентусиления; а-—угол клина в град; ф—угол трепнямежду плунжером / и клином 2, в град (tgtp = s= /'«=0,1...0,15); ц>\—угол трелшя между клипом 2 икорпусом 3, в град (tg ф] =/| = 0,1...0,15); ф_пр — приведенный угол трении между

клином 2 и роликом, в град \ tg Фпр — f/)/; Ф2—угол трения между'

плунжером / и корпусом 3, в град (tg q^-—/2= 0,1...0,15); фшг-—при­веденныйугол трения между клином 2 и роликом, о град ^ф1п,->~

^ /; ~ ; а и /₀ — размеры механизма, в мм.

Цанговые (многооклиновые) механизмы

Принятые обозначения: Р_п — исходное усилие, в Н; Q'—зажим­ное усилие, в Н; i—коэффициент усиления; а — угол конуса цанги 2 в град; (р—угол трения между цангой 2 и корпусом 'i в град (tg<p=/=0,1...0,15); ifi ~ угол трения между заготовкой / и цан­гой 2, в град.

М и о г о з в е и и ы е мех а и и з м ы (см. рлс. 3.7, и). Сила за­жима Q рабочим плунжером / определяется по формуле:

где Q — зажимное усилие, в Н; D — диаметр рабочего плунжера /, в мм; d — диаметр нажимного плунжера 2, в мм; Р_и — исходное усилие, в Н; ц — КПД, равный 0,90...0,95; q — усилие возвратной пружины, в Н.

Пример силового расчета станочного приспособления

Исходные данные .

Заготовка - Втулка

Операция - обработка шпоночного паза

Рисунок 1- чертеж заготовки «Втулка» 1. Расчет требуемой силы зажима

1.1. Разработка расчетной схемы . На схеме базирования простав­ляются все силы действующие на заготовку .

Рисунок 2. Схема расчетная

Определение силы резания. 1.2. Обработка ведется дисковой фрезой действуют силы резания

Окружная сила резания P_z

10 С_Р t^x S_Z^Y В^и

P_z =------------------ К_МР (1) [ 1 стр.282]

D^qn^w

Где С_Р= 68,2; х=0,86; у=0,72

U=1,0; q=0,86; w=0 [1 стр.291]

К_МР= 1 [1 табл.9,стр.264]

z=14;D=50MM;t=5,2M

S_z= 0,12мм/зуб; п = 163 mirf¹

10 * 68,2 * 5,2⁰'⁸⁶ * 0,12⁰'⁷² * 10¹'⁰ * 14
P_z= *1 = 1596H

50⁰'⁸⁶* 163°

Радиакальная составляющая силы резания [1 табл. 42, стр.292 ]

p_Y=0,5»P_z=0,5* 1596 = 798 Н.

При обработке заготовки, установленной на длинную призму с упо­
ром в торце возможен сдвиг заготовки под действием силы P_z, кото
рый предотвращается силами трения, возникающими в местах кон­
такта заготовки с боковыми поверхностями призмы (¥\...... F₄) и при­
хватами (F₅,F₆).

P_z = F_l + F₂+F₃ +F₄ + F₅ + F₆ (2)

Силы трения

W + P_Y
F_l = F₂=F₃ = F₄ = Nf₂=--------------- f₂ (3)

4sin a/2

W

\

(4)

и f₂ - коэффициенты трения ; fj = 0,2; f₂= 0,18

1.3. Коэффициенты запаса надежности закрепления К

К - К_о К, К₂ К₃ К₄ К₅ К₆ (5)

Ко=1,5;К₁=1;К₂=1,6;Кз=1,2;К₄=1;К₅=1;К₆=1. [1] К = 1,5 * 1,0 * 1,6 * 1,2 * 1,0 * 1,0 * 1,0 = 2,9; К = 2,9.

2.Выбор зажимного механизма.

Зажим осуществляется прихватами, которые приводятся в дей­ствие пневмоцилиндром.

3. Расчет параметров зажимного механизма.

3.1. Силы на штоке пневмоцилиндра определяют из условия равновесия сил приложенных к зажимному устройству.

Q = 2 (W/2) + 2 Р_Пр (6)

Где Р_Пр - сила сжатия пружины.

Рпр=Ю0Н [2]

Q= 10366 + 2* 100= 10566 Н.

3.2. Определение диаметра пневмоцилиндра.

4Q

Дц="\/--------------------------------------------- (7)

п рг|

Где р - давление воздуха в пневмоцепи р = 0,4 Мпа

КПД привода = 0,85

/ 4 * 10566

Д_ц= V--------------- ■ = 199 мм

3,14*0,4*0,85

По ГОСТ 15698-81 принимают Д_ц=200 мм