Расчет надежности закрепления

 

Расчетная схема воздействия сил

 

Для расчета сил закрепления при конструировании нового приспособления необходимо знать условия проектируемой обработки – величину, направление и место приложения сил, сдвигающих заготовку, а также схему ее установки и закрепления. Расчет сил закрепления может быть сведен к задаче статики на равновесие заготовки под действием приложенных к ней внешних сил.

К обрабатываемой заготовке приложены силы, возникающие в процессе обработки, искомые силы закрепления и реакции опор. Под действием этих сил заготовка должна находиться в равновесии. Сила закрепления Q должна быть достаточной для предупреждения смещения установленной в приспособление заготовки.

 

Расчет нагрузок, создаваемых силами резания

 

При работе осевым инструментом (сверло, зенкер) на заготовку действуют крутящий момент М_кр и осевая сила Р_о. Их величины могут быть вычислены на основе компьютерных расчетов или по справочникам. Связь между мощностью N в кВт и моментом М_кр в кН*м выражается следующей зависимостью:

 

 

где n – частота вращения инструмента, об/мин.

Отсюда:

Связь между мощностью и осевой силой Р_о – соотношением:

 

где v – скорость резания, м/мин.

Отсюда:

 

Расчет усилий зажима

 

Исходя из схемы I, сила P, возникающая в процессе обработки, и сила закрепления Q₁ прижимают заготовку к опорам приспособления. При постоянном значении P сила Q₁ = 0. Т. к. в данном случае сила P может быть нестабильной, выбираем Q₁ > 0 для предупреждения вибраций, зазоров в системе и для повышения ее жесткости.

 

 

где k_з – коэффициент запаса;

 P – сила, расчитанная в п. 5.2.

Исходя из схемы II закрепления заготовки в горизонтальной плоскости, момент M, возникающий в процессе обработки, стремится повернуть заготовку вокруг оси высверливаемого отверстия. Отсюда:

 

 

где k_з – коэффициент запаса;

 M – момент, расчитанный в п. 5.2;

 L – расстояние от центра масс заготовки до предполагаемого отверстия;

 f₁ – коэффициент трения в зоне контакта прижим – заготовка;

 f₂ – коэффициент трения в зоне контакта опора – заготовка;

 – угол между базовыми поверхностями.

Примем

Коэффициент запаса k_з учитывает неточность расчетов, непостоянство условий установки заготовки и обработки. Он равен произведению шести первичных коэффициентов запаса k₁ – k₆:

 

 

где – k₁ – коэффициент неточности расчета (1.5 – 2.0), примем k₁ = 1.5;

– k₂ – коэффициент случайных неровностей на поверхности заготовки, при чистовой обработке k₂ = 1.0;

– k₃ – коэффициент затупления и выкрашивания режущей кромки инструмента, см. табл. 1;

– k₄ – коэффициент прерывистости резания (1.0 – 1.2), примем k₄ = 1.1;

– k₅ – коэффициент нестабильности усилия, при ручном зажиме k₅ = 1.2;

– k₆ – коэффициент крутящего момента, примем k₆ = 1.5.

 

Таблица 1.

Метод обработки	Силовые компоненты резания	Коэффициент kз	Материал заготовки
Сверление	Mкр P0	0.15 1.0	Чугун
Зенкерование	Mкр P0	1.3 1.2	– <> –
Предварительное точение	Px   Py   Pz	1.0 1.0 1.4 (1.1) 1.2 (1.4) 1.6 (1.0) 1.25 (1.3)	Сталь Чугун Сталь Чугун Сталь Чугун
Фрезерование	Pz	1.7 1.3	Сталь Чугун
Шлифование	Pz	1.2	–
Протягивание	Pz	1.5	–

 

Соответственно, k₃₁ = 1.0; k₃₂ =0.15.

Таким образом: