Силовой расчет приспособления

Структурная схема, отражающая взаимодействие сил резания и сил зажима, представлена на рисунке 2.2. На заготовку при сверлении отверстий действуют следующие усилия:

– осевая сила, возникающая при сверлении (Р_о);

– крутящий момент на сверле (М_кр);

– усилие зажима (W);

– реакция опоры (R);

– сила трения опорной поверхности (F_тр).

Рисунок 2.2 – Схема взаимодействия сил резания и сил зажима

Вращающий момент силы резания М_кр стремится повернуть деталь. Этому препятствует сила трения F_тр, возникающая под действием усилия зажима в зоне контакта «заготовка – приспособление». Направление действия осевой силы Р_о совпадает с направлением зажимного усилия W. Сила Р_о в рассматриваемом случае способствует закреплению заготовки в кондукторе.

Уравнение равновесия заготовки:

К × Мкр – Мтр = 0,

(2.1)

где М _кр – крутящий момент на сверле,

М_тр – момент силы трения заготовки,

К – коэффициент надежности закрепления заготовки.

В соответствии с данными работы [17] вследствие возникновения при обработке заготовок колебаний величин сил и моментов резания, вызываемых различными факторами, коэффициент надежности закрепления заготовки находится по формуле:

К = К0 × К1 × К2 × К3 × К4 × К5,

(2.2)

где К₀ – гарантированный коэффициент запаса для всех случаев обработки, К₀ = 1,5;

К₁ – коэффициент, зависящий от состояния поверхностного слоя. Так как заготовка предварительно обработана, то К₁ = 1,0;

К₂ – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления режущего инструмента. Для острого инструмента К₂ = 1,0, для изношенного – К₂ = 1,5;

К₃ – коэффициент, учитывающий увеличение силы резания при прерывистом резании. Так как обрабатывается сплошная поверхность, то К₃ = 1,0;

К₄ – коэффициент, учитывающий непостоянство зажимного усилия. Для пневматических устройств К₄ = 1,0;

К₅ – коэффициент, учитывающий неопределенность из-за неровностей места контакта заготовки с опорными элементами, К₅ = 1,5.

После подстановки получаем:

К = 1,5 × 1,0 × 1,5 × 1,0 × 1,0 × 1,5 = 3,375.

В соответствии с р асчетом режимов резания при сверлении отверстий крутящий момент на сверле и осевая сила резания составляют М _кр = 17,21 Н×м и Р _о = 1539,25 Н.

Момент силы трения заготовки находится по формуле:

Мтр = Fтр × D',

(2.3)

где D' – средний опорный диаметр, мм.

Согласно данным, представленным в работе [18], средний опорный диаметр находится по формуле:

,

(2.4)

где D – наибольший опорный диаметр заготовки, D = 164 мм;

d – наименьший опорный диаметр заготовки, d = 145 мм.

Подставляя значения диаметров, получаем

м.

Сила трения заготовки F_тр, Н находится по формуле:

Fтр = R × f,

(2.5)

где f – коэффициент трения между заготовкой и опорной поверхностью, f = 0,25.

Исходя из условия равновесия заготовки реакция опоры заготовки R, Н находится по формуле:

R = Ро + W,

(2.6)

Подставив формулы (2.2) – (2.6) в формулу (2.1) получаем следующее выражение:

К × Мкр = ( Ро + W) × f × D',

(2.7)

Из выражения (2.7) находим усилие зажатия W:

Н.

(2.8)

Таким образом, для обеспечения неподвижности заготовки в процессе обработки ее необходимо закрепить усилием не менее 41 Н.