Кинематический расчет механизмов резания

Определяем передаточное число плоскоременной передачи, не учитывая явле­ние упругого проскальзывания:

U_p.n=

где d₂ - диаметр ведущего шкива привода механизма резания станка d₂ =252 мм, d₃ - диаметр ведомого шкива, d₃ =80 мм.

U_p.n=

Определяем частоту вращения шпинделя станка:

n_ш=n_дв U_p.n ,

где n_дв- частота вращения вала электродвигателя привода меха­низма резания станка по техническому паспорту, n_дв = 1500 мин^-1,

n_ш=1500 3 = 4500 мин^-1.

Скорость резания, соответствующая частоте вращения шпинделя n_ш , для фрезы наибольшего допустимого диаметра D_ф.max=150 мм:

V_p=

V_p= м/с

Расчет режимов обработки.

Определим среднюю высоту снимаемого припуска. Для криволинейных профилей она определяется как отношение площади поперечного сечения срезаемого слоя к ширине профиля.

Площадь поперечного сечения профиля:

S= 706.5 мм², (3.19)

Средняя высота припуска h= мм

Определим предельную скорость подачи заготовки из условия допустимой подачи на один резец. Расчет производим по методике А.Л. Бершадского на осно­вании следующих данных: частота вращения шпинделя - n = 4500 мин^-1, диаметр D=140 мм, скорость резания V= м/с, ширина фрезерования – b=30 мм, глубина фрезерования - h = 23.5 мм , количество зубьев z=4, шаг между резцами t= мм, порода древесины - ель, влажность W= 30%.

Определим подачу на резец:

c= ,

c= мм.

Средний кинематический угол встречи :

;

- длина дуги контакта;

= ;

Средняя толщина стружки:

e=c× =1.05×0,41=0,43 мм;

Определяем приращение радиуса затупления по формуле:

Dr=έ× ×n×T/1000=0,0011×57,3×4500×3,5/1000=0,99;

Найдем коэффициент затупления ножа:

a_r=1+ ,

a_r=1+ ;

Удельная сила резания по задней поверхности ножа для сосны (взял параметры сосны на основе данных Бершадского, т.к. про ель информации не нашел):

p = 1.6 + 0,036 y . кг/мм;

где y - угол перерезания волокон; y = 24.2°;

p = 1.6 + 0,036 24.2=2,5 кг/мм;

Удельная сила резания по передней поверхности для сосны:

k = (0.2+0.004 y)d+(0.07+0.0015 y) V-(5.5+0.17 y), кг/мм²,

k= (0.2+0.004 24.2) 70+(0.07+0.0015 24.2) (90-33)-(5.5+0.17 24.2)=

=4,2, кг/мм²

Средняя касательная сила резания (усилие резания), при e>0.1 мм:

P=(a_rpb+ c sinQ k b) ,

P=(1.03×2.5×30+0,5×0.41×4,2×30) = 53,7 кг;

Мощность на резании:

N=P×V/102=53,7×33/102=17,4 кВт;

Сила резания по задней поверхности резца:

P_з=(a_r - 0.8) pb = (1,03-0.8) 2.5 30 =8,99 кг;

Сила резания по передней поверхности резца:

P_п= F_k- F_з=45,37 – 8,99 = 36,38 кг;

Радиальная сила:

R= 0.5 P_з - P_п tg (90-d-j_тр)=

=0.5 1.03² 8.99 – 36.38 tg (90°-70°-15°)= 1.59 кг;

Сопротивление подаче:

Q= PcosQ + R sinQ=45.37 cos 24.2°+1.59sin 24.2°=42.33 кг;

Сила нормальная к подаче:

S= PcosQ - R sinQ=45.37 cos 24.2°-1.59sin 24.2°=41.03 кг.

Сила резания, приходящаяся на один резец:

P_зуб= ;

P_зуб=110×90,2/57.3=173,2 кг;

Подачу на резец (на один нож) определяем по формуле:

с= , мм;

с= , мм

Скорость подачи:

U=

U= м/мин.

Процесс модернизации

В процессе модернизации станка можно установить автоподатчик.

Автоподатчик используется при обработке боль­ших партий прямолинейных заготовок. Он обеспечивает равномерную подачу де­талей, повышает качество получаемого изделия, производительность и безопас­ность труда.

Автоподатчик подвешивается на штанге при помощи поворотного кронштей­на опорной колонны, закреплённой на столе станка.. Заготовка подается вращающимися роликами. Для на­стройки на толщину и ширину обработки автоподатчик можно переставлять по вы­соте и ширине. Кроме того, его можно повернуть относительно оси колонки и ус­тановить в нерабочее положение.

Наладка фрезерных станков с механической подачей. В этих станках дополнительно устанавливают автоподатчик. Требова­ния к точности его установки такие же, как и для фуговальных станков. По высоте автоподатчик располагают так, чтобы рас­стояние от стола до подающих роликов было на 2...3 мм меньше высоты обрабатываемой заготовки.

Для обеспечения надежного прижима заготовки к направ­ляющим линейкам автоподатчик поворачивают на небольшой угол вокруг вертикальной оси. Величину угла между направле­нием подачи и рабочей плоскостью линеек выбирают в зависи­мости от влажности древесины и толщины снимаемого слоя и принимают равной 1...3°.

После установки в требуемое положе­ние автоподатчик следует закрепить стопорными устройствами.

Скорость подачи на станках, оснащенных автоподатчиком, выбирают в зависимости от породы древесины, глубины паза и площади сечения фрезеруемого слоя по табличным данным.

Частоту вращения подающих роликов регулируют на холос­том ходу бесступенчато путем вращения маховичка.

Наименьшее передаточное число конического фрикционного вариатора без учёта явления геометрического скольжения:

U_{в мин}= ,

где D _ф.к - диаметр фрикционного кольца вариатора, D _ф.к = 45мм, , D_ф.дmax - наибольший диаметр фрикционного диска, D _{ф.д max}=160

U_{в мин}= ,

Наибольшее передаточное число фрикционного вариатора без учёта явления геометрического скольжения:

U_{в мах}= , (3.7)

где D _{ф.д мин}- наименьший диаметр фрикционного диска, D _{ф.д мин} =45 мм

U_{в мах}= .

Передаточное число зубчатой передачи привода вальцов автоподатчика U_зп есть произведение передаточных чисел: чер­вячной пары червяк 4 - червячное колесо 5 (U_ч.п), пар зубчатых колёс 6 и 7 (U_зп1), 8 и 9 (U_зп2):

U_зп= U_ч.п U_зп1 U_зп2 . (3.8)

Выражая множители уравнения (3.8) через отношения соответствующих чи­сел зубьев, получим выражение:

U_зп= , (3.9)

где z₄, z₅, z₆, z₇, z₈, z₉ - числа зубьев соответственно 4, 5, 6, 7, 8, 9 зубчатого колеса, z₄ =2, z₅ =32, z₆ =30, z₇ =35, z₈ = 24, z₉ =27,

U_зп= .

Определяем наименьшее передаточное число механизма привода подающих вальцов:

U_мин = U_{в мин} U_зп (3.10)

U_мин = 0.287 0.0476 = 0.0137

Определяем наибольшее передаточное число механизма привода:

U_мах = U_{в мах} U_зп (3.11)

U_мах = 1.02 0.0476 = 0.048

Наименьшая частота вращения подающих вальцов автоподатчика:

n_мин=n_дв2 U_мин , (3.12)

где n_дв2 - частота вращения вала электродвигателя автоподатчика, n_дв2 = 1500 мин^-1,

n_мин=1500 0.0137 = 20.6 мин^-1

Наибольшая частота вращения подающих вальцов автоподатчика:

n_мах=n_дв2 U_мах , (3.13)

n_мах=1500 0.048= 72 мин^-1 .

Наименьшая скорость подачи вальцового автоподатчика:

V_sмин= , (3.14)

где d_в - диаметр подающего вальца, d_в =125 мм,

V_sмин= м/мин.

Наибольшая скорость подачи вальцового автоподатчика

V_sмах= , (3.15)

V_sмах= м/мин.

Как видно, диапазон скоростей подач, обеспечиваемый автоподатчиком 8...25м/мин соответствует интервалу, заявленному в технической характеристике. Некоторая неточность обусловлена погрешностью расчёта при округлении множи­телей.

ВЫВОД ПО РАБОТЕ.

В процессе выполнения курсовой работы был рассмотрен фрезерный станок ФС-1 и его модернизация, добавление автоподатчика. Он обеспечивает равномерную подачу де­талей, повышает качество получаемого изделия, производительность и безопас­ность труда.

Список используемой литературы:

1. Бершадский А.Л., Цветкова Н.И. «Резание древесины», Минск, 1975г.

2. Коротков В.И. «Деревообрабатывающие станки», Москва, 1991г.

3. Морозов В.Г. Справочник «Дереворежущий инструмент», Москва, 1988г.

4. Амалицкий В.В, Санёв В.И «Оборудование и инструмент деревообрабатывающих предприятий», Москва, 1975г.

5. Паспорт станка ФС-1.

6. Паспорт станка ФСА-1.