3.5 Расчет надежности закрепления

Наиболее ресурсоемкой обработкой является расточка отверстия диаметром 25Н7. Рассмотрим схему действии сил при данной обработке. На заготовку действуют силы резанья Р_х , P_Y, P_z, сила притяжения магнитной плитой Q, силы трения заготовки с поверхностью приспособления F_тр ( -сила трения заготовки о нижнюю поверхность приспособления; - сила трения заготовки о боковую поверхность приспособления).

Рисунок 6 – Схема сил действующих на заготовку

Значение удерживающей силы приспособления с постоянным магнитом рассчитывается по формуле:

где:

Р_уд - удельная сила постоянных магнитов, МПа, F – площадь контакта заготовки с поверхностью приспособления, мм².

Коэффициент трения принимаем f = 0.2.

Вводим коэффициент запаса k, он необходим для исключения риска смешения заготовки при обработке и равен произведению шести составляющих коэффициентов:

k₁=1.1, коэффициент учитывающий неточности расчета.

k₂=1, коэффициент учитывающий неровности поверхностного слоя заготовки.

k₃=1,2, коэффициент учитывающий затупление и случайное выкрашивание режущей кромки инструмента.

k₄=1, коэффициент учитывающий прерывность резанья.

k₅=1, коэффициент учитывающий наличие моментов стремящихся повернуть заготовку.

k₆=1.1, коэффициент учитывающий нестабильность усилий закрепления.

Коэффициент запаса приминаем k=1,4

Расчет сил резания:

, где

v – скорость резанья, м/мин.

N – мощность резанья, Вт.

;

Сила трения заготовки с поверхности приспособления .

.

Удерживающая сила по нижней поверхности: .

.

.

Удерживающая сила по боковой поверхности:

.

.

Результирующий вектор силы находим геометрически (рис.2)

.

Надежность закрепления поверяем по формуле:

.

Н.

Надежность закрепления обеспечена, так как Н.

3.6 Режущий инструмент

• Для обработки детали «Сектор зубчатый» спроектируем режущий инструмент: Фреза концевая с механическим креплением режущих пластин.

Произведем проверочный расчет фрезы на жесткость соответствии с методикой [36, с.97-114].

Для определения жесткости фрезы представим её как консольно закрепленную балку, на которую действуют силы резания. В данном случае сила Рх направлена параллельно оси фрезы вследствие чего не влияет на еще жесткость. Окружную силу Рz заменяем изгибающим моментом Рz*r.

Схема закрепления, действующих сил и эпюра изгибающих моментов представлены на рисунке 7.

Рисунок 7 - Схема закрепления, действующих сил и эпюра изгибающих моментов.

Уравнение упругой линии балки имеет вид:

Следовательно, наибольшей прогиб фрезы имеем при z=l и определяем по формуле:

Скорость резания при фрезеровании рассчитывается по следующей формуле:

где:

Т- стойкость фрезы (приминаем равной 30 минут).

B-ширина фрезерования (В=8 мм).

Sz- подача на зуб ( принимает равной 0,1 мм/зуб).

t-глубина фрезерования (t=2мм).

D-диаметр фрезы (D=12 мм).

Сv,x,y,q,m,u- коэффициенты, зависящие от условий обработки

K_v- поправочный коэффициент

К_φv – поправочный коэффициент на скорость, зависящий от главного угла в плане (таблица 6)

Таблица №11 Значен6ия коэффициента К_φv.

Типы фрез	Главный угол в плане φ,°
	90	60	45
Концевые быстрорежущие	1	-	-
Торцовые твердосплавные	0,85	1	1,1
Концевые твердосплавные	0,85	-	-

К_заг- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от качества заготовки (К_заг принимаем равным 0,95)

К_инст- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от материала режущего инструмента (К_инст принимаем равным 0,96)

К_матV- поправочный коэффициент на скорость, зависящий от отклонений механических свойств обрабатываемого материала

(К_матV принимаем равным 0,87).

На основании вышеизложенного полечим:

Главная составляющая силы резания Pz при фрезеровании определяется по формуле

где Cp - коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и другие условия (Для стали 38Х2МЮА Ср=289);

Kp - общий поправочный коэффициент, представляющий собой произведение коэффициентов, отражающих состояние отдельных параметров, влияющих на величину силы резания,

- Kqр - коэффициент, учитывающий свойства материала обрабатываемой заготовки (Kqр=1.32);

- Kvр - коэффициент, учитывающий скорость резания (Kvр=0.92);

- Kjр - коэффициент, учитывающий величину переднего угла (1.08) ;

Значения степеней x , y, u, q, w для стали 38Х2МЮА равны:

x=0.92, y=0.78, u=1, w=0.2;

Таким образом:

При фрезеровании имеет большое значение представление силы резания по вертикальной Pв и горизонтальной Рг составляющим. Горизонтальная составляющая силы резания Рг представляет собой силу, которую необходимо приложить для обеспечения движения подачи, она должна быть меньше (или равна) наибольшей силы, допускаемой механизмом продольной подачи станка:

Горизонтальная составляющая силы резания определяется из приведённых ниже соотношений и зависит от вида торцового фрезерования :

- при симметричном фрезеровании - Рг = (0,3...0,4) Рz;

- при несимметричном встречном - Рг = (0,6...0,8) Рz;

- при несимметричном попутном - Рг = (0,2...0,3) Рz ;

Величина радиальной составляющей силы резания Рy может быть определена по соотношению Рy ≈ 0,3 Рz.

Рy=0.3*388=166 H.

Осевой момент инерции рассчитываем по следующей формуле:

Подставив полученные силы в уравнение упругой линии балки получим:

На основании проведенных расчетов можно сделать вывод, что данная фреза удовлетворяет условиям жесткости предъявляемых к инструменту при обработке детали «Сектор зубчатый».