1.10. Расчёт сил зажима заготовки

1.10.1. Исходные данные и последовательность расчета

Перед обработкой заготовку зажимают, чтобы зафиксировать то положение, которое ей придали базированием, так как положение заготовки должно быть неизменным во время обработки. Силу зажима считают из условия, что при резании сдвигающие силы не нарушают равновесия детали.

Для расчета силы зажима необходимо знать:

- схему базирования заготовки на операции,

- схему резания,

- направление и величину сил резания, действующих на заготовку со стороны инструмента,

- коэффициент трения  на площадках контакта заготовки и приспособления (см. Приложение 2 таблица 2.2),

- условия обработки, влияющие на расчетный коэффициент запаса сил резания К.

После выбора схемы базирования выполните расчет силы зажима для своего варианта в следующем порядке:

1. Изобразите схему резания на операции и направьте на ней силы и моменты сил резания, действующие на заготовку,

2. Изучите основы расчета сил зажима по литературе: /1, с.30.. .38; 2,с.32...37; 3, с.92.,.124; 7,с.33...40/.

3. Выберите точки приложения и направьте силы зажима на заготовку.

4. Рассчитайте силы резания по справочнику /6/ и коэффициент запаса сил резания К по справочникам / 5, с. 382„„384 или 6, с. 85/

5. Выполните силовой расчет заготовки для определения силы зажима.

1.10.2. Методические указания к выполнению задания

Силы зажима следует по возможности направлять на поверхность базирования с наибольшей площадью.

Силы резания не должны восприниматься зажимным устройством и специальными упорами. Предпочтительным является вариант, в котором силы зажима и резания взаимно перпендикулярны.

Выбирая точку приложения и направление сил зажима, следят за тем, чтобы исключить прогиб нежесткой детали.

Силы резания, сдвигающие заготовку при обработке, необходимо рассчитать по эмпирическим формулам в зависимости от условий резания, заданных в таблице 1.1 для каждого варианта. Недостающие условия выберите самостоятельно. Методика расчета сил резания приведена в /6,глава 4/.

Величину сил зажима определяют, решая задачу статики на равновесие твердого тела, находящегося под действием сил зажима, сил и моментов резания, реакций опор.

1.10.3. Методика расчета сил зажима

1 .Изобразите схему равновесия детали под действием всех сил. Для этого изолируйте деталь от остальных элементов системы и замените их действие силами. Например, на рисунке 1.8,а заготовка удерживается двумя прихватами на операции фрезероваьше плоскости цилиндрической фрезой. На рис. 1.8,6 деталь изолирована от инструмента, зажима и опоры. Действие отброшенных элементов на деталь заменили сила Р₂, силы зажима ^^т и реакция опоры N.

Рисунок 1.8 - Графическая модель равновесия заготовки

2. 3апипште условие равновесия детали в виде уравнений статики, число которых должно быть равно числу неизвестных сил. Например, для расчетной схемы на рис. 1.8,6 достаточно двух уравнений: сумма проекций всех сил на осиZ и Y равна нулю:

F_iz = 0

F_iy = 0

Спроектировав силы, получим:

2W – N = 0, следовательно, N = 2W

KРz – 2F_тр1 – 2F_тр2 = 0

Где К - коэффициент запаса сил и моментов сил резания,

F_тр1 и 2F_тр2 силы трения, возникающие на площадках контакта

заготовки и приспособления. Силы трения вводят в расчетные уравнения,

когда силы резания и зажима взаимно перпендикулярны.

3.Силу трения выражают через нормальную реакцию и коэффициент

трения . В приведенном примере F_тр1 = W и 2F_тр2 = N.

Затем решают данную систему уравнений относительно силы зажима.

KРz – 2W – 2W = 0

Если на заготовку действует вращающий момент со стороны инструмента, одно из уравнений статики записывается через моменты всех сил, которые могут поворачивать заготовку. Ось поворота выбирают из условия, что относительно нее моменты сил, сдвигающих заготовку, должны быть максимальны. Если момент от сил резания не воспринимается упорами, его уравновешивают моментами сил трения, возникающих по площадкам контакта заготовки и приспособления. Примером служит задача, приведенная в разделе 1.10.4.