Методика расчета сил зажима

Правило:

Определение силы зажима заготовки производится в результате решения задачи статики на равновесие заготовки под действием системы внешних сил и сил закрепления.

Рис. 1.35 Изменение крутящего момента

К внешним силам, действующим на заготовку, относятся:

1. Составляющие силы резания, которые по величине, направлению и месту приложения являются переменными факторами. При расчете следует принимать наихудший случай действия сил.

2. Объемные силы, к которым относятся центробежные и инер­ционные силы, а также силы тяжести заготовки. Данные силы возни­кают при определенных условиях обработки.

3. Второстепенные силы, возникающие при врезании или выходе режущего инструмента (рис. 1.35).

Таким образом к заготовке с одной стороны приложены силы резания, Pz, Py объемные и второстепенные силы, а с другой стороны - искомые зажимные силы и реакции опор. Под действием этих сил заготовка должна сохранять равновесие.

Допускается в случаях, когда нет явного преимущества объем­ных и второстепенных сил над силами резания, учитывать их влияние путем введения коэффициента запаса К следующим образом:

К = К₀К₁К₂К₃К₄К₅К_б, (1.9)

где К_о= 1,5 - гарантированный коэффициент запаса;

K₁ - учитывает состояние технологических баз (при черновых базах K₁=1,2, при чистовых K₁₌0);

К₂, - учитывает затупление инструмента;

К₃ - учитывает ударную нагрузку на инструмент;

К₄ - учитывает стабильность силового привода;

К₅ - характеризует зажимные механизмы с ручным приводом (при удобном зажиме К₅=1, при стесненном К₅=1,2);

К₆ - учитывает форму и схему расположения установочных эле­ментов приспособления.

Рис. 1.36 Схема закрепления

Исходными данными при расчете силы зажима являются:

-схема установки, разработанная с учетом схемы базирования за­готовки, разработанная технологами;

-величина, направление и место приложения внешних сил, воз­никающих при обработке;

-схема закрепления заготовки, определяющая направление и точку приложения зажимной силы W.

Рис. 1.37 Схема закрепления

При выборе направления зажимной силы W необходимо стре­миться выдержать следующие правила:

1. Сила зажима должна быть направлена перпендикулярно по­верхности установочных элементов, чтобы обеспечить плотный контакт между технологической базой заготовки и УЭ.

2. При базировании по нескольким технологическим базам (рис. 1.36) сила зажима должна быть направлена на тот установочный элемент, с которым заготовка имеет наибольшую площадь контакта.

3. Направление силы зажима должно, по возможности, со­впадать с направлением веса заготовки и сил резания.

Однако на практике трудно удовлетворить всем этим правилам одно­временно и поэтому всегда необходимо искать оптимальное решение. При выборе места приложения силы W следует придержи­ваться следующих правил:

1. Сила зажима не должна опрокидывать или сдвигать заготовку по установочным элементам приспособления. Для этого необходимо, чтобы точка приложения силы зажима: а) проектировалась на установочный элемент, по возможности ближе к его центру, или в многоугольник, обра­зованный линиями, соединяющими установочные элементы; б) лежала бы на участке поверхности заготовки, параллельной поверхности уста­новочного элемента, воспринимающего силу зажима (рис. 1.36).

2. Сила зажима с реакциями опор не должна создавать изгибающих деформаций (рис. 1.37).

3. Точки приложения силы зажима должны быть расположены как можно ближе к месту обработки, особенно для нежестких заготовок.

Приведем несколько примеров расчета силы W (п. 1,2,3,4).

Пример 1:

Полный расчет силы зажима W.

Рис. 1.38 Схема фрезерования

Силы Pv, Ph. стремятся повернуть заготовку против часовой стрелки вокруг точки О. Повороту будут препядствовать: моменты от силы трения Rf_v веса заготовки Q, силы трения wf_t и силы зажима W заготовки.

Составим уравнение моментов относительно точки О:

Pvd + Phb -wfd-G 0,5d - Rf_xc - wa = 0 (1.10)

Из условия равновесия сил определяем:

SP=0

G-Rj + \vf-Pv

R_} = G + wf- Pv

W=(Pv*(d+f*f₁*c)+Ph*b-G*(0.5*d+ f*f₁*c))/(fd+ f*f₁*c+a)

Wn=(K[Pv(d+ f*f₁*c)+Phb]-G(0.5d+ f*f₁*c))/(f*d+ f*f₁*c)

b→min

a→max

Упрощенный расчет: Mp=Pvd+Phb Mp=K(Pvd+Phb) M3=wa+wfd

c=50

f=fr°>¹

_Trr K(Pvd+Phd)

^Wy= _f+f.d ^

H'n=9327H G=100H Ph=2000H Pv=1000H £=2a=20 ГГу=9333Н.

Пример 2:

Рассмотрим еще один пример. В заготовке на агрегатном станке

сверлится отверстие.