Расчет требуемой силы закрепления для сверлильной операции.

 

При сверлении на заготовку действуют силы:

Р_у - сила, действующая в направлении оси вращения сверла

Р₂ - тангенциальная сила, касательная к поверхности резания

Р_у - радиальная сила, направление перпендикулярно к оси отверстия обработки заготовки.

Крутящий момент М_кт. Стремится повернуть заготовку вокруг оси.

Для того чтобы предотвратить поворот заготовки, к ней необходимо приложить силу закрепления Qз, определяется сила закрепления заготовки по формуле(1):

Qз¹ = K*Mkp/f*D [H], [1]

1) Q_з = 1,4*413,8/0,34*20= 173.3 [H]

2) Q_з = 1,4*9.6/0,34*20=5 [H], где

f=0,34-коэффициент трения в контакте поверхностей заготовки и зажимного элемента;

K=1,4-коэффициент запаса;

D-диаметр отверстия;

Mkp-крутящий момент на сверле [H*m];

Крутящий момент рассчитывается по формуле (2):

Mkp = 10*См*D^Ум*Дм*К_р, [Н*M] [2]

1) Мkp = 10*0,0345*16^2,0*0,8*1= 413,8 [H*m]

2) Мkp = 10*0,0345*3^2,0*0,8*1= 9.6[H*m], где

См=0,0345 - постоянный коэффициент при сверлении;

D=3;16 - диаметр сверла;

Дм=2 - показатель степени для диаметра сверла;

Ум=0,8 - показатель степени для диаметра сверла;

Кр=1,0 - коэффициент учитывающий влияние механических свойств

 

Расчет требуемой силы закрепления для токарной операции.

Q_з=K_з*М_рез/z*f*r, [H] [1]

Q_з = 1.5*32,029/1*1.3*35 = 48,0435/ 45,5 = 1,055 [H], где

z - количество прутков патрона;

f - коэффициент трения в контакте кулачков с заготовкой;

r - радиус зажатой кулачками детали; (т.е. заготовки)

К_з - коэффициент заготовки (1.5)

М_рез - момент резания

М_рез = P_z* D_обр/2, [H*М] [2]

М_рез = 1016.82*0,016/2 = 32,029 [H*М], где

P_z - сила резания, действующая на заготовку при обр-ке [Н];

D_обр. – наружный (обрабатывающий) диаметр заготовки [мм].

P_z = 10*Cр_z*t^x*S^y*К_рⁿ, [Н] [3]

P_z =10*300*3¹*3.75^0.75300^-0.15 = 1016.82 [Н], где

Kp = KMp·K j p·K g p·K l p·Krp - поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания.(300)

Сp_z; x_р; y_р; n_р - коэффициент и показатели степени

S – величина подачи

t – глубина резания

Таблица 3 Значения коэффициента C_p и показателей степени в формуле для определения окружной силы P_z

Фрезы	Инструментальный материал	Cp	xp	yp	up	qp	wp
Обработка конструкционной стали, sв=750 МПа
Торцовые	Т15К6			0,75	1,1	1,3	0,2
Р6М5	82,2	0,95	0,8	1,1	1,1
Цилиндрические	Т15К6		0,88	0,75		0,87
Р6М5	68,2	0,86	0,72		0,86
Дисковые и отрезные	Т15К6		0,9	0,8	1,1	1,1	0,1
Р6М5	68,2	0,86	0,72		0,86
Концевые	Т15К6	12,5	0,85	0,75		0,73	-0,13
Р6М5	68,2	0,86	0,72		0,86
Фасонные	Р6М5		0,86	0,72		0,86

 

Таблица 4 Значения коэффициента C_v и показателей степени в формуле скорости резания

Фрезы	Инструментальный материал	Sz	Cv	qv	xv	yv	uv	pv	mv
Обработка конструкционной стали, в=750 МПа
Торцовые	Т15К6	-		0,2	0,1	0,4	0,2		0,2
Р6М5*	0,1	64,7	0,25	0,2	0,15
>0,1		0,4
Цилиндрические	Р6М5*			0,45	0,3	0,2	0,1	0,1	0,33
>0,1	35,4	0,4
Дисковые со вставными ножами	Т15К6	<0,06		0,2	0,3	0,12	0,1		0,35
0,06-0,12		0,4
0,12		0,4
Р6М5*		75,5	0,25	0,3	0,2	0,1	0,1	0,2
>0,1	48,5	0,4
Дисковые цельные	Р6М5*	-	68,5	0,25	0,3	0,2	0,1	0,1	0,2
Отрезные	Р6М5*	-		0,25	0,3	0,2	0,2	0,1	0,2
Концевые	Т15К6	-		0,44	0,24	0,26	0,1	0,1	0,37
Р6М5*	-	46,7	0,45	0,5	0,5	0,1	0,1	0,33
Угловые и фасонные	Р6М5*	-	48,5	0,45	0,3	0,2	0,1	0,1	0,33
Шпоночные	-		0,3	0,3	0,25			0,26

 

Расчет усилия зажима оснастки - клинового кондуктора

С гидравлическим приводом.

Для выбора гидроцилиндра на кондукторе необходимо сделать расчет на удержание деталей в гидравлической системе:

1. Определяем силу зажима детали, действующую на один кулачок:

W = K * PZ * R0 / f * R, где

Pz - сила резания, Pz = 2784,62 Н;

Ro – диаметр получаемой детали, мм; D = 20 мм;

K - коэффициент запаса, К=1,8;

f - коэффициент трения на рабочей поверхности кулачков, f =0,15;

R - радиус заготовки, R= 72,5мм;

W = 1,8 * 2784,62 * 70 / 0,15 * 72,5 = 24197 Н.

2. Определяем силу, действующую на пижимы:

Wo = W × n

где n – число гидропирижимов, n=3;

W0 = 3 * 24197 = 72591 Н.

3. Определяем диаметр поршня цилиндра и выбираем ближайший больший стандартный размер:

Dп = 1,13*√(W/ρ)

где p – давление масла на поршень, p=20-75кгс/см2; для перевода в ньютоны умножаю на 9,8.

Dп = 1,13 * √(72591 / 50*9,8) = 13,75 см = 137,5 мм.

Принимаем диаметр поршня 140 мм.

4. Определяем диаметр штока:

Dш = 0,5-0,7Dп

Dш = 0,7 × 140 = 98 мм.

5. Определяем потребную силу на штоке:

Q = (π/4) * (D2 – d2) * ρ * η

где D – диаметр поршня гидроцилиндра, 50мм;

р – давление масла на поршень 2,0-7,5МПа;

ŋ =0,85-0,9 – КПД гидроцилиндра;

d –диаметр штока, 35мм.

Q = (3,14/4) * (1402 - 982) *7,5 * 0,9 = 52966 Н.

6. Определяем производительность гидроцилиндра:

Q = W * L / t * ρ * η

Q = 72591 * 22 / 1,3 * 7,5 * 0,9 = 8272 м3/сек

7. Определяем время срабатывания гидроцилиндра:

Q = P * L / t * ρ * η

Q = 3,14 * 502 * 22 / 4 * 103 *8272 = 0,005 с.

где D – диаметр цилиндра;

L – ход поршня;

Q – производительность.

 

Расчетное усилие зажима детали 6735Н соответствует паспортным данным станка.

 

Разработка специального инструмента необходимого для зажима заготовки при сверлильной обработке

Как уже было сказано ранее, для зажима заготовки при сверлильной обработке необходимых нам отверстий, используем кондуктор с пневматическим приводом системы зажима/разжима заготовки и с кондукторными втулками для задачи точного направления режущего инструмента (сверла) к заготовке. Кондуктор должен повторять форму заготовки. Для массового производства, кондуктор незаменим, ибо он позволяет нам сократить время обработки детали.

Для зажима заготовки во время токарной обработки будем кулачки трёхкулачкового патрона. Кулачки должны быть изготовлены или заказаны из твердого сплава, для достижения необходимой величины сил зажима, а также для того чтобы, не деформировать шероховатость заготовки.