При резании металла на ножницах с одним наклонным ножом сопротивление резанию оказывает не вся площадь сечения листа bh, как при резании параллельными ножами, а только небольшая часть его в виде треугольника ABC (рис. 7).
Рис. 7. Схема определения усилия реза ножниц с наклонным ножом
Очевидно, что благодаря наклону ножа усилие резания значительно уменьшается. Кроме того, при вдавливании ножа в металл собственно резание (сдвиг) происходит не по всему сечению треугольника ABC, а только по части его в виде трапеции ABED, так как у вершины треугольника по линии ED наступает отрыв (скалывание) металла. Величина z = h - ED характеризует глубину надреза, при которой наступает отрыв.
Таким образом, площадь трапеции ABED оказывающей сопротивление резанию, равна
, (8)
а усилие резания
, (9)
где τ ср - среднее сопротивление резанию (сдвигу) по сечению трапеции (τ ср ≈τmax).
Введя коэффициенты k1,k2,k3 получим расчетную формулу для определения усилия резания
, (10)
где 
≈ 0,6…0,75 – для мягких и твердых материалов соответственно;
k2 = 1,2…1,3 - коэффициент, учитывающий повышение усилия при притуплении ножей;
k3 = 1,1…1,2 то же, при увеличении бокового зазора между ножами при длительном их использовании.
Так как в процессе резания верхний гильотинный нож отгибает вниз отрезаемую часть листа, то для совершения работы изгиба требуется дополнительное усилие. Это усилие учитывается коэффициентом k3: k3 = 1,4…1,6 (для углов наклона ножа α =1,6…6º).
Значения σв и εн для различныхсталей приведены в таблице 1.
Определение усилия механического прижима
При резании возникают силы, стремящиеся повернуть полосу разрезаемого металла. Для противодействия поворачивающему моменту применяют прижим (рис. 6, б). Усилие механического прижима Q определяется по формуле
Q = kΔPmax/l, (11)
где k - коэффициент, зависящий от толщины h разрезаемого листа;
| h, мм | 1,0–2,5 | 4,0–6,0 | 8,0–10,0 |
| k | 4,0 | 3,0 | 2,0 |
Δ - зазор между ножами;
| h, мм | 2,5 | 4,0 | 6,3 | |
| Δ, мм | 0,15 | 0,3 | 0,45 | 0,65 |
l -расстояние между режущей кромкой нижнего ножа и центром прижима – 50…100 мм.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1.Изучить конструкцию и принцип действия ножниц с параллельными ножами и ножниц с наклонным ножом (гильотинного типа).
2. Изучитьпараметры резания ножниц с параллельными ножами и ножниц с наклонным ножом (гильотинного типа).
3. Изучить методику расчета усилия резания ножниц с параллельными ножами иножниц с наклонным ножом (гильотинного типа).
4. Рассчитать усилия резания ножниц с параллельными ножами стального листа. Исходные данные принять в соответствии с вариантов из таблицы 2.
5. Рассчитать усилия механического прижима стального листа на ножницах с параллельными ножами.
6. Рассчитать усилия резанияножниц с наклонным ножом (гильотинного типа) стального листа. Исходные данные принять в соответствии с вариантов из таблицы 2.
7. Рассчитать усилия механического прижима стального листа на ножницах с наклонным ножом (гильотинного типа).
8. Сравнить результаты расчетов и дать сравнительный анализ.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Тема лабораторной работы. Цель работы. Задачи.
2. Краткое описание принципа действия ножниц с параллельными ножами и ножниц с наклонным ножом (гильотинного типа).
3. Расчет усилия резания ножниц с параллельными ножами стального листа.
4. Расчет усилия механического прижима стального листа на ножницах с параллельными ножами.
5. Расчет усилия резанияножниц с наклонным ножом (гильотинного типа) стального листа.
6. Расчет усилия механического прижима стального листа на ножницах с наклонным ножом (гильотинного типа).
7. Вывод.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Назовите основные элементы в конструкции ножниц.
2. Приведите классификацию конструкций ножниц для резки листового и сортового проката.
3. Перечислите конструктивные особенности кривошипных листовых ножниц с наклонным ножом.
4. Какие схемы резки для кривошипных листовых ножниц вы знаете?
5. От каких параметров зависит величина хода верхнего ножа вкривошипных ножницах?
6. В каких операциях целесообразно применять ножницы с параллельными и в каких – с наклонными ножами?
2. В чем состоят конструктивные особенности кривошипно-шатунных ножниц с верхним и нижним резом?
8. С какими ножницами получается выигрыш в силе и почему?
9. Как изменяется усилие резания при резке на параллельных и наклонных ножах?
10. От каких параметров зависит усилие резания?
11. Как влияет угол наклона ножа на усилие резания?
12. Чем характеризуются основные этапы процесса резания?
КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ РАБОТЫ
Определяются в соответствии с рейтинговой оценкой знаний студентов по соответствующему направлению.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Моряков О.С. Оборудование машиностроительного производства: учебник для студ. учреждений сред.проф. образования / О.С. Моряков. - М.: Издательский центр (Академия), 2009, - 256
2. Оборудование машиностроительных предприятий: Учебник / А.Г. Схиртладзе, В.И. Выходец, Н.И. Никифоров, Я.Н. Отений / ВолгГТУ, Волгоград, 2005 - 128 с.
Таблица 2
Исходные данные для расчета
| № варианта | Сталь | Ширина b, мм | Высота h, мм | Условия резания | Угол наклона ножа |
| горячее | |||||
| холодное | |||||
| горячее | |||||
| 50С2 | холодное | ||||
| 1Х18Н9Т | горячее | ||||
| ШХ10 | холодное | ||||
| горячее | |||||
| холодное | |||||
| горячее | |||||
| 50С2 | холодное | ||||
| 1Х18Н9Т | горячее | ||||
| ШХ10 | холодное | ||||
| горячее | |||||
| холодное | |||||
| горячее | |||||
| 50С2 | холодное | ||||
| 1Х18Н9Т | горячее | ||||
| ШХ10 | холодное |
Учебное издание