Расчет сил зажима может быть сведен к решению задачи статики на равновесие твердого тела (заготовки) под действием системы внешних (и внутренних) сил.
К заготовке с одной стороны приложены силы, возникающие в процессе обработки, с другой – искомые зажимные силы и реакции опор. Под действием этих сил заготовка должна находится в равновесии. При расчетах следует ориентироваться на такую стадию сдвигающих сил и моментовЮ при которой силы зажима получаются наибольшими.
Исходными данными для расчета являются:
1)схема базирования заготовки;
2)величина, направление и место приложения сил, возникающих при обработке;
3)схема закрепления заготовки, то есть направления и точки приложения зажимной силы.
Рассмотрим подробнее выбор исходных данных. Типовые схемы установки уже изучены достаточно подробно. Рассмотрим силы, определяющие в отдельных случаях возможность смещения заготовки, возникновения вибраций или деформаций.
При обработке на заготовку действуют силы резания, объемные силы, а также силы второстепенного и случайного характера.
Силы резания. По величине, направлению и месту приложения силы резания являются переменными факторами. При неустановившемся режиме (врезании инструмента) сила резания возрастает от нуля до максимума и уменьшается от максимума до нуля (сход инструмента).
При установившемся режиме она также не постоянна и изменяется в определенных пределах. Амплитуда колебаний силы резания в этом случае достигает 0,1 ее номинальной величины. Точка приложения силы резания в процессе обработки непрерывно перемещается по обрабатываемой поверхности, поэтому сила резания имеет не статический, а динамический характер. При обработке прерывистых поверхностей динамичность резания еще более возрастает. С затуплением инструмента сила резания увеличивается на 10…70% и более.
|
|
Величина сил резания рассчитывается по формулам теории резания металлов или выбирается из нормативов. Но с учетом сказанного выше при расчетах зажимных сил, величину сил резания увеличивают, вводя коэффициент запаса К, гарантируя тем самым надежность закрепления заготовки.
Этот коэффициент должен учитывать возможные отклонения в условиях обработки на операции: неоднородность обрабатываемых заготовок, затупление режущего инструмента и связанное с ним увеличение сил резания, а также непостоянство условий установки и закрепления заготовок. В зависимости от конкретных условий выполнения технологической операции значение К следует выбирать дифференцировано. Величину К можно определить как произведение первичных коэффициентов:
К= К0 
К1 К2 К3 К4 К5 К6;
где К0 – гарантированный коэффициент запаса; для всех случаев принимается равным 1,5.
К1 – учитывает наличие случайных неровностей на черновых поверхностях заготовок (колебание припусков). При черновой обработке К1=1,2, при чистовой К1=1,0.
К2 – учитывает увеличение сил резания при затуплении инструмента. Значения К2 для различных инструментов даны в книге Корсакова В.С. «Основы конструирования приспособлений».
К3 – учитывает увеличение сил резания при обработке прерывистых поверхностей при работе с зазорами: К3=1,2.
К4 – характеризует постоянство зажимной силы. Для зажимов с ручным приводом К4=1,3, с механизированным приводом – К4=1,0, если допуск на размер заготовки не влияет на силу зажима.
|
|
К5 – характеризует зажимные механизмы с ручным приводом. При удобном положении рукоятки зажима и малом диапазоне угла ее отклонения К5=1,0; при большом диапазоне угла отклонения рукоятки (более 900) или неудобном расположении рукояток К5=1,2.
К6 – принимается в расчет только при наличии в наладке моментов, стремящихся провернуть заготовку, и характеризует влияние макронеровностей базовой поверхности. Если заготовка установлена базовой плоскостью на опоры с ограниченной поверхностью контакта (штыри, пластинки) К6=1,0. Если на планки или другие элементы с большой поверхностью контакта (опоры-шайбы), то величины К6=1,5.
В целом коэффициент К может колебаться в пределах от 1,5 до 2,5.
Объемные силы тяжести заготовки, центробежные и инерционные силы – возникают при определенных условиях обработки. Сила тяжести заготовки действует и учитывается при установке на вертикальные и наклонно расположенные элементы.
Центробежные силы возникают в процессе обработки при смещении центра тяжести заготовки относительно ее оси вращения. Величина действующих на заготовку центробежных сил и моментов (при динамическом дисбалансе) сопоставима с силами резания при чистовой обработке.
Инерционные силы (моменты) возникают и имеют значение тогда, когда заготовка совершает возвратно-поступательное движение или вращается с большими угловыми ускорениями.
Кроме этого в ряде случаев возникают второстепенные силы, такие как трение в центрах, трение при выводе сверла и др., которые в большинстве случаев не учитываются ввиду незначительности их величины.