Деталь при её обработке на станке

      Деталь, после её установки в приспособлении на металлорежущем станке, должна находиться в положении устойчивого равновесия под действием всех действующих на неё сил. Силы, действующие на деталь условно можно разделить на два основных вида – активные и пассивные силы.

      К активным силам относят те силы, которые стремятся сместить её из положения равновесия, достигнутого при установке. Это, прежде всего, силы резания, действующие на обрабатываемую деталь со стороны режущего инструмента – «Р_р». Если деталь обрабатывается на металлорежущем станке, рабочий стол которого перемещается возвратно-поступательно или вращается с большой скоростью, то следует учитывать инерционные «F_и» и центробежные «F_ц» силы.

     К пассивным силам относят те силы, которые препятствуют возможному смещению детали под действием активных сил. Это будет непосредственно масса самой детали «mg», сила зажима детали на приспособлении «W» и силы трения в местах контакта детали с опорами приспособления «F_тр».

      Соотношение активных и пассивных сил можно записать в виде следующего неравенства:

W + mg +F_тр > Р_р + F_и + F_ц.

      Если учесть, что большинство металлорежущих станков работают с невысокими скоростями возвратно-поступательных перемещений рабочего стола и скоростей их вращения и, следовательно, инерционные и центробежные силы крайне не велики, вышеприведенное неравенство можно записать упрощенно:

W + mg +F_тр > к* Р_р:

Где;   к – коэффициент запаса к = 1,5 -2,5.

    Таким образом, расчет сил сводится к определению всех вышеприведенных сил и их анализу.

    Сила резания Р_р  и её составляющие определяются по известным зависимостям из курса «Резание металлов» с учетом физико-механических свойств обрабатываемого металла и режима обработки, который берется из описания технологического процесса или определяется по справочной литературе.

    Масса или вес обрабатываемой детали mg берется из чертежаобрабатываемой детали, или рассчитывается исходя из удельного веса металла и объёма детали.

     Сила закрепления W и силы трения F_тр определяются расчетом с учетом действующих на деталь сил. Для расчета вычерчивается эскиз детали, на который наносятся опоры и направления действующих на деталь сил.

Силы должны указываться в наиболее неустойчивом для детали  положении, т.е. в том положении, в котором образуются наибольшие сдвигающие моменты. Для этого положения составляются уравнения равновесия детали и определяются неизвестные силы трения и сила закрепления.

Например, для определения сил, действующих на деталь при фрезеровании шпоночного паза разрабатывается схема её установки на приспособление, проводится     анализ действующих сил и обозначаются действующие силы на схеме установки:

S

n

W

1

2

3

4

5

N1 ≡ N2

N3 ≡ N4

Рис.1 Силы, действующие на деталь в процессе фрезерования шпоночного паза.

mg

       - сила зажима W действует на обрабатываемую деталь 1 со стороны механизма зажима 2 (рис. 1);

W

PX

N4

N2

N3

N1

с,в

O

б1

б

а1

а

mg

Рис.2 Схема сил, действующих на деталь.

  - сила резания Р_х действует на детальот режущего инструмента 3 – фрезы и направлена по касательной к образующей наружной цилиндрической поверхности.       

  - масса обрабатываемой детали mg, направлена на опоры приспособления- две призмы 5. От действия массы детали в опорах возникают реакции N_1,  N₂, N₃, и N₄. С целью упрощения    решения   поставленной задачи принимается допущение, что эти силы равны между собой, т.е. N₁ = N₂ = N₃ = N₄ = N. Допущение не оказывает существенного влияния на результаты расчета.

      Упор 4 ограничивает перемещение детали в призмах в направление горизонтальной оси. В месте контакта детали с упором при обработке реакции не возникает. Имеет место простое касание.

Схема сил, действующих на деталь при фрезеровании шпоночного паза, показана на рис. 2. Направление силы резания Р_х выбрано с учетом направления вращения режущего инструмента. Предполагается, что в этом направлении возможен поворот от момента, созданного составляющей силы резания Р_х. Величина момента определяется по зависимости:

                                        М_Рх= Р_х*R;

Где: R – радиус обрабатываемой детали (R = Оа, рис. 2).

n

Режущий инструмент

Деталь

Рис.3 Возможные направления перемещения детали от влияния силы резания.

3

4

2

1

          При выборе направления возможного перемещения обрабатываемой детали, вызванного силой резания или её составляющими, рассматриваются все возможные варианты, в зависимости от того, куда в данный момент направлена сила резания. На рис.  3 показано, что теоретически деталь может смещаться в любом доступном ей направлении. Это направление характеризуется, как правило, действием наибольшего момента или наибольшей силы, вызывающей её перемещение из положения, в котором она была при базировании.

    Анализ вариантов может быть сокращен за счет влияния конструкции приспособления. Так направление перемещения «1» лимитируется наличием упора 4 (рис.1). Направления перемещения «2» и «4» для данного случая практически равнозначны и если их рассматривать, можно ограничиться одним случаем. Отсюда вытекает, что необходимо рассмотреть всего два варианта – второй и третий. Выбор остается за тем вариантом, в котором это влияние будет наиболее опасным.

При выборе предпочтение отдается, в большинстве случаев, влиянию моментов.