Seminar_1_Word_97-2003 (Семинар Взаимодействие инструмента и заготовки)

Семинар № 1. СИЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИНСТРУМЕНТА И ЗАГОТОВКИ

Цель. Расчет погрешности формы обрабатываемой поверхности вызванной упругими деформациями заготовки под действием силы резания

Задачи.

1. Определить величину погрешности геометрической формы заготовки, обрабатываемой на токарном станке

2. Установить методику выбора составляющих режима резания

3. Ознакомиться со справочными материалами, используемыми при расчётах скорости резания и силы резания.

Краткие теоретические сведения

Деформирование и срезание с заготовки слоя металла происходит под действием внешней силы Р, приложенной со стороны инструмента к обрабатываемой заготовке. Работа, затрачиваемая на деформирование и разрушение материала заготовки, расходует­ся на упругое и пластическое деформирование металла, его разрушение, преодоление сил трения.

Считают, что точка приложения силы Р находится на главной режущей кромке инструмента (рис. I).

Модуль силы резания Р, точка ее приложения и направление в пространстве в процессе обработки являются переменными. Это можно объяснить неоднородностью структуры металла обрабатываемой заготовки, переменной поверхностной твердостью материала заготовки, непостоянством срезаемого слоя металла и т.д.

Дия расчетов прочности инструментов, узлов станка используют не силу резания, а ее составляющие, действующие по трем взаимно перпендикулярным направлениям - координатным осям металлорежущего станка. Главная составляющая силы резания Р_Z действует в плоскости резания в направлении главного движения. По силе Р_Z рассчитывают крутящий момент, действующий на заготовку, а также изгибающий момент, действующий на стержень резца. Радиальная составляющая силы резания Р_Y действует в плоскости, перпендикулярной оси заготовки. По силе Р_Y определяют упругое отжатие резца от заготовки и деформацию изгиба заготовки в плоскости ХОY. Осевая составляющая силы резания Р_X действует в плоскости XОY вдоль оси заготовки. По силе Р_X рассчитывают механизм подачи станка, а также изгибающий момент, действующий на стержень резца.

Сила резания . Cоставляющую силы резания Р_Z определяют по эмпирической формуле:

Где - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства материала обрабатываемой заготовки.

Значения коэффициентов даны в справочниках для конкретных условий обработки.

Аналогичные формулы существуют для определения сил Р_Y и Р_X.

Под действием Р_у заготовка деформируется, в результате чего ее обработанная поверхность не будет иметь идеальную цилиндрическую форму: в продольном направлении - конусообразность, бочкообразность и т.д.; в поперечном сечении - отклонение от круглости.

На отклонения формы заготовки в продольном направлении существенное влияние оказывает только радиальная составляющая силы резания Р_Y .

Вид отклонения формы (конусообразность или бочкообразность) будет зависеть прежде всего от способа закрепления заготовки на станке.

При закреплении заготовки з трёхкулачковом патроне расчетная схема близка к защемленной одним концом балке, максимальный прогиб которой возникает на ее свободном конце, а форма продольного сечения близка к конусообразной (табл. I).

Таблица I

Схема закрепления заготовки

Расчётная схема

Если заготовка закреплена в центрах, то её расчетная схема представляет собой двухопорную балку с максимальным прогибом в середине, а форма продольного сечения близка к бочкообразной.

Последовательность выполнения задания

1. Составьте эскиз детали (рис. 2) в соответствии с заданным вариантом, проставьте размеры L, d, допуск δ и значение параметра шероховатости той поверхности, которая подлежит обработке (табл. 2)

Примечание: Номер варианта соответствует порядковому номеру по списку в журнале группы.

Рис. 2

2. Выберите схему установки и закрепления заготовки на станке: при
- в трёхкулачковом патроне, при L/d > 3,5 - в центрах с поводковым патроном.

3. Составьте схему обработки поверхности заготовки, предварительно выбрав тип требуемого режущего инструмента.

4. Укажите, каким технологическим методом (прокатка, ковка, штамповка, литье) целесообразно получать заготовки деталей, руководствуясь значениями припуска h на обработку поверхности и числом деталей N обрабатываемой партии.

Примечание: Условно принимаем (см. табл. 2):

шт. - единичное производство, шт. - серийное производство, - массовое производство.

5. Выберите глубину резания t (мм) исходя из условия наибольшей производительности Q (шт./мин).

Целесообразно, чтобы t = h (мм). При h > 3 мм следует принимать , а .Все дальнейшие расчёты необходимо проводить, считая , в этом случае сила резания и погрешность формы будут наибольшими при выполнении черновой (предварительной) обработки. Необходимо учитывать, что при этом шероховатость на черновом проходе будет больше заданной примерно на 2 порядка.

6. Пользуясь данными табл. 3 и 4 выберите значение подачи исходя из исходных данных: материала заготовки, материала инструмента, требуемого параметра шероховатости, наибольшей производительности.