Односторонний шипорезный станок

,     (2.3)

где  – площадь поперечного сечения срезаемого слоя, мм².

,      (2.4)

где  – ширина фрезерования, мм;

t – глубина фрезерования, мм.

Площадь поперечного сечения срезаемого слоя:

, мм².

Объем материала заготовки, измельчаемый в стружку за 1с , находится как:

, см³/с.

Чтобы определить удельную работу резания  (Дж/см³) используем следующую формулу:

(2.5)

где  - табличное значение удельной работы, Дж/см³;

- общий поправочный  множитель;

Длина срезаемого слоя (мм):

,    (2.6)

, мм.

Путь резания  (км):

,     (2.7)

, км.

Общий поправочный множитель  определяется как произведение поправочных множителей, определенных по результатам экспериментальных исследований и учитывающих влияние отдельных факторов процесса резания:

    ,   (2.8)

где  - поправочный множитель на породу древесины;

- то же на  влажность древесины;

- то же на  температуру древесины;

- то же на  угол встречи лезвия со структурными  элементами обрабатываемого материала;

- то же на затупление лезвия;

- то же на  угол лезвия;

- то же на  скорость резания;

 – то же  на глубину обработки;

- то же на  угол скоса лезвия.

Выбираем поправочные коэффициенты из таблиц:

, для сосны - мягкая порода;

, для сосны при W=10 %;

.57, для сосны при длительности работы инструмента мин. При расчетах удельной работы резания;

, для сосны при φ_в =0º и пути резания км. При расчетах сил резания;

, при  δ(γ) = 60º(30º);

, при , м/с.

Для фрезерования цилиндрического, равен:

,    (2.9)

- при расчетах  удельной работы резания.

- при расчетах  сил резания.

Для определения табличное значение удельной работы  (Дж/см³), необходимо знать значение средней толщины срезаемого слоя, (мм):

,     (2.10)

где  – подача на зуб, мм/зуб;

 – средний  угол, град.

,      (2.11)

где - угол контакта, град.

.

Средняя толщина срезаемого слоя:

, мм.

Удельную работу резания смотрим  в таблице.

Кт = f(а_ср;φ_в)    (2.12)

Кт = 11 Дж/см³ при а_ср=0.5 мм и φ_в=.

 

Удельная работа резания:

, Дж/см³.

Для расчета мощности резания (Н) воспользуемся формулой:

                                                                 (2.13)

где  K – удельная работа резания, Дж/см³;

 – объем материала заготовки, измельчаемый в стружку за 1с, см³/с;

, Вт.

 

2. силы и мощность резания

Цикловая касательная сила (Н) вычисляется по формуле:

,     (2.14)

, Н.

Нормальная цикловая сила (Н):

,    (2.15)

где  – переходной множитель от касательной силы резания к нормальной;

,    (2.16)

где  – переходные множители, определяемые из справочных материалов [1].

(2.17)

, при мм и ;

(2.18)

, при .

.

, Н.

Средняя касательная сила (Н):

,     (2.20)

где  – число одновременно режущих элементов;

 – число установленных инструментов;

,      (2.21)

где  – длина срезаемого слоя, мм;

 – шаг зубьев, мм;

,      (2.22)

где  – число зубьев;

- диаметр фрезы, мм.

, мм.

, шт.

, Н.

Средняя нормальная сила (Н):

,     (2.23)

, Н.

Сила по подаче (Н):

,  (2.24)

, Н.

Сила нормальная по подаче (Н):

,  (2.25)

, Н.

Результирующая сила цикла  (Н):

,   (2.26)

, Н.

, Н.

 

3. Расчет мощности подачи

Мощность подачи (Вт) определяется следующей формулой:

,     (2.27)

, Вт.

 

 

 

4. Прогнозирование качества обработки;

Скорость движения подачи переходного (критического) режима резания  (м/мин):

,    (2.28)

где  - точность установки лезвия, мм.

, м/мин.

Далее сравниваем скорость подачи со скоростью движения подачи переходного  режима резания.

, и следовательно , шт – число режущих формирующих обработанную поверхность. Тогда – длина волны фрезерования поверхности.

А подача на оборот (мм/об) определяется по формуле:

,    (2.29)

, мм/об.

Глубина волны  (мм):

,     (2.30)

, мм.

Шероховатость обработанной поверхности  (мкм), оценивается по кинематическим неровностям.

,    (2.31)

, мкм.

Шероховатость обработанной поверхности (мкм) оценивается по неровностям разрушения.

,    (2.32)

, мкм, при , .

 

Далее сравниваем шероховатость сравнивается, и выбираем максимально полученную из расчетов:

(2.33)

Следовательно , мкм ().

 

5. Расчет скорости подачи по заданной мощности резания;

Составим алгоритм решения задачи:

Касательная табличная сила (Н/мм):

,    (2.34)

, Н/мм

Средняя толщина срезаемого слоя (мм):

,     (2.35)

, мм, при .

Подача на зуб (мм/зуб), при заданной мощности :

,     (2.36)

, мм/зуб.

Скорость движения подачи (м/мин), при заданной мощности :

,     (2.37)

, м/мин

 

6. Расчет скорости подачи по заданной шероховатости поверхности:

Максимальная глубина волны  (мм):

,     (2.38)

, мм.

Длина волны фрезерованной поверхности  первая (мм):

,    (2.39)

, мм

Длина волны фрезерованной поверхности  вторая (мм):

,    (2.40)

, мм.

Подача на зуб  (мм/зуб), при заданной шероховатости обрабатываемой поверхности, оцениваемой по кинематическим неровностям:

,     (2.41)

, мм.

Скорость движения подачи (м/мин), найденная по кинематическим неровностям:

,    (2.42)

, м/мин.

Подача на зуб (мм/зуб), при заданной шероховатости обработанной поверхности, оценивается по неровностям разрушения:

,    (2.43)

, мм/зуб, при мкм и .

 

Скорость движения подачи (м/мин), найденная по неровностям разрушения:

,    (2.44)

, м/мин.

Скорость движения подачи при заданной шероховатости поверхности  (мкм):

,   (2.45)

.

Следовательно, скорость подачи выбираем , м/мин.

 

7. Производительность станка:

Производительность станка в смену в штуках деталей:

,    (2.46)

где  – продолжительность смены, мин;

  – коэффициент использования рабочего дня (0.9-0.95);

 – коэффициент  использования машинного времени  станка (0.5-0.6);

 – число одновременно  обрабатываемых деталей;

  – число одновременно  обрабатываемых концов;

  – длина хода стола, м.

, шт/смена.

 

 

2. Конструкторские расчеты:

1. Определение давления прижимных элементов

В шипорезном одностороннем станке ШПК-40 устройствами прижима являются гидроцилиндры  двухстороннего действия. Они относятся  к классу зажимных устройств, обеспечивающие неподвижный контакт заготовки  с установочными поверхностями  базирующих элементов машины.

Сила  зажима  (Н) без учета сопротивлений на трение в уплотнениях, направляющих и др., определяется из  формулы для пневматического (гидравлического) цилиндра двустороннего действия:

,     (2.47)

где  – давление воздуха (масла) в системе, бар;

 – диаметр поршня, мм.

, Н.

 

 

 

 

 

2. Кинематический расчет цепей станка:

При подаче энергии от двигателя к рабочему органу в приводах возникают усилия. Например, в зубчатой передаче зуб  одного колеса давит на зуб другого. Такие усилия обычно называют статическими.

Воспользуемся формулами из учебника [9].

Момент на первом валу :

,     (2.48)

где  - мощность на валу, кВт;

, .

Момент на втором валу :

,     (2.49)

, .

 

3. Расчет параметров гидравлической системы;

Выбор типоразмера  насоса производится на основании следующих  расчетных зависимостей.

Фактическая производительность насоса, (л/мин):

,     (2.50)

где  – рабочий объем насоса, см³;

  – частота вращения  ротора, мин^-1;

 – объемный  КПД насоса (0.8…0.9).

, л/мин.

Мощность, отдаваемая насосом, (кВт):

,     (2.51)

где  – давление на выходе из насоса, МПа;

 – минутная подача, л/мин.

, кВт

Мощность, потребляемая насосом, (кВт):

,     (2.52)

где  - момент на валу насоса, .

, .

, кВт

Полный КПД насоса:

,    (2.53)

 

Для работы гидравлической системы  станка ШПК-40 принимаем насос пластинчатый Г12-31. Его основные параметры сведем в таблицу.

Таблица 2.2

Характеристики пластинчатого  нерегулируемого насоса типа Г12

Основные параметры	Рабочий объем , см3	Номинальная подача , л/мин	Номинальное давление , МПа	Объемный КПД	Полный КПД
Г12-31 АМ	8	8	6.3	0.73	0.55

 

 

Заключение

 

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Основы резания древесных материалов и конструкции дереворежущего инструмента: учеб. пособие / В.Г. Суханов, В.В. Кишенков. – М.:ГОУ ВПО МГУЛ, 2006. – 199 с. : ил.
2. Оборудование отрасли: учебник / Амалицкий В. В., Амалицкий В. В. – М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2006. – 584 с. : ил.
3. Резание древесины и дереворежущий инструмент: учеб. пособие / Любченко В.И., В. В. Кишенков, В. Г. Суханов – М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. – 91с.
4. Воякин А. С. Оборудование отрасли: учебно-методическое пособие для выполнения курсовой работы по дисциплине «Оборудование отрасли» (специальность 250403) – М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008 – 27 с.\
5. Деревообрабатывающие станки: Учеб. Для сред. ПТУ. – М.: Высш. шк., 1986. – 192 с.: ил.
6. ГОСТ 23360-78. Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки.
7. ГОСТ 2.104-2006. Единая система конструкторской документации. Основные надписи.
8. ГОСТ 2.106-96. Единая система конструкторской документации. Текстовые документы.
9. Основы теории и расчета деревообрабатывающих станков, машин и автоматических линий. Грубе А. Э., Санаев В. И. «Лесная промышленность», 1973 г., 384.