Проктирование фрезерных станков

Лист

29

                  Д 330.1.03.00.001.0000. ПЗ

                           

                                     U_мах = 1.02 0.0476 = 0.048

Наименьшая частота  вращения подающих вальцов автоподатчика:

                               n_мин=n_дв2 U_мин  ,     (4.12)

где   n_дв2 - частота вращения вала электродвигателя автоподатчика,     n_дв2 = 1500 мин^-1,

                                n_мин=1500 0.0137 = 20.6 мин^-1

 Наибольшая  частота вращения подающих вальцов  автоподатчика:

                                  n_мах=n_дв2 U_мах ,      (4.13)

                                n_мах=1500 0.048= 72 мин^-1 .

Наименьшая скорость подачи вальцового автоподатчика:

                              V_sмин= ,     (4.14)

где d_в - диаметр подающего вальца, d_в =125 мм,

                             V_sмин= м/мин.

Наибольшая скорость подачи вальцового автоподатчика:

                               V_sмах  = ,     (4.15)

откуда    V_sмах  =  м/мин.

Как видно, диапазон скоростей подач, обеспечиваемый автоподатчиком 8...25 м/мин соответствует интервалу, заявленному в технической характеристике.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

30

                  Д 330.1.03.00.001.0000. ПЗ

 

4.3  Расчет полезной  мощности механизма резания и  подачи, исходя из технической  характеристики привода станка

Полезная мощность механизма резания:

                                               ,     (4.16)

где мощность электродвигателя привода шпинделя 4,7 / 5,5кВт,  - КПД привода механизма резания.

                             кВт

Построим ручьевую диаграмму, характеризующую величину потерь мощности в приводе главного движения (резания) данного станка:

                              

                       Рисунок 4.1. Ручьевая диаграмма  механизма резания

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

31

                  Д 330.1.03.00.001.0000. ПЗ

 

Мощность на резание:

P _рез =5.5

0.94 = 5.2 кВт;

P _I = P _рез=5.2 кВт;

P _I =

кВт;

P ₂= P_II - P _I = 5.5 – 5.2= 0.3 кВт.

 

Полезная мощность механизма подачи:

,      (4.17)

где мощность электродвигателя привода механизма подачи 0,55 кВт; h_общ  -

         КПД привода механизма подачи.

                        =0,55-0,39 = 0,21 кВт

  h_вар h_пп h_чп h_пп h_зп h_пп h_зп h_пп h_зп h_пп = h_вар h_чп h³_зп h⁵_пп            (4.18)

h_общ   = 0.94

0.96 0.97³ 0.99⁵ = 0.7382

P _под= 0.55

0.7832 = 0.43 кВт;

 

Построим ручьевую диаграмму, характеризующую величину потерь мощности в приводе подачи данного станка см.рис.3.2: нумерация КПД по передачам производится от подающего приводного вальца.

 

 

                         

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

32

                  Д 330.1.03.00.001.0000. ПЗ

                                   

                          Рисунок 4.2. Ручьевая диаграмма механизма подачи

 

Расчет:

P _I= P _пп=0.43 кВт;

P _II=

кВт; P₂ =P_II - P_I =0.03 кВт;

P _III=

кВт;  P₃ =P_III - P_II =0.03 кВт

P _IV=

кВт; P₄ =P_IV - P_III =0.02 кВт;

P _V= кВт; P₅ =P_V - P_IV =0.02 кВт;

P _VI= кВт; P₆ =P_VI - P_V =0.02 кВт;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

33

                  Д 330.1.03.00.001.0000. ПЗ

                      

                   4.4 Расчет и анализ предельных режимов обработки

Определим среднюю  высоту снимаемого припуска. Для криволинейных  профилей она определяется как отношение  площади поперечного сечения  срезаемого слоя к  ширине профиля.

Площадь поперечного  сечения профиля:

S=

706.5 мм²,     (4.19)

Средняя высота припуска  h= мм

Определим предельную скорость подачи заготовки из условия  допустимой подачи на один резец. Расчет производим по методике А.Л. Бершадского на основании следующих данных: частота вращения шпинделя - n = 4500 мин^-1, диаметр D=140 мм, скорость резания V= м/с, ширина фрезерования – b=30 мм, глубина фрезерования - h = 23.5 мм , количество зубьев z=4, шаг между резцами t= мм, начальный радиус затупления r₀=5 мкм , порода древесины - ель, влажность W= 30%, полезная мощность механизма резания кВт.

Подачу на резец (на один нож) определяем по формуле:

U_z=

, мм;     4.20)

 

Определяем величины, которые входят в формулу.

Средняя окружная сила резания:

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

34

                  Д 330.1.03.00.001.0000. ПЗ

F_к= ;     (4.21)

                              F_к= Н.

 Сила резания, приходящаяся на один резец:

F_зуб=

;     (4.22)

                                ;

- длина дуги контакта;

= ;   (4.23)

                              F_зуб= H;

Фиктивная удельная сила резания по задней поверхности  ножа для сосны (взял параметры сосны  на основе данных Бершадского, т.к. про ель информации не нашел):

                         p  = 1.6 + 0,036 y .  Н/мм;    (4.24)

где y - угол перерезания волокон; y = 24.2°;

                         p  = 1.6 + 0,036 24.2=2,5 Н/мм;

Фиктивное среднее  удельное давление резания для сосны:

k = (0.2+0.004 y)d+(0.07+0.0015 y) V-(5.5+0.17 y), Н/мм²,   (4.25)

k= (0.2+0.004 24.2) 70+(0.07+0.0015 24.2) (90-33)-(5.5+0.17 24.2)=

=17.5, Н/мм_²

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

35

                  Д 330.1.03.00.001.0000. ПЗ

Согласно ГОСТ 7016 выбираем наибольший допустимый параметр шероховатости, т.к. в задании шероховатость  не указана, взял  на свое усмотрение, для класса шероховатости поверхности  д9 (R_{z макс}=16-30 мкм=0.016 – 0,03 мм. По приложению 7 и 2 [1]),  и выбрал предельный радиус затупления резца при обработке фрезерованием древесины хвойных пород, r = 10 мкм.

Начальный радиус затупления: r₀=5 мкм;

Определяем приращение радиуса затупления по формуле:

Dr=r - r₀;    (4.26)

Dr=10 – 5= 5 мкм;

 

Найдем коэффициент  затупления ножа:

 a_r=1+

,      (4.27)

  a_r=1+ ;

Определим подачу на резец:

U_z=

, мм;                  (4.28)

                                  U_z= , мм

 

По приложению 6  для класса шероховатости поверхности д9 (R_{z max} =16-30 мкм) и диаметра фрезы 140 мм подача на резец определяется по формуле:

                       

 

                 Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

36

                  Д 330.1.03.00.001.0000. ПЗ

       

                       U_z= = мм,    (4.29)

Скорость подачи, соответствующая классу шероховатости д9:

                                  U= м/мин.

Режим обработки  является скорость подачи равная 18.9 м/мин. Данная скорость подачи удовлетворяет технической характеристике станка                        и необходимому качеству выполнения операции.

 

       4.5 Расчет  фактических сил резания (составление  расчетной схемы).

Определим подачу на резец, а также среднюю касательную  силу резания при обработке со скоростью подачи U=18.9 м/мин.

Определим подачу на резец:

U_z=

,

U_z=

мм.

Определим среднюю  касательную силу резания из формулы (4.20):

F_зуб=(a_rpb+ U_z

sinQ k b);

F_k=

;

F_зуб=(1.2

2.5 30+1.05 0.41 17.5 30) =316 H,

F_k= = 164.6  H;

                                

                           

 

                                  Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

37

                  Д 330.1.03.00.001.0000. ПЗ

                                       Рисунок 4.3. Схема сил при фрезеровании древесины

 

Сила резания  по задней поверхности резца:

           F_з=(a_r - 0.8) pb = (1.2-0.8) 2.5 30 =15.6 H;  (4.30)

Сила резания  по передней поверхности резца:

F_п= F_k- F_з=164.6 – 15.6 = 149 H;    (4.31)

Радиальная сила:

F_R= 0.5

F_з - F_п tg (90-d-j_тр)=

=0.5

1.2² 15.6 – 149 tg (90°-70°-15°)=  -2.2 H;   (4.32)

Сопротивление подаче:

F_Q= F_kcosQ + F_R sinQ=164.6 cos 24.2°+(-2.2 )sin 24.2°=148.9 H; (4.33)

Сила нормальная к подаче:

F_s= F_kcosQ - F_R sinQ=164.6cos 24.2°-(-2.2 )sin 24.2°=150.7 H.         (4.34)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

38

                  Д 330.1.03.00.001.0000. ПЗ

5 Требования к качеству  обработанной поверхности,                                              факторы влияющие на качество  обработки

 

При резании различают  следующие поверхности: обрабатываемая, обработанная и поверхность резания.

Качество обработанной поверхности характеризуется геометрически  – величиной и формой неровностей  поверхности, и физически – свойствами древесины в поверхностном слое детали.

Заготовка должна хорошо базироваться, для этого она  должна быть плоской, также её толщина  должна быть не более 100 мм. Ширина не более 230 мм.

К детали предъявляются следующие  требования: шероховатость поверхности  не должна превышать требуемую Rm_max40-100 мкм, точность обработки 12 – 14 квалитета.

На поверхности фрезерования в зависимости от состояния системы   станок-инструмент-деталь, а также режимов резания могут иметь место неровности, разрушения и упругого восстановления, ворс и мшистость, кинематические и вибрационные  неровности и даже макронеровности в виде заколов и вырывов.

Особое важное значение имеет подача на резец. Она влияет не только на волнообразование, но и на высоту неровностей разрушения. От подачи на резец зависит производительность станка. Уменьшение подачи на резец при остром резце благоприятно сказывается на шероховатости поверхности.                             

С увеличением  припуска на обработку шероховатость обработки ухудшается, производительность уменьшается. При подаче на резец до 0,08-0,15 мм при фрезеровании образуется сливная стружка, при которой неровностей разрушения на фрезерованной поверхности не наблюдается даже при затупленном резце.