6 Расчет надежности закрепления заготовки
Для закрепления заготовок применяются различные зажимные устройства (зажимы). При выборе зажима необходимо прежде всего учитывать условия надежности закрепления заготовки, т.е. следить за тем, чтобы заготовка в процессе обработки под действием всех сил и моментов не смогла сдвинуться с установленного положения, провернуться или вырваться из зажимного устройства.
Решая эту задачу, сначала выбирают направление и точки приложения силы зажима, а затем определяют потребную силу. Для упрощения расчета потребной силы зажима заготовки в приспособлении принимают, что обработка осуществляется при установившемся процессе резания, и система приспособление – заготовка является жесткой. С учетом этого решается статическая задача из условия равновесия твердого тела, находящегося под действием всех приложенных сил и моментов (резания, веса заготовки, инерции, зажима и реакции опор).
В большинстве случаев при расчете потребной силы зажима заготовки учитывают только силы и моменты, возникающие в процессе резания. Значение этих сил и моментов определяют расчетным путем по формулам, приведенным в курсе «Резание металлов».
Но в процессе обработки действительные силы резания могут существенно отличаться от расчетных вследствие колебания механических свойств самого материала, наклепа и поверхностной корки заготовок, притупления режущего инструмента, неравномерности снимаемого припуска и в силу других причин. Кроме того, при принятой схеме расчета потребной силы зажима возможны различные состояния контакта (смятие поверхностей, наличие смазки, различная шероховатость и т.п.) между опорными поверхностями приспособления и заготовкой, заготовкой и зажимом.
Все эти изменения сил резания и состояния контакта расчетным путем учесть невозможно. Поэтому в практических расчетах величину силы резания, найденную расчетным путем, умножают на коэффициент надежности закрепления К, который принимают равным 1,5 – 2,5 (меньшие значения - для чистовой обработки, большие – для черновой). Следовательно, расчет потребной силы зажима заготовки производят с учетом коэффициента надежности закрепления.
Например:
1.Чтобы в процессе обработки заготовка не провернулась относительно установочных элементов, принимают
Мзак=К
М
рез
где Мзак - потребный момент закрепления (трения);
Мрез - момент силы резания.
2. Чтобы в процессе обработки заготовка не сдвинулась с установленного положения, принимают
Qf = K Pp
где Q - потребная сила зажима;
f - коэффициент трения;
Pp - сила резания, вызывающая осевое перемещение или сдвиг заготовки.
3. Чтобы в процессе обработки заготовку не вырвало из зажимного устройства, принимают
Мзак=К М из
где Миз - момент силы резания, вызывающий вырывание или опрокидывание заготовки.
В некоторых случаях на надежность закрепления, кроме сил резания, могут влиять и другие силы (вес заготовки, инерция), которые учитываются в расчетной силовой схеме. Значения этих сил устанавливаются расчетным путем.
После того как будет найдена потребная сила закрепления заготовки, решается задача по окончательному выбору конструкции зажимного устройства и привода и производится расчет фактической силы зажима заготовки. При этом фактическая сила, развиваемая зажимным устройством, должна быть равна или несколько больше потребной.
Расчетные схемы и формулы по определению потребной и фактической силы зажима заготовки в приспособлении, например, приведены в литературе [2,3,4,5,8].
Однако заметим, что для случая закрепления заготовок с малой жесткостью необходимо производить расчеты, связанные с деформацией заготовки, чтобы возникающая погрешность формы не превосходила заданной.