Расчет сил резания при черновом точении

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 3

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

Псковский государственный университет

Кафедра технологии машиностроения

Курсовая работа по дисциплине

«Оборудование автоматизированных производств»

студентки Вебер Х. С.

факультет ИиСТ

группа 0032-07М-2

Преподаватель Васильев В.Л.

Псков

2017г

Часть 1.

Требуется рассчитать привод подачи токарного станка с ЧПУ по оси Х при следующих исходных данных.

Параметры станка:

класса точности Н ; длина рабочего хода стола по оси Х 420 мм_; Угол наклона суппорта к горизонтальной плоскости β=60 град.; масса перемещаемых узлов состоит из постоянной части G_const 55 кг ( для привода по оси Х, т.е. поперечного суппорта токарного станка, это масса суппорта ) и переменной G _var 35кг_{_} ( для поперечного суппорта токарного станка это масса револьверной головки, инструмента и оправок); скорость быстрых ходов V х.х. 16 м/мин;

Особые условия: тип измерительного преобразователя (датчика обратной связи) круговой; ходовой винт установлен на двух опорах по схеме 3; тип соединения двигателя привода с ходовым винтом 1( 1-без редукторный, напрямую муфтой; 2 -редукторный -зубчатая без зазорная передача; 4-зубчатая ременная передача); межосевое расстояние между осью ходового винта и осью двигателя L уточняется в процессе расчета ; время переходного процесса 0,15…0,2 с.( или ускорение при разгоне/торможении а 1.4 м/с²).

Параметры обрабатываемой детали : материал : материал заготовки сталь Ϭ _в= 750 Мпа ; размеры заготовки, подлежащий обработке: длина- 350мм; диаметр обработки 170 мм; .

Обработка детали.

В качестве расчетного принят некоторый обобщенный цикл работы, включающий в себя (без учета периодов разгона и торможения) следующие этапы движения по типовому циклу «петля»:

- быстрый по­двод инструмента к изделию с учетом периодов разгона и торможения;

- подача на глубину;

-рабочая подача (черновой ре­жим с контурной скоростью V_к=S_чер ;

-отвод от обработанной поверхности(в учебных целях не учитываем т. к. величина отвода мала, примерно 0,5 мм );

-перемещение на V_х.х. в точку начала цикла с учетом периодов разгона и торможения.

И так n = 3 повторений до получения заданного размера под чистовое фрезерование(получистовое фрезерование в учебных целях не учитываем) .

Быстрый отвод суппорта в позицию смены инструмента; смена инструмента; задание режимов чистового точения; подвод на V_х.х; чистовое точение. Отвод инструмента в исходное положение.

Режимы обработки. Черновое точение–глубина резания t =2,4 мм; подача S_z=1,1 мм/об; скорость резания V _чер =160 м/мин. Чистовое точение -(R_a 1,25) –глубина резания t =0,15 мм; подача S=0,11 мм/об; скорость резания V=180м/мин.

Расчет сил

Установившийся режим.

Расчет сил резания при черновом точении

Глубина резания t =2,4 мм; подача S_z=1,1 мм/об; скорость резания V _чер =160 м/мин.

P_{Z, Y, X} =10*C_P t^x s^y vⁿ K_p ; (н)

P_X = 10*339*2,4^1,0*1,1^0,5*160^-0,4*1 = 10*339*2,4*1,049*0,131*1 = 1118,041 н

P_У = 10*243*2,4^0,9*1,1^0,6*160^-0,3*1 = 10*243*2,199*1,059*0,218*1 = 1233,627 н

P_Z = 10*300*2,4^1,0*1,1^0,75*160^-0,15*1 = 10*300*2,4*1,074*0,467*1 = 3611,218 н

Расчет сил резания при чистовом точении

Глубина резания t =0,15 мм; подача S=0,11 мм/об; скорость резания V=180м/мин.

P_X = 10*339*0,15^1,0*0,11^0,5*180^-0,4*1 = 21,103 н

P_У = 10*243*0,15^0,9*0,11^0,6*180^-0,3*1 = 24,686 н

P_Z = 10*300*0,15^1,0*0,11^0,75*180^-0,15*1 = 39, 451 н

Расчет сил трения

Расчет сил трения в направляющих

При черновом точении

Для направляющих качения сила трения на каждой грани, нагруженной силой Р:

где Т₀ — начальная сила трения; при движении Т₀ = 4 H;

f_k — коэффициент трения качения, для стальных направляющих f_k = 0,001;

r — радиус качения, r=0,6 мм;

F_{p чер.}= P_Y+ P_Z = 1233,627+3611,218 = 4844,845н

12,075 Н

При чистовом точении

F_{p чист.}= P_Y+ P_Z = 24,686 + 39,451 = 64,137 н

4,107 Н

При холостых ходах

F_{p хх} = 0

.

Сила трения в ШВП от предварительного натяга

Согласно рекомендациям (мол стр 89) приближенно можно принимать силу

Предварительного натяга равной 35% внешней нагрузки.

P_X (при черн. точении) = 1118,041 н

Сила трения в ШВП от предварительного натяга

- коэффициент трения качения; µ_к=0.005…0,01

Суммарная сила трения ∑F_тp

При черновом точении

Max

∑F_тp= F_тр.чер + F_{тр. швп} = + 2,2 = 14,275 = 15 н

При чистовом точении

∑F_{тp. чис.}= F_тр.чис. + F_{тр. швп} = + 2,2 = 6,307 = 7 н

При холостом ходе

∑F_{тp.хх .}= F_тр.хх.. + F_{тр. швп.} = + 2,2 = 6,2 = 7 н

Сила подачи в установившемся режиме:

При черновом точении(max)

k=1,25

F_{рез. чер} = P_x (при черновой) = 1118,041 н

∑F_{тp. чер} = 15 н

F_g.=(М_const +М _var) g _*sinβ =(55+35)*9,8*sin60 = 763,834 н

F_{под maх.}=F_amaх =k*F_{рез. чер} + ∑F_{тp. чер} + F_g =1,25*1118,041+15+763,834 =2186,385н

При чистовом точении

F_{под maх.}=F_зачис =k*F_{рез. чис} + ∑F_{тp. чис} + F_g =1,25* 21,103 + 7 + 763,834 =797,213 н

При холостом ходе (F_рез=0)

F_{под б.х.}=F _аб.х. =k F_рез.хх. + ∑F_{тp. хх.} + F_g = 0 + 4 + 763,834 = 767,834 н

Сила подачи в переходном режиме:

При черновом точении скорость рабочего органа V_{р.х. чер} = 160 (мм/мин); ( см. ниже).

При линейном законе изменения скорости время разгона(торможения).

t_п.п.= V _{р.х. чер}/a=160/ (60*1000*1,4)=0,0019 сек.

где a=1,4 м/сек.

Путь разгона до V_{р.х. чер}

X_р.х.=(( V _{р.х. чер} /60 ) * t_п.п) / 2= ((160/60)*0,0019)/2 = 0,0025мм

Инструмент подводится к детали на безопасное расстояние значительно превышающее X_{р.х. ,} а дальше перемещается в установившемся режиме.

При холостых ходах скорость рабочего органа V_хх=16 м/мин и время разгона (торможения)

t_п.п.==V_х.х/a=16/(60*1,4)=0,191 сек.

Путь разгона до V_х..х

X_х.х.=(( V _{х.х. чер} /60 ) * t_п.п) / 2=(16000/60) *0,191/2=25,47 мм

Сила подачи в переходном режиме до достижения скорости быстрого хода

F_{под б.х.. пер реж.}= F_{под б.х..}+ (М_const +М _var) а= 767,834+(55+35)*1,4 = 893,834 н

Сила подачи в установившемся режиме при достижении скорости быстрого хода

F_{под б.х.. уст реж.}= F_{под б.х..}= 893,834 н

V_t=V₀ +at a= V_t/t

X=S= V₀ t+at² /2 X=S= (V_t/t)*t² /2 =( V_t *t)/2