Розрахунок сил закріплення заготовок
Методика розрахунку сил затиску
У процесі обробки на заготівлю з боку ріжучого інструменту діють сили різання, які прагнуть зрушити її з настановних елементів. Для того, щоб цього не сталося заготовку необхідно закріпити.
Розглянемо основні випадки впливу на заготовку сил різання і сил затиску.
1. Сила затиску Q і сила різання Р діють в одному напрямку і притискають заготовку до настановних елементів пристосування (см.ріс.а). Якщо сила Р не викликає сил, що зсувають, то Q = 0. Це ідеальний випадок. На практиці завжди виникає якась зсувна, перекидаються або провертає сила.
2. Дії сил різання і сил затиску протилежні за напрямком (см.ріс.б). У цьому випадку величина сили затиску визначиться з рівності Q = Р. Величину сил різання знаходять за формулами теорії різання, виходячи з конкретних умов обробки. Щоб забезпечити надійність затиску, сили різання збільшують на коефіцієнт запасу k. Цей коефіцієнт враховує зміну умов в процесі обробки, прогресуюче затуплення інструменту і пов'язане з ним збільшення сил різання, неоднорідність оброблюваного матеріалу і т.п.
3. Заготівля базується на настановних елементах і притискається до них силою Q, а сила різання Р діє перпендикулярно до неї (рис. В), тобто прагне зрушити заготівлю з настановних елементів. Силу різання врівноважує сила тертя Fтp. створювана силою Q. Згідно із законом Амонтона-Кулона, сила тертя прямо пропорційна силі нормального тиску
f - коефіцієнти тертя між поверхнями, що труться.
Оскільки сила тертя виникає при закріпленні в двох місцях (між заготівлею та затискачем, і між заготівлею і установочними елементами) результуюча сила тертя буде дорівнює
де f1 - коефіцієнт тертя між заготовкою і затискачем;
f2 - коефіцієнт тертя між заготовкою і установочними елементами.
З огляду на коефіцієнт запасу k і умова рівності сил отримаємо:
Коефіцієнт запасу сил затиску.
Коефіцієнт k може бути представлений як добуток первинних коефіцієнтів:
ko - гарантований коефіцієнт запасу - рекомендується приймати для всіх випадків рівним 1,5;
k1 - коефіцієнт, що враховує наявність випадкових нерівностей на поверхні заготовки, що викликають збільшення сил різання. При чорновій обробці k1 = 1,2; при чистової і обробної обробці k1 = 1.
k2 - коефіцієнт, що враховує збільшення сил різання при затуплении інструменту. Його значення вибираються з таблиці 1.
k3 - коефіцієнт, що враховує збільшення сил різання при переривчастому різанні. При точінні з ударами і торцевому фрезеруванні він досягає значення 1,2. При обробці без ударів k3 = 1,0.
k4 - коефіцієнт, що враховує сталість розвиваються сил затиску. Для ручних затискних пристроїв k4 = 1,3; для механічних пристроїв прямої дії (пневматичних, гідравлічних і т.п.) k4 = 1,0. Якщо величина допуску на розмір заготовки впливає на силу закріплення, що має місце при використанні пневмокамер, мембранних патронів і т.п. k4 = 1,2.
k5 - коефіцієнт, що враховує зручність розташування рукояток в ручних затискних пристроях. При зручному розташуванні і малому діапазоні кута її повороту k5 = 1,0. при великому діапазоні (понад 90 °) k5 = 1,2.
k6 - коефіцієнт, що враховує наявність моментів, що прагнуть повернути заготівлю. Якщо заготовка встановлена базовою площиною на опори з обмеженою поверхнею контакту, k6 = 1,0. Якщо на планки або інші елементи з великою поверхнею контакту, k6 = 1,5.