Совершенствование операции подготовки прутков круглого сечения к обработке на станках-автоматах (стр. 3 из 11)
Биение переднего конца шпинделя можно рассчитать по формуле
; (2.15)где
- количество подшипников в опоре 
=2, 
=2 . 
(мкм);Так как
, то условие выполняется.Для подшипника диаметром da= 55 мм в передней опоре принимаем 2 класс точности подшипника. Для подшипника диаметром dв= 50 мм принимаем 4 класс точности подшипника.
Произведем проверочный расчет шпинделя. Рассмотрим схему приложения сил на него (рис. 2.7).
Рис. 2.7 Схема сил, действующих на шпиндельный вал
Проверочный расчет вала произведен в программном пакете APMWinMachine.
Крутящий момент, действующий на вал, рассчитывается по формуле
, (2.16)где N = 3000 Вт – мощность электродвигателя, Вт;
щ – угловая скорость вращения, рад/с.
В формуле (2.16) угловая скорость рассчитывается по формуле
, (2.17)где n = 950 об/мин – частота вращения вала.
(об/мин);Значение крутящего момента, рассчитанное по формуле (2.16),
(Нм).Исходные данные, необходимые для расчета: Рx= 733 Н, Рy = 278 H, Рz = 964 Н – составляющие силы Р; Мкр = 30 Нм.
На рис. 2.8 – 2.16 приведены результаты проверочного расчета вала в программном пакете APMWinMachine.
| Момент изгиба, Н.м |  |
| Длина вала, мм | |
Рис. 2.8 Момент изгиба вертикальный
| Момент изгиба, Н.м |  |
| Длина вала, мм | |
Рис. 2.9 Момент изгиба горизонтальный
| Момент кручения, Н.м |  |
| Длина вала, мм | |
Рис. 2.10 Момент кручения
| Напряжение, МПа |  |
| Длина вала, мм | |
Рис. 2.11 Напряжения
| Перемещение, мм |  |
| Длина вала, мм | |
Рис. 2.12 Перемещения вертикальные
| Перемещение, мм | |
| Длина вала, мм | |
Рис. 2.13 Перемещения горизонтальные
| Угол изгиба, град |  |
| Длина вала, мм | |
Рис. 2.14 Угол изгиба вертикальный
| Угол кручения, град |  |
| Длина вала, мм | |
Рис. 2.15 Угол кручения
| Коэффициент запаса |  |
| Длина вала, мм | |
Рис. 2.16 Усталостная прочность
Перемещения вала составляют 0,0009 мм. Это меньше допустимого, равного 0,09 мм [5]. Угол изгиба в левой опоре
, в правой 
. Эти значения допустимы, т.к. для радиальных шарикоподшипников допустимый угол изгиба равен 
[6]. Минимальное значение коэффициента запаса равно 18 при допустимом 1,5 … 2,5 [9]. Проанализировав результаты расчета приходим к выводу, что данный вал удовлетворяет условию прочности.Произведем расчет режимов резания.
При назначении элементов режимов резания учитывается характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки.
Производится обработка фасок на прутках, изготовленных из конструкционной стали, резцами, которые оснащены неперетачиваемыми сменными четырехгранными пластинами из твердого сплава Т5К10.
Скорость резания рассчитывается по формуле
. (2.18)Значения коэффициентов СV, x, y, и m ([2], табл.17, с.269):
Сv = 420;
х = 0,15;
у = 0,20;
m = 0,20;
Т = 60 мин – среднее значение стойкости при одноинструментной обработке;
t = 4 мм – глубина резания.
Подача s определяется по формуле
, (2.19)где а = 0,1 мм – толщина среза;
j = 60° – главный угол в плане.
Значение подачи, рассчитанное по формуле (2.19),
(мм/об).Коэффициент КV является произведением коэффициентов, учитывающих влияние состояния поверхности КПV, материала инструмента КИV, материала заготовки КMV Значения коэффициентов определяются из ([2], табл.1-6, с.261- 263)
KПV = 0,9;
КИV= 0,65.
Коэффициент, учитывающий материал заготовки, рассчитывается по формуле
, (2.20)где КГ = 1 – коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости, выбирается по ([2], табл.2, с.262);
nV =1 – показатель степени, выбирается из ([2], табл.2, с.262).
МПа – временное сопротивление на разрыв обрабатываемого материала.Значение коэффициента, учитывающего материал заготовки, рассчитанное по формуле (2.20),
.Значение коэффициента КV
.Значение скорости резания, рассчитанное по формуле (2.18),
(м/мин).Произведем расчет сил резания.
Силу резания принято раскладывать на составляющие силы, направленные по осям координат станка (тангенциальную Pz, радиальную Py и осевую Pх). Эти составляющие рассчитываются по формуле
, (2.21)где t = 4 мм – глубина резания;
s = 0,12 мм/об – подача;
V = 135 м/мин – скорость резания.
В формуле (2.21) постоянная Ср и показатели степени x, y, n для расчетных условий обработки для каждой из составляющих силы резания выбираются из ([2], табл.22, с.273).
Для тангенциальной составляющей силы резания Pz значения постоянной и показателей степени
Ср = 300;
х = 1,0;
у = 0,75;
n = – 0,15.
Для радиальной составляющей силы резания Pу значения постоянной и показателей степени
Ср = 243;
х = 0,9;
у = 0,6;
n = – 0,3.
Для осевой составляющей силы резания Pх значения постоянной и показателей степени
Ср = 339;
х = 1,0;
у = 0,5;
n = – 0,4.
В формуле (2.21) поправочный коэффициент Кр представляет собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия резания
. (2.22)В формуле (2.22) численные значения коэффициентов выбираются из ([2], табл.9,10 и 23, с.264, 265, 275).
Коэффициент Кмр определяется по формуле
, (2.23)где
МПа – временное сопротивление разрыв обрабатываемого материала;n = 0,75 – показатель степени при обработке резцами.
Значение коэффициента Кмр, рассчитанное по формуле (2.23),
.Для тангенциальной составляющей силы резания Pzзначения поправочных коэффициентов
= 0,94;Кg р = 1;
Кl р = 1;
Кrp = 0,87.
Значение поправочного коэффициента для тангенциальной составляющей силы резания, рассчитанное по формуле (2.22),