Обработка точением

На рис. 2. показана расчетная схема для определения усилия закрепления при обработке наружной цилиндрической поверхности на токарном станке. Заготовка устанавливается в трехкулачковом самоцентрирующем патроне.

Рисунок 2 – Расчетная схема для определения усилия закрепления при точении наружной цилиндрической поверхности.

 

Описание действия сил на заготовку для схемы на рис.1 будет следующим. На заготовку со стороны инструмента действуют силы: тангенциальная P_z, осевая P_x, радиальная P_y. В трех точках контакта заготовки с кулачками патрона приложены усилия закрепления Q. Осевая сила P_x стремится сдвинуть заготовку в осевом направлении (вдоль направления подачи). Этому противодействуют силы трения F_тр, которые возникают в точках приложения усилий закрепления.

Тангенциальная сила P_z создает крутящий момент с плечом D ₁/2, который стремится повернуть заготовку вокруг оси. Этому противодействует момент сил трения F_тр2, которые возникают в точках приложения усилий закрепления Q, и имеют плечо D ₂/2.

Радиальная сила P_y создает крутящий момент с плечом L, который стремится повернуть заготовку относительно точки О. Этому противодействуют моменты сил трения F_тр1 и силы P_x. Силы трения F_тр1 возникают в точках приложения усилий закрепления в двух нижних кулачках и имеют плечо l. Момент силы трения возникающей в верхнем кулачке не рассматривается, так как сила проходит через точку поворота и имеет плечо равное 0. Сила P_x создает момент с плечом (D ₁+ D ₂)/2.

На рис. 3. показана расчетная схема для определения усилия закрепления при растачивании внутренней цилиндрической поверхности на горизонтально-расточном станке. Заготовка устанавливается на плоскость.

 

Рисунок 3 – Предварительная расчетная схема для определения усилия закрепления при растачивании внутренней цилиндрической поверхности

 

 

На заготовку со стороны инструмента, как и в предыдущем случае, действуют силы: тангенциальная P_z, осевая P_x, радиальная P_y. Усилия закрепления Q приложены в двух точках и направлены перпендикулярно установочной поверхности. В процессе обработке точка приложения сил резания меняет свое положение в пространстве. Необходимо проанализировать возможные варианты и выбрать наихудший, с точки зрения обеспечения неподвижности заготовки при обработке. На рис. 3 эти точки обозначены 1, 2, 3 и 4. Анализ показывает, что в точках 2 и 3 одна ил сил резания (в т.2 - P_z, в т.3 - P_y) направлена в стороны установочной поверхности и уменьшает усилие закрепления. Такой вариант не является наихудшим и рассматриваться не будет. В точках 1 и 4 одна из сил резания направлена вверх, другие стремятся сдвинуть заготовку. Действие сдвигающих сил будет парироваться силами трения. Исходя из этого принимаем в качестве наихудшего варианта приложение сил в точке 1, так как одной из сдвигающих сил является сила P_z, которая из трех сил резания имеет наибольшую величину. Окончательный вариант расчетной схемы приведен на рис.4.

 

Рисунок 4 - Расчетная схема для определения усилия закрепления при растачивании внутренней цилиндрической поверхности

 

Сила P_y стремится оторвать заготовку от установочной поверхности. Этому противодействуют усилия закрепления Q.

Осевая сила P_x стремится сдвинуть заготовку вдоль оси обрабатываемого отверстия. Этому противодействуют силы трения F_тр1, которые возникают в точках приложения усилий закрепления Q, а также сила трения F’_тр1, которая возникает в точке возникновения реакции R на установочной поверхности.

Тангенциальная составляющая силы резания P_z стремится сдвинуть заготовку в направлении перпендикулярном оси обрабатываемого отверстия. Этому противодействуют силы трения F_тр, которые возникают в точках приложения усилий закрепления Q, а также сила трения F’_тр, которая возникает в точке возникновения реакции R на установочной поверхности.