Технологические расчеты продольно-фрезерных станков » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

24.05.2015

Определение величины прижима деформированной по сечению и длине заготовки в период формирования базовой поверхности без нарушения ее первоначальной формы является основой технологического расчета фрезерования на фуговальном станке. Для лучшего уяснения происходящего явления рассмотрены ручные прижимы и подача заготовки.
В этом случае рабочий прижимает заготовку вначале к переднему столу, вблизи ножевого вала (рис. 132, а), а затем, когда большая часть заготовки переходит на задний стол, прижимает заготовку к заднему столу (рис. 132, б). Рабочий левой рукой прижимает, а правой проталкивает заготовку. Прижим заготовки по длине должен быть величиной переменной, чтобы не нарушать первоначальной жесткости заготовки. В период фрезерования заготовка испытывает влияние следующих сил:
S1 — горизонтальной составляющей силы резания [формула (39)];
S2 — вертикальной составляющей силы резания [формула (40)].
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

При определении S1 и S2 кинематический угол встречи следует рассчитывать по формуле (93) при условии
θср = φ/2.

Усилие подачи должно быть равным или больше суммы всех сопротивлений, возникающих в процессе резания:
Pu = S1 + F; F = (G+q-S2)f,

где G — вес заготовки, кг;
q — давление прижима, кгс;
Pu — усилие подачи, кгс;
F — сила трения заготовки о стол, кгс;
f — коэффициент трения скольжения заготовки по столу.
Для предотвращения смещения заготовки от вертикальной силы в процессе резания необходимо соблюсти условие
αS2 = αG + bq,

где α — коэффициент запаса (ориентировочно принимается 2-3);
а, b — коэффициенты, учитывающие плечо равнодействующей от веса заготовки и силы прижима до точки приложения силы резания.
В виду того, что прижим q располагается в непосредственной близости от приложения силы резания, b=1. В начале фугования заготовка расположена на переднем столе, центр тяжести ее будет примерно на середине длины заготовки, тогда а=0,5; когда центр тяжести заготовки приближается к точке приложения силы резания, а=1. В среднем ориентировочно принимают а=0,75.
Из приведенной ориентировочной формулы можно определить силу прижима заготовки
q = αS2 - aG.

В связи с тем, что коэффициент а изменяется, увеличиваясь с уменьшением фрезеруемой части заготовки, сила прижима должна уменьшаться.
При переходе силы S2 из отжимающей в затягивающую надобность в прижатии заготовки отпадает.
При фрезеровании деформированных заготовок давление на древесину в первой стадии обработки, когда базирование заготовки осуществляется на двух опорах, может вызвать прогиб детали, нарушающий ее жесткость. Этим самым нарушится базовая поверхность заготовки, так как она после фрезерования примет прежний вид.
Ниже рассмотрены условия прогиба детали от сосредоточенной нагрузки прижима (рис. 132, в). Принимаем деталь как балку на двух опорах с постоянным расстоянием l силы прижима q от точки опоры на заднем столе С и переменной опоры конца заготовок о передний стол.
Чем больше жесткость, тем большую силу прижима можно прикладывать при постоянном прогибе, и наоборот:
Δ = q/J,

где Δ — прогиб детали, см;
J — жесткость детали, кгс/см;
q — сила прижима (переменная величина), кгс.
Сила прижима должна преодолеть вертикальную составляющую силы резания, предупредить вибрацию детали от действия ножей и в свою очередь не деформировать искривленную заготовку в процессе резания, в особенности в начале фрезерования. Из этого следует, что не все заготовки можно подвергать фугованию для создания базовой поверхности. Известно, что жесткость заготовок толщиной меньше 30 мм резко падает, а их прогибы соответственно увеличиваются. Длинные и тонкие искривленные заготовки, прогибающиеся от собственного веса, не могут подвергаться фугованию. Толстые и короткие, наоборот, поддаются точной фуговке.
Силу прижима при работе ножей 2—3 ч необходимо принимать равной
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Сила прижима в механизмах подачи на фуговальных станках

Для фрикционных роликовых механизмов характерным является создание обязательного давления на древесину, вызывающего трение между рабочим органом подачи и обрабатываемой заготовкой. Сила трения является тяговой силой механизма. Сила нажима (давления) деформирует (прогибает) заготовку. Этим нарушается создание плоскостной поверхности после фуговки.
Важным при роликовом механизме подачи является месторасположение подающих роликов над задней или передней плитой или одновременно над обеими плитами. Немалую роль в снижении давления (прижима) играют фрикционные свойства поверхности роликов, соприкасающихся с поверхностью древесины.
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Наиболее рациональной конструкцией является симметричное расположение роликов на обоих столах в непосредственной близости от ножевого вала. Такими механизмами комплектуются станки СФА4. В этом случае в начальный период движение осуществляется только одним передним роликом, затем передним и задним и в заключительный период заготовка удаляется из зоны резания, а затем из рабочей зоны станка только задним роликом.
На рис. 133, а представлена схема действующих сил при роликовой подаче заготовки. Алгебраическая сумма сил, действующих в направлении подачи равна нулю:
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Тяговая сила роликов является силой сцепления ролика с поверхностью древесины и должна быть больше или равна усилию подачи:
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Решая уравнение относительно q1, получим
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Анализируя значения в формуле, находим, что при φ≤αf потребуется бесконечно большое давление q1. Для уменьшения давления принимают φ с максимально возможным значением, поэтому ролики подающих механизмов изготавливаются обрезиненными.
Кроме тяговой силы, прижим q1 преодолевает отжимающую силу S2, исключая полностью вибрацию от ударов ножа о заготовку. По сумме моментов действующих сил (в процессе обработки заготовки) относительно точки О можно определить минимальную силу прижима q1мин.
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Решая уравнение относительно q1, получим
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Из формулы следует, что по мере сокращения расстояния между точкой О и центром вала q1 непрерывно будет увеличиваться и при достижении равенства l1=l2 возрастет до бесконечности. Чтобы этого не произошло, в конструкциях станков предусматривается вторая пара роликов (приводных) на заднем столе, которые обеспечивают дополнительный прижим q2.
Практически q1=q2, т. е. q1 обеспечивает подачу материала в зону резания и продвижение его под задний подающий ролик, а q2 обеспечивает выход заготовки из зоны резания и удаление ее из рабочей зоны станка. Это равенство действительно при одинаковых коэффициентах сцепления роликов с поверхностью древесины φ.
Тяговым органом для фрикционных конвейерных механизмов являются металлические подпружиненные заостренные пальцы (рис. 133, б). Конвейерные механизмы подачи располагаются над передней и задней плитами. Они осуществляют тягу сцеплением элементов тягового органа с поверхностью заготовок. Давление каждого элемента (пальца) обеспечивает элементарную тяговую силу ΔРт, зависящую от коэффициента сцепления его с древесиной φ.
Число тянущих пальцев по длине цепи конвейера в начальный момент резания
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Если учесть, что пальцы располагаются также и по ширине стола, число пальцев, тянущих заготовку в начале фрезерования, будет
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Суммарная тяговая сила конвейера
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Усилие подачи Pu определится как алгебраическая сумма всех действующих по направлению подачи сил: Pu = S1+F. Силу трения можно определить как сумму сил, направленных перпендикулярно направлению подачи и вызывающих трение заготовки о стол:
F = (qz + G - S2) f.

Тяговое усилие конвейерной цепи Рт=αРu. Подставляя значения, получим
qφz = α [S1 + (qz + G — S2)f].

Решая относительно q, найдем
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Следовательно, чем больше элементов сцепления тяговых органов с поверхностью заготовки, тем меньше сосредоточенная сила нажатия каждого элемента и тем меньше давление на единицу поверхности площади заготовки. Поэтому величина прогиба заготовки при конвейерной подаче значительно меньше, чем при роликовой. Таким образом, пальцевый контактный механизм подачи имеет значительные преимущества.
Коэффициент сцепления тяговых элементов φ зависит главным образом от степени их заострения, глубины внедрения в древесину.
При радиусе заострения р = 0,01/0,2 мм φ = 1,5/2; при затупленных элементах φ = 0,5; для обрезиненных пальцев φ = 0,7/1.
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Давление посылочных валиков и прижимных элементов на рейсмусовых станках

В связи с тем что на рейсмусовом станке обрабатывается заготовка с подготовленной базовой поверхностью, его роль заключается лишь в придании заготовке заданной толщины. Поэтому деформация древесины в заготовке при обработке на этих станках не учитывается. В процессе перемещения заготовки в станке алгебраическая сумма возникающих сил (рис. 134) будет равна
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Сила тяги посылочных вальцов Рт = αРu.
Сумма сил трения, возникающих при движении заготовки: F = F1 + F2 + F3 + F4 (весом заготовки из-за малости пренебрегаем).
F1 — сила трения качения заготовки о неприводной ролик, вмонтированный в стол; F1 = Q1μ; Q1 — сила прижима подающего переднего вальца, μ — приведенный коэффициент трения качения нижнего ролика по древесине и трения скольжения в оси его подшипника;
μ = 2R + df' / D,

Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Подставляя значения в основную формулу, получим
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Тяговая сила рифленого переднего ролика
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Подставляя значения в формулу силы тяги переднего вальца, получим
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Из этой формулы определяется сила прижима переднего посылочного рифленого валика
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Аналогично можно определить давление заднего гладкого посылочного вальца. В этом случае φ2 — коэффициент сцепления гладкого валика с древесиной будет меньше, чем φ1. Поэтому давление заднего валика Q2 будет больше, чем переднего:
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Для предупреждения вибраций, т. е. соблюдения вертикальной неподвижности заготовки, предусматриваются прижимы. Динамическая уравновешенность заготовки в процессе резания обеспечивает высококачественную обработку деталей. Для выполнения этого условия создается нажим на заготовку передним и задним прижимными элементами, раздельно и вместе, компенсирующий вертикально направленную составляющую силы резания. Кроме того, этими прижимами заготовка плотно прижимается к столу путем преодоления сил реакций ее прогиба, когда она лежит на роликах, выступающих над столом.
В начале фрезерования необходимо иметь соотношение сил q1≥S2. Это неравенство должно сохраняться при всех изменениях режима обработки данной партии заготовок.
Постоянство режима нарушается неодинаковой толщиной и припуском на обработку, неодинаковыми размерами и количеством сучков на единице площади, изменением остроты резцов в зависимости от продолжительности работы.
Настроечное давление прижимного элемента исчисляется по эмпирической формуле
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Коэффициент γ учитывается только в тех случаях, когда
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

В этом случае γ не принимается во внимание, так как выходная поверхность по высоте одинакова у всех деталей. Пружины по этой причине не испытывают напряжения.
Аналогичные расчеты для прижима заготовок посылочными валиками и прижимными элементами производятся для четырехсторонних продольно-фрезерных станков.
Мощность привода механизмов резания и подачи

Фуговальные станки. По нормативам промышленной санитарии усилие на руках рабочего допускается P=6/12 кгс. Для средних производственных условий можно принять усилие подачи
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

При весе заготовки G=5 кг мощность привода механизма резания
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Мощность привода механизма резания с механизированной подачей
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Рейсмусовые и четырехсторонние станки. Полное использование мощности привода механизма резания этих станков возможно при двух условиях:
1) высокой скорости подачи заготовок наиболее часто встречающихся размеров ширины при нормальных режимах работы;
2) обработке заготовок на полной ширине стола при минимальных скоростях подачи и нормальных режимах работы.
Эти условия можно выразить формулами:
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Расчетная мощность механизма резания
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Мощность привода механизма резания для четырехсторонних продольно-фрезерных станков
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Мощность привода механизма подачи для всех продольнофрезерных станков
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Производительность станков

На фуговальных станках с ручной подачей производительность
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Производительность станков с ручной и механической подачей можно определить по формуле
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Производительность рейсмусового станка
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Производительность четырехсторонних продольно-фрезерных станков
Технологические расчеты продольно-фрезерных станков

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: