Материал: Современные тенденции развития деревообрабатывающего станкостроения

Т - время работы резцов (Т=240 мин);' - коэффициент загрузки станка в течение рабочего времени, ;

ρ0 - радиус скругления рабочих кромок режущего инструмента после заточки (исходная острота), мкм, (для фрез и ножей );

Р - условная удельная касательная сила резания по задней грани резца, Н/мм, для сосны и ели:Н/мм;- ширина фрезерования, мм;- скорость резания, м/с:

 м/сек. (3.9)

При  м/с в формуле (3.5) необходимо вместо v подставлять выражение .

Средняя касательная сила резания на дуге контакта режущего инструмента с древесиной (в пределах длины срезаемой стружки), Н:

 (3.10)

где φ - угол контакта режущего инструмента с древесиной, град:

φ

Максимальная касательная сила резания на дуге контакта режущего инструмента с древесиной по учебнику, соответствующая углу θвых (φ), Н:

 Н (3.11)

Нормальная составляющая силы резания применительно к условной касательной силе Рк,Н:

 Н, (3.12)

где Рз - условная касательная сила резания по задней грани режущего инструмента, Н.

 Н, (3.13)

где fпр - приведенный коэффициент трения (для затупленного режущего инструмента принимается ;

Рn - условная касательная сила резания по передней грани режущего инструмента, Н:

 (3.14)

Нормальные составляющие (средняя и максимальная силы на дуге контакта режущего инструмента с древесиной) определяются согласно формулам (3.10) и (3.11):

 Н; (3.15)

 Н, (3.16)

Сила сопротивления подаче материала в общем виде определяется по формуле, Н:

; (3.17)

,

где Рк, Рн - касательная и нормальная силы;

θ - кинематический угол встречи, град (θвых - при определении максимальной силы Рн.max и θс - при определении условной средней Ри и средней силы Рн.ср на дуге контакта).

Вертикальная составляющая силы резания определяется по формуле, Н:

; (3.18)

Мощность на резание определяется по формуле, кВт:

 кВт (3.19)

Припуск на механическую обработку с двух сторон по ГОСТ 7307-75:

. По толщине:

при толщине 12 мм и ширине 50 мм - 3,5 мм;

при толщине 12 мм и ширине 250 мм -5 мм;

при толщине 125 мм и ширине 50 мм - 4,5 мм;

при толщине 125 мм и ширине 250 мм - 6,5 мм.

. По ширине:

при толщине 12 мм и ширине 50 мм - 4,0 мм;

при толщине 12 мм и ширине 250 мм -5,5 мм;

при толщине 125 мм и ширине 50 мм - 4,5 мм;

при толщине 125 мм и ширине 250 мм - 6,5 мм.

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.1

Таблица 3.1 - Результаты расчетов

Таким образом, расчёт мощности фрезерования показал, что, установленные на станке электродвигатели привода нижнего и верхнего горизонтальных шпинделей мощностью 5,5 кВт и 7,5 кВт при фрезеровании пиломатериалов шириной 250 мм не удовлетворяют заданным параметрам фрезерования.

.1.3 Расчет высоты снимаемого слоя по мощности механизма резания

, мм, (3.20)

где мощность двигателя механизма резания, кВт;

 приведенное удельное сопротивление резанию:

, H/мм2; (3.21)

 удельное сопротивление резанию при мм

, при  мм );

 подача на зуб, мм:

; (3.22)

при  м/мин

 мм;

при  м/мин

 мм,

где  поправочный коэффициент, учитывающий влияние породы обрабатываемой древесины (для ели );

 поправочный коэффициент, учитывающий влияние влажности обрабатываемой древесины (при W=10% );

 поправочный коэффициент, учитывающий влияние времени работы инструмента (при t=4ч );

при Uz=0,375 мм

при Uz=2,1 мм

 ,

где В - ширина фрезерования, мм;- скорость подачи, м/мин;- высота снимаемого слоя, мм;

 К.П.Д. элементов передач механизма резания ()

Нижняя фреза:

В=256,5 мм,  кВт

при U=7,5 м/мин

мм

при U=42 м/мин

мм

Верхняя фреза:

В=250 мм,  кВт

при U=7,5 м/мин

мм

при U=42 м/мин

мм

Боковая фреза:

В=131,5 мм,  кВт

при U=7,5 м/мин

мм

при U=42 м/мин

мм

Вывод: максимальная высота снимаемого слоя при подаче 7,5 м/мин: нижней фрезой - 3,9 мм, верхней фрезой - 5,5 мм, боковой фрезой - 7,5 мм; при подаче 42 м/мин: нижней фрезой - 1,24 мм, верхней фрезой - 1,84 мм, боковой фрезой - 2,7 мм.

.2 Расчет сил сопротивления подаче

.2.1 Нижняя горизонтальная фреза

Подача на зуб  определяется по формуле (3.22), мм:

 мм,

где U - скорость подачи (U=42 м/мин);- количество ножей (z= 4);- частота вращения шпинделя (n=5000).

Средняя условная окружная сила резания определяется по формуле (3.3):

;

Н,

где К - среднее условное сопротивление резанию в пределах одного оборота по формуле (3.4):

при  мм

 Мпа;

 Мпа

Кn - давление стружки по передней грани режущего инструмента по формуле (3.5), Мпа, для сосны и ели:

θс - кинематика угола встречи на половине длины срезаемой стружки (дуги резания) по формуле (3.7):

; град,

где h - высота срезаемого слоя (h=1,24 мм);

аρ - коэффициент, учитывающий затупление режущего инструмента по формуле (3.7):

 мкм

А - приращение радиуса затупления режущего инструмента за 1 м пути резания, мкм/м: для мягких пород древесины

Т - время работы режущего инструмента (Т=240 мин);' - коэффициент загрузки оборудования в течение рабочего времени, ;

ρ0 - радиус закругления рабочихх кромок режущего инструмента после заточки (исходная острота), мкм (для фрез и ножей );

Р - условная удельная касательная сила резания по задней грани резца, Н/мм, для сосны и ели:  Н/мм;- ширина строгания, мм;- скорость резания по формуле (3.9), м/с:

 м/сек

При  м/с в формуле (3.5) необходимо вместо v подставлять выражение .

Нормальная составляющая силы резания применительно к условной касательной силе Рк по формуле (3.12), Н:

 , Н;

Н,

где Рз - условная касательная сила резания по задней грани резцов по формуле (3.13), Н:

;

 Н,

где fпр - приведенный коэффициент трения (для затупленных режущих инструментов принимается ;

Рn - условная касательная сила резания по передней грани режущего инструмента по формуле (3.12), Н:

 Н;

φ - угол контакта режущего инструмента с древесиной, град:

φ

Сила сопротивления подаче материала в общем виде определяется по формуле (3.17):

,

где Рк, Рн - касательная и нормальная силы;

θ - кинематический угол встречи.

Сопротивление подаче от прижимных элементов:

 ; (3.23)

где m - число прижимных элементов (m=4(2));

 усилие прижима, (принимается  Н(1200 Н));

К - коэффициент трения качения прижимных роликов по древесине (К=0,59(0,75));- диаметр подшипниковых опор прижимных роликов, (d=2,0 см(4,5см));- диаметр прижимных роликов, (D=12,8 см(18,0 см));- коэффициент трения в подшипниках вальцов, f=0,017);

 коэффициент трения скольжения материала заготовки, ().

3.2.2 Верхняя горизонтальная фреза

Подача на зуб  определяется по формуле (3.22), мм:

 мм

Средняя условная окружная сила резания определяется по формуле (3.3):

Среднее условное сопротивление резанию в пределах одного оборота по формуле (3.4), Мпа, при  мм: