Принцип работы ускорительной головки

Необходимость ускорительной головки предопределяется тем, что станки с ЧПУ для обработки корпусных деталей имеют ограниченную частоту вращения шпинделя, недостаточную для достижения нужной скорости резания мелкоразмерным инструментом.

Конструкция ускорительной головки представлена на чертеже

06.М15.6 .50.000.СБ

Конструкция ускорительной головки состоит из корпуса 2, выполняющего роль водила, в котором на осях 5, закреплены сателлиты 7.

Корпус 2 неподвижно соединен с хвостовиком 1, который имеет конус 7:24, устанавливаемый в шпиндель станка. Сателлиты 7 находятся в зацеплении с корончатым колесом 6, которое должно быть остановлено путем соединения с позиционирующим блоком, размещенным на станке.

Через солнечное колесо 4 вращение передается на выходной вал 3, который движется с частотой в пять раз больше частоты вращения шпинделя. На открытом конце выходного вала помещен цанговый патрон 8 с цангой 9, которая с помощью гайки 10 зажимает цилиндрический хвостовик инструмента. На другом конце выходного вала 3 с помощью шайбы 36 закреплен маховик 16, предназначенный для повышения равномерности вращения инструмента.

Останов корончатого колеса 6 осуществляется упором 19, входящего в паз позиционирующего блока. Во время входа хвостовика 1 в коническое отверстие шпинделя станка ползун 20 после контакта с позиционирующим блоком перемещается по упору 19, сжимая пружину 25. При этом поводок 24, размещенный в кольце 22, выходит из зацепления с ползуном 20 и одновременно из зацепления с кольцом 23 выходит уголок 21, корончатое колесо 6 останавливается в заданном положении, а хвостовик 1, вращаясь, передает крутящий момент на вал 3 и инструмент.

По окончании работы шпиндель станка останавливается в определенном положении. Пружина 25 выталкивает ползун 20, и в результате головка оказывается в исходном положении.

Поддержка упора 19 в заданном вертикальном положении осуществляется с помощью кольца 17, подвижно закрепленного на вращающемся хвостовике 1 через подшипник 35.

Увеличение скорости резания до оптимальных значений позволяет значительно повысить надежность работы инструмента.

Применение на станках с ЧПУ позволит повысить производительность и сократить основное время обработки.

Расчет усилия зажима инструмента

Рассчитаем усилие зажима концевой фрезы с посадочным местом Ø8 для процесса контурного фрезерования образующей матрицы.

Схема раскладки сил показана на рисунке 9.1

Схема сил, действующих на заготовку

Рис.9.1

Осевую сила Q, необходимую для затягивания цанги найдем по формуле:

, Н

(9.1)

где Р₁ – сила, сжимающая лепестки цанги до их соприкосновения с поверхностью заготовки, Н;

Р₂ – сила зажима заготовки всеми лепестками цанги, Н;

 - половина угла конуса цанги  = 15;

 - угол трения =arctg f₁ = 11.

f₁ - коэффициент трения конусной поверхности, f₁ =0,2 .

, Н

(9.2)

где Е = 2,1×10⁵ МПа – модуль упругости стали, идущей на изготовление цанги;

J – момент инерции в сечении заделанной части лепестка, мм⁴;

 - стрела прогиба лепестка, = ,  - зазор между цангой и заготовкой (до начала зажима) =0.2;

z – число лепестков цанги, z=4;

l – расстояние от плоскости задела лепестка цанги до середины зажимающего конуса цанги, l=20 мм;

, см4

(9.3)

где D – наружный диаметр лепестков цанги, D=28 мм;

S – толщина лепестка цанги, S =10мм;

 - угол сегмента лепестка цанги =88.

Найдем силу Р₁:

= 7134,4см⁴=0,41мм⁴

=44,73Н

Найдем силу Р₂:

, Н

(9.4)

где  - момент резания, Н·м;

r₁ - расстояние от оси до точки приложения силы резания, мм;

r – радиус заготовки на участке зажима, мм;

Р_Z – сила резания, стремящаяся повернуть заготовку относительно оси цанги, Н;

q – cоставляющая часть усилия, приложенного при резании, сдвигающая заготовку вдоль оси, Н;

К = 1,5…2,0 – коэффициент запаса.

Рассчитаем силу резания по формуле [10]:

, Н

(9.5)

где , , , , ,  - коэффициенты;

 - глубина резания, =5мм;

 - подача на зуб фрезы, =0,08мм/зуб;

В – ширина фрезерования, В=5мм;

z – число зубьев фрезы, z=3;

D – диаметр фрезы, D=3мм;

То есть, 662,34Н

q =0.23 P_Z = 0.23×662.34=152.33Н

Таким образом, =1643,93Н

Теперь можно найти осевую силу Q:

=823Н

То есть для зажима инструмента для стабильного вращения без проворотов необходимо приложить осевую силу равную 823Н.