Органичение напряжения
Очевидно, что вследствие прогиба под давлением резца, вал у концов получается меньшего диаметра, чем посередине. Разность равняется удвоенной величине горизонтального прогиба (от действия силы). Следовательно, для того чтобы вал оказался везде в пределах допуска, прогиб по серединке должен превышать 0,075 — 0,10 мм. Принимаем допустимое значение горизонтального прогиба 0,08 мм, которому соответствует, вертикальный прогиб от силы.
Кроме прогиба усилие ограничивается еще напряжением, возникающим в материале вала. Это напряжение ни при каких условиях не должно достигать предела упругости. Так как центровка может оказаться не идеальной, вал может иметь местные твердые вкрапления и т. д., то во избежание искривления вала нужно вести расчет на несколько пониженное напряжение. Расчет здесь ведется по формуле.
Материал – сталь с сопротивлением разрыву 50 – 60 кг/мм2. Линии граммы, идущие более полого (при меньших длинах), соответствуют расчету на допускаемое напряжение, а идущие более круто (правая часть граммы) это линии равного прогиба.
Из диаграммы легко видеть, что при сечении стружки 4 мм2 и диаметре 50 мм допустимая длина равна 440 мм, а при диаметре, равном 100 мм, эта длина равна 1100 мм. Чем толще вал, тем скорее можно допустить большее отношение его длины к диаметру. При более твердых материалах усилие резания повышается, но одновременно повышается и предел упругости. Поэтому при малых диаметрах диаграммой можно пользоваться и для этих сортов стали, но для длинных валов (правая часть диаграммы) допускаемые длины следует брать несколько меньшими.
Если вал зацентрован неправильно, заготовка имеет некруглое сечение неправильное строение, то усилие резания, а следовательно и прогиб изменяется во время вращения вала. В результате получается бой и притом больший посередине вала, чем у его концов. Применение острых резцов, а также увеличение угла резца в плане позволяют значительно увеличить сечение стружки при данной длине. Также последняя может быть увеличена, если допустить большую величину прогиба, что например возможно при грубой обдирочной работе.
Наконец заметим, что при закреплении левого конца вала в солидном патроне вместо того, чтобы опереть его на центр, жесткость изделия также увеличивается и возможно брать большую стружку.
Если сечение стружки соразмерять с размерами изделия и принять его, Следовательно, и усилие пропорциональными диаметру, то (пренебрегая изменением коэффициента резания) можно из формулы, ограничивающей длину при больших, вывести заключение, что определенному отношению соответствует определенный прогиб.
Таким образом, обычай назначать расстояние между люнетами кратным диаметру вала может быть оправдан только при приведенном предположении пропорциональности сечения стружки диаметру. При одинаковом сечении стружки, как мы видели, отношение уменьшается с уменьшением диаметра.
Теги: удвоение
Жесткость
Выше мы везде предполагали, что вал имеет достаточную жесткость. Люнеты становились как вспомогательное средство, позволяющее вести обработку интенсивно.
Еще указывали на большое значение правильной расстановки в для достижения хорошей производительности и рекомендовал пользоваться ими всегда, когда длина изделия превосходит 12 метров.
При неустойчивых валах, таких, длина которых значительно превосходит диаметр, обточка без люнетов становится либо совершенно невозможной (при попытках подвести резец вал вылетает из центров), либо работа до крайности замедляется, и валы получаются с неодинаковым диаметром по длине, овальными и т. д. Часто появляется при этом еще дрожание изделия, вредно отражающееся на стойкости резца.
Точное и пригодное для всех случаев решение задачи о нахождении допустимой вала, для снятия с него стружки определенного сечения, вряд ли может быть дано в настоящее время. В первом приближении однако можно считать, что мерой допустимого давления резца на вал является величина прогиба этого вала. При этом напряжение в материале вала ни в коем случае не должно превосходить предела упругости этого материала – иначе после обработки остаточные деформации (вал окажется погнутым).
Составляющая давления резца на вал в плоскости, перпендикулярной его оси излагается на касательное усилие резания, направленное вертикально вверх, и на отталкивающую силу, направленную спереди назад.
Соотношение этих сил зависит, как известно, от многих факторов и прежде всего от углов резца. Если режущая кромка направлена перпендикулярно оси вала, то очевидно отталкивающая сила будет наименьшей. При направлении кромки параллельно этой оси отталкивающая сила получается наибольшей. Это дает еще одно объяснение, почему неустойчивые изделия легче точить подрезными резцами, чем нормальными проходными с наклонной кромкой. Далее отношение быстро возрастает с притуплением резца. Примем для несколько притуплённого проходного резца.
Очевидно именно это отталкивающее усилие влияет на величину получаемого диаметра. Попытаемся установить соотношение между допустимой длиной и диаметром стального вала с одной стороны и сечением стружки с другой при черновой обточке под шлифовку. Допуск по при обточке под шлифовку равняется 0,15 — 0,2 мм в зависимости от диаметра и длины вала.
Теги: неустойчивый вал
Установка изделия
Если диаметр шейки вполне определенный (например, при проточке с промежуточной втулкой для люнета), то кулачки можно устанавливать по короткой оправке, зажатой в центрах. Иногда вместо установки по скалке применяют предварительную расточку кулачков люнета.
В таких случаях при установке изделия нижних кулачков не трогают с места, откидывая верхнюю часть люнета. Этот способ дает точные результаты, если станина станка правильная по всей длине. Другой способ заключается в том, что наружная обойма люнета (без кулачков) растачивается на месте скалкой. При установке вала регулируют положение кулачков, примеряя штихмассом расстояние от поверхности вала до расточки люнета. Этот способ очевидно универсален и годится даже для очень гибких валов, которые трудно зажать в центрах без поддержки люнетами. Очевидно, здесь можно пользоваться и промежуточной втулкой. В таком случае по расточке люнета проверяют как положение поверхности вала, так и самой втулки.
Так как для расточки приходится пользоваться сравнительно короткой скалкой, зажатой центра, то очевидно положение люнета по длине станины при расточке будет иное, чем при его работе. Поэтому правильность получаемых результатов и здесь зависит от точности направляющих станка.
Что касается конструкции люнетов, то таковых много. Обычно верхняя часть люнета откидывается, благодаря чему облегчается установка изделия.
Вместо скользящих кулачков часто применяются ролики (роликовые люнеты).
При обточке длинных валов постоянного сечения по длине пользуются подвижными люнетами (ходовая стойка). Такой люнет, устанавливаемый на обыкновенном токарном станке. Он укрепляется вместе с супортом и лает опору валу, следуя непосредственно за резцом.
Теги: супорт
Применение люнетов
Для уменьшения прогиба при обточке, а также во всех случаях, когда требуется создать промежуточную опору вращающемуся валу, устанавливают люнеты.
Только при использовании чисто тянутого материала удается устанавливать люнеты непосредственно на неотточенный вал. Обычно же сначала протачивают с малой стружкой шейку под люнет и ставят его на эту шейку.
В тех случаях, когда проточить место под люнет не представляется возможным, на вал надевают втулку. Закрепление ее обычно достигается восемью болтами, по четыре с каждой стороны.
Эта втулка надевается на вал, который медленно вращают в центрах, проверяя положение втулки по ее наружной поверхности при помощи рейсмуса или при точной работе индикатора. Регулируя положение болтов, добиваются полной концентричности вращения.
Сама установка люнета может производиться различными способами. При грубой (обдирочной) работе его кулачки устанавливаются прямо по валу.
Если вал имеет прогиб от собственного веса, то сначала несколько поднимают оба нижние кулачка, устраняя провес вала, а затем закрепляют и верхний кулачок. Здесь очевидно очень трудно равномерно поднять оба нижние кулачка.
При неправильной (нецентральной) установке люнета вал получится неодинакового диаметра по всей длине. Поэтому при точной работе люнет можно устанавливать по валу только тогда, когда этот вал имеет достаточную жесткость.
Теги: диаметр
Расстояние между люнетами
Наконец заметим, что при закреплении левого конца вала в солидном патроне вместо того, чтобы опереть его на центр, жесткость изделия также увеличивается и возможно брать большую стружку.
Если сечение стружки соразмерять с размерами изделия и принять его, Следовательно, и усилие пропорциональными диаметру, то (пренебрегая изменением коэффициента резания) можно из формулы, ограничивающей длину при больших, вывести заключение, что определенному отношению соответствует определенный прогиб.
Таким образом, обычай назначать расстояние между люнетами кратным диаметру вала может быть оправдан только при приведенном предположении пропорциональности сечения стружки диаметру. При одинаковом сечении стружки, как мы видели, отношение уменьшается с уменьшением диаметра.
При снятии чистовых стружек допустимы лишь минимальные прогибы, а, следовательно, и сечения стружки. Например, желая получить диаметр с точностью 0,02 мм при длине 1000 мм и диаметре 50 мм, мы должны допустить вертикальный прогиб не выше.
При глубине резания равном 0,3 мм получаем наибольшую допустимую подачу лишь 0,10 мм. При большей подаче изделие получится посередине большего диаметра, чем это допустимо. Практически пришлось бы ограничиться еще меньшей глубиной резания или подачей, чтобы иметь запас для покрытия других источников ошибок.
Широкие резцы с плоским лезвием оказывают очень большое горизонтальное изгибающее давление. Поэтому ими можно пользоваться для чистовой обточки только при изделиях большого диаметра, не прогибающих под давлением стружки.
Теги: формула