Расчет напряженно-деформированного состояния инструмента при заданных условиях обработки, страница 2

Введение.

Обработка резанием является и на многие годы останется основным технологическим приёмом изготовления точных деталей машин и механизмов. Наиболее распространенным видом обработки металлов резанием является токарная обработка [1].

С ходом развития машиностроения развивалась и номенклатура режущих инструментов данного вида обработки, анализировались и выявлялись зависимости режимных параметров точения на возникающие внутренние и внешние силы. В процессе резания в державке резца возникают сжимающие и растягивающие нормальные напряжения а так же сопутствующие им касательные напряжения при деформации изгибом. Основным признаком пластической деформации является необратимое изменение формы тела под действием внешних сил без нарушения сплошности деформируемого тела. Для повышения жесткости конструкции державки было принято делать её полой, смещая центр отверстия дальше от действующей нагрузки. Данное решение позволяет экономить конструкционный материал, облегчить державку, повысить её жесткость. В данной курсовой работе нам предлагают определить напряжения, действующие на проходной отогнутый резец с полой державкой. Державка, жестко закрепленная в приспособлении, а так же её сечение, с указанными численными значениями размеров и действующих сил наглядно показана в [ПРИЛОЖЕНИИ 1].

Опытами П. А. Ребиндера и Г. И. Епифанова установлено, что при резании конструкционных материалов более 99,5 % работы резания переходит в тепло. Несмотря на значительные успехи, достигнутые в использовании аналитических методов для изучения тепловых явлений в зоне деформации и на контактных поверхностях инструмента, экспериментальные методы благодаря их надежности и простоте являются главным инструментом исследования. В данной работе для определения зависимости тепловых явлений будем использовать однофакторную методику, то есть наблюдать измерение температуры в зоне резания при изменении одного из режимных параметров резания: подачи, глубины или скорости резания [1].

Выполнение данной работы позволит глубже понять физические процессы при обработке резанием.

1.Определение и построение эпюр нормальных и касательных напряжений в державке проходного отогнутого резца.

В процессе токарной обработки резец подвергается деформациям, поэтому в державке резца возникают нормальные и касательные напряжения. Они не должны превышать допустимых значений, иначе державка разрушится. Для предотвращения разрушения, предварительно перед использованием резца необходимо рассчитывать напряжения, возникающие в нём.

Нормальные напряжения определяют по формулам [2,стр. 198, ф. 8.3.1]

,                                                  (1.1)

где M – изгибающий момент;

J₁ – осевой момент инерции поперечного сечения державки;

y – расстояние от основной оси до точки расчета напряжений.

Для заданного сечения державки J₁ будет определяться по формуле [2, стр. 200, ф. 5]

                                                    (1.2)

Подставим в формулу (1.2) значения из задания

Для нахождения М нужно определить реакцию опор. В нашем случае имеем одну опору – закрепление державки в неподвижном приспособлении, обозначим эту точку как B, точкой А будет незакрепленный конец державки. Точка А понадобится для проверки правильности решения.

Найдем реакцию опор:

Сумма моментов всех сил относительно точки B должна равняться нулю. Изгибающий момент определяется как произведение действующей силы на плечо её приложения, тогда

                        (1.3)

где M_B – момент в точке В;

М_q1 – момент распределенной нагрузки, которую можно заменить сосредоточенной, зная что