Практичне заняття №5 Тема: Технологічні зусилля при обробці деталей взуття різанням Теоретичні відомості

Технологічні зусилля при обробці деталей взуття різанням визначаються залежно від процесу.

Процес двоїння (або вирівнювання товщини) деталей низу з жорстких матеріалів, що здійснюється нерухомим ножем, називається розколюванням, а процес двоїння (зменшення товщини) деталей верху з м’яких шкір, яке здійснюється стрічковим ножем, який пиляє (або ковзає) – різанням.

Для того, щоб здійснити процес різання на двоїльних машинах з нерухомим ножем, необхідно створити зусилля подачі – Р_п, яке, переборовши опір матеріалу різанню, забезпечить переміщення матеріалу на ніж (рис. 5.1). Між деталлю і транспортуючими валками виникають сили тертя F_в і F_н під дією нормального зусилля N, яке створюється на нижній вал пружинами.

Рис. 5.1.

Подолати опір матеріалу розрізанню можливо лише у випадку, якщо сума сил F_в і F_н буде більшою опору розрізанню Р_р, тобто більшою, ніж зусилля розрізання даного матеріалу. Така умова, виражена нерівністю

(1)

можна записати у вигляді рівності з коефіцієнтом запасу , тоді зусилля подачі

(2)

Зусилля розрізання Р_р визначається за формулою:

(3)

де р – питоме зусилля, що припадає на одиницю довжини ножа;

l – ширина оброблюваної деталі;

k₁ – коефіцієнт, що враховує затуплення леза ножа, k₁=1…1,8;

k₂– коефіцієнт, що враховує кут загострення леза, k₂=1…1,8;

k₃– коефіцієнт, що враховує швидкість різання, k₃=1…1,4.

Питомі значення зусилля різання при двоїнні нерухомим та стрічковим ножем для деяких матеріалів наведено в таблиці 1.

Таблиця 1

Оброблюваний матеріал	Параметри процесу різання ножем
	нерухомим	стрічковим
	Питомий опір різанню р, Н/мм		Питомий опір подачі, Рп, Н/мм
Жорсткі натуральні шкіри низу Гуми: монолітні пористі Штучні шкіри низу	25...34 20...28 14...18 22...26	0,01...0,05 0,03...0,06 0,02...0,04 –	0,1...0,3 0,1...0,3 0,05...0,08 –

Для вибору пружин, які створюють нормальне зусилля, що забезпечує процес різання, складається рівняння рівноваги сил:

. (4)

При підстановці в (4) значень F_в і F_н

. (5)

Із рівності (5) визначається N для забезпечення процесу різання:

, (6)

де f_в – коефіцієнт тертя між деталями, що подаються та верхнім валиком;

f_н – коефіцієнт зчеплення між деталями і рифленим нижнім валиком.

Значення f_в і f_н наведені нижче.

Матеріал	fв	fн
Шкіра	0,6…0,9	1,1…1,4
Гума	0,8…1,1	1,2…1,5

Для здійснення процесу двоїння необхідно також, щоб лезо ножа займало певне положення відносно транспортуючих валиків, яке виражається (рис. 5.2).

Значення можна визначити з графічної побудови схеми затиску матеріалу при подачі на ніж. На схемі відповідно позначені : С – між осьова відстань між валками; δ – товщина деталі до обробки; δ_д – товщина деталі після обробки; δ_ст – товщина деталі при стисканні між валками; α – кут загострення ножа; d – діаметр валків.

Подача матеріалу на ніж буде відповідати нормальним умовам, якщо кут β=90˚. В іншому випадку процес буде протікати з порушеннями. Так, при β<90˚ відбудеться затискання валками ножа і заїдання матеріалу; при β>90˚ ніж занадто переміститься від валків, відбудеться згин матеріалу і отримається нерівномірне зрізання.

При умові, що β=90˚, кут АОС=α, тобто рівний куту загострення леза ножа.

Рис. 5.2.

Згідно з побудовою

(7)

Оскільки , а і

,

де k_ст – коефіцієнт стискання матеріалу між валками, який визначається з виразу

, (8)

то вираз (7) буде мати вигляд

(9)

Оскільки d і α постійні, то положення ножа потрібно регулювати при зміні початкової товщини матеріалу δ і налагодженні на задану товщину обробки δ_д.

Як видно з таблиці 1, при різанні стрічковим ножем зусилля різання значно менше, ніж при різанні нерухомим ножем, це пояснюється фізичним змістом процесу різання з ковзанням.

Різниця між цими двома процесами полягає в тому, що при різанні нерухомим ножем кут різання, від якого залежить зусилля різання, рівний куту загострення ножа і його неможливо змінити, а швидкість різання – ніщо інше, як швидкість подачі матеріалу на ніж. При різанні з ковзанням кінематичний кут різання менший кута загострення ножа і тим менший, чим вища швидкість ножа. Швидкість різання стрічковим ножем є геометричною сумою швидкостей подачі V_п і ножа V_н відповідно:

(10)

Рис. 5.3.

Існують емпірично встановлені залежності для визначення зусиль при різанні стрічковим ножем, відповідно,

зусилля подачі ;

зусилля ковзання , (11)

де k_v=1,0...1,4 – коефіцієнти швидкості подачі (при V_п до 1 м/с);

р_п і р_к – питомі значення (наведені в табл. 1).

Як правило в машинах зі стрічковим ножем V_н=5...20 м/с і V_п=0,2 м/с.

Чим тонший і більш м’який матеріал, тим менше зусилля для його розрізання, тим вища потрібна швидкість ножа. Чим вища швидкість ножа, тим чистіший зріз.

Процес шліфування супроводжується зняттям дрібної і безформної стружки. Технологічні зусилля при шліфуванні визначаються з емпіричних залежностей (рис. 5.4).

(12)

де р_шл – питоме зусилля шліфування;

k_шл – коефіцієнт обробки шліфувальним інструментом;

f – коефіцієнт тертя між прогумованим валом і матеріалом деталі (табл. 2)

Рис. 5.4.

Таблиця 2

Матеріал	ршл	kшл	f
Шкіра	10…12	1,8…1,5	0,8…1,0
Гума	20…25	1,0…2,0	1,0...1,2

Процес фрезерування урізу підошов, виготовлених із взуттєвих матеріалів, має свої специфічні особливості. Взуттєві матеріали мають низьку (у порівнянні з металами) теплопровідність і тому під час обробки можуть опалюватися від фрези, яка нагрівається, оскільки погано відводить тепло. Тому режими різання обмежені. Для визначення технологічних зусиль при фрезеруванні (дотичного Р_д і радіального Р_р) існують емпіричні залежності (рис. 5.5).

Рис. 5.5.

(13)

де b_к – ширина контакту;

р_к і р_р – питомі значення дотичного і радіального зусиль, які визначаються із залежностей

(14)

де А, В, С та х – константи, що залежать від виду матеріалу оброблюваних деталей (табл. 3);

t – товщина шару, що знімається.

Таблиця 3

Матеріал	А	В	С	х
Гума монолітна	0,07…0,20	0,15…0,20	0,1...0,12	0,62
Гума пориста	0,05…0,15	0,05…0,15	0,1...0,15	0,40
Шкіра	0,1	0,1	0,06	0,60