Определение величины подачи

 

В общем случае, с целью повышения производительности обработки, величина подачи должна приниматься максимально возможной. Однако ее увеличение ограничивается рядом лимитирующих факторов. Для ознакомления с ними величину подачи следует рассчитывать в следующей последовательности.

Определяется по справочным данным нормативов [2,3] максимальный диапазон рекомендуемых пределов подач S_табл, используемый в дальнейшем для оценки расчетных величин.

Аналитически определяется подача, допускаемая лимитирующими факторами.

1.1. Подача, допускаемая прочностью механизма подачи станка, мм/об,

 

(1)

 

где

V - скорость резания, м/мин. При предварительных расчетах можно принять значение скорости в диапазоне от 40 до 60 м/мин для инструмента, оснащенного быстрорежущей сталью, и от 70 до 100 м/мин для инструмента, оснащенного твердым сплавом, что примерно соответствует нижнему пределу диапазона скоростей при работе такими инструментами. В дальнейшем это значение будет уточняться; - наибольшая осевая сила, допускаемая прочностью механизма подач станка, Н; - коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и условия резания в формуле осевой силы резания. Выбирается по справочным таблицам, например, в [2], [4]; - показатели степеней влияния глубины резания, подачи и скорости на осевую составляющую силы резания соответственно, [2], [4]; - общий поправочный коэффициент, являющийся произведением частных коэффициентов. Величины частных поправочных коэффициентов, характеризующие условия обработки, приведены в справочниках, например, в [2].

Если в паспортных данных станка (см. табл. 5 приложения) приведено значение только тангенциальной силы P_{dop z}, допускаемой прочностью станка, то, используя примерную зависимость между этими составляющими, можно принять, что

 

(2)

 

1.2. Подача, допускаемая прочностью державки резца, мм/об,

 

(3)

 

где	- наибольшее значение тангенциальной составляющей силы резания, допускаемое прочностью державки резца, Н:

 

H, (4)

 

где

B - ширина державки резца, мм; H - высота державки резца, мм; lp - длина вылета резца (расстояние от точки крепления до вершины), мм. При наружном точении можно принять lp = 1,5 H; [ и] - допускаемое материалом державки напряжение изгиба, мПа. Для конструкционных сталей, обычно применяемых для изготовления державок; [ и ] = 0,3 вр, где вр - предел прочности при растяжении. Для материалов державок вр = (500 - 600) мПа.

Показатели степеней и коэффициенты C_Pz и K_Pz имеют тот же смысл, что и для осевой составляющей силы резания, и выбираются по тем же справочникам.

1.3. Подача, допускаемая жесткостью державки резца, мм/об,

 

(5)

 

где P_dop3 - наибольшее значение тангенциальной составляющей силы реза-

ния, допускаемое жесткостью державки резца, Н:

 

 

(6)

 

где

Еp - модуль упругости материала державки резца, мПа. Для применяемых обычно при изготовлении державок резцов сталей Еp = (2,0 - - 2,2) 105 мПа; Jp - момент инерции сечения державки резца, мм4. Для прямоугольного сечения Jp = B H3/12; fp - допускаемая стрела прогиба резца, мм. При черновой обработке можно принять fp = 0,1 мм.

 

1.4. Подача, допускаемая прочностью детали, мм/об,

 

(7)

 

где P_{dop 4} - наибольшее значение тангенциальной составляющей силы ре-

зания, допускаемое прочностью детали, Н:

 

(8)

 

 

где

L1 - расчетная длина детали; Qн - коэффициент нагружения при расчете на прочность. При обработке детали в патроне Qн = 1, при обработке детали в центрах Qн = 0,25, при поджиме задним центром детали, закрепленной в патроне, Qн = 0,19; W - момент сопротивления сечения детали, мм3. Для сплошного круглого сечения обработанной на предварительном переходе поверхности W =(); [ и] -допускаемое материалом детали напряжение изгиба, мПа, Для стальных заготовок [ и] = 0,3 в, (значение в приведено в табл.4 приложения). Для серого чугуна можно принять [ и] = 0,4 ви , где ви - предел прочности при изгибе, мПа.

 

 

1.5. Подача, допускаемая жесткостью детали, мм/об,

 

(9)

 

где P_{dop 5} - наибольшее значение тангенциальной составляющей силы реза-

ния, допускаемое жесткостью детали, Н:

 

(10)

где

Qg - коэффициент нагружения при расчете на жесткость. При обработке короткой детали, закрепленной в патроне, Qg = 3, при обработке детали, закрепленной в центрах, Qg = 48, при поджиме обрабатываемой детали, закрепленной в патроне задним центром, Qg = 110; Еd - модуль упругости материала детали. При расчетах можно принять, что для стали Еd = 2 105 мПа, для чугуна Еd = 9 104 мПа; Jd - момент инерции сечения детали, мм4. Для круглого сплошного сечения обработанной на предварительном переходе, поверхности Jd = () ; fd - допускаемая стрела прогиба детали, мм. При предварительной токарной обработке fd = 0,2 - 0,4 мм.

 

 

1.6. Подача, допускаемая прочностью твердосплавной пластинки, мм/об

 

Определяется только для инструментов, оснащенных твердым сплавом, из нормативов, например из [2], с учетом вида обрабатываемого металла, главного угла в плане и радиуса при вершине резца, глубины резания и остаточной толщины пластинки инструментального материала после переточки и формирования положительного переднего угла. Остаточная толщина пластины принимается равной (0,2 H), мм.

 

Из всех найденных по лимитирующим факторам значений подач необходимо выбрать наименьшую S_min, как удовлетворяющую всем ограничениям. Так как станок обеспечивает дискретный ряд значений подач, то выбранное значение S_min корректируется по паспортным данным станка (табл.5 приложения) и принимается ближайшее меньшее значение подачи в качестве S_ф.

Во избежание грубых ошибок при расчетах выбранное значение S_ф следует сравнить с найденным до расчетов диапазоном значений подач, рекомендуемым нормативами. Величина S_ф не должна значительно (более чем в два раза) отличаться от граничных табличных значений. При незначительном превышении верхней границы диапазона следует выбирать расчетное значение, так как оно точнее учитывает условия обработки. Если расчетное значение по критериям жесткости и прочности детали ниже нижней границы диапазона, то выбирается верхнее табличное значение и делается заключение о необходимости проведения обработки в люнете, исключающем прогиб детали, или о необходимости изменения способа закрепления и поджиме свободного конца детали задним центром (в случае зажима детали только в патроне).