Расчет элементов режима резания и штучного времени при точении

Приведен расчет операции 015 (токарная) – точение штампованной заготовки на станке токарно-винторезном с ЧПУ 16К20Ф3.

Станок предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатой и криволинейной образующей, позволяет нарезать резьбу; находит широкое применение в единичном, мелкосерийном и серийном производстве.

Характеристики станка:

– Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм:

над станиной 400

над суппортом 220

– Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм 1000

– Наибольшее перемещение суппорта, мм:

продольное 900

поперечное 250

– Число скоростей шпинделя 22

– Пределы частоты вращения шпинделя, об/мин 12,5-2000

– Пределы рабочих подач, мм/мин:

продольная 3-1200

поперечная 1,5-600

– Скорости ускоренных перемещений, мм/мин:

продольных 4800

поперечных 2400

– Шаг нарезаемой резьбы, мм до 20

– Мощность электродвигателя главного привода, кВт 11

– Габаритные размеры станка, мм 3360х1710х1750

– Масса станка, кг 4000

Режущий инструмент для выполнения данной операции - резец проходной левый с главным углом φ=90°; материал режущей части Т15К6, размер державки 16×25 мм.

Глубина резания при параметре шероховатости Ra = 3,2принята равной t = 1,5 мм.

Подачу s при черновом точении принимают максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости системы СПИЗ и прочности режущего инструмента. При глубине резания t = 1,5 ммпринята рекомендуемая подача s = 0,6 мм/об.

Скорость резания при наружном продольном и поперечном точении рассчитывают по формуле:

 

Для конструкционной углеродистой стали при подаче до 0,6 мм принимают:

С_V = 290;

x = 0,15

y = 0,35

m = 0,20.

Принят период стойкости инструмента Т = 50 мин.

Поправочный коэффициент K_V рассчитывают по формуле:

,

где K_МV, K_ПV, K_ИV – коэффициенты, учитывающие влияние на скорость резания, соответственно, материала заготовки, состояния поверхности, материала инструмента.

Коэффициент K_МV для стали рассчитываютпо формуле:

= 610 МПа; K_r = 1,0; n_V = 1,0.

K_ПV = 0,8;

K_ИV = 1,0.

Таким образом, скорость резания равна V =147,6 м/мин.

Силу резания Н принято раскладывать на составляющие силы, направленные по осям координат станка (тангенциальную Р_z, радиальную Р_y и осевую Р_x). При наружном продольном и поперечном точении эти составляющие рассчитывают по формуле:

Поправочный коэффициент представляет собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия резания:

Коэффициент КMР учитывает влияние на силовые зависимости качества обрабатываемого материала, коэффициенты – влияние гeомeтричeских параметров рeжущeй части инструмента.

Значения коэффициентов для составляющих силы резания приведены в таблице 3.4. Коэффициент Кр вычислен и также приведен в таблице.

Таблица 3.4 – Коэффициенты, учитывающие фактические условия резания

	0,75	0,75	0,75
	0,89	0,5	1,17
	1,1	1,4	1,4
	1,0	1,0	1,0
	1,0	1,0	1,0
	0,83	0,6	1,39

Значения коэффициентов, необходимых для расчета составляющих силы резания, приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 – Значения коэффициента С_р и показателей степени в формулах силы резания при точении

	1,0	0,9	1,0
	0,75	0,6	0,5
	-0,15	-0,3	-0,4

 

Необходимо рассчитать составляющие силы резания:

 

Мощность резания рассчитывают по формулe:

Мощность резания N = 2,9 кВт, что нe прeвышаeт мощности станка, равной 11 кВт. Слeдоватeльно, станок удовлeтворяeт эксплуатационным трeбованиям.

Одним из основных требований при проектировании технологических операций является требование минимума затрат труда на ее выполнение. Критерием оценки трудоемкости является норма штучного времени, мин:

 

Т шт = Т о + Т всп + Т обс + Т п,

где Т о – основное (технологическое) время;

Т в – вспомогательное время;

Т обс – время обслуживания рабочего места;

Т п – время перерывов в работе.

Основное время – время непосредственного воздействия инструмента на заготовку, которое рассчитывают по формуле:

Т _осн. = .

Частоту вращения шпинделя рассчитывают и корректируют по паспорту станка.

Принята частота вращения шпинделя n= 800об/мин.

Расчетная длина перемещения инструмента L включает длины обрабатываемой поверхности, врезания и выхода инструмента:

 

L = l + l _вр + l _вых

Величина врезания резца:

l _вр = t ·ctgφ;

l _вр = 1·ctg90^о = 0.

Величина пробега резца:

l _вых = (0.2-0.3)· s;

l _вых = 0,045мм.

Число рабочих ходов в данном переходе i определяют из отношения припуска на операцию к глубине резания. Снятие напуска на данной операции возможно за 4 рабочих хода для поверхности Ø16,5 и 3 рабочих хода для поверхности Ø62,5.

L _Ø16,5 = 29,34+0,045 = 29,385 (мм);

Т _{о Ø16,5} = 29,385·4 / (0,6·800) = 0,25 (мин);

L _Ø62,5 = 22,2+0,045 = 22,245 (мм);

Т _{о Ø62,5} = 22,245·3 / (0,6·800) = 0,14 (мин);

Т _о = 0,25 + 0,14 = 0,39 (мин).

Вспомогательное время – затрачиваемое на установку, выверку и снятие заготовки (0,23 мин), на выполнение измерений в процессе обработки
(0,22 мин) [3].

Т _вспом = 0,23+0,22=0,45 (мин)

Оперативное время – сумма основного и вспомогательного времени:

Т _оп = Т _о + Т _всп = 0,39 + 0,45 ≈ 0,85 (мин)

Время на обслуживание рабочего места и время на личные надобности часто берут в процентах от оперативного времени:

Т _обс = (3–8%) Т _оп;

Т _п = (4–9%) Т _оп;

Т _обс + Т _п ≈ 10% Т _оп = 0,1·0,85 = 0,085 (мин).

Т _шт = Т _о + Т _всп + Т _обс;

Т _шт = 0,39 + 0,45 + 0,0785 ≈ 0,92 (мин)

Штучное время или время на изготовление партии деталей может быть использовано для сравнения нескольких вариантов выполнения одной операции или нескольких вариантов выполнения технологических процессов и выбора наиболее целесообразного.

 

Заключение

В данной части дипломного проекта разработан технологический процесс изготовления шлицевого вала-шестерни. Проведен расчет элементов режима резания и штучного времени при точении.

Заполнен комплект документов на технологический процесс, состоящий из маршрутной карты, карты контроля, карты эскизов и операционной карты.