Расчет режима резани при точении

Вначале определим для заданной обрабатываемой поверхности глубину резания t, мм поверхность (I), из условия максимального числа проходов. Количество черновых и чистовых проходов зависит от материала и качества поверхности заготовки, величины припуска, требуемых точности и шероховатости обработанной поверхности, материала режущей части инструмента.

 

1) Глубина резания t, мм, (при наружном продольном точении)

t=, (1)

 

 

где D₀ –диаметр поверхности до обработки, мм;

D₁ – диаметр поверхности после обработки, мм.

 

t= мм,

 

Так как глубина резания не превышает 5 мм, то обработку производим за один проход.

 

2) Найдём значение подачи S, мм/об по формуле:

 

S= , (2)

 

где r – радиус скругления вершины резца, мм;

R_z – высота неровностей по ГОСТ 2789 – 73, мм.

 

S= мм/об;

 

Для дальнейших расчётов значение подачи принимается ближайшее меньшее по паспорту станка.

S₁=0,05 S₄=0,09 S₇=0,15 S₁₀=0,25 S₁₃=0,4 S₁₆=0,7 S₁₉=1,2 S₂₂=2

S₂=0,06 S₅=0,1 S₈=0,175 S₁₁=0,3 S₁₄=0,5 S₁₇=0,8 S₂₀=1,41 S₂₃=2,4

S₃=0,075 S₆=0,125 S₉=0,2 S₁₂=0,35 S₁₅=0,6 S₁₈=1 S₂₁=1,6 S₂₄=2.8

Принимаем фактическую подачу S_ф = 0,06, мм/об.

 

3) Расчётная скорость резания при точении V_p, м/мин, вычисляется по эмпирической формуле

, (3)

 

где Cv – коэффициент, зависящий от материала инструмента, заготовки и условий обработки;

T – расчётная стойкость инструмента;

Xv, Yv – показатели степени влияния t и S на Vp;

Kv – поправочный коэффициент на изменённые условия, который определяется последующей формуле

 

K_V= K_MV K_nV K_UV K_ΨV K_ФV, (4)

 

Значения коэффициентов и показателей степени:

С_v=350; X_v=0,15; Y_v=0,35; m=0,2; K_Mv=750/σ_в=750/980=0,77; K_nv=0,8; K_Uv=1,00; K_φv=1,0; K_Фv=1,0.

По формуле (4) получаем

 

Kv = 0,77·0,8·1·1·1 = 0,62

 

Тогда по формуле (3) подсчитываем расчётную скорость резания

 

, м/мин

4) По расчётной скорости резания определяется частота вращения шпинделя, об/мин

 

, (5)

 

где D₀ –диаметр поверхности до обработки, мм;

С учётом полученных величин, частота вращения шпинделя станка равна

 

Из паспортных данных станка принимается фактическая величина частоты вращения шпинделя:

n₁= 12,5 n₄= 25 n₇=50 n₁₀=100 n₁₃=200 n₁₆=400

n₂= 16 n₅=31,5 n₈=63 n₁₁=125 n₃₁₄=250 n₁₇=500

n₃= 20 n₆= 40 n₉=80 n₁₂=160 n₁₅=315 n₁₈=630

 

n₁₉=800 n₂₀=1000 n₂₁=1250 n₂₂=1600

 

Принимаем фактическую частоту вращения шпинделя– n_Ф = 1000,об/мин.

 

Фактическая скорость резания определяется по формуле

 

, (6)

 

где D₀ –диаметр поверхности до обработки, мм;

n_Ф – фактическая частота вращения шпинделя;

 

Фактическая скорость резания равна

 

 

5) Определяем приемлемость найденных режимов резания

Найденные режимы могут быть приняты только в том случае, если развиваемый при этом крутящий момент на шпинделе М_шп будет больше момента создаваемого силами резания М_рез, или равен ему.

 

М_шп ≥М_рез (7)

 

Определяем тангенциальную силу Р_z, создающую крутящий момент М_рез определим по формуле

 

P_z=C_pz×t^Xpz×S_ф^Ypz ×V_ф^npz×K_p (8)

 

 

где C_pz-коэффициент, зависящий от материала и условий обработки;

X_pz, Y_pz, n_pz-показатели степени влияния режимов резания на силу P_z;

Поправочный коэффициент на измененные условия, подсчитываемый как произведение ряда поправочных коэффициентов, вычисляется по формуле:

 

K_p=K_MP×K_jp×K_jp×K_up×K_lp (9)

 

Числовые значения коэффициентов и показателей степеней приведены в литературе [1]:

C_pz=300*9,8=2940 H; x_Pz=1,0; y_Pz=0,75; n_Pz=-0,15; K_Mр=(σ_в/750)^0,75=(980/750)^0,75=1,22; K_φр=1,0; K_γр=1,1; K_rр=1,0; K_λр=1,0.

Таким образом по формуле (9)получаем:

 

K_p = 1,22·1,0·1,1·1,0·1,0 = 1,34

 

Тогда по формуле (8) находим тангенциальную силу Р_Z

 

P_z=2940×2,7¹×0,06×^0,75173^-0,15×1,34=587, H

 

Крутящий момент, Н·м, потребный на резание, подсчитываем по формуле

, Н·м (10)

 

Подставляя численные значения в формулу (10) получаем

 

, Н×м

 

Крутящий момент, развиваемый на шпинделе и рассчитанный по слабому звену, принимается из паспортных данных станка, Н·м

, Н·м (11)

 

 

где -мощность приводного электродвигателя, кВт;

ή – КПД станка.

Подставляя численные значения в формулу (11) получаем

 

Н×м,

 

Условие приемлемости режимов резания М_шп ≥ М_рез выполняется, то есть потребляемый на резание крутящий момент получился меньше развиваемого на шпинделе, значит станок выбран правильно.

 

6) Определяем коэффициент использования полезной мощности станка по формуле

 

, (12)

где N_под – потребная мощность на шпинделе

, кВт (13)

 

где N_э = эффективная мощность на резание, кВт, определяемая по формуле

 

, кВт (14)

 

Подставляя полученные значения в формулу (14) получим

 

, кВт

 

Найденную эффективную мощность подставим в формулу (13)

 

, кВт

 

Тогда найдём коэффициент использования мощности по формуле (15)

 

 

7) Подсчитываем фактическую стойкость инструмента Т_Ф мин, с учётом показателя стойкости m по формуле

, мин (16)

где V_P и T- расчётные значения скорости и стойкости инструмента

Т = 100 мин; V_p = 212,6 м/мин; V_ф = 60, м/мин

Подставим в формулу (17) численные значения и определим Т_Ф

8) Определяем основное технологическое (машинное) время, мин, то есть время затраченное на процесс резания по формуле

 

, мин (17)

 

где L – расчётная длина обработки, равная сумме длин: обработки – l, врезания - l₁, и перебега - l₂;

 

L = l+l₁+l₂, (18)

 

i – число проходов;

n_ф - частота вращения шпинделя, об/мин;

S_ф - подача, мм/об;

За длину обработки l, мм, принимается путь, пройденный вершиной инструмента в процессе резания и измеренный в направлении подачи. Величина врезания l₁, мм, при точении вычисляется из соотношения

 

, (19)

где t – глубина резания, мм;

φ – главный угол резца в плане.

Подставим в формулу (19) значения и получим

 

 

Найдём расчётную длину обработки по формуле (18)

 

L = 79+2,7+3 = 84,7, мм

 

Тогда по формуле (17)найдём время, затраченное на процесс резания

 

 

 

5.2 Расчёт режимов резания при шлифовании

1. Глубину резания при чистовом шлифовании равна t=0,2 мм.

2. Продольную подачу при шлифовании S принимаем равной:

, (20)

где В – ширина шлифовального круга.

Подставив в формулу (20) получим:

 

 

3. Скорость шлифования круга определим по формуле:

, (21)

где D_к – диаметр круга, мм;

n_к – частота вращения шпинделя, принимаемая по паспорту станка.

n_к =3350 об/мин.

 

Подставив в формулу (21) получим:

 

.

Расчётное значение частоты вращения обрабатываемой детали определим по формуле:

, (22)

где v_Д – среднее значение скорости вращения детали, м/мин; ;

D_Д – диаметр обрабатываемой детали, мм.

 

Подставив в формулу (22) получим:

 

 

Так как изменение частоты вращения детали на выбранном станке бесступенчатое, то .

 

Скорость перемещения стола, м/мин:

, (23)

Подставив численные значения в формулу (22), получим:

4. Тангенциальная сила резания, Н:

, (23)

Значения коэффициентов имеют следующие значения:

С_р=21,5; u_р=0,7; X_p=0,7; У_р=0,5.

Подставив в формулу (23), получим:

.

5. Эффективная мощность на вращение обрабатываемой детали, кВт,

, (24)

Подставив в формулу (24), получим:

.

Эффективная мощность на вращение шлифовального круга, кВт,

, (25)

Подставив в формулу (25), получим:

Потребная мощность на вращение шлифовального круга, кВт:

, (26)

Подставив в формулу (26), получим:

Коэффициент использования станка по мощности:

, (27)

Подставив в формулу (27), получим:

.

6. Основное технологическое время, мин:

, (28)

где L – длина продольного хода детали или круга, мм;

К – коэффициент, учитывающий добавочное число проходов без поперечной подачи (на выхаживание); К=1,25;

h – припуск на сторону.

Подставив в формулу (28), получим:

 

 

 

Список литературы

1 Казаченко В. П., Савенко А. Н., Терешко Ю. Д. Материаловедение и технология материалов: (Пособие по курсовому проектированию). – Гомель: БелГУТ, 1997. – 46 с.

2 Цырлин М. И. Основные требования к выполнению пояснительных записок курсовых и дипломных проектов: (Пособие).–Гомель: БелГУТ, 2001 – 23 с.

3 Федин А. П. Материаловедение и технология материалов: (Методические указания и задания на контрольные работы). – Гомель: БелИЖТ, 1992. – 83 с.

4 Тараканов И. Л., Савенко А. Н. Методика расчёта рациональных режимов резания. – Гомель: БелИЖТ, 1980. – 20 с.

5 Горбунов Б. И. Обработка металлов резанием. Металлорежущий инструмент и станки. – М.: Машиностроение, 1981. – 288 с.

6 Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т. 1 / Под ред.

А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – 656 с.

7 Справочник металлиста. Т. 5 / Под ред. Б. Л. Богуславского. – М.: Машиностроение,1997. – 673 с.

8 Металлорежущий инструмент: Каталог-справочник: В 4 частях. –М.,1971.

Ч. 1. Резцы и фрезы. – 431 с.;Ч. 2. Инструмент для обработки отверстий – 290 с.;

Ч. 3. Резьбообразующий и зуборезный инструмент. – 475 с.

9 Общемашиностроительные нормативы режимов резания и времени для технического нормирования работ на металлорежущих станках. М.: Машиностроение, 1974. – 416 с.

10 Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станков. – М.: Машиностроение, 1975. – 344 с.