Режим резания

Режим резания

1.Точение

Исходные задания:

Тип производства – серийное

Вид заготовки – пруток 35

Материал детали – 14X17H2

Диаметр обработанной поверхности  30

Длина заготовки 65mm.

Шероховатость обработанной поверхности Ra1,6

Крепление заготовки П+Ц

 

1.  Выбор марки инструментального  материала и геометрии режущей  части инструмента.

Сталь 14X17H2 относится к группе жаропрочных хромоникелевых сталей для чистового точения ВК6-М [3]

(ГОСТ 18870-73) Резец –проходной упорный прямой с пластинами из твердого сплава(паянный) с углом в плане 90 . , h=20мм, b=12мм, L=100мм, l=12мм,r1=1мм.

2.   Выбор глубины резания  t и числа проходов.

При точении, расточке, рассверливании, развертывании отверстий глубина резания выражается уравнением , где D,d – диаметр обрабатываемой и обработанной поверхности соответственно.[4]

Для нормирования выбираем окончательный проход с максимальной глубиной резания и

3.   Выбор подачи инструмента

 

     3.1 Для чистовой обработки  подачу S принимаем в зависимости от требуемой степени    точности и шероховатости обрабатываемой поверхности с учетом радиуса при вершине резца Rz=40; rb =0,5мм. db = 1000 МПа, .[1]( стр 268 табл 13)

3.2 По прочности пластины твердого  сплава – табличным способом 

= 1,3·0,85·0,4=0,416мм/об.[1]( стр 268 табл 13)

=0,416мм/об.

 – поправочный коэффициент  вводится в зависимости от  механических свойств стали. 

- поправочный коэффициент учитывающий  геометрию резца.

3.3 По прочности механизма подачи  станка ( ).

 – задано (величина предельно  допустимой силы  ).

, ( )

Выбираем станок 16К20Ф3[1](стр. 17 табл 9), для которого =10кВт, 

отсюда

               .              

3.4По жесткости детали с учетом  способа крепления:

а) если деталь закреплена в патроне

, часто  , тогда

  Допустимая стрела прогиба  принимается равной

при черновой обработке ;

при получистовой обработке ;

при чистовой обработке , где допуск на .

=  [1] (табл 2 стр 441)

б)если деталь закреплена в патроне и поджата задним центром, то

  ;

 

где – модуль упругости материала детали;

   - момент инерции; , для круглого сечения.

Итак, , отсюда

                                       

 

 

 

3.5    По прочности державки  резца:

Резец можно считать балкой, защемленной одним концом и нагруженной на другом тремя силами: , , создающими сложное напряженно-деформирован-ное состояние в державке резца. Однако, как показывает анализ, с достаточной для практики точностью прочность резца может быть рассчитана по силе .

 

Итак,    , а  , где

- момент сопротивления осевой;

 – допускаемое напряжение  на изгиб = 20Н/мм

Для прямоугольного сечения        

  ;                                                         

где В и H – толщина и высота державки резца соответственно;

для  круглого сечения  

             ;                                                           

;   ,  откуда

                                               

 

3.6 По жесткости державки резца:

 

Под действием сил резания державка резца деформируется и в результате отклонения вершины резца от первоначального положения возникают погрешности.

 

Стрелка прогиба при черновом точении равна 0,1 мм, при получистовом и чистовом точении =0,03…0,05 мм; момент инерции для квадратного сечения .Отсюда

,

                                                      

где – модуль упругости материала державки резца.

Самую малую из этих шести подач называют максимальной технологически допустимой, обозначают и принимают для дальнейших расчетов.                                        

 

4. Назначается период  стойкости

Расчет периода стойкости инструмента из обеспечения максимальной производительности обработки, используя в качестве критерия трудоемкости норму штучно-калькуляционного времени

tшт-к=tшт+Тп.з / N,

где tшт - норма штучного времени, мин.

      Тп.з - подготовительно-заключительное время, мин.

      N – количество заготовок в партии, шт.

При оптимизации по tшт-к в качестве переменной целевой функции принимаем скорость резания v.

Условие экстремума

где T – период стойкости инструмента.

При этом решение для периода стойкости TМП максимальной производительности определяется в виде

,

   где  m – показатель степени в зависимости    m=0,25[3](стр 75)

- время на смену затупившегося  инструмента и поднастройку его  на размер за период стойкости (нормативная величина) = 1,6мин. [2.прил.2]

мин.

При выборе экономического критерия в расчете периода стойкости можно использовать значения е =2.5 руб., Е=1,84 руб. для тарифной ставки 4-го разряда [2].

=8,87мин.

 

5. Далее производится выбор скорости  резания  .

 

Скорость резания ограничивает или материал резца, или мощность станка.

5.1. Скорость резания из условия  полного использования режущих  свойств инструмента.

= = 47

                                          (11)

Охлаждение 10% эмульсией из эмульсола Укр  или МР- 6

x, y, k – по справочным данным или расчитывается  при выбранных СОЖ

Расчет ограничений по силе резания Pz, Px, Py

[1]стр 275 табл 23

( ) – поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части и инструмента на составляющие силы резания при обработке стали

=10·560·1·0,079 ·47 ·0,96=449 Н

Н

Н

Уточнение скорости резания по ряду чисел оборотов шпинделя.

об/мин

Применяем hшп=600об/мин  [для станков типа 16К20Ф3[1](стр. 17 табл 9)]

VМП= м/мин

 

,                                                 (12)

приравняв (11) и (12) можно определить :

=

=                    

где D – наибольший диаметр заготовки (при токарной обработке),

диаметр сверла (при сверлении) или диаметр фрезы (при фрезеровании), мм;

n – частота вращения заготовки или инструмента, об/мин.

Для станков со ступенчатым рядом оборотов может находиться между какими-то соседними числами оборотов и . Так что число оборотов корректируется по станку, а чтобы стойкость резца сохранялась неизменной, производится коррекция подачи.

Скорость резания исходя из мощности станка:

Мощность резания

         

1020 – коэффициент перевода Н x м/с в кВт;

Мощность электродвигателя

, отсюда               

  ,               

где - КПД станка=0,8.

Наименьшую из этих скоростей и назначают. Затем подача и скорость корректируются по станку.

5.2 Определяется одновременная:

Sодновр- это такая подача, при которой полностью используются режущие свойства инструмента и мощность станка.

Для определения Sодновр используются следующие выкладки:

 

,  

  

      (17)

где  – учитывает перегрузки станка.

   Когда  – ограничение идет со стороны станка,

               - ограничение идет со стороны резца.

        Выбирается подача S0 или Sодновр, при которой обеспечивается большая минутная подача. Обороты n шпинделя для каждой из этих подач рассчитываются по формуле (11).

 

              По формуле Тейлора для определенного  периода стойкости      

,

= 47                                             

= = 15,44   

 

5.3 расчет минутной подачи:

          

После выбора подачи и скорости резания подсчитывается машинное время:

Затем подсчитывается машинное время:

=164/593/0,079=3,5мин                       (18)

где    =89+75+2=164мм,       =89 - величина врезания,

  ,

  длина обрабатываемой поверхности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Сверление

Исходные задания:

D= 20, d= 10, L= 25,СКВ.

Материал детали – 14X17H2.

Решение.

Выбор марки инструментального материала и геометрии режущей части инструмента.

 Устанавливаю характеристику  сверла:

Материал: Р6М5

         Тип сверла: Спиральное с коническим хвостовиком, серия короткая ГОСТ 20696-75 [3]стр.57 

Размеры: по ГОСТ 10903-77 длина сверла L=138мм, длина рабочей части l = 57мм [1]стр. 148

Геометрия:

а) передний угол , Задний угол , угол при вершине Перемычка подточена до k= 0,6мм [3] стр. 93

б) передний угол , Задний угол (при 2-х плоскостной и винтовой заточке) Вершина , , а  1,0мм, l = 2,0мм P=r=0,6мм [3][ стр.150,152]

Режимы резания:

S=0,05мм/об, мм/об, n= 900 мин , Р =1320 Н, М ,

Период стойкости в зависимости от диаметра сверла, обрабатываемого материала, материала режущей части инструмента : Т = 15мин.[1],[3] табл. 30 стр 279, стр 113.

Действующие на сверло в процессе работы осевая сила и крутящий момент  являются исходными для расчета сверла и частей станка на прочность и деформацию, а также для определения мощности.

Мощность, затрачиваемую на сверление, подсчитывают по формуле

, кВт,     (27)

где – число оборотов сверла;

      - суммарный крутящий момент.

  Мощность электродвигателя станка  определяется по формуле

,     (28)

где – КПД станка.

Сверление осуществляем на токарном станке типа 16К20Ф3[1]

   Машинное время при сверлении  и рассверливании подсчитывается по формуле

,   ,      (29)

  где  L – длина прохода сверла  в направлении подачи, ;

,

  где  =25 – глубина сверления, ;

- величина врезания, ;

 – величина перебега, .

Приближенно для сверл с одинарным углом в плане 2φ принимается .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Фрезерование

Исходные задания:

Вид обработки (фреза) Шпоночная

Ширина фрезерования В= 8

Материал детали – 14X17H2

Глубина резания t= 5

Диаметр фрезы D= 5мм , l= 25

Тип лезвийной обработки –  чистовая (Rа 12,5) за одну установку.

Решение.

Выбор марки инструментального материала, типа фрезы, ее конструктивных  и геометрических параметров.

Тип фрезы: Шпоночная.

Диаметр фрезы   D=5

Длина фрезы   L=78мм.

Длина рабочей части    l=35мм.

Число зубьев   z = 2.

.

Выбор подачи инструмента.

Для условий чистового фрезерования назначаем   при t=5мм.(фреза быстрорежущая).

Учитывая поправочные коэффициенты:

(коэффициент учитывающий материал  детали)

Определение оптимальной скорости фрезерования из условия максимальной размерной стойкости фрезы. 

мм/зуб.

. Табличным методом, используя  зависимость

Принимая Тmax= 15 мин

Cv=46,7; 

 q= 0,45;    x= 0,5;    y= 0,5;    u= 0,1;    p=0,1;    m= 0,33

(учитывая что сталь быстрорежущая  скорость вполне приемлема)

где - поправочный коэффициент;

 

- коэффициент учитывающий физико-механических  свойств обрабатываемого матриала[1]

  - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости[1]

- коэффициент учитывающий влияние состояния поверхности заготовки по скорость резания[1]

- коэффициент, учитывающий влияние  инструментального  материала на  скорость резания[1]

     Частота вращения фрезы

об/мин.

Ограничения по силе резания [1].

          

Ph =1.1 Pz= 730 н – сила подачи

Py =0.5 Pz= 318н – радиальная составляющая.

 Ограничение по мощности  резания

            кВт.

Для данной обработки выбран станок Горизонтально или вертикально фрезерный.ИР320ПМФ4[1]

8. Машинное время определяют  по формуле

  ;     (31)

где  – общая длина прохода фрезы в направлении подачи;

 – длина обработанной поверхности, ;

 – перебег фрезы (1–5 );

 – путь врезания фрезы;

 – минутная подача, ;

 – подача на зуб фрезы, ;

 – число зубьев фрезы;

 – число оборотов фрезы  в минуту.

 

 

 

Список литературы

 

1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.Г. Косиловой и           Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. 656 с.
2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 / Под ред. А.Г. Косиловой и           Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. 656 с.
3. Режимы резания трудно-обрабатываемых материалов. Справочник /Под ред. Я.Л. Гуревич.: М. Машиностроение, 1986г. 240с.
4. Учебник для вузов. Резание металлов. / Г.И. Грановский, В.Г. Грановский. М.: Высшая школа, 1985г. 304с.

 

Изм	Лист	№ документа	Подпись	Дата		Лист