2.4 Определение режимов резания, мощности

Определение режимов резания и мощности можно производить двумя методами:

- аналитическим (по эмпирическим формулам);

- табличным

2.4.1 Расчет режимов резания для двух разнохарактерных операций или переходов по эмпирическим формулам

Пример № 1 Деталь «Вал» № 142-5106-556,

Материал: сталь 30ХГСА ГОСТ 4543-71,

Последовательность обработки детали «Вал»

Операция 010 Токарная ЧПУ

Установ А

1. Точить торец «чисто»

2. Точить 13 на l=5мм, выдержав R0,3

3. Точить 15 на проход

4. Сверлить 7 на l=28мм

5. Зенковать фаску 1х 30^о

Установ Б

1. Точить торец «чисто», выдержав l=55_-0,2 мм

2. Точить 9 на l=23мм, выдержав R0,3

3. Точить 13 на l=15мм, выдержав R0,3

4. Центровать

5. Контроль исполнителем

Операция 015 Токарно – винторезная

Установ А

1. Точить 12,3 на l=5мм, выдержав R0,3

2. Точить 14,3 на проход

3. Точить фаску 1х 45^о

Установ Б

1. Точить 7,8 на l=14мм

2. Точить 8,2 на l=9мм, выдержав R0,3

3. Точить 12,3 на l=15мм, выдержав R0,3

4. Точить фаску 1х 45^о

5. Нарезать резьбу М8-6e на l=14мм (резцом)

6. Контроль исполнителем

Операция 020 Шпоночно - фрезерная

1. Фрезеровать шпоночный паз b = 4Н11(^+0,075) мм на l=8мм, выдержав l=2мм; R2; l=11,5мм

2. Фрезеровать шпоночный паз b = 3Н11(^+0,060) мм на l=6мм, выдержав l=1,5мм; R1,5; l=6мм

3. Притупить острые кромки и зачистить заусенцы

4. Контроль исполнителем

Операция 025 Вертикально – сверлильная

1. Сверлить  2 на проход, выдержав l=16^±0,2 мм

2. Контроль исполнителем

Операция 030 Термическая

1. Калить до 40 ... 45 НRCэ

Операция 035 Круглошлифовальная

Установ А

1. Шлифовать 8h6(_-0,009) на l=9мм, выдержав R0,3 методом поперечной подачи

2. Шлифовать 12h7(_-0,018) на l=15мм, выдержав R0,3 методом поперечной подачи

Установ Б

1. Шлифовать 14h7(_-0,018) на l=12мм методом поперечной подачи

2. Шлифовать 12h6(_-0,011) на l=5мм, выдержав R0,3 методом поперечной подачи

3. Контроль исполнителем

Операция 040 Контрольная

Производим расчёт режимов резания и мощности для разнохарактерных операций и переходов по эмпирическим формулам.

Операция 010 Токарная ЧПУ

Установ Б

Переход 01 Точить торец «чисто», выдержав l=55_-0,2 мм

Глубина резания: t=0,7мм

Подача: S=0,4 мм/об / 1 /

Скорость резания V, м/мин:

, / 8 / (2.20)

где C_v = 350; x=0,15; y=0,35; m=0,2 / 8 /

T – стойкость резца, мин (Т=60мин )

K_v - коэффициент, влияющий на скорость резания

K_v = K_mv  K_nv  K_uv  K_Tv K_Tc  K_ср K_r , / 8 / (2.22)

где К_mv – коэффициент, учитывающий влияние физико – механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания

, / 8 /

где K_τ – коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости

(K_τ=0,8) / 8 /

n_v – показатель степени (n_v=1,0) / 8 /

К_mv= 0,8

К_nv - коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания (К_nv=0,8) / 8 /

К_uv - коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала

на скорость резания (К_uv=1,15) / 8 /

К_Tv – коэффициент, учитывающий стойкость инструмента в

зависимости от количества одновременно работающих

инструментов (К_Tv=1,0) / 8 /

К_Tс – коэффициент, учитывающий стойкость инструмента в

зависимости от количества одновременно обслуживающих

станков (К_Tс=1,0) / 8 /

К_φ- коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане φ

(К_φ=0,7) / 8 /

К_r – коэффициент, учитывающий влияние радиуса r при вершине резца

(К_r=0,94) / 8 /

K_v = 0,56  0,8  1,15  1,0  1,0  0,7  0,94 ≈ 0,34

Отсюда скорость резания V, м/мин:

Частота вращения заготовки n, об/мин:

, / 6 / (2.22)

где V – скорость резания, м/мин

D – диаметр обрабатываемой поверхности, мм

об/мин

Согласно условия обработки принимаю n_пр= 815 об/мин

Сила резания P_Z, Н:

P_Z = 10  C_p  t^x  S^y Vⁿ  K_p, / 8 / (2.23)

где C_p = 300; х=1,0; y=0,75; n= -0,15 / 8 /

К_р – коэффициент, влияющий на силу резания

К_р = K_mp  K_φp  K_p  K_p  K_rp , / 8 / (2.24)

где K_mp – коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силу резания

K_mp = , / 8 / (2.25)

где n – показатель степени (n=0,75) / 8 /

К_φр - коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане

на силу резания (К_φр=0,89) / 8 /

К_р - коэффициент, учитывающий влияние переднего угла на силу резания

(К_р=1,0) / 8 /

К_р - коэффициент, учитывающий влияние угла наклона главного лезвия на силу резания (К_р =1,0) / 8 /

К_rp - коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине на силу резания (К_rp=0,87) / 8 /

К_р = 1,31  0,89  1,0  1,0  0,87 ≈ 1,01

Отсюда сила резания P_Z, Н:

P_Z = 10  300  0,7^1,0  0,4^0,75  76^-0,15  1,01 ≈ 551,5 Н

Минутная подача S_m , мм/мин

S_m = S_o  n_пр / 6 / (2.26)

где S_o – подача на оборот заготовки, мм/об;

n_пр – принятая частота вращения заготовки, об/мин

S_m = 0,4  815 ≈ 326 мм/мин

Эффективная мощность резания Ne, кВт:

, / 8 / (2.27)

где Р_Z – сила резания, Н;

V – скорость резания, м/мин

кВт

Эффективная мощность рассчитана правильно, если выполняется условие:

0,68 кВт  10  0,75

0,68 кВт  7,5 кВт

Операция 015 Токарно – винторезная

Установ Б

Переход 01 Точить  7,8 на l=14мм

Глубина резания: t=0,6 мм

Подача : S_пр =0,25 мм/об / 1 /

Скорость резания V, м/мин:

,

где C_v = 420; x=0,15; y=0,35; m=0,2 / 8 /

T – стойкость резца, мин (Т=60мин )

K_v - коэффициент, влияющий на скорость резания

K_v = K_mv  K_nv  K_uv  K_Tv K_Tc  K_φ K_r , / 8 /

где К_mv – коэффициент, учитывающий влияние физико – механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания

, / 8 /

где K_τ – коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости

(K_τ=0,8) / 8 /

n_v – показатель степени (n_v=1,0) / 8 /

К_mv= 0,8

К_nv - коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания (К_nv=0,8) / 8 /

К_uv - коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала

на скорость резания (К_uv=1,15) / 8 /

К_Tv – коэффициент, учитывающий стойкость инструмента в

зависимости от количества одновременно работающих

инструментов (К_Tv=1,0) / 8 /

К_Tс – коэффициент, учитывающий стойкость инструмента в

зависимости от количества одновременно обслуживающих

станков (К_Tс=1,0) / 8 /

К_φ- коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане φ

(К_φ=0,7) / 8 /

К_r – коэффициент, учитывающий влияние радиуса r при вершине резца

(К_r=0,94) / 8 /

K_v = 0,56  0,8  1,15  1,0  1,0  0,7  0,94 ≈ 0,34

Отсюда скорость резания V, м/мин:

Частота вращения заготовки n, об/мин:

, / 6 /

где V – скорость резания, м/мин

D – диаметр обрабатываемой поверхности, мм

об/мин

Согласно условия обработки и паспортных данных станка 16К20 принимаю:

n_пр= 1250 об/мин

Фактическая скорость резания V_ф , м/мин:

, / 6 / (2.31)

где обозначения прежние

Сила резания P_Z , Н:

P_Z = 10  C_p  t^x  S^y Vⁿ  K_p, / 8 /

где C_p = 300; х=1,0; y=0,75; n= -0,15 / 8/

К_р – коэффициент, влияющий на силу резания

К_р = K_mp  K_φp  K_p  K_p  K_rp , / 8 /

где K_mp – коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силу резания

K_mp = , / 8 /

где n – показатель степени (n=0,75) / 8 /

K_mp = ≈ 1,31

К_φр - коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане

на силу резания (К_φр=0,89) / 8 /

К_р - коэффициент, учитывающий влияние переднего угла на силу резания

(К_р=1,0) / 8 /

К_р - коэффициент, учитывающий влияние угла наклона главного лезвия на силу резания (К_р =1,0) / 8 /

К_rp - коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине на силу резания (К_rp=0,87) / 8 /

К_р = 1,31  0,89  1,0  1,0  0,87 ≈ 1,01

Отсюда сила резания P_Z Н:

P_Z = 10  300  0,6^1,0  0,25^0,75  109^-0,15  1,01 ≈ 318 Н

Минутная подача S_m , мм/мин:

S_m = S_o  n_пр / 6 /

где S_o – подача на оборот детали, мм/об;

n_пр – принятая частота вращения шпинделя, об/мин

S_m = 0,25  1250 ≈ 312,5 мм/мин

Эффективная мощность резания Ne, кВт:

, / 8 /

где обозначения прежние

кВт

Эффективная мощность рассчитана правильно, если выполняется условие:

0,57 кВт  10  0,75

0,57 кВт  7,5 кВт

Операция 020 Шпоночно – фрезерная

Переход 01 Фрезеровать шпоночный паз (^+0,075) мм на l=8мм, выдержав l=2мм; R2; l=11,5мм

Глубина резания: t=2,5 мм

Ширина фрезерования: В=4мм

Подача : S_Z =0,02 мм/зуб / 1 /

Скорость резания V, м/мин:

, / 8 / (2.28)

где C_v = 46,7; x=0,5; y=0,5; u=0,1; p=0,1; m=0,33 / 8 /

T – стойкость фрезы, мин (Т=80мин ) / 8 /

K_v - коэффициент, влияющий на скорость резания

K_v = K_mv  K_nv  K_uv , / 8 / (2.29)

где К_mv – коэффициент, учитывающий влияние физико – механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания

, / 8 /

где K_τ – коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости

(K_τ=0,7) / 8 /

n_v – показатель степени (n_v=1,0) / 8/

К_mv= 0,7

К_nv - коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания (К_nv=0,8) / 8 /

К_uv - коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала

на скорость резания (К_uv=1,0) / 8 /

K_v = 0,49  0,8  1,0 ≈ 0,39

Отсюда скорость резания V, м/мин:

Частота вращения фрезы n, об/мин:

, / 6 /

где обозначения прежние

n об/мин

Согласно условия обработки и паспортных данных станка 692Д принимаю:

n_пр= 400 об/мин

Фактическая скорость резания V_ф , м/мин:

, / 6 /

где обозначения прежние

Сила резания P_Z, Н:

/ 8 / (2.30)

где C_p = 68,2; х=0,86; y=0,72; u =1,0; = 0,86; w =0 / 8 /

где K_mp – коэффициент, влияющий на силу резания

K_mp = , / 8 /

где n – показатель степени (n=0,75) / 8 /

K_mp = ≈ 1,31

Отсюда сила резания P_Z, Н:

Крутящий момент на шпинделе М_кр, Нм:

, / 8 / (2.31)

где D – диаметр фрезы, мм

Минутная подача S_m , мм/мин:

S_m = S_Z  n  z, / 6 / (2.32)

S_Z – подача на зуб фрезы, мм/зуб;

n - частота вращения фрезы, мм/об;

z- количество зубьев фрезы.

S_m =0,02  400  2 = 16 мм/мин

Эффективная мощность резания Ne, кВт:

, / 8 / (2.33)

где обозначения прежние

кВт

Эффективная мощность рассчитана правильно, если выполняется условие:

0,14 кВт  2,2  0,75

0,14 кВт  1,65 кВт

Операция 025 Вертикально – сверлильная

Переход 01 Сверлить  2 на проход, выдержав l=16^±0,2 мм

Глубина резания: t = D/2 = 2:2 = 1мм

Подача : S_пр. =0,1 мм/об / 1 /

Скорость резания V, м/мин:

, / 8 / (2.34)

где C_v = 7,0; y=0,7; m=0,2 / 8 /

T – стойкость сверла, мин (Т=15мин ); / 8 /

K_v - коэффициент, влияющий на скорость резания

K_v = K_mv  K_uv  K_lv , / 8 / (2.35)

где К_mv – коэффициент, учитывающий влияние физико – механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания

, / 8/

где K_τ – коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости

(K_τ=0,7) / 8 /

n_v – показатель степени (n_v=0,9) / 8 /

К_mv= 0,7

К_uv - коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания (К_uv=1,0) / 8 /

К_lv - коэффициент, учитывающий глубину обрабатываемого отверстия

(К_lv=1,0) / 8 /

K_v = 0,5  1,0  1,0 ≈ 0,5

Отсюда скорость резания V, м/мин:

Частота вращения сверла n , об/мин:

, / 6 /

где обозначения прежние

n об/мин

Согласно условия обработки и паспортных данных станка 2Н125 принимаю:

n_пр= 355 об/мин

Фактическая скорость резания V_ф , м/мин:

, / 6 /

где обозначения прежние

Сила резания P₀, Н:

/ 8 / (2.36)

где C_p = 68; = 1,0; y=0,7 / 8 /

где K_p – коэффициент, влияющий на силу резания

, / 8 /

где K_mp – коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силу резания

K_mp = , / 8 /

где n – показатель степени (n=0,75) / 8 /

K_mp = ≈ 1,31

Отсюда сила резания P₀, Н:

Крутящий момент М_кр , Нм:

, / 8 / (2.37)

где C_м = 0,0345; = 2,0; y = 0,8 / 8 /

Отсюда, крутящий момент М_кр, Нм:

 м

Минутная подача S_m , мм/мин:

S_m = S₀  n, / 6 /

где обозначения прежние

S_m =0,1  355 = 35,5 мм/мин

Мощность на резание Ne, кВт:

, / 8 / (2.38)

где обозначения прежние

кВт

Эффективная мощность резания рассчитана правильно, если выполняется условие:

n

0,1 кВт  2,2  0,8

0,1 кВт  1,76 кВт ,

Следовательно, обработка возможна.