10. Режим обработки, силы и моменты сил резания

 

Для проектируемых операций режим обработки поверхностей заготовки рассчитывают по формулам теории резания [11, 13, 25, 31]. Исходными данными к расчетам служат: номер, наименование и краткое содержание операции, сведения о заготовке (ее форма, размеры обрабатываемых поверхностей, величина припусков, характеристика материала), требования к точности размеров, точности формы и расположению к величине шероховатости обработанных поверхностей; принятые модель станка, конструкции приспособлений и инструмента; обязательно рисунок или эскиз обработки (см. рис. 6). Условия выполнения операций являются необходимой информацией для любых технологических расчетов и должны быть подробно изложены в плане раздела. Далее устанавливают глубину резания, затем подачу и скорость резания. При обработке поверхностей за один рабочий ход глубина резания равна величине припуска. При обработке поверхности в несколько рабочих ходов припуск делят так, чтобы для последнего рабочего хода глубина резания была наименьшей и обеспечивала заданную точность обработки. Подачу принимают по таблицам из справочников максимально допустимую: при черновой обработке ― условиями прочности самого слабого звена технологической системы; при чистовой и отделочной ― исходя из требований к точности и шероховатости поверхности.

Для одного-двух переходов расчет выполняют с подробными объяснениями, ссылками на таблицы и страницы первоисточников. Результаты расчетов режимов резания для других переходов в данной операции представляют таблицами (см. пример 8).

Режимы резания для других операций технологического маршрута могут быть установлены по упрощенным зависимостям [5, 14, 29 и др.] Далее, пользуясь программами кафедры, с помощью ЭВМ выполняют оптимизацию режимов для многоинструментальных наладок и выбор более экономичных ― для одноинструментальных. Во всех случаях принимаемые значения подач S и расчетные значения частот вращения шпинделей (числа двойных ходов в минуту) n следует скорректировать со значениями, действительно имеющимися на выбранной модели станка. Правила коррекции излагаются в учебниках по технологии машиностроения. При расчетах на ЭВМ в пояснительной записке коротко излагают суть решаемой задачи, указывают целевую функцию и приводят результаты (распечатку) вычислений.

Затем, пользуясь принятыми значениями режимов резания, по фор­мулам из [11, 13, 31] или другим, определяют действующие на заго­товку в процессе обработки силы и моменты сил резания. Для одного-двух переходов расчеты выполняет подробно, со ссылками на техническую литературу. Приводят эскизы с указаниями направления действующих сил и моментов. Результаты остальных расчетов сводят в таблицу (см. пример 8). Здесь же в заключении определяют эффективную мощность резания и сравнивают ее с мощностью приводов станка. По коэффициенту использования мощности  судят о правильности выбора оборудования. При низкой загрузке станка по мощности или недостаточной мощности его приводов подбирают более подходящую модель.

Пример 8. Установить режим обработки, рассчитать силы резания и необходимую мощность станка для выполнения операции 05.

Операция 05 ― токарная. Выпол-няется на вертикальном восьми-шпиндельном автомате мод. 1К282 в два установа. На шести рабочих позициях предварительно обрабаты-вают наружную поверхность венца, подрезают все торцы, выполняют черновое и чистовое зенкерование отверстия в ступице, снимаются фаски. На каждой позиции выполняют по два перехода (см.рис.4 к примеру 6). Режущие части всех инструментов из твердого сплава Т15К6.

Позиция III, переходы 1 и 2 ― точить поверхность 1 и 2 одновременно (рис.6). Оставим для чистовой обработки торцов припуск 0,3 мм. Тогда глубина резания мм. Подачу примем по [11, с.268, табл.14] мм/об (соответствует одной из ступеней по паспортным данным станка). Наибольшие диаметры обработки: ступицы  мм, венца  мм.

Скорость резания

где  коэффициент скорости резания;  - показатели степtней принимают по [11, с.269, табл.17] равным      и ;  ─ коэффициент, учитывающий конкретные условия резания: ; ― коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала [11,с.261, табл.1].

(по [11, с.162, табл.2]  и );

― коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, [11, с.163, табл.5]  (для поковки);

― коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала, [11, с.263, табл.63] (для Т15К6);

 и ― коэффициенты, учитывающие параметры резца [11, с.271 табл.18],  и  (для  и r = 0,5);

С учетом всех значений величина

 

;

Т_м ― стойкость инструмента в многоинструментальной наладке.

,

где Т ― стойкость до затупления в одноинструментальной наладке,

Т = 60 мин; K_Тм ― коэффициент многоинструментальности [11, с. 264,табл. 7] K_Тм = 3,5 (при 12 инструментах).

Тогда скорость резания при обработке торца венца 2

 

м /мин,

а частота вращения шпинделя

 мин^-1.

Примем по паспорту станка ближайшую меньшую частоту вращения n = 185 мин^-1 , при этом действительная скорость резания торца 2

 м/мин,

а торца ступицы 1

 м/мин.

Тангенциальная составляющая сил резания P_Z ( Н ) при точении [11, c.271]

где C_Pz ― коэффициент сил резания и показатели степени по [11, с.273, табл. 22] C_Pz = 300, X_P = 1, Y_p= 0,75 и n = −0,15;

K_p ― поправочный коэффициент [11, c.271 ].С учетом значений первичных коэффициентов [11, с.265, табл. 9 и 10; с.273, табл. 23]

.

При обработке торца 1

 Н

При обработке торца 2

 Н.

По той же формуле, но с другими значениями коэффициента Cp и показателей степеней рассчитаем радиальные составляющие сил резания.

При обработке торца 1

 Н.

При обработке торца 2

 Н.

Общая величина

 Н

Эффективная мощность при точении [11, c. 271]

для торца 1  кВт,

для торца 2  кВт.

Таким же образом установлены значения t, S, V, n, P_Z и N_Ei для остальных переходов операции 05 (табл. 7).

Общая эффективная мощность резания при одновременной ( параллельной ) обработке поверхностей всеми двенадцатью инструментами

 кВт.

Таблица 7

Расчетные значения режимов резания для операции 05

Номер перехода	α, мин	L, мм	t, мм	S, мм/об	V, м/мин	n, мин-1	PZ, Н	Tкр, Н·м	Nei, кВт
1	65	14	1,7	0,42	35,4	185	1472	-	0,83
2	225	29	1,7	0,42	130	185	1208	-	2,57
3	225	16	2,2	0,42	169	240	1497	-	4,13
4	45,3	55	2	1,20	34,2	240	-	74,6	1,84
5	65	4	1	0,18	35,4	185	465	-	0,27
6	49,3	5	2	0,18	28,6	185	959	-	0,45
7	65	14	1,7	0,42	35,4	185	1452	-	0,89
8	225	29	1,7	0,42	130	185	1208	-	2,57
9	225	16	2,2	0,42	169	240	1497	-	4,13
10	46	55	0,35	0,85	34,5	240	-	12,2	0,3
11	65	4	1	0,18	37,8	185	460	-	0,27
12	50	5	2	0,18	29	185	953	-	0,44
								∑Ne=18,7

 

Мощность главного привода станка 1K282 – N = 22 кВт; c учетом потерь (КПД передач η = 0,85) она практически полностью будет затрачиваться на обработку заготовок (η_N = 1). Следовательно, с технической стороны станок мод. 1K282 соответствует требованиям рационального выполнения данной токарной многоинструментальной операции. 11. РАЗМЕРНЫЕ И ТОЧНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ