4. Определение модели станка

Тип станка в зависимости от вида обработки можно выбрать в главе 1 [10] или в любых других справочниках. В них станки представлены в таблицах согласно классификации общегосударственной единой системы условных обозначений станков.

Студенты, работающие по специальности, могут выбрать более современный станок, используемый на их предприятии.

В работе должны быть представлены технические характеристики станка.

5. Выбор режущего инструмента (ри)

5.1 Указывается наименование вида выбранного режущего инструмента (например, резец проходной, сверло спиральное, фреза концевая и т.д.)

5.2 Материал режущей части инструмента.

Наиболее распространенными материалами для изготовления режущей части лезвийного инструмента являются 2 группы:

Быстрорежущие стали и твердые (металлокерамические) сплавы.

Большинство конструкций РИ изготавливают составными – рабочая часть из инструментального материала, крепежная из обычных конструкционных сталей. Исключение составляют мелкоразмерные РИ, которые изготавливаются целиком из инструментального материала.

Рекомендуемые области применения наиболее распространенных быстрорежущих сталей и твердых сплавов приведены соответственно в таблицах 2 и 3 гл. 3 [10] стр. 115-118

5.3 Наименование крепежно-присоединительной части РИ (прямоугольное или квадратное сечение у резцов, цилиндр или конус Морзе у сверл, разверток и т.д.)

5.4 Размер крепежно-присоединительной части (сечение B*H), диаметр, длина L и т.д.)

5.5 Вид РИ в целом

Выбранный по ГОСТу стандартный инструмент нужно начертить с указанием конструктивных элементов РИ и величины геометрических параметров.

Инструменты для различных видов лезвийной обработки приведены в главе 3 стр. 111-241 [10].

6. Расчет режимов резания

Элементы режима резания назначают в следующем порядке:

6.1 Глубина резания t, мм – это расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями заготовки, измеренное перпендикулярно к последней.

Глубина резания связана с припуском на обработку и заданной шероховатости поверхности. При получистовой обработке – от 0,5 до 1,5 мм, при черновой – 5…7 мм за один рабочий ход.

В задании глубина резания t, мм указана. При сверлении ; при зенкеровании и развертывании .

6.2 Подача

Величина подачи S ограничивается заданной шероховатостью обработанной поверхности, прочностью механизма подачи, жесткостью заготовки и прочностью инструмента.

В зависимости от заданного вида обработки, от обрабатываемого материала, материала инструмента и глубины резания t величину подачи можно выбрать из соответствующих таблиц главы 4 [10].

Значение подачи уточняется по паспортным данным выбранного станка.

6.3 Стойкость режущего инструмента

Стойкость – это период работы инструмента от начала резания до отказа. Критерий отказа РИ определяется в зависимости от требований к обработке при выполнении конкретной технологической операции. За критерий затупления ( частный случай критерия отказа) принимают допустимую высоту площадки износа по задней поверхности h_з, мм.

Средние значения периода стойкости РИ приведены в таблицах гл.4[10].

6.4 Скорость резания

Скорость резания – это скорость рассматриваемой точки заготовки или инструмента в главном движении. Если главное движение резания является вращательным, то скорость резания определяют по формуле

м/мин,

где D – диаметр заготовки (точение) или инструмента (сверление, фрезерование), мм; n – частота вращения заготовки или инструмента, об/мин (мин^-1).

Скорость резания определяют исходя из выбранных глубины резания, подачи и стойкости РИ по эмпирическим формулам, которые имеют общий вид

,

где p – расчетная скорость резания; Т^m – период стойкости РИ, мин; t – глубина резания, мм; S – величина подачи, мм/об; – поправочный коэффициент.

Значение коэффициента C и показателей степени m, x, y приведены в таблицах для каждого вида обработки [10].

– произведение ряда коэффициентов, общих для различных видов обработки.

, где

- коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала (глава 4, таблицы 1-4) [10];

- коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки (глава 4, табл. 5) [10];

– коэффициент, учитывающий качество материала инструмента (глава 4, табл. 6) [10].

Частоту вращения заготовки или инструмента, обеспечивающую расчетную скорость резания, определяют по формуле

, об/мин.

На выбранном станке со ступенчатым регулированием частоты вращения действительная частота вращения n_д, как правило, не совпадает с расчетной. В этом случае должно быть соблюдено условие: n_дn_p. Тогда действительная скорость резания будет равна: м/мин.

6.5 Мощность резания

Для осуществления резания к инструменту должны быть приложены силы, которые определяются сопротивлением материала стружкообразованию.

Сила P, приложенная к лезвию инструмента, должна преодолеть сопротивление материала упругой и пластической деформациям, его разрушению, трение задних поверхностей о заготовку и стружки о переднюю поверхность лезвия.

Силовые зависимости рассчитывают по эмпирическим формулам, значения коэффициентов и показателей степени в которых для различных видов обработки приведены в соответствующих таблицах по режимам резания (в справочнике [10] гл. II стр. 261-281).

Определив составляющие силы резания можно определить эффективную мощность N_е и мощность электродвигателя станка N_э.

Эффективной мощностью N_e называют мощность, затраченную на срезание с заготовки слоя металла.

, кВт

где – КПД (коэффициент полезного действия) механизмов и передач станка.

Примеры:

1. При продольном точении цилиндрической поверхности на токарно-винторезном станке мощность резания рассчитывают по формуле

где P_z (на станках с ЧПУ она обозначается P_y) – главная (тангенциальная) составляющая силы резания, H;

– скорость резания, м/мин

Постоянная C_p и показатели x_Pz, y_Pz, n приведены в таблице 22, тр. 273 [10].

Поправочный коэффициент представляет собой произведение ряда коэффициентов ( ) учитывающих фактические условия резания (качество обрабатываемого материала, материал и геометрические параметры резца). Численные значения этих коэффициентов приведены в таблицах 9, 10 стр. 264-265 [10] и таблице 23 стр. 275 [10].

2. При сверлении отверстий эффективную мощность резания рассчитывают по формуле

кВт

где М_кр – крутящий момент, Нм;

n – частота вращения сверла, об/мин.

Крутящий момент при сверлении определяется по формуле:

,

где D – диаметр сверла, мм;

S – подача, мм/об.

Коэффициент С_м и показатели степени q и y приведены в таблице 32, стр. 281 [10]. Коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой заготовки K_p=K_мр приведен в таблицах 9, 10, стр. 264-265 [10]. В таблице 9 для стали и чугуна, в табл. 10 – для медных и алюминиевых сплавов.

6.6 Машинное (основное) время.

Машинное (основное) t_м(о) при всех видах обработки на металлорежущих станках – это время, затрачиваемое непосредственно на осуществление технологического процесса, т.е. на изменение формы и размеров заготовки.

Известно, что в общем случае время равно пути, делённому на скорость. При резании путь – это расчетная длина L перемещения инструмента или заготовки в направлении движения подачи; скорость – это скорость движения подачи _s. Следовательно:

где _s – путь, пройденный инструментом или обрабатываемой заготовкой в направлении движения подачи за 1 мин; i – число рабочих ходов.

,

где S_o – подача на 1 оборот заготовки или инструмента, мм/об;

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

l – это длина обрабатываемой поверхности, мм;

l₁ – величина врезания инструмента, мм;

l₂ – выход инструмента (перебег), мм;

l₃ = 3..10 мм – дополнительная длина на взятия пробных стружек. На настроенных станках взятие пробных стружек не производится.

Для различных видов обработки величину L определяют по-разному в зависимости от кинематики движений основных узлов станка и технологических особенностей операции. В связи с этим формула основного времени t_o будет видоизменяться.

Ниже приведены схемы и расчетные формулы основного времени t_o для представленных в задании видов обработки.