- •Назначение и расчет
- •Наивыгоднейших режимов резания
- •При механической обработке
- •Уфа 2011
- •Содержание
- •Введение
- •1. Порядок выполнения работы
- •2. Контрольные задания
- •3.1. Выбор марки инструментального материала, сечения державки резца и геометрических параметров режущей части инструмента
- •3.2. Выбор глубины резания t и числа проходов I
- •3.3. Выбор подачи s
- •3.4. Расчет скорости резания V
- •3. Табличный метод расчета наивыгоднейшего режима резания
- •3.5. Проверка выбранного режима резания по прочности механизма подачи станка и мощности станка
- •3.6. Расчет машинного времени Тм
- •1589,1 Об/мин.
- •31,25 Н.
- •0,63 Мин.
- •4.4. Расчет стойкости инструмента
- •4.6. Расчет подачи, при которой полностью используются режущие свойства инструмента и мощность станка
- •4.7. Расчет машинного времени
- •5.5. Расчет крутящего момента Мкр и осевой силы р0
- •6.6. Расчет силы резания и крутящего момента Мкр
- •6.7. Расчет эффективной мощности резания Nе
- •6.8. Расчет мощности электродвигателя станка
- •6.9. Расчет машинного времени Тм
- •7. Расчет наивыгоднейшего режима резания при протягивании
- •8. Расчет наивыгоднейшего режима резания на эвм
- •8.1. К расчету режимов резания при фрезеровании
- •8.2. К расчету режимов резания при сверлении
- •8.3. К расчету режимов резания при точении
- •Типы заточки спиральных сверл
- •16К20 и 16к25
- •16Б16т1
- •Марки сталей для изготовления протяжек
- •Некоторые сведения об эксплуатационных возможностях протяжных станков. Отечественные станки
- •Размеры стружечных канавок, мм
- •Передние углы режущих зубцов протяжек
- •Количество калибрующих зубцов
- •200__ Г.
- •При механической обработке
1589,1 Об/мин.
Ближайшее число оборотов по паспорту станка п=1600 об/мин (табл. П. 7.2).
Действительная скорость резания
=251,1
м/мин.
5. Проверка выбранного режима по прочности механизма подачи станка и мощности станка
При
этом должны обеспечиваться неравенства
и
.
Для этого необходимо подсчитать
составляющие сил резанияРх
и Рz.
Осевая составляющая Рх подсчитывается по формуле (3.4).
Постоянная Ср и показатели степени х, y, п (табл. П.3.21): Ср =339; п= -0,4; х=1,0; у=0,5.
Коэффициент
.
Значения составляющихКi
(табл.
П.3.24): КМр=0,75;
Кφр=1,0;
Кγр=1,0;
Кλр=1,0;
Кrр=1,0.
Крх= 0,75·1,0·1,0·1,0·1,0= 0,75.
31,25 Н.
По
станку
5884
Н(табл.
П.7.2), т.е.
условие
выполняется.
Для определения мощности резания необходимо подсчитать тангенциальную составляющую сил резания Рz формуле (3.4).
Постоянная Ср и показатели степени х, y, п (табл. П.3.21): Ср =300; п=-0,15; х=1,0; у=0,75.
Коэффициент
.
Значения составляющихКi
(табл.
П.3.24): КМр=0,75;
Кφр=1,0;
Кγр=1,0;
Кλр=1,0;
Кrр=1,0.
Кр= 0,75·1,0·1,0·1,0·1,0= 0,75.
Н.
Зная величину Рz подсчитываем мощность резания по формуле (3.7)
=0,6
кВт.
Мощность на шпинделе станка рассчитывается по формуле (3.6)
=8,8
кВт,
где
=
11 кВт (табл. П.7.1);
η – КПД станка, η=0,8;
Кп =1 коэффициент перегрузки станка.
Таким
образом
,
т.е. 0,6<8,8 – условие выполняется.
6. Расчет машинного времени Тм производится по формуле (3.9). Общая длина прохода инструмента L – по формуле (3.10).
0,63 Мин.
l1 =2,5 мм величина врезания;
l2 =0 величина выхода (перебега) резца.
4. АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА НАИВЫГОДНЕЙШЕГО РЕЖИМА РЕЗАНИЯ
ПРИ ТОЧЕНИИ
4.1. Выбор марки инструментального материала, сечения державки резца и геометрических параметров режущей части инструмента
4.2. Выбор глубины резания t и числа проходов i
Выбор инструментального материала, геометрических параметров режущей части инструмента и глубины резания производится так же, как и при назначении режимов резания, табличным методом.
4.3. Расчет подачи s
Подача оказывает значительное влияние на силы и температуру резания, износ режущего инструмента, шероховатость обработанной поверхности, величину деформаций детали и резца [1–7].
Для достижения наибольшей производительности должна быть выбрана и наибольшая подача. Однако величина подачи может ограничиваться вышеуказанными факторами.
Следовательно, для того чтобы установить величину подачи, обеспечивающей наибольшую производительность, нужно рассчитать предельные величины подач, допускаемых каждым из этих факторов, и выбрать из них наименьшую. Эта подача обеспечит одновременно наибольшую производительность и выполнение всех технологических требований. Такая подача называется наибольшей технологически допустимой подачей s0.
В соответствии с изложенным величина подачи рассчитывается по следующим ограничивающим факторам:
- заданной шероховатости обработанной поверхности;
- прочности пластинки твердого сплава или минералокерамики;
- прочности механизма подачи станка;
- жесткости детали с учетом способа крепления;
- прочности державки резца;
- жесткости державки резца в связи с требуемой точностью обработки.
1.
Определение подачи по заданной
шероховатости обработанной поверхности
(
).
Подача взбирается по таблицам или номограммам с учетом требований к шероховатости обработанной поверхности, радиуса при вершине резца r, марки обрабатываемого материала, жесткости технологической системы.
2.
Определение подачи по прочности пластинки
твердого сплава или
минералокерамики
(
).
Подача, допускаемая прочностью пластинки, выбирается по таблицам с учетом толщины пластинки, глубины резания, прочности обрабатываемого материала и главного угла в плане φ.
3.
Расчет подачи по прочности механизма
подачи станка (
)
Наибольшее усилие, допускаемое механизмом подачи станка, сравнивается с осевой составляющей силы резания Рх.
. (4.1)
–задано
в паспортных данных станка;
, (4.2)
где Ср – коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала и геометрии резца на силу резания Рх.
хр, ур, пр – показатели степени, характеризующие влияние t, s и V на величину осевой силы Рх;
–
поправочный
коэффициент, учитывающий влияние
механических свойств обрабатываемого
материала.
В уравнение (4.2) вводится поправочный коэффициент К
, (4.3)
где
– поправочный коэффициент, учитывающий
главный угол в плане φ;
– поправочный
коэффициент, учитывающий передний угол
γ;
– поправочный
коэффициент, учитывающий угол наклона
главной режущей кромки λ;
– поправочный
коэффициент, учитывающий радиус при
вершине резца r;
–
поправочный
коэффициент, учитывающий износ инструмента
по задней поверхности hз.
Подставив формулу (4.2) в выражение (4.1) и решив это уравнение относительно подачи, получим
,
мм/об. (4.4)
При решении уравнения (4.4)следует иметь в виду, что скорость резания пока еще не известна, поэтому предварительно ее величину можно принять 70–100 м/мин при обработке твердосплавным инструментом углеродистых, легированных, нержавеющих и жаропрочных сталей с σв = 500–1000 МПа; при обработке жаропрочных и титановых сплавов – V= 30–50 м/мин; алюминиевых и медных сплавов - V=300–400 м/мин.
4. Расчет подачи по жесткости с учетом способа крепления.
В процессе обработки под действием сил резания обрабатываемая деталь деформируется. Это приводит к изменению взаимного расположения детали и вершины резца, определяющего геометрическую форму и размеры обработанной поверхности.
Деталь изгибает сила Q (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Схема закрепления детали
,
часто
,
тогда![]()
. (4.5)
Стрела прогиба детали f под действием силы Q рассчитывается по уравнению
, (4.6)
где f – стрела прогиба детали, мм;
l – длина детали; мм;
μ – коэффициент, учитывающий способ закрепления заготовки;
Е – модуль упругости материала детали, МПа;
I – момент инерции поперечного сечения детали;
, (4.7)
где D – диаметр детали (при обработке в центрах, в патроне с задним центром) или заготовки (при работе в патроне), мм.
Когда деталь закреплена в патроне μ = 3. При установке детали в центрах μ = 70. Когда один конец детали зажат в патроне, а второй поджат задним центром μ = 130.
Модуль упругости материала детали Е выбирается по табл. 4.1
Таблица 4.1
-
Материала детали
Е, МПа
Углеродистые стали
210000
Легированные стали
215000
Жаропрочные и нержавеющие стали, сплавы
180000–210000
Титановые сплавы
105000–120000
Алюминий и его сплавы
70000–90000
Латунь, бронза
80000–90000
Чугун
90000–100000
Допустимая стрела прогиба детали f = 0,2–0,4 мм при черновой обработке. При получистовой обработке f = 0,1 мм. При чистовой обработке f не должна превышать 0,2 поля допуска, соответствующего данной операции.
Тангенциальную силу резания Рz можно рассчитать по формуле
. (4.8)
Подставив формулу (4.5) и (4.7) в выражение (4.6) и решив это уравнение относительно подачи, получаем
,
мм/об. (4.9)
5. Расчет подачи по прочности державки резца (рис. 4.2)
Резец
можно считать балкой, защемленной одним
концом и нагруженной на другом тремя
силами:
,
,
,
создающими сложное напряженно-деформированное
состояние в державке резца. Однако, как
показывает анализ, с достаточной для
практики точностью прочность резца
может быть рассчитана по силе
.

Рис. 4.2. Схема закрепления резца
,
а
,
(4.10)
где
–
момент сопротивления;
l – вылет резца;
–допускаемое
напряжение на изгиб.
Для прямоугольного сечения
; (4.11)
для круглого сечения
; (4.12)
;
,
откуда
,
мм/об. (4.13)
6. Расчет подачи по жесткости державки резца (рис. 4.3)
|
Рис. 4.3. Схема установки резца |
Под действием сил резания держав-ка резца деформируется, и в результате отклонения вершины резца от перво-начального положения возникают пог-решности. |
Допустимая
стрела прогиба
при черновом точении равна 0,1 мм, при
получистовом и чистовом точении
=0,03…0,05
мм; момент инерции для круглого сечения
,
для квадратного
.
Отсюда
, мм/об, (4.14)
где Е – модуль упругости материала державки резца.
Из найденных значений подачи по ограничивающим факторам выбираем наименьшее. Эту подачу сравниваем с рядом подач, имеющихся у данного станка, и выбираем ближайшую меньшую. Это и будет наибольшая технологически допустимая подача s0 .


