6. Последовательность расчета и выбора элементов режимов резания при токарной обработке

Высокая производительность токарной обработки достигается выбором оптимальных режимов резания, для расчета которых необходимы данные о технологическом процессе обработки и об элементах технологической системы СПИД (С - станок, П - приспособления, И - инструмент, Д - деталь).

К ним относятся: род обрабатываемого материала и материала резца, припуск на обработку, допускаемая шероховатость поверхности детали, жесткость заготовки и резца, способ закрепления заготовки, характеристика приспособлений, применяемая СОЖ и другие факторы.

При назначении глубины резания стремятся по возможности срезать весь припуск за один проход. Если жесткость системы СПИД недостаточна или требуется высокая точность обработки, то обтачивание выполняют на несколько проходов.

Рекомендуемые значения глубины резания представлены в таблице 1.

Таблица 1

Рекомендуемые значения глубины резания t, мм

Характер обработки	Глубина резания t, мм
Черновая	4...6
Получистовая	2...4
Чистовая	0,5...2

Примечание: нижние значения интервалов принимать для расточки, верхние - для наружного точения и подрезки торцев.

При назначении подачи S мм/об руководствуются прежде всего прочностными характеристиками системы СПИД и требованиями к шероховатости поверхности готовой детали.

Подача обычно назначается по нормативным таблицам или как доля от глубины резания, t мм. При выполнении работы рекомендуется студентам пользоваться таблицей 2.

Таблица 2

Рекомендуемые значения подачи S, мм/об в зависимости от глубины резания t, мм

Характер обработки	Формула для определения подачи S, мм/об
Черновая	S=(0,15...0,25)t
Получистовая и чистовая	S=(0,05...0,15)t

Выбранную подачу S мм/об корректируем по станку 16К20, т.е. берем ближайшее меньшее значение из стандартного ряда подач:

продольные подачи S_ст мм/об: 0,05; 0,06; 0,075; 0.09; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,35; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,4; 2,8.

Поперечные подачи S_ст мм/об получают уменьшенными вдвое по сравнению с продольными за счет кинематической цепи подач.

Выбранное значение подачи S_ст заносим в соответствующую графу бланка отчета.

Задаем экономическую стойкость инструмента, Т мин, пользуясь таблицей 3.

Таблица 3

Средние значения экономической стойкости Т мин режущих инструментов

Наименование инструментов	Стойкость Т, мин
Резцы проходные, подрезные, расточные из быстрорежущей стали Р6М5, Р9, Р18, Р12, Р9К5Ф2	30...60
Резцы проходные, подрезные. Расточные, оснащенные пластинками из твердого сплава: ВК6, ВК8, Т5К10, Т15К6	60...90
Отрезные и резьбовые резцы (быстрорежущая сталь, твердый сплав)	20...60

Определяем скорость резания v м/мин по эмпирической формуле (1):

(1)

где С_v - коэффициент, зависящий от вида обработки и обрабатываемого материала;

m - показатель относительной стойкости;

x; y - показатели степени при глубине резания и подаче, которые выбираются по таблице 4;

к, ₁к₂, к₃ ...к_n - коэффициенты, характеризующие условия обработки: группу обрабатываемого материала, состояние поверхности заготовки, марку материала, инструмента, наличие СОЖ и др.

Для упрощения расчетов в учебных целях принимаем указанные коэффициенты равным 1.

Определяем расчетную частоту вращения шпинделя об/мин по формуле (2):

(2)

где v - расчетная скорость резания, м/мин;

D_заг - диаметр заготовки, мм.

Так, для наружной токарной обработки (см. рис. 6)

(3)

Для расточки отверстия

(4)

Для подрезания торца и отрезки

.

Найденное значение n_расч об/мин заносим в соответствующую графу таблицы бланка отчета.

Уточняем расчетное значение частоты вращения шпинделя по станку 16К20, выбирая ближайшее меньшее значение n_расч из стандартного ряда чисел оборотов (об/мин): 12.5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 120; 1600.

Примечание: если на станке ближайшее меньшее значение частоты вращения шпинделя n_ст значительно отличается от расчетного, допускается принимать n_ст>n_расч, , но не более, чем на 10-15%.

Найденное значение заносим в таблицу бланка отчета.

Определяем фактическую скорость v_факт м/мин резания по известной формуле (2), подставляя вместо n_расч n_ст :

м/мин.

Заносим найденное значение V_факт м/мин в таблицу бланка отчета.

Находим основное (машинное) время обработки t_o мин по формуле (5):

(5)

где L - длина хода резца, мм,

(рис. 2)

l - длина обрабатываемой поверхности детали (см. по эскизу детали);

l₁, l₂ - величины врезания и перебега инструмента, принимаем равными 1...3 мм;

i - число проходов резца, считаем, что весь припуск снимается за один проход, т.е. принимаем i=1.

Найденное значение основного (машинного) времени t_o мин заносим в таблицу бланка отчета.

Расчет режимов резания производится для одной поверхности, указанной в задании.

7. АНАЛИЗ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНОГО СТАНКА, СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ КИНЕМАТИЧЕСКОГО БАЛАНСА ЦЕПИ ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ И ЦЕПИ ПОДАЧИ ПО НАЙДЕННЫМ ЗНАЧЕНИЯМ n_ст и S_ст

Рассмотрим кинематическую цепь привода главного движения вращения шпинделя.

Вал I коробки скоростей получает вращение от электродвигателя (N=10 кВт и n_эл.д=1460 об/мин) через клиноременную передачу с передаточным отношением

где D₁ и D₂ - диаметры ведущего и ведомого шкивов, D₁=154 мм, D₂=268 мм;

- коэффициент проскальзывания ремней .

Далее - вращение с вала I на вал II передается через двойной блок 34-39. На вал III с вала II через тройной блок 47-55-38.

Механизм реверса (изменения направления движения) срабатывает при включении муфт М_ф вправо через передачи 50/24 и 36/38. Механизм перебора состоит из блока 45-60 и шестерни 18 и обеспечивает два передаточных отношения:

Шпиндель получает вращение от вала V через передачу 30\60 (блок 48-60 включен вправо) или непосредственно от вала III через передачу 60/48 или 30/60 (блок 48-60 включен влево). В первом случае получает 12 пониженных скоростей , во втором случае также 12 повышенных скоростей. Таким образом, общее число частот вращения шпинделя - 24.

Частоты 500 об/мин и 630 об/мин повторяются дважды.

Для удобства составления уравнения кинематического баланса цепи главного движения рекомендуем студентам пользоваться графиком частот вращения, представленном на рис. 9, на котором горизонтальными линиями обозначены соответствующие валы коробки скоростей, точками - частоты вращения этих валов, наклонными линиями, соединяющими точки - передаточные отношения между валами.

При составлении уравнения необходимо двигаться в обратном направлении от известного значения частоты вращения шпинделя n_ст до n_эл.дв.

Привод цепи подач оснащен обратимым блочным механизмом.

Коробка скоростей может обеспечить продольных (поперечных) подачи от 0,05 до 2.8 мм/об. Из них 16 (от 0,05 до 0,07 мм/об) при нормальном включении и 16 (от 0,1 до 2,8 мм/об) при включении механизма увеличения шага.

После записи уравнений кинематического баланса цепи главного движения n_ст и цепи подач S_ст убедиться в правильности их составления путем перемножения входящих в уравнение передаточных отношений. Далее на кинематической схеме станка 16К20 в бланке отчета красным цветом показать цепь включения главного движения n_cт , синим - цепь включения движения подачи S_ст.

График частот вращения шпинделя коробки скоростей станка 16К20 приведен на рис. 4.

Рис. 4