
- •В.Н. Коробко, а.Б. Романов, м.М. Сычев Расчёт оптимального режима резания при токарной обработке деталей
- •1. Расчет режимов резания
- •1.1 Выбор режущего инструмента и его характеристик
- •1.2 Глубина резания
- •1.3 Выбор значения подачи
- •1.4 Скорость резания
- •1.5 Частота вращения шпинделя
- •2 Проверка выбранного режима резания
- •2.1 Проверка на прочность державки резца
- •2.2 Проверка по прочности механизма подачи станка
- •2.3 Проверка по мощности станка
- •2.4 Проверка по жёсткости детали
- •3. Пример выполнения расчётов
- •Первый способ
- •Второй способ
- •7. Машинное время:
- •Проверка принятого режима резания
- •Действующее при найденных режимах резания усилие Px определяем по формуле:
- •Принятые режимы резания:
- •Приложение a
- •Приложение в
- •Угс (код, наименование)________________________________________
- •Курсовая работа (курсовой проект)
- •Задание на курсовую работу
- •Приложение г
- •Варианты заданий по курсовой работе Черновое точение.
- •Расчёт оптимального режима резания при токарной обработке деталей.
1.2 Глубина резания
Глубина резания t (мм) при черновой обработке принимается равной припуску, который снимается за один проход:
t = (dз – d) / 2 1.
где dз — диаметр заготовки, мм; d — диаметр обработанной детали, мм.
Так как увеличение глубины резания ведёт к возникновению вибраций, то при получистовой и чистовой обработке глубину резания назначают в зависимости от требуемой точности и шероховатости обрабатываемой поверхности в пределах 0.5 – 2 мм. При припуске на сторону h > 2 мм обработку ведут за два прохода. Первый проход осуществляют с глубиной t1= (2/3 – 3/4) h, а второй проход — с глубиной t2 = (1/3 – 1/4) h.
1.3 Выбор значения подачи
Выбор величины подачи S является самой сложной и самой неопределенной задачей среди расчетов оптимального режима резания. Подача при черновой обработке выбирается возможно большей, допускаемой прочностью державки резца и пластинки твердого сплава, прочностью механизма подачи станка и жесткостью заготовки. При чистовой обработке подача определяется шероховатостью поверхности и точностью обработки. Значение подачи ориентировочно можно выбрать по таблицам 5 – 7. Подача (мм/об) в зависимости от заданной шероховатости обработанной поверхности Rz.
S = Cs x Rzy x ru / tx x φ1z х φz 2.
Значения коэффициентов и показателей степени принимаются следующие:
Сталь — Cs = 0,008; x = 0,3; y = 1,4; z = 0,35; u = 0,7;
Чугун — Сs = 0,045; x =0,25; y =1,25; z =0,50; u =0,75.
1.4 Скорость резания
Скорость резания V (м/мин) зависит от целого ряда факторов: стойкости резца, свойств обрабатываемого материала и материала режущей части инструмента, состояния поверхностного слоя обрабатываемой детали, глубины резания, подачи и др.
С увеличением скорости резания возрастает производительность, но быстрее изнашивается инструмент. Стойкость инструмента, обеспечивающая наименьшую себестоимость обработки, называется экономической стойкостью, которая для быстрорежущих резцов находится в пределах 45 — 60 мин, а для твердосплавных — 60 — 100 мин.
В целях сокращения времени для определения скоростей резания в условиях производства составлены таблицы, в которых скорость резания дана в зависимости от t, s, φ обрабатываемого материала и материала инструмента.
Таблица 5 – Подачи для чернового точения S = Sтабл х Кп*
Шероховатость Rz |
Глубина резания t, мм |
|||||
2 |
3 |
5 |
||||
Подача Sтаб, мм/об |
||||||
φ1 > 0 |
φ1 = 0 |
φ1 > 0 |
φ1 = 0 |
φ1 > 0 |
φ1 = 0 |
|
СТАЛЬ
|
||||||
20 40 60 100 150 |
0.3 - 0.4 0.5 - 0.8 0.7 - 1.2 1.2 - 2.0 - |
0.8 - 1.2 1.5 - 2.0 1.8 - 2.8 1.8 - 3.2 2.0 - 4.0 |
0.2 - 0.3 0.5 - 0.8 0.7 - 1.2 1.2 - 2.0 1.6 - 2.6 |
- 1.5 - 2.0 1.8 - 2.8 1.8 - 3.2 2.0 - 4.0 |
- 0.1 - 0.8 0.6 - 1.0 1.2 - 2.0 1.6 - 2.6 |
- 1.5 - 2.0 1.8 - 2.5 1.8 - 3.0 2.0 - 4.0 |
ЧУГУН
|
||||||
20 40 60 100 150
|
0.4 - 0.6 0.7 - 1.0 1.0 - 1.5 - - |
1.2 - 1.8 1.5- 2.5 1.8 - 3.0 2.0 - 3.5 2.0 - 4.0 |
0.3 - 0.8 0.7 - 1.0 1.0 - 1.5 1.5 - 2.4 1.8 - 2.8 |
1.0 - 1.6 1.5 - 2.5 2.0 - 3.0 2.0 - 3.2 2.0 - 4.0 |
- 0.5 - 0.8 0.8 - 1.5 1.5 - 2.4 1.8 - 2.8 |
- 1.5 - 2.5 1.8 - 3.0 2.0 - 3.2 2.0 - 4.0 |
* Верхние пределы подач рекомендуются для меньшей глубины резания
Таблица 6 – Поправочный коэффициент Кп на состояние поверхности
заготовки
Поправочный коэффициент |
Прерывистая поверхность с ударами |
С коркой |
Без корки |
Кп |
0,75 - 0,85 |
1,0 |
1,1 - 1,2 |
Таблица 7 – Рекомендуемые подачи при точении в зависимости от
шероховатости поверхности
Шероховатость поверхности Rz
|
20 - 10 |
40 - 20 |
80 - 40 |
Подача s, мм/об
|
0,3 - 0,4 |
0,4 - 0,5 |
0,6 - 0,8 |
По таблицам 8, 9, 10 находим vтабл, К1 и К2 и подсчитываем скорость резания, пользуясь формулой:
v = vтабл х К1 х К2 3.
Таблица 8 – Скорость резания при точении проходными резцами
v = vтабл х К1 х К2
К1 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала
К2 – коэффициент, зависящий от стойкости и марки материала резца
Обрабатываемый материал |
Сталь |
Чугун серый и высоко-прочный |
Чугун ковкий |
||||||||
Материал инструмента |
Быстрорежущая сталь |
Твердый сплав |
|||||||||
t, мм |
S, мм/об |
vтабл, м/мин при угле в плане φо
|
|||||||||
45 |
60 |
90 |
45 |
60 |
90 |
45 |
60 |
45 |
60 |
||
До 1 |
0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 |
48 42 40 37 33 |
48 42 40 37 33 |
48 42 40 37 33 |
150 135 130 125 120 |
150 135 130 125 120 |
150 135 130 125 120 |
100 93 88 84 80 |
100 93 88 84 80 |
115 110 105 97 93 |
115 110 105 97 93 |
До 2,5 |
0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 |
42 35 32 30 26 |
37 32 28 26 23 |
35 30 27 25 22 |
135 125 115 110 100 |
125 120 110 105 95 |
120 115 105 100 93 |
88 80 75 72 66 |
84 77 72 68 62 |
105 95 89 85 78 |
96 87 84 79 72 |
До 5,0 |
0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 |
40 33 30 25 23 |
34 30 26 23 20 |
27 24 22 20 17 |
130 120 110 100 90 |
125 115 100 95 85 |
105 95 90 85 75 |
85 77 70 65 60 |
77 70 65 60 56 |
100 90 84 78 69 |
93 85 79 73 66 |
Скорость резания (м / мин) может быть подсчитана по формуле:
v = (Cv / Tm x txv x Syv) x Kv 4.
Стойкостью Т задаются, подача S и глубина резания t определённые ранее, а коэффициенты и показатели степени приведены в таблицах 11 – 15. Найденные двумя способами скорости резания могут незначительно отличаться. В этом случае принимается в расчет меньшее значение скорости.
Таблица 9 – Поправочный коэффициент К1 к табличной скорости vтабл
Обрабатываемый материал |
Твердость, МПа |
Быстрорежущая сталь |
Твердый сплав |
Значение К1 |
|||
Сталь 10, 15, 20, 25, 30, 45, 50 |
До 1550 1560 - 2070 2070 - 2690 2690 – 3020
|
1,55 1,00 0,65 0,55 |
1,35 1,00 0,75 0,70 |
Сталь 15Х, 20Х, 35Х, 40Х |
1370 - 1790 1560 - 2070 2070 - 2550 255 – 285
|
1,05 0,85 0,6 0,5 |
1,1 0,95 0,75 0,7 |
Сталь 35ХГС |
1700 – 2410 2890 – 3210 3210 – 3750
|
0,55 0,35 0,3 |
0,7 0,5 0,45 |
Сталь 45Г2, 50Г |
1700 - 2290 2290 - 2690 2690 – 2850
|
0,7 0,55 0,5 |
0,8 0,7 0,65 |
Чугун серый и высокопрочный |
1430 - 2070 1630 - 2290 1700 - 2410 2350 - 2950 |
Без корки
|
По корке
|
1,2 1,0 0,9 0,7 |
1,0 0,8 0,7 0,6 |
||
Чугун ковкий |
1200 - 1400 1300 - 1700 2070 - 2290 2650 – 2850
|
1,3 1,0 0,65 0,45 |
0,85 0,7 0,55 0,40 |
Таблица 10 – Поправочный коэффициент К2 к табличной скорости vтабл
Обрабатываемый материал |
Материал инструмента |
Стойкость Т, мин |
||
30 |
60 |
100 |
||
Значение К2 |
||||
Сталь |
Быстрорежущая сталь ВК8 Т30К4 Т5К10 |
1,3 2,0 1,6 1,25 |
1,15 1,55 1,25 1,0 |
1,0 1,25 1,0 0,8 |
Чугун серый и высокопрочный |
ВК2 ВК4, ВК6 ВК8 |
1,6 1,35 1,15 |
1,4 1,15 1,0 |
1,2 1,0 0,85 |
Чугун ковкий |
ВК2 ВК4, ВК6 ВК8 |
2,1 1,75 1,45 |
1,75 1,45 1,2 |
1,45 1,2 1,0 |
Таблица 11 – Основные справочные материалы для расчёта скорости резания
V при точении. V = (Cv / Tm x txv x Syv) x Kv, Kv = Км х Кφ x Ки х Кп
Обрабатываемый материал |
Подача |
φо |
φ1о |
Марка сплава |
Коэффициенты |
T мин |
|||
Сv
|
Xv
|
yv
|
m
|
||||||
Сталь конструкционная
|
S ≤0,25 S >0,25 |
45 |
10 |
Р9;Р18 |
52,5 42 |
0,25 |
0,50 0,66 |
0,1 |
60 |
S ≤ 0,3 S ≤0,75 S >0,75
|
45 |
10 |
Т5К10, ВК |
273 227 221 |
0,15 |
0,8 0,35 0,45 |
0,2 |
60 |
|
t ≤ S t > S |
45 |
0 |
Т15К6, ВК |
292 292 |
0,3 0,15 |
0,15 0,3 |
0,18 |
45 |
|
Чугун серый и высокопрочный |
S ≤0,25 S >0,25 |
45 45 |
10 10 |
ВК ВК |
292 243 |
0,15 0,15 |
0,2 0,4 |
0,2 0,2 |
60 30 |
Чугун ковкий |
S ≤0,25 S >0,25 |
45 45 |
10 10 |
ВК ВК |
317 215 |
0,15 0,15 |
0,2 0,45 |
0,2 0,45 |
60 60 |
Таблица 12 – Поправочный коэффициент в зависимости от твёрдости
обрабатываемого материала Км (НВ – МПа)
Коэффициент
|
Сталь |
Серый и высокопрочный чугун |
Ковкий чугун |
Км |
750 / σв |
[1900 / НВ] 1,25 |
[1900 / НВ] 1,35 |
Таблица 13 – Поправочный коэффициент в зависимости от главного угла в
плане Кφ
Коэффициент
|
Обрабатываемый материал |
30о |
45о |
60о |
90о |
Кφ |
Сталь, ковкий чугун
|
1,13 |
1,0 |
0,92 |
0,81 |
Чугун серый и высокопрочный
|
1,2 |
1,0 |
0,88 |
0,73 |
Таблица 14 – Поправочный коэффициент в зависимости от марки твёрдого
сплава Ки (для быстрорежущей стали Ки = 1,0)
Коэффициент |
Обрабатываемый материал
|
Т30К4 ВК2 |
Т15К6 ВК4 |
Т15К6Т ВК6 |
Т5К10 ВК8 |
Ки |
Сталь
|
2,15 |
1,54 |
1,77 |
1,0 |
Чугун
|
ВК2
|
ВК4
|
ВК6
|
ВК8
|
|
1,2
|
1,15 |
1,0 |
0,83 |
Таблица 15 – Поправочный коэффициент в зависимости от состояния
поверхности заготовки Кп
Коэффициент |
Без корки, прокат
|
Корка литейная |
Корка литейная загрязненная |
Кп
|
1,0 |
0,8 - 0,85 |
0,5 - 0,6 |