4.2 Расчет режима резания при торцевом фрезеровании детали.
Выполняется в соответствии с рекомендациями [1, с.73-75]. На этапе I справочника привести схему, иллюстрирующую подвод, врезание, резание и перебег фрезы (см. [3]). Выбрать ширину фрезерования. Расчет стойкости (этап III справочника) и скорости резания (этап IV,а справочника) проводить по приведенным алгоритмам (см. пояснения к задаче).
Условия обработки:
вид фрезеруемой поверхности - плоскость, форма поверхности – см. рисунок 1;
фрезерование симметричное;
тип и модель станка - вертикально-фрезерный 6Р12, паспортные данные станка – таблица 4.
остальные условия обработки приведены в таблице 5.
Таблица 4 Паспортные данные вертикально-фрезерного станка
Параметр |
Значение |
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт |
7,5 |
Коэффициент полезного действия |
0,8 |
Частота вращения шпинделя, об/мин |
100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1600 |
Подача стола продольная, мм/мин |
25, 50, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250 |
Пояснения
При выполнении расчетов учесть:
ширина фрезерования В принимается максимально возможной, но не более 0,8 диаметра фрезы;
№ вар. |
Обрабатываемая деталь |
Протяжка |
|||||||
марка ОМ |
НВ max |
Диаметр отв., мм |
Длина отв., мм |
Ra, мкм |
точность, квалитет |
шаг зубьев, мм |
подача на зуб, мм |
длина рабочей части, мм |
|
01 |
20 |
149 |
30 |
100 |
3,2 |
8 |
18 |
0,1 |
500 |
02 |
30 |
171 |
35 |
90 |
3,2 |
9 |
17 |
0,12 |
480 |
03 |
40 |
207 |
40 |
80 |
3,2 |
8 |
16 |
0,14 |
460 |
04 |
45 |
221 |
45 |
70 |
2,5 |
9 |
15 |
0,15 |
440 |
05 |
50 |
229 |
50 |
60 |
1,6 |
7 |
14 |
0,15 |
460 |
06 |
А30 |
229 |
50 |
55 |
1,6 |
9 |
13 |
0,13 |
450 |
07 |
20Х |
174 |
45 |
60 |
3,2 |
8 |
14 |
0,12 |
450 |
08 |
20Г |
197 |
55 |
55 |
1,6 |
7 |
14 |
0,14 |
440 |
09 |
38ХА |
241 |
40 |
100 |
3,2 |
8 |
18 |
0,10 |
500 |
10 |
45Х |
271 |
45 |
90 |
3,2 |
9 |
17 |
0,11 |
480 |
11 |
65Г |
269 |
65 |
45 |
1,6 |
9 |
12 |
0,10 |
420 |
12 |
20ХГ |
197 |
30 |
50 |
1,6 |
9 |
14 |
0,09 |
380 |
13 |
18ХГТ |
221 |
30 |
60 |
3,2 |
8 |
14 |
0,14 |
420 |
14 |
20ХН |
174 |
50 |
80 |
1,6 |
7 |
16 |
0,12 |
460 |
15 |
40ХН |
229 |
60 |
70 |
6,3 |
9 |
14 |
0,14 |
440 |
16 |
38ХС |
241 |
40 |
35 |
2,5 |
9 |
12 |
0,11 |
340 |
17 |
20ХМ |
174 |
50 |
35 |
2,5 |
7 |
12 |
0,12 |
320 |
18 |
20ХФ |
197 |
45 |
30 |
1,6 |
7 |
12 |
0,12 |
320 |
19 |
40Г |
197 |
60 |
50 |
3,2 |
9 |
14 |
0,12 |
440 |
20 |
20ХН |
229 |
35 |
20 |
6,3 |
10 |
10 |
0,09 |
300 |
21 |
35ХГМ |
287 |
35 |
40 |
3,2 |
9 |
12 |
0,10 |
360 |
22 |
50ХФА |
229 |
50 |
20 |
6,3 |
10 |
10 |
0,13 |
300 |
23 |
40ХНМА |
241 |
60 |
90 |
1,6 |
9 |
17 |
0,15 |
480 |
24 |
30ХГТ |
221 |
35 |
50 |
1,6 |
7 |
14 |
0,10 |
420 |
25 |
40ХГМ |
281 |
40 |
40 |
1,6 |
7 |
13 |
0,08 |
400 |
26 |
30Г2 |
241 |
70 |
40 |
1,6 |
8 |
12 |
0,08 |
420 |
27 |
30ХГСА |
245 |
55 |
1000 |
3,2 |
8 |
18 |
0,14 |
500 |
28 |
30Х |
187 |
50 |
80 |
6,3 |
10 |
15 |
0,08 |
500 |
29 |
СЧ20 |
180 |
40 |
50 |
2,5 |
8 |
15 |
0,15 |
380 |
30 |
КЧ30-6 |
163 |
45 |
45 |
3,2 |
9 |
14 |
0,14 |
360 |
31 |
45Г2 |
281 |
30 |
30 |
6,3 |
8 |
12 |
0,11 |
350 |
32 |
35ХГСА |
229 |
30 |
60 |
3,2 |
8 |
14 |
0,12 |
420 |
33 |
45 |
241 |
40 |
65 |
3,2 |
10 |
14 |
0,14 |
440 |
34 |
40Х |
207 |
45 |
75 |
3,2 |
10 |
12 |
0,12 |
500 |
35 |
КЧ45-7 |
207 |
50 |
40 |
6,3 |
10 |
16 |
0,12 |
300 |
36 |
12ХНЗА |
211 |
55 |
75 |
1,6 |
8 |
15 |
0,12 |
440 |
37 |
38ХГСА |
189 |
30 |
50 |
6,3 |
9 |
15 |
0,15 |
400 |
38 |
35 |
187 |
50 |
70 |
6,3 |
10 |
11 |
0,11 |
460 |
39 |
20Х |
179 |
35 |
70 |
1,6 |
7 |
13 |
0,13 |
500 |
40 |
СЧ30 |
240 |
55 |
40 |
3,2 |
9 |
12 |
0,12 |
320 |
41 |
30ХГСА |
229 |
65 |
60 |
3,2 |
8 |
13 |
0,15 |
420 |
42 |
40 |
217 |
60 |
45 |
1,6 |
7 |
10 |
0,10 |
460 |
43 |
65Г |
269 |
55 |
45 |
2,5 |
9 |
15 |
0,09 |
480 |
44 |
СЧ35 |
269 |
60 |
35 |
1,6 |
8 |
11 |
0,11 |
340 |
45 |
20ХГ |
187 |
30 |
60 |
3,2 |
8 |
14 |
0,14 |
420 |
46 |
30ХН3 |
269 |
70 |
55 |
1,6 |
9 |
13 |
0,08 |
400 |
47 |
30 |
174 |
30 |
50 |
6,3 |
8 |
15 |
0,15 |
400 |
48 |
50Г |
269 |
55 |
80 |
1,6 |
8 |
10 |
0,10 |
500 |
49 |
КЧ65-3 |
269 |
45 |
70 |
3,2 |
9 |
12 |
0,12 |
460 |
50 |
38ХС |
241 |
35 |
55 |
1,6 |
9 |
15 |
0,15 |
400 |
при уточнении подач по станку принимать ближайшее меньшее значение к рассчитанному;
рассчитанная частота вращения шпинделя n сравнивается с большими значениями, имеющимися на станке. Если большее значение n превосходит рассчитанное на 10-15%, то оно принимается для дальнейших расчетов. В противном случае принимается меньшее;
если на этапе VII проверка по мощности не выполняется [1], то расчет повторить с этапа IV,б. При этом записывать наименование этапов не обязательно.
наименование этапа III справочника [1, с.74] именовать: «3 Определение экономической стойкости инструмента ТР в минутах резания» и выполнять его исходя из следующих соображений:
к чистовому фрезерованию отнести задания с Ra 3,2 мкм, обратить внимание на расчет длины подвода, врезания и перебега y при черновой и чистовой обработке [1, с.301-303], длину подвода принять 5 мм;
Таблица 5 Исходные данные к заданию 2
№ вар-та |
Обрабатываемая деталь |
Инструмент |
||||||||||
А, мм |
В, мм |
марка стали |
НВ max |
Ra, мкм |
ИМ |
Dфр, мм |
число зубьев, z |
угол в плане, φ° |
τ, мин |
ST, руб |
глубина фрез. t, мм |
|
01 |
60 |
64 |
15 |
149 |
12,5 |
Р6М5 |
80 |
8 |
45 |
5 |
25 |
3 |
02 |
80 |
70 |
30 |
167 |
6,3 |
Р18 |
100 |
10 |
60 |
8 |
30 |
3,5 |
03 |
90 |
75 |
40Х |
207 |
6,3 |
Т5К10 |
125 |
12 |
75 |
10 |
50 |
2,5 |
04 |
120 |
100 |
50Г |
283 |
3,2 |
Т14К8 |
160 |
16 |
90 |
12 |
60 |
1,5 |
05 |
50 |
60 |
35ХГС |
271 |
2,5 |
Т5К10 |
80 |
80 |
45 |
6 |
40 |
1,5 |
06 |
55 |
60 |
35 |
187 |
3,2 |
Р6М5 |
80 |
6 |
45 |
5 |
25 |
1,0 |
07 |
125 |
90 |
18ХГТ |
187 |
6,3 |
Т14К8 |
160 |
8 |
60 |
20 |
60 |
2,0 |
08 |
95 |
90 |
30ХГТ |
187 |
6,3 |
Т14К8 |
125 |
10 |
75 |
16 |
50 |
2,5 |
09 |
75 |
75 |
40ХНМА |
229 |
12,5 |
Т5К10 |
100 |
10 |
90 |
12 |
40 |
3 |
10 |
70 |
75 |
45Г2 |
229 |
6,3 |
Р18 |
100 |
8 |
75 |
6 |
30 |
3,5 |
11 |
85 |
95 |
20ХНМА |
197 |
3,2 |
Р6М5 |
125 |
10 |
60 |
10 |
35 |
1,0 |
12 |
115 |
125 |
30Х |
207 |
2,5 |
Т15К6 |
160 |
12 |
45 |
20 |
60 |
1,5 |
13 |
80 |
95 |
50 |
229 |
2,5 |
Т14К8 |
125 |
16 |
60 |
16 |
50 |
1,0 |
14 |
75 |
65 |
45 |
197 |
6,3 |
Т5К10 |
100 |
8 |
75 |
12 |
40 |
2 |
15 |
70 |
80 |
15 |
149 |
6,3 |
Т14К8 |
100 |
8 |
90 |
14 |
40 |
3 |
16 |
90 |
100 |
35Х |
207 |
3,2 |
Т15К6 |
125 |
10 |
90 |
16 |
50 |
1,5 |
17 |
85 |
95 |
30 |
169 |
12,5 |
Т5К10 |
125 |
10 |
75 |
14 |
50 |
3,5 |
18 |
115 |
100 |
50Г |
229 |
6,3 |
Т5К10 |
160 |
12 |
60 |
20 |
75 |
3 |
19 |
100 |
110 |
40Х |
239 |
6,3 |
Р18 |
160 |
12 |
45 |
12 |
35 |
3 |
20 |
75 |
70 |
35 |
187 |
3,2 |
Т14К8 |
100 |
10 |
45 |
10 |
50 |
1,5 |
21 |
55 |
60 |
35ХГС |
321 |
12,5 |
Р6М5 |
80 |
8 |
60 |
5 |
25 |
4 |
22 |
65 |
70 |
18ХГТ |
149 |
6,3 |
Т5К10 |
100 |
10 |
75 |
6 |
30 |
3 |
23 |
115 |
120 |
30ХГТ |
201 |
6,3 |
Т14К8 |
160 |
12 |
90 |
12 |
50 |
3 |
24 |
85 |
90 |
50 |
229 |
3,2 |
Т14К8 |
125 |
10 |
75 |
10 |
50 |
1,5 |
25 |
65 |
70 |
45Г2 |
201 |
2,5 |
Т15К6 |
100 |
10 |
60 |
8 |
40 |
1,5 |
26 |
95 |
80 |
20ХНМА |
207 |
2,5 |
Т14К8 |
125 |
10 |
45 |
12 |
45 |
1,0 |
27 |
75 |
60 |
30Х |
255 |
3,2 |
Р18 |
100 |
8 |
60 |
10 |
25 |
1,0 |
28 |
70 |
50 |
50 |
201 |
12,5 |
Т5К10 |
100 |
10 |
75 |
10 |
30 |
4 |
29 |
115 |
100 |
35ХГС |
217 |
6,3 |
Т14К8 |
160 |
12 |
90 |
16 |
75 |
3 |
30 |
90 |
80 |
45 |
201 |
6,3 |
Т15К6 |
125 |
10 |
90 |
12 |
50 |
2 |
31 |
55 |
60 |
15 |
149 |
12,5 |
Р6М5 |
80 |
6 |
75 |
6 |
30 |
4 |
32 |
100 |
405 |
40Х |
207 |
12,5 |
Т5К10 |
160 |
16 |
60 |
16 |
65 |
3 |
33 |
75 |
70 |
35ХГС |
271 |
2,5 |
Т15К6 |
100 |
12 |
45 |
8 |
40 |
1,5 |
34 |
95 |
90 |
50Г |
269 |
3,2 |
Т5К10 |
125 |
10 |
45 |
12 |
50 |
1,5 |
35 |
80 |
75 |
40ХНМА |
229 |
6,3 |
Т5К10 |
100 |
8 |
60 |
8 |
40 |
2 |
36 |
100 |
125 |
30 |
167 |
6,3 |
Т5К10 |
160 |
16 |
75 |
20 |
75 |
2 |
37 |
125 |
100 |
35 |
171 |
6,3 |
Т5К10 |
160 |
12 |
90 |
16 |
65 |
3 |
38 |
80 |
100 |
18ХГТ |
187 |
12,5 |
Т14К8 |
125 |
10 |
90 |
12 |
50 |
4 |
39 |
80 |
60 |
20ХНМА |
197 |
3,2 |
Р18 |
100 |
8 |
75 |
10 |
35 |
1,0 |
40 |
60 |
80 |
45Г2 |
229 |
6,3 |
Т5К10 |
100 |
10 |
60 |
8 |
40 |
1,5 |
41 |
150 |
75 |
30Х |
255 |
2,5 |
Т14К8 |
100 |
12 |
45 |
10 |
40 |
1,0 |
42 |
150 |
95 |
50 |
229 |
6,3 |
Т5К10 |
125 |
16 |
45 |
12 |
50 |
3 |
43 |
150 |
75 |
50Г |
229 |
3,2 |
Т15К6 |
100 |
10 |
60 |
12 |
50 |
1,0 |
44 |
150 |
60 |
18ХГТ |
149 |
12,5 |
Р6М5 |
80 |
8 |
75 |
8 |
25 |
4 |
45 |
150 |
75 |
45 |
201 |
6,3 |
Т5К10 |
100 |
8 |
90 |
10 |
40 |
2 |
46 |
75 |
150 |
35Х |
207 |
12,5 |
Р18 |
100 |
10 |
75 |
12 |
30 |
4 |
47 |
120 |
150 |
40Х |
239 |
6,3 |
Т14К8 |
160 |
12 |
60 |
20 |
75 |
3 |
48 |
75 |
150 |
35ХГС |
321 |
3,2 |
Т5К10 |
100 |
10 |
45 |
10 |
40 |
1,5 |
49 |
60 |
150 |
50 |
201 |
2,5 |
Р6М5 |
80 |
6 |
60 |
8 |
20 |
1,0 |
5 |
90 |
150 |
35Х |
217 |
12,5 |
Т15К6 |
125 |
12 |
75 |
8 |
50 |
4 |
0В соответствии с теорией расчета режима резания рекомендуемая скорость резания (этап IV, а) [1, с.74] определяется исходя из рассчитанной стойкости ТС=min, соответствующей минимальным затратам на выполнение операции (перехода) С [3,4]. Выражение для определения стойкости ТС=min, которую называют также экономической стойкостью, записывается следующим образом:
ТС=min
= λ
(m-1)
(τ
+ ST/E)
где:
- коэффициент времени резания (см. [1, с.87]);
m – степень влияния скорости резания при высоких ее значениях на стойкость инструмента;
ТПР – предельное значение стойкости, которое не может быть превзойдено никаким изменением элементов режима резания (обычно наблюдается при малых скоростях резания), но зависит от вида обработки, свойств обрабатываемого и инструментального материалов;
- время простоя станка в связи с заменой, наладкой и подналадкой режущего инструмента;
SТ – затраты по режущему инструменту, связанные с изготовлением и эксплуатацией данного инструмента за период его стойкости Т. Величина SТ от элементов режима резания не зависит;
Е – затраты за одну минуту эксплуатации станка, от режима резания не зависят.
При выполнении данного этапа принять Е=1,2 руб/мин, m=3,4. Значение Тпр=500 мин для фрез твердосплавных и Тпр=2000 мин для фрез быстрорежущих. Значения и SТ заданы в таблице 5.
наименование этапа IV,а справочника [1, с.74] именовать: «4.1 Определение экономической скорости резания» и выполнять его исходя из следующих соображений:
В традиционно принятой схеме определения скорости резания при известной стойкости инструмента в справочных материалах по расчету режима резания используется соотношение, которое для фрезерования может быть записано в виде:
v
=
где СV и показатели степеней – постоянные. Но в широком диапазоне изменения условий обработки, отраженных в формуле, значения СV и показателей степеней меняются, из-за чего при одном и том же виде обработки приходится использовать группу аналогичных по структуре формул, но с разными численными значениями СV и показателей степеней. Это усложняет использование подобной зависимости при расчете режима резания.
В данной задаче при определении рекомендуемой скорости резания, соответствующей минимальным затратам на операцию, используется параметр, называемый «характеристикой резания» х, устраняющий недостаток выше приведенной формулы. Величина х является функцией элементов сечения срезаемого слоя, конструктивных и геометрических параметров инструмента.
Скорость резания рассчитывается по алгоритму:
.
где
;
;
;
;
2
=
- 1
В приведенных формулах:
t – глубина фрезерования, мм;
SZ – подача на зуб, мм/зуб;
ВСР – средняя ширина фрезерования, мм;
и 1 - главный и вспомогательный углы в плане, град. Принять 1 = 150;
- угол в плане при вершине;
DФР – диаметр фрезы, мм;
, mX, 1, 2 – вспомогательные параметры [4];
КМ=КГР КH и КИ – поправочные коэффициенты по обрабатываемому и инструментальному материалам соответственно.
Необходимые для расчетов параметры сведены в таблицы 6-9.
Таблица 6 CV и показатели степеней
Инструментальный материал |
CV |
KХ |
u |
Твердый сплав |
115 |
0,62 |
0,31 |
Быстрорежущая сталь |
21,3 |
0,5 |
0,36 |
Таблица 7 Поправочные коэффициенты по группе обрабатываемого материала Кгр
Марка обрабатываемой стали |
Кгр при инструментальном материале |
|
Быстрорежущая сталь |
Твердый сплав |
|
15, 30, 35, 45, 50 |
1,0 |
1,0 |
30Х, 35Х, 40Х |
0,85 |
0,9 |
45Г2, 50Г, 20ХНМА, 40ХНМА |
0,75 |
0,85 |
35ХГС |
0,7 |
0,8 |
18ХГТ, 30ХГТ |
0,9 |
0,95 |
Таблица 8 Поправочный коэффициент по твердости обрабатываемого материала Кн
Инструментальный материал |
Кн |
|
Твердый сплав |
|
|
Быстрорежущая сталь |
НВmax 255 |
НВmax > 255 |
|
|
|
Таблица 9 Поправочный коэффициент по марке инструментального материала КИ
|
Инструментальный материал |
|||
Быстрорежущая сталь |
Т5К10 |
Т14К8 |
Т15К6 |
|
КИ |
1,0 |
0,65 |
0,8 |
1,0 |