Аналитический метод расчета.

1. Выбор режущего инструмента

а) Тип резца: токарный расточной

б) Выбор материала режущей части исходя из обрабатываемого материала и характера обрабатываемой поверхности.

Материал заготовки: сталь40

Вид обработки: растачивание сквозного отверстия по корке.

Инструментальный материал: твердый сплав марка Т5К10.

в) Выбор материала державки и ее размеры.

По паспортным данным определяем высоту центров для станка 16К20. Высота центров 215 мм. По высоте центров определяем размеры державки.

Установка резца	Поперечное сечение державки	Н х В, мм
В четырехрезцовой головке	Квадратное	20 х 20

г) Выбор формы и размеров твердосплавной пластинки.

Ширина канавки: А = 3,5 мм

Ширина фаски: f = 0,3 мм

Радиус канавки: r = 6 мм

Высота: h = 2 мм

д) Выбор геометрических параметров режущей части резца.

По таблице 2(2) устанавливаем геометрические параметры режущей части резца, в соответствии с которыми производится их заточка.

Для обработки принимаем следующие геометрические параметры:

φ = 45⁰; φ₁ = 15⁰; γ = 10⁰; α = 6⁰;

λ = 5⁰; r_в = 1 мм; γ_f = -3⁰.

Форму заточки передней поверхности принимаем плоскую с отрицательным передним углом (2,таблице 2 лист 1 ).

2. Определение глубины резания.

Глубина резания определяется по формуле:

t = (D – d)/2 = (100 – 94)/2 = 3, мм

Учитывая требования к шероховатости обработанной поверхности R_z=80 мкм, назначаем выполнение обработки за 1 проход.

3. Выбор подачи.

а) Подача, допустимая прочностью державки резца

, мм/об.

В = 20 мм; Н = 20 мм; l = 4·Н = 80 мм; [σ]_u = 200 МПа; t = 3мм.

По таблице 3 (2) находим поправочные коэффициенты на изменение условия работы K_pz = K_Mpz· Kφ_pz· Kγ_pz· Kv_pz· Kh_pz· Kr_pz ,

где Kм_pz – поправочный коэффициент на P_z в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала:

Kφ_pz - поправочный коэффициент на P_z в зависимости от главного угла в плане. При φ = 45⁰, Kφ_pz = 1;

Kγ_pz - поправочный коэффициент на P_z в зависимости от переднего угла. При γ =10⁰ Kγ_pz =1;

Kv_pz - поправочный коэффициент на P_z в зависимости от скорости резания. Скорость резания еще неизвестна, учитывая достаточно большой припуск, предполагаем, что скорость резания будет в пределах 50 –100 м/мин. Тогда Kv_pz =0.9

Kh_pz - поправочный коэффициент на P_z в зависимости от износа резца. Принимаем допустимый износ резца по заданной поверхности h₃ = ¼ мм, тогда Kh_pz = 1,05;

Kr_pz - поправочный коэффициент на P_z в зависимости от радиуса при вершине резца. При r =1мм, Kr_pz = 0.93;

K_pz = 0,89·1·1·0.9·1.05·0.93 = 0.8.

мм/об.

б) Подача, допустимая жесткостью державки резца

, мм/об.

При черновой обработке f = 0.3 мм, Е = 2 ·10⁵ МПА.

, мм/об

в) Подача, допустимая прочностью твердосплавной пластинки.

, мм/об

С = 2 мм; φ = 45⁰.

мм/об

г) Подача, допустимая прочностью механизма подачи станка.

, мм/об

Q_м.п = 6000 Н (по паспорту станка)

мм/об.

д) Подача, допустимая жесткостью изделия.

, мм/об.

L = 75 мм; D = 100 мм; Е = 20·10⁴ МПа; А = 3; f_доп = 0.1 мм;

мм/об.

е) Подача, допустимая параметром шероховатости.

Параметр шероховатости поверхности Rz = 80 мкм

, мм/об.

С_н = 0.32; Y = 0,8; U = 0,5; X = 0,3; Z = 0,35; Z₁ = 0.33; φ = 45⁰;

φ₁ = 15⁰; r = 1мм.

мм/об

ж) Подача, допустимая крутящим моментом станка

, мм/об.

Поскольку для каждой на ступени чисел оборотов станка 16К20 момент М_ст

имеет разное значение, подачу рассчитываем для каждой из ступеней:

мм/об;

мм/об;

мм/об;

мм/об;

мм/об;

мм/об;

мм/об;

мм/об;

мм/об;

мм/об;

мм/об;

мм/об;

мм/об;

мм/об;

з) Подача, допустимая стойкостью резца.

, мм/об.

Значения коэффициента С_v, показателей степеней X_v, Y_v, m и величину периода стойкости Т резца выбираем по общемашиностроительным нормативам режимом резания или по (2, таблица 5).

С_v = 290; X_v = 0.15; Y_v = 0.30; m = 0.18; T = 60 мин.

По (2, таблица 6) приложения находим поправочные коэффициенты на измененные условия обработки:

Здесь К_φv – поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от главного угла в плане. При φ = 45⁰ К_φv = 1;

-поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от вида обработки. = 0,9;

K_rv – поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от радиуса при вершине резца. Для резцов, оснащенных твердым сплавом, значение коэффициента в карте отсутствует. Принимаем K_rv = 1.

К_qv – поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от сечения державки резца. Для резцов, оснащенных твердым сплавом, рекомендации отсутствуют. Принимаем К_qv = 1.

К_Uv – поправочный коэффициент наV в зависимости от марки твердого сплава. К_Uv = 0,65.

K_Cv, K_nv, K_Фv – поправочные коэффициенты на скорость резания, соответственно учитывающие состояние стали, состояние поверхности заготовки и наличие охлаждения. K_Cv = 1, K_nv = 0,9, K_Фv = 1.

К_Мv - поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от механических свойств, обрабатываемого материала.

;

Тогда К = 1·0,9·1·1·1·0,65·1·0,9·1·1,15=0,61;

, мм/об.

Подача допустимая стойкостью резца, подсчитывается для каждой ступени чисел оборотов станка:

мм/об;

мм/об;

……………………………………

_{Аналогично вычисляем значения подач для других ступеней.}

Результаты расчета подач сводим в табл.4.

В качестве технологической подачи, т.е. максимально допустимой из условий обработки, на каждой ступени чисел оборотов принимаем наименьшую из расчетных и корректируем по станку.

Анализ таблицы показывает, что оптимальной ступенью для заданных условий расточки является 14 (n = 250 мм/об): на этой ступени получается наибольшая производительность и наименьшее основное время.

По числу оборотов рассчитываем скорость резания

, м/мин;

м/мин.

Оптимальный режим резания

Глубина t = 3 мм;

Подача S = 0,195 мм/об;

Число оборотов n = 250 об/мин;

Скорость резания V = 118 м/мин.

№ ступени	Число оборотов n об/мин.	Крутящий момент на шпинделе станка Мст, Н м	Подача, допустимая								Технологическая расчетная подача Sтех	Фактическая подача, скорректирована по станку Sтех.ф	n· Sтех.ф	Основное время t0, мин.
			прочностью державки резца, Sп.р	жесткостью державки резца, Sж.р	прочностью пластнки, Sп.п	прочностью механизма подач, Sм.п	жесткостью изделия, Sж.д	чистотой обработки, Sч.о	мощностью (моментом) станка, Sм.с	стойкостью резца, Sс.р
1	12,5	1000	0,36	0,56	0,23	2,66	402	0,83	2,27	4173	0,23	0,23	2,9	25,9
2	16	1000							2,27	1833	0,23	0,23	3,68	20,4
3	20	1000							2,27	871	0,23	0,23	4,6	16,3
4	25	1000							2,27	414	0,23	0,23	5,8	13
5	31,5	1000							2,27	192	0,23	0,23	7,2	10,3
6	40	1000							2,27	86,5	0,23	0,23	9,2	8,15
7	60	1000							2,27	22,4	0,23	0,23	13,8	5,43
8	63	1000							2,27	19	0,23	0,23	14,5	5,2
9	80	1000							2,27	8,57	0,23	0,23	18,4	4,1
10	100	820							1,75	4,1	0,23	0,23	23	3,3
11	125	656							1,3	1,93	0,23	0,23	28,8	2,6
12	160	512							0,93	0,852	0,23	0,23	36,8	2,04
13	200	439							0,76	0,4	0,23	0,23	46	1,63
14	250	351							0,56	0,19	0,19	0,195	48,8	1,54
15	315	279							0,41	0,089	0,089	0,084	26,5	2,83
16	400	220							0,3	0,04	0,04	-	-	-
17	500	176							0,22	-	-	-	-	-
18	630	139							0,16	-	-	-	-	-
19	500	176							0,22	-	-	-	-	-
20	630	139							0,16	-	-	-	-	-
21	800	119							0,13	-	-	-	-	-