3.2 Расчет режимов резания

ОП. 015 ТОКАРНАЯ с ЧПУ.

Заготовка. Штамповка из материала Сталь 40ХН2МА, термическая обработка: закалка, σ_в=950-1200, НВ 330….385

Заготовка закрепляется в специальное токарное приспособление с упором в левый торец.

В качестве оборудования выбран токарный станок модели 16Б1Ф3

Для условий точения материала Ст40ХН2МА, относящий к группе XIII обрабатываемых материалов (2, с.31), рекомендуется сплав Р9К10.

Геометрия режущего инструмента.

- задний угол α = 12º

- передний угол γ = 15º

- радиус при вершине r = 1 мм

- величина фаски f = 0,2 мм

- главный угол в плане φ = 120º

Согласно табл. 28 (2) стр 238 при r = 1 и Rа3,2, для таких условий точения рекомендуется следующая табличная подача S_т1 = S_т2= 0,6

Выберем корректировку выбранной подачи. Значения поправочных коэффициентов на подачу выбирается согласно табл. 30 (2)

К_sи = 1 - коэффициент, учитывающий материал инструмента

К_sп = 0,8 - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности

К_sж1,2,3(4) = 0,83(0,62) - коэффициент, учитывающий жесткость системы

К_sм = 0,85 - коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой заготовки

К_sз = 0,5 - коэффициент, учитывающий влияние закалки

К_sф = 0,85 - коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности

Полный поправочный коэффициент:

Для всех деталей

К_so = К_sи ∙ К_sп ∙ К_sж ∙ К_sм ∙ К_sз ∙ К_sф = 1 ∙ 0,8 ∙ 0,83 ∙ 0,85 ∙ 0,5 ∙ 0,85 = 0,24

Найдем значение скорректированной подачи:

Для всех деталей S= S₀ ∙ К_so = 0,6 ∙ 0,24 = 0,14

Токарный станок модели 16Б1Ф3 располагает такой подачей. Согласно табл. 46 (1) стр. 243 для материала Ст40ХН2МА и подачи S_1,2,3 = 0,24 мм/об. и S₄ = 0,18 рекомендуется следующее значение скорости:

Для всех деталей V_Т = 89 м/мин

Выполним корректировку V_T согласно конкретным условиям. Поправочные коэффициенты на скорость резания выбираем из табл.48 (1) стр. 244.

K_Vм = 0,4 - коэффициент обрабатываемости материала

K_Vи = 1,0 - коэффициент, учитывающий свойства материала инструмента

K_Vγ = 0,81 - коэффициент, учитывающий влияние угла в плане

K_Vт = 1,0 - коэффициент, учитывающий вид обработки

K_Vж = 0,78(0,53) - коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы

K_Vп = 0,7 - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности

K_V0 = 1,0 - коэффициент, учитывающий влияние СОЖ.

Полный поправочный коэффициент согласно стр. 240 (2)

Для всех деталей

К_v = K_Vм∙ K_Vи∙ K_Vγ∙ K_V5∙ K_Vт∙ K_Vп ∙ K_V0 = 0,4 ∙ 1,0 ∙ 0,81 ∙ 1,0 ∙ 0,78 ∙ 0,7 ∙ 1,0 = 0,18

Скорректированная скорость резания:

Для всех деталей V=V_T ∙ K_V = 89 ∙ 0,18 = 16,02 м/мин

Частота вращения заготовки:

Для всех деталей 1/мин

Рассчитаем силу резания согласно стр.271 (3)

P_z = Cp ∙ t^Xp ∙ S^Yp ∙ V^np ∙ K_p

K_φp = 0,94 - коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане на составляющую силы резания табл. 23 (3)

K_γp = 1,0 - коэффициент, учитывающий влияние переднего угла на составляющую силы резания при обработке табл. 23 (3)

K_λp = 1,0 - коэффициент, учитывающий влияние угла наклона главного лезвия на составляющую силы резания табл. 23 (3)

K_rp = 1,0 - коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине резца на составляющую силы резания при обработке согласно табл. 23 (3)

Полный поправочный коэффициент:

К_р = K_φp∙ K_γp∙ K_λp∙ K_rp = 0,94 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 = 0,94

Ср = 204; Хр = 1; Yр = 0,75

Тогда сила резания P_z:

P_z = 204 ∙ 1,5 ∙ 0,18^0.75 ∙ 0,94 = 79,5 кГ

Проведем расчет мощности резания для сравнения эффективной мощности резания N_c с мощностью N_cт.

Расчет выполним по формуле (5) стр. 431.

, кВт ≤ N_cт

P_z ∙ V = 79,5 ∙ 16,02 = 1273,6 Н/мин

Таким образом, < 10 кВт

2-ой переход: проточить поверхности.

Заготовка закрепляется в трехкулачковом пневматическом патроне с упором в левый торец.

В качестве оборудования выбран токарный станок модели 16Б1Ф3

Для условий точения сплава Ст40ХН2МА, относящий к группе XIII обрабатываемых материалов (2, с.31), рекомендуется сплав Р9К10.

Геометрия режущего инструмента.

- задний угол α = 12º

- передний угол γ = 15º

- радиус при вершине r = 1 мм

- величина фаски f = 0,2 мм

- главный угол в плане φ = 90º

Согласно табл. 28 (2) стр 238 при r = 1 и Rа3,2, для таких условий точения рекомендуется следующая табличная подача S_т1 = 0,6

Выберем корректировку выбранной подачи. Значения поправочных коэффициентов на подачу выбирается согласно табл. 30 (2)

К_sи = 1 - коэффициент, учитывающий материал инструмента

К_sп = 0,8 - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности

К_sж = 0,83- коэффициент, учитывающий жесткость системы

К_sм = 0,85 - коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой заготовки

К_sз = 0,5 - коэффициент, учитывающий влияние закалки

К_sф = 0,85 - коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности

Полный поправочный коэффициент:

К_so = К_sи ∙ К_sп ∙ К_sж ∙ К_sм ∙ К_sз ∙ К_sф = 1∙0,8∙0,83∙0,85∙0,5∙0,85 = 0,24

Найдем значение скорректированной подачи:

S= S₀ ∙ К_so = 0,6 ∙ 0,24 = 0,14

Токарный станок модели 16Б1Ф3 располагает такой подачей. Согласно табл. 46 (1) стр. 243 для материала СТ40ХН2МА и подачи S = 0,24 мм/об. рекомендуется следующее значение скорости:

V_Т = 89 м/мин

Выполним корректировку V_T согласно конкретным условиям. Поправочные коэффициенты на скорость резания выбираем из табл.48 (1) стр. 244.

K_Vм = 0,4 - коэффициент обрабатываемости материала

K_Vи = 1,0 - коэффициент, учитывающий свойства материала инструмента

K_Vγ = 0,81 - коэффициент, учитывающий влияние угла в плане

K_Vт = 0,8- коэффициент, учитывающий вид обработки

K_Vж = 0,78- коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы

K_Vп = 0,7 - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности

K_V0 = 1,0 - коэффициент, учитывающий влияние СОЖ.

Полный поправочный коэффициент согласно стр. 240 (2)

К_v = K_Vм∙ K_Vи∙ K_Vγ∙ K_V5∙ K_Vт∙ K_Vп ∙ K_V0 = 0,4 ∙ 1,0 ∙ 0,81 ∙ 0,8 ∙ 0,78 ∙ 0,7 ∙ 1,0 = 0,14

Скорректированная скорость резания:

V=V_T ∙ K_V = 89 ∙ 0,14 = 12,5 м/мин

Частота вращения заготовки:

1/мин

Рассчитаем силу резания согласно стр.271 (3)

P_z = Cp ∙ t^Xp ∙ S^Yp ∙ V^np ∙ K_p

K_φp = 0,89 - коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане на составляющую силы резания табл. 23 (3)

K_γp = 1,0 - коэффициент, учитывающий влияние переднего угла на составляющую силы резания при обработке табл. 23 (3)

K_λp = 1,0 - коэффициент, учитывающий влияние угла наклона главного лезвия на составляющую силы резания табл. 23 (3)

K_rp = 1,0 - коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине резца на составляющую силы резания при обработке согласно табл. 23 (3)

Полный поправочный коэффициент:

К_р = K_φp∙ K_γp∙ K_λp∙ K_rp = 0,89 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 = 0,89

Ср = 204; Хр = 1; Yр = 0,75

Тогда сила резания P_z:

P_z = 204 ∙ 1,5 ∙ 0,14^0.75 ∙ 0,89 = 62,33 кГ

Проведем расчет мощности резания для сравнения эффективной мощности резания N_c с мощностью N_cт.

Расчет выполним по формуле (5) стр. 431.

, кВт ≤ N_cт

P_z ∙ V = 62,33 ∙ 12,5 = 779,1 Н/мин

Таким образом, < 10 кВт

Оп 050 Шлифовальная

Оборудование: для данной операции выбираю клуглошлифовальный станок 3Н161Е

Характеристики:

Выбор шлифовального круга: стр.340[2] табл.158

ПП42*20 25А16СМ1 К5

СОЖ: выбираем 3-5% р-р Аквол- 10М.

Выбираем скорость вращения детали стр.343{2]

Для детали D=52 мм. =40 м/мин.

Выбираем скорость шлифовального круга:

=30 м/с

Радиальная подача на оборот детали:

при D=122 мм. =40 м/мин. L =12 мм. S =0.018 мм/об.

Поправочные коэффициенты:

Таблица 3.1

Наименование таблицы

1	0,75	1	1	1	0,75	0,0013

Расчет основного времени:

К – коэффициент выхаживания, К=1.2

б) h=0,2 мм. n =244 об/мин. S=0,0013 мм/об.

Т =0,75 мин.

Расчет эффективной мощности

Эффективная мощность рассчитывается по формуле: ,

Коэффициенты стр.303[4]:

Таблица 3.2

Наименование таблицы

	t	S	V	N
б	0.2	0.0013	40	0.23

ОП. 045 Вертикально-сверлильная

Заготовка. Штамповка, предварительно обработанная, из жаропрочного титанового сплава ВТ3-1, термическая обработка: закалка, σ_в=950-1200, НВ 269-363

Сверление сквозных отверстий d 15 мм

Заготовка устанавливается по трем обработанным поверхностям в приспособление с пневматическим поджимом с двух боковых сторон.

В качестве оборудования выбираем вертикально-сверлильный станок модели 2Р135Ф2

Согласно табл. 62 (2) стр. 265, отверстия в сплошном материале сверлиться за один заход, т.е. z_c = 1

Согласно табл. 63(2) стр. 265 в сплошном материале сверлом диаметром 15 мм можно сверлить отверстие на длину L = D =17 мм без вывода для удаления стружки. Для обработки жаропрочных титановых сплавов рекомендуется быстрорежущая сталь Р9К5.

Согласно стр. 103 (2) выбираем стандартную конструкцию и геометрию осевого инструмента.

Согласно стр. 266 (2) условия сверления определяют первую группу подач. Поэтому для первой группы подач по табл. 64 (2) стр. 267. выбираем табличную подачу:

S_T = 0,18 мм/об.

Поправочный коэффициент K_s для корректировки S_T выбираем из табл. 70 (2) стр. 273.

K_Sl = 1,0 – коэффициент глубин сверления

K_Sж = 1,0 – коэффициент жесткости системы

K_Sи = 1,0 – коэффициент, учитывающий материал инструмента

K_Sd = 1,0 – коэффициент, учитывающий вид отверстия.

K_Sm = 0,75 – коэффициент, учитывающий материал заготовки.

Отсюда K_s = K_Si ∙ K_Sж ∙ K_Sи ∙ K_Sd ∙ K_Sm = 1,0 ∙ 1,0 ∙ 1,0 ∙ 0,75 = 0,75

Скорректированная подача:

S = S_T ∙ K_S = 0,18 ∙ 0,75 = 0,14 мм/об

Согласно табл. 66(2) стр. 268. для наших условий сверления рекомендуется табличная скорость резания:

V_T = 6,4 м/мин.

Поправочные коэффициенты выбираем из табл. 85 (2) стр. 283

K_VM = 0,55 – коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала

K_Vи = 1,0 – коэффициент, учитывающий материал инструмента

K_Vd = 0,9 – коэффициент, учитывающий вид отверстия

K_Vо = 1,0 – коэффициент, учитывающий условия обработки

K_V1 = 1,0 – коэффициент, глубины сверления

Отсюда K_V = K_VM ∙ K_Vи ∙ K_Vd ∙ K_Vо ∙ K_V1 = 1,0 ∙ 1,0 ∙ 0,9 ∙ 0,55 ∙ 1,0 = 0,5

Скорректированная скорость резания:

V = V_T ∙ K_V = 6,4 ∙ 0,5 = 3,2 м/мин

Частота вращения инструмента:

1/мин

Рассчитаем осевое усилие Р₀

Р₀=С_р ^. D^{q .} S^{y .} K_p= 143 ^. 4,4 ^. 0,14^0,7. 1,33= 211,3 кГ

Рассчитаем крутящий момент М_к

M_k = 0,041. C_M ∙ D^q ∙ S^y ∙ K_M = 0,041 ∙ 4,4² ∙ 0,14^0.7 ∙ 1,33 = 0,27 кГ∙м

Тогда эффективная мощность резания:

< N_cт

ОП. 030 Фрезерная

Фрезеруется контур концевой фрезой из быстрорежущей стали ВК8.

Для фрезерной операции заготовка закрепляется по трем обработанным поверхностям в приспособление с пневматическим поджимом с двух боковых сторон.

В качестве оборудования выбираем станок Variaxis-630-5x

Геометрия режущего инструмента цилиндрической фрезы согласно табл. 15 (2) стр. 224

D = 30 мм

L = 120 мм

Z = 6

γ = 5 - 10º

α = 14 - 16º

φ = 90º

f = 0,5 – 1,0 мм

ω = 30 … 35º

Согласно табл. 111 (2) стр. 304 для наших условий фрезерования рекомендуется следующая подача S_zт = 0,13 мм/зуб.

Выполним корректировку выбранной подачи.

Значение поправочных коэффициентов на подачу выбираем из табл. 114 (2) стр. 305:

K_Szc = 0,9 – коэффициент, учитывающий шифр схемы фрезерования

K_Szи = 1,0 - коэффициент, учитывающий материал фрезы

K_SzR = 1,0 - коэффициент, учитывающий шероховатость обрабатываемой поверхности

K_Szф = 0,57 - коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности

Поправочный коэффициент, согласно табл. на стр. 306 (2)

K_Sz = K_Szc ∙ K_Szи ∙ K_SzR ∙ K_Szф = 0,57 ∙ 1,0 ∙ 0,9 ∙ 1 = 0,51

Скорректированная подача:

S_z = S_zм ∙ K_Sz = 0,13 ∙ 0,51 = 0,07 мм/мин

Согласно табл. 133 (2) стр. 320 выберем рекомендуемую скорость резания для наших условий фрезерования: V_м = 27

Выполним корректировку V_м согласно конкретным условиям.

Значения поправочных коэффициентов на скорость:

K_VM = 0,75 - коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала

K_Vи = 1,0 - коэффициент, учитывающий материал инструмента

K_Vп = 1,0 - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности

K_Vс = 1,0 - коэффициент, учитывающий шифр типовой схемы табл. 109 (2)

K_Vф = 1,0 - коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности

K_V0 = 1,0 - коэффициент, учитывающий условия обработки

K_Vв = 1,0 - коэффициент, учитывающий отношения фактической ширины фрезерования к нормальной табл. 128 (2) стр. 317.

K_V = K_VM ∙ K_Vи ∙ K_Vп ∙ K_Vс ∙ K_Vф ∙ K_V0 ∙ K_Vв= 0,75 ∙ 1,0 ∙ 1,0 ∙ 1,0 ∙ 1,0 ∙ 1,0 ∙ 1,0 =0,75

Скорректированная скорость резания:

V = V_м ∙ K_V = 27 ∙ 0,75 =20,25 м/мин

Частота вращения фрезы:

Рассчитаем силу резания P_z

, здесь z – число зубьев.

кГ

Крутящий момент на шпинделе согласно формуле

кГ ∙ м

Мощность резания согласно формуле на стр. 444 (5)

кВт < N_c