2 Расчет режимов резания

2.1 Расчет режимов резания на токарно-винторезном станке резьбовым резцом, винторезной головкой, на специальном резьбофрезернои станке гребенчатой многониточной фрезой.

Задача. Нарезать резьбу средней точности (6.. .7 степень):

-на токарно-винторезном станке 16К20 резьбовым резцом;

- на токарно-винторезном или вертикально-сверлильном станке винторезной головкой;

-на специальном резьбофрезерном станке гребенчатой многониточной фрезой.

В каждом случае обработки выбрать конструкцию и материал режущей части инструмента. Назначить режимы резания. Рассчитать основное (машинное) время обработки и расход каждого типа инструмента при изготовлении партии в количестве 2000 штук.

Сделать вывод о наиболее целесообразном с точки зрения минимума машинного времени методе обработки.

Исходные данные:

Материал заготовки – 45ХН; Твердость НВ 207;

Вид резьбы и способ нарезания – наружная, в упор;

Размеры резьбы – D х p=М48x2; длина – l=55 мм.

Решение:

1.Определяем режимы резания и основное время при обработке на токарно-винторезном станке резьбовым резцом. Порядок расчета в соответствии с [3, таблица 1.1].

Схему обработки покажем на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Схема нарезания резьбы токарным резцом

В качестве режущего инструмента выбираем резец токарный резьбовой с напаянной пластинкой твёрдого сплава для нарезания наружной резьбы, тип 1 ГОСТ 18885-73. Параметры резца: cечение корпуса - 25x16 мм ; длина резца – 140 мм ; угол профиля резца - 60°; α=8°- задний угол; γ=0°- передний угол; г=0,4 мм – радиус при вершине угла [4, таблица 8.3, с. 268]. Материал режущей части резца Т15К6 – рекомендуется по [3, таблица 1,2], как предпочтительный сплав для сталей.

По [3, карта 1.1, с. 9] находим табличную скорость резания V_Т =113 м/мин и глубину врезания второго прохода t_1T =0,43 мм (наружная резьба, шаг 2,0 мм).

Т.к. обработка производится на универсальном станке, проверим равенство [3, таблица 1.1]:

V≤0,03π·d·L / p=0,03·π·48·55/2,0=124,34= 124м/мин,

где d, L, p – соответственно диаметр, длина и шаг нарезаемой резьбы.

Т.к. 113˂124, окончательно принимаем V_Т =113 м/мин .

Скорость резания корректируем по [3, карта 1.8]:

V=V_T·K_VM·K_VИ·K_Vl·K_VT,

где K_VM – коэффициент, зависящий от твердости чугуна;

K_VИ – коэффициент, зависящий от материала резца;

K_Vl – коэффициент, зависящий от отношения длины заготовки к ее диаметру;

K_VT – коэффициент, зависящий от стойкости резца.

K_VM =0,9 (для 199…217 НВ) [3,с. 18]

K_VИ =1,0 (Т15К6) [3,с. 19]

K_{V l} =1,0 (l/d <8) [3,с. 19]

K_VT =0,85 (стойкость Т=20 мин) [3,с. 20]

V=113·0,9·1,0·1,0·1,0=101,7 м/мин

Частота вращения шпинделя для этой скорости

n=1000·V/π·D=1000·101,7/π·48=674мин^-1

Скорректируем значение по паспорту станка. Ближайшее меньшее значение для станка 16К20

n_П =630 мин^-1

Фактическая скорость резания

V_Ф =π·D· n_П /1000=π·48·630/1000=94,9 м/мин

Глубину врезания второго прохода корректируем по [3, карта 1.8]:

t₂ = t_2T · K_{t l}·K_{t C} ·K_{t T},

где K_{t l} – коэффициент, зависящий от отношения длины заготовки к ее диаметру;

K_{t C} – коэффициент, зависящий от характеристики станка;

K_{t T} – коэффициент, зависящий от стойкости резца.

K_{t l} =1,0 (l/d <8) [3,с. 19]

K_{t C} =1,0 (высота центров больше 150 мм) [3,с. 19]

K_{t T} =1 (стойкость Т=20 мин) [3,с. 20]

t₁ =0,43·1,0·1,0·0,9·1,0 =0,39 мм

Рассчитаем знаменатель геометрической прогрессии [3, таблица 1.1]

R_П =C_R·P^ZR / t_R^XR ≤ R_П.ДОП

где C_R , Z_R , X_R - коэффициенты;

Р - шаг резьбы;

t_R =t₂ (для сталей ) [3, таблица 1.1]

R_П.ДОП – допустимое значение знаменателя геометрической прогрессии.

Из [3, таблица П.1, с. 91] для наружной метрической резьбы при обработке серых чугунов: C_R =0,62; X_R =0,21; Z_R =0,16.

R_П.ДОП =0,99 – при нарезании метрической резьбы на стали НВ207 [3, с. 90]

R_П =0,62·2,0^0,16 /0,39^0,21 =0,844<0,99

Находим глубину врезания по проходам [3, таблица 1.1]

t₁₌ К· t₂=0,4·0,39=0,16мм - для метрических резьб

t₃ =t₂ + t₂ ·R_П =0,39+0,39·0,844=0,72 мм

t₄ =t₃ + t₂ ·R_П² =0,72+0,39·0,844²=1,00 мм

t₅ =t₄ + t₂ ·R_П³ =1,00+0,39·0,844³=1,23 мм

Значение болсовпадает с табличным значением высоты профиля резьбы: t_П =1,23 мм. Принимаем

T₅ =t _ТАБЛ =1,23 мм

Основное технологическое время обработки[3, с. 90]

t₀ =(L+l₁)·(1+ɛ)·W /n_П ·Р,

где L – длина обработки, мм;

l₁ – длина подвода и врезания резца, мм;

ɛ=t_X.X / t_P.X - отношение времени холостого хода ко времени рабочего хода резца;

W – число проходов;

n_П – паспортное значение частоты вращения шпинделя, мин^-1;

Р – шаг резьбы, мм.

L=55 мм – по условию

l₁ см. рисунок 2.1; принимаем l₁₌6 мм (3 шага)

t_P.X =(L+l₁)·/ n_П ·Р=(55+6)/630·2,0=0,048 мин

Принимаем скорость ускоренного отвода резца S_УСК =3360 мм/мин, тогда

t_X.X =(l+l₁)·/ S_УСК =(55+6)/3360=0,018 мин

ɛ=0,018/0,048=0,375

t₀ =(55+6)·(1+0,375)·5 / 630·2,0=0,33 мин

Определим время обработки заданной партии деталей N=2000 штук

Т₀ = t₀ ·N=0,33·2000=660 мин =11 ч.

По [3, карта 1.1, с. 78] находим норму расхода резцов напаянных с пластинками из твердого сплава на 1000 часов основного времени: Р₁₀₀₀ = 520 шт.

Для заданной партии деталей расход резцов составит

Р=Р₁₀₀₀ ·Т₀ /1000=520·11/1000=5,7 шт

Принимаем Р=6 резцов.