10.9 Визначення допустимої потужності

За паспортом верстата визначимо допустиму приводом верстата по­тужність N_доп., кВт, значення якої знаходимо в одному рядку з частотою обертання шпинделя n_д, відкоригованою за паспортом верстата.

10.10. Визначення коефіцієнта використання верстата за потужністю

Коефіцієнт використання верстата за потужністю

=

Значення , не повинно бути більшим за одиницю, оскільки тоді що може призвести до поломки верстата. В цьому випадку, за узгодженням з керівником курсової роботи, необхідно зменшити глибину різання t або подачу , швидкість різання υ_д і відповідно ча­стоту обертання шпинделя і перерахувати дані (див. п. 10.6—10.10).

При розрахунках режимів різання необхідно намагатись, щоб вико­ристання потужності верстата наближалось до одиниці, тобто < 1. В цьому випадку будуть максимально використовуватись силові можли­вості верстата і не буде необґрунтованих витрат електроенергії.

10.11. Визначення обертального моменту різання

Обертальний момент, необхідний для виконання обробки, кгс/м,

= ,

де Р_z—сила різання (див. п. 10.7);

D-діаметр оброблюваної поверхні, мм; 1000 мм = 1 м.

Якщо Р_z визначається в ньютонах, то

=

10.12. ВИЗНАЧЕННЯ ДОПУСТИМОГО ОБЕРТАЛЬНОГО МОМЕНТУ

Користуючись паспортом верстата, визначають допустимий приво­дом верстата обертальний момент М_доп.. Величину М_доп. знаходять в од­ному рядку з і .

Якщо в паспорті відсутні значення їх можна підрахувати за формулою

=974 ,

де N — потужність верстата, кВт;

η— коефіцієнт корисної дії верстата, середнє значення якого η = 0,8;

n_шп— частота обертання шпинделя, для якої визначають М_доп.

10.13. ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ВИКОРИСТАННЯ ВЕРСТАТАЗА ОБЕРТАЛЬНИМ МОМЕНТОМ

Коефіцієнт використання верстата за обертальним моментом

При цьому бажано, щоб К_м також наближався до одиниці. Якщо К_м> 1, то верстат перевантажено і можлива аварія. Правильність ви­конаного розрахунку непрямо перевіряють приблизною рівністю і . Необхідно враховувати, що при напівчистовому і чистовому точінні значення і будуть набагато меншими ніж одиниця, оскільки ці види обробки не є силовими і використовувати повністю потужність і обертальний момент, які розвиває верстат, неможливо.

10.14. Результати розрахунку режиму різання

Результати розрахунку режиму різання (замість крапок проставля­ють відповідні значення):

глибина різання t =... мм;

подача ₌... мм/об;

частота обертання шпинделя =... хв^-1;

швидкість різання =… м/хв.

10.15. Визначення машинного часу

Машинний час, необхідний для виконання розрахункового переходу, хв:

= = і,

Де L- робочий шлях різця, мм;

ℓ- довжина оброблюваної поверхні, мм;

у- перебіг різця для безударного урізування і виходу, мм, для прохідних різців у = 3...5 мм; для упорно-прохідних у - 2...З мм;

і - кількість проходів;

n_д- частота обертання шпинделя, ;

— по­дача, мм/об.

Для учнів операцію і перехід для розра­хунку режимів різання визначає керівник роботи.

10.16 ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ РЕЖИМУ РІЗАННЯ

Для прикладу розрахунку використовують такі дані:

діаметр оброб­люваної поверхні D=60 мм;

діаметр обробленої поверхні d=55 мм;

довжина оброблюваної поверхні ℓ=50 мм.

За заготовку приймають круглий гарячекатаний попередньо оброблений прокат круглого перерізу. Матеріал деталі — сталь 45, межу міцності якої визначають за таблицями. Можна використовувати інші довідники.

Для реального розрахунку значення межі міцності матеріалу бе­руть із розділу «Вимоги до деталі і заготовки». Як інструмент викори­стовують правий прохідний різець з багатогранною пластинкою з твердого сплаву Т15К6 з головним кутом різця в плані φ = 45°, = 10°( 0); інші параметри визначають в пункті «Вибір різального інструменту». Приймають переріз державки різця розміром 16 25 мм. Задають стійкість різця Т= 60 хв. Застосовують обробку з вико­ристанням мастильно-охолоджувальних технологічних засобів (МОТЗ), деякі марки яких наведено у таблиці. За МОТЗ приймають 5 %-ву емульсію мастильного концентрату типу МР-5у. Цей МОТЗ краще за інші забезпечує необхідну стійкість інструменту і якість обробленої поверхні. Наприклад, під час обробки сталі 45 стійкість інструменту підвищується на 58 %. Крім того, МОТЗ вибирають за будь-якими довідниками.

Для обробки приймають токарно-гвинтовий верстат моделі 1К62, паспортні дані якого наведені в таблиці.

Визначимо глибину різання:

t= = 2,5мм,

де D= 60 мм; d= 55 мм; і-кількість проходів, і=1.

Призначають подачу в залежності від глибини різання, розмірів державки різця і діаметра оброблюваної деталі. За таблицями визнача­ють s_Т= 0,5...0,7 мм/об, тому що глибина різання 2,5 мм (за таблицею -до 3 мм), переріз державки різця розміром 16 25 мм, максимальний діаметр оброблюваної деталі - 60 мм.

Одержане значення подачіs_T треба коригувати за паспортом вибра­ного верстата моделі 1К62 (див. табл.) і прийняти = 0,52 мм/об. Призначають швидкість різання за таблицям. Табличне значення υ_T=166 м/хв, оскільки глибина різання 2,5 мм (до 3 мм), а відкоригована подача = 0,52 мм/об (див. на перерізі s=0,5 мм/об і t= 3 мм).

Для врахування конкретних умов різання вводять поправочні ко­ефіцієнти —

Коефіцієнт К₁ в залежності від вибраної стійкості різця визначають за таблицею. Оскільки задана стійкість різця Т = 60 хв. і в нашому випадку оброблюють стальну деталь різцем з допоміжним кутом у плані = 10° ( > 0), значення коефіцієнтаК₁=1,00.

КоефіцієнтК₂ визначають за таблицею у залежності від межі міцності оброблюваного матеріалу для сталі або твердості для чавуну. Оскільки межа міцності оброблюваного матеріалу = 610МПа, то =1,15

Коефіцієнт К₃ визначають за таблиці у залежності від стану поверх­невого шару оброблюваної деталі. Як відомо, заготовки одержують різними способами: литтям, куванням, штамповкою та ін. Наприклад, заготовки, які відлито в земляну форму, мають забруднену поверхню, а заготовки з прокату або попередньо оброблені — поверхню без корки. За заготовку приймають попередньо оброблений прокат, тобто заготовку без корки. Отже, К₃= 1.

Коефіцієнт К₄ визначають в залежності від матеріалу різальної час­тини вибраного різця К₄ = 1,0, оскільки матеріал різальної частини різця — Т15К6.

В залежності від величини головного кута різця в плані сила різання значно змінюється, коефіцієнт К₅, який враховує значення прийнятого головного кута різця в плані, визначається за таблицею. Для обробки прийнято різець головним кутом у плані φ = 90 , оброблюваний ма­теріал — сталь, тому =0,81.

Значення коефіцієнтів —К₅ мають бути обґрунтовані так, як це показано в прикладі розрахунку.

Визначають розрахункове значення швидкості різання:

0,81 = 154,6 м/хв.

Визначають розрахункове значення частоти обертання:

= = =820,6

Одержане значення коригують за паспортом верстата моделі 1К62 (див. таблицю). Приймають = 800 хв^-1.

Визначають дійсне значення швидкості різання під час обробки з час­тотою, n_д=800 хв^-1:

= = =150,7

Перевіряють вибрані режими різання за силовими можливостями верстата, тобто за потужністю і обертальним моментом, які допускають­ся приводом верстата.

Розрахунки режимів різання, визначення величин наведено не за новим стандартом, тому що значення потужностей, обертальних моментів у пас­портах верстатів надано в кіловатах, кілограм-сила-метрах і перекладати ці величини для учнів важко, можливі помилки, неточності. Тому в учили­щах, де є таблиці паспортних даних верстатів з наведенням N іМ у нових одиницях, усі розрахунки рекомендується виконувати з використанням нових стандартів.

Визначають головну складову сили різання, Н:

Де К — коефіцієнт різання, МПа, в залежності від межі міцності оброблюваного матеріалу (для сталі) або твердості (для чавуну) (див. таблицю). У, нашому прикладі оброблюють сталь, границя міцності =588 МПа, отже К=1746 МПа; t- глибина різання, мм,t=2,5 мм; - прийнята за верстатом подача, мм/об, = 0,52 мм/об. .

Підставляють ці значення в розрахункову формулу і знаходять

=1746⋅2,5⋅ 0,6 = 2660Н.

Піднести подачу до степеня 0,75 (табл. 22) можна логарифмуванням або за допомогою мікрокалькулятора. Оскільки = , то достат­ньо піднести s до степеня 3 (три рази множити саму на себе), потім двічі добути квадратний корінь.

Таблиця 22. Піднесення подачі до степеня 0,75

s		s
0,1	0.18	0,75	0,81
0,15	0,24	0.8	0,85
0.2	0,3	0,85	0,88
0,25	0,35	0,9	0,93
0,3	0,41	0,95	0,96
0,35	0,45	1,0	1,0
0,4	0,5	1,05	1,04
0,45	0,55	1,1	1,07
0,5	0,6	1,2	1,15
0,55	0,64	1,3	1,22
0.6	0.69	1,4	1,29
0,65	0,72	1,5	1,36
0.7	0,77

Для нашого прикладу можна скористатися таблицею: =0,52 Знаходимо у лівому стовпці значення подачі і в правому стовпці одержуємо значення подачі у степені 0,75, тобто =0,6. Це значення і підставляємо в розрахункову формулу.

Підрахуємо потужність, яка необхідна для виконання обробки:

= =6,68кВт.

Значення =2660Н і = 150,7 м/хв. було визначено раніше.

За паспортом верстата визначають допустиму потужність за приводом верстата. Значення знаходять у сусідньому стовпці поруч з прийнятою частотою обертання шпинделя = 800 , отже, = 7,6 кВт.

Визначимо коефіцієнт використання верстата за потужністю:

6,68/7,6 = 0,87,

при цьому K_N<1, отже, обробка можлива. Можна визначити процент використання верстата за потужністю. Для цього коефіцієнт K_N не­обхідно множити на 100 %. Для нашого прикладу K_N• 100 % =0,87 • 100 % = 87 %.

Підрахуємо обертальний момент Н⋅м, необхідний для вико­нання обробки:

=

Де =2660 Н; D=60 мм.

Тоді = =81,4Н⋅м

За паспортом верстата визначають значення допустимого приводом верстата обертального моменту в одному рядку з частотою обертан­ня шпинделя = 800 , тобто М_доп= 93Н⋅м

Підрахуємо коефіцієнт використання верстата за обертальним мо­ментом:

К_м=81.4 /93 = 0,875.

Можна визначити процент використання верстата за обертальним моментом:

К_м• 100% =0,875 • 100%=87,5 %.

Оскільки ≈ (0,875 ≈ 0,87), можна переконатися у правиль­ності виконаного розрахунку. Використання силових можливостей верстата на 87 відсотків свідчить про раціональне завантаження верстата.

Результати розрахунку режиму різання:

глибина різання t= 2,5 мм;

подача =0,52 мм/об;

частота обертання шпинделя =800 хв^-1;

швидкість різання υ_д= 150,7 м/хв.

Визначимо машинний час, необхідний для виконання обробки,

= =

де ℓ +у— робочий шлях різця під час виконання обробки, мм;

ℓ— довжина оброблюваної поверхні, ℓ= 50 мм;

у — перебіг різця для без­ударного різання і виходу; для прохідних різців у = 3...5 мм, для упор­но-прохідних у = 2...З мм. Оскільки обробка виконується упорно- прохідним різцем, приймають у =2 мм;

і - кількість проходів, і = 1; і беруть із попередніх розрахунків.

Підставляють усі значення в розрахункову формулу і визначають

52/416 = 0.125 хв.

Список рекомендованої літератури

Зайцев Б. Г., Рыцев С. Б. Справочник молодого токаря.— М.: Высш. шк., 1988.