6.1.2. Расчет силы и мощности резания

Силу резания Р принято раскладывать на составляющие силы, направленные по осям координат станка (Р_z, Р_у, Р_x).

При наружном продольном точении:

P_{z, y, x} = C_P × t ^x × s ^y × V ⁿ × K_P , [Н], (6.3)

где С_Р – коэффициент, зависящий от обрабатываемого и режущего материала; K_P – поправочный коэффициент.

K_P = K_Mp × K_φp ×K_γp ×K_λp ×K_Rp , (6.4)

где K_Mp - коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала (прочности) на силу резания. Для стали 45 предел прочности на растяжение σ_в=42 кГ/мм², поэтому K_Mp  [1, табл. 21];

K_φp - коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане φ на силу резания;

K_γp - коэффициент, учитывающий влияние главного переднего угла в главной секущей плоскости γ на силу резания;

K_λp - коэффициент, учитывающий влияние угла наклона главной режущей кромки λ на силу резания;

K_Rp - коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине резца R на силу резания;

Для рассматриваемого чернового точения наружной поверхности Ø55h14 наибольшая глубина резания t = t_max = 3 мм. Коэффициенты и показатели степеней, найденные в табл. 20 [1], заносим в табл. 6.1.

Таблица 6.1. Расчет составляющих сил резания при черновой обточке Ø55h14

Компо- нента	CP	x	y	n	KMp	Kφp	Kγp	Kλp	KRp	KP	Pz,y,x, Н
Pz	300	1	0,75	-0,15	0.647	0,94	1,1	1	1	0,66	1674.2
Py	243	0,9	0,6	-0,3	0.457	0,77	1,4	1	1	0,492	476.378
Px	339	1	0,5	-0,4	0.56	1.11	1.4	1	1	0.87	854.629

P_z = 10 × 300 × 3 ¹ × 0,5 ^0,75 × 145 ^-015 × 0,66 =1674.2 Н;

P_y = 10 × 243 × 3 ^0,9 × 0,5 ^0,6 × 145 ^-03 × 0,492 = 476.378 Н;

P_x = 10 × 339 × 3 ¹ × 0,5 ^0,5 × 145 ^-0,4 × 0.87 = 854.629 Н;

Мощность резания рассчитывается по формуле:

, [кВт] (6.5)

где P_z – тангенциальная составляющая силы резания (совпадающая по направлению с вектором скорости резания), Н; V – скорость резания, м/мин.

В нашем случае при черновой обточке Ø55h12:

= 7.088 кВт.

Мощность главного привода движения станка 14 кВт. Мощность электродвигателя станка достаточна для выполнения операции.

6.2. Для сверлильной операции

1. Глубина резания:t_3.1= 0,5*D= 0,5*16 = 8 мм.

2. Подача по таблице 25 [2,Т.2,стр.277] : 0,34-0,43 мм/об, но с учётом имеющихся подач на станке принимаем:

S_3.1= 0,36 мм/об.

3. Скорость резания определяется по формуле:

(9)

Период стойкости инструмента принимаем по таблице 30 [2,Т.2,стр.279]: Т=45 мин.

Значения коэффициентов: С_V = 7; q = 0,4; m = 0,2; y = 0,7 – определены по таблице 28 [2,Т.2,стр.278].

Коэффициент K_V :

K_V = K_МV *K_lV *K_ИV,

где K_lV = 0,7- коэффициент, учитывающий глубину сверления;

Коэффициенты K_МV = 1,685 ,K_ИV = 0,3, определены выше.

Тогда по таблице 31 [2,Т.2,стр.280]:

K_V = K_МV*K_lV *K_ИV = 1,685*0,3*0,7= 0,353.

Скорость резания ,формула (9):

4. Расчётное число оборотов шпинделя:

n = 1000*V/( *D) = 1000*7,15/(3,14*16) = 142,3 об/мин.

5. Принимаем фактическое число оборотов, с учетом типа станка:

n_ф = 136 об/мин.

6. Фактическая скорость резания:

V = *D* n_ф/1000 = 3,14*16* 136/1000 = 6,83 м/мин.

7. Определяем крутящий момент по формуле:

М_кр = 10*C_М *D^q * S^y * K_p, (10)

Значения коэффициентов: С_M = 0,0345; q = 2; y = 0,8 – определены по таблице 32 [2,Т.2,стр.281].

Коэффициент K_p : K_P = K_МP = 0,647.

Крутящий момент, формула (10):

М_кр = 10*C_М *D^q * S^y * K_p=10*0,0345 *16² * 0,36^0,8 * 0,647= 25,235 Н*м.

8. Определяем осевую силу по формуле:

Р_о = 10*C_p *D^q * S^y * K_p,

Значения коэффициентов: С_p = 68; q = 1; y = 0,7 – определены по таблице 32 [2,Т.2,стр.281].

Осевая сила:

Р_о = 10*C_p *D^q * S^y * K_p=10*68 *16¹ * 0,34^0,8 * 0,647 = 2969 Н.

Допускаемая осевая сила по паспорту станка 5600 Н, поэтому расчётная осевая сила приемлема.

8. Мощность резания:

N= М_кр * n_ф /9750 = 25,235*136/9750= 0,35 кВт.

9. Мощность привода главного движения:

N_пр= N/ =0,35/0,85= 0,41 кВт.

Мощность электродвигателя станка 14 кВт , она достаточна для выполнения операции.