4.2 Размерный анализ

Размерный анализ производим в соответствии с методикой изложенной в [3,стр 5]

Размерные схемы представлены на рис 3-6. Граф-дерево линейных размеров изображен на рис 2. Расчет технологических размеров представлен в виде таблицы 3.

Рис 2. Граф-дерево линейных размеров.

5.Расчет режимов резания

Расчет режимов резания по эмпирическим зависимостям проводим для одного перехода токарной операции, сверлильной, шлифовальной и фрезерной операции.

Выполняем расчёт для второй операции и второго перехода (обтачивание наружной поверхности) последовательно по пунктам:

Токарная операция

Станок токарно-винторезный с ЧПУ 16К20Ф3С5, N=5.5кВт,n=12.5-1600.

1. Глубина резания: t_2.1= z_2.1^C = 1мм.

2. Поперечная подача по табл. 11 [2,Т.2,стр.266] для данной глубины резания 0,3-0,4 мм/об, но с учётом имеющихся подач на станке принимаем:

S_1.1= 0,3 мм/об.

3. Скорость резания определяется по формуле:

(6)

Период стойкости инструмента принимаем: Т=60 мин.

Значения коэффициентов: С_V 420; m = 0,2; x = 0,15; y = 0,2– определены по табл. 17 [2,Т.2,стр.269].

Коэффициент K_V :

K_V = K_МV *K_ПV *K_ИV,

где K_МV – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

K_ПV - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

K_ИV – коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.

По табл. 1,5,6 [2,Т.2,стр.261]:

,

Значение коэффициента и показатель степени для материала инструмента из твердого сплава при обработке заготовки из стали 45Х берем

из табл. 2 [2,Т.2,стр.262]: , ;

,

K_МV = 0,838; K_ПV = 1; K_ИV =1.

K_V = K_МV*K_ПV *K_ИV = 0,838*1*1= 0,838.

Скорость резания,

4. Расчётное число оборотов шпинделя:

n = 1000*V/( *d) = 1000*198/(3,14*16) = 3941 об/мин.

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

n_ф =1600 об/мин.

6. Фактическая скорость резания:

V = *d* n_ф/1000 =3,14*16*1600/1000=80,38 м/мин.

7. Определяем главную составляющую силы резания по формуле:

P_z = 10*C_p * t^x * S^y * Vⁿ * K_p, (7)

Значения коэффициентов: С_p = 300; n = - 0,15; x = 1,0; y = 0,75 – определены по табл. 22 [2,Т.2,стр.273].

Глубина резания в формуле: t_1.1= z_{1.1 max} = 1,296мм.

Коэффициент K_p :

K_P = K_МP *K _P *K _P * K _P * K _P,

Коэффициенты, входящие в формулу, учитывают фактические условия резания.

По табл. 9,23 [2,Т.2,стр.264]:

K_МP = 1,1; K _P 1; K _P = 1,0; K _P = 1,0; K _P = 0,93.

K_P = K_МP *K _P *K _P * K _P * K _P = 1,1*1*1,0*1,0*0,93 = 0,93

Главная составляющая силы резания, форм. (7):

P_z = 10*C_p * t^x * S^y * Vⁿ * K_p =10*300 * 1,296¹ * 0,3^0,75 * 80^-0,15 * 0,93 = 717 Н.

8. Мощность резания:

N= P_z*V/(1000*60) = 717*80/(1000*60)= 0,956 кВт.

9. Мощность привода главного движения:

N_пр= N/ =0,956/0,85= 1,12 кВт.

Мощность электродвигателя станка – 5,5 кВт, она достаточна для выполнения операции.

Для сверлильной операции:

Радиально-сверлильный станок 2554, N=4 кВт, n=18-2000.

1. Глубина резания: t_2.3= 0,5*D= 0,5*3 = 1,5 мм.

2. Подача по табл. 25 [2,Т.2,стр.277] : 0,04-0,06 мм/об

S_2.3= 0.05мм/об.

3. Скорость резания определяется по формуле:

(8)

Период стойкости инструмента принимаем по табл. 30 [2,Т.2,стр.279]: Т=15мин.

Значения коэффициентов: С_V = 9,8; q = 0,4; m = 0,2; y = 0,5– определены по табл. 28 [2,Т.2,стр.278].

Коэффициент K_V :

K_V = K_МV *K_lV *K_ИV,

где K_lV - коэффициент, учитывающий глубину сверления;

Коэффициенты K_МV ,K_ИV определены выше.

По табл. 31 [2,Т.2,стр.280]: K_lV = 0,75.

K_V = K_МV*K_lV *K_ИV = 0,838*0,75*1 = 0,628.

Скорость резания ,форм. (8):

4. Расчётное число оборотов шпинделя:

n = 1000*V/( *D) = 1000*24,6/(3,14*2,9) = 2701 об/мин.

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

n_ф =2000 об/мин.

6. Фактическая скорость резания:

V = *D* n_ф/1000 = 3,14*2,9* 2000/1000 = 18,2м/мин.

7. Определяем крутящий момент по формуле:

М_кр = 10*C_М *D^q * S^y * K_p, (9)

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

Коэффициент K_p : K_P = K_МP = 1,1.

Крутящий момент, форм. (9):

М_кр = 10*C_М *D^q * S^y * K_p=10*0,0345 *2,9² * 0,05^0,8 * 1,1= 0,29 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

табл. 32 [2,Т.2,стр.281].

Осевая сила:

Р_о = 10*C_p *D^q * S^y * K_p=10*68 *2,9¹ * 0,05^0,7 * 1,1 = 266 Н.

8. Мощность резания:

N= М_кр * n_ф /9750 = 0,29*2000/9750 = 0,06 кВт.

9. Мощность привода главного движения:

N_пр= N/ =0,06/0,85= 0,07 кВт.

Мощность электродвигателя станка 4 кВт, она достаточна для выполнения операции.

Для операции развертывания:

Радиально-сверлильный станок 2554, N=4 кВт, n=18-2000.Подача бесступенчатая

1. Глубина резания: t= 0,1 мм.

2. Подача по табл. 25 [2,Т.2,стр.277] 0,8 мм/об,

S_2.3= 0,8мм/об.

3. Скорость резания определяется по формуле:

(8)

Период стойкости инструмента принимаем по табл. 30 [2,Т.2,стр.279]: Т=20мин.

Значения коэффициентов: С_V = 10,5; q = 0,3;x=0.2 m = 0,4; y = 0,65– определены по табл. 28 [2,Т.2,стр.278].

Коэффициент K_V :

K_V = K_МV *K_lV *K_ИV,

где K_lV - коэффициент, учитывающий глубину сверления;

Коэффициенты K_МV ,K_ИV определены выше.

По табл. 31 [2,Т.2,стр.280]: K_lV = 0,75.

K_V = K_МV*K_lV *K_ИV = 0,838*0,75*1 = 0,628.

Скорость резания ,форм. (8):

4. Расчётное число оборотов шпинделя:

n = 1000*V/( *D) = 1000*5.08/(3,14*3) = 539 об/мин.

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

n_ф =500 об/мин.

6. Фактическая скорость резания:

V = *D* n_ф/1000 = 3,14*3*500/1000 = 4,7м/мин.

7. Определяем крутящий момент по формуле:

S_Z=S/Z Значение коэффициентов выбираем из таблицы 22[2.том 2. стр 281]

С_P=300 x=1 y=0.75 n=-0.15 z=6

8. Мощность резания:

N= М_кр * n_ф /9750 =0.097*500/9750 = 0,005 кВт.

Фрезерная операция (фрезерование , лысок)

Горизонтальный консольно-фрезерный станок 6Р82Г S_M=25-1250 мм/мин,

n=31.5-1600 об/мин

1. Глубина фрезерования t=4

2. Ширина фрезерования B=10 мм

3. Подача s=0.09-0.18 при мощности станка N5-10 квт, фрезы с пластинами из твердого сплава. Принимаем по табл.33 (2,том 2,стр 283). С учетом типа станка S_M=1250 мм/мин

4. Скорость резания принимаем по формуле

Из таблиц 39,40 [2.том 2, стр286]

С_v=443 q=0.17 x=0.38 y=0.28 u=-0.05 m=0.33 p=0.1

Общий поправочный коэффициент на скорость резания

Коэффициенты определены выше

K_V = K_МV*K_ПV *K_ИV = 0,838*1*1= 0,838.

5. Расчётное число оборотов шпинделя:

n = 1000*V/( *D) = 1000*147,9/(3,14*50) = 940 об/мин.

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

n=800 об/мин

7. Фактическая скорость резания:

V = *D* n_ф/1000 = 3,14*50*800/1000 = 125,6м/мин.

8. Окружная сила

Коэффициенты выбираем из табл.41 [2.том 2, стр291]

С_p=101 x=0.88 y=0.75 u=1 q=0.87 w=0

9. Крутящий момент на шпинделе

10. Мощность резания (эффективная)

11. Мощность привода главного движения: