Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого
Институт материалов, машиностроения и транспорта
Высшая школа машиностроения
ОТЧЕТ
По практическому заданию №12
Дисциплина: Резание материалов
Тема: Оптимизация режимов токарной обработки
Студент группы 3331505/10101
Гричачина А. А.
Преподаватель
Михайлов С. В.
Санкт-Петербург
2024 г.
Цель работы
Изучить и осуществить расчеты обоснованных режимов резания по минимальной себестоимости и по максимальной производительности.
Задание
Рассчитать и определить обоснованные режимы резания по исходным данным. Исходные данные для задания (вариант 13):
Выполнение задания: характеристики станка 16К20 представлены в таблице 1:
Таблица 1 – Характеристики токарного станка
Модель станка |
Диапазон подач,
|
Диапазон скоростей,
|
Мощность двигателя станка, кВт |
КПД |
Допускаемое усилие на механизм подачи, Н |
Жесткость станка,
|
16К20 |
0,07–4,16 |
12,5–2000 |
10 |
0,8 |
3600 |
12000 |
Ход работы
С помощью специальной программы «Optcut» для исходных данных на графике строиться ограничивающий контур, зависящий от мощности станка, прочности пластинки, прочности слабого звена, жесткости детали, шероховатости и допускаемого биения детали.
Первоначально, вводим исходные данные в соответствующие графы.
Ввод данных представлен на рисунках 1-3.
Рисунок 1 –Параметры заготовки и детали в программе
Рисунок 2 – Параметры станка 16К20
Рисунок 3 – Коэффициенты
График с ограничивающим контуром представлен на рисунках 4-5 (в программе).
Рисунок 4 – График с ограничивающим контуром в нормальной системе координат
Рисунок 5 – График с ограничивающим контуром в логарифмической системе координат
Далее определяется оптимальная подача и скорость. Вычисляется себестоимость, строиться блокирующий контур в среде «MathCAD».
См. рисунки 6-8.
Рисунок 6 – Исходные данные (вариант 13)
Рисунок 7 – Ограничения в среде «MathCAD»
Рисунок 8 – График с ограничивающим (блокирующим) контуром в нормальной системе координат в среде «MathCAD»
Проанализировав
графики и расчеты, назначается оптимальная
подача (0,52
)
и оптимальная скорость (180
).
При минимальной себестоимости 0,048
(см. рисунок 9).
Рисунок 9 – Расчёт минимальной себестоимости и выбор оптимальной скорости и подачи в среде «MathCAD»
Назначается оптимальная подача (0,5 ) и оптимальная скорость (160 ). При минимальной себестоимости 0,046 (см. рисунок 10).
Рисунок 10 – Выбор оптимальной скорости и подачи по программе
Возможны несколько случаев взаимного расположения кривой локальных минимумов (максимумов) и блокирующего контура. Линия локальных минимумов (максимумов) может пересекать блокирующий контур. Тогда точка, с достаточной степенью точности определяющая оптимальные режимы резания, расположена на пересечении линии локальных минимумов (максимумов) и наиболее жесткого ограничения.
В этом случае координаты этой точки можно определить решением системы уравнений линий локальных минимумов (максимумов) и наиболее жесткого ограничения.
По
графикам (и в программе, и в среде
«MathCAD»)
были определены наиболее оптимальные
условия резания, при которых достигается
минимальное
значение технологической себестоимости,
а также максимальное значение
производительности
(графики принципиально не отличаются
друг от друга, поэтому значения как
скорости резания
,
так и подачи
ожидаемо совпали:
Группы технических ограничений
При назначении режимов резания нужно учитывать ряд ограничений. Условно их можно подразделить на три группы:
Первая группа ограничений определяется кинематическими возможностями станка (назначаемая подача должна быть больше или равна минимальной подаче, устанавливаемой на станке; назначаемая подача должна быть меньше ил равна максимальной подаче, устанавливаемой на станке; назначаемая скорость резания не должна превышать максимально возможную, устанавливаемую на станке; назначаемая скорость резания должна быть больше, чем минимально возможная, устанавливаемая на станке);
Вторая группа ограничений определяется мощностью, прочностью, надежностью, устойчивостью технологической системы СПИЗ и отдельных ее элементов (ограничение по мощности станка; ограничение по прочности пластинки твердого сплава; ограничение по прочности слабого звена в механизме подачи);
Третья группа ограничений определяется параметрами точности обработки и качеством поверхностного слоя детали, повышенной надежностью обработки (ограничение по жесткости детали; ограничение по допустимой шероховатости поверхности; ограничение по допустимому биению детали).
Вывод
В данной практической работе были рассчитаны и определены обоснованные режимы резания.
При
помощи специальных программ построены
графики с ограничивающими контурами
с учетом различных факторов. И в
результате анализа расчётов и построенных
графиков были определены оптимальные
значения подачи
,
скорости
,
а также определена себестоимость
(
минимальная).
Также в ходе практической работы была освоена и применена на практике методика расчета и нахождения оптимальных режимов по минимальной технологической себестоимости и по максимальной производительности механической обработки.
И были изучены и использованы три группы технических ограничений для режимов точения пластичных материалов.