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
|
Диапазон |
Диапазон |
Мощность |
|
Допускаемое |
Жесткость |
|
Модель |
|
усилие на |
|||||
подач, |
скоростей, |
двигателя |
КПД |
станка, |
|||
станка |
механизм |
||||||
мм⁄ |
мин−1 |
станка, кВт |
|
Н⁄ |
|||
|
|
|
|||||
|
об |
|
|
|
подачи, Н |
мм |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
16К20 |
0,07–4,16 |
12,5–2000 |
10 |
0,8 |
3600 |
12000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
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
3
Рисунок 3 – Коэффициенты
График с ограничивающим контуром представлен на рисунках 4-5 (в
программе).
Рисунок 4 – График с ограничивающим контуром в нормальной системе координат
4
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.
5
Рисунок 6 – Исходные данные (вариант 13)
6
Рисунок 7 – Ограничения в среде «MathCAD»
7
Рисунок 8 – График с ограничивающим (блокирующим) контуром в нормальной системе координат в среде «MathCAD»
Проанализировав графики и расчеты, назначается оптимальная подача
(0,52 мм⁄об) и оптимальная скорость (180 м⁄мин). При минимальной себестоимости 0,048 ≈ 0,05 (см. рисунок 9).
Рисунок 9 – Расчёт минимальной себестоимости и выбор оптимальной скорости и подачи в среде «MathCAD»
8
Назначается оптимальная подача (0,5 мм⁄об) и оптимальная скорость
(160 м⁄мин). При минимальной себестоимости 0,046 ≈ 0,05 (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.
9
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:
= 160 м⁄мин , = 0,5 мм⁄об ( = 180 м⁄мин , = 0,52 мм⁄об).
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).
10