Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пензенский Государственный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Резание материалов / Методичка расчет режимов формообразования.doc

Скачиваний:

793

Добавлен:

18.05.2015

Размер:

6.56 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 162 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

2. Назначение режима резания при проектировании операций механической обработки заготовок Основные положения

Материал режущей части инструмента самым значительным образом влияет на значение режима резания. Оснащение инструмента пластинками твердого сплава дает возможность повысить режимы резания деталей по сравнению с инструментами, оснащенными пластинками из быстрорежущей стали, в 2…3 раза.

Глубина резания оказывает небольшое влияние на стойкость резца и скорость резания и поэтому при черновой (предварительной) обработке назначают по возможности максимальную глубину, соответствующую припуску на обработку. При чистовой (окончательной) обработке глубина резания назначается в зависимости от требований к точности ра меров деталей и шероховатости обработанной поверхности.

Подача. При черновой обработке назначают возможно, большую подачу, допускаемую прочностью инструмента, прочностью механизма подачи и технологическими условиями обработки. При чистовой обработке подачу назначают в зависимости от требуемой точности и шероховатости обработанной поверхности.

Скорость и мощность резания. После выбора глубины резания и подачи назначается скорость резания по соответствующим таблицам или рассчитывается по эмпирическим формулам. Условия работы могут отличаться от принятых или рассчитанных величин, поэтому для уточнения полученной скорости используются поправочные коэффи-циенты, учитывающие качество обрабатываемого материала, состояние поверхности заготовки, качество материала инструмента (K_mv, K_п_v, K_и_v).

Режимы резания на черновых операциях проверяются в основном по мощности, а иногда и по допустимой силе подачи или крутящему моменту станка.

При чистовой обработке обычными проходными или расточными резцами (t< 2мм, S ≤ 0,6 мм/об), а также при обработке сверлами, зенкерами и развертками режим резания ввиду незначительных сил резания по мощности не проверяется.

Выбранный режим резания должен удовлетворять условиям:

N ≤ N_СТ··η и 2М ≤ 2М_СТ,

где Nэ -эффективная мощность, резания, в кВт (определяется по картам или расчетам);

N –потребляемая мощность от электродвигателя привода главного движения, с учетом η-кпд трансмиссии станка в кВт (определяется по паспорту);

2М - двойной крутящий момент при резании в кГ·м (Н·м);

2М_СТ - двойной крутящий момент на шпинделе станка в кГ·м(Н·м); .

Достаточно точно двойной крутящий момент может быть подсчитан по формуле:

2M=P_Z d/1000 кГ·м (Н·м),

где P_z-тангенциальная сила резания в кГ(Н) (определяется по эмпирическим формулам), d-диаметр обрабатываемой заготовки.

Примеры расчета режима резания (токарная обработка)

Пример1.Точить валик с одной стороны начерно из заготовки, полученной методом горячей штампов(рис.2.1)ки Ø 90 х 725 мм с припуском по ступеням вала 5 мм на сторону, материал заготовки сталь 40Х, σ_в=72 кг/мм², станок токарно-винторезный - 1К62, η=0,8. Инструмент - резец проходной, φ=45°, Т5К10, резец проходной упорный 16x25 φ =90°, Т5К10. Приспособление - центры, хомутик.

Рис.2.1- Точение ступеней валика

Паспортные данные токарно-винторезного станка модели 1К62 следующие:

Число оборотов шпинделя в минуту: 12,5; 16 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80;100; 125;160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000 мин^-1.

Продольные подачи 0,07; 0,074; 0,084; 0,097; 0,11; 0,12; 0,13; 0,14; 0,15; 0,17; 0,195; 0,21; 0,23; 0,26; 0,28; 0,30; 0,34; 0,39; 0,43; 0,47; 0,52; 0,57; 0,61;0,70;0,78; 0,87; 0,94; 1;04; 1,14; 1,21; 1,40; 1,56; 1,74; 1,90; 2,08; 2,28; 2,42; 2,80;3,12; 3,48; 3,80; 4,16 мм/об.

Максимальное усилие механизма осевой подачи составляет 360 кг (3600Н), а мощность на шпинделе N_СТ = 8,5 кВт.

1. Назначается глубина резания t=5 мм для обработки каждой шейки вала (весь припуск) (см. рис.2.1).

2. По таблице 2.1 определяется подача 0,5…1,1 мм/об для диаметра детали 60…100 мм и размера державки 16x25 мм² при глубине 3…5 мм.

В среднем получается подача S=0,8 мм/об.

3. Ближайшее значение подачи по паспорту станка S_ct=0,78 мм/об.

4. Расчетная скорость резания определяется по эмпирической формуле [1,с.265]:

V_p=C_V∙·K_v/T^m ·t ^x·s ^у .

Значение коэффициента и показателей степени выбираются из таблицы 4. Для подачи S св. 0,7 мм/об C_V=340, х=0.15, у=0.45, т=0.20мм,Т=60 мин (принимаем). Для поправочных коэффициентов по скорости резания из таблиц 5, 6, 7, 8 устанавливают величины поправок.

К_г=1,0 ; n_v=l,0 (табл.6), K_п_v=0,8 (таблица 7), K_и_v=0,65 (таблица 2.8)

K_v=K_mv·K_п_v·K_и_v ; К_v=1,0(750/720)1,0∙0,8∙0,65.

K_v=l,04∙0,8∙0,65=0,54.

При подстановке данных в формулу скорости резания получаем:

V_р=340∙0,54/(60^0,25^0,150,78^0,45) =340∙0,54/(2,267∙1,27∙0,894) =71,3 м/мин.

5. Частота вращения шпинделя для обработки шеек Ø61,5; Ø71,5; Ø81,5 определяется по формуле:

n=1000 V_p/π·d.

n₁=(1000∙71,3)/π61,5=369,2 мин^-1; п₂=(1000∙71,3)/π71,5=317,5 мин^-1; п₃=(1000∙71,3)/π·81,5=278,6 мин^-1.

6. По паспорту станка при назначении чисел оборотов шпинделя можно принять п=315 мин^-1.

7. Действительная скорость резания для трех шеек получается

V₁=(π·61,5∙315)/1000=60,82 м/мин; V₂=(π·71,5·315)/1000=70,72 м/мин;

V₃=(π·81,5∙315)/1000=80,6 м/мин.

8. Разница с расчетной скоростью не превышает 10…15%, поэтому можно принять обработку трех шеек с общей частотой вращения п=315 мин^-1.

9. Эффективная мощность резания определяется по формуле

N_э=(P_z∙V)/1020·60 кВт,

где Р_z - тангенциальная составляющая силы резания.

Р_z =10·C_Pz_·t^Xpz·S^У^pz·V^npz·K_pz_,

где K_pz- поправочный коэффициент. K_pz=К_MP_·К_φр·К_Ύр_··К_λр·К_rp. Коэффициенты, входящие вK_pz определяются по таблицам 2.10 и 2.16 Приложения. K_pz₌1.

Показатели степени и постоянная C_Pz определяются по таблице 2.9.

Р_z =10·300_·5¹·0,78^0,75·80,6^-0,15·1=2100Н.

N_э=(2100∙80,6)/1020·60=2,83кВт.

Так как 2,83<8,5·0,8, то режим резания по мощности резания выбран правильно. Двойной крутящий момент 2M=2100·81,5/1000=171,2 Н·м.

2M_ст= 350 Н·м.

Основное время обработки на длине в 650 мм при принятой подаче S_ст=0,78 мм/об получается

Т₀=(L+4)/S_ст∙п_ст=(650+4)/(0,78∙315)=2,66 мин.

Пример 2.На токарно-винторезном станке 16К20(рис.2.2) подрезается торец втулки диаметром D = 120 мм до диаметра d = 80 мм. Припуск на обработку (на сторону) h = 2 мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности R_z = 20 мкм. Материал заготовки-серый чугун СЧ 20 твердостью 210НВ. Обрабатываемая поверхность без литейной корки. Система станок-приспособление-инструмент-заготовка жесткая. Эскиз обработки показан на рис. 2.2. Необходимо: выбрать режущий инструмент; назначить режим резания (допускаемую резцом скорость главного движения резания и мощность, затрачиваемую на резание, подсчитать по формулам); определить основное время.

Рис. 2.2- Эскиз обработки к примеру 2

I. Выбираем резец и устанавливаем его геометрические элементы. Принимаем токарный проходной резец отогнутый правый. Материал рабочей части –пластины- твердый сплав ВК6 [3,табл.3, с.416]; материал корпуса резца — сталь 45; сечение корпуса резца 16  25 мм; длина резца 150 мм.

Из-за отсутствия рекомендаций по выбору геометрических элементов резца в используемом справочнике принимаем их по справочнику [3]: форма передней поверхности — плоская с фаской, типа IIб [3,таблица 29, с. 187]; = 12°;= – 3°;= 10°;= 0° (таблица 30, с. 188);= 45°;= 45° [3, таблица 31, с. 190];= 1 мм (таблица 32, с. 190 и таблица 4, с. 420].

2. Назначаем режим резания

1. Устанавливаем глубину резания [4,5]. При снятии припуска за один рабочий ход t = h = 2 мм.

2. Назначаем подачу (по табл. 14, с. 268).

Для параметра шероховатости поверхности Rz=20 мкм (R_a=6,3мкм) при обработке чугуна резцом с = 1 мм рекомендуется= 0,33 мм/об (для= 0,8 мм) и= 0,42 мм/об (для= 1,2 мм).

Принимаем для =1 мм среднее значение=0,38 мм/об и, корректируя по паспорту станка, устанавливаем=0,35 мм/об.^¹

3. Назначаем период стойкости резца. При одноинструментной обработке Т = 30 ... 60 мин (с. 268). Принимаем Т = 60 мин.

4. Определяем скорость главного движения резания (м/мин), допускаемую режущими свойствами резца (с. 265):

Из таблицы 17 (с. 270) выписываем коэффициент и показатели степеней формулы: для наружного продольною точения серого чугуна с НВ 190 при  0,4 резцом с пластиной из твердого сплава ВК6 (с последующим учетом поправочных коэффициентов) =292;=0,15;=0,2;m=0,2.

Учитываем поправочные коэффициенты на скорость:

(табл. 1, с. 261); = 1,25 (табл. 2, с. 262);

;

= 1,0 (таблица 5, с. 263), так как заготовка без литейной корки; = 1,0 (таблица 6, с. 363), так как твердый сплав ВК6;= 1,0 (таблица 18, с. 271), так как= 45°.

Поправочный коэффициент на скорость , учитывающий вид токарной обработки —, т. е. наружное продольное точение, поперечное точение или растачивание. Нами используется формула для наружного продольного точения, а по условию примера точение поперечное, поэтому нужно ввести поправочный коэффициент. В справочнике [3] в табл. 17 (с. 427) приведены значения этих коэффициентов в зависимости отпри поперечном точении. При= 0 ... 0,4= 1,24; при= 0,5 … 0,7= 1,18; при= 0,8 ... 1= 1,04. Для заданных условий, поэтому=1,18.

С учетом всех найденных поправочных коэффициентов

м/мин.

м/мин (≈ 2,52 м/с).

5. Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания:

мин^-1.

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения = 400 мин^-1.

6. Действительная скорость главного движения резания:

м/мин (≈ 2,51 м/с).

7. Мощность, затрачиваемая на резание:

кВт,

где — в кгс, а-в м/мин,

Н (с. 271).

Для заданных условий обработки = 92;= 1;= 0,75;= 0 (табл. 22, с. 274).

Учитываем поправочные коэффициенты на силу резания:

(табл. 9, с. 264); 210 HB (по условию); = 0,4 (таблица 9, с. 264);;= 1,0 (таблица 23, с. 275), так как= 45°;= 1,0 (там же), так как= 12° (принимаем по графе «= 10°»);= 1,0 (там же), так как= 0°;

Н (≈ 87 кгс).

кВт. В единицах СИ (Вт) , где— в Н, а- в м/с;

Вт кВт.

8. Проверяем, достаточна ли мощность привода станка. У станка 16К20 кВт;; 2,14 < 7,5, т. е. обработка возможна.

9. Основное время

Длина рабочего хода (мм) резца . Врезание резцау = t ctgφ = 2ctg45° = 2 мм. Перебег резца принимаем равным 2 мм; i = 1;

мм; мин.

Если в справочниках или каталогах станков не указаны все значения частоты вращения шпинделей, величин подач и чисел двойных ходов, то пользуются следующим положением. Числа оборотов в минуту шпинделей металлорежущих станков нормализованы, поэтому полученные расчетным путем значения округляются до ближайших величин, имеющихся в нормальных рядах. Эти ряды распространяются на числа двойных ходов в минуту и на величины подач. Каждый из таких рядов построен по закону геометрической прогрессии. В справочниках по металлорежущим станкам указываются обычно числа n_max и n_min оборотов шпинделей, двойных ходов и подач.

Из определения геометрической прогрессии следует, что

n_max₌ n_min_·φ^m^-1,

где m-общее число ступеней скорости соответствующего элемента станка-шпинделя токарного или фрезерного станка, стола продольно-строгального станка и т.д;

φ-знаменатель ряда.

Отсюда можно определить любую из четырех величин-n_max_, n_min_, φ или m, если известны или выбраны значения всех остальных. Чаще всего необходимо для построения ряда по известным n_max_, n_min_,и m определить φ. В современных станках чаще всего применяются средние значения зпаменателя ряда φ: 1,26;1,41или 1,58. Из ранее приведенной формулы следует:

φ^m^-1= n_max/ n_min.

Значения нормализованных знаменателей рядов φ, возведенные в степени, приведены в приложении 13 [6]. Пользуясь таблицей, можно легко определить значение φ на основании заданных в технической характеристике станка n_max_, n_min_,и m.

Пример 3.Точить цилиндрический валик при заданных условиях, из которых известны размеры детали, припуск на обработку, обрабатываемый материал и его прочность или твердостьНВ, шероховатость обрабатываемой поверхности и тип токарного станка, на котором производится обработка.

Исходные данные:

Деталь: Валик

Материал детали: ковкий чугун КЧ35 ГОСТ 1215-79

Диаметр заготовки: мм

Диаметр после обработки: мм

Длина обрабатываемой поверхности: мм

Шероховатость обработанной поверхности: мкм

Твердость материала: 163 НВ.

Способ крепления на станке: в центрах

Выбор оборудования и режущего инструмента

Учитывая заданный способ закрепления заготовки на станке - патрон и центр, выбираем способ обработки - точение напроход (главный угол в плане-). Режущий инструмент: токарный проходной отогнутый резец с пластинами из твердого сплава по ГОСТ 18877-73 (см. рис.2.3).

Основные геометрические параметры:

а) Державка

1. Материал державки: Сталь У7А ГОСТ 1435-99

2. Размеры прямоугольного сечения державки: b = 20 мм; Н = 20 мм.

3. Общая длина резца: L = 125 мм

Рис. 2.3 -Общий вид резца по ГОСТ 18877-73

б) Основные параметры режущей части

1. Материал режущей части: твердый сплав ВК6

2. Толщина пластины: s = 4 мм

3. Длина пластины: l = 13 мм

4. Задний угол: = 8°

5. Передний угол: = 10°

6. Угол наклона главной режущей кромки: = 10°

7. Радиус при вершине резца: R = 0,8 мм

Учитывая геометрические параметры обрабатываемой детали, назначаем оборудование - токарно-винторезный станок мод. 16К20.

Вышеуказанный станок является широко распространенным в отечественном машиностроении универсальным токарно-винторезным станком, осуществляющим такие основные операции как продольное и поперечное точение, растачивание, горизонтальное сверление, зенкерование, развертывание. Точность обработки при точении-до 9 квалитета. Наибольший диаметр обработки мм; наибольшая длина обработки мм.