9.4. Методика расчета режима резания при сверлении

Глубина резания при сверленииt=D/2, гдеD– диаметр сверла.

Подача s. Для получения наибольшей производительности при сверлении выгодно работать с максимально возможной подачей, величина которой определяется прочностью сверла и механизмов станка (механизма подачи и механизма главного движения) и жесткостью технологической системы.

Расчет подачи с учетом прочности сверла.Наибольшая подача, допускаемая прочностью сверла, определяется следующим образом:

(9.21)

где K – коэффициент безопасности, учитывающий увеличение напряжений в сверле при его затуплении. На практике принимаютK = 2,5 при сверлении стали иK= 4 – при сверлении чугуна.

Обозначая черезC_s, ачерезx_s, получим окончательно:

. (9.22)

Рекомендуется

. (9.23)

Расчет подачи с учетом прочности механизмов сверлильного станка. Максимальная подача, допускаемая механизмом главного движения сверлильного станка, определяется из условия, что максимальный крутящий момент, допускаемый данным механизмом (приводится в паспорте станка), должен быть больше крутящего момента на сверле, т.е.

,

или

.

Следовательно, максимальная подача, мм/об, допускаемая механизмом главного движения,

. (9.24)

Точно таким же образом можно определить наибольшую подачу, допускаемую прочностью реечного колеса механизма подачи. Если обозначим наибольшую силу, допускаемую прочностью механизма подачи Р_рейки(приводится в паспорте станка), то наибольшую подачу, допускаемую прочностью рейки, можно определить исходя из следующего условия:

,

где – осевая сила,

или

, (9.25)

откуда наибольшая подача, мм/об, допускаемая прочностью реечного колеса,

.

Следовательно, подачу при сверлении необходимо подсчитывать исходя из прочности сверла, а также из значений s₁ иs₂, допускаемых прочностью механизмов станка.

Выбор элементов режима резания при сверлении следует производить в следующей последовательности:

1) определить максимальную допустимую подачу;

2) подсчитать скорость резания, допускаемую режущими свойствами сверла, с учетом наивыгоднейшего периода стойкости и максимальной допустимой подачи;

3) подсчитать мощность, затрачиваемую на сверление, по формуле (14.3);

4) проверить соответствие полезной мощности станка и мощности, потребной на сверление ();

5) подсчитать машинное время.

Стойкость сверлаобычно принимается равной диаметру сверлаТ = Dили по справочным данным.

Скорость резанияподсчитывается по формуле

,

откуда расчетное число оборотов шпинделя станка, мин^–1,

.

Частота вращения корректируется по паспорту станка; обычно принимается ближайшее меньшее значение n_д.

При этом действительная скорость резания, м/ мин:

.

Крутящий моментпри сверлении определяется как:

.

Подсчитанный М_крсравнивают с крутящим моментом станкаМ_стна данной ступени чисел оборотов (n_ст). Должно быть

.

Мощность, кВт, необходимая на резание:

.

Потребная мощность главного электродвигателя станка должна быть

.

Должно соблюдаться условие

где N_э– эффективная мощность резания.

Основное (машинное) технологическое время, мин, определяется по формуле

,

где l– глубина сверления, мм;y– величина врезания,, мм; ∆ – величина перебега, ∆ = (1…2) мм и половине угла при вершине сверла,L– расчетная длина резания.

Пример расчета

На вертикально-сверлильном станке модели 2Н135 сверлят сквозное отверстие диаметром D=28H12(+0,21) мм на глубинуl=120мм. Материал заготовки сталь 45 с временным сопротивлением при растяжении σ_в=700МПа (70 кгс/мм²), заготовка – горячекатаный прокат нормальной точности. СОТС- Укринол-1М (3%). Сверло с двойной заточкой с подточкой поперечной кромки и ленточки. Материал рабочей части спирального сверла-сталь Р6М5 с σ_в=850МПа. Углы сверла: 2φ=118⁰,ψ=55⁰,α=11⁰,ω=30⁰.

Назначаем режим резания:

1) t=D/2= 14 мм

2) для сверления стали с σ_в≤ 80 кгс/мм²и диаметре сверла 25…30 мм по таблицам справочника технолога-машиностроителя [14] подача s находится в диапазоне 0,45…0,55 мм/об. Приведенные поправочные коэффициенты на подачу при заданных условиях резания равны единице. Принимаем среднее значение диапазона s=0,5 мм/об. Корректируем подачу по паспортным данным станка в сторону уменьшения: s=0,4 мм/об. Проверяем принятую подачу по осевой составляющей силы резания, допускаемой прочностью механизма подачи станка. Для этого определяем осевую составляющую силы резания

Для сверления конструкционной стали с σ_в=700МПа инструментом из быстрорежущей стали с учетом условий его заточки справочные данные:Ср=68,Х_р=1,Ур=0,7.

Поправочный коэффициент на осевую составляющую силы резания Кр= Км_р.

Км_р= ;n_p=0,75;Км_р= = 0,93^0,75=0,95.

В единицах системы СИ Р₀=9,81·68·28·4^0,70,95 =9404 Н (958,7 кгс).

Для исключения перегрузки механизма подачи станка, необходимо выполнить условие:

Р₀≤ Р_max,

где Р_max(Р_рейки) – максимальное значение осевой составляющей силы резания, допускаемой механизмом подачи станка. По паспортным данным станка 2Н135 Р_max=15000 Н. Так как 9404<15000, то назначение подачиs=0,4 мм/об вполне допустимо.

3) назначаем период стойкости сверла по таблицам справочников. Для сверла диаметром 28 мм при сверлении конструкционной стали инструментом из быстрорежущей стали рекомендуемый Т=50 мин. Допустимый износ сверлаhз =0,8…1,0 мм для резания стали сверлами из быстрорежущей стали приD> 20 мм.

4) Скорость главного движения резания, допускаемая режущими свойствами сверла

.

Коэффициенты и показатели степеней для формулы скорости резания выбираем из справочных таблиц для обработки сквозного отверстия детали из конструкционной углеродистой стали с σв =75 кгс/ мм2 при s> 0,2 мм/об: CV =9,8, xv =0, yv = 0,5, qv =0,4, m=0,2.

Учитывая поправочные коэффициенты на скорость главного движения резания, определяем K_МV.

K_МV= C_м ;

C_м=1,n_v=0,9,K_МV=1 ·=1,07^0,9=1,065,K_nV=1. Поправочный коэффициент, учитывающий глубину сверления K_lVпринимается в зависимости от отношенияl/D. Так какl/D= 120/28 =4,28, то K_lV=0,85.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания K_Vпредставляет собой произведение отдельных коэффициентов:

K_V = K_МV· K_nV· K_lV; K_V =1,065·1,0·0,85 =0,905.

4) частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания:

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения:n_ст=250 мин^-1.

5) действительная скорость главного движения резания

.

6) Крутящий момент от сил сопротивления резанию при сверлении

.

По таблицам справочника [4]: C_м=0,0345,q_м=2,Ум=0,8.

Учитывая поправочный коэффициент Кр, определяемКр= Кмр=0,95.

В единицах СИ крутящий момент принимает следующее значение .

7) мощность, затрачиваемая на резание

8) Проверяем, достаточна ли мощность станка. Обработка возможна, если 4,5·0,8 = 3,6, 3,6 >3,16.

9) основное время

При двойной заточке сверла длина врезания (мм) у=0,4 D; у=0,4·28=11 мм. Перебег сверла Δ =2 мм. Тогда расчетная длина резанияL=120+11+2=133мм.