IV. Выбор крепежного приспособления и способа крепления

Обрабатываемая заготовка крепится на станке при помощи приспособлений. Большое значение при выборе приспособлений являются размеры детали и серийность производства.

В зависимости от соотношения длины детали к ее диаметру различают несколько способов крепления ее на станке:

а - отношение L/D < 4, крепление производится только в патроне токарного станка;

б - отношение L/D больше 4, но менее 10, крепление производится в патроне и при помощи заднего центра;

в - отношение L/D > 10, крепление производится в патроне, заднем центре и люнете (подвижном или неподвижном).

Длина установки (базовая длина) заготовки выбирается по следующей формуле:

L_уст = L_дет + H_отр + 15 (мм); (1)

где L_дет - длина детали, мм;

Н_отр - размер на отрезание детали, мм;

V. Расчет режимов резания

а - выбрать или рассчитать глубину резания для каждого перехода и прохода;

б - определить расчетом или выбрать значение подачи;

в - выбрать материал режущей части резцов и их период стойкости. Для каждого из выбранных резцов указать углы в плане;

г - рассчитать скорость резания, допускаемую режущим инструментом при выбранном периоде стойкости; определить расчетную частоту вращения шпинделя станка в минуту по полученной расчетом скорости резания; выбрать ближайшую минимальную к расчетной частоту вращения шпинделя из паспорта станка и по ней определить фактическую скорость резания;

д - рассчитать силу резания для прохода с максимальной глубиной резания и максимальной подачей;

е - сравнить расчетную силу резания (осевую силу) с допускаемой прочностью механизма подачи станка;

ж - определить мощность, потребную на осуществление процесса резания, и сравнить ее с мощностью электродвигателя станка;

з - Определить основное технологическое время на обработку каждого перехода.

V.1. Обработка на токарных станках

Расчет режимов резания выполняют по каждому переходу. Если переход состоит из двух проходов - чернового (предварительного) и чистового (окончательного), то скорость резания и число оборотов шпинделя станка рассчитывается для каждого прохода отдельно. Если число черновых проходов более двух, то расчет скорости резания и числа оборотов шпинделя станка для второго и последующих черновых проходов невыполняется. В этих случаях задаются числом оборотов шпинделя первого чернового прохода и рассчитывают по нему фактическую скорость резания.

В качестве первого перехода при точении всегда выполняется подрезка торца. Если выбранная заготовка закрепляется только в патроне станка, то подрезка торца проводиться при закреплении на установочную длину. При закреплении заготовки в патроне и заднем центре станка, подрезка торца проводится при установке заготовки с вылетом от патрона на 5-10 мм.

При закреплении заготовки в заднем центре на торцевой поверхности заготовки необходимо выполнить центровочное отверстие для закрепления заднего центра. Поэтому, после подрезки торца следующим переходом является центровать отверстие специальным центровочным сверлом. При выполнении данного перехода задаются числом оборотов шпинделя станка при подрезки торца, а скорость резания, глубину резания и технологическое время не рассчитывают. Подачу выполняют ручную и поэтому технологическим временем задаются в пределах 5 - 10 секунд.

Глубина резания, толщина слоя металла, срезаемого за один проход резца. Обозначается t,мм. Выбор глубины резания зависит от требуемого класса шероховатости поверхности детали и величины припуска. Припуск до 2-3 мм срезается за один проход. Если он более 3 мм , то припуск срезается за два прохода: один черновой (предварительный) и второй чистовой (окончательный). Глубина резания при черновом проходе принимается 0.75-0.85 от припуска.

При наружном точении и расточке внутренних отверстий

, (мм); (2)

где D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

d - диаметр обработанной поверхности, мм.

При подрезке торца глубину резания принимают от 1 до 2 мм, а при отрезании глубина резания принимается равной длине режущей кромки отрезного резца.

Подача s, мм/об. - величина перемещения режущей кромки резца за один оборот детали. Она зависит от требуемого класса шероховатости, механических свойств обрабатываемой детали и свойств режущего инструмента. Численные величины подач при черновой и чистовой обработках приведены в таблицах справочников и общемашиностроительных нормативов, указанной в рекомендуемой литературе.

Практически подача для обработки стали принимается :

- при черновой обработке > 0.3 мм/об;

- при чистовой обработке < 0.3 мм/об.

Для обработки чугунов и других хрупких материалов:

- при черновой обработке > 0.4 мм/об:

- при чистовой обработке < 0.4 мм/об.

Выбранная подача должна быть скорректированна по паспорту металлорежущего станка. Необходимо соблюдать условие,

чтобы S_ст < S.

Расчетная скорость резания при точении V_р, м/мин. вычисляется по эмпирической формуле

, (мм); (3)

где Сv - коэффициент, зависящий от качества обрабатываемого материала и материала режущей части инструмента;

Кv - поправочный коэффициент, учитывающий реальные условия резания;

Т - принятый период стойкости инструмента, мин.

m, Xv, Yv - показатели степени.

Поправочный коэффициент

К_v = K_Mv*K_Иv*К_T*К_Пv (4)

где К_Mv - поправочный коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала;

К_Иv - поправочный коэффициент, зависящий от материала режущей части инструмента (табл.2);

К_Т- поправочный коэффициент, учитывающий влияние периода стойкости резца (табл.3);

К_Пv - поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки (табл.4).

Таблица 2

Марка твердого сплава	КИv	Марка твердого сплава	КИv
Т5К10 Т15К6 Т30К4	0.65 1.00 1.50	ВК8 ВК6	1.00 1.20

При точении резцом, оснащенным твердым сплавом, для стали

; (5)

для чугуна

(6)

Значения предела прочности и твердости обрабатываемых материалов находят в справочных данных.

Таблица 3

Стойкость резца Т, мин	КТ	Стойкость резца Т, мин	КТ
30 45 60	1.15 1.06 1.00	75 90 120	0.94 0.92 0.87

Таблица 4

Обрабатываемый материал	Предел прочности МПа	Твердость НВ, Мпа	КПv
			с коркой	без корки
Углеродистые, легированные стальное литье Чугун серый	400-500 500-600 600-700 700-800 800-900 - - - -	- - - - - 1400-1600 1600-1800 1800-2000 2000-2200	1.76 1.35 1.03 0.80 0.65 1.13 0.91 0.75 0.64	2.20 1.69 1.29 1.00 0.81 1.51 1.21 1.00 0.85

Определив поправочный коэффициент, находят скорость резания в зависимости от принятых значений стойкости, глубины резания и подачи (по станку). Значения Cv, Xv, Yv, m приведены в таблице 5.

Скорость резания находят для каждого перехода. При точении фаски ее принимают по диаметру, на котором происходит обработка. При обработке конических отверстий скорость резания рассчитывают по наибольшему диаметру конуса.

Таблица 5

Обрабатываемый материал и его механические св-ва	Подача мм/об	Сv	Xv	Yv	m
С т а л ь Серый чугун	S > 0.3 S < 0.3 S > 0.4 S < 0.4	420 350 292 243	0.15 0.15 0.15 0.15	0.20 0.35 0.2 0.4	0.2 0.2 0.2 0.2

После определения расчетной скорости резания необходимо проверить возможность осуществления ее на выбранном станке.

Для этого следует найти значение расчетной частоты вращения шпинделя станка n_р , об/мин:

, (об/мин), (7)

где V_р - расчетная скорость резания, м/мин;

D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

Полученное значение расчетной частоты вращения шпинделя сравнивают с имеющимся на станке и принимают ближайшее минимальное (см. приложение) n_ст< n_р.

Необходимо отметить, что на практике при черновой обработке на любом токарном станке число оборотов шпинделя не применяют более 500 - 600, а при чистовой не более 800 об/мин.

По принятому значению частоты вращения шпинделя n_ст находят фактическую скорость резания V_ф ,м/мин:

, (м/мин), (8)

Расчет усилий резания

Силу резания Pz определяют только для самого нагруженного прохода - где наибольшая подача и глубина резания.

Р_z = 10 * C_p * t^Xp * S^Yp * V_ф^np * K_p, (МПа), (9)

Поправочный коэффициент

К_р = К_мр*К_р

где Кмр - поправочный коэффициент на обрабатываемый материал (табл.6);

К_р - поправочный коэффициент на главный угол в плане резца (табл.7).

Таблица 6

С т а л ь		Ч у г у н
	Кмр	НВ, МПа	Кмп
400-500 510-600 610-700 710-800 810-900	0.76 0.82 0.89 1.00 1.10	1400-1600 1610-1800 1810-2000 2100-2200 22102400	0.88 0.94 1.00 1.06 1.012

Таблица 7

Гл. угол в плане , град	Кр
	сталь	чугун
45 60 90	1,00 0,98 1,08	1,00 0,96 0,92

Значения С_р, X_р ,Y_р и n_р при точении приведены в таблице 8.

Таблица 8

Обрабатываемый материал	Материал режущей части	Ср	Хр	Yp	Np
Сталь Чугун	Твердый сплав Быстрореж. Сталь Твердый сплав Быстрореж. Сталь	300 200 92 158	1 1 1 1	0.75 0.75 0.75 1.00	-0.15 0 0 0

Возможность осуществления на выбранном станке принятого режима резания проверяют путем сопоставления расчетного значения усилия подачи, определенного по формуле P_Х = 0.3 P_z, со значением силы Р_Хст, допускаемой механизмом подачи выбранного станка и указанный в его паспорте (см. приложение).

Необходимо , чтобы Р_Хст >Р_Х.

Расчет мощности станка

Эффективную мощность на резание N_Э , кВт, определяют по формуле:

, (кВт), (10)

Потребная мощность на шпинделе станка

, (кВт), (11)

где _ст - КПД станка (см. приложение).

Коэффициент использования станка по мощности главного электродвигателя

, (12)

Здесь N_ст - мощность главного электродвигателя станка, кВт (см. приложение).

Расчет основного технологического времени

Основное технологическое время на обработку Т_о рассчитывается для всех проходов. При точении фасок ее принимают от 5 до 10 сек.

, (мин); (13)

где L - расчетная длина обработки поверхности, мм;

n_ст- частота вращения заготовки, об/мин;

S_ст - подача, мм/об;

i - количество проходов.

Расчетная длина обработки при точении, мм,

L = l + l₁ + l₂ , (мм); (14)

где l - длина детали (чертежный размер),мм.

При подрезке торца и отрезании это диаметр обрабатываемой поверхности;

l₁ - величина врезания инструмента, мм;

l₂ - величина перебега инструмента, мм;

l₁ = t * ctg  ,(мм) ; l₂ = (2-3) S_cт, (мм); (15)

 - главный угол в плане, град.