Розв’язання.

1. Вибираємо токарно-гвинторізний верстат моделі 16К20, [6] ст.279, або по даним додатку.

Паспортні дані верстата

Частоти обертання шпинделя (об/хв.): n — 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 650, 800, 1000, 1250, 1600

Значення повздовжніх подач S – (мм/об): 0,05; 0,06; 0,075; 0,09; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1; 1,2;1,4; 1,6; 2; 2,4; 2,8.

Максимальна осьова сила різання , яка допускається механізмом подачі Р_м.п = 6000 Н.

Потужність двигуна N = 10 кВт.

2.Вибираємо інструмент і встановлюємо геометричні параметри його ріжучої частини і конструктивні розміри :

а) для чорнової і напівчистової обробки обираємо токарний прохідний різець прямий правий. Матеріал пластинки – твердий сплав Т15К6. Матеріал державки — сталь 45, згідно[7], додатку 1, ст. 352 або [10] ст.14, табл.1,7. Ширина державки В = 16 мм, висота Н =25 мм, довжина різця L_р = 200мм. Геометричні параметри різця вибираємо згідно [7] додатку 2, ст.355-356 або [11] ст.210 табл. 14, або [13] ст..191 табл.29., φ = 60º, φ₁ = 15 º, λ=5º, α=10º, γ=10º, r = 1,0мм.

Форма передньої поверхні: плоска з фаскою [11], ст. 210, табл. 14 або [13], ст.191, табл.20: f=0,6 мм, γ_ф= - 5º.

б) Для чистової обробки вибираємо різець користуючись рекомендаціями [7], с.256, форма передньої поверхні радіусна з фаскою: φ = 60º, f_ф=0,6 мм, h=0,15 мм – глибина лунки;

γ_f = -5º , R=6мм, В=2,5мм, φ₁=15º, α=8º, γ=12º, λ=5º, r=1мм.

3.Загальний припуск на обробку.

Обробку проведемо за три проходи: чорновий, напівчистовий і чистовий. Встановлюємо , згідно рекомендаціям [15] глибини різання для переходів :

t_чс=0,4мм – для чистової обробки; t_нп= 1,6мм – для напівчистової обробки;

t_чр = 5мм для чорнової обробки.

4.Розраховуємо значення подач.

Знаходимо максимальне значення подачі з умови допустимого прогину деталі , використавши формулу.

де,

Е – модуль пружності (для сталі 2*10⁵ н/мм²)

f_доп. – допустима величина прогину деталі;

При чорновій обробці приймаємо f_доп=0,4мм, а при напівчистовій f_доп=0,1мм і чистовій f_доп =0,2*Δ [15].

Тут Δ — допуск на розмір оброблюваної поверхні.

При Ra=1,6мкм (табл.2, додатки) знаходимо відповідні квалітети (7, 9), а Δ визначимо за [4, 10] або табл.1 додатку; Δ = 0,115 мм, для чистової обробки по 9 квалітету.

d₀ – діаметр оброблюваної поверхні

Cp_z – постійна величина , яка залежить від фізико - механічних

властивостей оброблюваного матеріалу і матеріалу інструменту.

Cp_z = 279, табл.4 додатку або [ 11, 13 ].

l₀ – довжина оброблюваної поверхні.

К_зак – коефіцієнт, який залежить від способу закріплення , в нашому

випадку К_зак = 100.

К_пр - приведений коефіцієнт , який залежить від конкретних умов обробки.

К_пр= К_φ*К_γ*К_λ*К_мр*К_r*К_h3

де,

К_φ =0,98 – враховує вплив головного кута в плані φ=60º [11],

с.218 (табл.5 , додаток).

К_γ = 1,0 - враховує вплив переднього кута γ = 10º(табл.5,

додаток) або [11].

К_λ = 1,0 - враховує вплив кута нахилу головного ріжучого леза

λ = 5º (табл.5 , додаток).

К_мр =1,0 - враховує вплив властивостей оброблюваного матеріалу

[11] ст.217, (табл.6, додаток).

- враховуємо вплив радіуса при вершині

різця [11] ст.218, (табл.7, додатки).

К_h3 = 0,98 – враховує вплив величини зносу різців [11] ст.218 (табл. 5, додатки)

К_пр = 0,98*1,0*1,0*1,0*0,87*0,98 = 0,83

n_pz =0,85; Х_pz =1; У_pz=0,75; - показники степенем [11] ст.217 (табл.5, додатки).

Використовуючи дані, що є визначимо значення подач при чорновому проході із умов:

а) допустимого прогину заготовки, формула (1)

б) міцність державки різця

де, [ σ_u ] – допустиме напруження на згин матеріалу державки різця.

Для сталі 45 з НВ = 170 Н/мм², [ σ_u ] = 700МПа

l₁ — виліт різця, l₁ = Н =25мм.

в) жорсткості державки стержня.

де:

f ^’_доп – допустима стріла прогину різця в мм.

f ^’_доп = 0,1 мм [12], методичні вказівки .

г) міцність твердосплавної пластинки , використавши формулу

де, С =( …)*В, В = 5 - товщина пластинки

д) допустимої міцності механізму подач, використовуємо формулу

Cp_x = коефіцієнт, що враховує фізико механічні властивості оброблюваного матеріалу, в Xp_x , Yp_x , np_x - показники степенів , які показують вплив відповідних елементів на осьову складову силу — P_x.

Xp_x =1,2 ; Yp_x = 0,65; np_x = 1,5; Cp_x = 0,21 [11] ст.217 або (табл. 4, додаток)

К_пр = Кφ_х*Кγ_х*Кλ_х*Кh_3х*Кr_х*Км_х

В останньому рівнянні приведені коефіцієнти показують вплив геометричних параметрів вибраного різця (φ,γ,λ), величини допустимого зносу по задній поверхні - h₃ і радіуса при вершині - r на осьову складову — P_x.

По даним табл. 5,6,7 додатку, а також [11] будемо мати:

Кφ_х =1,27; Кγ_х = 1,0;Кλ_х = 0,85; Кh_3х= 0,88; Кr_х = 1.0; Км_х = 1,0.

Тоді величина приведеного коефіцієнта :

К_пр =1,27*1,0*0,85*0,88*1,0*1,0 = 0,91;

е) забезпечення шорсткості обробленої поверхні, використавши залежність.

мм/об.

де,

С_s – коефіцієнт, який враховує фізико-механічні властивості матеріалу оброблюваної заготовки;

R_z – висота мікронерівностей ;

К₀ – поправочний коефіцієнт;

Величину R_z , як середнє значення інтервалу висот мікронерівностей , отримуваних при чорновій обробці знайдемо по табл.2 додатку.

Значення С_s , К₀ і показників степенів X_Rz ,Y_Rz ,z , u – знайдемо в табл.8 додатку.

С_s = 0,17; К₀ = 0,75; X_Rz = 0,12; Y_Rz =0,6; z = 0,15; u = 0,3.

Тоді розрахункове значення подачі

Зі всіх значень подач , які знайдені з умов різних обмежень при чорновому проході вибираємо найменшу подачу, визначувану шорсткістю обробки.

Проаналізувавши значення глибини різання при різних проходах , і враховуючи, що t_чс < t_нп < t_чр, можна з великою вірогідністю допустити, що при напівчистовій і тим більше чистовій обробках значення подач буде лімітуватися тільки шорсткістю обробки .

Визначаємо розрахункові значення подач з умови забезпечення шорсткості при:

напівчистовій обробці (R_z = 40мкм)

чистовій обробці (R_z =6,4 мкм)

Отримані розрахункові найменші значення подач коректуємо по паспортним даним верстату; вибираючи найближче менше:

на чорновому проході ,

напівчистовому проході ,

на чистовому проході .

5. Визначимо значення швидкостей різання.

При чорновій обробці швидкість різання визначимо з умов забезпечення 2^х обмежень:

По-перше, з умов повного використання ріжучих властивостей різця , по формулі

По друге, з умов повного використання потужності електродвигуна головного руху верстата по залежності

В приведених формулах швидкості різання прийняті наступні позначення:

С_V — Коефіцієнт , який враховує вплив фізико – механічних властивостей оброблюваного матеріалу;

Кпр_v – приведений коефіцієнт , який враховує вплив конкретних умов обробки на швидкість різання ;

Т – стійкість інструменту;

m, X_V ,Y_V , n – показники степенів , які визначають вплив визначених параметрів режиму різання на швидкість різання;

N_cm - потужність електродвигуна головного руху;

η – к.к.д. коробки швидкостей з врахуванням клиноремінної передачі; η = 0,85

η₁ – к.к.д. коробки подач и механізму фартуха; η = 0,75;

К_п - коефіцієнт запасу; К_п = 1,2;

Приведений коефіцієнт дорівнює:

Кпр_v= Км_V *Kп_V *Ku_V*Kφ_V*Kφ_1v*Kr_V*Kh_3V ;

де, Км_V – коефіцієнт, який враховує фізико – механічні властивості оброблюваного матеріалу;

Kп_V - коефіцієнт, який враховує стан поверхневого шару заготовки;

Ku_V - коефіцієнт, який залежить від матеріалу ріжучої частині різця;

Kφ і Kφ₁ –коефіцієнти , що враховують вплив відповідних кутів в плані на швидкість різання;

Kr_V – коефіцієнт, що враховує вплив величини радіуса при вершині різця;

Kh_3V – коефіцієнт, що враховує вплив зносу різця по задній поверхні на швидкість різання.

Значення вище приведених даних вибираємо з таблиць 10…15 додатку, або у відповідних довідниках , наприклад [11,13].

Для заданих умов значення коефіцієнтів і показників степенів будуть:

С_V = 340; Км_V = = 1,07; Kп_V = 0,8; Ku_V= 1,0; Kφ = 0,92; Kφ₁= 0,91;

Kr_V = ( )^0,2 =0,87; Kh_3V= 1,1;

Кпр_v = 1,07*0,8*1,0*0,92*0,91*0,87*1,1= 0,69

Т = 40 хв. [11]; табл.10 додатку.

m= 0,2; X_V = 0,15; У_V = 0,45; n =1,75 , для сталі з НВ > 130, [11] ст.213.

Підставивши отримане значення в формули швидкості різання отримаємо:

З двох отриманих значень швидкостей в якості оптимальної вибираємо швидкість різання, що допускається ріжучою властивістю інструмента, так як

V_р.в =V_в.п

Таким чином вважаємо, що для чорнової обробки

32

V_р.в. = V_розр. = 114 м/хв.

Визначимо розрахункове значення частоти обертання шпинделя на чорновому проході

Проводимо коректування значення n_р.шп по паспортним даним верстата . Враховуємо те, що n₄ = 160 об/хв., а n₅ = 200 об/хв. і

n₅ <1,1n_р.шп. приймаємо за дійсне значення - частоту обертання шпинделя n^∂_чр = 200 об/хв.

Дійсна швидкість різання буде

Так як при напівчистовому і чистовому проходах величини

t і S значно менші , ніж на чорновому проході, то можливо передбачити , що швидкість різання при цих проходах буде обмежуватися тільки ріжучими властивостями інструментів .

Тоді швидкість різання при напівчистовій обробці

де, C_V =350; m = 0,2; X_V = 0,15; Y_V = 0,35, табл.10 (додаток)

Розрахункова частота обертання шпинделя

Дійсне значення n_нп.д. після коректування n^∂_нп =315 об/хв.

Дійсна швидкість різання при напівчистовій обробці

Знайдемо швидкість різання V_чс і частоту обертання шпинделя n_чс на чистовому проході.

де, C_v = 420; m=0,2; X_V =0,15; Y_V =0,2, табл.10 (додаток).

Коректуємо отримане значення n_чс^розр по паспортним даним верстата дотримуючись умов

Дійсна швидкість різання при чистовій обробці

Визначимо значення потужності , яка затрачається на відповідну обробку , використавши формулу

На чорновий прохід

На напівчистовий прохід

На чистовий прохід

Визначаємо коефіцієнт використання верстата і інструмента

• по потужності верстата:

а) на чорновому проході

б) на напівчистовому проході

в) на чистовому проході

• по швидкості:

а) на чорновому проході

б) на напівчистовому проході

в) на чистовому проході

Визначимо значення основного часу на:

а) чорновий прохід

Тут і далі: l₀ – довжина обробки - l₀ =540мм;

l_n – шлях перебігу, l_n = 3…5мм; l_вр –шлях врізання, l_вр = ;

б) на напівчистовий прохід

в) на чистовому проході

Розраховані елементи режиму різання записати в таблицю.

Таблиця 4.Зведена таблиця результатів.

№ п/п	Вид обробки	Обладнання	Різальний інструмент	Припуск	Елементи режиму різання					Коеф. завантаження
					t, мм	S, мм/об	V, м/хв	n, об/хв	Основний час (хв.)	N %	V %
1	Чорнове точіння від 184 до174	Верстат токарно-гвинторізний 16К20	Різець прохідний прямий φ= 45º, φ1=15º, Т15К6	7	5	0,8	115,6	200	3,42	65	101,4
2	Напівчистове точіння від 174 до 170,8		Різець прохідний прямий φ= 45º, φ1=15º, Т15К6	1,6	1,6	0,4	172	315	4,32	18,5	87
3	Чистове точіння від 170,8 до 170		Різець прохідний прямий φ= 60º, φ1=15º, Т15К6	0,4	0,4	0,15	272	500	7,25	4	88