7 Расчет режимов резания

Производительность и себестоимость обработки изделий на металлорежущих станках, качество обработанной поверхности зависят прежде всего от принятых режимов резания. Поэтому важен выбор их оптимальных значений при проектировании технологического процесса механической обработки.

Оптимальные, т.е. наивыгоднейшие, режимы резания выбираются из условий наиболее полного использования режущей способности инструмента, кинематических и силовых способностей станка. При этом должны обеспечиваться высокая производительность, требуемые точности и шероховатость обработанной поверхности и минимальная себестоимость.

7.1Режим резания при точении.

7.1.1 Вначале определим для заданной обрабатываемой поверхности глубину резания t ,мм, из условия минимального числа проходов:

t=, (3)

где Д₀-диаметр поверхности до обработки, мм;

Д₁-диаметр поверхности после обработки, мм. Подставляя известные значения:

Д₀=90;

Д₁=82;

t=мм,

Так как глубина резания не превышает 5 мм, то обработаем данную деталь за один проход.

7.1.2 Найдем значение подачи S,мм/об по формуле:

S_р=, (4)

где r – радиус округления вершины резца, мм;

R_z – высота неровностей, мм;

R=1мм; R_z=4010^-3мм;

Высоту неровности найдем по следующей формуле:

R_z=4Ra (5)

R_z=4·5 10^-3=0.02

Определим максимально допустимую подачу по формуле (4)

S_р= мм/об;

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

(6)

где С_v - коэффициент, зависящий от материала инструмента, заготовки и условий обработки;

Т - расчетная стойкость инструмента;

X_v, Y_v - показатели степени влияния t и S на V_р;

S_ф- фактическая подача

К_v - поправочный коэффициент на измененные условия, которые вычисляются по формуле:

К_v=К_MvК_nvК_UvК_vК_Фv... (7)

где К_мv -коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала;

К_nv-качество (состояние) заготовки;

К_Uv-материал режущей части инструмента;

К_v-главный угол в плане;

К_ф.-форма передней грани инструмента;

К_nv=0,8; К_Uv =1,00; К_v =1,00; К_Фv = 1,00.

Тогда подставляем данные значения в формулу(7):

Получаем:

К_v=1.3810.8111=1.11 ,

Значения коэффициентов С_v , Т, X_v, Y_v , m имеют следующие значения:

С_v =350, Т=60, X_v=0,15, Y_v =0,35, m=0,2

м/мин

7.1.4 По расчетной скорости резания подсчитаем частоту вращения шпинделя, об/мин.

, (8)

где D₀ - диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

V_p – скорость резания, м/мин;

об/мин,

Фактическую скорость резания принимаем ближайшую меньшую из паспортных данных. В данном случае она ровна n_ф=700 об/мин.

После чего корректируется скорость резания, то есть подсчитывается ее фактическое значение, мм/мин,

(9)

где Д₀-диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

n_ф- частота вращения шпинделя, об/мин;

Подставим численные значения в формулу (9), получим:

мм/мин

7.1.5 Найденные режимы резания могут быть приняты только в том случае, если развиваемый при этом крутящий момент на шпинделе М_шп будет больше момента, создаваемого силами резания, или равен ему, то есть:

(10)

Определим тангенциальную силу P_z, создающую крутящий момент M_рез по формуле:

P_z=C_pzt^xpzS_ф^ypz V_ф^npzk_p (11)

где C_pz – коэффициент, зависящий от материала и условий обработки;

X_pz, Y_pz, n_pz – показатели степени влияния режимов резания на силу P_z;

К_р – поправочный коэффициент на измененные условия, подсчитываемый как произведение ряда поправочных коэффициентов, вычисляется по формуле:

K_p=K_MPK_pK_pK_upK_{p} (12)

Найдем значения этих коэффициентов:

X_pz=1.0; Y_pz=0.75; np=-0.15; К_р=1; K_p=1.1; K_rp=0.93; K_p=1; C_pz=2940

;

Подставим численные значения в формулу (12):

K_p=0,78111,10,931=0,8

По формуле вычисляем тангенциальную силу:

P_z=29404¹0,4^0,7500,8197^-0,15=2142 H

Крутящий момент М_рез, потребный на резание подсчитывается по формуле

, (13)

где P_z- тангенциальная сила, Н;

D₀- обрабатываемый диаметр, мм;

Нм,

Крутящий момент М_шп подсчитывается по формуле :

М_шп=9550, ( 14)

где -мощность приводного электродвигателя, кВт;

По формуле получаем (14)

7.1.6 Коэффициент мощности станка определяется по формуле (15)

, (15)

где -мощность приводного электродвигателя, кВт;

N_под-потребная мощность на шпинделе, которая рассчитывается по формуле (16):

(16)

где N_э -эффективная мощность на резание, определяемая по формуле

(17)

Подставив значения, получим в формулы (16) и (17) получим

Теперь вычислим коэффициент использования мощности станка



7.1.7 Фактическая стойкость инструмента Т_ф рассчитываем по формуле :

(18)

где V_ф – фактическая скорость резания, м/мин;

V_p и Т- расчетные значения скорости и стойкости инструмента;

m- показатель стойкости инструмента.

Вычислим Т_ф по формуле (19):

7.1.8 Основное технологическое (машинное) время.

Время, затраченное на процессе резания определяется по формуле :

₍₁₉₎

где L – расчетная длина обработки, вычисляется по формуле :

L = l+l₁+l₂, (20)

где l – длина обработки, мм;

l₁ – длина врезания, мм;

l₂ – длина перебега инструмента, мм.

Величина врезания рассчитывается по формуле :

₍₂₁₎

_{где t-глубина резания, мм;}

_{-главный угол резца в плане;}

₍₂₂₎

_{Величину перебега принимаем равной 4мм;}

_{Вычислим расчетную длину обработки по формуле (20):}

_{L=58+4+4=66мм}

_{По формуле (21) вычислим основное время:}