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.

7.1 Режим резания при фрезеровании .

7.1.1. Глубина резания t , мм, зависит от припуска на обработку и требуемого класса шероховатости обработанной поверхности. При припуске более 5 мм фрезерование выполняют за два прохода, оставляя на чистовую обработку 1 – 1,5 мм.

В данном случае t= 4 поэтому фрезерование выполняется за один проход.

7.1.2 На фрезерных станках настраивается минутная подача S_M, мм/мин, т.е. скорость перемещения стола с закрепленной деталью относительно фрезы. Элементы срезаемого слоя, а следовательно, и физико-механические параметры

процесса фрезерования, зависят от подачи на зуб S_Z, т.е. перемещения стола с деталью (в мм) за время поворота на 1 зуб. Шероховатость обработанной поверхности зависит от подачи на 1 оборот фрезы, S₀, мм/об.

Между этими тремя значениями имеется следующая зависимость:

, (1)

где n – частота вращения, об/мин;

z – число зубьев фрезы.

Примем из справочной литературы Z=12; S_Z=0.14 мм/зуб.(4,9-11)

7.1.3. Расчетную скорость резания определим по эмпирической формуле:

, (2)

где C_V – коэффициент скорости резания, зависящий от материалов режущей части инструмента и заготовки и от условий обработки;

Т – расчетная стойкость фрезы, мин;

m – показатель относительной стойкости;

X_V – показатель степени влияния глубины резания;

Y_V – показатель степени влияния подачи;

n_V – показатель степени влияния ширины фрезерования;

P_V – показатель степени влияния числа зубьев;

q_V – показатель степени влияния диаметра фрезы на скорость резания;

K_V – поправочный коэффициент на измененные данные.

Найдем значения этих коэффициентов: C_V=72; q_V=0.2; X_V=0.5; Y_V=0.4; U_V=0.1; P_V=0.1; m=0.15; T=120; D=30 мм; B=5 мм;z=12;t=4 мм.

Поправочный коэффициент K_v определяется как произведение ряда коэффициентов, в частности :

K_V=K_vK_nvK_иv (3)

где K_v – коэффициент, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания ;

K_nv –коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

K_иv -коэффициент, учитывающий инструментальный материал.

Значение поправочных коэффициентов возьмём из таблиц

K_v= 1,9; K_nv = 0.8 ;K_иv= 1.25

Поправочный коэффициент K_V равен (3):

Подставим численные значения в формулу (2):

Подсчитаем частоту вращения шпинделя, об/мин, по формуле :

, об/мин (4)

где V_P – расчетная скорость резания, м/мин;

D – диаметр фрезы, мм.

Определим фактическую частоту вращения шпинделя на основании закона изменения по геометрической прогрессии, знаменатель  которой определяется по формуле ( 5). Для этого найдем _n и определим весь ряд n

, (5)

где n_z и n₁-максимальное и минимальное значения частоты вращения;

z-количество ступеней частоты вращения;

,

Примем _n=1,26

Значение _n не совпадает со стандартным. Теперь определяем n_ф из геометрического ряда:

n₂=n₁_n=311,43=44;

n₃=n₁_n²=31(1,43)²=63;

n₄=n₁_n³=31(1,43)³=91;

………………………………

n₆=n₁_n⁵=31(1,43)⁵=186;

n₇=n₁_n⁶=31(1,43)⁶=266;

n₈=n₁_n⁷=31(1,43)⁷=381;

n₉=n₁φ_n⁸ =31ּ(1.43)⁸ =545;

n₁₀=n₁φ_n⁹ =31ּ(1.43)⁹ =781;

Таким образом n_ф=781 об/мин;

Определяем фактическую скорость резания V_ф по формуле (6):

, м/мин (6)

где D – диаметр фрезы, мм;

n_ф- частота вращения шпинделя, об/мин;

м/мин

7.1.4 Подсчитаем минутную подачу:

S_M=S_Z Z n_{ф ,} (7)

Подставим численные значения в формулу (7)

мм/мин

S_ф находим согласно закона изменения её по геометрической прогрессии, знаменатель  который определяется по формуле:

, (30)

где S_z и S₁ – максимальное и минимальное значения подачи;

z – количество ступеней подачи;

Значение

Теперь определим весь ряд S по геометрической прогрессии:

S₂=S₁_s=251,42=35,5;

S₃=S₁_s²=25(1,42)²=50;

S₄=S₁_s³=25(1,42)³=71;

………………………………

S₁₁=S₁_s¹⁰=25(1,42)¹⁰=833;

S₁₂=S₁_s¹¹=25(1,42)¹¹=1183;

S₁₃=S₁_s¹²=25(1,42)¹²=1680;

S₁₄=S₁_s¹³=25(1,42)¹³=2386;

S₁₅=S₁_s¹⁴=25(1,42)¹⁴=3388;

Из данного ряда следует, что ближайшая меньшая из числа осуществляемых на станке S_ф равна S_ф=3388 мм/об.

Определим фактическую подачу на зуб, мм/зуб

, мм/зуб (9)

Подставим численные значения в формулу (9):

S_Z=, мм/зуб

7.1.5 Величину силы резания при фрезеровании определим по эмпирической формуле:

, (10)

где t – глубина фрезерования, мм;

S_z – фактическая подача, мм/зуб;

B – ширина фрезерования, мм/зуб;

Z – число зубьев фрезы;

D – диаметр фрезы, мм;

n_ф – фактическая частота вращения фрезы, об/мин;

Принимаем следующие значения этих коэффициентов: t=4 мм; C_p=382.2; X_p=0,83; Y_p=0,65; u_p=1; W_p=0; q_p=0,83; Z=12; D=30; K_p=0,66.

Подставим численные значения в формулу (10):

H

7.1.6 Коэффициент мощности станка определяется по формуле:

, (11)

где -мощность приводного электродвигателя, кВт;

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

(12)

где N_э -эффективная мощность на резание, определяемая по формуле

(13)

Подставив значения в формулы (13) получим:

кВт

Подставив значения в формулы (12) получим:

Теперь вычислим коэффициент использования мощности станка по формуле (11):



7.1.7 Основное технологическое машинное время t₀ ,мин, подсчитаем по формуле :

t₀=, (14)

где L – расчетная длинна обработки, мм;

i – число проходов;

S_M – фактическая минутная подача, мм/мин.

Расчетная длина обработки включает длину обработки l, величину врезания l₁ и перебег фрезы l₂, тоесть L=l+l₁+l₂.

Определим величину врезания по формуле :

l₁=, мм (15)

l₁=мм

l₂ примем равный 4 мм, l=15 мм. После подстановки получили L=22.74 мм.

t₀=, мин

8 Нормирование времени, определение расценки и себестои­мости механической обработки детали.

8.1. Штучное время на механическую обработку одной детали при фрезеровании.

Штучное время на механическую обработку одной детали t_ШТ состоит из следующих частей:

1)Основного технологического (машинного) времени to, мин, равного сумме значений машинного времени для всех переходов данной операции;

2)Вспомогательного времени t_в равного сумме значений его для всех переходов;

3)Времени организационного и технического обслуживания рабочего места t_об;

4)Времени перерыва на отдых и физические потребности t_ф т.е.

t_шт=t₀+t_в+t_об+t_ф (16)

Основное технологическое(машинное) время — это время, непосред-­ ственно затраченное на процесс резания, подсчитываемое для каждого пере­хода.

t₀=0,017 мин

Вспомогательное время - время на установку, закрепление и снятие детали, подвод и отвод инструмента, включение и выключение станка, про­верку размеров. Вспомогательное время принимается по нормативам на каж­дый переход и в том числе на вспомогательные переходы, установку, переус­тановку и снятие детали; суммируется целиком на операцию.

t_в=0.8 мин

Оперативным временем называется сумма основного технологиче­ского и вспомогательного времени

t_оп=t₀+t_в=0.017+0.8=0.817 (17)

Время на организационное и техническое обслуживание рабочего места t_об включает: время на подналадку, чистку и смазку станка, на получе­ние и раскладку инструмента, смену затупленного инструмента и т.п.

Время на обслуживание рабочего места t_об, а также на отдых и физические потребности назначается на операцию в процентах от оперативного времени по нормативам:

(18) (41)

где  - процент на обслуживание рабочего места, принимаемый на предприятиях транспорта в пределах 4-7% от оперативного времени;

 - процент на отдых и физические потребности, составляющие в единичном и серийном производстве 4-6, в крупносерийном и массовом 5-8% от оперативного времени.

По формуле (18) получаем:

мин.

Таким образом теперь по формуле (16) мы можем подсчитать t_шт:

мин.

8.1.2 Штучно-калькуляционное время на операцию вычисляется по формуле

(19) (42)

где t_пз – подготовительно-заключительное время на всю партию деталей, мин;

n – число деталей в партии.

мин.

8.1.3 Подготовительно-заключительное время – это время определяется в целом на операцию и включает время, затраченное рабочим на ознакомление с технологической картой обработки детали, на изучение чертежа, наладку станка, получение, подготовку, установку и снятие приспособления для выполнения данной операции.

В соответствии с литературой подготовительно-заключительное время принимаем равным 40 мин.

8.1.4 Расценка на выполненную работу, то есть стоимость рабочей силы P определяется по формуле :

(20) (43)

где C_т – тарифная ставка соответствующего разряда;

K – коэффициент.