2.3 Расчет режима резания при сверлении.

Сверлением называется образование отверстия в сплошном материале снятием стружки с помощью режущего инструмента - сверла. Сверление осуществляют при сочетании вращательного движения инструмента вокруг оси - главного движения резания, поступательного его движения вдоль оси -движения подачи (рис.2.3). На сверлильном станке оба движения сообщаются инструменту.

За скорость главного движения V принимают окружную скорость точки режущей кромки, наиболее удаленной от осей сверла, м/с (м/мин):

2. 

V=π*d*n/(1000*60),где d - наружный диаметр сверла (мм), n - частота вращения сверла (мин^-1).

Подача S (или скорость движения подачи) равна осевому перемещению сверла за один оборот, мм/об.

Под режимом резания при сверлении понимается совокупность значений скорости резания и подачи.

П

Рис. 2.3

роцесс резания при сверлении протекает в более сложных условиях, чем при точении. В процессе резания затруднены отвод стружки и подвод охлаждающей жидкости к режущим кромкам инструмента. При отводе стружки происходит трение ее о поверхность канавок сверла и сверла о поверхность отверстия. В результате повышаются деформация стружки и тепловыделение. На увеличение деформации стружки влияет изменение скорости главного движения резания вдоль режущей кромки от максимального значения на периферии сверла до нулевого значения у центра.

За скорость главного движения резания при сверлении принимают окружную скорость точки режущей кромки, наиболее удаленной от оси сверла, м/с (м/мин):

V = π*D*n/(1000*60), где D - наружный диаметр сверла, (мм);

n - частота вращения сверла, об/мин.

Подача S (мм/об) равна осевому перемещению сверла за один оборот. За глубину резания при сверлении отверстий в сплошном материале принимают половину диаметра сверла, мм:

t=D/2, а при рассверливании t=(D-d)/2, где d- диаметр обрабатываемого отверстия (мм).

После токарной обработки деталь поступает на операцию сверления.

1.В данной детали необходимо просверлить 4 отверстия диаметром d=13 мм. Отверстия располагаются по окружности D₄= 130 мм по углом 90° друг от

друга. Материал детали сталь с пределом прочности σ_в = 500 мПа. Материал спирального сверла - сталь быстрорежущая марки Р18. Охлаждение - эмульсией. Сверлить будем на станке модели 2Н135.Расчет режима резания:

2.Определяем подачу S по формуле

S=S_табл*Кэ,

где S_табл ⁼ 0,25-0,27 (мм/об).

Выбираем из таблицы приложение 1[3], в зависимости от σ_в = 500 МПа при сверлении отверстий глубиной 1 ≤ 3d, с точностью не выше 12-го квалитета в условиях жесткой технологической системы;

К_э- поправочный коэффициент на подачу, К_э = 1, так как сверлят отверстие глубиной 1 < Зd, с точностью не выше 12-го квалитета и в условиях достаточно жесткой технологической системы.

S = (0,28-0,32) * 1 = (0,28-0,32) мм/об

Подача на станке устанавливается в пределах выбранного табличного диапазона (согл. прил. 4[1]). Принимаем S = 0,3 мм/об.

3.Определяется скорость резания V по формуле:

V=(Cv* d^nv* Kυ)/(T^m* S^yv),

где С_у - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства материала заготовки и условия обработки;

Т - стойкость сверла, мин;

По приложениям 2 и 3 [3] находим:

С_у = 7,76;

Т= 10 мин.

n_у = 0,4;

y_у= 0,5;

m= 0,2;

К_у = К_mυ * К_uυ *К_lυ - поправочный коэффициент на скорость резания;

К_mυ= К_г * (750/σ_в)^ny— поправочный коэффициент, учитывающий влияние

физико-механических свойств обрабатываемого материала; К_г - коэффициент, учитывающий материал инструмента (для сверл из быстрорежущей стали и обрабатываемого материала — углеродистой стали К_г=1);

n_v - показатель степени (для сверл из быстрорежущей стали

обрабатываемого материала - углеродистой стали при σ_в =450-550 МПа,

n_v=-0,9);

К_uυ-поправочный коэффициент, учитывающий влияние

инструментального материала (для быстрорежущей стали К_uυ = 1);

К_lυ — поправочный коэффициент, учитывающий глубину обрабатываемого

отверстия (при глубине 1 ≤ 3d, К_lυ =1);

V = [7,76 * 13^0,4/(10^0,2 *0,3^0,5)] * 1 (750/500)-^0,9 *1 *1 = 17,3 м/мин = 0,29 м/с.

4.Определяем частоту вращения шпинделя станка n, полученной по расчету:

n=1000*V/(π*d)=1000*17,3/(3,14*13)=423,6 мин-1

По станку (см. приложение 4[3]) принимаем ближайшую меньшую частоту вращения n=355 мин^-1.

5.Определяем осевую силу при сверлении Р₀ по формуле:

Р₀ = С_р*d ^Xр*S^Ур*K_р = 55,6*13^1,0*0,3^0,7*(500/750)^0,75 =230 кгс;

Из приложения 3[3] найдем С_р = 55,6;

Х_Р = 1,0;

У_Р =0,7;

где К_р = (σ_в/750)^0,75= (400/750)^0,75 - поправочный коэффициент, зависящий от материала обрабатываемой заготовки; n— показатель степени (при обработке углеродистой стали п=0,75).

По паспортным данным станка (приложение 4 [4]) наибольшее осевое усилие, допускаемое механизмом подачи станка-1500 кгс. Следовательно назначенная подача S = 0,3 мм/об допустима.

6. Определяем крутящий момент М_к от сил сопротивления резанию при сверлении по эмпирической формуле:

М_к = С_md^ХmS^УmК_m = 23* 13^2,0*0,3^0,8*(500/750 )^0,75 =1094,2 кгс*мм;

Из приложения 3[3] найдем С_m = 23;

Х_m = 2,0;

У_m = 0,8.

Крутящий момент обеспечивается станком (допускаемый крутящий момент - 4000 кгс*мм).

7. Эффективная мощность N_е, расходуемая на процесс резания:

N_е = М_кдоп*n/974000 = 4000*355/974000 = 1,45 кВт.

8. Расчетная мощность электродвигателя станка N_э :

N_э = N/η=1,45/0,7=2 кВт,

где η-КПД механизмов и передач станка η=0,7

9. Определяем основное время Т₀. Это время, затрачиваемое непосредственно на сверление при «ручном» подводе инструмента к заготовке:

Т₀ = L/( S*n)

L = l + l_вр +l_пер=20+13/2*ctg59+3*0,3=24,8 - полная длина перемещения сверла, мм;

где

l= — глубина отверстия, мм

1_вр=d/2*ctgφ-глубина врезания сверла в заготовку, мм,

1_пер ≥3S— длина перебега инструмента, мм;

Принимаем угол при вершине сверла 2φ= 118°, рекомендуемый при

обработке стали. Таким образом:

Т₀= 24,8/(0,3*355)=0,23 мин.

Расчет произведен для одного отверстия