Силовий розрахунок
Для вивчення дії сили опору різанню її розкладають на три взаємно перпендикулярні складові сили, що направлені по осях координат верстата: Px – осьова сила; Py – радіальна сила; Pz – тангенційна сила, яку називають силою різання [1].
Осьова сила Px діє вздовж заготовки та при продольному точінні протидіє механизму подач.
Радіальна сила Py - віджимає різець, іі реакція згинає заготовку.
Сила різання Pz направлена по дотичній до поверхні різання та визначає потужність різання Np.
Складові сили різання при точінні розраховують за аналітичною формулою, Н:
Pzxy=10CptxSynKp, |
|
где CP – стала, що враховує умови обробки; x, y, n – показники степеня; t – глибина різання, мм; S – подача, мм/об; – швидкість різання, м/хв; KP – узагальнений поправочний коефіцієнт, що враховує зміну умов обробки по відношенню до табличних.
Kp=KмpKφpKλpKγpKrp, |
|
де Kмр – поправочний коефіцієнт, що враховує властивості оброблюваного матеріалу; Kφр, Kλр, Kγр, Krр – коефіцієнти, що враховують відповідні геометричні параметри різця.
Потужність різання розраховують за формулою, кВт:
|
|
,де Pz – сила різання, Н; – швидкість різання, м/хв.
Основний технологічний (машинний) час – період часу за який якого знімається стружка без безпосередньої участі робітника, хв,
|
|
,де L – шлях інструмента в напрямку робочої подачі, мм; i – кількість переходів, мм,
L=l+Δ1+Δ2, |
|
де l – розмір оброблюваної поверхні у напрямку подачі, мм; Δ1 - величина врізання, мм; Δ2 - величина перебігу, мм, Δ2=1÷2,
Δ1=t·ctgφ, |
|
де t - глибина різання, мм; φ - головний кут в плані різця.
Приклад:
На токарно-гвинторізному верстаті 16К20 проводиться чорнове обточування на прохід валу D=68 мм до d=62hl2 мм. Довжина оброблюваної поверхні L=280 мм; довжина валу l=430 мм. Заготовка – поковка сталь 40х з межею міцності σв=700 МПа. Спосіб кріплення заготовки – в центрах і повідковому патроні. Система ВПІД недостатньо жорстка. Параметр шорсткості поверхні Ra=12.5 мкм. Необхідно: вибрати ріжучий інструмент, призначити режим різання; визначити основний час.
Рішення:
Виконати ескіз обробки
|
Рисунок 1.1 - Ескіз обробки |
Вибрати ріжучий інструмент
Для обточування на прохід вала із сталі 40х приймаємо токарний прохідний різець прямий правий з пластинкою із твердого сплаву T5K10 [2] або [3]. Форма передньої поверхні радіусна з фаскою [3]; геометричні параметри ріжучої частини різця: γ=15°, α=12°, λ=0°, φ=60°, φ1=15°, r=1 мм, f=1 мм [3].
Призначити параметри режимів різання
Глибина різання – при чорновій обробці припуск знімаємо за один прохід, тоді
|
|
,
мм.Призначаємо подачу – для чорнової обробки заготовки з конструкційної сталі діаметром до 100 мм різцем з перерізом 1625 при глибині різання до 3 мм, (T11) [2]:
S=0.6…1.2 мм/об. |
|
У відповідності з паспортними даними верстата (додаток А) приймаємо S=0.8 мм/об.
Швидкість різання, що допускається матеріалом різця, м/хв,
, |
|
де C=340, x=0.15, y=0.45, m=0.2, T=60 хв (T17) [2].
Поправочний коефіцієнт для обробки різцем з твердосплавною пластиною
K=KмKпKиKφ, |
|
|
|
,де KГ=1 – коефіцієнт, який характеризує групу сталі по оброблюваності; - показник степеня (T2) [2].
Тоді
Kп=0.8 (T5) [2]; Kи=0.65 (T6) [2]; Kφ=0.9 (T18) [2];
|
|
,
м/хв.Частота обертання, що відповідає знайденій швидкості різання, об/хв
|
|
.Коректуємо частоту обертання шпинделя згідно паспортних даних верстата – nД=315 об/хв.
Дійсна швидкість різання, м/хв:
|
|
.