Пример:
Задача. Выбрать инструмент и рассчитать режим резания при обработке наружной цилиндрической поверхности детали.
Исходные данные: диаметр обработки 60 мм; длина обработки 40 мм; материал обрабатываемой детали Сталь 45 ГОСТ 1050–94; припуск на обработку 1,5 мм; требуемая чистота обработанной поверхности Rz20; поверхность заготовки без корки после черновой обработки.
Решение. Для обработки используем токарно-винторезный станок модели 16К20 со следующими характеристиками (табл. 16):
наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над станиной − 400 мм;
наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя − 53 мм;
наибольшая длина обрабатываемой заготовки − 2000 мм;
частота вращения шпинделя, об/мин − 12,5 … 1600 об/мин.;
число скоростей шпинделя − 21;
ряд чисел оборотов шпинделя, об/мин: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000;
подача суппорта: продольная − 0,05…2,8 мм/об; поперечная − 0,025…1,4 мм/об;
число ступеней подач − 24;
мощность электродвигателя главного привода − 11кВт;
КПД станка − 0,75.
В качестве инструмента для обработки принимаем токарный проходной прямой резец правый, оснащенный неподвижно закрепленной твердосплавной пластиной марки Т15К6. Стойкость резца устанавливаем Т = 60 мин. ([2] стр. 268). Главный угол в плане φ = 45°. Передний и задний углы резца соответственно: γ = 10°, α = 8° ([5] стр. 347). Радиус закругления при вершине резца r = 0,4 мм. Размеры сечения державки 2516 мм ([2] стр.119) принимаем, исходя из допустимых значений для выбранной модели станка.
Предел прочности при растяжении для обрабатываемого материала σв = 598 МПа ([5] стр. 108). По характеру данный процесс обработки можно охарактеризовать как получистовое точение (табл. 1). Для достижения требуемой точности и чистоты поверхности принимаем глубину резания t = 1,5 мм, т.е. обработку можно осуществить за один проход, i = 1.
По таблице 9 установим следующее значение продольной подачи S = 0,25 мм/об.
Рис.1. Технологическая схема обработки
Рассчитаем скорость резания V по формуле: ,
где: Cv – коэффициент эмпирической формулы и m, x, y – показатели степени выбираются по таблице 12;
–
поправочный коэффициент, получаемый
расчетным путем по формуле:
.
– коэффициент,
учитывающий свойства обрабатываемого
материала:
=
(табл. 3), где
=
1 , nv
= 1 (табл. 4),
=
= 1,25.
– коэффициент,
отражающий состояние поверхности
заготовки.
Т.к. поверхность заготовки без корки, то =1 по табл. 5.
– коэффициент,
учитывающий качество материала
инструмента.
По табл. 6 =1.
=
1,25.
Подставляя полученные табличные и расчетные значения в формулу расчета скорости резания, получим:
250,8
м/мин.
О
пределим
частоту вращения шпинделя:
где: Vр – скорость резания; D – наибольший диаметр обработки, D= 63 мм.
об/мин.
П
о
паспорту станка принимаем nшп
= 1250 об/мин.
Рассчитаем фактическую скорость резания:
,
где nст – принятое по паспорту станка число оборотов шпинделя.
247,28
м/мин.
Определим тангенциальную составляющую силы резания:
,
где Cp = 300; x = 1; y = 0,75; n = -0,15 − коэффициенты эмпирической формулы, определяемые по табл. 13.
Кр – поправочный коэффициент на условия резания.
.
Определим значения коэффициентов, влияющих на условия резания по таблицам 14, 15.
,
n=0,75
/ 0,35.
,
,
,
.
Таким образом,
.
Подставив полученные значения в формулу расчета Pz,, получим:
Н.
Рассчитаем эффективную мощность резания:
,
кВт;
=
1,73 кВт.
Рассчитаем потребляемую мощность:
, кВт,
где ήст − КПД станка - 0,75.
=
2,31 кВт.
Коэффициент использования станка по мощности рассчитывается по формуле:
;
=21
%.
Рассчитаем основное технологическое время:
, мин,
где: L – длина обработки; nст.– число оборотов шпинделя; Sст. − подача; i – число проходов.
Расчетная длина обработки при точении:
, мм,
где – действительная длина детали (чертежный размер), =40 мм;
– величина врезания резца, мм;
=1,5 мм;
– выход (пробег) резца, мм;
=0,5 мм.
=
0,134 мин.