2.3. Расчет режима резания при сверлении.

Сверлением называется образование отверстия в сплошном материале снятием стружки с помощью режущего инструмента - сверла.

Процесс 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 = 7t*D*n/(1000*60), где D - наружный диаметр сверла, мм; п - 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 = 160 мм по углом 90° друг от друга. Материал детали сталь с пределом прочности о_в = 300 мПа. Материал спирального сверла - сталь быстрорежущая марки Р18. Охлаждение будем производить эмульсией. Сверлить будем на станке модели 2Н135.Расчет режима резания.

2. Определяем подачу S по формуле:

S ⁼ S_габл * К_э,

где S_габл = 0,36 - 0,42 (мм/об). Выбираем из таблицы приложение 1[3], в зависимости от о„ = 300 мПа при сверление отверстий глубиной 1 < 3d, с точностью не выше 12-го квалитета в условиях жесткой технологической системы (1 < 13 < 39,1 = 25); К_э - поправочный коэффициент на подачу, К_э = 1, так как сверлят отверстие глубиной 1 < 3d, с точностью не выше 12-го квалитета и в условиях достаточно жесткой технологической системы. S = (0,36 - 0,42) * 1 = (0,36 - 0,42) мм/об.

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

3. Определяется скорость резания V по формуле: V = (C_v * d^nv * К„) / (T^m * S^),

где Су - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства

материала заготовки и условия обработки;

Т — стойкость сверла, мин;

По приложениям 2 и 3 [3] находим:

Q, = 7.76

Т= 10 мин.

n_v = 0,4

y_v = 0,5

m = 0,2

K_v = K_mu * K_uu *K_lu- поправочный коэффициент на скорость резания; K_mu = K_r * (750/o_B)^nv - поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала; К_r — коэффициент, учитывающий материал инструмента (для сверл из быстрорежущей стали и обрабатываемого материала — углеродистой стали К_r=1)

n_v -показатель степени (для сверл из быстрорежущей стали

обрабатываемого материала - углеродистой стали при о_в <450 мПа, n_v =-0,9);

К_uv, - поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала (для быстрорежущей стали К_uv= 1);

К_lv - поправочный коэффициент, учитывающий глубину обрабатываемого отверстия (при глубине 1 < 3d, K_lv = 1);

V = (7,76 * 13^0,4/10^0,2 *0,4^0,5) * 1(750/300)^-0,9 * 1 * 1 =9,5 м/мин = 0,158 м/с.

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

n= 1000V/πd=(1000*9,5)/(3,14*3)=233 мин-¹

По станку (см. приложение 4[3]) принимаем ближайшую меньшую частоту вращения n=180 мин-¹.

5. Определяем сверлевую силу при сверлении Р₀ по формуле: Р₀ = С_р d^Xp S^Yp *К_р = 55,6* 13*0,4^0,7*0,5 = 190 кгс;

Из приложения 3[3] найдем С_р = 55,6 ,Х_Р = 0,7 ,Y_P = 1,0.

где К_р = (σ/750 )ⁿ = (300/750 )^0,75 = 0,5 - поправочный коэффициент, зависящий от материала обрабатываемой заготовки; n— показатель степени (при обработке углеродистой стали n=0,75).

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

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

M_k = C_md^Xms^YmK_p = 23,0*13²*0,4^0,8*(300/750)^0,75 = 932,8 кгс*мм;

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

7. Эффективная мощность N_e, расходуемая на процесс резания:

N_e = М_kдоп*n/974000 = 0,74 кВт.

7. Расчетная мощность электродвигателя станка N_э :

N_э=N_e/ῃ=0,74/0.7=1.06 кВт

Где ῃ - КПД механизмов и передач станка ῃ = 0,7.

Обработка возможна, так как мощность электродвигателя станка 2Н135 (см приложение 4[3]) превышает N_э. N_ст = 4.5 кВт.

9. Определяем основное время Т_о

Это время, затрачиваемое непосредственно на сверление при «ручном» подводе инструмента к заготовке: T₀=L/S*n

Где L =l+l_вр +1_пер - полная длина перемещения сверла, мм;

l= 25 глубина отверстия, мм;

l_вр = d/2*ctg φ = 13 / 2 * ctg 59° = 4,5 мм - глубина врезания сверла в заготовку;

1_пер >= 3S - длина перебега инструмента, мм;

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

T₀ =(25+4,5+3*0,4)/(0,4*180)=0,43 мин

Расчет произведен для одного отверстия.