3.4. Расчет стойкости инструмента

Определим экономический период стойкости инструмента Т_э, соответствующий наименьшей себестоимости механической обработки [5, 8]

, мин., (3.15)

где m – показатель относительной стойкости;

– время на смену затупившегося инструмента и его подналадку за период стойкости, мин.;

с – стоимость эксплуатации инструмента за период его стойкости, руб.;

Е – стоимость станко-минуты, руб.;

, (3.16)

где – минутная заработная плата рабочего с начислениями, руб.;

– затраты, связанные с эксплуатацией станка в течение 1 мин. его работы, руб.

3.5. Расчет скорости резания

Скорость резания рассчитывается из условия полного исполь­зования режущих свойств инструмента и полного использования мощности станка.

1. Расчет скорости резания из условия полного использования режущих свойств инструмента.

Выбрав глубину резания t, подачу s, период стойкости инструмента Т_э, скорость резания можно рассчитать по формуле

, м/мин; (3.17)

где С_V – коэффициент, характеризующей условия обработки, для которых разрабатывались нормативные материалы;

K_V – обобщенней поправочный коэффициент, учитывающий влия­ние измененных условий резания на величину скорости резания;

х_V, у_V – показатели степени, характеризующие влияние t и s на скорость резания.

Скорость резания можно определить по формуле

, м/мин. (3.18)

Подставив выражение (3.18) в уравнение (3.17) и решив это уравнение относительно подачи, получим

; (3.19)

, мм/об. (3.20)

По уравнению (3.20) для каждого числа оборотов шпинделя может быть найдена такая подача , при которой режущие свойства резца будут использованы полностью, т.е. будет обеспечиваться выбранный период стойкости инструмента Т_э.

2. Расчет скорости резания из условия полного использования мощности станка.

Мощность на шпинделе станка N_шп должна равняться мощности процесса резания N_рез.

, кВт, (3.21)

где – мощность двигателя станка, кВт;

η – КПД станка;

К_п – коэффициент перегрузки станка.

, кВт, (3.22)

где Р_z – тангенциальная составляющая силы резания, Н.

, кВт. (3.23)

Скорость резания можно определить по формуле

, м/мин. (3.24)

3.6. Расчет подачи, при которой полностью используются режущие свойства инструмента и мощность станка

Подставим выражение (3.8) и (3.24) в уравнение (3.23):

. (3.25)

Решив уравнение (3.24) относительно подачи, получим

. (3.26)

. (3.27)

По уравнению (3.27) для каждого числа оборотов шпинделя мо­жет быть найдена такая подача s_ст, при которой мощность станка будет использована полностью.

Есть такая подача, при которой полностью используются ре­жущие свойства резца и мощность станка. Такая подача называется одновременной и обозначается s_одн.

Для нахождения подачи s_одн делим уравнение (3.26) на уравнение (3.19):

, (3.28)

откуда . (3.29)

На двойной логарифмической сетке построим прямые линии уравнений (3.20) и (3.27), рис. 3.4.

Точка пересечения прямых дает значения подачи и оборотов шпинделя, при которых полностью используются режущие свойства резца и мощность станка.

Рис. 3.4. К определению s_одн

Сравним подачи s₀ и s_одн. Могут быть три случая:

1) s₀ > s_одн;

2) s₀ < s_одн;

3) s₀ = s_одн.

Третий случай – идеальный, при нем находятся обороты шпинделя n_одн и подсчитывается скорость резания при этих оборотах.

Первый случай: s₀ > s_одн.

В этом случае ограничение происходит по мощности станка. Находим обороты шпинделя n по уравнению (3.26), в которое надо подставить подачу s₀.

Большинство станков имеют ступенчатый ряд чисел оборотов шпинделя. Поэтому найденное расчетом число оборотов будет нахо­диться между какими-то соседними числами оборотов шпинделя n_x и n_x+1 (рис. 3.5).

Для оборотов n_x берется подача s₀.

Для оборотов n_x+1 берется подача s'₀, подсчитываемая по уравнению (3.28), в которое вместо n надо подставить n_x+1.

Таким образом, на заданном станке можно работать на одном из двух режимов: n_x – s₀ или n_x+1 – s'₀. Выгоднее работать на том режиме, который обеспечит большую производительность, т.е. большую минутную подачу.

Рис. 3.5. К определению s₀ и s'₀

Поэтому сравниваем: ;

. (3.30)

Выбираем ступень, при которой минутная подача больше.

Второй случай: s₀ < s_одн.

В этом случае ограничение происходит по режущим свойствам резца. Находим обороты шпинделя n по уравнению (3.26), в которое надо подставить подачу s₀.

Полученное расчетом число оборотов будет находиться между соседними числами оборотов шпинделя n_у и n_у+1 (рис. 3.6).

Рис. 3.6. К определению s₀ и

Для оборотов n_у берется подача s₀.

Для оборотов n_у+1 берется подача , подсчитываемая уравнением (3.27), в которое вместо n надо подставить n_у+1.

Таким образом, на заданном станке можно работать на одном из двух режимов: n_у – s₀ или n_у+1 – . Выгоднее работать на том режиме, который обеспечит большую минутную подачу.

Поэтому сравниваем: ;

. (3.31)

Выбираем ступень, у которой минутная подача больше.

3.7. Расчет машинного времени

Расчет машинного времени производится по формуле (2.14).

4. РАСЧЕТ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ СВЕРЛЕНИИ

4.1. Выбор марки инструментального материала, конструкции и геометрии сверла

Выбор марки инструментального материала, конструкции и геометрии сверла (табл. П. 1.1–П. 1.4, П. 4.1–П. 4.5 или [8, 11, 13–17]).

4.2. Выбор глубины резания t

При сверлении глубина резания t=0,5D при рассверливании t=0,5(D–d), где D – диаметр сверла, мм; d – исходный диаметр отверстия, мм;

4.3. Выбор подачи

Подача при сверлении выбирается максимально допустимой по прочности сверла (табл. П. 4.6).

При рассверливании отверстий подача, рекомендованная для сверления, может быть увеличена до 2 раз [13]. При наличии ограничивающих факторов подачи при сверлении и рассверливании равны.

После выбора подачи, ее величина корректируется по станку (для универсального оборудования).

4.4. Расчет скорости резания

Скорость резания при сверлении определяется по формуле

, м/мин, (4.1)

а при рассверливании

, м/мин. (4.2)

Значения коэффициента С_V и показателей степени х, у и m приведены в табл. П. 4.7–П. 4.10.

Значение периода стойкости Т – в табл. П. 4.9.

Общий поправочный коэффициент К_V является произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки К_МV, материала инструмента К_ИV и коэффициента, учитывающего глубину сверления К_lV.

К_V= К_МV ·К_ИV ·К_lV. (4.3)

К_МV – в табл. П.3.13, П.3.14, П.3.16;

К_ИV – в табл. П.3.17;

К_lV – в табл. П.4.10.

Выбор оптимальной скорости резания при сверлении труднообрабатываемых материалов рекомендуется выполнять по [10].

Расчет оборотов шпинделя п определяют по формуле (2.3), где D – диаметр сверла, мм.

Число оборотов шпинделя уточняется по станку (для универсального оборудования) и рассчитывается уточненная скорость резания.