1. Аналитический расчёт режимов резания на операцию точение (чистовой переход). Блок исходных данных:

1. Тип производства – серийное

2. Вид заготовки – пруток Æ35

3. Материал детали – 10Х23Н18

4. Диаметр обработанной поверхности – Æ25k6

5. Длина заготовки – 2D

6. Шероховатость обработанной поверхности – Ra 1,63

7. Крепление заготовки – в патроне

Содержание операции – точить поверхность 25k6 на длину 70 мм начисто.

Решение.

1. Выбор марки инструментального материала и геометрии режущей части инструмента.

Сталь 10Х23Н13 относится к группе коррозионно-стойкие, жаростойкие, хромоникелевые стали аустенитного, аустенитно-ферритного и аустенитно-мартенситного классов.

При назначении режимов резания одним из основных технологических мероприятий является обоснованный выбор оптимальной марки, инструментального материала.

Для чистовой обработки жаропрочных деформируемых сплавов, относится к группе – У, максимальная глубина резания до 1 мм [1, табл. 1.1., стр. 7]. Поэтому рекомендуемые марки твердых сплавов : ВК6-ОМ, ВК3-М. Окончательно принимаем марку ВК3-М, относящаяся к металлокерамичес-ким твердым сплавам (М - мелкозернистая структура, величина зерна до 1 мкм), зная то, что сплавы ВК с меньшим содержанием С_о используется для чистовой обработки.

2. Назначение конструкции и геометрии инструмента.

Исходя из конфигурации детали и механических свойств, выбираем резец с паяными пластинами твёрдого сплава по ГОСТ 18879-73, тип 1 2,табл.6, стр.120, со следующей геометрией режущей части:

=90^о ,₁=15^о, =0^о, =₁=10^о, =0^о  1, стр. 35, f=0,1 мм, b=3,5 мм, R=6 мм, R₁=1 мм  1, табл. 3.3,стр. 17 .

3. Выбор глубины резания t и числа проходов I.

Глубина резания определяется по формуле : ,

где D - диаметр необработанной поверхности заготовки;

d – диаметр обработанной поверхности.

Получаем : мм.

В зависимости от вида обработки и группы обрабатываемого материала [1, табл. 1.1, стр.7] возможны один получистовой проход с глубиной резания t=3 мм и один чистовой с t=1 мм. Таким образом, допустимы два числа прохода.

Для нормирования выбираем окончательный проход с максимальной глубиной резания (для обеспечения максимальной производительности) t=0,5 мм, предельной для обработки с R_z≤20.

Число проходов определяется по формуле :

Припуск на обработку поверхности в зависимости от шероховатости равен h=1, таким образом :

3. Выбор подачи инструмента.

1. Определение подачи S₁ по заданной шероховатости обработанной поверхности в зависимости от радиуса при вершине резца.

S₁=0,12 мм  об.  2. табл. 14, стр. 268 

2. Определение подачи по прочности пластины твёрдого сплава (S₂) – табличным способом.

S₂=S_2т*k₁*k₂ , мм  об (1)

где S_2т – табличное значение подачи

k₁- поправочный коэффициент ,зависящий от механических свойств обрабатываемого материала [_в=750 мПа].

k₂- поправочный коэффициент ,зависящий от величины главного угла в плане.

Выбираем из условия, что глубина резания t=4 мм и от толщины пластины n=6 мм, таким образом :

S_2т=2,6 мм  об 2, табл.13, стр.268

при _в=500 мПа k₁= 1 2, табл.13, стр.268

при φ=90^º k₂=0,4 2, табл.13, стр.268

S₂=2,6*1*0,4=1,04 мм  об

3. Расчёт подачи по прочности механизма подачи станка (S₃).

Наибольшее усилие, допускаемое механизмом подачи станка, сравнивается

с осевой соответствующей силы резания P_x.

Q_ст.P_x (2)

Н (3)

где C_p–коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала, материала и геометрии резца на силу резания P_x.

x_р, у_р, n_p – показатели степени, характеризующие влияние t, S и V на величину осевой силы P_x;

k_p – поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

,

где k_Mp – поправочный коэффициент, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала.

k_p – поправочный коэффициент, учитывающий главный угол в плане 

k_p – поправочный коэффициент, учитывающий передний угол .

k_p – поправочный коэффициент, учитывающий угол наклона главной режущей кромки .

k_rp–поправочный коэффициент, учитывающий радиус при вершине резца r.

Подставив формулу (3) в выражение (2) и решив это уравнение относительно подачи, получим:

, мм/об (4)

Принимаем предварительное значение скорости V_д=126 м/мин.

Для жаропрочных сплавов определяем следующие значения :

C_p=204 ; x_p=1 ; y_p=0,75; n_p=0 [2, табл. 22, cтр.273]

, (5)

где n – показатель степени;

_в – допускаемое напряжение.

Поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента определяется по :

- при главном угле в плане φ=90º k_р=1,17 [2, табл. 23, cтр.275]

- при переднем угле в плане γ=0º k_р=1,4 [2, табл. 23, cтр.275]

- при угле наклона главного лезвия λ=0º k_р=1 [2, табл. 23, cтр.275]

- с радиусом при вершине r=1 мм k_rр=1 [2, табл. 23, cтр.275]

Тогда поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания равен: k_p=1*1,17*1,4*1=1,638 (*)

мм / об

4. Расчёт подачи по жёсткости детали в связи с точностью обработки.

В процессе обработки под действием сил резания деталь деформируется.

Это приводит к изменению взаимного расположения детали и вершины резца, определяющий геометрическую форму и размеры обрабатываемой поверхности, где деталь изгибает сила Q.

Q ==1,1*P_z (6)

Допустимая стрела прогиба детали  при чистовой обработке определяется по формуле:

, мм

где ∆ - допуск на D;

D-диаметр заготовки;

Единица допуска - это множитель в формулах допусков системы. Зависимость между единицей допуска i и номинальным значением размера D выражается формулой :

(1^*)

i – является мерой точности, так как допуск получается произведением i на безразмерный коэффициент а :

∆=а*i

Зависимость (1^*) представляет кубическую параболу (см. рис.)

i(∆)

1 3 6 8 10 D, мм

Рис. Зависимость между единицей допуска iи номинальным значением размераD

Для каждого интервала принята постоянная величина i (а следовательно и допуска ∆), равная ординате среднегеометрического значения интервала D ; значит при подсчете единицы допуска по формуле (1^*) кубический корень извлекается не из любого заданного числа, а из среднего геометрического значения интервала размеров, в котором находится размер.

Так как размер 20 мм находится в интервале 18-30 мм[2, табл.2,стр.441], то среднее геометрическое значение интервала мм. Значит при диаметре 20 ммD=23,2 мм ;

мкм

Безразмерный коэффициент а устанавливается в зависимости от заданного квалитета и независящий от номинального размера :

а=6 [2,табл. 3, стр. 443]

Таким образом : ∆=6*1,3*10^-3=0,01 мм

=0,20,01=0,002 мм.

Так как деталь закреплена в патроне и поджата задним центром, то :

(7)

где l - длина детали, мм;

Е - модуль упругости материала детали, кг/ мм²;

J - момент инерции поперечного сечения детали, мм⁴.

,мм⁴ , для круглого сечения

Сила P_z определяется по формуле:

(8)

где C_p-коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала, материала и геометрии резца на силу резания P_x.

t – глубина резания;

Подставив формулу (7) и (8) в выражение (6) и решив это уравнение относительно подачи, получим:

, мм / об (9)

l=1.5*H , мм

Рассчитываем момент инерции : мм⁴ и находим подачу :

мм /об

3.5.Расчёт подачи по прочности державки резца.

Резец можно считать балкой, защемленной одним концом и нагруженной на другом тремя силами: P_z, P_y, P_{x ,}создающими сложное напряженно-деформированное состояние в державке резца. Однако, как показывает анализ, с достаточной для практики точностью прочность резца может быть рассчитана по силе .

Прочность державки резца проверяют расчётом на изгиб от действия вертикальной составляющей силы резания.

Итак, , а ,

где - момент сопротивления;

–допускаемое напряжение на изгиб материала державки резца, кг мм²

Для прямоугольного сечения:

;

где В и H – толщина и высота державки резца соответственно;

; ,откуда

(10)

В=16 мм, Н=20 мм, 2, табл. 6, стр.120

мм/ об

5. . Расчёт подачи по жёсткости державки резца.

Под действием сил резания державка резца деформируется и в результате отклонения вершины резца от первоначального положения возникают погрешности.

Стрелка прогиба при чистовом точении=0,03…0,05 мм; момент инерции для круглого сечения,

Отсюда

, (11)

где – модуль упругости материала державки резца.

мм/ об

В результате расчётов получили:

S₁ = 0,12 мм об

S₂ = 1,04 мм об

S₃ = 0,51 мм об

S₄ = 3,7 мм об

S₅ = 2,6 мм  об

S₆ = 8,27 мм об

Из полученных значений принимаем наименьшую подачу S₁=0,12 мм об.