Назначение реж.резания. При механической обработке

• Название: При механической обработке
• Анкор: Назначение реж.резания.doc
• Дата: 02.05.2017
• Размер: 18.59 Mb.
• Имя файла: Назначение реж.резания.doc
• Тип: Учебное пособие; #6513
• страница: 5 из 25

4.4. Расчет стойкости инструмента
Определим экономический период стойкости инструмента Т_э соответствующий наименьшей себестоимости механической обработки [4, 5]

, мин, (4.15)
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;
, (4.16)

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

– затраты.связанные с эксплуатацией станка в течение 1 мин его работы, руб.
4.5. Расчет скорости резания V
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; (4.17)
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 иs на скорость резания.

Скорость резания можно определить по формуле
, м/мин. (4.18)
Подставив выражение (4.18) в уравнение (4.17) и решив это уравнение относительно подачи, получим

; (4.19)
, мм/об. (4.20)
По уравнению (4.20) 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, (4.21)
где – мощность двигателя станка, кВт;

η – КПД станка;

К_п – коэффициент перегрузки станка.
, кВт, (4.22)
где Р_z – вертикальная составляющая силы резания, Н.
, кВт. (4.23)
Скорость резания можно определить по формуле
, м/мин. (4.24)

4.6. Расчет подачи, при которой полностью используются режущие свойства инструмента и мощность станка
Подставим выражение (4.8) и (4.24) в уравнение (4.23):
. (4.25)
Решив уравнение(4.24) относительно подачи, получим
. (4.26)
. (4.27)
По уравнению (4.27) 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 (4.26) на уравнение (4.19):

. (4.28)
откуда
. (4.29)
На двойной логарифмической сетке построим прямые линии уравнений (4.20) и (4.27), (рис. 4.4).

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


Рис. 4.4. К определению s_одн
Сравним подачи s₀ и s_одн. Могут быть три случая:

s₀ > s_одн;

s₀ < s_одн;

s₀ = s_одн.

Третий случай – идеальный. При третьем случае находятся обороты шпинделя n_одни 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 (4.26),в которое надо подставить подачуs₀.

Рис. 4.5. К определению s₀ и s'₀
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. 4.5).

Для оборотов n_x берется подача s₀.

Для оборотов n_x+1 берется подача s'₀, подсчитываемая по уравнению (4.28), 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.

Поэтому сравниваем: ;

. (4.30)

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 (4.26), в которое надо подставить подачу s₀.

Полученное расчетом число оборотов будет находиться между соседними числами оборотов шпинделя n_у и n_у+1 (рис. 4.6).


Рис. 4.6. К определению s₀ и
Для оборотов n_у берется подача s₀.

Для оборотов n_у+1 берется подача , подсчитываемая уравнением (4.27), 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, которой обеспечит большую минутную подачу.

Поэтому сравниваем: ;

. (4.31)

Выбираем ступень, у которой минутная подача больше.
4.7. Расчет машинного времени
Расчет машинного времени производится по формуле (3.9).

5. РАСЧЕТ НАИВЫГОДНЕЙШЕГО РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ СВЕРЛЕНИИ
5.1. 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 [9, табл. 48–50].
5.2. Выбор глубины резания t
При сверлении глубина резания t=0,5D(рис. 2.2, а, б), при рассверливании t=0,5(D–d), (рис. 2.2, в).
5.3. Выбор подачи s
Подача при сверлении, без ограничивающих факторов, выбирается максимально допустимой по прочности сверла (табл. П. 4.6).

При рассверливании отверстий подача, рекомендованная для сверления, может быть увеличена до 2 раз [9]. При наличии ограничивающих факторов подачи при сверлении и рассверливании равны.
5.4. Расчет скорости резания V
Скорость резания при сверлении определяется по формуле
, м/мин, (5.1)
а при рассверливании
, м/мин. (5.2)
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, коэффициент, учитывающий глубину сверления К_lV.
К_V= К_МV·К_ИV·К_lV. (5.3)
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.

Расчет оборотов шпинделя п определяют по формуле (3.3), где D – диаметр сверла, мм.

Число оборотов шпинделя уточняется по станку и рассчитывается уточненная скорость резания.
5.5. Расчет крутящего момента М_кр и осевой силы Р₀
Расчет крутящего момента и осевой силы производится по формулам

при сверлении
,Н·м; (5.4)
, Н; (5.5)
при рассверливании
, Н·м; (5.6)
, Н; (5.7)
Значения коэффициентов С_М и С_р и показателей степени q, y приведены в табл. П.4.11. Коэффициент К_р, учитывающий условия обработки, зависит только от материала обрабатываемой заготовки К_р = К_Мр – табл. П.3.22, П.3.23.

5.6. Расчет мощности резания N_рез
Мощность резания рассчитывается по формуле
, кВт, (5.8)
где п – число оборотов шпинделя, определяется по формуле (3.3)
5.7. Расчет мощности электродвигателя станка
, кВ, (5.9)
где η– КПД станка, η=0,81.
5.8. Расчет машинного времени Т_м
, (5.10)
гдеL– общая длина прохода инструмента, мм;

п – число оборотов заготовки в минуту;

s – подача, мм/об.
, (5.11)
где l– длина обработанной поверхности, мм;

l₁– величина врезания, мм;

l₂ – величина выхода (перебега) инструмента, мм.

При сверлении отверстий в труднообрабатываемых материалах для назначения наивыгоднейших режимов резания рекомендуется использовать [9, табл. 44–66] или [7, табл. 74–99].

6. РАСЧЕТ НАИВЫГОДНЕЙШЕГО РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ
6.1. Выбор марки инструментального материала, конструкции и геометрии фрезы
Выбор марки инструментального материала, конструкции и геометрии фрезы (табл. П.1.1, П.1.2, П.5.1–П.5.17).
6.2. Назначение глубины резания t

и ширины фрезерования В
Понятия t и В связаны с размерами слоя заготовки, срезаемого при фрезеровании (рис.2.3).
6.3. Определение подачи на зуб s_z
Подачу на зуб определяют исходя из заданной шероховатости, точности, обрабатываемого материала (чем больше твердость, тем меньше подача), прочности режущей части фрезы, стойкости фрезы, системы СПИД, мощности станка, прочности механизма подачи станка (табл. П.5.18–П.5.21) или [9].
6.4. Определение минутной подачи s_м
Минутную подачу определяют в зависимости от вида фрезерования, диаметра и числа зубьев фрезы, глубины резания (или глубины срезаемого слоя – при торцевом фрезеровании), подачи на зуб и принятого периода стойкости
, мм/мин, (6.1)
где z – число зубьев фрезы;

п – частота вращения фрезы, об/мин.
6.5. Расчет скорости резания V

По установленной минутной подаче находят число оборотов фрезы и скорость резания.

Общая структурная формула скорости резания при фрезеровании имеет вид

, м/мин, (6.2)
Значения коэффициента С_V и показателей степени х, у, и, р и m приведены в табл. П.5.22.

Т – период стойкости фрезы (табл. П.5.23).

Общий поправочный коэффициент К_V является произведением коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки К_МV(табл. П.3.13–П.3.16), материала инструмента К_ИV(табл. П.3.17), коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки К_ПV(табл. П.3.18).
К_V= К_МV· К_ИV·· К_ПV. (6.3)
Число оборотов определяют по формуле
, об/мин, (6.4)
где D – диаметр фрезы, мм.

Число оборотов шпинделя уточняется по станку, и рассчитывается уточненная скорость резания.
6.6. Расчет силы резания и крутящего момента М_кр
Силы резания подсчитывают по формуле
, Н. (6.5)

Значения коэффициента С_р показателей степени х, у, и, q и w приведены в табл. П.5.24. К_Мр – поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала (табл. П.3.22, П.3.23).

Величина остальных составляющих силы резания горизонтальной Р_h, вертикальной Р_V, радиальной Р_у и осевой Р_х – табл. П.5.25.

Составляющая, по которой рассчитывают оправку на изгиб
. (6.6)
Крутящий момент на шпинделе
, Н·м (6.7)
где D – диаметр фрезы, мм.
6.7. Расчет эффективной мощности резания N_е
, кВт. (6.8)
6.8. Расчет мощности электродвигателя станка
Мощность электродвигателя станка рассчитывается по формуле (5.9).
6.9. Расчет машинного времени Т_м
, (6.9)
гдеL– общая длина прохода фрезы в направлении подачи, мм
, (6.10)
где l– длина обработанной поверхности, мм;

l₂– величина врезания, мм

- при обработке плоскости цилиндрической фрезой
; (6.11)
- при обработке торцевой фрезой (симметричное фрезерование)
; (6.12)
- при обработке торцевой фрезой (несимметричное фрезерование)
; (6.13)
l₁ – величина выхода (перебега) инструмента, мм.

При фрезеровании труднообрабатываемых материалов для назначения наивыгоднейших режимов резания использовать [9, табл. 89–99] или [7, табл. 112–162].