Расчет режимов резания для операции точения

[]

МЕТОДИКА НОРМАТИВНОГО РАСЧЕТА  РЕЖИМОВ.

    Выбор режимов  резания при лезвийной обработке  включает следующие этапы: 

    1. Анализ исходных данных. Этап включает анализ заготовки детали, выполняемых переходов (операций), приспособлений, оборудования и других условий обработки.

    2. Выбор числа  ходов (переходов) z. На данном этапе рассматривается вопрос о делении напуска между отдельными ходами (проходами) и определение глубины сверления без вывода сверла с использованием соответствующих таблиц.

    3. Выбор материала  инструмента. В зависимости от  группы обрабатываемого материала  и условий обработки по таблицам  выбирается рациональная марка  режущей части инструмента.

    4. Выбор конструкции  и геометрии инструмента. В  зависимости от условий обработки  и инструментального материала выбирается стандартная конструкция, геометрия и другие характеристики режущего инструмента.

    5. Выбор СОЖ.  В зависимости от конкретных  условий операции по таблицам  назначается рациональная марка  СОЖ.

    6. Выбор глубины  резания t. При нормальных припусках h рационально назначать t=h. В случае напусков обращаемся к блоку 1.

   7. Выбор и корректировка  подачи S. Табличное значение подачи ST выбирается по соответствующим нормативам. Затем с помощью поправочных коэффициентов Ki, i=1,…,u , учитывающих конкретные условия обработки, выполняется корректировка ST:

 

 

 

где u - количество условий для корректировки ST.

   Расчетная подача S должна принадлежать ряду подач выбранного станка, т.е.

 

    8. Выбор стойкости инструмента Т. Табличное значение Т выбирается с учетом назначенных ранее t, S и других условий обработки.

   9. Выбор и корректировка  скорости резания V. Табличное значение скорости VT на основе ранее найденных t, S и Т выбирается по соответствующим нормативам. Затем производится корректировка  VT с помощью поправочных коэффициентов Ki, i=1,…,u , учитывающих конкретные условия обработки:

 

 

 

     10. Расчет и корректировка частоты n. Расчет фактической скорости резания Vф.

      Значение частоты при лезвийной обработке определяется выражением:

 

       Полученное n должно принадлежать геометрическому ряду частот станка, т.е.

 

       После этого определяется фактическая скорость резания:

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Анализ исходных данных


8

Выбор стойкости инструмента T




 

 

2

Выбор числа проходов


9

Выбор и корректировка скорости резания V




 

 

3

Выбор материала инструмента


10

Расчет и корректировка частоты  n, расчет





 

4

Выбор конструкции и геометрии  инструмента


11

Расчет основного времени 





 

5

Выбор СОЖ


12

Расчет усилия резания Р





 

6

Выбор глубины резания t


13

Расчет крутящего момента 





14

Расчет мощности резания 




 

7

Выбор и корректировка подачи



Последовательность назначения элементов  режима резания.

11. Расчет основного времени . Для большинства видов механической обработки основное время определяется выражением:

 

где –подача, .: L-путь обработки, мм, с подачей и частотой n.

12. Расчет усилия резания Р  . Усилие резания , , необходимы для расчета зажимных устройств приспособлений, определяются по соответствующим эмпирическим зависимостям , =f(t,S,V,B,Z,D) , данные для которых выбираются из таблиц нормативов.

13. Расчет крутящего момента . Крутящий момент, необходимый для расчета зажимных устройств приспособлений, определяется по соответствующим эмпирическим зависимостям (осевая обработка) или через найденное ранее значение  .

14. Расчет мощности резания . Эффективная мощность резания определяется через (осевая обработка)  или через . Знание ее необходимо для проверки соответствия выбранного технологического оборудования по мощности.

   Рассмотренная последовательность  назначения режимов резания относится  к наиболее распространенной  лезвийной обработке. В случае  абразивной обработки имеются  следующие отличия:

 

  1. После выбора СОЖ назначается по соответствующим нормативным таблицам припуск h на шлифование (если он не определен операционной технологией).
  2. После выбор h назначается по нормативным таблицам скорость вращения детали , определяется частота вращения детали , затем назначается скорость вращения шлифовального круга и определяется .

 

 

 

  1. Выбираются подачи S в долях ширины круга , не определяющие точность обработки.
  2. Выбираются и корректируются по условиям шлифования малые подачи, определяющие точность получаемых размеров.
  3. Рассчитывается основное время и мощность резания .

 

 

ХИМИЧЕСКИЙ  СОСТАВ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОБРАБАТЫВАЕМОГО КОНСТРУКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА.

Углеродистые и легированные стали  группы (V и VI) хорошо обрабатываются резанием. Лучшую обрабатываемость имеют углеродистые стали и особенно стали с повышенной  и высокой обрабатываемости резанием, в состав которых специально вводится сера, свинец и марганец . По сравнению с углеродистыми сталями такой же прочности они допускают обработку на более высоких скоростях с меньшими силами резания , обеспечивает меньшую шероховатость обработанной поверхности и большую стойкость инструмента. Стали повышенной и высокой обрабатываемости резанием при обработке точением имеют стружку, витую в спираль или дробленную, что облегчает ее удаление с зоны резания .

  Обрабатываемость углеродистых  и легированных сталей определена  относительно стали  3  с =590 МПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ  ДЛЯ ОПЕРАЦИИ ТОЧЕНИЯ.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.

 

 

Анализ исходных данных.

  1. Заготовка. Прокат из углеродистой стали СТ 3.     
  2. Деталь. Согласно рисунку 1 деталь представляет собой втулку.
  3. Выполняемый переход: фасонная обточка конуса.
  4. Приспособление. Заготовка закрепляется в трехкулачковом  патроне с упором в левый торец.
  5. Оборудование. В качестве оборудования согласно выбран токарный станок мод. 16К20, имеющий следующие параметры:

    - число частот  вращения шпинделя - 22;

    - предельные частоты  n=12,5÷1600 мин-1;

    - пределы продольных  подач Sпр=0,05÷2,8 мм/об;

    - пределы поперечных  подач  Sпп=0,025÷1,4 мм/об;

    - мощность привода  главного движения Nст=11 кВт.

 

 

 

Выбор инструментального  материала.

    Для условий  получистового точения стали  СТ 3, относящийся к группе V обрабатываемых материалов [2, стр.15, табл. 5] рекомендуется твердый сплав Т15К6.

 

Выбор геометрии  режущих инструментов.

   В данном случае  геометрия характеризуется следующими  параметрами:

  1. задним углом α;
  2. передним углом γ;
  3. радиусом при вершине r;
  4. величиной фаски f;

Выбор СОЖ.

   Согласно [2, с.233, табл.29] для данных условий рекомендуется  2-5% НГЛ-205 3-5 % Укринол 1  (Укринол  1м) 5-10% раствор Укринол 1..

Назначение  глубины резания t.

   Согласно операционным размерам и размерам заготовки (рис.1) определяем глубину резания для первого резца, результаты заносим в сводную таблицу 1.

Назначение  подач S.

    Согласно [1, с.269, табл.16] для резца при t=15мм и диаметре заготовки рекомендуется следующая подача:

 

    Выполним корректировку  выбранных подач конкретных условий  обработки рис.2.

    Значения поправочных  коэффициентов для подачи выбираются  согласно [1, с.239, табл.30]. Их значения  приведены в табл.2. Здесь же  приведены значения полных поправочных  коэффициентов:

 

 

 

 

Таблица  1.

Основные параметры переходов  токарной операции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица  2.

Значения поправочного коэффициента Ksj на подачу.

Номер резца

Параметры

Корка

(К1)

Мате-риал ин-стру-мента (К2)

Диаметр обработки

(К3)

Материал заготовки

(К4)

Термо-обра-ботка (К5)

Форма обраба-тываемой поверх-ности (К6)

Ksj

1

1

   1

0,62

1,07

1

0,85

0,564


 

Найдем значение скорректированной  подачи:

 

    Считаем, что  универсальный станок 16К20 располагает  таким набором подач.

 

Выбор стойкости  резцов Т.

     Согласно [1, с. 227,табл.18] при получистовой обработке  материала группы  V твердосплавным инструментом рекомендуется:

h3=0,5мм, Т=60мин;

Назначение  скорости резания V.

     Согласно [1, с.246, табл.42] для стали группы V c рекомендуется следующее табличное значение:

VT1=198 м/мин.

Выполним корректировку    согласно конкретным условиям обработки (рис.1).

Поправочные коэффициенты Ki(i=1-10) на скорость резания выбираем из[1, с.247, табл. 43] и находим для 1-го резца полный поправочный коэффициент:  

Выбранные коэффициенты поправочные  Ki и полные KVj приведены в табл.3.

Т а б л и ц а   3.

 

 

Значения поправочного коэффициента KVj на скорость резания.

Номер резца

Условия обработки

Материал

Угол 

(К3)

 

(К4)

Растач-ивание

(К5)

Точение канавки

(К6)

Заго-товки 

     (К1)

Инст- румента

(К2)

1

1,4

1

0,81

1,45

1

1


 

 

Номер    резца

Условия обработки

Фасонное точение (K7)

Dд

(К8)

Корка (К9)

СОЖ

(К10)

Kv1

1

0,75

0,61

0,85

1

0,63


 

Найдем значение скорректированной  скорости резания:

 

 

 

Расчет частоты  вращения заготовки n.

Стандартный ряд частот приведен в таблице 4.

Т а б л и ц а   4.

ncт

 

12,5;           15,75;             19,80;                25,0;                  31,5;

 

40;       50;          63;          79;          100;            126;             159;

 

200;           252;             317;            400;             504;             634;

 

800;             1008;            1270;          1600.


 

 

 

Частота определяется по известной  зависимости:

 

 

Рассчитаем фактический  скорость резания Vф:

 

Расчет основного  времени.

     Формулы расчета  для расчетных видов обработки приведены в [5, с.609].

Значения L1 и L2 приведены на рисунке 2:

 

Значение  заносим в табл.1.

Расчет силы резания Рz.

         Согласно [2, с.271] окружная составляющая  силы резания определяется выражением:

 

 

 

 

где   

Выбрав для нашего условия  из[2, с.273, табл.22] значения постоянных, получим расчетную зависимость:

 

Т а б л и ц а   5.

Значения поправочного коэффициента Кр1 на условие резания.

Номер резца

Условия обработки

Угол в плане φ° (К1)

Передний угол γ° (К2)

Угол 

 

(К3)

Радиус при вершине r, мм (К4)

KPj

1

0,89

1

1

1

0,89


 

 

 

Расчет мощности резания Ne.

      Выполняется для сравнения эффективной мощности резания с мощностью станка Ncт. Расчет выполняется по формуле [2, с.271]:

 

     Поскольку будет соответствовать переходу с              , то рассчитаем это произведение для первого резца:

 

Таким образом, наибольшая мощность резания:

 

будет на первом переходе. Она  не превышает Nст=11кВт.

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ  ДЛЯ ОПЕРАЦИИ ОСЕВОЙ ОБРАБОТКИ.

 

                                                  Рис. 2.

 

Анализ исходных данных.

  1. Заготовка. Представляет собой плиту, предварительно обработанную, из углеродистой стали СТ 3.     
  2. Деталь. Согласно рис.2 в заготовке необходимо получить отверстие  с Ra=1,25мкм.
  3. Выполняемый переход: развертывание отверстия с Ra=1,25мкм.
  4. Приспособление. Заготовка устанавливается по трем обработанным поверхностям в приспособлении с пневматическим поджимом сверху. Обработка отверстий выполняется без кондуктора с использованием быстросменного патрона.
  5. Оборудование. Согласно[2, с.20, табл.11] выбран вертикально-сверлильный станок мод. 2Н135, имеющий следующие параметры:
  1. наибольший диаметр сверления мм;
  1. число частот вращения шпинделя Zn=12;
  2. пределы частот n=31÷1400 1/мин;
  3. число подач Zs=9;
  4. пределы подач S=0,1÷1,6 мм/об.;
  5. мощность привода главного движения NСТ=4кВт.

 

Выбор инструментального  материала.

    Для развертывания  стали СТ 3, относящийся к группе  V обрабатываемых материалов [1, стр.42, табл. 5] рекомендуется быстрорежущая сталь Р9К5.

 

Выбор конструкции  и геометрии осевого инструмента.

   С учетом [1, с.103] выбираем  стандартную конструкцию и геометрию  осевого инструмента. 

Выбор СОЖ.

   Согласно [2, с.233, табл.24] для данных условий рекомендуется  5-10% раствор эмульсола Аквол-10М.

Назначение  глубины резания t.

   Согласно операционным размерам и параметрам заготовки (рис.2) определяем глубину резания для развертки и результаты заносим в сводную таблицу 6.

Т а б л и ц а   6

Основные параметры переходов  операции осевой обработки.

№   п/п

Инстр-мент

Параметры

 

zu

L, мм

IT

Ra, мкм

t, мм

S, мм/об

1

Развертка

26

8

50

9

6,3

0,25

1,1


 

 

№   п/п

Инстр-мент

Параметры

h3, мм

Т, мин

n, 1/мин

V, м/мин

τ0, мин

P0, кг

Mкр, кг*м

Ne, кВт

1

Развертка

0,2

50

173

14,1

0,36

  

1,76

0,31


 

Назначение  подач S.

       Развертывание . Согласно [1, с.285] условия развертывания определяют группу 1 подач. Поэтому для группы 1 из [1, с.285, табл.86] выбираем рекомендуемую табличную подачу:

 

      Поправочные  коэффициенты Ki для корректировки Sт выбираем из [1, с.285, табл.86] и заносим в табл.7.

Инстру-мент

Условия обработки

Длина отверсия (К1)

Жесткость (К2)

Материал инстру-мента (К3)

Вид отвер-стия (К4)

Материал заготов-ки (К5)

Кsj

Развертка

1

1

1

1

1

1


 

       Найдем  значения скорректированных подач:

 

       Выполним  корректировку рассчитанных подач  по набору подач Sст станка. Определим знаменатель геометрического ряда подач станка:

 

 

 

    Рассчитанные стандартные значения подач приведены в таблице 8.

Т а б л и ц а   8

Ряды подач S и частот n сверлильного станка 2Н135.

S

0,100

0,200

0,400

0,790

1,56

-

0,141

0,280

0,560

1,100

-

-

n

31

62

123

244

486

966

44

87

173

344

685

1361


 

      Согласно, табл.8 рассчитанные подачи корректируются  до следующих станочных значений:

                                                 S=1,2 => 1,1 мм/об.

Выбор стойкости  инструментов Т.

      Рекомендуемые  значения допустимого износа  h3 и стойкости Т осевых инструментов выбираем соответственно из [1, с.228, табл.19] и [1, с.229, табл.20] и заносим в сводную таблицу 6.

Назначение  скорости резания V.

      Развертывание Для условий развертывания в [1, с.288, табл.93] рекомендуют табличную скорость:

 

      Поправочные  коэффициенты Ki на VT выбираем из [1, с.288, табл.94] и заносим в табл.9.

      Определяем  полный поправочный коэффициент  КVj и заносим их в последнюю графу табл.9.

 

 

Т а б л и ц а  9.

Значения поправочного коэффициента KVj на скорость резания.

Инстру-мент

Условия обработки

Материал

Вид отвер- стия

(К3)

СОЖ

 

 

(К4)

Стой-кость

 

(К5)

Длина отвер- стия

(К6)

Корка

 

 

(К7)

Кvj

заго-товки (К1)

инст-румен-та

(К2)

Развертка

1,4

1

1

1

1

1

1

1,4


 

      Находим  значения скорректированных скоростей  резания:

 

 

 

 

Расчет частот вращения инструмента n.

Для осевой обработки:

 

где D - диаметр инструмента, мм.

     Расчетные  значения n должны быть скорректированы по nст.

Рассчитаем знаменатель  геометрического ряда частот вращения шпинделя:

 

    Стандартный ряд  nст  для этих условий приведен в табл.8.

Выполним расчет и корректировку  частоты вращения развертки:

 

Рассчитаем фактическую  скорость резания:

 

 

Расчет основного  времени.

     Формулы расчета  для расчетных видов обработки приведены в [5, с.611].

Значения величин врезания L1 и перебега L2 приведены на рисунке 2:

 

Значение  заносим в табл.6.

Расчет осевого  усилия Р0.

    Развертывание   .

 

 

По [2, с.281, табл.32]

 

 

Расчет крутящего  момента Мк.

   Ввиду отсутствия  эмпирической зависимости для  Мк составим приближенное выражение, используя формулу для PZ при точении:

 

где z - число зубьев развертки z=8.

    Согласно[2, с.273, табл.22]

CP=300; x=1,0; y=0,75.

Окончательно получим:

 

Расчет мощности решения.

     С учетом [2, с.280] эффективная мощность резания  Ne

 

 

Полученные значения Р0, МК, Nе заносим в таблицу 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТ  РЕЖИМОВ  РЕЗАНИЯ  ДЛЯ  ОПЕРАЦИИ  ФРЕЗЕРОВАНИЯ.

Рассмотрим  операцию – фрезерование уступа концевой фрезой (рис 3 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анализ исходных данных.

  1. Заготовка. Плита, предварительно обработанная, из углеродистой стали  СТ-3, =492-590 МПа, HB=138…169.
  2. Деталь. Согласно рис. 3, заготовку необходимо отфрезеровать поверху в размер 35 мм, обработать уступы концевой фрезой.
  3. Операция чернового фрезерования (=25 мкм ) Обработка поверху торцевой фрезой  мм, L=150 мм, t=5, B=80 мм.
  4. Приспособление. Заготовка базируется по трем обработанным поверхностям в приспособлении с пневматическим поджимом сбоку.
  5. Оборудование : В качестве оборудования по [2, c 54, табл.40] выбран горизонтально фрезерный широко универсальный станок мод. 6Р82Ш, имеющий следующие параметры:
Расчет режимов резания для операции точения