Как рассчитать скорость резания

Пример 1. Точить валик с одной стороны начерно из заготовки, полученной методом горячей штамповки (рис.2.1) 90 х 725 мм с припуском по ступеням вала 5 мм на сторону, материал заготовки сталь 40Х, σ_в = 72 кг/мм 2 , станок токарно-винторезный модели 16К20Ф1, η = 0,8. Инструмент — резец проходной, φ = 45°, Т5К10, резец проходной упорный 16×25 φ = 90°, Т5К10. Приспособление — центры, хомутик.

Рис.2.1 — Точение ступеней валика

Паспортные данные токарно-винторезного станка модели 16К20Ф1 следующие:

Число оборотов шпинделя в минуту: 12,5; 16 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125;160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000 мин -1 .

Продольные подачи 0,07; 0,074; 0,084; 0,097; 0,11; 0,12; 0,13; 0,14; 0,15; 0,17; 0,195; 0,21; 0,23; 0,26; 0,28; 0,30; 0,34; 0,39; 0,43; 0,47; 0,52; 0,57; 0,61; 0,70;0,78; 0,87; 0,94; 1;04; 1,14; 1,21; 1,40; 1,56; 1,74; 1,90; 2,08; 2,28; 2,42; 2,80; 3,12; 3,48; 3,80; 4,16 мм/об.

Максимальное усилие механизма осевой подачи составляет 360 кг (3600Н), а мощность на шпинделе N_СТ = 8,5 кВт.

1. Назначается глубина резания t = 5 мм для обработки каждой шейки вала (весь припуск) (см. рис.2.1).

2. По таблице 2.1 определяется подача 0,5…1,1 мм/об для диаметра детали 60…100 мм и размера державки 16×25 мм 2 при глубине 3…5 мм.

В среднем получается подача S = 0,8 мм/об.

3. Ближайшее значение подачи по паспорту станка S_ct = 0,78 мм/об.

4. Расчетная скорость резания определяется по эмпирической формуле:

Значение коэффициента и показателей степени выбираются из таблицы 4. Для подачи S св. 0,7 мм/об C_V = 340, х = 0.15, у = 0.45, т = 0.20мм, Т = 60 мин (принимаем). Для поправочных коэффициентов по скорости резания из таблиц 5, 6, 7, 8 устанавливают величины поправок.

При подстановке данных в формулу скорости резания получаем:

V_р=340?0,54/(60 0,2 5 0,15 0,78 0,45 ) =340?0,54/(2,267?1,27?0,894) =71,3 м/мин.

5. Частота вращения шпинделя для обработки шеек 61,5; 71,5; 81,5 определяется по формуле:

n₁ = (1000?71,3) / π61,5 = 369,2 мин -1 ; п₂ = (1000?71,3) / π71,5 = 317,5 мин -1 ; п₃ = (1000?71,3) / π·81,5 = 278,6 мин -1 .

6. По паспорту станка при назначении чисел оборотов шпинделя можно принять п = 315 мин -1 .

7. Действительная скорость резания для трех шеек получается

V₁ = (π·61,5?315) / 1000=60,82 м/мин; V₂ = (π·71,5·315) / 1000 = 70,72 м/мин;

8. Разница с расчетной скоростью не превышает 10…15%, поэтому можно принять обработку трех шеек с общей частотой вращения п = 315 мин -1 .

9. Эффективная мощность резания определяется по формуле:

где Р_z — тангенциальная составляющая силы резания.

Показатели степени и постоянная C_Pz определяются по таблице 2.9.

Рис. 2.2 — Эскиз обработки к примеру 2

I. Выбираем резец и устанавливаем его геометрические элементы. Принимаем токарный проходной резец отогнутый правый. Материал рабочей части – пластины — твердый сплав ВК6; материал корпуса резца — сталь 45; сечение корпуса резца 16 ´ 25 мм; длина резца 150 мм.

Из-за отсутствия рекомендаций по выбору геометри­ческих элементов резца в используемом справочнике при­нимаем их по справочнику: форма передней поверх­ности — плоская с фаской, типа II; = 12°; = – 3°; = 10°; = 0°; = 45°; = 45°; = 1 мм.

2. Назначаем режим резания

1. Устанавливаем глубину резания. При снятии припуска за один рабочий ход t = h = 2 мм.

2. Назначаем подачу.

Для параметра шероховатости поверхности Rz = 20 мкм (R_a = 6,3мкм) при обработке чугуна резцом с = 1 мм реко­мендуется = 0,33 мм/об (для = 0,8 мм) и = 0,42 мм/об (для = 1,2 мм).

Принимаем для = 1 мм среднее значение = 0,38 мм/об и, корректируя по паспорту станка, уста­навливаем = 0,35 мм/об.

3. Назначаем период стойкости резца. При одноинструментной обработке Т = 30 . 60 мин. При­нимаем Т = 60 мин.

4. Определяем скорость главного движения резания (м/мин), допускаемую режущими свойствами резца:

Из таблицы 17 выписываем коэффициент и пока­затели степеней формулы: для наружного продольною точения серого чугуна с НВ 190 при £ 0,4 резцом с пластиной из твердого сплава ВК6 (с последующим учетом поправочных коэффициентов) = 292; = 0,15; = 0,2; m = 0,2.

Учитываем поправочные коэффициенты на скорость:

(табл. 1, с. 261); = 1,25 (табл. 2, с. 262);

;

= 1,0, так как заготовка без литейной корки; = 1,0, так как твердый сплав ВК6; = 1,0, так как = 45°.

Поправочный коэф­фициент на скорость , учитывающий вид токарной обработки — , т. е. наружное продольное точение, поперечное точение или растачивание. Нами используется формула для наружного продольного точения, а по усло­вию примера точение поперечное, поэтому нужно ввести поправочный коэффициент . В справочнике в табл. 17 приведены значения этих коэффициентов в зависимости от при поперечном точении. При = 0 . 0,4 = 1,24; при = 0,5 … 0,7 = 1,18; при = 0,8 . 1 = 1,04. Для заданных условий , поэтому = 1,18.

С учетом всех найденных поправочных коэффициентов

м/мин.

м/мин (≈ 2,52 м/с).

5. Частота вращения шпинделя, соответствующая най­денной скорости главного движения резания:

мин -1 .

Корректируем частоту вращения шпинделя по пас­портным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения = 400 мин -1 .

6. Действительная скорость главного движения реза­ния:

м/мин (≈ 2,51 м/с).

7. Мощность, затрачиваемая на резание:

кВт,

где — в кгс, а -в м/мин,

Н (с. 271).

Для заданных условий обработки = 92; = 1; = 0,75; = 0.

Учитываем поправочные коэффициенты на силу резания:

; 210 HB (по условию); = 0,4; ; = 1,0, так как = 45°; = 1,0 (там же), так как = 12° (принимаем по графе « = 10°»); = 1,0 (там же), так как = 0°;

Н (≈ 87 кгс).

кВт. В единицах СИ (Вт) , где — в Н, а — в м/с;

Вт кВт.

8. Проверяем, достаточна ли мощность привода станка. У станка 16К20 кВт; ; 2,14 m -1 ,

где m — общее число ступеней скорости соответствующего элемента станка-шпинделя токарного или фрезерного станка, стола продольно-строгального станка и т.д;

φ — знаменатель ряда.

Отсюда можно определить любую из четырех величин-n_max, n_min, φ или m, если известны или выбраны значения всех остальных. Чаще всего необходимо для построения ряда по известным n_max, n_min, и m определить φ. В современных станках чаще всего применяются средние значения зпаменателя ряда φ: 1,26;1,41или 1,58. Из ранее приведенной формулы следует:

Значения нормализованных знаменателей рядов φ, возведенные в степени, приведены в приложении 13. Пользуясь таблицей, можно легко определить значение φ на основании заданных в технической характеристике станка n_max, n_min, и m.

Пример 3. Точить цилиндрический валик при заданных условиях, из которых известны размеры дета­ли, припуск на обработку, обрабатываемый материал и его прочность или твердость НВ, шероховатость обрабатываемой поверхности и тип токарного станка, на котором производится обра­ботка.

Исходные данные:

Материал детали: ковкий чугун КЧ35 ГОСТ 1215-79

Диаметр заготовки: мм

Диаметр после обработки: мм

Длина обрабатываемой поверхности: мм

Шероховатость обработанной поверхности: мкм

Твердость материала: 163 НВ.

Способ крепления на станке: в центрах

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9151 — | 7236 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Расчёт скорости резания при точении и растачивании

Скорость главного движения резания (скорость резания) — это скорость рассматриваемой точки режущей кромки или заготовки в направлении главного движения резания.

Скорость резания рассчитывают по эмпирическим формулам, установленным для каждого вида обработки. Величина скорости резания определяется из условия сохранения периода стойкости режущего инструмента.

При продольном и поперечном точении, при растачивании скорость резания, м/мин, рассчитывают по формуле

, (1)

Cv; xv; yv; mv — эмпирические коэффициент и показатели степени, приведённые в табл.14 для "стандартных" условий обработки.

Под "стандартными" условиями понимают:

обработка стали 45, с s _в = 750 МПа, без корки, режущим инструментом из твёрдого сплава Т15К6 и т.д.

— период стойкости режущего инструмента, мин;

— глубина резания, мм;

— подача, мм/об .

Реальные условия обработки зачастую существенно отличаются от "стандартных". Поэтому, для получения значения скорости резания в реальных условиях, вводится поправочный коэффициент k_v, учитывающий их отличие от "стандартных".

(2)

— коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала (табл.7- 10);

— коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки (табл.11);

— коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала (табл. 12).

Скорость резания при отрезании, прорезании пазов и фасонном точении определяется по формуле

(3)

Определённая по формулам (1) и (3) скорость резания является расчетной и носит рекомендательный характер.

По расчётной скорости резания определяется требуемая частота вращения шпинделя станка, мин -1

, (4)

— диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

По паспортным данным станка подбирается n_ст , ближайшее к расчётному, меньшее , паспортное значение частоты вращения шпинделя или (при выполнении лабораторных работ) ближайшее меньшее целое число, и определяется фактическая скорость резания, м/мин

(5)

Во всех дальнейших расчётах участвуют значения фактической скорости резания (V_ф) и паспортное значение частоты вращения шпинделя станка(n_ст) _.

Расчет скорости резания выполняется раздельно для черновой и чистовой обработки по общей эмпирической формуле:

, м/мин, (12)

К_v – коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане;

К_uv – коэффициент, учитывающий влияние марки инструментального

К_rv – коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине резца;

К_nv – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

К_mv — коэффициент, учитывающий механические свойства и группу

Т-стойкость инструмента, мин; выбирается по справочникам.

После получения расчетных скоростей вычисляются частоты вращения n шпинделя:

где D – наибольший диаметр, мм (при черновом точении – диаметр заготовки, при

чистовом – диаметр предварительно обработанной поверхности).

Расчетные значения n корректируются по паспорту станка. Если ближайшее большое значение частоты вращения шпинделя превышает расчетное не более чем на 5%, то для дальнейших расчетов принимается оно. В противном случае принимается ближайшее меньшее значение n.

Далее необходимо рассчитать действительные скорости резания с учетом откорректированных частот вращения:

1.4. Расчет мощности привода

Таким образом, рассчитаны все элементы режима резания: V, S, и t. Теперь необходимо проверить достаточность мощности предварительно выбранного станка. Проверку обычно производят только для черновой обработки.

Эффективную мощность, затрачиваемую на резание, рассчитывают по формуле:

Подставив вместо P_z и V их выражение из соответствующих формул, получим:

кВт (16)

Мощность привода станка рассчитывается с учетом его КПД:

где η – коэффициент полезного действия станка.

Полученный результат сравнивают с паспортной мощностью и при необходимости корректируют параметры режима резания или выбирают другой станок.

1.5. Расчет основного времени

Основное время рассчитывается по формуле

L – длина обрабатываемой поверхности, мм;

Выбор режимных параметров для других видов обработки (сверление, фрезерование, шлифование) выполнить табличным методом, используя справочную литературу и методические указания «Выбор режимов резания» (Часть II).

На токарно-винторезном станке мод. 16К20 обрабатывается (точение на проход) вал диаметром D до диаметра d на длине l₁ = 0,8·l. Длина вала l. Способ крепления заготовки на станке выбрать самостоятельно.

n

Исходные параметры к заданию 1.

Марка обрабатываемого материала

Диаметр заготовки D, мм

Диаметр детали d,

Выбрать режимы резания при сверлении отверстия диаметром D и глубиной L в заготовке толщиной H. Станок вертикально-сверлильный мод. 2Н135.

Исходные параметры к заданию 2

Смотреть данные к задаче №1

Выбрать параметры режима резания при обработке плоскости А x B заготовки толщиной С. Припуск на обработку h, мм. Модели станков: горизонтально – фрезерный 6Н82Г или вертикально-фрезерный 6Р12.

Исходные параметры к заданию 3.

Размер заготовки, мм

Шероховатость после обработки Ra, мкм

На круглошлифовальном станке модели 3М131 шлифуется участок вала диаметром d и длиной l₁.припуск на обработку h, длина вала l. Способ крепления заготовки – в центрах. Выбрать режимы резания.

Исходные параметры к заданию 4

Шероховатость поверхности Ra,

Сталь У7А закаленная

Сталь 40Х закаленная

Сталь 40Х закаленная

Сталь 40Х закаленная

Сталь Ст. 5 незакален.

Сталь Ст. 5 незакален.

Сталь 45ХН закаленная

Сталь У7А закаленная

Сталь 45Х незакален.

Сталь Ст. 5 незакален.

Сталь 45ХН закаленная

Сталь 45Х закаленная

Сталь 35 незакаленная

Сталь 45 незакаленная

Сталь 40 закаленная

Сталь 45Х закаленная

Сталь 40 закаленная

Сталь 45 закаленная

Сталь 45 незакаленная

Сталь 40ХНМ закален.

Сталь 45Х закаленная

Сталь У7 закаленная

Сталь 40Х закаленная

Сталь 40Х закаленная

Сталь Ст. 5 незакален.

Сталь 40Х закаленная

Сталь 35 незакаленная

Сталь 40 закаленная

Сталь Ст. 5 незакален.

Сталь 35 закаленная

Сталь 40 закаленная

Сталь Ст. 5 незакален.

Сталь 48ХН закаленная

Сталь 18ХН закаленная

Сталь 38ХС закаленная

Сталь У7А закаленная

Сталь 20ХН закаленная

Сталь 20ХГС закален.

Сталь 15ХМ закаленная

Сталь 40ХС закаленная

Значения коэффициентов и показателей степеней

при расчете подачи, ограниченной шероховатостью

Коэффициенты и показатели степеней

Сталь конструкционная, стальное литье, сталь нержавеющая

Паспортные данные металлорежущих станков

Токарно- винторезный станок 16К20

Высота центров 215 мм. Расстояние между центрами до 2000 мм. Мощность двигателя N_д=10 кВт; КПД станка 0,75. Частота вращения шпинделя, об/мин: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600. Продольные подачи, мм/об: 0,05; 0.06; 0.075; 0,09; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2; 2.4; 2,8. Поперечные подачи, мм/об: 0,025; 0,03; 0,0375; 0,045; 0,05; 0,0625; 0,075; 0,0875; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0.3; 0,35; 0.4; 0.5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4. Максимальная осевая сила резания, допускаемая механизмом подачи, Р_х

Вертикально- сверлильный станок 2Н135

Наибольший диаметр обрабатываемого отверстия в заготовке из стали 35мм: Мощность двигателя N_д=4,5 кВт; КПД станка 0,8. Частота вращения шпинделя, об/мин: 31,5; 45; 63; 90; 125; 180; 250; 355; 500; 710; 1000; 1440. Подачи, мм/об: 0.1; 0,14; 0,2; 0,28; 0,4; 0,56; 0,8; 1,12; 1,6. Максимальная осевая сила резания, допускаемая механизмом подачи станка, Р_max « 15000 Н.

фрезерный станок 6Р12.

Горизонтально-фрезерный станок 6Н82

Рабочая поверхность стола 320×1250 мм. Мощность двигателя N_д = 7,5 кВт; КПД станка 0,8. Частота вращения шпинделя, об/мин: 3.1,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1200; 1600. Подачи стола продольные и поперечные, мм/мин: 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250. Подачи стола вертикальные, мм/мин: 8; 10,5; 13,3; 21, 26,6; 33,3; 41,6; 53,3; 66,6; 83,3; 105; 133,3; 166,6; 210; 266,6; 333,3; 400.

У шлифуемой поверхности наибольший диаметр 280 мм, длина — 700 мм. Мощность двигателя шлифовальной бабки N_д = 7,5 кВт; КПД станка 0,8. Частота вращения круга, об/мин: 1112; 1285. Частота вращения обрабатываемой заготовки 40—400 об/мин (регулируется бесступенчато). Скорость продольного хода стола: 50-5000 мм/мин (регулируется бесступенчато). Периодическая поперечная подача шлифовального круга: 0,002-0,1 мм/ход стола (регулируется бесступенчато). Непрерывная подача для врезного шлифования 0,1-4,5 мм/мин. Размеры шлифовального круга (любого): D_r=

Справочник технолога машиностроителя: В 2 т. Т.2. 4-е изд., перераб. /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

Справочник инструментальщика /Под ред. И.А.Ординарцева. Л.: Машиностроение 1987. 845 с.

Ящерицын П.И., Еременко И.Л., Фельдштейн Е.З. Теория резания, физические и тепловые процессы в технологических системах: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1990. 512 с.

Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. Учебник для машиностр. и приборостр. спец. вузов. М.: Высшая школа, 1985. 304 с.

Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов по специальности «Технология машиностроение» и «Металлорежущие станки и инструменты» /Г.Н.Сахаров и др. М.: Машиностроение, 1989. 328 с.