ПРИМЕР РАСЧЕТА НАИВЫГОДНЕЙШЕГО РЕЖИМА РЕЗАНИЯ

Данные к расчету

Деталь – вал;
1. Вид обработки Наружное продольное точение
2. Метод закрепления детали в станке в центрах
3. Материал детали сталь 37ХН3А ул; (в = 130 кгс/мм2
4. Длина детали в мм 430
5. Длина обработки в мм 380
6. Диаметр детали до обработки в мм 66
7. Диаметр готовой детали в мм 57
8. Чистота обработанной поверхности Rа = 2,5
9. Станок модели 1А62

Паспортные данные станка 1А62

Высота центров – 200мм; расстояние между центрами – 750 мм; высота от опорной поверхности резца до линии поверхности центров – 25мм; мощность электродвигателя Nэл.дв.= 7 кВт;
КПД ( = 0,8;
Мощность на шпинделе по приводу с учетом КПД Nш = 4,5…6,0 кВт;
Наибольшее усилие, допускаемое механизмом продольной подачи
Qм.с. = 308 кг;
Число оборотов шпинделя в минуту n, максимальный крутящий момент по мощности электродвигателя станка Мкр, продольные подачи S (см.в табл.1).

Таблица № 1

Число оборотов шпинделя, крутящий момент, мощность, КПД и продольные подачи станка 1А62

|№ |Число оборотов n, |Мст |Мощность на |КПД |Продольные |
|ступе|об/мин |кгм |шпинделе Nст, | |подачи S. |
|ни | | |кВт | |мм/об |
|1 |12 |130 |5,6 |0,8 |0,082 |0,40 |
|2 |16 |130 |5,6 |0,8 |0,005 |0,45 |
|3 |19 |130 |5,6 |0,8 |0,10 |0,50 |
|4 |24 |130 |5,6 |0,8 |0,11 |0,55 |
|5 |30 |130 |5,6 |0,8 |0,12 |0,60 |
|6 |38 |130 |5,6 |0,8 |0,14 |0,65 |
|7 |46 |130 |5,6 |0,8 |0,16 |0,70 |
|8 |58 |94 |5,6 |0,8 |0,17 |0,75 |
|9 |76 |71,8 |5,6 |0,8 |0,18 |0,80 |

Продолжение Табл. №1
|10 |96 |56,7 |5,6 |0,8 |0,20 |0,91 |
|11 |120 |45,5 |5,6 |0,8 |0,23 |1,00 |
|12 |150 |36,4 |5,6 |0,8 |0,25 |1,15 |
|13 |184 |28,0 |5,6 |0,8 |0,28 |1,21 |
|14 |230 |23,7 |5,6 |0,8 |0,30 |1,40 |
|15 |300 |18,0 |6,0 |0,8 |0,35 |1,56 |
|16 |380 |13,5 |5,8 |0,8 | |
|17 |480 |11,0 |5,4 |0,8 | |
|18 |600 |9,0 |5,3 |0,8 | |
|19 |367 |14,5 |5,7 |0,8 | |
|20 |462 |12,0 |5,3 |0,8 | |
|21 |607 |8,7 |5,2 |0,8 | |
|22 |765 |7,1 |4,9 |0,8 | |
|23 |955 |5,5 |4,8 |0,8 | |
|24 |1200 |4,5 |4,5 |0,8 | |

Аналитический метод расчета

Выбор типа и размеров резца и марки инструментального материала

Принимаем резец правый, отогнутый проходной с сечением державки В х Н
= 20 х 25 мм2 , оснащенный пластинкой твердого сплава Т15К6 (карта 1 [9] ).
Форму пластины выбираем по ГОСТ 25395-82, угол врезки 0( . Исполнение 1 №
02651.
Расчет толщины пластины:
S = 0.16H = 0.16x25 = 4мм., где
S – толщина пластины;
H – высота державки резца. m = 0,50В = 0,50х 20 = 10., где m- параметр, определяющий расположение вершины резца в мм.

По карте 9[9] устанавливаем параметры режущей части резца, в соответствии производится их заточка.

Для обработки принимаются следующие значения:
( =45( - главный угол в плане;
(=0( - угол наклона главной режущей кромки;
(1 = 10( - вспомогательный угол в плане;
(= 10( - задний угол;
(= 10( - передний угол; r=1 мм. - радиус при вершине; fbмм=0,2 мм. – ширина фаски;
(f= -5( - угол фаски.

Принимаем размеры лунки:
R=5 мм., B= 2 мм., Глубина= 0,1 мм.

Определяем глубины резания.

По величине общего припуска на обработку h=4,5 мм. (на сторону), а с учетом оствление припуска на чистовую обработку 0,75 мм., устанавливаем глубину резания tpz=3,75 мм.

Выбор подачи.

Подача, допустимая прочность резца державки.

H=20 мм., высота корпуса державки резца;
B=25 мм., ширина державки резца ; l =1,5хН=37,5 мм., длина вылета резца;
Сpz=214, коэффициент (по карте 11[9]); xpz = 1., показатель степени в главной составляющей силы резания; ypz=0,75., показатель степени в главной составляющей силы резания; t = 3,75 мм., глубина резания в мм.;
[(]u= 20 кг/мм2 .,(для сталей);
Kpz- поправочный коэффициент на Pz.

По карте 11[9] находим поправочные коэффициенты на измененные условия работы:

Kpz = KMpz(K(pz(K(pz(K(pz(Khpz(Krpz , где KMpz – поправочный коэффициент на Pz в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала:

KMpz= ((в/75)0,35=(130/75)0,35=1,21;

(в – временное сопротивление (кгс/мм2).
K(pz- поправочный коэффициент на Pz в зависимости от главного угла в плане.
При ( =45(, K(pz=1;
K(pz- поправочный коэффициент на Pz в зависимости переднего угла.
При (= 10( , K(pz=1;
K(pz- поправочный коэффициент на Pz в зависимости от скорости резания.
K(pz=0,9;
Khpz- поправочный коэффициент на Pz в зависимости от износа резца.
Khpz=1;
Krpz- поправочный коэффициент на Pz в зависимости от радиуса при вершине лезвия резца. При r=1 мм., Krpz=0,93.
Kpz = 1,21(1(1(0,9(1(0,93=1,012; Следует, что
Можно посчитать:

Подача, допустимая жесткостью державки резца.

где – ypz= 0,75., показатель степени в главной составляющей силы резания;
H=20 мм., высота корпуса державки резца;
B=25 мм., ширина державки резца ;
Сpz=214, коэффициент (по карте 11[9]); txpz = 3,751.0 мм., глубина резания в мм.;
Kpz- поправочный коэффициент на Pz. l =37,5 мм., длина вылета резца.
По черновой обработке: f = 0,1., величина прогиба вершины резца;
Е= 20(103 кг/м3.,модуль упругости материала.

Подача, допустимая прочностью твердосплавной пластинки.

Подача, допустимая прочностью механизма подач станка.

где Qм.п.=308 кг., по паспорту станка; ypz= 0,75., показатель степени в главной составляющей силы резания;
Сpz=214, коэффициент (по карте 11[9]); txpz = 3,751.0 мм., глубина резания в мм.;
Kpz- поправочный коэффициент на Pz.
Следует, что

Подача, допустимая жесткостью изделия.

Данная подача рассчитывается по формуле:

L=430 мм., длина детали; fдоп=0,2.,коэффициент предварительного точения;
А=48., коэффициент, зависящий от метода закрепления детали в станке;
Е= 20(103 кг/м3.,модуль упругости материала;
D= 66 мм., диаметр детали;
Сpz=214, коэффициент (по карте 11[9]); txpz = 3,751.0 мм., глубина резания в мм.;
Kpz- поправочный коэффициент на Pz.
Следует,что

Подача, допустимая классом частоты обработки. На предварительном черновом проходе задаем класс частоты поверхности RA = 2,5.

Значения Сн, y, u, x, z – выбираем по табл.№1
Сн = 0,32; y = 0,80; u = 0,50;
X = 0,30; z = 0,33; z1= 0,33; r = 1 мм.

Подача, допустимая мощностью станка.

Поскольку для каждой из ступеней чисел оборотов станка 1А62 мощность
Nши имеет разное значение, подачу рассчитываем для каждой из ступеней:

Подача, допустимая стойкостью резца.

Значение коэффициента Сv , показателей степеней xv , yv , m и величину периода Т резца выбираем по общемашиностроительным нормативам режимов резания или по карте 12[9].
Сv = 227; yv= 0,35; Т=60; xv= 0,15; m = 0,2.

По этой же карте находим поправочные коэффициенты на измененные условия обработки:

Здесь К(v – поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от главного угла в плане. При ( = 450. К(v= 1;

K(1v-- поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от вспомогательного угла в плане. При точении стали не учитывается, принимаем K(1v= 1;

K(v—поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от формы передней поверхности резца. K(v = 1;

Krv – поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от радиуса при вершине резца. Для резцов, оснащенных твердым сплавом, значение коэффициента в карте отсутствует.
Принимаем Krv = 1;

Kuv—поправочный коэффициент резания в зависимости от марки твердого сплава, Kuv = 1,54;

Kcv, Knv,K(v – поправочные коэффициенты на скорость резания, соответственно учитывающие состояние стали, состояние поверхности заготовки и наличие охлаждения. Kcv= Knv =K(v =1;

Kmv -- поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала:

Результаты расчета подач сводим в таблицу №4. В качестве технологической подачи, т.е. максимально допустимой из условий обработки, на каждой ступени чисел оборотов принимаем наименьшую из расчетных и корректируем по станку.

Анализ таблицы №4 показывает, что наивыгоднейшей для заданных условий точения является 14-- (n = 230 об/мин): на этой ступени получается наибольшая производительность и наименьшее основное время t0.

По числу оборотов рассчитаем скорость резания:

Таблица №4.
Число оборотов шпинделя, мощность станка 1А62, результаты расчета подач.
|№ |Число |Мощнос|Подача допустимая |Технол|Фактич|n |Основно|
|сту - |оборот|ть на | |огичес|еская |Sмех.ф|евремя |
|пени |ов n, |шпинде| |кая |подача|. |L |
| |об/мин|ле | |расчет|скорре| |t0=____|
| | |станка| |ная |ктиров| |__ |
| | | | |подачи|ана по| |n.Sмех.|
| | |Nшп,, | | |станку| |ф. |
| | |КВт | | | | |мин |
| | | | |Smax |Sмех.ф| | |
| | | |Sn.p. |Sж.р. |Sп.л. |Sж.д. |Sr.o. |Sm.п. |Sm.c. |Sc.p. | | | | |
|1 |12 |5,6 |1,51 |5,61 |0,84 |0,93 |3,5 |0,60 |43,6 |14660 |0,60 |0,60 |7,2 | |
|2 |16 |5,6 | | | | | | |29,7 |6445 |0,60 |0,60 |9,6 | |
|3 |19 |5,6 | | | | | | |26,3 |3945 |0,60 |0,60 |11,4 | |
|4 |24 |5,6 | | | | | | |17,0 |2024 |0,60 |0,60 |14,4 | |
|5 |30 |5,6 | | | | | | |12,8 |1070 |0,60 |0,60 |18,0 | |
|6 |38 |5,6 | | | | | | |9,3 |544,4 |0,60 |0,60 |22,8 | |
|7 |46 |5,6 | | | | | | |7,2 |315,3 |0,60 |0,60 |27,6 | |
|8 |58 |5,6 | | | | | | |5,3 |162,6 |0,60 |0,60 |34,8 | |
|9 |76 |5,6 | | | | | | |3,7 |75,1 |0,60 |0,60 |45,6 | |
|10 |96 |5,6 | | | | | | |2,7 |38,5 |0,60 |0,60 |57,6 | |
|11 |120 |5,6 | | | | | | |2,0 |20,3 |0,60 |0,60 |72,0 | |
|12 |150 |5,6 | | | | | | |1,5 |10,7 |0,60 |0,60 |90,0 | |
|13 |184 |5,6 | | | | | | |1,1 |6,0 |0,60 |0,60 |110,4 | |
|14 |230 |5,6 | | | | | | |0,85 |3,1 |0,85 |0,8 |184 |2,34 |
|15 |300 |6,0 | | | | | | |0,59 |1,4 |0,60 |0,6 |180 |2,38 |
|16 |380 |5,8 | | | | | | |0,43 |0,75 |0,43 |0,4 |152 |2,82 |
|17 |480 |5,4 | | | | | | |0,31 |0,38 |0,31 |0,3 |144 | |
|18 |600 |5,3 | | | | | | |0,23 |0,20 |0,23 |0,2 |120 | |
|19 |367 |5,7 | | | | | | |0,45 |0,83 |0,45 |0,4 |146,8 | |
|20 |462 |5,3 | | | | | | |0,33 |0,43 |0,33 |0,3 |138,6 | |
|21 |607 |5,2 | | | | | | |0,23 |0,19 |0,23 |0,2 |121,4 | |
|22 |765 |4,9 | | | | | | |0,17 |0,10 |0,17 |0,1 |76,5 |9,368 |
|23 |955 |4,8 | | | | | | |0,12 |0,054 |0,12 |0,1 |95,5 |7,50 |
|24 |1200 |4,5 | | | | | | |0,09 |0,028 |0,09 |0,09 |108 |5,97 |

Наивыгоднейший режим резания.

Глубина t = 3,75 мм;
Подача S = 0.8 мм/об;
Число оборотов n = 230 об/мин;
Скорость резания V = 72,66 м/мин;
Основное время t = 2,34 мин.

Табличный метод расчета.

Выбор глубины резания.

Глубину резания выбираем так же, как и при аналитическом методе расчета. Принимаем t = 3,75 мм.

Выбор подачи.

1. По карте 13[9] для обработки стали резцом с размерами державки
20х25 мм2 при точении детали диаметром до 100 мм., с глубиной резания до 5 мм. Выбираем рекомендуемую подачу в пределах от 0,7…0,9 мм/об. Принимаем S
= 0,8 мм/об.

2. Подача, допустимая шероховатостью поверхности. По карте 14 рекомендуется подача S = 0,8…0,9 мм/об. Принимаем S = 0,8 мм/об.

Поправочный коэффициент в зависимости от свойств обрабатываемого материала Kms =1.06, тогда Sr.o. = 0,6x1 = 0,60 мм/об.

3. Подача, допустимая прочностью державки резца. По карте 16 [9] принимаем S = 2 мм/об.

Поправочный коэффициент в зависимости от вылета резца Kls =1.
Следовательно, Sп.р. = 2 мм/об.

4. Подача, допустимая прочностью пластинки твердого сплава. По карте
17 принимаем Sп.п.= 1,12 мм/об.

5. Подача, допустимая жесткостью детали. По карте 19 принимаем
Sж.д. = 2,34 мм/об.

Поправочные коэффициенты в зависимости от длины детали:
Kls = 9,7; от угла (-K(s = 1,0; от класса точности Ks = 1,0; от способа установки Ks = 1,0. Тогда Sж.д. = 2,34 х 9,7= 22,69 мм/об.

По результатам расчетов в качестве технологической подачи
(максимально допустимой по условиям обработки) принимаем наименьшую, т.е. ограниченную шероховатостью поверхность S = 0,60 мм/об. Корректируем выбранную подачу по станку. Принимаем фактическую подачу имеющуюся на станке Sф = 0,85 мм/об.

6. Проверка подачи по усилию, допустимому механизмом подачи станка
Qм.с. . По карте 20 определяем силу подачи Px , соответствующую
220…265 кг.

Поправочные коэффициенты на силу Px в зависимости от угла (-K(px; от угла (-K(px=1. По паспорту станка Qм.п.= 308 кг. Следовательно, Рх(
Qм.п. и выбранная подача удовлетворяет этому условию.

Выбор скорости резания.

По карте 22[9] принимаем скорость резания V= 71м/мин
(при условии: (в – свыше 100кг/мм2 ; t до7 мм; S до 0,75 мм/об; (=450).

Поправочные коэффициенты на скорость резания в зависимости от периода стойкости T-Krv =1 (при T=60 мин; от состояния поверхности детали
Knv = 1 ,без корки).

По установленной скорости резания определяем число оборотов

Найденное число оборотов корректируем по паспорту станка. Принимаем фактическое число оборотов nф=230 об/мин. Находим соответствущую этому числу оборотов фактическую скорость резания:

Проверка выбранного режима резания по мощности станка.

По карте 26 [9] определяем мощность, потребную на резание, которая составляет 5,8 кВт (при условии (в свыше 97 кг/мм2; t до 4 мм ; S до
0,78мм/об; V = 70 м/мин).

Поправочные коэффициенты на мощность в зависимости от угла
( - K(N = 1; от угла (-K(N = 1.

Согласно паспортным данным, мощность на шпинделе станка при работе с числом оборотов n = 230 об/мин составляет от 4,5…6,0 кВт, т.е. больше мощности потребной на резание. Следовательно, установленный режим по мощности осуществим.

Наивыгоднейший режим резания.

Глубина t = 3,75 мм;
Подача S = 0.8 мм/об;
Число оборотов n = 230 об/мин;
Скорость резания V = 72,66 м/мин;
Основное время t = 2,34 мин.

Сопоставление режимов резания, полученных разными методами расчета.

|Режим |Аналитический |Табличный |
|резания |метод |метод |
|Глубина резания. t,мм |3,75 |3,75 |
|Подача S, мм/об |0,85 |0,8 |
|Число оборотов n, |230 |230 |
|об/мин | | |
|Скорость резания V , |71 |72,66 |
|м/мин | | |
|Основное время to , мин|2,34 |2,34 |

Выводы: В разобранном примере режимы резания не совпали вследствии возможных погрешностей вычисления.

Построение номограмм.

Зависимость Px от подачи S и глубины резания выражается уравнением:

Аннотация

Высоцкий С.Ю. Расчет оптимальных режимов резания:
Расчетно-пояснительная записка,-- Челябинск: ЮурГУ, 1999. Данный курсовой проект содержит пояснительную записку и чертеж инструмента, резца. Данные расчета курсового проекта можно использовать для выполнения дипломного проекта по специальности 1201. Они позволяют решить технологические задачи по расчету наивыгоднейших режимов резания и сравнить точность расчетов аналитическим и табличным методом.

Введение

Современное развитие металлообрабатывающей промышленности характеризуется повышением требований к качеству обрабатываемых поверхностей, точности и размеров формы поверхностей деталей машин, производительности их изготовления. Неуклонно расширяется номенклатура конструкционных материалов, обладающих повышенными физикомеханическими или специальными свойствами.

Развитие научных представлений о резании металлов осуществляется во многих направлениях. Весьма перспективным является совершенствование инструментальных материалов, предназначенных для оснащения режущей части инструментов. Интенсивные работы ведутся над твердыми сплавами. Следует отметить разработку безвольфрамовых твердых сплавов на никельмолибденовой сварке типа НТМ и МНТ, которые в определенных условиях резания не уступают стандартным маркам групп ВК и ВТК, но более дешевы и менее дефицитны.
Разрабатываются новые марки металлокерамики типов В и ВОК, которые показывают более высокие режущие свойства, чем твердые сплавы.
Совершенствуется и группа сверхтвердых материалов на основе кубического нитрида бора, где появилась серия композитов: эльбор – Р, белбор, гексанит
– Р, исмит и др.

Ведутся работы по повышению работоспособности инструментов за счет специальной упрочняющей обработки его режущей части. Среди этих методов наиболее перспективно нанесение износостойких покрытий различных составов, композиций и методов нанесения, которые позволяют повысить стойкость инструментов в 2 – 5 раз.

В расчетах курсового проекта использовалась новая специальная литература по расчету режимов резания. Выбранная геометрия резца и материал режущей части твердый сплав Т15К6 позволяют вести обработку на высоких режимах резания.
-----------------------