1. Выпишите исходные данные из табл. 4.
2. Зарисуйте схему обтачивания или растачивания (в соответствии с вашими исходными данными), указав диаметры обрабатываемой и обработанной поверхностей; направления главного движения и движения подачи.
3. Выполните выбор резца.
– Выберите тип резца. Для обтачивания следует выбирать резцы проходные с отогнутой головкой или резцы проходные упорные. Для растачивания следует выбирать резцы расточные проходные или резцы расточные упорные.
– Выберите материал режущей части резца. Учитывая высокие
скорости резания, целесообразно выбирать для оснащения режущей части резцов твердые сплавы, принимая во внимание следующие рекомендации.
При обработке конструкционной стали (σe < 1000 МПа):
– при черновом точении использовать твердый сплав Т5К10;
– при получистовом точении использовать твердый сплав Т15К6;
– при чистовом точении использовать твердый сплав Т30К4.
При обработке чугунов (НВ < 200):
– при черновом точении использовать твердый сплав ВК8;
|
|
– при получистовом точении использовать твердый сплав ВК6;
– при чистовом точении использовать твердый сплав ВКЗ и ВК6М.
– Выберите конструктивные и геометрические параметры резца.
Конструкция резцов. Рекомендуется использовать резцы с напайными пластинками из твердого сплава или с пластинами с механическим креплением. Выбор конструктивных параметров выполняйте по справочнику [2].
Геометрические параметры. Для токарных резцов с напайными пластинками из твердого сплава следует выбрать: форму передней поверхности; передний угол γ; задний угол α; углы в плане φ и φ 1; радиус при вершине r. Форма поверхности выбирается:
– плоской, если обрабатывают твердые материалы, дающие сыпучую стружку (стружка надлома);
– криволинейной, если обрабатывают пластичные материалы, дающие лентовидную стружку (сливная стружка).
Величину переднего угла γ рекомендуется выбирать в зависимости от обрабатываемого материала:
– для обработки конструкционной стали γ = 10 – 15°;
– для обработки чугунов γ = 5 – 7°;
Величину заднего угла α рекомендуется выбирать в зависимости от вида обработки:
– для чернового точения α = 6 – 8°;
– для чистового точения α = 10 – 12°;
Величину главного угла в плане φ рекомендуется выбирать в зависимости от жесткости технологической системы:
– при низкой жесткости φ = 90°;
– при нормальной жесткости φ = 45 – 90°;
– при высокой жесткости φ = 30 – 45°.
Величину вспомогательного угла в плане φ 1 рекомендуется принимать в пределах от 7° до 10°.
Величина радиуса при вершине резца r выбирается в зависимости от требований к шероховатости поверхности в пределах от 0,2 мм до 2,0 мм. Чем выше класс шероховатости, тем больше величина r.
|
|
После выбора резца изобразите его эскиз с указанием конструктивных параметров и геометрических параметров.
4. Определите элементы режимов резания.
Определите глубину резания t по следующим формулам.
Для наружного точения:
,
где D – диаметр обрабатываемой поверхности, мм; d – диаметр обработанной поверхности, мм.
Для растачивания:
,
где D – диаметр обработанной поверхности, мм; d – диаметр обрабатываемой поверхности, мм.
Рекомендуется окончательно назначать глубину резания t максимально возможной с учетом технических требований и вида обработки:
– при черновом точении t = 5 – 7 мм;
– при получистовом точении t = 0,5 – 5 мм;
– при чистовом точении t < 0,5 мм;
Выберите величину подачи на один оборот So. При выборе подачи следует пользоваться справочником [2, с. 364 – 367].
Выбранную по справочнику подачу нужно откорректировать по паспорту станка (прил. 1 – 5). Принимать следует величину, ближайшую к справочной.
Рассчитайте скорость резания V. Расчёт скорости резания следует выполнять по справочнику [2, с. 363], используя эмпирическую формулу
.
Значения постоянной CV, периода стойкости Т, показателей степеней m, x, y и системы коэффициентов KV выбирите из справочника [2, с. 367 – 368].
Рассчитав скорость резания, определите соответствующее число оборотов шпинделя станка n по формуле
,
где V – рассчитанная скорость резания, м/мин; D – диаметр обрабатываемой (или обработанной при растачивании) поверхности, мм.
Полученное число оборотов n соотнесите с паспортными данными станка (прил. 1 – 5). Выберите ближайшее к рассчитанному – nст. Если n и nст не совпадают, необходимо рассчитать скорость резания, соответствующую Vст:
.
Изменение скорости резания по сравнению с рассчитанной требует корректировки принятого периода стойкости Т. Рассчитайте действительный период стойкости Тд, соответствующий скорости Vст:
.
5. Выполните проверку выбранных режимов резания.
Рассчитайте составляющие силы резания Рх, Рy и Рz, пользуясь справочником [2, с. 372 – 374], по формулам
.
Проверьте величину выбранной подачи по прочности детали.
Условием сохранения прочности обрабатываемой детали является выполнение неравенства
, (1)
РПР.Д. – сила, допускаемая прочностью детали, которая определяется по формуле
,
где C – коэффициент, учитывающий способ крепления детали в приспособлении; W – момент сопротивления детали, мм3; σв – предел прочности обрабатываемого материала, МПа; l – длина детали, мм.
Коэффициент С может принимать следующие значения:
при установке детали в патроне, С = 3;
при установке детали в центрах, С = 48;
при установке детали в патроне с поджатым задним центром, С = 110.
Момент сопротивления детали W определяется по формуле для тел вращения
,
где D – диаметр детали, мм.
Предел прочности обрабатываемого материала σв приведен в числе исходных данных в табл. 4
Внимание! Рассчитывая PПР.Д. приведите в соответствие единицы измерения величин W и l, учитывая, что МПа = Н/м2, а W и l выражены в мм3 и мм, и их нужно перевести в м3 и м.
Если неравенство (1) не выполняется, выбранную подачу следует уменьшить.
Проверьте величину выбранной подачи по жесткости детали.
Условием сохранения жесткости и связанной с ней точности изготовления детали является соблюдение неравенства
, (2)
где PЖ.ДЕТ. – сила, допускаемая жесткостью детали, которая определяется по формуле
,
где C – коэффициент, учитывающий способ крепления детали в приспособлении; Е – модуль упругости, Н/мм3; J – момент инерции, мм4; l – длина детали, мм; f – стрела прогиба, мм.
Стрела прогиба определяется по формуле f = 0,0031· l, мм.
|
|
Модуль упругости для стали Е = (2,0 – 2,2) · 105, Н/мм, а для чугуна Е = (0,8 – 1,6) · 105, Н/мм2.
Момент инерции J для тел вращения определяется по формуле
.
Если неравенство (2) не выполняется, выбранную подачу следует уменьшить.
Проверьте величину выбранной подачи по прочности резца.
Условием сохранения прочности резца служит соблюдение неравенства
, (3)
где Mизг – момент от силы Pz, изгибающий резец; Mдоп – момент, допустимый по прочности державки резца.
Момент от силы Pz определяется по формуле Mизг = Pz · L, H·м, где L – длина вылета резца, определяемая по формуле L = 1,5 · H, где Н – высота сечения державки, мм.
Момент, допустимый по прочности державки резца определяется по формуле
,
где σизг – допускаемое напряжение на изгиб материала державки резца, МПа. Для Ст. 45 σизг = 200 МПа; W – момент сопротивления прямоугольного сечения державки резца, определяемое по формуле
,
где В, Н – соответственно ширина и высота сечения державки, мм.
Внимание! Рассчитывая Мизг и Мдоп приведите в соответствие единицы измерения величин, чтобы в результате выразить момент в Н·м.
Если неравенство (3) не выполняется, выбранную подачу следует уменьшить.
Проверьте выбранную подачу по прочности механизма подачи токарного станка. Условием сохранения прочности механизма подачи станка, служит выполнение следующего неравенства:
, (4)
где Pр-ш – сила, допускаемая прочностью зуба реечной шестерни механизма подачи станка, Н.
Величина Pр-ш выбирается по паспортным данным станка (прил. 1 – 5) и сравнивается с величиной силы Рх.
Если неравенство (4) не выполняется, величину подачи следует снизить.
Проверьте величину скорости резания по мощности станка.
Обработка детали на станке с определенной скоростью резания может выполняться, если эффективная мощность резания Nе не будет превышать расчетную мощность станка Nр, т.е. будет выполняться неравенство
. (5)
Расчетная мощность станка Nр определяется по формуле
,
где Nст – мощность электродвигателя станка, кВт, выбирается по паспортным данным станка [прил. 1 – 5]; η – КПД механизма главного движения станка, выбирается по паспортным данным [прил. 1 – 5].
|
|
Эффективная мощность станка определяется по формуле
,
где Рz – тангенциальная составляющая силы резания, Н; Vст – скорость резания, рассчитанная по выбранной частоте вращения шпинделя станка, м/мин.
Если неравенство (5) не выполняется необходимо, либо выбрать более мощный станок, либо уменьшить скорость резания. В последнем случае откорректированная скорость резания Vкорр может быть определена из неравенства
.
При снижении скорости резания Vкорр следует рассчитать соответствующий ей период стойкости Ткорр
.
6. Рассчитайте основное машинное время и ресурс режущего инструмента.
Основное машинное время определяется по формуле
,
где l – длина обработанной поверхности детали, мм; n – число оборотов станка, соответствующее либо Vст, либо Vкорр (если скорость резания корректировалась в ходе проверки), об/мин; S o – откорректированная подача, мм/об.
Ресурс резца Р определяется количеством заготовок, обработанных за период его стойкости, и рассчитывается по формуле
,
где Т – период стойкости резца, мин. В расчете используется Тд или Ткорр (если скорость резания и период стойкости корректировались в ходе проверки); τo – основное машинное время, мин.
7. Сформулируйте вывод о возможности обработки заданной детали на заданном станке в рассчитанном режиме резания и запишите окончательные значения t, Sо, V, Т, n, τo и Р.