2020-01-14
178
основывается на определении глубины, подачи и скорости резания, при которых будет обеспечена наиболее экономичная и производительная обработка поверхности (при условии выполнения заданных технических требований) по точности и шероховатости обработанной поверхности.
Вначале выбирается глубина резания, затем максимально допустимая подача, а потом определяется скорость резания. Такой порядок выбора элементов режима резания определяется тем, что на количество выделяемого при резании тепла, а следовательно, на износ и стойкость резца глубина резания влияет в наименьшей, а подача и особенно скорость резания – в наибольшей степени.
Элементы режима резания должны выбираться так, чтобы режущие свойства инструмента и возможности металлорежущего станка (его мощность и другие динамические и кинематические характеристики) были использованы в достаточной степени. Поэтому для выбора оптимальных режимов резания необходимо знать не только материал обрабатываемой заготовки, но и материал и геометрические параметры резца, допустимую величину его износа, а также характеристики станка, намеченного для выполнения обработки.
Глубина резания в основном определяется припуском на обработку, который по возможности стремятся удалить за один проход.
Величина подачи определяется требуемым классом чистоты обработки. Величина подачи должна быть больше допустимой этим условием, а также жесткостью обрабатываемой заготовки, жесткостью и прочностью резца и прочностью механизмов станка. Определив силы резания, возникающие при выбранных глубинах резания и подачи, можно путем расчета проверить (на основе зависимостей, известных из сопротивления материалов) соответствие выбранного сечения стружки прочности и жесткости детали, резца и прочности механизма подачи станка.
Практически обычно такие расчеты производить приходится не часто, так как в соответствующих нормативах по выбору режимов резания даны значения подач в соответствии с размерами резцов и характеристик металлорежущих станков.
Скорость резания выбирается в соответствии с определенными значениями глубины резания, подачи и стойкости режущего инструмента, геометрических параметров режущей части. Скорость резания назначается по соответствующим нормативам режимов резания или подсчитывается по эмпирическим формулам.
После выбора всех трех элементов режима резания проверяется их соответствие мощности станка по формуле
N ст = (Pz * v)/(60*102*η) квт,
где Рz – сила резания в Н
v – скорость резания в м/мин;
η – коэффициент полезного действия станка.
Обычно в нормативах по режимам резания имеются готовые таблицы для определения мощности резания (без учета к. п. д. станка) при определенных значениях выбранного режима резания.
Расчет режимов резания для наружного точения при черновой обработке углеродистой стали на токарно-винторезном станке 1м63.
Исходные данные:
Диаметр обрабатываемой заготовки -300 мм.
Длина заготовки 1200 мм.
Резец из твердого сплава Т30К4 с углом в плане 45 градусов.
Расчет:
Глубина резания t (мм) определяется толщиной снимаемого слоя металла за один рабочий ход резца, измеренной по перпендикуляру к обрабатываемой поверхности детали.
При черновом точении величина величина t принимается равной припуску на обработку(h)=8 мм.
Подача S (мм/об) Подачей называется путь, пройденный режущей кромкой инструмента относительно вращающейся заготовки. По справочным данным для наружного чернового точения углеродистой стали выбираем подачу S= 0.63 мм/об.
Скорость резания Vр (м/мин) зависит от конкретных условий обработки.
При наружном продольном и поперечном точении расчетная скорость резания определяется по эмпирической формуле:
Vp=Cv*Kv/Tm*tx*SY,где (1)
Cv - коэффициент, учитывающий условия резания =350
Т-период стойкости инструмента, мин =90 мин.
S – подача в мм/об =0.63 мм/об
Кv – корректирующий коэффициент
m, x, y – показатели степени (выбираем из таблицы 0.15, 0.35, 0.20 соответственно)
Корректирующий коэффициент определяется по формуле:
Kv=Kmv*Knv*Kиv*Kфи*Kr,где
Kmv – коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки =1
Knv – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки =0.85
Kиv – коэффициент, учитывающий материал режущей части резца =1.4
Kфи - коэффициент, учитывающий главный угол в плане резца =1
Kr – коэффициент, учитывающий величину радиуса при вершине резца =1
Kv=1*0.85*1.4*1*1=1.19
Теперь по формуле (1) определяем расчетную скорость резания:
Vp=350*1.19/900.15*80.35*0.630.2=112,87 м/мин
Для проверки возможности реализации Vp на нашем станке определим расчетную частоту вращения шпинделя np 1/мин:
np= Vp*1000/ 
*D0, где
D0-диаметр заготовки до обработки
np=112.87*1000/3.14*300=119.8 об/мин
Наименьшая близкая частота на станке является 100 об/мин. =nст
По принятому значению nст определяем фактическую скорость резания Vф м/мин:
Vф= 
D0* nст/1000=3.14*100*300/1000=94.2 м/мин
Сила резания Р, Н раскладывается на составляющие силы, направленные по осям координат станка (тангенсальную Pz, радиальную Py,осевую Px) и рассчитывается по формуле:
Pz,x,y=10*Cp*tx*Sy*Vфn*Kp,где (2)
Ср - постоянный коэффициент =300
X, y, n – показатели степени (1, 0.75, -0.15 соответственно)
Kp – поправочный коэффициент
Kp = Кmp*Кфup*Куp*Kлp*Krp =0.94, где
Кmp = 1 – коэффициент, учитывающий влияние материала детали на силовые зависимости
Кфup=1, Куp=0.94, Kлp=1, Krp=1 – коэффициенты, учитывающие влияние параметров режущей части инструмента на силу резания
По формуле (2) находим, что Pz= 10*300*81*0.630.75*94.2-0.15*0.94= 8054.71 Н
Px=(0.3–0.4)* Pz =2416 Н (246 кгс – что соответствует паспортным значениям)
Pz=(0.4–0.5)* Pz = 3222 Н
Мощность резания. Вначале рассчитывается эффективная мощность резания
Nэ=Рz*Vф/1020*60=8054*94.2/61200=12.4 КВт
Основное технологическое время – время в минутах, затрачиваемое непосредственно для снятия заданного припуска. Оно определяется по формуле:
Т0=L*i/nст*Sст = 1308/100*1=13.08 мин,где
L‑расчетная длина обработки, мм
i – количество проходов – в нашем случае=1
L=l+l1+l2=1308, мм, где
l‑чертежный размер обрабатываемой поверхности, мм; l1-величина врезания резца;
l2-величнина перебега резца, мм
l1=t*ctg(фи)=8*1=8, мм l2=(2–3) Sст=300, мм
