Методика назначения элементов режима резания

Практического занятия № 5

 

По дисциплине ОП.06: «Процессы формообразования и инструменты».

Тема: «Определение элементов режимов резания»

Таганрог

2014 год

Практическая работа № 5

 

1.Тема: Определение элементов режимов резания.

 

2.Общая цель занятия: научиться определять элементы режимов резания.

3. Конкретные задачи занятия.

3.1.Перечень необходимых знаний студентов.

 

Должны знать:

- понятия: глубина резания, подача, скорость резания, основное (машинное) время;

- методику расчета основного времени.

 

Должны уметь:

- определять режимы резания по формулам.

 

4.Методические указания по подготовке к занятию.

4.1.Список литературы.

1. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. «Резание металлов и режущий инструмент», М., Машиностроение, 1975 г.

2. Гоцеридзе Р.М. Процессы формообразования и инструменты – М. ACADEMA 2012 г.

3. Нефедов Н.А., Осипов К.С. «Сборник задач и примеров расчета по резанию металлов». 1978 г.

4. Общемашиностроительные нормативы режимов резания. Часть 1. М.: Машиностроение, 1985 г.

 

4.2.Вопросы для повторения.

1.Элементы резания при точении.

2.Расчетная длина обработки.

3.Производительность резца.

4.Пути повышения производительности труда.

5.Методика назначения режимов резания.

6.Влияние различных факторов на режимы резания.

 

5.Контроль и коррекция знаний студентов.

 

6.Методические указания к выполнению работы.

 

	2

6.1.1. Анализ исходных данных. Характер обработки, материал обрабатываемой заготовки по заданному преподавателем чертежу детали.

6.1.2. Определение режимов резания.

Элементы режима резания устанавливаются в следующем порядке:

а) глубина резания t, (мм) определяется по формуле:

t=(Д_э-Д)/2,где

Д_э - диаметр заготовки,

Д - диаметр детали

б) определяем подачу по таблице 1-3 (ДЛ 4)

в)

Назначить основные элементы режима резания — это значит определить глубину резания, подачу и скорость резания (число оборотов); при этом оптимальными из них будут те, которые обеспечивают на данном станке наивысшую производительность и экономичность (наименьшую себестоимость) процесса обработки.

Такой порядок назначения элементов режима резания, когда сначала выбирается максимально возможная и целесообразная глубина резания t, затем максимально возможная подача s, а потом уже подсчитывается (с учетом оптимальной стойкости и других конкретных условии обработки) скорость резания v, объясняется тем, что для обычных резцов (φ₁> 0 при t > s) на температуру резания, а, следовательно, на износ и стойкость резца наименьшее влияние оказывает глубина резания, большее — подача и еще большее — скорость резания.

Для назначения элементов режима резания необходимо знать материал заготовки и его физико-механические свойства; размеры заготовки; размеры детали и технические условия на ее обработанные поверхности, материал и геометрические элементы режущей части инструмента, его размеры, максимально допустимый износ и стойкость; кинематические и динамические данные станка, на котором будут обрабатывать данную заготовку.

 

методика назначения элементов режима резания

Глубина резания. Она определяется в основном величиной при­пуска на обработку. Под припуском подразумевается слой металла, который необходимо срезать с заготовки для того, чтобы получить из нее готовую деталь. Если, например, после токарной обработки необходимо получить валик диаметром 100 мм, а заготовка имеет диаметр 104 мм, то величина припуска (на сторону)

Чем ближе заготовка по форме и размерам к готовой детали, т. е. чем меньше припуск на обработку, тем меньше металла при резании будет переведено в стружку, тем меньше будет затрачено времени на обработку, тем выше будет производительность труда и экономичность машины, в которую входит данная деталь.

3

Припуск на обработку выгодно удалять за один проход, что и делается при черновой (грубой) обработке; в этом случае глубина резания t равна припуску h. При срезании повышенных припусков или при работе на маломощных станках припуск иногда приходится разбивать на части, делая уже не один проход, а больше.                                                                                     

При получистовой обработке глубина резания назначается в пределах 0,5—2 мм, а при чистовой - в пределах 0,1—0,4 мм; если припуск больше указанных величин, то эти величины глубины резания относятся ко второму (окончатель­ному) проходу.

Подача. В целях уменьшения машинного времени, т. е. повыше­ния производительности труда, целесообразно работать с максимально возможной подачей с учетом всех факторов, влияющих на ее величину.

При грубой обработке, когда к качеству обработанной поверхности не предъявляются высокие требования, но силы, действующие в процессе резания, могут быть значительными, максимальную вели­чину подачи могут ограничивать прочность и жесткость режущего инструмента (державки, пластинки), жесткость заготовки, прочность деталей механизма подачи и деталей механизма главного движения станка.

В практике подача обычно назначается из таблиц справочников по режимам резания, составленных на основе опыта работы машино­строительных заводов. Так, при черновом наружном точении чугуна обычным (φ₁ > 0) резцом с пластинкой твердого сплава (сечение державки 20x32 мм, диаметр заготовки 100 мм, глубина резания до 5 мм) рекомендуемая подача s_max =1,2 мм/об.

При получистовой и чистовой обработке, т.е. когда к качеству обработанной поверхности предъявляются повышен­ные требования, максимальную величину подачи ограничивает тре­буемая чистота обработанной поверхности, так как чем больше подача, тем более шероховата обработанная поверхность. Величина подачи и в этом случае назначается из таблиц справочников, и, например, при обработке чугуна при требуемой чистовой обработке резцом с r = 1 мм, φ=45°, φ₁ ≥5º— s_max = 0,25 мм/об.

После выбора величины подачи из справочников она корректи­руется по кинематическим данным станка, на котором будет вестись обработка (берется ближайшая меньшая).

Скорость резания. Скорость резания определяется по приведенным выше формулам:

м/мин

(после определения глубины резания и подачи при назначенной стой­кости).

Число оборотов шпинделя. Число оборотов шпинделя станка (заготовки) подсчитывается по найденной скорости резания:

	4

и корректируется по станку (берется ближайшее меньшее или большее, если оно не превышает 5%), т. е. находится действительное число оборотов п_д, с которым будет вестись обработка; по нему под­считывается действительная скорость резания.

Проверка выбранных элементов режима резания. Проверке подвергается подача (по лимитирующим параметрам) и скорость резания (по достаточности мощности электродвигателя станка).

Проверка подачи. При черновой обработке назначенная подача обязательно проверяется по прочности деталей механизма подачи станка, а в отдельных случаях (при нежестких и тяжелых условиях резания) — по прочности и жесткости инструмента, жесткости заготовки и прочности детален механизма главного движения, станка.

По прочности деталей механизма подачи станка назначенная подача проверяется исходя из следующего. Осевая сила Р_х при данной подаче (и других конкретных условиях резания) должна быть меньше или, в крайнем случае, равна наибольшей силе, допускаемой прочностью механизма подачи станка Р_ст, т. е. Р_х≤ Р_ст (значение Р_ст приводится в паспорте станка). В случае если Р_х > Р_ст необходимо уменьшить величину подачи.

По прочности державки резца назначенная подача проверяется путем сравнения сил Р_z и Р'_z (Р'_z — максимальная нагрузка, допускаемая прочностью державки в опасном сечении). Прочность державки будет достаточна, если Р_z ≤ Р'_z;

если же окажется, что Р_z > Р'_z, то не­обходимо также уменьшить величину назначенной подачи.

Рис. 1. Виды креплений заготовки при токарной обработке

 

5

По жесткости державки резца назначенная подача проверяется исходя из следующего. Сила резания Р_z при выбранной подаче и других конкретных условиях резания не должна превышать максимальную нагрузку Р_zж, допускаемую жесткостью резца, т. е. должно быть условие

Р_z≤ P_zж; если же окажется, что Р_z > P_zж, то также необходимо уменьшить величину назначенной подачи.

По жесткости заготовки назначенная подача может быть прове­рена исходя из следующих соображений.

Под действием суммарной силы R₁ заготовка изгибается. В зависимости от длины, диаметра и способа закрепления заготовки, при определенной величине суммарной силы R₁, в результате прогиба заготовки обработанная поверхность получится бочкообразной формы — при двухсторонней опоре заготовки (рис. 1, а и б) и конусной формы — при односторонней опоре заготовки (рис. 1, в). Поэтому выбранная подача (совместно с другими условиями обработки) не должна вызвать силы R₁ больше той, которую может допустить заготовка в пределах опре­деленной величины прогиба, т. е. необходимо, чтобы

где

 

В случае закрепления заготовки в центрах и когда резец находится посредине ос длины (рис. 1, а), максимально допустимая сила по жесткости заготовки

в случае закрепления в патроне и поджатии задним центром (рис 1, б)

 

в случае закрепления в одном патроне (рис. 1, в)

 

 

6

* По системе СИ 1кГ=9,81 н.

 

В этих формулах:

Е — модуль упругости обрабатываемого металла, который, например, для углеродистой стали равен 20 000—22 000 кГмм²;

J — момент инерции сплошного сечения заготовки; J = 0,05 D_v мм (D_v — диаметр обработанной поверхности в первых двух случаях и заготовки в третьем случае,если она одного диаметра, т. е. без уступов в мм);

f — допускаемая стрела прогиба заготовки в мм; при предварительном точении f — 0,2÷0,4 мм, при точении под шлифование f ≤0,1 мм, при точных работах f ≤ 1/5 от величины допуска на размер обработанной поверхности;

L — расстояние между точками опоры заготовки в первых двух случаях и вылет заготовки из патрона в третьем случае в мм.

По прочности деталей механизма главного движения станка выбранная подача проверяется сравнением момента от сил сопротивления резанию (М_с._р) с максимальным моментом, допускаемым станком по слабому звену M'_вp), Во избежание поломки слабого звена механизма главного движения должно быть соблюдено условие М_ср ≤ М'_вр.

Эта проверка может быть проведена также и путем сравнения мощности N_peз, затрачиваемой на резание, с мощностью N'_шп на шпинделе, допускаемой слабым зве­ном (М'_вр и N'_mn приводятся обычно в паспорте станка); должно быть соблюдено условие N_peз ≤ N'_mn.

В случае, если окажется, что М_с._р > М_вр или N_peз>N_mn, то также необхо­димо уменьшить величину выбранной подачи.

Так как при получистовой и чистовой обработке обычными резцами (φ₁ > 0) силы незначительны, то выбранные подачи редко проверяются по прочности и жесткости державки резца, жесткости заготовки, прочности деталей механизма подачи и деталей механизма главного движения станка. Проверку по жест­кости заготовки рекомендуется проводить лишь в случае закрепления заготовки только в патроне (рис. 1, в) при большом ее вылете или при других нежестких условиях резания.

Проверка скорости. Эта проверка производится ис­ходя из мощности электродвигателя стайка, так как может оказаться, что с выбранными основными элементами режима резания вести обработку па данном станке будет невозможно¹ (из-за недостаточной мощности).

Для определения мощности подсчитывается сначала сила ре­зания.

7

Мощность, затрачиваемая на резание,

где  — действительная скорость резания в м/мин.

Необходимая (расчетная) мощность электродвигателя станка

 

должна быть меньше или, в крайнем случае, равна действительной мощности электродвигателя станка N_cт, т. е. N_м ≤ N_cm.

Если же окажется, что мощности электродвигателя данного станка, на котором должна производиться обработка, не хватает, т. е. N _м> N_сm, то необходимо будет уменьшить скорость резания (число оборотов шпинделя).

Машинное время. Машинное время подсчитывается по соответствующим формулам с учетом действительного числа оборотов и величины подачи.

На практике при назначении элементов режима резаний часто используют таблицы и карты справочников по режимам резания, в которых приводятся не только значения подач и данные для подсчета сил и скорости резания, но подсчитаны (для некоторых условий обработки) скорость резания, силы и мощность, потребная на ре­зание; применяются для подсчета и специальные при­боры.

Рассмотренный порядок назначения элементов режима резания и основные положения по их выбору (расчету) даны применительно к одной инструментной обработке. При многоинструментной же обработке и при работе на станках, встроенных в автоматические линии, на выбор оптимальных элементов режима резания влияет ряд других факторов, и они определяются по специальной методике расчета.

	8

При несвободном резании (рис. 2, в) на обработанной поверхности остаются гребешки, размеры которых зависят от подачи, радиуса закругления при вершине резца и главного и вспомогательного углов в плане. Это хорошо показано на рис. 3, где за один оборот заготовки резец переместился на величину подачи s и из положения I перешел в положение II, оставив на обработанной

поверхности гребешок высо­той H.

Если обозначить действи­тельное сечение среза через f ₀, площадь остаточных гребеш­ков через f _г, то

 

f ₀= f - f _г

Высота остаточных гребеш­ков во многом определяет ве­личину шероховатостей (мик­рогеометрию) обработанной поверхности: чем меньше вы­сота H, тем выше чистота обработанной поверх­ности (меньше шероховатость).

Объем стружки, снятой за 1 мин работы, может быть вы­числен по формуле

Q=vts см³/мин