Раздел 3. Назначение режимов резания

 

При обработке заготовок на металлорежущем оборудовании происходит упругопластическая деформация материала, отделение снимаемого его слоя и трение по контактным поверхностям инструмента с заготовкой. Перечисленные явления способствуют появлению в этой зоне сил, равнодействующая которых носит название силы резания. Для удобства расчетов силу резания заменяют составляющими Pz, Py и Рх. Такие силы соответственно называют: тангенциальной, радиальной и осевой. Сила Рг действует в плоскости резания по направлению главного движения. Она определяет основную мощность N, затрачиваемую на резание N=PZ*V кВт где Р-кН, а V м/с. Сила Ру не участвует в работе резания при продольном точении, а сила Рх, направлена параллельно оси заготовки и в практике мощность от ее действия незначительна и в среднем составляет 0,02N кВт. Сила резания, и её составляющие находятся в сложной зависимости от условий обработки, что создает значительные трудности по определению численного её значения аналитическим путем. Экспериментально силу резания определяют методом электрического тензометрирования. По найденным значениям сил резания рассчитывают потребную мощность электродвигателя станка, напряжения и деформации заготовки, выбирают материал и геометрию режущего инструмента, определяют конструкционные элементы станка и приспособлений с точки зрения обеспечения их прочности и жёсткости, а также устанавливают параметры точности обработанной детали. Для снижения температур в зоне контакта режущего инструмента с обрабатываемой поверхностью заготовки и тем самым повышения стойкости его, применяют смазывающие и охлаждающие жидкости в виде эмульсий, состоящих в основном из различных масел и воды. Обычно в практике при разработке технологического процесса силы резания и скорость резания определяют аналитическим путем, исходя из свойств обрабатываемого материала по эмпирическим формулам, выбираемым из справочников.

Учитывая вышеизложенное, определим указанные параметры для соответствующих переходов по операциям.

а) Токарная операция. Переход 1 (переход 3). Определим силу резания и скорость резания по зависимостям:

 

 

где: коэффициенты и показатели степени соответственно выбраны из справочников и равны соответственно Сv = 220, стойкость резца T = 95мин, глубина резания t =2,5мм, подача S = 0,2мм/об, m=0,2, Xv =0,15, Yv = 0,15. Kv=1,2.

 

 

где: коэффициенты и показатели степени соответственно выбраны из справочников и равны соответственно Ср = 310, Хр = 0,95, Yp = 0,68, Кр = 0,7

Полученные значения Vи = 130,58м\мин и Рz =5680,66 Н позволяют рассчитать мощность резания на указанны переходах по зависимости Nрез = Vи*Рz = 130,58*9359,6=2,02кВт.

б) Токарная операция. Переход 2 (переход 4). Определим силу резания и скорость резания по зависимостям:

 

 

где: коэффициенты и показатели степени соответственно выбраны из справочников и равны соответственно Сv = 195, стойкость резца T = 95 мин, глубина резания t =2,5мм, подача S = 0,2мм/об,m=0,18, Xv =0,15, Yv = 0,21, Kv=1,18.

 

 

где: коэффициенты и показатели степени соответственно выбраны из справочников и равны соответственно Ср = 280, Хр = 0,95, Yp = 0,7, Кр = 0,7.

Полученные значения Vи = 134,5м\мин и Рz =9459,6 Н позволяют рассчитать мощность резания на указанны переходах по зависимости Nрез = Vи*Рz = 134,5*9459,6=2,12кВт.

в) Токарная операция. Переход 5 – расточить отверстие. Определим силу резания и скорость резания по зависимостям:

 

 

где: коэффициенты и показатели степени соответственно выбраны из справочников и равны соответственно Сv = 265, стойкость резца T = 95 мин, глубина резания t =2,5мм, подача S = 0,2мм/об,m=0,18, Xv =0,13, Yv = 0,19, Kv=1,21.

 

 

где: коэффициенты и показатели степени соответственно выбраны из справочников и равны соответственно Ср = 260, Хр = 0,95, Yp = 0,7, Кр = 0,81, S=0,02мм\об.

Полученные значения Vи = 177,4м\мин и Рz =14023 Н позволяют рассчитать мощность резания на указанны переходах по зависимости Nрез = Vи*Рz = 2,9м\с*14023=4,06кВт.

г) Токарная операция. Переход 6 – проточить канавки. Определим силу резания и скорость резания по зависимостям:

 

 

где: коэффициенты и показатели степени соответственно выбраны из справочников и равны соответственно Сv = 275, стойкость резца T = 95 мин, глубина резания t =2,5мм, подача S = 0,2мм/об,m=0,18, Xv =0,13, Yv = 0,19, Kv=1,21.

 

 

где: коэффициенты и показатели степени соответственно выбраны из справочников и равны соответственно Ср = 250, Хр = 0,95, Yp = 0,7, Кр = 0,81,S=0,02мм\об.

Полученные значения Vи = 187,3 м\мин и Рz = 14321 Н позволяют рассчитать мощность резания на указанны переходах по зависимости Nрез = Vи*Рz=3,12м\с*14023=4,4кВт. Определим численное значение коэффициента использование станка по мощности Кn=Nэр\Nэл=7,15\10= 0,71.

Отсюда видно, что токарно-винторезный станок модели 16К20 с паспортной мощностью электродвигателя 10кВт>4,1кВт. Можно сделать вывод, что станок модели 16К20 обеспечивает необходимою мощность. Кn=(0,5< 0,71).

д) Шлифовальные операция. Переход 1 – шлифовать отверстие. Определим силу резания и скорость резания по зависимостям:

 

где: - коэффициенты и показатели степени соответственно выбраны из справочников и равны соответственно: ; r-0,3; 25м\мин, х-0,5; Y-0,55; -4 1\с.

 

 

где: коэффициенты и показатели степени соответственно выбраны из справочников и равны соответственно: t – глубина шлифования -0,25; S-0,02мм\об; D-диаметр загатовки-450мм; q - показатель степени при диаметре заготовки равен 0.