Аналитический способ расчета режимов резания

Расчет режима резания при точении аналитическим способом

Расчет режимов резания.

Цель работы: изучить методику расчета режима резания аналитическим способом. Ознакомиться и приобрести навыки работы со справочной литературой.

Обработка заготовки точением осуществляется при сочетании двух движений: равномерного вращательного движения детали — движения резания (или главное движение) и равномерного поступательного движения резца вдоль или поперек оси детали — движение подачи. К элементам режима резания относятся: глубина резания t, подача S, скорость резания V.

Глубина резания — величина срезаемого слоя за один проход, измеренная в направлении, перпендикулярном обработанной поверхности, т.е. перпендикулярном направлению подачи. При черновой обработке , как правило, глубину резания назначают равной всему припуску, т.е. припуск срезают за один проход

где h — припуск , мм;

D — диаметр заготовки, мм;

d — диаметр детали, мм.

При чистовой обработке припуск зависит от требований точности и шероховатости обработанной поверхности.

Подача — величина перемещения режущей кромки инструмента относительно обработанной поверхности в направлении подачи за единицу времени (минутная подача Sм) или за один оборот заготовки. При черновой обработке назначают максимально возможную подачу исходя из жесткости и прочности системы СПИД, прочности пластинки, мощности привода станка; при чистовой обработке — в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обработанной поверхности.

Скорость резания — величина перемещения точки режущей кромки инструмента относительно поверхности резания в направлении движения резания за единицу времени. Скорость резания зависит от режущих свойств инструмента и может быть определена при точении по таблицам нормативов [4] или по эмпирической формуле

где С_v — коэффициент, учитывающий условия обработки;

m, x, y — показатели степени;

T — период стойкости инструмента;

t — глубина резания, мм;

K_v — обобщенный поправочный коэффициент, учитывающий изменения условий обработки по отношению к табличным

,

где K_mv — коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

K_nv — коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

K_uv — коэффициент, учитывающий материал инструмента;

K_jv — коэффициент, учитывающий главный угол в плане резца;

K_rv — коэффициент, учитывающий радиус при вершине резца — учитывается только для резцов из быстрорежущей стали.

При настройке станка необходимо установить частоту вращения шпинделя, обеспечивающую расчетную скорость резания.

, об/мин

Основное технологическое (машинное) время — время, в течение которого происходит снятие сружки без непосредственного участия рабочего

, мин

где L — путь инструмента в направлении рабочей подачи, мм;

i — количество проходов.

L=l+y+ , мм

где l — размер обрабатываемой поверхности в направлении подачи;

y — величина врезания, мм;

— величина перебега, мм, =1¸2 мм.

где t — глубина резания;

j — главный угол в плане резца.

Пример решения задачи.

На токарно-винторезном станке 16К20 производится черновое обтачивание на проход вала D=68 мм до d=62h12 мм. Длина обрабатываемой поверхности 280 мм; длина вала l₁= 430 мм. Заготовка — поковка из стали 40Х с пределом прочности s_в=700 МПа. Способ крепления заготовки — в центрах и поводковом патроне. Система СПИД недостаточно жесткая. Параметр шероховатости поверхности Ra=12,5 мкм. Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить режим резания; определить основное время.

1.Выполнение эскиза обработки.

2.Выбор режущего инструмента

Для обтачивания на проход вала из стали 40Х принимаем токарный проходной резец прямой правый с пластинкой из твердого сплава Т5К10 [2] или [3]. Форма передней поверхности радиусная с фаской [3]; геометрические параметры режущей части резца:

g=15 0 ; a=12; l=0 [3],

3.Назначение режимов резания

3.1. Глубина резания. При черновой обработке припуск срезаем за один проход, тогда

3.2.Назначаем подачу. Для черновой обработки заготовки из конструкционной стали диаметром до 100 мм резцом сечением 16х25 (для станка 16К20) при глубине резания до 3 мм:

В соответствии с примечанием 1 к указанной таблице и паспортным данным станка (см. Приложение 1 к данным методическим указаниям) принимаем S=0,8 мм/об.

3.3.Скорость резания , допускаемая материалом резца

, м/мин

где C_v=340; x=0,15; y=0,45, m=0,2, T=60 мин [2], [3]

Поправочный коэффициент для обработки резцом с твердосплавной пластиной

, [2], [3],

тогда

м/мин

3.4. Частота вращения, соответствующая найденной скорости резания

, об/мин

об/мин.

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка

3.5.Действительная скорость резания

, м/мин; м/мин.

, мин

Путь резца L=l+y + , мм

Врезание резца y=t×ctgj=3×ctg 60 0 =3×0,58=1,7 мм

Пробег резца =1,3 мм.

Тогда L=280+1,7+1,3=383 мм.

мин.

Варианты индивидуальных заданий.

Выполнить расчет режимов резания аналитическим способом (по эмпирической формуле) по заданному варианту для обработки на токарно-винторезном станке 16К20.

Исходные данные приведены в таблице 1.4.

Порядок выполнения работы

1.Пользуясь инструкцией и дополнительной литературой, изучить методику определения режима резания. Ознакомиться со справочником [2] или [3]. Ознакомиться с условием задания.

2.Выполнить эскиз обработки.

3.Выбрать режущий инструмент.

4.Назначить глубину резания.

6.Рассчитать скорость резания.

7.Определить частоту вращения шпинделя и скорректировать по паспорту станка.

8.Определить действительную скорость резания.

9.Рассчитать основное технологическое время.

Источник

Аналитический способ расчета режимов резания

ОСНОВЫ ТЕОРИИ РЕЗАНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Лекция 8.2.

Аналитический и табличный способы расчета режима резания

Текст для чтения вслух (Microsoft Edge) и с мобильных устройств

1. Выбор подачи . Значение подачи выбирается в зависимости от вида и условий обработки (черновая или чистовая), глубины резания и диаметра обработки по формулам или таблицам рекомендуемых значений подач из соответствующей нормативно-справочной литературы. При этом обязательно учитываются технологические ограничения:

· при черновой обработке подача на оборот (подача на зуб при фрезеровании) устанавливается с учетом жесткости технологической станочной системы, прочности заготовки, способа ее крепления, прочности и жесткости рабочей и крепежной частей режущего инструмента, прочности механизма подачи станка, а также установленной глубины резания; из всех подач, определяемых этими условиями, выбирается минимальная;

· при чистовой обработке величину подачи необходимо согласовывать с заданной шероховатостью обработанной поверхности и квалитетом точности, учитывая при этом возможный прогиб детали под действием сил резания и погрешности геометрической формы обработанной поверхности; как правило, для всех способов чистовой обработки регламентируется подача на оборот инструмента или заготовки.

Таблицы рекомендованных подач составлены для общих случаев, но в них приведены поправочные коэффициенты для конкретной операции (например, поправка на обрабатываемый материал и материал режущей части инструмента, на состояние обрабатываемой поверхности и др.).

После выбора нормативной подачи производят проверочные расчеты. Например, подачу, выбранную для чернового точения с заданной глубиной резания, проверяют по прочности механизма подачи станка. При этом определяют для данного перехода силу подачи и сопоставляют ее с силой, допускаемой механизмом подачи станка, которая указывается в его паспорте:

Количество таких проверок может быть несколько. Если выбранная подача не удовлетворяет условиям прочности или жесткости, необходимо ее понизить до допустимой.

Следует отметить, что силу резания можно было бы уменьшить и уменьшением глубины резания, которая влияет на нее более значительно. Тем не менее, уменьшают именно подачу, так как при уменьшении глубины сразу появляется необходимость во втором проходе и возрастает время обработки. Кроме того, глубина резания только в малой степени влияет на изменение периода стойкости инструмента или допустимую скорость, тогда как при уменьшении подачи период стойкости или скорость возрастают более существенно.

Необходимо отметить, что на практике проверочные расчеты по формулам выполняются сравнительно редко ввиду их сложности. В случае необходимости используются таблицы предельно допустимых подач, приводимые в ряде справочников, выбирая из рекомендуемых ими минимальную.

Если механизмом станка обеспечивается бесступенчатое регулирование подачи, для дальнейших расчетов принимается рекомендованное значение. В противном случае подача на оборот корректируется по паспортным данным станка. Принимается в качестве действительного ближайшее меньшее значение или большее, если оно не превышает рекомендованное, более чем на 5%.

2. Определение скорости резания и числа оборотов . По формулам рассчитывается скорость резания в зависимости от вида обработки:

Затем по формуле n = 1000 V /π D max – рассчитывается число оборотов п, которое корректируется по станку только в меньшую сторону и принимается в качестве действительного ( D max – максимальный диаметр соответствующей поверхности. Например, для растачивания – диаметр отверстия детали, для обтачивания – диаметр заготовки).

После этого определяется действительная скорость резания. Если станок оснащен бесступенчатым регулированием числа оборотов шпинделя, принимается рекомендованное значение. Для операций фрезерования по формулам S = S z ×z и S мин = Sn = S z zn определяют подачу на оборот и минутную подачу которую корректируют по паспортным данным коробки подач фрезерного станка (как правило, в меньшую сторону). Принятое значение S мин используется для расчета действительной подачи на зуб фрезы:

3. При черновой обработке производится определение силы и мощности по степенным формулам:

Если окажется, что мощности электродвигателя станка, на котором должна производиться обработка, не достаточно (с учетом КПД станка), надо выбрать более мощный станок. Если это невозможно, необходимо уменьшить выбранные значения п ( V ) или S . Уменьшение п ( V ) является более выгодным, так как машинное время будет такое же, как и при уменьшении S , но зато период стойкости инструмента значительно возрастет.

4. Определение машинного (основного) времени. Машинное (основное) время тратится на непосредственное изменение размеров, формы, физико-химических свойств или внешнего вида обрабатываемой заготовки.

Особенности расчета основного (машинного) времени обусловлены, главным образом, определением расчетной длины обработки (рис. 8.1):

где l – длина обрабатываемой поверхности; l вр – величина врезания и l п – величина перебега инструмента. В некоторых случаях при обработке на автоматизированном оборудовании добавляется гарантированная величина l пв подвода инструмента с механической подачей. Для ручного подвода l пв = 0.

Аналитический способ определения оптимальных режимов резания для каждой операции весьма трудоемок и в настоящее время реализуется преимущественно на ЭВМ. Табличный способ решения этой задачи появился ранее других способов в виде рекомендаций оптимальных с точки зрения опытных специалистов режимов резания. Анализ показал, что практически все предприятия в повседневной работе используют сборники нормативов. В этих сборниках эмпирические формулы, в том числе и нестепенные зависимости, представляются в виде таблиц, составленных для различных комбинаций обрабатываемого и инструментального материалов с учетом переменных, дополнительно влияющих на процесс резания. Принцип назначения режимов резания по таблицам тот же, что и при расчете по эмпирическим формулам, но более прост с точки зрения вычислительных процедур и более громоздок с точки зрения накопления и хранения информации, необходимой для выбора режима обработки, и недостаточно гибок при назначении режимов резания для новых или специфичных производственных условий.

Использование на производстве для расчета режимов резания и норм времени с учетом централизованно разработанных нормативов позволяет значительно сократить разнобой в нормах и заработной плате и обеспечить приблизительно одинаковый уровень напряженности норм на различных предприятиях. Однако необходимо учитывать, что общемашиностроительные нормативы обеспечивают только предпосылки для установления норм равной напряженности, но не гарантируют их выполнение. Кроме того, на многих предприятиях применяется ряд специфических обрабатываемых материалов и режущих инструментов, в том числе и новых, что требует применение либо других методов назначения режимов резания, либо дополнительной разработки нормативов силами заводских лабораторий и нормативно-исследовательских бюро.

Источник