Резание металлов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Создание системы автоматизированного проектирования с расчетом режимов резания токарной обработки

1.1 Исходные данные

В качестве примера создания САПР используем задачу:

Дано: на токарно-винторезном станке 16К20 производится обточка на проход шейки вала D=100 до d=96 мм на длине l=100 Параметр шероховатости обработанной поверхности Ra=6.3 мкм. Заготовка - поковка, материал - сталь 40Х, у_в=720 МПа (=72 кгс/мм²). Способ крепления заготовки - в центрах и поводковом патроне. Система станок - приспособление - инструмент - заготовка недостаточно жесткая.

Необходимо: выбрать режущий инструмент; назначить режим резания (допускаемую резцом скорость главного движения резания Vu и мощность Nрез, затрачиваемую на резание, подсчитать по формулам); определить основное время.

2. Режимы резания. Основные характеристики

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

Элементы режима резания обычно устанавливают в порядке, указанном ниже.

Глубина резания t:

при черновой обработке назначают по возможности максимальную t, равную всему припуску на обработку;

при чистовой обработке - в зависимости от требований точности размеров и шероховатости обработанной поверхности.

Подача s:

при черновой обработке выбирают максимально возможную подачу, исходя из жесткости и прочности системы, мощности привода станка и других ограничивающих факторов;

при чистовой обработке - в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обработанной поверхности.

Скорость резания V рассчитывают по эмпирическим формулам, установленным для каждого вида обработки, которые имеют общий вид

(1)

где С_V - коэффициент скорости;

^{m, x, y} - показатели степени;

Т - период стойкости в мин;

s - подача в мм/об;

t - глубина резания в мм.

Значение коэффициента С_V и показателей степени, период стойкости Т инструмента приведены в таблицах для каждого вида обработки. Для получения действительного значения скорости резания V вводится поправочный коэффициент К_V - произведение ряда коэффициентов.

(1.1)

где К_mv - коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

К_пv - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

К_иv - коэффициент, учитывающий качество инструмента.

Стойкость Т - период работы инструмента до затупления, приводимый для различных видов обработки, соответствует условиям одноинструментальной обработки. При многоинструментальной обработке период стойкости следует увеличивать. Он зависит, прежде всего, от числа одновременно работающих инструментов, отношения времени резания к времени рабочего хода, материала инструмента, вида оборудования. При многостаночном обслуживании период стойкости необходимо увеличивать с возрастанием числа обслуживаемых станков.

Период стойкости при многоинструментальной обработке

Т_ми=ТК_ти (2)

а при многостаночном обслуживании

Т_мс=ТК_тс (3)

где Т - стойкость лимитирующего инструмента;

К_ти - коэффициент изменения периода стойкости при многоинструментальной обработке;

К_тс - коэффициент изменения периода стойкости при многостаночном обслуживании.

Под силой резания подразумевают ее главную составляющую Р_Z, определяющую расходуемую на резание мощности N_E и крутящий момент на шпинделе станка. Силовые зависимости рассчитывают по эмпирическим формулам.

Рассчитанные силовые зависимости учитывают конкретные технологические параметры и действительны при определенных значениях ряда других факторов. Их значения, соответствующие фактическим условиям резания, получают умножением на коэффициент К_р - общий поправочный коэффициент, учитывающий измененный по сравнению с табличными условия резания, представляющий собой произведение из ряда коэффициентов. Важнейшим из них является коэффициент К_мр, учитывающий качество обрабатываемого материала.

3. Режимы резания при токарной обработке

Глубина резания t:

при черновом точении и отсутствии ограничений по мощности оборудования, жесткости системы СПИД принимается равной припуску на обработку;

при чистовом точении припуск срезается за два прохода и более. На каждом последующем проходе следует назначать меньшую глубину резания, чем на предшествующем проходе.

Подача s:

при черновом точении принимается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости системы СПИД, прочности режущей пластины и прочности державки;

подачи при чистовом точении выбирают в зависимости от требуемых параметров шероховатости обработанной поверхности и радиуса при вершине резца.

При прорезании пазов и отрезании величина поперечной подачи зависит от свойств обрабатываемого материала, размеров паза и диаметра обработки.

Скорость резания V:

при наружном продольном и поперечном точении и растачивании рассчитывают по эмпирической формуле

(4)

где С_V - коэффициент скорости;

^{m, x, y} - показатели степени;

Т - период стойкости в мин;

s - подача в мм/об;

t - глубина резания в мм;

К_v - произведение ряда коэффициентов.

При отрезании, прорезании и фасонном точении - по формуле

(5)

где С_V - коэффициент скорости;

^{m, y} - показатели степени;

Т - период стойкости в мин;

s - подача в мм/об;

К_v - произведение ряда коэффициентов.

Силу резания Н, принято раскладывать на составляющие силы, направленные по осям координат станка (тангенциальную Р_z, радиальную P_y, и осевую P_x). При наружном продольном и поперечном точении, растачивании, отрезании, прорезании пазов и фасонном точении эти составляющие рассчитываются по формуле:

Р_{z, y, x}=10С_рt^xs^yvⁿK_p (6)

где С_V - коэффициент силы резания;

^{m, x, n} - показатели степени;

s - подача в мм/об;

v - скорость резания в м/мин;

t - глубина резания в мм;

К_р - коэффициент.

При отрезании, прорезании, фасонном точении t - длина лезвия резца.

Поправочный коэффициент K_p представляет собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия резания.

Мощность резания рассчитывают по формуле:

 (7)

где P_z - тангенциальная сила резания в Н;

v - скорость резания в м/мин.

При одновременной работе нескольких инструментов эффективную мощность определяют как суммарную мощность отдельных инструментов.

4. Анализ задачи. Порядок расчета

4.1 Назначаем резец и его геометрические элементы

Назначаем тип резца - токарный проходной прямой правый по таблицам.

Таблица 1. С пластинами из быстрорежущей стали (по ГОСТ 18869-73)

Таблица 2. С пластинами из твердого сплава (по ГОСТ 18878-73)

Таблица 3. С пластинами из твердого сплава, с углом врезки пластины в стержень 0° (по ГОСТ 18878-73)

Тип резца выбирается в зависимости от вида обработки и обрабатываемой детали (ступенчатый вал).

Назначаем материал рабочей части пластины - твердый сплав Т15К6, материал корпуса резца - сталь 45.

По умолчанию назначением размер поперечного сечения корпуса резца (у станка 18К20 расстояние от опорной плоскости резца в резцедержателе до линии центров 25 мм). Назначаем в соответствии с таблицами 1-3 высоту корпуса и ширину корпуса для установки резца на станке вершину по центру ВЧН=16Ч25; длина резца 150 мм.

Примечание: максимальное сечение державки выбираем по паспортным данным.

Назначаем геометрические элементы резца по таблицам 1-3. По физико-механическим характеристикам обрабатываемой детали и требуемых условий (то есть чистоты поверхности) назначаем форму передней поверхности - радиусная с упрочняющей фаской, ширина радиусной лунки В=2 мм, радиус лунки R=4 мм, передний угол г=15°, передний угол на упрочняющей фаске г_ф=-5°, главный задний угол б=12°, угол наклона главной режущей кромки л=0°, главный угол в плане ц=60°, вспомогательный угол в плане ц₁=15°, радиус вершины зависит от шероховатости, назначаем r=1 мм.

4.2 Назначаем режимы резания

4.2.1 Назначаем глубину резания

Глубина резания выбирается в зависимости от вида операции и вида обрабатываемого материала.

При расчете формулы:

(8)

где D - диаметр шейки вала до обточки в мм;

d - диаметр шейки вала после обточки в мм.

мм

В исходных данных уже даны: D=100, d=96.

4.2.2 Назначаем подачу

Подача выбирается в зависимости от шероховатости Rа=6.3 мкм, обрабатываемого материала, от вида точения (черновое точение), от глубины резания, от диаметра обработки, обработки стали резцом с радиусом при вершине r=1 мм.

Так как подача дается диапазоном, нам необходимо создать условия получения конкретного значения подачи. То есть необходимо создать подпрограмму, где необходимо создать таблицу, где для обрабатываемого материала, вида точения, глубины резания, диаметра обработки будут соответствовать свои значения подач. Подача выбирается по таблице 5.

Тем самым мы можем назначить конкретную подачу S₀=0,6…1,2 мм/об. Учитывая поправочный коэффициент на подачу, равный 1,25. S₀=(0,6…1,2)*1,25=0,75…1,5 мм/об

Таким образом, назначаем подачу S₀=1,125 м/об.

Корректируем подачу по паспортным данным станка 16К20, которые были внесены в исходные данные: S₀=1,2 мм/об.

резание токарный резец шероховатость

Список источников

1 Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. Н.А. Нефедов, К.А. Осипов. Москва. Машиностроение. 1990 год.

2 Справочник технолога-машиностроителя. Под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 2 том. Москва. Машиностроение. 1986 год.

3 Основы САПР. В.Ф. Швоев. Караганда. 2003 год.

4 Паспортные данные станка модели 16К20.

Размещено на Allbest.ru