Методика расчета режимов резания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Методика нормативного расчета режимов

2. Химический состав и физико-механические свойства обрабатываемого конструкционного материала

3. Расчет режимов резания для операции точения

4. Расчет режимов резания для операции осевой обработки

5. Расчет режимов резания для операции фрезерования

6. Расчет режимов резания для операции шлифования

Список литературы

1. Методика нормативного расчета режимов

Выбор режимов резания при лезвийной обработке включает следующие этапы:

1. Анализ исходных данных. Этап включает анализ заготовки детали, выполняемых переходов (операций), приспособлений, оборудования и других условий обработки.

2. Выбор числа ходов (переходов) z. На данном этапе рассматривается вопрос о делении напуска между отдельными ходами (проходами) и определение глубины сверления без вывода сверла с использованием соответствующих таблиц.

3. Выбор материала инструмента. В зависимости от группы обрабатываемого материала и условий обработки по таблицам выбирается рациональная марка режущей части инструмента.

4. Выбор конструкции и геометрии инструмента. В зависимости от условий обработки и инструментального материала выбирается стандартная конструкция, геометрия и другие характеристики режущего инструмента.

5. Выбор СОЖ. В зависимости от конкретных условий операции по таблицам назначается рациональная марка СОЖ.

6. Выбор глубины резания t. При нормальных припусках h рационально назначать t=h. В случае напусков обращаемся к блоку 1.

7. Выбор и корректировка подачи S. Табличное значение подачи S_T выбирается по соответствующим нормативам. Затем с помощью поправочных коэффициентов K_i, i=1,…,u, учитывающих конкретные условия обработки, выполняется корректировка S_T:

где u - количество условий для корректировки S_T.

Расчетная подача S должна принадлежать ряду подач выбранного станка, т.е.

8. Выбор стойкости инструмента Т. Табличное значение Т выбирается с учетом назначенных ранее t, S и других условий обработки.

9. Выбор и корректировка скорости резания V. Табличное значение скорости V_T на основе ранее найденных t, S и Т выбирается по соответствующим нормативам. Затем производится корректировка V_T с помощью поправочных коэффициентов K_i, i=1,…,u, учитывающих конкретные условия обработки:

10. Расчет и корректировка частоты n. Расчет фактической скорости резания V_ф.

Значение частоты при лезвийной обработке определяется выражением:

Полученное n должно принадлежать геометрическому ряду частот станка, т.е.

После этого определяется фактическая скорость резания:

Последовательность назначения элементов режима резания.

11. Расчет основного времени . Для большинства видов механической обработки основное время определяется выражением:

где -подача, .: L-путь обработки, мм, с подачей и частотой n.

12. Расчет усилия резания Р. Усилие резания , , необходимы для расчета зажимных устройств приспособлений, определяются по соответствующим эмпирическим зависимостям ,

=f(t,S,V,B,Z,D),

данные для которых выбираются из таблиц нормативов.

13. Расчет крутящего момента . Крутящий момент, необходимый для расчета зажимных устройств приспособлений, определяется по соответствующим эмпирическим зависимостям (осевая обработка) или через найденное ранее значение .

14. Расчет мощности резания . Эффективная мощность резания определяется через (осевая обработка) или через . Знание ее необходимо для проверки соответствия выбранного технологического оборудования по мощности.

Рассмотренная последовательность назначения режимов резания относится к наиболее распространенной лезвийной обработке. В случае абразивной обработки имеются следующие отличия:

1. После выбора СОЖ назначается по соответствующим нормативным таблицам припуск h на шлифование (если он не определен операционной технологией).

2. После выбор h назначается по нормативным таблицам скорость вращения детали , определяется частота вращения детали , затем назначается скорость вращения шлифовального круга и определяется .

3. Выбираются подачи S в долях ширины круга, не определяющие точность обработки.

4. Выбираются и корректируются по условиям шлифования малые подачи, определяющие точность получаемых размеров.

5. Рассчитывается основное время и мощность резания .

2. Химический состав и физико-механические свойства обрабатываемого конструкционного материала

сталь фрезеровка шлифование абразивный

Углеродистые и легированные стали группы (V и VI) хорошо обрабатываются резанием. Лучшую обрабатываемость имеют углеродистые стали и особенно стали с повышенной и высокой обрабатываемости резанием, в состав которых специально вводится сера, свинец и марганец. По сравнению с углеродистыми сталями такой же прочности они допускают обработку на более высоких скоростях с меньшими силами резания, обеспечивает меньшую шероховатость обработанной поверхности и большую стойкость инструмента. Стали повышенной и высокой обрабатываемости резанием при обработке точением имеют стружку, витую в спираль или дробленную, что облегчает ее удаление с зоны резания.

Обрабатываемость углеродистых и легированных сталей определена относительно стали 3 с =590 МПа.

3. Расчет режимов резания для операции точения

Анализ исходных данных

1. Заготовка. Прокат из углеродистой стали СТ 3.

2. Деталь. Согласно рисунку 1 деталь представляет собой втулку.

3. Выполняемый переход: фасонная обточка конуса.

4. Приспособление. Заготовка закрепляется в трехкулачковом патроне с упором в левый торец.

5. Оборудование. В качестве оборудования согласно выбран токарный станок мод. 16К 20, имеющий следующие параметры:

- число частот вращения шпинделя - 22;

- предельные частоты n=12,5ч1600 мин^-1;

- пределы продольных подач S_пр=0,05ч2,8 мм/об;

- пределы поперечных подач S_пп=0,025ч1,4 мм/об;

- мощность привода главного движения N_ст=11 кВт.

Выбор инструментального материала.

Для условий получистового точения стали СТ 3, относящийся к группе V обрабатываемых материалов [2, стр.15, табл. 5] рекомендуется твердый сплав Т 15К 6.

Выбор геометрии режущих инструментов

В данном случае геометрия характеризуется следующими параметрами:

1) задним углом б;

2) передним углом г;

3) радиусом при вершине r;

4) величиной фаски f;

Выбор СОЖ

Согласно [2, с.233, табл.29] для данных условий рекомендуется 2-5% НГЛ-205 3-5 % Укринол 1 (Укринол 1м) 5-10% раствор Укринол 1..

Назначение глубины резания t

Согласно операционным размерам и размерам заготовки (рис.1) определяем глубину резания для первого резца, результаты заносим в сводную таблицу 1.

Назначение подач S

Согласно [1, с.269, табл.16] для резца при t=15мм и диаметре заготовки рекомендуется следующая подача:

Выполним корректировку выбранных подач конкретных условий обработки.

Значения поправочных коэффициентов для подачи выбираются согласно [1, с.239, табл.30]. Их значения приведены в табл. 2. Здесь же приведены значения полных поправочных коэффициентов:

Таблица 1. Основные параметры переходов токарной операции

Таблица 2. Значения поправочного коэффициента K_sj на подачу.

Номер резца	Параметры
	Корка (К 1)	Материал инструмента (К 2)	Диаметр обработки (К 3)	Материал заготовки (К 4)	Термообработка (К 5)	Форма обрабатываемой поверхности (К 6)	Ksj
1	1	1	0,62	1,07	1	0,85	0,564

Найдем значение скорректированной подачи:

Считаем, что универсальный станок 16К 20 располагает таким набором подач.

Выбор стойкости резцов Т

Согласно [1, с. 227,табл.18] при получистовой обработке материала группы V твердосплавным инструментом рекомендуется: h₃=0,5мм, Т=60мин;

Назначение скорости резания V

Согласно [1, с.246, табл.42] для стали группы V c рекомендуется следующее табличное значение: V_T1=198 м/мин.

Выполним корректировку согласно конкретным условиям обработки.

Поправочные коэффициенты K_i(i=1-10) на скорость резания выбираем из[1, с.247, табл. 43] и находим для 1-го резца полный поправочный коэффициент:

Выбранные коэффициенты поправочные K_i и полные K_Vj приведены в табл.3.

Таблица 3.

Значения поправочного коэффициента K_Vj на скорость резания.

Номер резца	Условия обработки
	Материал	Угол (К 3)	(К 4)	Растачивание (К 5)	Точение канавки (К 6)
	Заготовки (К 1)	Инструмента (К 2)
1	1,4	1	0,81	1,45	1	1

Номер резца	Условия обработки
	Фасонное точение (K7)	Dд (К 8)	Корка (К 9)	СОЖ (К 10)	Kv1
1	0,75	0,61	0,85	1	0,63

Найдем значение скорректированной скорости резания:

Расчет частоты вращения заготовки n

Стандартный ряд частот приведен в таблице 4.

Таблица 4.

Частота определяется по известной зависимости:

Рассчитаем фактический скорость резания V_ф:

Расчет основного времени

Формулы расчета для расчетных видов обработки приведены в [5, с.609].

Значения L₁ и L₂ приведены на рисунке 2:

Значение заносим в табл.1.

Расчет силы резания Р_z

Согласно [2, с.271] окружная составляющая силы резания определяется выражением:

где

Выбрав для нашего условия из[2, с.273, табл.22] значения постоянных, получим расчетную зависимость:



Таблица 5. Значения поправочного коэффициента К_{р 1} на условие резания.

Номер резца	Условия обработки
	Угол в плане ц° (К 1)	Передний угол г° (К 2)	Угол (К 3)	Радиус при вершине r, мм (К 4)	KPj
1	0,89	1	1	1	0,89

Расчет мощности резания N_e

Выполняется для сравнения эффективной мощности резания с мощностью станка N_cт. Расчет выполняется по формуле [2, с.271]:

Поскольку будет соответствовать переходу с , то рассчитаем это произведение для первого резца:

Таким образом, наибольшая мощность резания:

будет на первом переходе. Она не превышает N_ст=11кВт.

4. Расчет режимов резания для операции осевой обработки

Рис. 2.

Анализ исходных данных

1. Заготовка. Представляет собой плиту, предварительно обработанную, из углеродистой стали СТ 3.

2. Деталь. Согласно рис.2 в заготовке необходимо получить отверстие с R_a=1,25мкм.

3. Выполняемый переход: развертывание отверстия с R_a=1,25мкм.

4. Приспособление. Заготовка устанавливается по трем обработанным поверхностям в приспособлении с пневматическим поджимом сверху. Обработка отверстий выполняется без кондуктора с использованием быстросменного патрона.

5. Оборудование. Согласно[2, с.20, табл.11] выбран вертикально-сверлильный станок мод. 2Н 135, имеющий следующие параметры:

1) наибольший диаметр сверления мм;

2) число частот вращения шпинделя Z_n=12;

3) пределы частот n=31ч1400 1/мин;

4) число подач Z_s=9;

5) пределы подач S=0,1ч1,6 мм/об.;

6) мощность привода главного движения N_СТ=4кВт.

Выбор инструментального материала

Для развертывания стали СТ 3, относящийся к группе V обрабатываемых материалов [1, стр.42, табл. 5] рекомендуется быстрорежущая сталь Р 9К 5.

Выбор конструкции и геометрии осевого инструмента

С учетом [1, с.103] выбираем стандартную конструкцию и геометрию осевого инструмента.

Выбор СОЖ

Согласно [2, с.233, табл.24] для данных условий рекомендуется 5-10% раствор эмульсола Аквол-10М.

Назначение глубины резания t

Согласно операционным размерам и параметрам заготовки (рис.2) определяем глубину резания для развертки и результаты заносим в сводную таблицу 6.

Таблица 6. Основные параметры переходов операции осевой обработки.

№ п/п	Инструмент	Параметры
			zu	L, мм	IT	Ra, мкм	t, мм	S, мм/об
1	Развертка	26	8	50	9	6,3	0,25	1,1

№ п/п	Инструмент	Параметры
		h3, мм	Т, мин	n, 1/мин	V, м/мин	ф0, мин	P0, кг	Mкр, кг*м	Ne, кВт
1	Развертка	0,2	50	173	14,1	0,36		1,76	0,31

Назначение подач S

Развертывание . Согласно [1, с.285] условия развертывания определяют группу 1 подач. Поэтому для группы 1 из [1, с.285, табл.86] выбираем рекомендуемую табличную подачу:

Поправочные коэффициенты K_i для корректировки S_т выбираем из [1, с.285, табл.86] и заносим в табл.7.

Инструмент	Условия обработки
	Длина отверсия (К 1)	Жесткость (К 2)	Материал инструмента (К 3)	Вид отверстия (К 4)	Материал заготовки (К 5)	Кsj
Развертка	1	1	1	1	1	1

Найдем значения скорректированных подач:

Выполним корректировку рассчитанных подач по набору подач S_ст станка. Определим знаменатель геометрического ряда подач станка:

Рассчитанные стандартные значения подач приведены в таблице 8.

Таблица 8. Ряды подач S и частот n сверлильного станка 2Н 135.

S	0,100	0,200	0,400	0,790	1,56	-
	0,141	0,280	0,560	1,100	-	-
n	31	62	123	244	486	966
	44	87	173	344	685	1361

Согласно, табл.8 рассчитанные подачи корректируются до следующих станочных значений: S=1,2 => 1,1 мм/об.

Выбор стойкости инструментов Т

Рекомендуемые значения допустимого износа h₃ и стойкости Т осевых инструментов выбираем соответственно из [1, с.228, табл.19] и [1, с.229, табл.20] и заносим в сводную таблицу 6.

Назначение скорости резания V

Развертывание Для условий развертывания в [1, с.288, табл.93] рекомендуют табличную скорость:

Поправочные коэффициенты K_i на V_T выбираем из [1, с.288, табл.94] и заносим в табл.9.

Определяем полный поправочный коэффициент К_Vj и заносим их в последнюю графу табл.9.

Таблица 9. Значения поправочного коэффициента K_Vj на скорость резания.

Инструмент	Условия обработки
	Материал	Вид отверстия (К 3)	СОЖ (К 4)	Стойкость (К 5)	Длина отверстия (К 6)	Корка (К 7)	Кvj
	заготовки (К 1)	инструмента (К 2)
Развертка	1,4	1	1	1	1	1	1	1,4

Находим значения скорректированных скоростей резания:

Расчет частот вращения инструмента n

Для осевой обработки:

где D - диаметр инструмента, мм.

Расчетные значения n должны быть скорректированы по n_ст.

Рассчитаем знаменатель геометрического ряда частот вращения шпинделя:



Стандартный ряд n_ст для этих условий приведен в табл.8.

Выполним расчет и корректировку частоты вращения развертки:

Рассчитаем фактическую скорость резания:

Расчет основного времени

Формулы расчета для расчетных видов обработки приведены в [5, с.611].

Значения величин врезания L₁ и перебега L₂ приведены на рисунке 2:

Значение заносим в табл.6.

Расчет осевого усилия Р₀

Развертывание .

По [2, с.281, табл.32]

Расчет крутящего момента М_к

Ввиду отсутствия эмпирической зависимости для М_к составим приближенное выражение, используя формулу для P_Z при точении:

где z - число зубьев развертки z=8.

Согласно[2, с.273, табл.22]

C_P=300; x=1,0; y=0,75.

Окончательно получим:

Расчет мощности решения

С учетом [2, с.280] эффективная мощность резания N_e

Полученные значения Р ₀, М_К, N_е заносим в таблицу 6.

5. Расчет режимов резания для операции фрезерования

Рассмотрим операцию - фрезерование уступа концевой фрезой.

Анализ исходных данных

1. Заготовка. Плита, предварительно обработанная, из углеродистой стали СТ-3, =492-590 МПа, HB=138…169.

2. Деталь. Согласно рис. 3, заготовку необходимо отфрезеровать поверху в размер 35 мм, обработать уступы концевой фрезой.

3. Операция чернового фрезерования (=25 мкм) Обработка поверху торцевой фрезой мм, L=150 мм, t=5, B=80 мм.

4. Приспособление. Заготовка базируется по трем обработанным поверхностям в приспособлении с пневматическим поджимом сбоку.

5. Оборудование: В качестве оборудования по [2, c 54, табл.40] выбран горизонтально фрезерный широко универсальный станок мод. 6Р 82Ш, имеющий следующие параметры:

1) Число частот горизонтального шпинделя =18;

2) Пределы частот горизонтального шпинделя ;

3) Число частот вертикального шпинделя =11;

4) Пределы частот вертикального шпинделя ;

5) пределы продольных и поперечных подач = ;

6) Мощность станка =7,5 кВт.

Выбор числа ходов

Поскольку припуски невысокие, каждый переход выполняем за один ход т.е. .

Выбор материала режущей части инструмента

Согласно [2, c 56, табл.13] для чернового фрезерования сталей группы V рекомендуется твердый сплав Т 5К 10 .

Выбор конструкции и геометрии инструмента

Учитывая [I, c 233 и 2 с. 174] выбираем стандартную конструкцию и число зубьев соответственно.

Выбор СОЖ

В [I, c 233 табл.24] при черновом фрезеровании сталей группы V рекомендуется 5-10 % раствор Аквол-10м.

Назначение глубины фрезерования t

Согласно рис 3. фреза работает со следующей глубиной резания.

[I, c 392]

t=5 мм. Это значение заносим в таблицу 10.

Назначение подач S

В [I, c 303, табл.110] для сталей группы V, =100 мм и t=5мм рекомендуется табличная подача на зуб.

=0,14

Таблица 10. Основные параметры фрезерной операции.

Операция фрезерования	Параметры
	D, мм		L, мм	t, мм	B, мм	,	, мм	T, мин
Концевая фреза	100	10	150	5	80	0,119	0,7	60

Операция шлифования	Параметры
	n,	V,	, мин		, кгм	, кВт
Плоское	800	251,2	0,23	349,39	17,46	7,1

Таблица 11. Значения поправочного коэффициента на подачу

Инструмент	Условия обработки
	Технологические условия (К 1)	Материал инструмента (К 2)	Вид фрезерования (К 3)	Шероховатость (К 4)
Фреза	1	0,85	1	1	0,85

Поправочные коэффициенты для корректировки выбираем из [I, c 298, табл.107; с. 299, табл. 108; с. 302, табл. 109; с. 305, табл. 114] и записываем в таблицу 11.

Определяем полные поправочные коэффициенты.

и заносим их в последнюю графу таблицы 11.

Находим значения скорректированных подач.

;

;

Считаем, что универсальный станок располагает такой подачей. Полученные значения заносим в таблицу 10.

Выбор стойкости фрез Т

Рекомендуемые значения допустимого износа и стойкости Т фрез выбираем из [I, c 231, табл.22] и заносим в соответствующую графу таблицы 10.

Назначение скорости резания V

По [I, c 308, табл.117] для материалов группы V при , =100 мм, B=70 мм, t=5 мм, =0,1192 рекомендуется =166

Таблица 12. Значения поправочного коэффициента на скорость резания.

Инструмент	Условия обработки
	Технологические условия (К 1)	Материал	Корка (К 4)	(К 5)	СОЖ (К 6)	(К 7)	(К 8)
		Заготовки (К 2)	Инструмента (К 3)
Фреза	1	1,4	1	1	1	1	1	1	1,4

Определяем значение полных поправочных коэффициентов.

заносим их в последнюю графу табл. 12.

Найдем значение скорректированных скоростей резания с учетом полученных значений и :

V= ;

V=166 =215,4

Расчет частоты вращения инструмента n

При фрезерной обработке

=, ,

где D-диаметр фрезы, мм

Определим знаменатель геометрического ряда частот для вертикального шпинделя.

===1,41.

Стандартный ряд частот для этих условий приведен в табл.13

Таблица 13. Ряды частот фрезерного станка 6Р 82Ш

	50	71	100	141	200	283
	400	565	800	1130	1598	-

Выполним расчет и корректировку часто вращения для инструмента:

=318,5

Рассчитаем фактические скорости резания,

,

V=0,00314

Выбранные значения и соответствующие им заносим в табл.10.

Расчет основного времени

Согласно [5, c 613] основное время для различных видов фрезерования определяется выражением.

=, мин.

Значения величин врезания и перебега приведены в [5, c 613, табл. 6].

В нашем случае с учетом получаем:

==0,46 мин.

Расчет силы резания

Согласно [2, c 282]

=, кг

Выбрав значения постоянных и показателей степеней для различных видов фрезерования из [2, c 291, табл. 41] и выполнив вычисления, получим:

==349,39 кг

Расчет крутящего момента

Согласно [2, c 270]

=, кгм.

Определим значение для данной фрезы:

==17,46 кгм

Расчет мощности резания

Согласно [2, c 290] эффективная мощность фрезерования.

=, кВт.

Определим значение для данной фрезы:

=, кВт 7,5 кВт=

Полученные значения , , заносим в соответствующие графы табл.10.

6. Расчет режимов резания для операции шлифования

Рассмотрим операцию - шлифования плоских поверхностей (рис 4).

Анализ исходных данных

1. Заготовка. Плита после операции чистового фрезерования.

Материал заготовки - прокат углеродистой стали СТ-3, =492-590 МПа, HB=138…169.

2. Деталь. шлифуется в размер 50h7.

3. Выполняемая операция. Рассмотренный пример включает следующую шлифовальную операцию чистовое шлифование цилиндра 50h7., =0,63.

4. Приспособление. Согласно рисунку заготовка устанавливается в центрах и приводится в вращение с помощью поводка

5. Оборудование: по [2, c 30, табл.18] выбран круглошлифовальный станок мод. 3М 150, имеющий следующие параметры:

1) Пределы частот вращения детали

2) наибольшие размера шлифовального круга, мм;

(

3) мощность электродвигателя привода круга N=10кВт.

Выбор шлифовального круга

Согласно [I, c. 340, табл. 158] для операция шлифования углеродистых материалов группы V рекомендуются круги со следующими характеристиками:

Для чистого плоского шлифования ПП

600 А I кл.

Выбор СОЖ

С учетом [I, c.234, табл.24] для рассмотренного условия (рис.4) рекомендуется 3-5% -ный раствор Аквол-15.

Назначение припусков на шлифование

Из [I, c. 342, табл. 159] выбираем припуск для плоского шлифования 2h=0,4 мм.

Выбранные значение h вписываем в табл.14. в которую так же заносим размеры обрабатываемой детали () и шлифовального круга ().

Выбор скорости вращения детали

Для операции плоского шлифования [I, c. 343, табл. 161] рекомендуют =45

Частота вращения детали

Полученные значения и заносим в табл. 14.

Выбор скорости шлифовального круга

С учетом [6, с 179, табл.2.101.] при шлифовании сталей группы V рекомендуется =25 .



=796,1

Таблица 14. Основные параметры операции шлифования.

Операция шлифования	Параметры
	, мм	, м	, мм	, мм	h, мм	,	,	,
Плоское	50	80	600	100	0,4	45	290	25

Операция шлифования	Параметры
	,	,	Т, мин	,	, мин	, кВт
Плоское	796,1	0,0015	3		0,68	1,76

Выбор поперечной подачи

Согласно [I, c. 346, табл.163] при 80 мм, <48 и <80 табличные значение поперечной подачи. =0,002

коэффициенты подачи , определяющей размер детали 50h7, выбираем из [I, c. 348, табл. 165]

Таблица 16. Значение поправочного коэффициента на подачу для плоского шлифования

Операция шлифования	Условия обработки
	Радиус детали (К 1)	Диаметр круга (К 2)	Скорость круга (К 3)	Стойкость круга (К 4)	Материал заготовки круга (К 5)
Плоское шлифование	1	1	1	1	1

Операция шлифования	Условия обработки
	Квалитет (К 6)	Припуск (К 7)
Плоское шлифование	0,6	1,3	0,78

На основе выписанных значений определяем полный поправочный коэффициент и заносим его в последнюю графу табл.16.

Находим значение скорректированной подачи.

==0,0020,78=0,0015

Расчет основного времени .

Зависимости для определения приведены в [5 c. 615].

k=1.2…1.5

===0,68 мм

Расчет мощности резания .

Расчет выполняется для сравнения эффективной мощности резания с мощностью станка по следующей формуле [2,c.300].

, кВт,

Для операции плоского шлифования там же.

; r=0,8; y=---;

q=0,2 ; b==80 ; m=1,

тогда

=1.76 кВт<=10 кВт.

Полученное значение заносим в соответствующую графу.

Список литературы

1. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник / Под ред. В.И. Баранчикова. М.: Машиностроение, 1990. 400с.

2. Справочник технолога-машиностроителя. Т.2/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

3. Режимы резания труднообрабатываемых материалов. М.: Машиностроение, 1976. 176 с.

4. Панов А.А. и др. Обработка металлов резанием. М.: Машиностроение, 1988. 736 с.

5. Резников А.Н. Абразивная и алмазная обработка материалов М.: Машиностроение, 1977. 391 с.

Размещено на Allbest.ru

...