Главная | Обратная связь

МЕТОДИКА НАЗНАЧЕНИЯ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

НАЗНАЧЕНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

 

 

 

1.1 Роль режимов резания в проектировании технологических процессов.

Уровень выбранных режимов резания определяет интенсивность протекания технологического процесса во времени, его динамическую напряженность и надежность.

Элементы режимов резания (t, B, S, V…) являются основой для расчета усилий резания, используемых при проектировании режущих инструментов и приспособлений. Расчетные уровни крутящего момента М_к и эффективной мощности резания N_е необходимы для проверки соответствия выбранного технологического оборудования по М _к и N.

Выбранные режимы определяют также время и стоимость обработки, ресурс инструментов и характеристики потока их износовых отказов.

Технологические карты, оформляемые при курсовом и дипломном проектировании, содержат соответствующие графы для выбираемых элементов режима резания:

 

1.2 Методы назначения режимов резания.

В настоящее время получили распространение 3 метода выбора режимов резания:

1. Нормативный (табличный), при котором режимы выбираются из соответствующих нормативов с учетом условий /1-6/. Достоинство метода – простота. Недостатки: приближенность и неоптимальность результата.

2. Автоматизированный на основе ЭВМ /7/. В данном случае ЭВМ работает в режиме автоматизированного справочника с кодированной нормативной базой данных /1-6/.

Достоинство – сокращение времени по назначению режимов, недостатки первого метода.

3. Автоматизированный с оптимизацией /8-12/.

В данном случае с учетом большого количества факторов определяются режимы резания, обеспечивающие минимальную трудоемкость (стоимость) операций и гарантирующих требуемое качество обработки.

Широкое применение метода сдерживается отсутствием развитого программного обеспечения.

В настоящей работе назначение режимов резания выполняется по первому методу.

 

1.3 Методика назначения режимов резания.

Выбор режимов резания при лезвийной обработке включает следующие этапы (рис.1.1).

 

	Анализ исходных данных			Выбор стойкости инструмента Т
	Выбор числа проходов		Выбор и корректировка скорости резания V
	Выбор материала инструмента		Расчет и корректировка частоты n , расчет Vф
	Выбор конструкции и геометрии инструмента		Расчет основного времени t0
	Выбор СОЖ		Расчет усилия резания Р
	Выбор глубины резания t для прохода		Расчет крутящего момента Мк
	Выбор и корректировка подачи S		Расчет мощности резания Ne

 

Рис. 1.1 Последовательность назначения режимов резания

 

 

1. Анализ исходных данных.

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

 

2. Выбор числа ходов (проходов) 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 выбираются 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 2.

7.Выбор и корректировка подачи S.

Табличное значение подачи S_т выбирается по соответствующим нормативам. Затем с помощью поправочных коэффициентов К_i, i = 1… u , учитывающих конкретные условия обработки, выполняется корректировка S_т

где u - количество условий для корректировки S_т.

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

S S_ст

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_т на основе ранее найденных t, S и T выбирается по соответствующим нормативам. Затем производится корректировка V_т 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 к геометрическому ряду частот станка, т.е. nÎn_ст.

После этого определяется фактическая скорость резания

V_ф=πDn / 10³

11.Расчет основного времени t.

Для большинства видов механической обработки основное время опреде-

ляется выражением

t₀=

где S₀ - подача в мм/об.;

L - путь обработки в мм с подачей S₀ и частотой n.

12. Расчет усилия резания Р.

Усилия резания Р_z, P_o необходимые для расчета зажимных устройств приспособлений, определяются по соответствующим эмпирическим зависимостям

Р_z, P_o = f (t, S, V, B, z, D), постоянные для которых выбираются из таблиц нормативов.

13.Расчет крутящего момента М_к.

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

14.Расчет мощности резания N_e.

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

Рассмотренная выше последовательность назначения режимов резания (рис.1.1) 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 выбора h назначается по нормативным таблицам скорость вращения детали V_∂, определяется частота вращения детали n_∂ , затем назначается скорость вращения шлифовального круга V_k и определяется n_к.

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 t_o.

 

 

2. НАЗНАЧЕНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ДЛЯ ТОКАРНЫХ

ОПЕРАЦИЙ

Рассмотрим токарную операцию (рис.2.1), содержащую наиболее распространенные переходы: подрезку, обточку, расточку, фасонное точение и проточку конавок.

 

Рис. 2.1. Переходы токарной операции.

 

 

2.1 Анализ исходных данных.

2.1.1 Заготовка.

Прокат из коррозионностойкой, жаростойкой и жаропрочной стали 12Х18Н9Т (1Х18Н9Т). Термическая обработка: закалка, s_в = 540-610 Мпа,

НВ = 143-175.

2.1.2 Деталь.

Согласно рис.2.1 представляет собой втулку, обрабатываемую со всех доступных сторон.

2.1.3 Выполняемые переходы.

Операция включает следующие переходы получистовой обработки:

1) подрезка торца ( резец 1 ) ;

2) протачивание наружной поверхности ( резец 2 ) ;

3) проточка канавки ( резец 3 ) ;

4) фасонная обточка конуса ( резец 4 ) ;

5) растачивание ( резец 5 ).

 

2.1.4. Приспособление.

Заготовка закрепляется в 3-х кулачковом пневматическом патроне с упором в левый торец.

 

2.1.5. Оборудование.

В качестве оборудования согласно табл.9, с.15 /2/ выбран токарный станок мод.16К20, имеющий следующие параметры:

1) число частот вращения шпинделя z_n - 22;

2) пределы частот n = 12,5 - 1600 1/мин.;

3) пределы продольных подач S_пр = 0,05-2,8 мм/об.;

4) пределы поперечных подач S_пп = 0,025-1,4 мм/об.;

5)мощность привода главного движения N_ст = 11 кВт.

 

2.2. Выбор инструментального материала.

Для условий получистового точения стали 12Х18Н9Т, относящейся к Х гр. обрабатываемых материалов, табл.13, с.53 /1/ рекомендует твердый сплав Т15К6.

 

2.3. Выбор геометрии режущих инструментов.

В данном случае геометрия характеризуется следующими параметрами:

1) задним углом a^°;

2) передним углом g^°;

3) радиусом при вершине r, мм;

4) величиной фаски f, мм.

Значения главного угла в плане φ^° для всех 5-ти резцов представлены на рис.2.1.

Для обработки сталей гр.Х табл.1, с.211 /1/ рекомендует следующую геометрию табл.2.1.

 

2.4. Выбор смазочно-охлаждающего жидкости (СОЖ).

Согласно табл.24, с.233 /1/ для проведенных выше (п.2.1) условий рекомендуется 5-10% раствор Аквол – 10 м.

 

2.5. Назначение глубины резания t.

Согласно операционным размерам и размерам заготовки (рис.2.1) определяем глубину резания для каждого резца и результаты заносим в сводную табл.2.1.

 

2.6. Назначение подач S.

Согласно табл.28 /1/ с.238 при R_a = 12,5, r =1 для резцов 1,2 и 5 рекомендуются табличные подачи

S_T1 = S_T2 = S_T5 = 0,6 мм/об.

 

Таблица 2.1.

 

 

Основные параметры токарной операции (рис.2.1)

 

 

№№ резца	П а р а м е т р ы
α	γ	φ	r	f	t	S	hз	T	nст	Vф	τ0	Ρz	ΡzV	Nе
грд	грд	грд	мм	мм	мм	мм/об	мм	мин	1/мин	м/ мин	мин	кг	кгм/мин	кВт
					0,2		0,27	0,6			71,8	0,146		14,6· 103	2,39
					0,2		0,27	0,6				0,389		11,6· 103	-
				-	0,2		0,10	0,5			47,5	0,109		7,6 103	-
				-	-		0,021	0,5			47,5	0,520		7,1 ·103	-
					0,2		0,27	0,6			12,6	1,29	72,2		-

 

 

Согласно табл.29 /1/ с.238 для резца 3 при t = 3 рекомендуется подача S_T3=0,15 мм/об.

Согласно табл. 16 /2/ с.269 для резца 4 при t = 15 и диаметре заготовки

D_з = 30 рекомендуется S_T4 = 0,04 мм/об.

Выполним корректировку выбранных подач для конкретных условий рис.2.1.

Значения поправочных коэффициентов на подачи выбираются согласно табл. 30 /1/ с.239. Их значения приведены в табл. 2.2. Здесь же приведены значения полных поправочных коэффициентов

К_sј=

для каждого j-го резца, j = 1…5.

Таблица 2.2

Поправочные коэффициенты К_i и K_sj на подачи

 

Условия обработки	Корка	Матер. инструмента	Диам. обработки	Матер. заготовки	Термообработка	Вид поверх. обработки	KSj
Р \ Кi	КI	К2	К3	К4	К5	К6	КS
	0,8	I	0,62	I	I	I	0,496
	0,8	I	0,62	I	I	I	0,496
		I	0,62	I	I	I	0,62
	I	I	0,62	I	I	0,85	0,527
	I	I	0,45	I	I		0,45

 

Найдем значения скорректированных подач

S_j = S_Tj · K_Sj

S₁ = 0,60 · 0,496 = 0,270 мм/об;

S₂ = 0,60 · 0,496 = 0,270 мм/об;

S₃ = 0,15 · 0,620 = 0,100 мм/об;

S₄ = 0,04 · 0,53 = 0,021 мм/об;

S₅ = 0,60 · 0,45 = 0,270 мм/об.

 

Считаем, что универсальный станок 16К20 располагает таким набором подач.

Выбранные значения подач S_j заносим в табл. 2.1.

 

2.7. Выбор стойкости резцов Т.

Согласно табл. 18 /1/ с.227 при получистовой обработке материалов Х гр. твердосплавным инструментом рекомендуется:

 

1) для резцов 1,2 и 5 h_з = 0,6 мм, Т = 60 мин.;

2) для резцов 3 и 4 h_з = 0,5 мм, Т = 30 мин.

Значения h_з и Т заносим в итоговую табл.2.1.

 

 

2.8. Назначение скорости резания V.

Согласно табл.42 /1/ с.246 для стали Х гр. с s_в£ 900 Мпа рекомендуются следующие табличные значения скоростей V_Tј в зависимости от t_j и

S_j : V_T1= 72 м/мин., V_T2=72 м/мин., V_T3 = 101 м/мин., V_T4= 72 м/мин.,

V_T5 = 82 м/мин.

Выполним корректировку V_Tj согласно конкретным условиям рис.2.1.

Поправочные коэффициенты К_i (i = 1 - 10) на скорость резания выбираем из табл.43 /1/ с.247 и находим для каждого j - го резца ( j =1…5) полный поправочный коэффициентент

Выбранные поправочные коэффициенты К_i и полные коэффициенты К_vj приведены в табл.2.3.

Найдем значения скорректированных скоростей резания

V_j = V_Tj · K_vj

 

V₁ = 72 · 1,16 = 83,5 м/мин.

V₂ = 72· 0,80= 57,6 м/мин.

V₃ = 101 · 0,53 = 53,5 м/мин.

V₄ = 72 · 0,80 = 57,6 м/мин.

V₅ = 82 · 0,19= 15,6 м/мин.

 

Таблица 2.3

Поправочные коэффициенты К_i и К_vj на скорость резания

 

Условия обработки	Матер. заготовки	Матер. ин-та	Угол φ0		Растачивание	Точение канавки	Фасон точение		Кор-ка	СОЖ
Р \ Кi	КI	К2	К3	К4	К5	К6	К7	К8	К9	К10
	1,22	1,9	0,87	1,45	I	I	I	0,53	0,75	I	1,16
	1,22	1,9	0,87	I		I	I	0,53	0,75	I	0,8
	1,22	1,9	0,87		I	0,5		0,53		I	0,53
	1,22	1,9	0,87	I	I		0,750	0,53	I	I	0,8
5	1,22	1,9	0,92	I	0,3	I		0,3	I	I	0,19

 

2.9. Расчет частоты вращения заготовки n

Частота определяется по известной зависимости

n=

где: D_з – диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм или

n=

Рассчитанные значения n должны быть скорректированы по n_ст. Для этого рассчитываем геометрический ряд частот станка.

Знаменатель геометрического ряда частот

φ_n = [1.06, 1.12, 1.26, 1.41, 1.58, 1.78, 2.00]

должен соответствовать одному из 7-ми стандартных значений.

Здесь z _n - число частот станка.

В нашем случае

φ_n=

Стандартный ряд частот для этих условий приведен в табл.2.4.

Выполним расчет и корректировку частот вращения для каждого резца.

n₁ = Þ 635 I /мин.;

n₂ = Þ 504 I /мин.;

n₃ = Þ 504 I /мин.;

n₄ = Þ 504 I /мин.;

n₅= Þ 200 I /мин.

Таблица 2.4.

Геометрический ряд частот вращения шпинделя для φ_n = 1,26

 

12,5
15,75
19,80			635	-
25,0				-
31,5				-

 

Рассчитаем фактические скорости резания V_ф:

V_ф=

 

 

V₁ = 0,00314 · 36 · 635 = 71,8 м/мин.;

V₂ = 0,00314 · 36 · 504 = 57 м/мин.;

V₃ = 0,00314 · 30 · 504 = 47,5 м/мин.;

V₄ = 0,00314 · 30 · 504 = 47,5 м/мин.;

V₅ = 0,00314 · 20 · 200 = 12,6 м/мин.;

Выбранные значения n_ст и соответствующие им V_ф заносим в табл. 2.1.

 

2.10. Расчет основного времени t_0.

Формулы для расчета t₀ для различных видов обработки приведены на

с.609 /5/.

Так для токарных переходов

τ₀ =

где L_1, L₂ - соответственно величины врезания и перебега резца, мм;

L - длина обрабатываемой поверхности, мм.

Значения L₁ и L₂ приведены в табл.2 /5/ с.620.

В нашем случае (рис.2.1).

t₀₁ = = 0,146 мин.;

t_{02 =} = 0,35 мин.;

t₀₃ = = 0,109 мин.;

t₀₄ = = 0,52 мин.;

t₀₅ = 1,29 мин.

Значения t_0j заносим в табл.2.1.

 

 

2.11. Расчет силы резания P_z.

 

Согласно с.271 /2/ окружная составляющая силы резания определяется выражением

P_z = . , кг,

где

Выбрав для наших условий из табл.22 /2/ с.273 значения постоянных получим расчетную зависимость

 

P_z = 204 t^1,0 S^0,75 K_p

 

 

 

 

 

Частные значения поправочных коэффициентов К_i выбираем из табл.23 /2/ с.275. Значения их вместе с K_rj приведены в табл. 2.5.

 

Таблица 2.5.

Поправочные коэффициенты K_i и K_рj на усилие резания

 

Условия об- работки	Угол в пла- не,φ0	Передний угол, γ0	Угол l0	Радиус при вершине r, мм	Krj
Р \ Кi	КI	К2	К3	К4	Кp
	0,89	I	I	I	0,89
	0,89	I	I	I	0,89
	0,89	I	I	I	0,89
	0,89	I	I	I	0,89
	0,94	I	I	I	0,94

 

Рассчитаем значение P_z для каждого резца

P_z1 = 204 × 3 × 0,27^0,75 × 0,89 = 204 кГ;

P_z2 = 204 × 3 × 0,27^0,75 × 0,89= 204 кГ;

P_z3 = 204 × 5 ×0,10^{0, 75} × 0,89 = 161 кГ;

P_z4 = 204 × 15 × 0,021^0,75 × 0,89 = 150 кГ;

P_z5 = 204 × 1 × 0,27^0,75 × 0,94 = 72,2 кГ.

 

2.12. Расчет мощности резания.

 

Выполняется для сравнения эффективной мощности резания N_е с мощностью станка N_ст. Расчет выполняется по формуле /2/ с.271.

N_е= N_ст

 

Поскольку N_e = max будет соответствовать переходу c (P_z · V) = max, то рассчитаем эти произведения для всех резцов.

P_z1 · V₁ =204 · 71,8 = 14600 кГм/мин. = max;

P_z2 · V₂ =204 ·75 = 11628 кГм/мин.

P_z3 · V₃ = 161 · 47,5 = 7600 кГм/мин.

P_z4 · V₄ = 150 · 47,5 = 7100 кГм/мин.

P_z5 · V₅ = 72,2 · 12,6 = 909 кГм/мин.

Таким образом, наибольшая мощность резания будет на первом переходе

N_e = = 2,39 кВт

Она значительно меньше N_cт= 11 кВт, поэтому изначально должен быть выбран станок меньших габаритов и мощности. Полученные значения P_zj и N_e заносим в табл. 2.1.

 

3.НАЗНАЧЕНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ДЛЯ ОПЕРАЦИЙ

ОСЕВОЙ ОБРАБОТКИ

 

 

Рассмотрим операцию осевой обработки, включающую наиболее распространенные переходы: сверление, зенкерование и развертывание (рис.3.1).

 

 

Рис. 3.1. Переходы осевой обработки.