АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ



Выбор марки инструментального материала, сечения державки резца и геометрических параметров режущей части инструмента

3.2. Выбор глубины резания и числа проходов

Выбор инструментального материала, геометрических параметров режущей части инструмента и глубины резания производится так же, как и при назначении режимов резания, табличным методом.

3.3. Расчет подачи

 

Подача оказывает значительное влияние на силы и температуру резания, износ режущего инструмента, шероховатость обработанной поверхности, величину деформаций детали и резца [1–8, 10–13].

Для достижения наибольшей производительности должна быть выбрана и наибольшая подача. Однако величина подачи может ограничиваться вышеуказанными факторами.

Следовательно, для того чтобы установить величину подачи, обеспечивающей наибольшую производительность, нужно рассчитать предельные величины подач, допускаемых каждым из этих факторов, и выбрать из них наименьшую. Эта подача обеспечит одновременно наибольшую производительность и выполнение всех технологических требований. Такая подача называется наибольшей технологически допустимой подачей s0.

В соответствии с изложенным величина подачи рассчитывается по следующим ограничивающим факторам:

- заданной шероховатости обработанной поверхности;

- прочности пластинки твердого сплава или минералокерамики;

- прочности механизма подачи станка;

- жесткости детали с учетом способа крепления;

- прочности державки резца;

- жесткости державки резца в связи с требуемой точностью обработки.

1. Определение подачи по заданной шероховатости обработанной поверхности ( ).

Подача выбирается по таблицам или номограммам с учетом тре­бований к шероховатости обработанной поверхности, радиуса при вершине резца r, марки обрабатываемого материала, жесткости технологической системы.

2. Определение подачи по прочности пластинки твердого сплава илиминералокерамики (s2).

Подача, допускаемая прочностью пластинки, выбирается по таблицам с учетом толщины пластинки, глубины резания, прочности обрабатываемого материала и главного угла в плане φ.

3. Расчет подачи по прочности механизма подачи станка (s3).

Наибольшее усилие, допускаемое механизмом подачи станка, сравнивается с осевой составляющей силы резания Рх.

 

.                                        (3.1)

 

 – задано в паспортных данных станка;

 

,                          (3.2)

 

где Ср – коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала и геометрии резца на силу резания Рх.

хр, ур, пр – показатели степени, характеризующие влияние t, s и V на величину осевой силы Рх;

– поправочный коэффициент, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала.

В уравнение (4.2) вводится поправочный коэффициент К

,                      (3.3)

 

где  – поправочный коэффициент, учитывающий главный угол в плане φ;

 – поправочный коэффициент, учитывающий передний угол γ;

 – поправочный коэффициент, учитывающий угол наклона главной режущей кромки λ;

 – поправочный коэффициент, учитывающий радиус при вершине резца r;

– поправочный коэффициент, учитывающий износ инструмента по задней поверхности hз.

Подставив формулу (3.2) в выражение (3.1) и решив это уравнение относительно подачи, получим

 

, мм/об.                        (3.4)

 

При решении уравнения (3.4) следует иметь в виду, что скорость резания пока еще не известна, поэтому предварительно ее величину можно принять 70–100 м/мин. при обработке твердосплавным инструментом углеродистых, легированных, нержавеющих и жаропрочных сталей с σв = 500–1000 МПа; при обработке жаропрочных и титановых сплавов  V= 30–50 м/мин.; алюминиевых и медных сплавов V=300–400 м/мин.

4. Расчет подачи по жесткости с учетом способа крепления.

В процессе обработки под действием сил резания обрабатываемая деталь деформируется. Это приводит к изменению взаимного расположения детали и вершины резца, определяющего геометрическую форму и размеры обработанной поверхности.

Деталь изгибает сила Q (рис. 3.1).

 

 

Рис. 3.1. Схема закрепления детали

 

, часто , тогда .   (3.5)

 

Стрела прогиба детали f под действием силы Q рассчитывается по уравнению

,                                 (3.6)

 

где f – стрела прогиба детали, мм;

l – длина детали, мм;

μ– коэффициент, учитывающий способ закрепления заготовки;

Е – модуль упругости материала детали, МПа;

I – момент инерции поперечного сечения детали;

 

,                                      (3.7)

 

где D – диаметр детали (при обработке в центрах, в патроне с задним центром) или заготовки (при работе в патроне), мм.

Когда деталь закреплена в патроне,μ = 3; при установке детали в центрах μ = 70; когда один конец детали зажат в патроне, а второй поджат задним центром, μ = 130.

Модуль упругости материала детали Е выбирается по табл. 3.1

 

Таблица 3.1

 

Материала детали Е, МПа
Углеродистые стали 210000
Легированные стали 215000
Жаропрочные и нержавеющие стали, сплавы 180000–210000
Титановые сплавы 105000–120000
Алюминий и его сплавы 70000–90000
Латунь, бронза 80000–90000
Чугун 90000–100000

 

Допустимая стрела прогиба детали f = 0,2–0,4 мм при черновой обработке. При получистовой обработке f = 0,1 мм. При чистовой обработке f не должна превышать 0,2 поля допуска, соответствующего данной операции.

Тангенциальную силу резания Рz можно рассчитать по формуле

 

.                         (3.8)

 

Подставив формулу (3.5) и (3.7) в выражение (3.6) и решив это уравнение относительно подачи, получаем

 

, мм/об.        (3.9)

 

5. Расчет подачи по прочности державки резца (рис. 3.2).

Резец можно считать балкой, защемленной одним концом и нагруженной на другом тремя силами: , , , создающими сложное напряженно-деформированное состояние в державке резца. Однако, как показывает анализ, с достаточной для практики точностью прочность резца может быть рассчитана по силе .

 

Рис. 3.2. Схема закрепления резца

 

, а ,                    (3.10)

 

где – момент сопротивления;

l – вылет резца;

 – допускаемое напряжение на изгиб.

Для прямоугольного сечения

;                                  (3.11)

для круглого сечения

;                                      (3.12)

 

; , откуда

, мм/об.                  (3.13)

 

6. Расчет подачи по жесткости державки резца(рис. 3.3).

 

  Рис. 3.3. Схема установки резца   Под действием сил резания держав-ка резца деформируется, и в результате отклонения вершины резца от перво-начального положения возникают пог-решности.

 

Допустимая стрела прогиба  при черновом точении равна      0,1 мм, при получистовом и чистовом точении =0,03–0,05 мм; момент инерции для круглого сечения , для квадратного , отсюда

, мм/об.,             (3.14)

 

где Е – модуль упругости материала державки резца.

Из найденных значений подачи по ограничивающим факторам выбираем наименьшее. Эту подачу сравниваем с рядом подач, имею­щихся у данного станка, и выбираем ближайшую меньшую. Это и бу­дет наибольшая технологически допустимая подача s0 .

 

Расчет стойкости инструмента

Определим экономический период стойкости инструмента Тэ, соответствующий наименьшей себестоимости механической обработки [5, 8]

, мин.,                     (3.15)

 

где m – показатель относительной стойкости;

– время на смену затупившегося инструмента и его подналадку за период стойкости, мин.;

с – стоимость эксплуатации инструмента за период его стойкости, руб.;

Е – стоимость станко-минуты, руб.;

 

,                          (3.16)

где  – минутная заработная плата рабочего с начислениями, руб.;

 – затраты, связанные с эксплуатацией станка в течение 1 мин. его работы, руб.

 

Расчет скорости резания

Скорость резания рассчитывается из условия полного исполь­зования режущих свойств инструмента и полного использования мощности станка.

1. Расчет скорости резания из условия полного использования режущих свойств инструмента.

Выбрав глубину резания t, подачу s, период стойкости инструмента Тэ, скорость резания можно рассчитать по формуле

 

, м/мин;                         (3.17)

 

где СV – коэффициент, характеризующей условия обработки, для которых разрабатывались нормативные материалы;

KV – обобщенней поправочный коэффициент, учитывающий влия­ние измененных условий резания на величину скорости резания;

хV, уV – показатели степени, характеризующие влияние t и s на скорость резания.

Скорость резания можно определить по формуле

 

, м/мин.                              (3.18)

 

Подставив выражение (3.18) в уравнение (3.17) и решив это уравнение относительно подачи, получим

 

;                          (3.19)

 

, мм/об.              (3.20)

 

По уравнению (3.20) для каждого числа оборотов шпинделя может быть найдена такая подача , при которой режущие свойства резца будут использованы полностью, т.е. будет обеспечиваться выбранный период стойкости инструмента Тэ.

2. Расчет скорости резания из условия полного использования мощности станка.

Мощность на шпинделе станка Nшп должна равняться мощности процесса резания Nрез.

 

, кВт,                 (3.21)

 

где  – мощность двигателя станка, кВт;

η – КПД станка;

Кп – коэффициент перегрузки станка.

 

, кВт,                  (3.22)

 

где Рz – тангенциальная составляющая силы резания, Н.

 

, кВт.                (3.23)

 

Скорость резания можно определить по формуле

 

, м/мин.                              (3.24)


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1116; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!