Расчет режима резания при шлифовании

Цель работы: изучить методику расчета режима резания при шлифовании аналитическим способом. Приобрести навыки работы со справочной литературой.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Шлифование – процесс резания материалов с помощью абразивного инструмента, режущими элементами которого являются абразивные зерна. Движение резания при шлифовании – вращение шлифовального круга, движение подачи – возвратно-поступательное движение стола станка с заготовкой и (или) поступательное движение шлифовальной бабки со шлифовальным кругом.

Различают круглое наружное шлифование, внутреннее круглое шлифование, плоское шлифование, бесцентровое шлифование. Круглое наружное шлифование применяется для обработки цилиндрических наружных поверхностей и осуществляется двумя способами: с продольной подачей (метод врезания) – применяется если длина шлифуемой поверхности меньше ширины круга.

Разработку режимов резания при шлифовании начинают с выбора характеристики шлифовального круга.

Для этого устанавливают:

тип (форму) шлифовального круга [2] или [3],

материал абразивного зерна [2] или [3], [6],

зернистость [2],

индекс зернистости [2],

твердость [2], [6],

структура [2], [6],

класс круга [2].

(Если выбор характеристики шлифовального круга производится по [3],

то ее следует перевести в новое обозначение).

Выбор характеристики шлифовального круга можно провести по приложению 1 к данной инструкции.

После выбора элементов характеристики следует записать полную характеристику, которая содержит такие параметры: форму (тип), марку зерна, зернистость, индекс зернистости, твердость круга, структуру, тип связки, класс круга, допустимую окружную скорость.

Основными элементами режима резания при шлифовании являются: окружная скорость в м/с (указывается в конце характеристики круга и является максимальной допускаемой прочностью круга);

скорость вращательного или поступательного движения детали в м/мин;

глубина шлифования tмм – слой металла, снимаемый шлифовальным кругом за один или двойной ход при круглом или плоском шлифовании или же равная всему припуску на сторону при врезном шлифовании;

продольная подача S– перемещение шлифовального круга вдоль своей оси в мм на оборот заготовки при круглом шлифовании или в мм на каждый ход стола при плоском шлифовании периферией круга;

радиальная подача S_p– перемещение шлифовального круга в радиальном направлении в мм на один оборот детали при врезном шлифовании.

Эффективная мощность (мощность необходимая для резания) рассчитывается по эмпирической формуле [2], [3] или определяется по таблицам нормативов.

Основное время при круглом шлифовании с продольной подачей

, мин (7.1)

где h– припуск на сторону, мм;

V_c– скорость продольного хода стола, м/мин;

t – глубина шлифования, мм;

К – коэффициент выхаживания;

К=1,4 – при чистовом шлифовании;

К=1,1 – при предварительном шлифовании;

L– величина хода стола, мм

L=l-(1-K×m)×B_k, мм (7.2)

где l – длина шлифуемой поверхности;

К – число сторон перебега круга (К=2 – при сбеге круга в обе стороны, К=1 – при сбеге круга в одну сторону, К=0 – без сбега);

m– перебег в долях ширины круга;

B_k– ширина шлифовального круга, мм.

При круглом наружном шлифовании методом врезания

, мин,

где n _з – частота вращения заготовки, об/мин;

S_p– радиальная подача, мм/об.

При круглом шлифовании

, мин

где S– продольная подача, мм/об.

При круглом внутреннем шлифовании перебег круга в обе стороны равен 0,5×В, тогда

L=l-(1-2×0,5)×B, т.е.

L=l

Плоское шлифование

, мин

где Н – перемещение шлифовального круга в направлении поперечной подачи, мм;

L– величина хода стола, мм;

h – припуск на сторону;

V_c– скорость движения стола, м/мин;

g– число одновременно шлифуемых заготовок.

Н=В_з+В_к+5, мм

где В_з – суммарная ширина заготовок, установленных на столе, мм.

В_к – величина шлифовального круга, мм.

L=l+(10¸15), мм

где l– суммарная длина заготовок, установленных на столе, мм.

Пример решения задачи

На круглошлифовальном станке 3М131 шлифуется шейка вала диаметром D=80h6 мм длиной l=300 мм, длина валаl₁=550 мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности Ra=0,4 мкм. Припуск на сторону 0,2 мм. Материал заготовки – сталь 45 закаленная, твердостью HRC45.

Необходимо: выбрать шлифовальный круг, назначить режим резания; определить основное время.

Решение

Эскиз обработки

1. Выбор шлифовального круга.

Для круглого наружного шлифования с продольной подачей (шлифовать с радиальной подачей нельзя из-за большой длины шлифуемой поверхности), параметра шероховатости Ra=0,4 мкм, конструкционной закаленной стали до HRC45 принимаем шлифовальный круг формы ПП, [2],

характеристика – 24 А401К, [6],

индекс зернистости – Н, [2],

структура – 5, [6],

класс – А, [2],

Полная маркировка круга ПП24 А40НС15КА 35 м/с.

Размеры шлифовального круга D_k=600 мм; В_к=63 мм (по паспорту станка).

2. Режим резания

2.1 Скорость шлифовального круга V_k=35 м/с [2].

Частота вращения шпинделя шлифовальной бабки

, об/мин

об/мин

Корректируя по паспортным данным станка, принимаем

n_ш=1112 об/мин.

(корректируется только в меньшую сторону).

Режимы резания для окончательного круглого наружного шлифования конструкционных сталей с подачей на каждый ход определяют по [2] или [3].

2.2 Окружная скорость заготовки V _з =15¸55 м/мин; принимаем V _з =30 м/мин.

Частота вращения шпинделя передней бабки, соответствующая принятой окружной скорости заготовки,

, об/мин

об/мин.

Так как частота вращения заготовки регулируется бесступенчато, принимаем n_з=120 об/мин.

2.3 Глубина шлифования

t=0,005¸0,015 мм.

Принимаем, учитывая бесступенчатое регулирование поперечной подачи шлифовального круга на ход стола,

t=0,005 мм.

2.4 Продольная подача

S=(0,2¸0,4)×В_к, мм/об.

Принимаем S=0,25×В_к=0,25×63=15,75 мм/об.

2.5 Скорость продольного хода стола

м/мин.

С учетом паспортных данных (бесступенчатое регулирование скорости продольного хода стола) принимаем

V_c=1,9 м/мин.

3. Проверка достаточности мощности станка

3.1 Мощность затрачиваемая на резание

N_p=C_N×V_з^z×t^x×S^y×d^q, кВт [2], [3],

где C_N– коэффициент, учитывающий условия шлифования;

x, y, z, q– показатели степени;

V, t, S – элементы режима резания;

d – диаметр шлифования, мм.

Для круглого наружного шлифования закаленной стали с подачей на каждый ход шлифовальным кругом зернистостью 40, твердостью СМ1

C_N=2,65; z=0,5; х=0,5; y=0,55; q=0,

тогда N_p=2,65×30^0,5×0,005^0,5×15,75^0,55×1=2,65×5,48×0,07×4,55=4,63 кВт.

3.2 Мощность на шпинделе станка

N_шп=N _д ×h, кВт

где N _д =7,5 кВт; h=0,8 – паспортные данные станка (см. приложение 2 к данным методическим указаниям).

N_шп=7,5×0,8=6 кВт.

Так как N_шп=6 кВт>N_p=4,63 кВт, то обработка возможна.

4. Основное время

, мин

L=l-(1-K×m)×В_к, мм

где m– доля перебега круга, принимаем m=0,5 (т.е. половина круга); К=1 – число сторон перебега круга (см. эскиз обработки),

тогда

L=l-(1-1×0,5)×В_к=l-0,5×В_к=300-0,5×63=268,5 мм

К=1,4 – коэффициент выхаживания

мин.

Варианты индивидуальных заданий.

Выполнить расчет режима резания аналитическим способом по заданному варианту.

Исходные данные приведены в таблице 1.10.

Порядок выполнения работы аналогичен предыдущим.

Таблица 1.10.

№	Материал заготовки и его свойства	Вид обработки и параметр шерохоатости поверхности, мкм	Размер шлифуемой поверхности, мм	Припуск на сторону, мм	Кол-во одновре-менно обраба-тыва-емых деталей	Модель станка
	Сталь 45ХН закаленная, НRC45	Окончательная, Ra=0,8	D=60h8 l=240	0,22		3М131
	Сталь 40Х незакаленная	Окончательная, Ra=0,4	D=55h7 l=40	0,15		3М131
	Серый чугун СЧ30, НВ220	Предварительная, Ra=1,6	D=120H8 l=140	0,25		3К228В

	Серый чугун СЧ15, НВ190	Окончательная, Ra=0,8	D=80H7 l=60	0,2		3К228В
	Сталь 12Х18Н9Т незакаленная	Предварительная, Ra=1,6	B=250 l=300	0,4		3П722
	Сталь 40Х закаленная, НRC52	Окончательная, Ra=0,4	D=55H7 l=50	0,18		3К228В
	Сталь 47А закаленная, НRC60	Окончательная, Ra=0,8	B=200 l=300	0,25		3П722
	Серый чугун СЧ20, НВ200	Предварительная, Ra=1,6	B=280 l=650	0,5		3П722
	Бронза Бр АЖН 10-4 НВ170	Окончательная, Ra=0,8	D=45h7 l=120	0,2		3М131
	Сталь 40 закаленная, НRC35	Окончательная, Ra=0,4	D=84h7 l=300	0,1		3М131
	Сталь Ст5 незакаленная	Предварительная, Ra=1,6	D=120h8 l=48	0,25		3М131
	Сталь 45Х закаленная, НRC45	Окончательная, Ra=0,8	D=85H7 l=60	0,18		3П722
	Сталь 40ХНМА закаленная, НRC55	Окончательная, Ra=0,8	B=120 l=270	0,2		3П722
	Латунь ЛМцЖ 52-4-1	Предварительная, Ra=1,6	D=120H8 l=80	0,25		3К228В
	Сталь 48А закаленная, НRC60	Окончательная, Ra=0,4	D=80H7 l=70	0,15		3К228В
	Сталь 35 незакаленная	Предварительная, Ra=1,6	D=75h8 l=55	0,3		3М131
	Сталь 45 закаленная, НRC40	Окончательная, Ra=0,8	D=38h7 l=100	0,15		3М131
	Серый чугун СЧ10, НВ180	Предварительная, Ra=1,6	D=65h7 l=90	0,2		3М131
	Серый чугун СЧ30, НВ220	Окончательная, Ra=0,8	B=45 l=250	0,25		3П722
	Сталь 40 незакаленная	Предварительная, Ra=1,6	D=58H8 l=60	0,3		3К228В
	Сталь 40Х закаленная, НRC50	Окончательная, Ra=0,4	D=65H7 l=70	0,25		3К228В
	Сталь Ст3 незакаленная	Предварительная, Ra=1,6	B=55 l=150	0,45		3П722
	Сталь 45Х закаленная, НRC52	Предварительная, Ra=1,6	B=80 l=250	0,35		3П722
	Серый чугун СЧ20, НВ200	Предварительная, Ra=1,6	D=110h8 l=280	0,2		3М131
	Сталь 30ХГТС закаленная, НRC55	Окончательная, Ra=0,4	D=65h7 l=50	0,25		3М131
	Сталь 40Х закаленная, НRC40	Окончательная, Ra=0,8	D=65h7 l=200	0,3		3М131

ЛИТЕРАТУРА

1. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. – М.: Машиностроение, 1976.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В двух томах. Т.2. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В двух томах. Т.2. Под ред. А.А. Малова. – М.: Машиностроение, 1972.

4. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 1. – М.: Машиностроение, 1967.

5. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 2. – М.: Машиностроение, 1967.

6. Справочник по обработке металлов резанием. Абрамов Ф.Н. и др. – К.: Техника, 1983.

7. Справочник нормировщика-машиностроителя: в 2 т./Под ред. Е.М. Стружестраха. – М.: ГОСИздат, 1961. – Т,2. – 892 с.

Приложение I

ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

Дата добавления: 2015-05-29