Расчет режимов резания

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования [16].

Элементы режимов резания обычно устанавливают в следующем
порядке[5]:

– Глубиной резания (t, мм) называется расстояние между обрабатываемой и обра­ботанной поверхностями заготовки, измеренное перпендикулярно к последней.

· При черновой обработке ее назначают по возможности максимальной, равной 70 – 75% всего припуска на обработку;

· При чистовой обработке глубину назначают в зависимости от требований к точности размера обрабатываемой поверхности
равной 20 – 25% общего припуска.

· При отделочной обработке глубина назначается в зависимости от
шероховатости поверхности;

– Подачей (S, мм/об) называют путь точки режущей кромки инструмента относи­тельно заготовки в направлении движения подачи за один оборот или за один ход заготовки или инструмента.

· При черновой обработке выбирают максимально возможную подачу, исходя из жесткости и прочности системы СПИД, мощности привода станка, прочности твердосплавной пластинки и других ограничивающих факторов;

· При чистовой обработке в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обработанной поверхности.

– Скоростью резания (V, м/мин) называют расстояние, пройденное точкой режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении главного движения в единицу времени.

– Сила резания (P,H) это главная составляющая P_z,определяющая расходуемую на резание мощность и крутящий момент на шпинделе станка.

– Стойкость (Т, мин) – период работы инструмента до затупления. Среднее значение стойкости инструмента при одноинструментной
обработке 30 – 60мин.

Исходными данными при выборе режимов резания являются:

Ø сведения о заготовке (вид заготовки, материал и его характеристика, величина припусков, состояние поверхностного слоя);

Ø характеристика обрабатываемой детали (форма, размеры, допуски на обработку, требования к состоянию поверхностного слоя и
шероховатости);

Ø параметры режущего инструмента (типоразмер, материал режущей части, геометрические параметры);

Ø паспортные данные станков (техническая характеристика).

Одной из главных задач при выборе режимов резания является обеспече­ние требуемого качества изготовляемых изделий при максимальном уровне производительности и минимальной себестоимости как процесса обработки за­готовки в целом, так и выполнения технологической операции (перехода).

Выбор величин элементов резания начинают с определения глубины
резания.

Расчет режимов резания при точения

Глубину резания при точении цилиндрической поверхности определяют
по формуле:

t = (D – d)/2,

где d – диаметр обработанной цилиндрической поверхности заготовки, мм;

D – наибольший диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм.

При расчете подачи s: при черновом точении прини­мается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости системы СПИД, про­чности режущей пластины и прочности дер­жавки. Рекомендуемые подачи при черновом наружном точении приведены в [15, ст. 266, табл. 11], а при черновом
растачивании — [15, ст. 267, табл. 12].

Максимальные величины подач при точе­нии стали 45, допустимые
прочностью пла­стины из твердого сплава, приведены [15, ст. 268, табл. 13].

Подачи при чистовом точении выбирают в зависимости от требуемых параметров ше­роховатости обработанной поверхности и ра­диуса при
вершине резца [15, ст. 268, табл. 14].

При прорезании пазов и отрезании вели­чина поперечной подачи зависит от свойств обрабатываемого материала, размеров паза и диаметра обработки
[15, ст. 268, табл. 15].

Рекомендуемые подачи при фасонном точе­нии приведены
в [15, ст. 269, табл. 16].

Скорость резания V, при наружном продольном и поперечном точении и растачи­вании рассчитывают по эмпирической формуле:

[ м/мин],

где – коэффициент, зависящий от материала инструмента, обрабатываемого материала, вида обработки и характера [15, ст. 269, табл. 17];

Т=30 – 60мин – стойкость режущего инструмента;

х, у,m – показатели степени приведены в [15, ст.269, табл.17]

– произведение ряда коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки, состояния поверхности, материала инструмента.

Значения данных коэффициентов приведены в справочнике:

[15, ст.262, табл. 2]; [15, ст.263, табл. 5];[15, ст.263, табл. 6];

По выбранной скорости резания определяем частоту вращения шпинделя:

, [об/мин]

Полученную расчетную величину частоты вращения шпинделя сравниваем с табличным показателем, если она входит в диапазон табличных данных по выбранному станку, следовательно, станок выбран, верно, и сможет обеспечить необходимую частоту вращения шпинделя.

После расчета и уточнения числа оборотов двигателя необходимо рассчитать действительную скорость резания:

[ м/мин]

. При наружном продольном и поперечном то­чении, растачивании, отрезании, прорезании пазов и фасонном точении составляющие силы резания рассчитывают по формуле:

x, y, n- коэфициенты зависящие от обрабатываемого материала
[15, ст. 273, табл. 22];

поправочный коэффициент/

Численные значения поправочного коэффициента Кр приведены
в [15, ст. 264, 265, 275, табл. 9, 10, 23];

После вычисления силы резания необходимо определить мощность резания, которая вычисляется по формуле:

^х ,

где – кпд станка (по паспорту станка).

Потребляемая мощность, для резания, полученная при расчетах, не должна превышать табличного значению мощности станка. Допускается перегрузка не более 10%. При недостаточной мощности привода станка необходимо в первую очередь уменьшить глубину резания.

Расчет режимов резания для фрезерования

К режиму резания при фрезеровании относят скорость резания V, м/мин; подачу S, мм/об; глубину резания t, мм; ширину фрезерования В, мм.

Глубина фрезерования t и ширина фрезерова­ния В – понятия, связанные с размерами слоя заготовки, срезаемого при фрезеровании. Во всех видах фрезерования, за исключением торцевого, t определяет продолжи­тельность контакта зуба фрезы с заготовкой. Обычно глубина резания составляет 2...6 мм. На мощных фрезерных станках при работе торцовыми фрезами глубина резания может достигать 25 мм. При припуске на обработку более 6 мм и при повышенных требованиях к величине шероховатости поверхности фрезерование ведут в два перехода: черновой и чистовой. При чистовом переходе глубину резания принимают в пределах 0,75...2 мм. Как правило, при небольших припусках на обработку и необходимости проведения чистовой обработки (величина шероховатостей Ra = 2…0,4 мкм) глубина резания берётся в пределах 1 мм.

При малой глубине резания целесообразно применять фрезы с круглыми пластинами ГОСТ 22086 – 76. При глубине резания, большей 3...4 мм, применяют фрезы с шести –, пяти – и четырехгранными пластинами.
При выборе числа переходов необходимо учитывать требования по шероховатости обработанной поверхности:

– черновое фрезерование – Ra = 12,5...6,3 мкм

– чистовое фрезерование – Ra = 3,2...1,6 мкм

– тонкое фрезерование – Ra = 0,8...0,4 мкм

Для обеспечения чистовой обработки необходимо провести черновой и чистовой переходы, количество рабочих ходов при черновой обработке определяют по величине припуска и мощности станка. Ширина фрезерования В опреде­ляет длину лезвия зуба фрезы, участвующую в резании.

Подача при фрезеровании находятся по формуле:

где – частота вращения фрезы, об/мин;

– число зубьев фрезы;

подача при черновом фрезеровании. Необходимые данные приведены в справочнике [15, ст. 283 – 286, табл. 33 – 38.]

Скорость резания – окружная скорость фрезы расчитывается по формуле:

Значения коэффициента и показателей сте­пени приведены
в [15, ст. 286, табл.39], а периода стойкости Т – стойкость режущего
инструмента в [15, ст. 290, табл.40].

Общий поправочный коэффициент на ско­рость резания, учитывающий фактические ус­ловия резания, рассчитывается аналогично процессу точения.

Главная составляющая силы резания при фрезеровании – окружная сила находится по формуле:

Pz=10∙Cp∙tx∙szy∙Bn∙zDq∙nw∙KMp,, Н

где – число зубьев фрезы;

п – частота вра­щении фрезы, об/мин.

– коэффициент показателей степени скорости резания при фрезеровании и степени приведены в [15, ст. 291 табл. 41];

– поправочный коэффициент на качество обрабатываемого
материала [15, ст. 264, табл. 9];

Крутящий момент расчитывается:

Мкр=Pz∙D2∙100, Н

где – диаметр фрезы.

Эффективная мощность резания находится по формуле:

При проверке мощности привода станка, необходимо, чтобы .
Если это условие выполняется, то станок выбран, верно и обработка возможна.

Расчет режимов резания для сверления

Глубина резания. При сверлении глубина ре­зания t = 0,5D, при рассверливании, зенкеровании и развертывании t = 0, 5(D — d)

где D и d – диаметр сверла и диаметр отверстия в детали соответственно.

Подача. При сверлении отверстий без огра­ничивающих факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу [7,ст.277, табл. 25]. При рассверливании отверстий по­дача, рекомендованная для сверления, может быть увеличена до 2 раз.

Подачи при зенкеровании приведены в [15,ст.277, табл. 26], а при
развертывании в [15, ст.277, табл. 27].

Скорость резания. Скорость резания, м/мин. при сверлении
рассчитывается:

а при рассверливании, зенкеровании, разверты­вании:

,

где и показатели степеней приведены в [15,ст.278, табл. 28];

– диаметр сверла;

– стойкость режущего инструмента в [15,ст.279, табл. 30];

t – глубина резания;

s – подача;

– общий поправочный коэффициент на ско­рость резания, учитывающий фактические ус­ловия резания, определяется по [15,ст.161, табл. 1 – 4]; [15,ст. 263, табл. 6]; [15,ст. 280, табл. 31].

Крутящий момент, Нм, и осевую силу, Н, рассчитывают по формуле:

при сверлении

при рассверливании и зенкеровании

Значения коэффициентов С_Mи С_Р и показатели степени приведены в
[15,ст. 281, табл. 32]; коэффициент, учитывающий фактические условия обработки зависящий от материала обрабатываемой заготовки определяется:

Значение приведены в [7,ст. 264, табл. 9]

Мощность резания, кВт, определяется по формуле:

где n – частота вращения инструмента или заготовки, об/мин:

Полученная расчетная мощность резания должна быть меньше табличной мощности станка.

Расчет режимов резания при шлифовании

Разработку режима резания при шлифова­нии начинают с установления характеристики инструмента.

Основные параметры резания при шлифо­вании:

ü скорость вращательного или поступатель­ного движения заготовки , м/мин;

ü глубина шлифования t, мм, — слой металла, снимаемый периферией или торцом круга в результате поперечной подачи на каждый ход или двойной ход при круглом шлифовании

ü радиальная подача s_Р при врезном шлифовании;

ü продольная подача s — перемещение шли­фовального.

Вышеперечисленные параметры приведены в [15,ст. 301, табл. 55]

Эффективная мощность,кВт, при шлифова­нии периферией круга с продольной подачей:

при врезном шлифовании периферией круга:

при шлифовании торцом круга:

где – диаметр шлифования, мм;

– ширина шлифования, мм;

– значение коэффициента и показатели степеней в формулах приведены в [15,ст. 303, табл. 56].

Расчетная эффективная мощность должна быть меньше табличной мощности станка.

Расчет режимов резания для зубонарезания

Нарезание колес червячными фрезами. При этом методе скорость резания представляет собой окружную скорость червячной фрезы:

м/мин,

где D – диаметр фрезы, мм

При зубонарезании червячными фрезами, оснащенными твердым сплавом, скорость резания повышается примерно в 2 – 3 раза.

Среднее значение подачи на зубофрезерных станков при черновом нарезании зубьев зубчатых колес определяется по формуле:

где ккоэффициент, определяется в зависимости от обрабатываемого материала;

z – число зубьев нарезаемого колеса;

т – модуль.

Зубодолблеиие. Скорость резания характеризуется скоростью поступа­тельного рабочего хода долбяка:

, м/мин,

где L – длина хода долбяка, мм;

n_ДХ – число двойных ходов долбяка в минуту;

Скорость резания при чистовом нарезании зубьев долбяками из быстро­режущей стали по стали и чугуну в среднем составляет 30...35 м/мин.

Дата добавления: 2015-06-25