Проектирование технологического процесса изготовления детали

2.8.Режимы  резания и нормы  

На токарно-винторезном  станке обтачивается наружная цилиндрическая поверхность D=173,9 мм., на глубину t=3,1 мм. Материал заготовки – сталь 45-б-2.

    1. Глубина резания.

    t₁=2 мм.- черновое точение

    t₂=1,1 мм.- получистовое точение 

    2. Выбор инструмента.

    Резец с сечением державки 25*25 мм. Толщина  пластины- исходя из условий обработки  принимают 6,4 мм., трехгранной формы  с углом при вершине ε=60⁰ из твердого сплава Т5К10- для черновой и получистовой стадий обработки. Способ крепления пластины- клин-прихват для черновой и получистовой стадий обработки.

    Геометрические  параметры пластины.

    φ=93⁰           [к.1, с.36]

    φ₁=32⁰

    γ=10⁰

    α=6⁰

    

    Форма передней поверхности – плоская  с фаской.  [к.2, с.37]

    Ширина  фаски вдоль главного режущего лезвия – f=0,5 мм.

    Радиус  округления режущей кромки – ρ=0,03 мм.

    Радиус  вершины резца – r_в=1 мм.

    Нормативный период стойкости- Т=30 мин.

       3. Подача.

    -при  черновом точении

    S_от= 0,35 мм/об.         [к3, с.38]

    K_sи=1,1- инструментальный материал

    K_sp=1- крепление пластины

    -при  получистовом точении

      S_от=0,16 мм/об. 

  

K_sи=1,1- инструментальный материал

    K_sp=0,9- крепление пластины

    Окончательная подача для черновой и получистовой стадий обработки. 

    S_o=S_oт*K_sи*K_sр*K_sд*K_sn*K_sу*K_sп*K_sφ*K_si*K_sм        (2.18) 

    S_o=0,35*1*1*1*1,2*1*1,3*1=0,55 мм/об.

    S_o=0,16*1*1*1*1,2*1*1,3*1=0,25 мм/об.

    Сечение державки резца - K_sд      [к.3, с.39]

    Прочность режущей части - K_sп

    Механических  свойств обрабатываемого материала- K_sм

    Схемы установки заготовки - K_sу

    Состояние поверхности заготовки - K_sn

    Геометрических  параметров резца - K_sφ

    Жесткость станка - K_si

    Рассчитанные  подачи для черновой и получистовой стадий обработки проверяются по осевой P_x и радиальной P_y составляющим силы резания, допустимыми прочностью механизма подач станка.

    -при  черновой обработке поверхности  с глубиной t=2 мм. и подачей S_o=0,55 мм/об., P_xт=750 Н, P_yт=270 Н.

    -при  получистовой обработке поверхности  с глубиной t=1,5 мм. и подачей S_o=0.25 мм/об., P_xт=630 Н, P_yт=230 Н.

    Определяем  поправочные коэффициенты на силы резания для изменённых условий в зависимости от:

    -механических  свойств обрабатываемого материала 

    K_pмx = K_pмy = 1,0

    -главного  угла в плане:

    

    

    а) K_pφx = 1; K_pφy = 2,0

    б) K_pφx = 1; K_pφy = 1 
 

в) главного переднего  угла K_pγx = K_pγy =0,9

г) угла наклона кромки K_pλx = 0,8; K_pλy = 1,3.

          Окончательно составляющие силы резания определяются по формулам: 

    P_x = P_xт * K_pмx * K_pφx * K_pγx * K_pλx       (2.19)

    P_y =  P_yт * K_pмy * K_pφy * K_pγy * K_pλy      (2.20) 

    а) P_x1 = 750 * 1 * 1 * 0,9 * 0,8 = 540H-при черновой обработке

    P_y1 = 270 * 1 * 1 * 0,9 * 1,3 = 315H

    б) P_x2 = 630 * 1 * 1 * 0,9 * 0,8 = 454H-при получистовой обработке

    P_y2 = 230 * 1 * 1 * 0,9 * 1,3 = 269H

    Рассчитанные  значения составляющих сил резания  меньше, чем допускается механизмом подач станка.

    Р_хдоп = 8000Н; Р_удоп = 3600Н

    а) S_от = 0,78 мм/об          [к9, с50]

    б) S_от = 0,64 мм/об                                                            [к10, с51]  

    4. Скорость резания.

    При черновой стадии обработки стали  без корки:

    -с  глубиной резания t = 2,0 мм, и подачей S₀ = 0,55 мм/об, скорость резания Ư_т = 172 м/мин

    -К_Ưu = 0,85- поправочный коэффициент в зависимости от инструментального материала.       [к21,с73] 
 
 
 

    При получистовой стадии обработки стали  без корки:

    -с  глубиной резания t = 1,5 мм и подачей S₀ = 0,25 мм/об, скорость резания Ư_т = 228 мм/мин.

    -К_Ưu = 0,85-поправочный коэффициент в зависимости от инструментального материала        [к21, с73] 

    Выбираем  остальные поправочные коэффициенты на скорость резания при черновой и получерновой стадиях обработки  для изменённых условий в зависимости от:

    -группы  обрабатываемости материала К_Ưс = 1             [к.22, с.75]

    -вида  обработки К_Ưо = 1

    -жесткости  станка К_Ưi = 1

    -механических  свойств обрабатываемого материала К_Ưм = 1

    -геометрических  параметров резца:

    а) К_Ưφ = 1,15- при черновой обработке

    б) К_Ưφ = 0,95- при получистовой обработке

    -периода  стойкости режущей части К_Ưт =1

    -наличия  охлаждения К_Ưтж = 0,75

    Общий поправочный коэффициент на скорость резания: 

    К_Ư = К_Ưи * К_Ưс * К_Ư0 * К_Ưi * К_Ưм *КƯφ * К_Ưт * К_Ưж       (2.21) 

    К_Ư = 0,85 * 1 * 1 * 1 * 1 * 1,15 * 1 * 0,75 = 0,73 – черновая

    К_Ư = 0,85 * 1 * 1 * 1 * 1 * 0,95 * 1 * 0,75 = 0,6 – получистовая

    Окончательная скорость резания при черновой и  получистовой стадиях обработки:

    а) Ư = Ư_т * К_Ư = 1,72 * 0,73 = 126 м/мин. - черновая

    б) Ư = Ư_т * К_Ư = 228 * 0,6 = 139 м/мин. - получистовая 
 
 
 
 

5. Частота вращения  шпинделя. 

    n=1000Ư/πD               (2.22) 

    n₁ = 1000 * 126 / 3,14 * 32 = 126000 / 100,48 = 1254 об/мин.- при черновой обработке                                                         [прил.46, с.454]

    Принимаем по паспорту станка: n_ф = 1000 об/мин.

    n₂ = 1000 * 228 / 100,48 = 2269 об/мин.- при получистовой обработке

    Принимаем по паспорту станка: n_ф = 2000 об/мин. 

    6. Фактическая скорость резания.  

    Ư_ф = πD * n_ф / 1000          (2.23)

    Ư_ф1 = 3,14 * 32 * 1000 / 1000 = 100,48 м/мин.-при черновой обработке

    Ư_ф2 = 3,14 * 32 * 2000 / 1000 = 200,96 м/мин.-при получистовой обработке 

    7. Проверка выбранных режимов по  мощности привода главного движения.

    Для черновой и получистовой стадий обработки мощность резания определяется по карте 21.

    -при  черновой стадии обработки стали  без корки, при глубине резания  t = 2,0 мм и подаче S₀ = 0,55 мм/об, N_т = 8,9 кВт.

    К_N = 1- поправочный коэффициент на мощность        [к 24, с 85]

    -при  получистовой стадии обработки стали без корки, при глубине резания t = 1,5 мм и подаче S₀ = 0,25 мм/об, N_т = 5,7 кВт

    К_N = 1- поправочный коэффициент на мощность        [к 24, с 85]

    Табличную мощность резания корректируем по формуле: 
 

    N = N_т  * К_N * Ư_ф  / Ư_т          (2.24) 

    N = 8,9 * 1 * 100,48 / 172 = 5,2 кВт-при черновой обработке

    N = 5,7 * 1 * 200,96 / 228 = 5 кВт-при получистовой обработке

    Ни  одно из рассчитанных значений не превышает  мощности привода главного движения станка. Следовательно, установленный  режим резания по мощности осуществим. 

    8. Минутная подача. 

    S_м= n_ф * S₀           (2.25)

    

    S_м1 = 1000 * 0,55 = 550 мм/мин.-при черновой обработке

    S_м2 = 2000 * 0,25 = 500 мм/мин.-при получистовой обработке 

    2.8.2 Назначение режимов резания табличным методом на все поверхности

    005-токарно-винторезная

    Режущий инструмент: резец токарный Т15К6.

    1. Глубина резания.

    t=23,75 мм. 

    2. Подача.

    S=0,12 мм/об.           [2,т.15,с.268]

    3. Скорость резания.

    Ư=250 мм/мин.           [2,т.19,с.271] 
 
 
 
 

    4. Частота вращения шпинделя. 

    n=1000Ư/πD=1000*250/3,14*173,9=458 м/мин. 

  

    Корректируем  частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка модели 16К20 и устанавливаем действительное значение частоты вращения: n_д=600 об/мин.    [прил.1, с.421]

    5. Действительная скорость резания.

    Ư_д = πD*n_д/1000=3,14*173,9*600/1000=327 мм/мин. 

    6. Основное время.

    Т_о=L/nS=1/600*0,12=0,01 мин. 

    010 Токарно-винторезная 

    Режущий инструмент: резец токарный расточной  Т15К6.

    Диаметр круглого сечения резца d=10 мм.

    Вылет резца 50 мм.

    1. Глубина резания.

    t=6 мм. 

    2. Подача.

    S=0,08 мм/об.           [2,т.15,с.268] 

    3. Скорость резания.

    Ư=250 мм/мин.           [2,т.19,с.271] 

    4. Частота вращения шпинделя. 

    n=1000Ư/πD=1000*250/3,14*126,4=629 м/мин.

    Корректируем  частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка модели 16К20 и устанавливаем действительное значение частоты вращения: n_д=630 об/мин.    [прил.1, с.421]