Последовательность решения этой задачи

Таблица 4

В зависимости от радиуса закругления вершины резца коэффициент К _р (К _ч) будет:

Таблица 5

В зависимости от применения охлаждения поправочный коэффициент К _о будет:

Таблица 6

Остаётся подставить все данные и найденные величины в формулу и правильно решить её математически.

2. Определяем необходимую мощность резания по формуле:

Nрез = ,

где V - скорость резания в м/мин.

3. Определяем необходимую мощность электродвигателя и, сравниваем её с мощностью установленного на станке электродвигателя, при условии:

N ст ³ N расч, где N расч = N рез/КПД ст-ка

Выполнение задания № 2

Во всех вариантах этого задания необходимо определить по эмпирическим формулам допустимую скорость резания различных металлов при разных условиях обработка.

1. При обработке сталей и чугунов резцами, оснащёнными твёрдыми сплавами, расчёты производим по следующим формулам:

сталей: м/мин

чугунов: м/мин

при растачивании:

сталей: м/мин

чугунов: м/мин

Общую величину поправочных коэффициентов определяем по формуле:

К = Км · Кп[ДТ1] (g) · Кс · К[ДТ2] j · К р (ч) · Ко · Кз,

где для стали Км = , для чугуна Км =

Таблица 7

Поправочный коэффициент Кп по состоянию обрабатываемой поверхности определяем по таблице:

Таблица 8

Определяем поправочный коэффициент К и на марку применяемого твёрдого сплава по таблице:

Таблица 9

Поправочный коэффициент на главный угол в плане Кj применяем по таблице:

Таблица 10

По величине радиуса закругления вершины резца (ч) коэффициент К ч будет:

Таблица 11

Форма передней поверхности резца учитывается коэффициентом Кз согласно таблице:

Таблица 12

Применение смазывающей охлаждающей жидкости (tОК) при обработке стали твёрдоплавкими резцами при точении облегчает стружкообразование, а скорость резания для резцов из быстрорежущей стали может быть повышена до 30 - 40 % по сравнению с обработкой всухую.

Таблица 13

Подставив в соответствующую формулу данные задания и необходимые коэффициенты, останется произвести математическое решение задачи.

2. При решении заданий, где производится обработка изделий из цветных металлов и их сплавов резцами из быстрорежущих сталей Р18, Р6М5 и др. Расчёт производим по следующей формуле:

м/мин

Величину поправочного коэффициента определить по нижеприведённым справочным данным:

К = Км · Кп[ДТ3] · К[ДТ4] j · К[ДТ5] j₁· К ч · Кд

По свойствам материала Км =

По состоянию поверхности заготовки Кп из таблицы:

По величине главного угла в плане j коэффициент Кj будет:

По величине вспомогательного угла в плане j₁ коэффициент Кj₁ будет:

По величине радиуса «ч» закругления вершины резца, коэффициент Кч будет:

По сечению державка резца поправочный коэффициент Кд будет:

После подстановки всех данных в формулу остаётся произвести математическое решение задачи.

Выполнение задания № 3

Во всех вариантах этой работы нужно выбрать режущий инструмент, т.е. принять материал режущей части резца и подобрать по ГОСТ стандартный резец для данного вида обработки, указать его тип, размеры и величину главных углов резания.

Затем необходимо установить все элементы режима резания в следующей последовательности: глубину резания, подачу, скорость резания, силу резания, мощность резания, необходимую мощность электродвигателя токарного станка и если она достаточна - определить машинное время на обработку.

Последовательность выполнения задания:

1. Устанавливаем необходимую глубину резания “t” в мм. При обтачивании и растачивании она равна половине припуска на обработку, а при торцевании или подрезке - равняется припуску на обработку.

2. Устанавливаем материал режущей части резца в зависимости от вида обработки и свойств обрабатываемого материала. Необходимые рекомендации можно найти в любом учебнике по резанию металлов или в справочниках токаря, металлиста.

3. В зависимости от вида обработки, вида обрабатываемого материала и требуемой чистоты поверхности устанавливаем подачу S мм/об согласно нижеприведённым таблицам (они есть в справочниках токаря).

То же, при черновом растачивании:

Подачи в зависимости от требуемой чистоты поверхности при чистовом обтачивании и растачивании стали твердоплавкими резцами:

Поправочные коэффициенты к подачам для чистовой обработки:

Подачи при чистовом обтачивании и растачивании серого чугуна и цветных сплавов:

Затем производим корректировку подачи по станку, т.е. принимаем конкретную, наиболее близкую по величине подачу из имеющихся на станке.

4. Устанавливаем основные геометрические параметры резца.

Сечение резца во всех случаях выгодно взять 16´25 мм, т.к. на станках 1 к 62, 16 к 20 эти резцы наиболее удобны при закреплении в резцедержателе и настройки по центру детали.

Для твердосплавных резцов при точении и растачивании рекомендуются следующие главные углы резца:

Главный угол в плане j принимается в зависимости от жёсткости системы «СПИД»:

Вспомогательный угол в плане j₁ принимается в зависимости от вида и частоты обработки и принимается при чистовой обработке j₁ - 5 - 10⁰, черновой - 10 - 15⁰.

Угол наклона главной рвущей кромки l принимается в зависимости от условий обработки. При чистовом точении и растачивании 01 (-2⁰) до (-4⁰). При черновом точении и растачивании стали от 0⁰ до 5⁰. При черновом точении и растачивании чугуна» 10⁰.

5. Устанавливаем допустимую скорость резания.

В зависимости от принятой глубины резания и подачи в нижеприведённой таблице для данного обрабатываемого материала находим допустимую скорость резания Vтаб.

Так как принятая допустимая скорость резания установлена для определённых условий обработки, то для заданных конкретных условий необходимо найденную по таблице скорость резания Vтаб умножить на ряд поправочных коэффициентов, которые определяются по приведённым таблицам по формуле:

Vрез = Vтаб · К₁ · Кзач · К₂· К₃

При обработке цветных металлов и их сплавов коэффициент К₁ принять равным единице. По найденной скорости резания определяем необходимое число оборотов, корректируем по паспортным данным станка (берём ближайшее меньшее или большее число оборотов, имеющееся на станке).

По принятому числу оборотов шпинделя определяют действительную скорость резания по формуле:

Vдейст = , об/мин

6. Определяем силу резания Рz. Для ориентировочных расчётов определяют по формуле:

Рz = 9,81 · К₄ · t · S, H,

где К₄ - коэффициент, определяемый по таблице в зависимости от обрабатываемого материала, его прочности или твёрдости.

Для обработки цветных металлов и их сплавов взять из представленной ниже таблицы:

7. Определяем потребную мощность резания и станка так же, как и при выполнении задания № 1 (пункт 2 и 3). Если мощность резания будет больше мощности электродвигателя станка, то нужно уменьшить скорость резания (за счёт снижения оборотов шпинделя) и повторить расчёт.

8. Определяем машинное время на обработку детали (элемента детали) по формулам, приведённым в любом учебнике по резанию металлов:

, мин

Третья задача на расчёт режимов резания при токарной обработке является важнейшей частью предмета. Она может быть усвоена только после тщательного и глубокого изучения всего предшествующего материала. Для студентов очень важно приобрести прочные навыки по расчётам режимов резания, так как с этим ему придётся сталкиваться в процессе обучения в техникуме и в практической деятельности техника-механика.

Под наивыгоднейшим режимом резания понимается такое сочетание глубины резания t, подачи S и скорости резания V при установленной скорости инструмента Т, когда достигается наибольшая производительность и наименьшая себестоимость обработки при требуемом качестве обработанной поверхности.

При решении поставленной задачи необходимо, чтобы при установленной поверхности резца Т отыскать из множества возможных сочетаний t, S и V такое, при котором достигается наиболее полное использование режущих свойств инструмента, а также кинематических и динамических данных станка.

Расчёт наивыгоднейшего режима резания для токарных работ при выбранном станке и режущем инструменте выполняется в такой последовательности:

1. Устанавливается глубина резания t в зависимости от величины припуска на обработку, учитывая вид обработки.

2. Назначается максимальная технически допустимая теоретическая подача S_Т мм/об в зависимости от предела прочности материала s_в или твёрдости НВ. Полученную подачу S_Т корректируют по паспортным данным станка и получают действительную подачу S _g.

3. Назначается период стойкости резца Тмин.

4. Определяется теоретическая скорость резания, допустимая режущими свойствами резца Vт при данной глубине резания и подаче Sт.

Найденную скорость резания по табличным нормативам Vт следует умножить на поправочные коэффициенты в зависимости от s_в или НВ обрабатываемого материала, материала режущей части резца, его геометрии, состояния поверхности заготовки и вы получите нормативную скорость резания, т.е.:

Vт = Vтаб · К₁ · К₂ - К₃ · К₄ · К₅ · К ч · К₀, м/мин,

где К ч - поправочный коэффициент на радиус при вершине резца

К₀ - работа с охлаждением

5. Определяется теоретическая частота вращения шпинделя n_т об/мин соответствующей найденной (в п. 4) скорости резания:

n_т = , об/мин

6. Найденная теоретическая частота вращения шпинделя n_т об/мин корректируется по паспортным данным станка и принимается ближайшая меньшая действительная частота вращения n _g об/мин.

7. По действительной частоте вращения n _g об/мин рассчитывается действительная скорость резания V _g об/мин^

V _g = = м/мин

8. Проверяется установочный режим резания n₀ мощности привода станка:

a) Определяете силу резания Pz так, как вы делали при решении первой задачи в контрольной работе.

b) Определяете мощность резания по формуле: .

c) Определение использования станка в процентах по мощности ведётся по формуле:

;

9. Наконец, определяется основное (технологическое) время по формуле:

, мин,

где: Т₀ = основное время, затраченное на срезание металла с обрабатываемой поверхности заготовки;

L - длина обработки;

У - величина врезания резца в металл, у = t · t ctga, мм.

D - перебег резца 1…2 мм.

Пример

Назначить режим резания для обточки на токарно-винторезном станке 16К20 валика из стали 30 ГОСТ1050-88 с пределом прочности s = 530 Мпа, диаметр заготовок - D = 85 мм, прокат, точить до d = 80 мм. Работа производится без охлаждения (К₀ = 1). L = 250 мм.

Решение

Пользуясь справочником молодого токаря, принимаем резец проходной с пластинкой из твёрдого сплава Т15К6, резец без дополнительной режущей кромки, g = +15⁰, d = 10⁰, j = 45⁰. Стойкость резца Т = 60 мин.

Рассчитываем режим резания:

1) Глубина резания t

t =

2) Выбираем Sт по таблице, Sт = 0,6 мм/об.

Корректируем по паспортным данным станка 16К20. S g = 0,6 мм/об, т.е. есть такая подача.

3) По приложению таблицы выбираем теоретическую (табличную) скорость резания Vт.

При t до 3 мм и S g скорость резания Vт = 140 м/мин.

4) Определяем теоретическую частоту вращения шпинделя:

с учётом паспортных данных станка 16К20 принимаем - n _g = 500 об/мин

5) Рассчитываем действительную скорость резания: .

6) Определяем усилие резания Pz по формуле:

P_z = C _p · t ^xp · S ^yp · K_мр · K _gp · K _jp · K ₀ · R _си

где: Р _Z = 225 · 2,5 ¹ · 0,6 ^0,75 · 0,82 · 0,94 · 1 · 1 · 9,81 = 2892 Н.

С р = 225; Х р = 1; У р = 0,75;

К мр = 0,82. Предел прочности стали s_x = 530 Мпа.

K _gp = 0,94. Передний угол g = +15⁰.

K _j = 1. Угол в плане j = 45⁰.

K ₀ 1. Работа без охлаждения.

R _си = 9,81. Коэффициент перевода КГС в Н.

7) Рассчитываем мощность затрачиваемую при точении валика с учётом КПД станка 16К20 h = 0,75.

Nраб = кВт

Мощность, затрачиваемая при назначенном режиме резания меньше мощности электродвигателя станка на 1,5 кВт.

8) Определяем основное время при работе в один проход с учётом врезания и перебега резца:

Т₀ = 4,2 мин

Заключительной частью контрольной работы необходимо составить технологическую (операционную) карту на обработку детали средней сложности. Пример работы разработан и показан в методической разработке.