рпз (Пример курсовой работы), страница 3

При расчёте режимов резания также учитываем влияние материала заготовки.

4 Расчет режимов резания

К элементам режима резания относятся глубина резания, подача и скорость резания.

Глубина резания определяется в основном величиной припуска на обработку. Припуск на обработку выгодно удалять за один проход. Глубина резания оказывает большое влияние на силы резания, поэтому иногда возникает необходимость разделить припуск на несколько проходов. Суммарный припуск разделяется следующим образом: 60%—на черновую обработку, 20—30% — на получистовую и 10—20%—на чистовую.

Для черновой обработки глубину резания принимают t = 3— 5 мм, получистовой — 2—3 мм и чистовой — 0,5—1,0 мм.

Величина подачи ограничивается силами, действующими в процессе резания; эти силы могут привести к поломке режущего инструмента, деформации и искажению формы заготовки, поломке станка. Целесообразно работать с максимально возможной подачей. Обычно подача назначается из таблиц справочников по режимам резания, составленным на основе специальных исследований и изучения опыта работы машиностроительных заводов. После выбора величины подачи из справочников ее корректируют по кинематическим данным станка, на котором будет вестись обработка (берется ближайшая меньшая величина подачи).

Для черновой обработки принимают s = 0,3—1,5 мм/об, для чистовой — 0,1 —0,4 мм/об.

При одинаковой площади поперечного сечения среза нагрузка на резец меньше при работе с меньшей подачей и большей глубиной резания; нагрузка на станок (по мощности), наоборот, меньше при работе с большей подачей и меньшей глубиной резания, так как на силу резания глубина оказывает большее влияние, чем подача.

Скорость резания зависит от конкретных условий обработки, которые влияют на, стойкость инструмента (время работы инструментом от переточки до переточки). Чем большую скорость резания допускает инструмент при одной и той же стойкости, тем выше его режущие свойства, тем более он производителен.

На скорость резания, допускаемую резцом, влияют следующие факторы: стойкость режущего инструмента, физико-механические свойства обрабатываемого металла, подача и глубина резания, геометрические элементы режущей части резца, размеры сечения державки резца, смазочно-охлаждающая жидкость, максимально допустимая величина износа резца.

4.1 Расчет режимов резания при точении

Процесс обработки всегда сводится к последовательному снятию с заготовки слоёв материала с целью улучшения её точности и шероховатости, глубина резания определяется этапом обработки.

Заготовка имеет h16 квалитет точности

1 этап обработки – черновая обработка, h14,

2 этап обработки – получистовая обработка, h12, (достигается требуемая точность)

Рассматриваем 2 этап обработки.

Диаметр заготовки после 1 этапа обработки 70-41.6=61.2 мм

Назначение подачи:

Величину подачи на один оборот заготовки S_o мм/об, выбирают с учётом диаметра обрабатываемой заготовки, глубины резания и этапа обработки. Для черновой и получистовой обработки S_o можно рассчитать по формуле:

Сталь 20Х - низколегированная. Для получистовой обработки:

С_S = 0,031 Z_S = 0,57 X_S = 0,35 К_М = 1 (по таблице 2[1])

K_mS - поправочный коэффициент, характеризующий марку инструментального материала K_mS = 1…1,15 (выбираем по таблице 3[1] в зависимости от обрабатываемого материала – сталь 20Х и этапа обработки – получистовая)

При обработке обычных конструкционных сталей следует использовать двухкарбидные твердые сплавы группы ТК. В нашем случае резец имеет пластину из Т15К6. Тогда

KmS = 1

K_HS- поправочный коэффициент, который характеризует механические свойства обрабатываемого материала, для стали:

K_S – поправочный коэффициент, учитывающий геометрические параметры резца в плане.

Пластина четырехугольная напаянная.

 — угол при вершине резца ,град;
 — главный угол в плане, град.

K_Ж – поправочный коэффициент, учитывающий жесткость заготовки и способ ее крепления на станке:

L = 115 мм — длина заготовки;

D = 110 мм — диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

Значения С_ж для различных способов крепления заготовки приведены в табл. 6.[1]

– способ крепления заготовки на станке – в трехкулачковом патроне.

K_К – поправочный коэффициент, характеризующее состояние поверхности заготовки. Для получистовой обработки K_К = 1.

Kпр – поправочный коэффициент, характеризующий прочность режущей части резца.

Толщина пластины h = 6,5 мм

Радиус при вершине пластины r = 0,8 мм

Но т.к. обработка окончательная, проверяем по критерию шероховатости Табл.8 [1]. Значение подачи не более , поэтому принимаем

Назначение скорости резания:

Скорость резания V, м/мин может быть рассчитана по формуле:

Значения коэффициента и показателей степени Х_V и Y_V выбираются в зависимости от материала (легированная сталь) и подачи (> 0,4 мм/об)

= 478

Х_V = 0,15

Y_V = 0,4

K_HV – поправочный коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала в зависимости от материала (сталь):

и выбираются в зависимости от обрабатываемого материала (сталь)

K v– поправочный коэффициент, учитывающий геометрические параметры резца в плане:

K v – поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий марку материала режущей части резца выбирается в зависимости от обрабатываемого материала (сталь 20Х), вида обработки (получистовая – без корки) T15K6.

K v = 1

Определение частоты вращения шпинделя станка:

Частоту вращения шпинделя n, об/мин, определяют по формуле:

Полученное значение n проверяют на возможность его использования на данном оборудовании по таблице в зависимости от модели станка.

Модель станка – 16К20 n=500 об/мин

Частота оборотов шпинделя n = 12,5…2000 об/мин (в нашем случае 500 об/мин)

Определение главной составляющей силы резания:

Главная составляющая силы резания P_z, Н равна:

Значения коэффициента C_P и показателей степени, входящих в формулу, для случая работы резцом из твердого сплава по стали и чугуну приведены в таблице в зависимости от обрабатываемого материала (сталь 20Х)

C_P = 1950

Х_P = 1

Y_P = 0,81

C_H = 0,04

n_P = 0,61

K_H – поправочный коэффициент на силу резания, учитывающий свойства обрабатываемого материала, можно рассчитать по формуле:

Проверка назначенных режимов по допустимой силе резания:

После расчета главной составляющей силы резания P_z необходимо провести проверочные расчеты, подтверждающие возможность работы при назначенных глубине резания t и подаче S_о. Проверку проводят по следующим критериям:

1) по прочности державки резца;

2) по жесткости державки резца;

3) по прочности твердосплавной пластины;

4) по прочности механизма подач станка;

5) по жесткости обрабатываемой заготовки.

1. Проверка по прочности державки резца. Допускаемое значение главной составляющей силы резания [P_z]_пр, н, по прочности державки резца вычисляют по формуле:

W — момент сопротивления изгибу

B — ширина державки резца

H — высота державки

l — вылет резца из резцедержки

l1,5Н=1,520=38мм (форма обрабатываемой заготовки позволяет обрабатывать заданную поверхность без увеличенного вылета резца)

[σ_и] — допускаемое напряжение на изгиб материала державки резца.

Для углеродистых конструкционнох сталей [σ_и] = 250 МПа.

Допускаемая главная составляющая силы резания больше полученной ранее ( Н), следовательно, проверка по прочности державки выполнена.

1. Проверка по жесткости державки резца. Допускаемое жесткостью державки резца значение [P_z]_ж, н, можно вычислить по формуле:

[f_р] = 1,710^–4 м - допускаемый прогиб резца при получистовом точении

Е = 22010³ МПа - модуль упругости материала державки резца для сталей

I_x — осевой момент инерции

Допускаемая главная составляющая силы резания больше полученной ранее ( ), следовательно, проверка по жесткости державки выполнена.

1. Проверка по прочности твердосплавной пластины. Допустимая сила резания, разрушающая пластину, может быть вычислена по формуле:

h – толщина используемой твердосплавной пластины, мм.

Допускаемая главная составляющая силы резания больше полученной ранее ( ), следовательно, проверка по прочности твердосплавной пластины выполнена.

1. Проверка по прочности механизма подач станка. Допускаемую силу подачи станка [P_x]_ст нужно сравнить с осевой составляющей силы резания P_x. Необходимо, чтобы выполнялось условие [P_x]_ст > P_x. Значение осевой составляющей силы резания можно приближенно вычислить по формуле:

Для 16K20 допускаемая сила подачи [P_x]_ст составляет не менее 5884 Н, поэтому проверка по прочности механизма подачи станка выполнена.

1. Проверка по жесткости обрабатываемой заготовки. Прогиб обрабатываемой заготовки будет осуществляться равнодействующей двух составляющих P_z и P_y, т. е. силой P_zy. Значение этой силы будет зависеть от угла в плане  и может быть приближенно определено по формуле:

Ограничения по жесткости заготовки будут зависеть от метода крепления заготовки на станке. При креплении заготовки в трехкулачковом патроне прогиб равен:

L — длина заготовки, мм