125391 (690514), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Тс=min, стойкость инструмента, при которой себестоимость операции - минимальная.

TS=min, стойкость инструмента, при которой себестоимость расходов по режущему инструменту - минимальная.

ТQ=тах, Тс=min, TS=min - оптимальные величины.

Таким образом, задача оптимизации сводится к тому, чтобы для заданных и выбранных условий назначить режим резания, при котором действительная стойкость инструмента была бы равна либо ТQ=тах (критерий оптимизации -производительность), либо Тс=min (критерий оптимизации - себестоимость операции), либо , TS=min (критерий оптимизации - себестоимость расходов по режущему инструменту).

3. Критерии оптимизации.

3.1. производительность металлорежущего станка.

Производительность металлорежущего станка Q рассчитывается по формуле

QC = (5)

где: Fд - действительный фонд времени работы станка.

tц - цикловое (повторяющееся) время при выполнении операции.

tц = tм + tин + tв (6)

где: tм - машинное время операции (время, когда инструмент для

выполнения данной операции перемещается с рабочей подачей).

tин - время простоя станка из-за замены затупившегося инструмента, отнесенное к одной операции.

tв - вспомогательное время операции.

(7)

где: - общее время простоя станка, связанное с заменой затупившегося инструмента.

Z - количество операций, выполняемых за период стойкости - Т.

(8)

где: tр- время резания.

(9)

где: - коэффициент времени резания.

(10)

Подставляя в формулу (5) значения tц (6) с учетом tин (7), Z (8), tр (9), получим:

(11)

Формула (11) применима для одноинструментальной обработки. Если операция выполняется на многоинструментальном станке с участием К инструментов, то

(12)

3.2.Себестоимость операции.

При известной величине себестоимости станкоминуты работы станка - Е себестоимость операции - Со определяется по формулам: для одноинструментальной обработки:

(13)

для многоинструментальной обработки:

(14)

где: Sи - себестоимость расходов по режущему инструменту на одну операцию.

Sм - затраты на материал заготовки.

3.3. Себестоимость затрат по режущему инструменту.

Для расчета Sи необходимо знать величину расходов по режущему инструменту за период стойкости ST.

(15)

где: A - первоначальная стоимость инструмента.

а - стоимость отходов инструмента.

p - количество переточек до полного износа.

Ез - себестоимость станкоминуты заточного станка.

t . - штучное время на переточку инструмента.

- тарифная ставка наладчика.

tн - время наладчика на замену инструмента.

Формула (15) применима для перетачиваемого инструмента. При использовании неперетачиваемого инструмента для расчета 8т рекомендуется формула:

(16)

где: Кк - количество кромок режущей пластины.

Величина Sи рассчитывается по формуле:

(17)

3.4. Выбор критерия оптимизации.

На рис.3 изображены зависимости (Qс, Со, Sи, от скорости резания, которые являются зеркально отображенными зависимостям (см.рис.З). Это естественно, поскольку между скоростью и стойкостью взаимосвязь выражается согласно (2,1), Как видно из графиков скорость резания, при которой производительность максимальная VQ = тах, не равна скорости резания, при которой себестоимость минимальная – Vc =min.

Если фактическая скорость окажется меньше VC=min, то как и в предыдущем случае будут потери и по производительности, и по себестоимости операции.

Если фактическая скорость резания -Vф окажется между VQ=тах и VC=min, то тогда при критерии оптимизации по Qс уменьшается производительность, но при этом уменьшается себестоимость операции (своего рода компенсация за потери производительности). При критерии оптимизации Со, если V между VQ=тах и VC=min - себестоимость увеличивается, но при этом производительность растет (аналогичная компенсация за потери в себестоимости). Такой характер зависимости Qс, Со от V позволяет сформулировать следующий подход к выбору критерия оптимизации и установлению фактической скорости резания.

Если критерий оптимизации задан - Qс, то V должна быть несколько меньше VQ=тах (с учетом погрешности установки числа оборотов, дискретности чисел оборотов). Если критерий оптимизации - Со, то V должна быть несколько больше VC=min.

Если выбор критерия Qс или Со затруднен за расчетную оптимальную скорость следует принять среднюю между VQ=тах и VC=min.

4.Назначение и расчет режима резания.

4.1. Способы назначения режима резания.

С учетом вида производства (индивидуальное, серийное, массовое), его состояния и целей используются следующие способы назначения элементов режима резания:

1. Интуитивный

2. По усредненным таблицам

3. По нормативам (справочникам)

4. Опытный

5. Теоретический

6. С помощью информационных центров по режимам резания

7. Расчетный для оптимальной скорости резания

Режимы резания при обработке твердым сплавом.

Таблица 1.

Назначение режима резания по нормативам (справочникам) - основной способ для серийного и массового производства.

Экспериментальный способ самый достоверный, но и самый трудоемкий. Поэтому его применение оправдано только в условиях массового и серийного производства.

Теоретический способ применяется для новых материалов, для которых еще нет нормативов и когда по тем или иным соображениям нецелесообразно проводить эксперименты. Способ целесообразен для разработки технического обоснования на производство продукции из новых обрабатываемых материалов.

Расчетный способ определения оптимальной скорости рассматривается ниже.

4.2. Ограничивающие факторы при назначении режима резания.

Ограничение системы при назначении режима резания записываются в виде:

1) Nэф(V,S,t) [Nдв*η ] (18)

Где: Nэф - эффективная мощность резания.

Nдв - мощность двигателя главного движения.

η - К.П.Д. станка.

2) Мкр(V,S,t) ≤ [МкР] (19)

где: Мкр - крутящий момент при резании.

3) Рz (V,S,t) ≤ [Рz] (20)

4) РX (V,S,t) ≤ [РX] (21)

5) Рy (V,S,t) ≤ [Рy] (22)

6) Rz(a) (V,S,t) ≤ [Rz(a)] (23)

7) δ(V,S,t) ≤ [δ] (24)

где: δ - погрешность обработки

8) Hn(V,S,t) ≤ [Hn] (25)

где: Hn - твердость поверхностного слоя

9) σвн(V,S,t) ≤ [σвн ] (26)

где: σвн - внутренние напряжения в поверхностном слое.

10) tшт(V,S,t) = tл (27)

4.3. Последовательность назначения элементов режима резания. Режим резания назначается в следующей последовательности: первой назначается глубина резания, второй - подача, третьей - скорость резания. Такая последовательность является рациональной с точки зрения главной цели - назначения оптимального режима резания.

4.4. Назначение глубины резания.

При назначении глубины резания необходимо учить зависимостей Rz(a)=f(t); =f(t); Pz=f(t); T=f(t), приведенных на рис. 5

Как следует из графиков при малой глубине резания (0,01-0,03мм) возможна потеря устойчивости процесса (резание-скольжение), что вызывает рост Rz(a); ; Pz и уменьшение Т. В этом случае резание недопустимо. При t>(0.01-0.03)мм сила Pz увеличивается, как правило, пропорционально, величина увеличивается, но незначительно, еще менее значимо растет Rz(a). При этом Т уменьшается, но незначительно. При больших глубинах резания - больше tтах возможны вибрации, существенно увеличивающие Rz(a), и уменьшающие стойкость инструмента. Поэтому резание при вибрациях недопустимо. Таким образом, назначаемая глубина резания должна находится в пределах от tmin до tтах.

4.5. Назначение подачи.

При назначении подачи необходимо учитывать ее влияние на Rz(a); ; Pz; Т. Обобщенный, наиболее вероятный характер

Как видно из графиков при малых подачах (0,01-0,03лш/об) наблюдается неустойчивое резание, резко ухудшающее все показатели Rz(a); ; Pz; Т. Поэтому назначаемая подача должна быть больше Smin. Подача назначается максимально возможной, но обеспечивающей заданную шероховатость обрабатываемой поверхности. Поэтому для назначения подачи необходимы опытные данные о величине шероховатости при различных условиях. Такие рекомендации для многих случаев содержатся в справочниках [11,13,14]. При отсутствии рекомендаций можно воспользоваться формулой [12]

(28)

где: r - радиус закругления вершины резца.

- разница между предельным значением угла , при котором прямолинейная часть вспомогательной режущей кромки участвует в образовании микронеровностей и фактической величиной угпа (при этом = arcsin S/2r ; при = 0 следует принимать = 1 ; Формула (28) применима для обработки сталей со скоростью резания

10 V (193 - м/мин)

При скоростях больше (193- м/мин) величина:

Rz = R - мкм (29)

При обработке с подачами, меньшими ОД лш/об, в формулы (28,29) нужно

подставлять S=0,1мм/об.

4.6. Расчет оптимальной скорости резания.

Для решения задачи расчета оптимальной скорости необходимо дать анализ формулами для критериев оптимизации:

Qc =

Co = t

S

Необходимо учесть, что Fд, , , tв, См, S при изменении скорости процесса для одной и той же операции не изменяются, т.е. постоянные величины. Переменными величинами являются tм, Т, S . Последняя (S ) также является функцией tм, Т. Таким образом, все критерии оптимизации являются функцией tм, Т:

Q = f(t ,Т) (30)

Со = f(t ,Т) (31)

Su = f(t ,Т) (32)

Необходимо учесть, что Т непосредственно связанно со скоростью согласно зависимости (1). Величина tм также зависит от скорости резания. В связи с этим представляется возможным функции (1 1,13,17) преобразовать в функции типа Q = f(Т), Со = f(Т), Su = f(Т).

Для этого раскроем содержание tм. На рис. 7 приведена схема операции (точение).

Для этого случая величина tм определяется по формуле:

(33)

где: l- длина обрабатываемой детали.

у - величина врезания

у - величина перебега

п - число оборотов заготовки

n = (34)

Если припуск снимается за несколько одинаковых проходов, формула (33) преобразуется в (35):

t (35)

где: П - величина припуска на операцию.

Подставляя последовательно в формулу (33) значение п из (34) получим:

t (36)

Заметим из (36), что все элементы режима резания (V,S,t) одинаково влияют на t .

Скорость резания рассчитывается по формуле:

(37)

где: С - константа, зависящая от физико-механических свойств обрабатываемого и инструментального материалов и условий обработки.

УT, ХT - показатели степеней (константы), учитывающие влияние соответственно подачи и глубины резания;

KV – поправочный коэффициент.

KV = KЖ(V)Ки(V)КМ(V)КП(V)KC(V)Ky(V)K (V)K (V)… …Ka(V). (38)

KЖ(V)…… Ka(V) -

5. Последовательность операции

а) вид станка для заданной операции

Модель токарного станка выбираем в зависимости от габаритов заготовки по паспортным данным токарных станков. Мы выбираем токарно-винторезный станок 1К62.

Высота центров 200 мм. Расстояние между центрами до 1400 мм. Мощность двигателя NД = 10 кВт; КПД станка η = 0,75. Частота вращения шпинделя, об/мин: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000. Продольные подачи, мм/об: 0,070; 0,074; 0,084;0,097; 0,11; 0,12; 0,13; 0,14; 0,15; 0,17 ; 0,195; 0,21; 0,23; 0,26; 0,28; 0,30; 0,34; 0,39; 0,43; ; 0,47; 0,52; 0,57; 0,61 ; 0,70; 0,78; 0,87; 0,95; 1,04; 1,14; 1,21; 1,4; 1,56; 1,74; 1,9; 2,08; 2,28; 2,42; 2,8; 3,12; 3,48; 3,8; 4,16

Поперечные подачи, мм/об: 0,035; 0,037; 0,042; 0,048; 0,055; 0,06; 0,065; 0,07; 0,074; 0,084; 0,097; 0,11; 0,12; 0,13; 0,14; 0,15; 0,17; 0,195; 0,21; 0,23; 0,26; 0,28; 0,30; 0,34; 0,39; 0,43; 0,47; 0,52; 0,57; 0,6; 0,7; 0,78; 0,87; 0,95; 1,04; 1,14; 1,21; 1,4; 1,56; 1,74; 1,9; 2,08

Максимальная осевая сила резания, допускаемая механизмом подачи, Рх = 360 кгс ≈ 3600 Н

Выбор режущего инструмента.

б) вид инструмента, обеспечивающего обработку заданной поверхности

в) вид режущего материала, обеспечивающего макс. производительность

г) оптимальные геометрические параметры режущего инструмента

д) стойкость инструмента, обеспечивающего макс. производительность

Марку твердого сплава для каждого перехода выбирают в зависимости от вида обрабатываемого материала и характера обработки по таблице 1.

Таблица 1

МАРКИ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ.

Выбираем токарный расточной резец для обработки сквозных отверстий с материалом пластины из твердого сплава – Т15К6; материал державки – сталь 45; сечение державки 25×25 мм; длина резца – 20 мм.

Среднее значение стойкости Т при одноинструментной обработке – 30-60 мин, но мы возьмем Т = 30 мин, т.к. нужно повысить производительность машин за счет увеличения скорости резания.

Таблица 2

ГЕОМЕТРИЯ РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ

Продолжение таблицы 2

Продолжение таблицы 2

Таким образом, выбираем геометрические параметры резца:

• Форма передней поверхности – радиусная с фаской;

• Размер радиусной (стружкоотводящей) лунки В = 2 ÷ 2,5 мм; глубина лунки h = 0,1 ÷ 0,15 мм; радиус лунки R = 4 ÷ 6 мм. Так как при получистовой обработке снимается стружка меньшего сечения, чем при черновой, принимаем наименьшие значения размеров лунки: В = 2 мм; h = 0,1 мм; R = 4 мм

• Радиус при вершине резца r = 1 мм

• Передний угол γ = 150

• Передний угол на упрочняющей фаске γф = - 3 ÷ - 5; принимаем γф = - 50

• Главный задний угол на пластине из твердого сплава α = 120; на державке α + 30 = 150

• Угол наклона главной режущей кромки λ = 00

• Главный угол в плане φ = 30 ÷ 60; принимаем φ = 600

• Вспомогательный угол в плане φ1 = 200, так как обработка осуществляется расточным резцом с пластиной из твердого сплава.

Назначение режимов резания

Характеристики

Список файлов курсовой работы