Расчет режимов резания. Проведем расчет режимов резания для обработки отверстия ø 22+0,015

Операция 005.

Проведем расчет режимов резания для обработки отверстия ø 22^{+0, 015}. Маршрут обработки – черновое растачивание, чистовое растачивание, тонкое растачивание, раскатывание. Расчет ведем согласно методике, изложенной в [4, 19, 26].

1. Черновое растачивание.

1) Глубина резания:

t = 0, 920 мм.

2) Подача S = 0, 2…0, 3 мм/об.

Принимаем S = 0, 3 мм/об.

3) Скорость резания υ, м/мин определим по формуле:

, (32)

где С_υ – коэффициент, учитывающий условия работы инструмента,

С_υ = 324;

Т – значение стойкости инструмента. Принимаем Т = 50 мин.

x, y, m – показатели степени, х = 0, 2, y = 0, 4, m = 0, 28;

К_υ – коэффициент, учитывающий отличие конкретных условий работы

инструмента от принятых за основу;

К_υ = К_мυ ·К_пυ ·К_иυ = 0, 94·1·1 = 0, 94, (33)

где К_мυ – коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки,

, (34)

n_υ – показатель степени;

К_пυ – коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности,

К_пυ = 1;

К_иυ – коэффициент, учитывающий влияние материала инструмента,

К_иυ = 1.

К – коэффициент при растачивании, К = 0, 9.

.

4) Определим частоту вращения шпинделя станка n, об/мин по формуле:

, (35)

где D, мм – обрабатываемый диаметр.

Фактическую частоту вращения шпинделя определим через знаменатель φ стандартного ряда передач коробки скоростей по формуле:

, (36)

где m – число ступеней коробки скоростей станка;

n_max, n_min – соответственно максимальная и минимальная частоты

вращения шпинделя по паспорту станка.

Значение знаменателя ряда принимаем по таблице [4].

, что соответствует φ ²¹ = 11, 28. (37)

(38)

По фактической частоте вращения шпинделя определяем фактическую скорость резания:

(39)

5) Определим силу резания. В нашем случае наибольшее влияние оказывает тангенциальная составляющая силы резания Р_z, Н.

Р_z = 10С_р· t^x · S^y · υ _фⁿ · K_р, (40)

где С_р – постоянная, С_р = 92;

x, y, n – показатели степени, х = 1, y = 0, 75, n = 0;

K_р – коэффициент, зависящий от свойств и структуры материала инструмента и детали, от геометрических параметров и конструкции режущего инструмента;

K_р = К_мр·К_{φ р}·К_{γ р}·К_{λ р} ·К_{r р}= 1, 02·0, 94·1·1·0, 87= 0, 83. (41)

Р_z = 10·92·0, 920¹·0, 3^{0, 75}·142, 5⁰·0, 83 = 284, 8 Н.

6) Определим мощность резания N_р, кВт по формуле:

. (42)

, (43)

где N_э, кВт – эффективная мощность резания;

N_р, кВт – рабочая мощность резания;

η – КПД привода главного движения, η = 0, 8…0, 85 в среднем

по паспорту станка.

7) Определим основное технологическое время Т_о, мин по формуле:

, (44)

где L_р.х, мм – длина рабочего хода;

L_р.х. = l _p + l _в = 65, 65+2 = 67, 65 мм, (45)

где l _p, мм – длина резания;

l _в , мм – длина врезания.

.

2. Чистовое растачивание.

1) Глубина резания:

t = 0, 123 мм.

2) Подача S = 0, 3 мм/об.

3) Скорость резания определим υ, м/мин по формуле:

,

где С_υ = 324;

Т = 50 мин;

х = 0, 4, y = 0, 2, m = 0, 28;

К_υ = К_мυ ·К_пυ ·К_иυ = 0, 94·1·1=0, 94;

К = 0, 9.

.

4) Определим частоту вращения шпинделя станка n, об/мин:

,

где D, мм – обрабатываемый диаметр.

Фактическую частоту вращения шпинделя определим через знаменатель φ стандартного ряда передач коробки скоростей аналогично черновому растачиванию.

По фактической частоте вращения шпинделя определяем фактическую скорость резания:

5) Определим силу резания Р_z, Н:

Р_z = 10·С_р· t^x · S^y · υ _фⁿ · K_р,

где С_р = 92;

х = 1, y = 0, 75, n = 0;

K_р = К_мр·К_{φ р}·К_{γ р}·К_{λ р} ·К_{r р}= 1, 02·0, 94·1·1·0, 87= 0, 83.

Р_z = 10·92·0, 123¹·0, 3^{0, 75}·177, 6⁰·0, 83 = 38 Н.

6) Определим мощность резания N_р, кВт:

.

.

7) Определим основное технологическое время Т_о, мин:

,

где L_р.х. = l _p + l _в = 65+2 = 67 мм,

.

3. Тонкое растачивание.

1) Глубина резания:

t = 0, 060 мм.

2) Подача S = 0, 06…0, 12 мм/об.

Принимаем S = 0, 1 мм/об.

3) Скорость резания υ, м/мин определим по таблице [26].

υ = 120м/мин.

4) Определим частоту вращения шпинделя станка n, об/мин:

.

Фактическую частоту вращения шпинделя определим через знаменатель φ стандартного ряда передач коробки скоростей аналогично черновому растачиванию.

По фактической частоте вращения шпинделя определяем фактическую скорость резания:

5) Определим силу резания Р_z, Н:

Р_z = 10С_р· t^x · S^y · υ _фⁿ · K_р,

где С_р = 92;

х = 1, y = 0, 75, n = 0;

K_р = К_мр·К_{φ р}·К_{γ р}·К_{λ р} ·К_{r р}= 1, 02·0, 94·1·1·0, 87= 0, 83.

Р_z = 10·92·0, 06¹·0, 1^{0, 75}·114, 5⁰·0, 83 = 8, 14 Н.

6) Определим мощность резания N_р, кВт:

.

.

7) Определим основное технологическое время Т_о, мин:

,

где L_р.х. = l _p + l _в = 65+2 = 67 мм,

.

4. Раскатывание.

Расчет режимов обработки для раскатывания проводим по [19].

1) Глубина деформирования:

t = 0, 003 мм.

2) Определим длину рабочего хода инструмента L_р.х, мм по формуле:

L_р.х. = l _p + l _в = 65 + 2 = 67 мм, (46)

где l _p – длина резания;

l _в – длина врезания.

3) Диаметр ролика:

d_р = 6 мм.

4) Число роликов z по формуле:

, (47)

где К – коэффициент, зависящий от вида отверстия, для глухого отверстия

К = 1, 25,

D, мм – диаметр обрабатываемого отверстия.

5) Рекомендуемая величина скорости при раскатывании:

υ = 20 м/мин.

6) Определим частоту вращения ролика n_р, об/мин:

.

7) Определим частоту вращения шпинделя станка n, об/мин:

, (48)

где i_{к 1}, i_{к 2} – передаточные отношения кинематической цепи.

, (49)

(50)

Фактическую частоту вращения шпинделя определим через знаменатель φ стандартного ряда передач коробки скоростей по формуле:

,

где m – число ступеней коробки скоростей станка;

n_max, n_min – соответственно максимальная и минимальная частоты

вращения шпинделя по паспорту станка.

Значение знаменателя ряда принимаем по таблице [4].

, что соответствует φ ⁶ = 16.

8) Осевая подача на ролик:

.

9) Определим осевую подачу на оборот шпинделя S_о, мм/об по формуле:

, (51)

где К₁ – коэффициент для определения подачи S_о,

(52)

10) Основное технологическое время Т_о, мин по формуле:

. (53)

Так как у токарного многошпиндельного горизонтального патронного полуавтомата все шпиндели должны вращаться с одинаковой частотой, то согласно [19] необходимо произвести уточнение общей для станка величины n по переходу с минимальным значением п (точение канавки со снятием фаски и сверление).

Операция 010.

Расчет производим по нормативным данным, изложенным в [19].

Переход 1. Сверлить отверстие ø 5, 6_{-0, 12}.

1) Глубина резания:

t = 2, 8 мм.

2) Стойкость инструмента:

Т = 40 мин.

3) Подача S_о = 0, 12 мм/об.

4) Скорость резания υ, м/мин определим по формуле:

υ = υ _табл · k₁ · k₂ · k₃, (54)

где υ _табл, м/мин – табличное значение скорости, υ _табл = 19;

k₁ – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, k₁ = 1, 2;

k₂ – коэффициент, зависящий от отношения принятой подачи

к рекомендуемой, k₂ = 1;

k₃ – коэффициент, зависящий от стойкости инструмента, k₃ = 1.

υ = 19 · 1, 2 · 1 · 1 = 22, 8 м/мин.

5) Определим частоту вращения шпинделя станка n, об/мин по формуле:

,

где D, мм – обрабатываемый диаметр.

6) Определим силу резания Р_о, кН по формуле:

Р_о = Р_{о табл} · К_р, (55)

где Р_{о табл} – осевая сила резания по таблице, Р_{о табл} = 1, 45;

K_р – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, К_р = 0, 65.

Р_о = 1, 45 · 0, 65 = 0, 94 кН.

7) Определим минутную подачу S_м, мм/об по формуле:

S_м = S_о · n = 0, 12 · 1296 = 155, 5 мм/об. (56)

8) Определим мощность резания N_р, кВт по формуле:

, (57)

где N_{р табл}, кВт – мощность резания по таблице, N_{р табл} = 0, 28;

K_N – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, K_N = 0, 65.

9) Определим основное технологическое время Т_о, мин по формуле:

,

где L_р.х, мм – длина рабочего хода;

L_р.х. = l _p + l _в = 11, 5 + 2 = 13, 5 мм,

где l _p, мм – длина резания;

l _в , мм – длина врезания.

.

Переход 2. Фрезеровать бобышку ø 18_{-0, 21}.

1) Глубина резания:

t = 1, 5 мм.

2) Стойкость инструмента:

Т = 40 мин.

3) Подача S_z = 0, 08 мм/зуб.

4) Скорость резания υ, м/мин определим по формуле:

υ = υ _табл · k₁ · k₂, (58)

где υ _табл, м/мин – табличное значение скорости, υ _табл = 90;

k₁ – коэффициент, зависящий от марок обрабатываемого

и инструментального материалов, k₁ = 0, 95;

k₂ – коэффициент, зависящий от стойкости инструмента, k₂ = 1, 05.

υ = 19 · 0, 95 · 1, 05 = 89, 8 м/мин.

5) Определим частоту вращения шпинделя станка n, об/мин по формуле:

,

где D_Ф, мм – диаметр фрезы.

6) Определим минутную подачу S_м, мм/об по формуле:

S_м = S_z · z · n, (59)

где z – число зубьев фрезы, z = 4.

S_м = 0, 08 · 4 · 1430 = 457, 6 мм/об.

7) Мощность резания N_р, кВт:

N_р = 0, 65 кВт.

8) Определим основное технологическое время Т_о, мин по формуле:

,

где L_р.х, мм – длина рабочего хода;

L_р.х. = l _p + l _в = 1, 5 + 6 = 7, 5 мм,

где l _p, мм – длина резания;

l _в , мм – длина врезания.

.

Переход 3. Зенкеровать отверстие ø 6, 8_{-0, 15}.

1) Глубина резания:

t = 0, 6 мм.

2) Стойкость инструмента:

Т = 40 мин.

3) Подача S_о = 0, 3 мм/об.

4) Скорость резания υ, м/мин определим по формуле:

υ = υ _табл · k₁ · k₂ · k₃,

где υ _табл, м/мин – табличное значение скорости, υ _табл = 23;

k₁ – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, k₁ = 1, 25;

k₂ – коэффициент, зависящий от отношения принятой подачи

к рекомендуемой, k₂ = 1;

k₃ – коэффициент, зависящий от стойкости инструмента, k₃ = 1.

Для зенкеров из твердых сплавов скорость резания увеличивают

в 1, 8 – 2 раза.

υ = 23 · 1, 25 · 1 · 1 · 2 = 57, 5 м/мин.

5) Определим частоту вращения шпинделя станка n, об/мин по формуле:

,

где D, мм – обрабатываемый диаметр.

6) Определим силу резания Р_о, кН по формуле:

Р_о = Р_{о табл} · К_р,

где Р_{о табл} – осевая сила резания по таблице, Р_{о табл} = 0, 34;

K_р – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, К_р = 0, 65.

Р_о = 0, 34 · 0, 65 = 0, 22 кН.

7) Определим минутную подачу S_м, мм/об по формуле:

S_м = S_о · n = 0, 3 · 2693 = 808 мм/об.

8) Определим мощность резания N_р, кВт по формуле:

, (60)

где N_{р табл}, кВт – мощность резания по таблице, N_{р табл} = 0, 95;

K_N – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, K_N = 0, 65.

9) Определим основное технологическое время Т_о, мин по формуле:

, (61)

где L_р.х, мм – длина рабочего хода;

L_р.х. = l _p + l _в = 11, 5 + 2 = 13, 5 мм,

где l _p, мм – длина резания;

l _в , мм – длина врезания.

.

Переход 4. Снять фаску в отверстии ø 6, 8_{-0, 15}.

1) Глубина резания:

t = 1, 2 мм.

2) Стойкость инструмента:

Т = 40 мин.

3) Подача S_о = 0, 2 мм/об.

4) Скорость резания υ, м/мин определим по формуле:

υ = υ _табл · k₁ · k₂ · k₃,

где υ _табл, м/мин – табличное значение скорости, υ _табл = 19;

k₁ – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, k₁ = 1, 25;

k₂ – коэффициент, зависящий от отношения принятой подачи

к рекомендуемой, k₂ = 1;

k₃ – коэффициент, зависящий от стойкости инструмента, k₃ = 1.

υ = 19 · 1, 25 · 1 · 1 = 23, 8 м/мин.

5) Определим частоту вращения шпинделя станка n, об/мин по формуле:

,

где D, мм – обрабатываемый диаметр.

6) Определим силу резания Р_о, кН по формуле:

Р_о = Р_{о табл} · К_р,

где Р_{о табл} – осевая сила резания по таблице, Р_{о табл} = 3, 5;

K_р – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, К_р = 0, 65.

Р_о = 3, 5 · 0, 65 = 2, 3 кН.

7) Определим минутную подачу S_м, мм/об по формуле:

S_м = S_о · n = 0, 2 · 756 = 151, 2 мм/об.

8) Определим мощность резания N_р, кВт по формуле:

,

где N_{р табл}, кВт – мощность резания по таблице, N_{р табл} = 1, 13;

K_N – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, K_N = 0, 65.

9) Определим основное технологическое время Т_о, мин по формуле:

,

где L_р.х, мм – длина рабочего хода;

L_р.х. = l _p + l _в = 0, 8 + 2 = 2, 8 мм,

где l _p, мм – длина резания;

l _в , мм – длина врезания.

.

Переход 5. Сверлить отверстие ø 2, 35_{-0, 1}.

1) Глубина резания:

t = 1, 175 мм.

2) Стойкость инструмента:

Т = 40 мин.

3) Подача S_о = 0, 08 мм/об.

4) Скорость резания υ, м/мин определим по формуле:

υ = υ _табл · k₁ · k₂ · k₃,

где υ _табл, м/мин – табличное значение скорости, υ _табл = 19;

k₁ – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, k₁ = 1, 2;

k₂ – коэффициент, зависящий от отношения принятой подачи

к рекомендуемой, k₂ = 1;

k₃ – коэффициент, зависящий от стойкости инструмента, k₃ = 1.

υ = 19 · 1, 2 · 1 · 1 = 22, 8 м/мин.

5) Определим частоту вращения шпинделя станка n, об/мин по формуле:

,

где D, мм – обрабатываемый диаметр.

6) Определим силу резания Р_о, кН по формуле:

Р_о = Р_{о табл} · К_р,

где Р_{о табл} – осевая сила резания по таблице, Р_{о табл} = 0, 5;

K_р – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, К_р = 0, 65.

Р_о = 0, 5 · 0, 65 = 0, 33 кН.

7) Определим минутную подачу S_м, мм/об по формуле:

S_м = S_о · n = 0, 08 · 3090 = 247, 2 мм/об.

8) Определим мощность резания N_р, кВт по формуле:

,

где N_{р табл}, кВт – мощность резания по таблице, N_{р табл} = 0, 03;

K_N – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, K_N = 0, 65.

9) Определим основное технологическое время Т_о, мин по формуле:

,

где L_р.х, мм – длина рабочего хода;

L_р.х. = l _p + l _в + l _п = 5, 5 + 2 + 2 = 9, 5 мм, (62)

где l _p, мм – длина резания;

l _в , мм – длина врезания;

l _п, мм – длина перебега.

.

Переход 6. Нарезать резьбу М8 – 6Н.

1) Определим толщину среза стружки а, мм по формуле:

, (63)

где Р, мм – шаг резьбы, Р = 1, 25;

z – число перьев метчика, z = 3;

φ, ^о – угол уклона заборного конуса, φ = 45^о.

2) Стойкость инструмента:

Т = 1, 3 погонных метра резьбы.

3) Подача S_о = 1, 25 мм/об.

4) Скорость резания υ = 7, 5 м/мин.

5) Крутящий момент М_кр = 8, 4 Н·м

6) Определим частоту вращения шпинделя станка n, об/мин по формуле:

,

где D, мм – диаметр резьбы.

7) Определим минутную подачу S_м, мм/об по формуле:

S_м = S_о · n = 1, 25 · 298 = 372, 5 мм/об.

8) Мощность резания N_р = 0, 44 кВт.

9) Определим основное технологическое время Т_о, мин по формуле:

, (64)

где L_р.х, мм – длина рабочего хода;

L_р.х. = l _p + l _в = 9, 5 + 6, 3 = 15, 8 мм,

где l _p, мм – длина резания;

l _в , мм – длина врезания.

.

На остальные переходы обработки режимы назначим по нормативным данным [19]. Результаты расчетов приведены в таблице 10.

Таблица 10 Сводные данные по режимам резания

№ опе- ра- ции	Переход	t, мм	Тм, мин	S, мм/об(мм/ зуб)	n, мин-1	υ, м/ мин	Nэ/Nр   кВт	То, мин	Sм, мм/ мин
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	Черновое растачивание	0, 920		0, 30		35, 5		0, 382	177, 0
	Чистовое растачивание	0, 123		0, 30		39, 5		0, 378	177, 0
	Тонкое растачивание	0, 060		0, 10		40, 2		1, 135	59, 0
	Подрезка торца	0, 650		0, 50		63, 7		0, 049	295, 0
	Точение фаски	0, 700		0, 40		40, 7		0, 040	236, 0
	Точение канавки со снятием фаски	3, 200		0, 06		63, 7		0, 260	35, 4
	Сверление	9, 750		0, 35		36, 1		0, 102	206, 5
	Точение канавки	0, 256		0, 15		40, 7		0, 113	88, 5

Продолжение таблицы 10

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	Точение канавки	1, 006		0, 15		40, 7		0, 068	88, 5
Σ То	2, 527
	Сверление	2, 800		0, 12		22, 8		0, 087	155, 5
	Фрезерова-ние	1, 500		0, 08		89, 8		0, 016	457, 6
	Зенкерова-ние	0, 600		0, 30		57, 5		0, 016	808, 0
	Снятие фаски	1, 200		0, 20		23, 8		0, 019	151, 2
	Сверление	1, 175		0, 08		22, 8		0, 038	247, 2
	Нарезание резьбы	0, 300	1, 3 пог.м	1, 25		7, 5		0, 085	372, 5
Σ То	0, 261
	Сверление	5, 100		0, 30		21, 6		0, 054	202, 2
	Фрезерова-ние	1, 500		0, 08		89, 8		0, 018	416, 0
	Зенкерова-ние	0, 400		0, 22		25, 9		0, 070	165, 0
	Снятие фаски	0, 700		0, 30		22, 5		0, 031	153, 3
	Сверление	2, 000		0, 08		22, 8		0, 069	145, 2
	Нарезание резьбы	0, 200	2, 2 пог.м	1, 00	239, 0	9, 0		0, 110	239, 0
Σ То	0, 352
	Фрезерова-ние	1, 500		0, 15		72, 8		0, 220	278, 2
	Сверление	3, 900		0, 16		22, 8		0, 160	149, 0
	Сверление	3, 900		0, 16		22, 8		0, 160	149, 0
	Снятие фаски	1, 000		0, 22		22, 5		0, 032	157, 5
	Снятие фаски	1, 000		0, 22		22, 5		0, 032	157, 5

Продолжение таблицы 10

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	Развертыва-ние	0, 400		0, 60		20, 0	–	0, 053	444, 0
	Развертыва-ние	0, 400		0, 6		20, 0	–	0, 053	444, 0
	Фрезерова-ние	1, 500		0, 15		79, 8		0, 012	635, 4
	Фрезерова-ние	1, 500		0, 15		79, 8		0, 012	635, 4
	Снятие фаски	0, 500		0, 22		22, 5		0, 029	157, 5
	Снятие фаски	0, 500		0, 22		22, 5		0, 029	157, 5
Σ То	0, 792
	Раскатыва-ние	0, 003		0, 18	720, 0		–	0, 517	129, 6