20759

Определение режима резания лезвийным инструментом

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Обработка металлов резанием Практическая работа №4 Определение режима резания лезвийным инструментом Цель работы: ознакомиться с методикой определения режима резания для лезвийной обработки точение строгание сверление зенкерование развертывание фрезерование и т. Порядок проведения Необходимым условием для назначения режимов резания является наличие разработанного технологического процесса по операциям и переходам а также паспортных данных станков. Рекомендуется соблюдать определенную последовательность назначения режимов резания....

Русский

2013-07-31

720.87 KB

64 чел.

Раздел 5. Обработка металлов резанием

Практическая работа №4

Определение режима резания лезвийным инструментом

Цель работы: ознакомиться с методикой определения режима резания для лезвийной обработки (точение, строгание, сверление, зенкерование, развертывание, фрезерование и т.д.).

Порядок проведения

Необходимым условием для назначения режимов резания является наличие разработанного технологического процесса по операциям и переходам, а также паспортных данных станков.

Рекомендуется соблюдать определенную последовательность назначения режимов резания.

  1.  Выбор режущего инструмента

При выборе режущего инструмента назначают его тип, размеры, материал и геометрические параметры режущей части.

  1.  Назначение глубины резания

Глубина резания определяется в основном припуском Д на обработку. Его выгодно удалять за один проход, что и делается при черновой обработке, когда к качеству обработанной поверхности не предъявляется высоких требований. При работе на маломощных станках припуск приходится разбивать на части, делая не один проход, а больше. При получистовой обработке распределение припуска между проходами рекомендуется осуществлять следующим образом: черновой проход с глубиной резания с t = (0,6 - 0,75 )∆ , чистовой ход — t = (0,3 - 0,25)∆ .

Глубина оказывает большое влияние на силы резания, увеличение которых может привести к снижению точности обработки. Поэтому при получистовой обработке она назначается в пределах 0,5...2 мм, при чистовой 0,1...0,4 мм.

  1.  Выбор подачи

Подача назначается максимально допустимой для данных условий. При черновых проходах она ограничивается прочностью и жесткостью инструмента и механизма подачи станка. При чистовой обработке шероховатостью и точностью обработанной поверхности.

Подачу как для черновых, так и для чистовых операций определяют по специальным таблицам, составленным на основании производственного опыта и специальных исследований. Затем их уточняют по паспорту станка.

  1.  Период стойкости

Определяется временем работы инструмента до достижения принятого критерия затупления, т.е. отказа инструмента.

На операциях, обеспечивающих требуемую точность или шероховатость, период стойкости определяется временем, в течение которого инструмент позволяет получить требуемые параметры.

Стойкость инструмента влияет на производительность и себестоимость обработки. Чем большую скорость резания допускает инструмент при одной и той же стойкости, тем выше его режущие свойства, тем он более производителен.

При назначении стойкости учитываются затраты, связанные как с самим инструментом, так и с использованием заданного станка при выполнении на нем данной технологической операции. Средний период стойкости для каждого вида инструмента и условий обработки подсчитывается по соответствующим нормам и приводится в справочниках по режимам резания. Так, для токарных резцов, оснащенных твердым сплавом, при одноинструментной обработке Т = 30...60 мин, при многоинструментной — Т = 100...400 мин.

  1.  Определение скорости резания

В общем случае скорость резания можно вычислить из эмпирической зависимости:

где Ст — постоянная величина зависящая от свойств материалов заготовок и инструмента, геометрии и условий работы инструмента и других факторов; a, b — толщина и ширина среза; Т — период стойкости инструмента; μ, k, q — показатели степени, характеризующие интенсивность влияния соответствующих элементов на стойкость инструмента.

Эту зависимость преобразовать, как

 

где    

Эти формулы справедливы для всех видов обработки. С изменением метода обработки, режущего инструмента, свойств обрабатываемого и инструментального материалов и некоторых других факторов изменяются только коэффициенты.

Влияние элементов на стойкость инструмента оценивается изменением показателей степени в приведенных выше формулах. Как правило, μ > q > k . Толщина среза а больше влияет на скорость резания, чем ширина среза b.

При определении режимов резания физические параметры, т.е. толщину а и ширину Ь среза, выражают через технологические — подачу S и глубину резания t. Взаимосвязь между ними зависит от вида обработки:

а) при строгании и точении

а = S · sin φ; b = t/sin φ. Толщину и ширину в срезе можно изменять, не меняя глубины резания и подачи, а варьируя углом в плане φ;

б) при сверлении, зенкеровании и развертывании геометрическая форма среза не отличается от известной при точении и строгании, только надо учитывать, что глубина резания, каре и при точении

t = D-d/2,

где d — диаметр отверстия, подготовленного под обработку;

в) при фрезеровании толщина среза переменна; среднюю толщину среза acp определяют, как

где Sz — подача на зуб фрезы, мм/зуб; D — диаметр фрезы, мм.

На этом основании получим для точения и строгания для сверления, рассверливания и т.п.

Для фрезерования

где Cυ — коэффициент, характеризующий обрабатываемый металл и условия его обработки; Kυ — коэффициент, учитывающий отличие конкретных условий работы инструмента от принятых за основу; Т — стойкость режущего инструмента в мин; m — показатель относительной стойкости; t — глубина резания, мм; S — подача, мм/об; Sz — подача на зуб, мм/зуб; D — диаметр сверла, зенкера, фрезы, мм; В — ширина фрезерования; г — число зубьев фрезы; qυ, хυ, yυ, Uυ, Рυ — показатели степени.

Все коэффициенты и показатели степени приводятся в нормативах режимов резания (табл. 5.1, 5.2, 5.3, см. ниже).

По найденной скорости резания подсчитывают частоту вращения шпинделя станка

п =1000V/πD,

где D — диаметр обрабатываемой поверхности или режущего инструмента, мм.

Подученное значение уточняется по паспорту станка и принимается ближайшее меньшее из имеющихся.

Затем по скорректированному значению nд подсчитывают

действительную скорость резания .

6. Проверка правильности выбранных режимов резания

При черновой обработке их проверяют расчетами на прочность и жесткость инструмента и детали, механизма подачи станка, мощности привода главного движения. Для проверки необходимо знать составляющие силы резания. В частности, при проверке привода главного движения необходимо знать главную составляющую силы резания Рг.

Расчет сил резания производится с учетом многих факторов, среди которых решающее значение имеют механические свойства обрабатываемого материала и параметры режима резания: глубина и подача.

Расчетная формула, выражающая зависимости силы Рг от названных факторов, получена экспериментально и одинаково справедлива для всех видов обработки.

Рzр·bХр ·аУр

где ур = 0,75 — для чугуна и стали; хр = 1,0.

Так же, как при определении скорости резания, толщину и ширину среза выражают через подачу и глубину резания. Расчетная формула имеет вид:

для точения Рz =10CPzJXpБУр υ pКР

для сверления: Р0 =10CPDqpSyp КР

для фрезерования: Pz = 10Cp tXpSy zpBUpz ZKp / Dqp Dqpnⱳp

Значения всех коэффициентов и показатели степени (Срр, ур, Кр и др.) выбирают по справочной литературе (часть из них приводится ниже).

При получистовой и чистовой обработке силы резания незначительны и проверку приводов главного движения станка, прочности и жесткости детали и режущих инструментов не производят.

По вычисленной силе Рz определяют мощность Npeз и крутящий момент Мкр, идущие на резание. При точении, фрезеровании:

При сверлении: 

Должны выполняться условия

Nдв≥Nрез/η

Mст ≥ Мкр,

где η — КПД привода главного движения: 0,75; D — диаметр обтачиваемой поверхности, фрезы, сверла, мм; N — мощность электродвигателя, кВт; Мст — допустимый крутящий момент, обуславливающий прочность механизма привода, Н · м.

Если указанное условие не выполняется, необходимо произвести перерасчет. Очевидно, что это достижимо при уменьшении всех параметров режима резания. Уменьшение скорости резания является предпочтительным.

Пример расчета. На токарно-винторезном станке 16К20 производится черновое обтачивание напроход шейки вала D = 68 мм до d = 62 h12(„о з) мм. Длина обрабатываемой поверхности I = 280 мм; длина вала = 430 мм. Заготовка — поковка из стали 40Х с ав = 700 МПа. Способ крепления заготовки — в центрах и поводковом патроне. Технологическая система недостаточно жесткая. Параметр шероховатости поверхности Rz = 80 мкм. Эскиз обработки приведен на рис.5.1.

Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить режим резания (с использованием таблиц нормативов), определить основное время.

Решение. I. Принимаем токарный проходной резец прямой правый. Материал рабочей части пластины твердый сплав Т5К10; материал корпуса резца сталь 45.

II. Назначаем режим резания.

  1.  Устанавливаем глубину резания. Припуск на обработку удаляем за один рабочий ход. Глубина резания (равная припуску на сторону)

Рис.5.1. Эскиз обработки к примеру

2. Назначаем подачу. Для обработки заготовки диаметром до 100 мм из конструкционной стали резцом сечением 16 х 25 мм, при глубине резания до 3 мм рекомендуется подача S0 = 0,6-0,9 мм/об. Проверяем подачу по лимитирующим факторам.

Находим максимальное значение подачи, допускаемой заданным параметром шероховатости поверхности. По нормативным данным, для получении Rz = 80 мкм при обработке стали и чугуна, угле φ1 = 15° и радиусе rв до 1,5 мм рекомендуется S0 = 0,7-0,9 мм/об.

Находим максимальную подачу, допускаемую прочностью державки резца: для стали с σв = 600-920 МПа; t до 3,5 мм и сечения резца 16 х 25 мм; SQ= 2 мм/об. Принимаем, что резец

установлен в резцедержателе с нормативным вылетом I = 1,5 Н (Н — высота державки резца). В этом случае поправочный коэффициент на подачу Ks = 1.

Находим максимальную подачу, допускаемую прочностью пластины из твердого сплава.

Эта подача зависит от ряда факторов, в том числе от толщины пластины из твердого сплава. Для резца сечением 16 х 25 мм применяют пластины толщиной с = 4-5 мм, принимаем с = 4 мм. Для стали с σ = 650-870 МПа, угла φ = 60°, t до 4 мм и с = 4 мм, S0 доп= 1,1 мм/об. '

Находим максимальную подачу, допускаемую жесткостью заготовки. Для стали с ав = 690-820 МПа, поля допуска по h12, t до 3,8 мм и диаметра заготовки D = 60 мм S0доп = 2,6 мм/об.

Учитываем поправочные коэффициенты.

При отношении длины заготовки к диаметру обработанной поверхности

При φ = 60° Кφs = 1,41. Остальные поправочные коэффициенты на подачу для заданных условий обработки равны единице, так как обрабатывается поверхность с допуском по h 12 и установка заготовки — в центрах.

Тогда S0доп = 2,6КLсφс, = 2,6 -4,9 1,41 = 17,9 мм/об.

Таким образом, для заданных условий работы подача лимитируется параметром шероховатости обработанной поверхности Rz =80 мкм, так как Sφ = 0,7-0,9 мм/об оказалась наименьшей из всех допустимых подач.

Полученную подачу окончательно проверяем по осевой составляющей силы резания, допускаемой прочностью механизма подачи станка Рzдоп . У станка 16К20 Рzдоп =600 П. Пои заданных условиях работы и подаче S0 = 0,7-0,9 мм/об (прил.4) для стали с ств = 680-810 МПа, t до 3,4 мм, SQ до 1,8 мм/об, угла φ = 60° при работе в диапазоне скоростей главного движения резания 65-155 м/мин (т.е. в диапазоне, применяемом для предварительного точения конструкционной стали резцами из сплава Т5К10) сила Рz = 205-145 Н. Для заданных условий обработки γ = +12°, λ = 0 поправочные коэффициенты на силу Pz равны единице (там же). Так как Рх < РХдоп (205 < 600), то S0 = 0,7-0,9 мм/об не лимитируется прочностью механизма подачи станка. Таким образом, принятая S0 = 0,7-0,9 мм/об является для заданных условий обработки максимальной технологически допустимой. Принимаем среднее значение S0 = 0,8 мм/об.

Корректируем подачу по паспортным данным станка: S0 = 0,8 мм/об.

3.Назначаем период стойкости резца Т=60мин; (поправочный коэффициент на скорость резания равен 1,0). Допустимый износ резца из твердого сплава по задней поверхности для черновой обработки углеродистой и легированной стали h3 = 1-1,4 мм.

4.Определяем скорость главного движения резания, допускаемую резцом. Для σв = 630-700 МПа, t до 4 мм, S0 до 0,97 мм/об и φ = 60° при наружном продольном точении υтабл = 73 м/мин. Приведенный в касте поправочный коэффициент Кпυ для заданных условий обработки не учитываем, так как

он не предусмотрен для поковки. Следовательно, υ = 73 м/мин.

5.Определяем частоту вращения шпинделя, соответствующую найденной скорости υ:

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка и устанавливаем действительное значение частоты вращения: пд = 315 мин-1.

6. Определяем действительную скорость главного резания

7.Определяем мощность, затрачиваемую на резание. Для σв = 590-970 МПа, t до 3,4 мм, S0 до 0,96 мм/об и υ≈ 67 м/мин Nтабл = 4,9 кВт. Для заданных условий обработки приведенный в карте поправочный коэффициент на мощность KN = 1. Следовательно, Nрез = Nтабл = 4,9 кВт.

8.Проверяем, достаточна ли мощность привода станка. Необходимо, чтобы NрезNmin. Мощность на шпинделе станка по приводу Nmin = Nд η . У станка 16К20 Nд = 10 кВт, η= 0,75; Nmin = 10 · 0,75 = 7,5 кВт. Следовательно, Nрез < Nmin. (4,9 < 7,5), т.е. обработка возможна. III. Основное время

где i — число рабочих ходов.

Длина рабочего хода резца L =l + у + ∆ мм. Врезание резца у = tctgφ = 3ctg60° = 3 • 0,58 ≈1,7 мм. Перебег резца ∆ = 1-3 мм; принимаем ∆ = 2 мм. Тогда L = 280 + 1,7 + 2 = 283,7 мм; i = 1;

Варианты индивидуальных заданий для расчета режимов резания приведены в табл. 5.1. Для назначения подач использовать табл.5.2-5.5; периодов стойкости инструментов — табл.5.6- 5.8; коэффициентов ,и показателя степени в формулах υ = f(T,S,t...) табл.5.9-5.11. Для расчета сил резания применять табл.5.12-5.14. Паспортные данные станков даны в табл.5.15. Расчет выполнять в следующей последовательности:

1.Выбирают режущий инструмент с необходимыми характеристиками.

2.Устанавливают глубину резания t.

3.Определяют подачу S.

4.Назначают наивыгоднейший период стойкости инструмента.

5.Определяют скорость резания υ, которая при установленных значениях υ и S обеспечивает требуемый период стойкости инструмента.

6.Проверяют правильность выбранных режимов резания.

Таблица 5.4

Рекомендуемые подачи на зуб Sz при фрезеровании торцевыми, дисковыми и цилиндрическими фрезами из быстрорежущей стали Р6М5

Примечание. Таблица представлена для фрез с крупным зубом и вставными ножами при средней жесткости деталь-приспособление.

Значение средней подачи при сверлении, зенкеровании отверстий диаметром d определяется по формуле

Таблица 5.5

Значение коэффициента cs

Таблица 5.1

Вариант индивидуальных заданий

Таблица 5.2

Подачи при черновом наружном точении резцами с пластинами из твердого сплава и быстрорежущей стали

Таблица 5.3

Подачи при черновом растачивании на токарных, токарно-револьверных и карусельных станках резцами с пластинами из твердого сплава и быстрорежущей стали

Стойкость инструментов при точении

Стойкость в минутах резания каждого инструмента наладки, по которому ведется расчет скорости резания,

Тр = Тм · λ 

где Тм — стойкость в минутах машинной работы станка (см. таблицу). Для многоинструментных работ Тм относится к лимитирующим по стойкости инструментам наладки; λ — коэффициент времени резания (расчет см.ниже). Примечания.

  1.  В случаях, когда λ > 0,7, можно, не рассчитывая принимать Тр ≈ Тм
  2.  Значения Тр для обработки стальных деталей твердосплавными

инструментами принимать не более 300 мин, несмотря на результаты расчета по приведенной формуле.

Стойкость Тм зависит от числа инструментов в наладке и равномерности их загрузки. Для одношпиндельных станков значения Тм представлены в табл. 5.6. Для многошпиндельных станков Ти принимать по этой же таблице для наладок со средней равномерностью загрузки

Таблица 5.6

Стойкость инструментов при точении

Таблица 5.7                                                              Таблица 5.8

Средние значения периода             Средние значения периода стойкости Т фрез

стойкости сверл,

зенкеров и разверток

Таблица 5.9

Значения коэффициента Cυ и показателей степени в формулах скорости резания при обработке резцами

Продолжение таблицы 5.9

* Без охлаждения.

** С охлаждением.

Примечания: 1. При внутренней обработке (растачивании, прорезании канавок в отверстиях внутреннем фасонном точении) принимать скорость резания, равную скорости резания для наружной обработки с'введением поправочного коэффициента 0,9.

2. При обработке без охлаждения конструкционных и жаропрочных сталей и стальных отливок резцами из быстрорежущей стали вводить поправочный коэффициент на скорость резания 0,8.

3. При отрезании и прорезании с охлаждением резцами из твердого сплава Т15К6 конструкционных сталей и стальных отливок вводить на скорость резания поправочный коэффициент 1,4.

4.При фасонном точении глубокого и сложного профиля на скорость резания вводить поправочный ко-

Эффициент 0,85.

5.При обработке резцами из быстрорежущей стали термообработанных сталей скорость резания дчя соответствующей стали уменьшать, вводя поправочный коэффициент 0,95 - при нормализации, 0 9 - при отжиге, 0,8 — при улучшении.

6.Подача S в мм/об

Таблица 5.10

Значение коэффициента Сυ и показателей степени в формуле скорости резания при сверлении

Таблица 5.11

Значения коэффициента Сυ и показателей степени в формуле скорости резания при фрезеровании

Таблица 5.12

Значения коэффициента Ср и показателей степени в формулах силы резания при точении

Продолжение таблицы 5.12

Таблица 5.13

Значения коэффициента и показателей степени в формулах крутящего момента и осевой силы при сверлении, рассверливании и зенкеровании

Таблица 5.14

Значения коэффициента Ср и показателей степени в формуле окружной силы Pz при фрезеровании

Примечания: 1. Окружную силу Рг; при фрезеровании алюминиевых сплавов рассчитывать, как для стали, с введением коэффициента 0,25.

2. Окружная сила Рг, рассчитанная по табличным данным, соответствует работе фрезой без затупления. При затуплении фрезы до допускаемой величины износа сила возрастает: при обработке мягком стали (σ < 600 МПа) и 1,75-1,9 раза; во всех остальных случаях — 1,2-1,4 раза.

Таблица 5.15


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

35172. Разработка АИС продовольственного склада ООО «Астра-Р» 331 KB
  Сердцевиной современных информационных технологий являются автоматизированные информационные системы. Все известные информационные системы могут быть разделены на две категории: автоматические и автоматизированные. Автоматические информационные системы системы функционирование которых осуществляется без непосредственного участия человека. Автоматизированные информационные системы системы в функционировании которых непосредственное участие принимает человек транспортные процессы энергосистемы промышленные предприятия предприятия...
35173. Разработка ПП АИС «Компьютерные игры» 934.5 KB
  Программный продукт АИС БД «Компьютерные игры» разрабатывается с целью систематизации и обобщения сведений о играх, компаний разработчиков, локализаторов. Программа предназначена для просмотров последних вышедших новых игр.
35174. Концепция применения CALS (ИПИ) - технологий в промышленности Нижегородской области 151.5 KB
  производственные информационные системы CALSтехнологии CALS Continuous Acquisition and Life cycle Support непрерывное развитие и поддержка жизненного цикла русский аналог ИПИ Информационная Поддержка жизненного цикла Изделий обеспечивающие информационную поддержку жизненного цикла изделий конструирование технологическое проектирование производство эксплуатацию утилизацию. В последнее время начали развиваться КИС и CALSтехнологии. Наибольшую отдачу дают информационные технологии и самое главное корпоративный...
35175. Разработка информационной системы организации, занимающейся продажей и установкой входных и межкомнатных дверей 924 KB
  Опыт применения ЭВМ для построения прикладных систем обработки данных показывает, что самым эффективным инструментом здесь являются не универсальные алгоритмические языки высокого уровня, а специализированные языки для создания систем управления данными.
35176. Необходимость внедрения информационной системы для небольшого частного предприятия «Computer Master» 3.01 MB
  В случае покупки товара из имеющихся в наличии при расчете кассир вводит номер чека. В результате проведения проблемного анализа выявлены следующие проблемы: Необоснованные затраты времени кассира на ввод номера чека и номера или номера товара. Затраты времени на устранения ошибок ввода номера товара в случае неправильного ввода. EUICashier Граничный класс отвечающий за отображение формы требования атрибутов покупки оборудования номер чека номер товара параметров и результатов поиска требований оплаты 3.
35177. Разработка информационной системы закупки комплектующих для производства 922 KB
  В данном разделе описывается сама организация и внешняя среда, с которой она взаимодействует. Основными знаниями, связывающими различные объекты предметной области в целое, являются бизнес-процессы, также представленные в данном разделе.
35178. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 6.02 MB
  Определение объекта системы. Отношения внутри диаграмм классов: обобщения ассоциации зависимости Структура АИС: Описание структуры информационной системы включающей в себя понятия: техническое обеспечение математическое обеспечение программное обеспечение информационное обеспечение организационное обеспечение правовое обеспечение. Глобальная сеть Internet как пример открытой информационной системы.
35179. Информация и информационные ресурсы 307.5 KB
  Информационные системы экономические информационные системы. По поддержке видов деятельности: система автоматизированного проектирования автоматизированные ИС автоматизированные системы управления технологическими процессами.Обеспечивающие подсистемы экономих информых систем ЭИС. Организацое обеспие внутреняя органия ИС обеспечая управлие всеми подсистемами ЭИС как единой системы.
35180. Сетевое администрирование на основе Microsoft Windows Server 2003 8.93 MB
  В рамках курса предполагается изучение базовых понятий сетевого администрирования и стека протоколов TCP IP рассмотрение эффективных решений задач управления пользователями и ресурсами сети освоение основных приемов и инструментов мониторинга компьютерной сети овладение базовыми средствами обеспечения безопасности сети. Цель задачи и объекты сетевого администрирования Решение данных задач осуществляется применительно к трем группам объектов: серверы компьютеры предоставляющие доступ к ресурсам сети и посредством которых системный...