Для заданных условий обработки требуется:
1) выполнить схему формообразования (сочетание вида инструмента и кинематики формообразования), показать заготовку, её установку и закрепление, размеры, шероховатость и точность обработанной поверхности, рабочие движения, режущий инструмента в конце рабочего хода;
2) выбрать режущий инструмент;
3) назначить оптимальный режим резания (расчётно-аналитическим методом);
4) определить основное время.
Дано:
На токарно-винторезном станке модели 16К20 подрезается торец втулки с наружным диаметром D = 85 мм, с внутренним диаметром d = 70 мм. Припуск на обработку h = 3,5 мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности Rz = 80 мкм. Материал заготовки – серый чугун твердостью 215 НВ. Заготовка – отливка с коркой. Приспособление – токарный трёхкулачковый патрон. Система «станок-приспособление-инструмент-заготовка» средней жёсткости.
Рисунок 1 – Схема формообразования при подрезке торца
Решение
1. Выбираем резец и устанавливаем его геометрические элементы. Принимаем токарный проходной отогнутый резец правый. Материал рабочей части (пластины) – сплав ВК8; материал корпуса резца – сталь 45; сечение корпуса резца 16х25 мм; длина резца 150 мм.
Из-за отсутствия рекомендаций по выбору геометрических параметров в справочнике [1] принимаем их по справочнику [2]:
форма передней поверхности – плоская с фаской, типа IIб [2, табл. 29, с.187];
γ = 12º; γф = -3º; α = 10º, λ = 0 [2, табл. 30, с.188];
φ = 45º; φ1 = 45º [2, табл. 31, с.190];
r = 2 мм [2, табл. 32, с.190].
2. Назначаем режим резания.
1) Устанавливаем глубину резания. При снятии припуска за один проход:
t=h=3,5 мм.
2) Назначаем подачу.
Назначаем подачу для чернового точения, в зависимости от глубины резания t = 3,5 мм, размеров обрабатываемой поверхности (св. 60 до 100 мм) и размеров сечения державки 16х25 мм [1, табл. 11, с. 266] Sтабл=0,7-1,2 мм/об. Так как обработка черновая, то принимаем для большей производительности Sо=1,2 мм/об. Согласно паспортным данным принятая величина подачи может быть установлена на станке модели 16К20, поэтому корректировка не требуется.
3) Назначаем период стойкости резца. При одноинструментальной обработке Т = 30…60 мин [1, с. 268]. Принимаем Т = 60 мин.
4) Определяем скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами резца по формуле:
Vи= CvTm∙tx∙Sy∙Kv,
где Cv, m, x, y- постоянная и показатели степени, принимаем по табл.17 [1, с.269-270]
t- глубина резания, мм;
S- подача, мм/об;
T- период стойкости инструмента, мин;
Kv- поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания.
Поправочный коэффициент представляет собой произведение ряда коэффициентов [1, c.268]:
Kv= KMv∙KПv∙KИv∙Kφv∙Kφ1v∙Krv∙KОv,
где KMv- коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств материала на скорость резания [1, табл.1, с.261];
KПv- коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания [1, табл.5, с.263];
KИv- коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания [1, табл.6, с.263];
Kφv- коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане на скорость резания [1, табл.18, с.271];
Kφ1v- коэффициент, учитывающий влияние вспомогательного угла в плане на скорость резания [1, табл.18, с.271];
Krv- коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине резца на скорость резания [1, табл.18, с.271];
KОv- коэффициент, учитывающий вид обработки.
Поскольку обработка ведется резцом, оснащенным пластиной из твердого сплава, то коэффициенты Kφ1v,Krv не вводятся.
Коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств материала на скорость резания при обработке серого чугуна определяется по формуле [1, табл.1, с.261]:
KMv=190HBnv,
где nv- показатель степени по табл.2 [1, с.262];
HB- твердость материла заготовки.
KMv=1902151,25=0,86.
Принятые поправочные коэффициенты, постоянную Сv и показатели степени для удобства представим в таблице 1.
Таблица 1 – Выбор поправочных коэффициентов на скорость резания
Сv m x y KMv
KПv
поверхность с коркой KИv
для ВК8 Kφv
при
φ = 45º KОv
при d/D = 0,82
243 0,2 0,15 0,4 0,86 0,8 0,83 1,0 1,04
Таким образом, скорость резания с учетом поправочных коэффициентов составит:
Vи= 243600,20∙3,50,15∙1,20,4∙0,86∙0,8∙0,83∙1=48,7 м/мин.
5) Определяем частоту вращения шпинделя, соответствующую найденной скорости резания:
n=1000∙Vиπ∙D,
где v- скорость резания, м/мин;
D- диаметр заготовки, мм.
n=1000∙vπ∙D=1000∙48,73,14∙85=182 об/мин.
Частоту вращения корректируем по паспортным данным станка модели 16К20 и устанавливаем действительную частоту вращения:
Расчётному соответствует: nд=160 об/мин.
6) Определяем действительную скорость резания:
Vд=π∙D∙nд1000=3,14∙85∙1601000=42,7 м/мин.
7) Мощность, затрачиваемую на резание, определяем по формуле:
NЭ=Pz∙Vд1020∙60,
где Pz- тангенциальная составляющая силы резания, Н;
v- скорость резания, м/мин.
Определяем силу резания по формуле:
Pz=9,81∙Cp∙tx∙Sy∙vn∙Kp,
где Cp, x, y, n- эмпирическая постоянная и показатели степени [1, табл.17, с.273-274]
t- глубина резания, мм;
S- подача, мм/об;
v- скорость резания, м/мин;
Kp- поправочный коэффициент на составляющие силы резания, учитывающий фактические условия резания.
Поправочный коэффициент Kp представляет собой произведение ряда коэффициентов [1, с.271]:
Kp= KMp∙Kφp∙Kγp∙Kλp∙Krp,
где KMp- коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств материала на составляющие силы резания [1, табл.9, с.263];
Kφp- коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане на составляющие силы резания [1, табл.23, с.275];
Kγp- коэффициент, учитывающий влияние переднего угла в плане на составляющие силы резания [1, табл.23, с.275];
Kλp- коэффициент, учитывающий влияние угла наклона режущей кромки на составляющие силы резания [1, табл.23, с.275];
Krp- коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине резца составляющие силы резания, для твердых сплавов не вводится [1, табл.23, с.275].
Выбираем значения постоянной и показателей степени, соответствующее заданным условиям обработки [1, табл.22, с.273]:
Cp=92;x=1;y=0,75;n=0.
Выбранные значения коэффициентов, учитывающих геометрию резца [1, табл.23, с.275]:
Kφp=1,0; Kγp=1,0; Kλp=1,0.
Коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств материала на составляющие силы резания определяется по формуле [1, табл.9, с.264]:
KMp=HB190n,
где n- показатель степени принимается для токарной обработки [4, табл.9, с.264];
HB- твердость материла заготовки.
KMv=2151900,4=1,05.
Тогда тангенциальная составляющая силы резания будет равна:
Pz=9,81∙92∙3,51∙1,20,75∙42,70∙1,05=3803 Н.
Тогда, мощность, затрачиваемая на резание, равна:
Nрез=3803∙42,71020∙60=2,65 кВт.
8) Выполняем проверку по мощности, определив мощность станка на шпинделе:
Nшп=Nдв∙η=10∙0,75=7,5 кВт.
Поскольку:
Nрез<Nшп,
2,65 кВт<7,5 кВт
то обработка с назначенным режимом резания возможна.
3
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
