Расчет наивыгоднейших режимов резания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Национальный технический университет

Харьковский политехнический институт

Кафедра интегрированных технологий машиностроения им. М.Ф. Семко

Курсовая работа

Расчет наивыгоднейших режимов резания

Выполнил Шестаков Г.Р.

студент гр. МШ-11б

Преподаватель: Узунян М.Д.

Харьков - 2014



Содержание

Данные расчета

Паспортные данные станка

Полный аналитический расчет режимов резания

Табличный расчет режимов резания

Построение номограммы

Список использованной литературы



Данные расчета

Произвести расчет наивыгоднейшего режима резания:

Материал детали Сталь20, д_в=500МПа;

Заготовка прокат предварительно обработанный

Закрепление детали в центрах

Чистота поверхности Rz=20мкм (обтачивание получистовое)

Диаметр детали 66мм

Длина детали 340мм

Глубина резания 1мм

Материал резца Т15К6

Сечение резца (bxh)16х25

Охлаждение без охлаждения

Станок токарно-винторезный модели 16К20

Паспортные данные станка 16К20

Высота центров 215мм

Расстояние между центрами 2000мм

Высота от опорной поверхности резца до линии центров 25мм

Наибольший диаметр обрабатываемой детали 400 мм

Мощность электродвигателя главного движения 10 кВт

КПД станка 0,75

Наибольшее усилие, допускаемое механизмом продольной подачи 6 кН

Значения продольных подач суппорта мм/об: 0,05; 0,06; 0,075; 0,09; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,36; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,4; 2,8.

Частота вращения шпинделя и наибольший допускаемый момент на шипинделе предоставлены в таблице 1.



Таблица 1

Частота вращения шпинделя и наибольший допускаемый момент на шпинделе

Номер ступени	Частота вращения шпинделя	Наибольший допустимый момент на шпинделе
1	12,5	1300
2	16	1300
3	20	1300
4	25	1300
5	31,5	1300
6	40	1300
7	50	1300
8	63	1090
9	80	855
10	100	670
11	125	530
12	160	405
13	200	380
14	250	300
15	315	240
16	400	180
17	500	146
18	630	114
19	800	90
20	1000	70
21	1250	55,5
22	1600	41,8

Полный аналитический расчет режимов резания

Выбираем геометрические параметры резца:

Форма передней поверхности-плоская с фаской,

г=-5?, б=8?, ц=45?, ц₁=10?, f=0.05мм, r=1,5мм.

1. Глубина резания

Так как припуск невелик и нет особых требований к шероховатости и точности обработки, то срезаем его за один проход. Принимаем t = 1 мм, что обеспечивает чистоту обработки Rz = 20 мкм.

2. Подача

2.1 Подача, допускаемая прочностью державки резца - .

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1. Схема крепления резца в державке

Из условия прочности державки резца изгибаемого силой (с моментом ), определяем подачу:

где , (для незакаленной державки), , .

По таблицам справочников и приложения к руководству выполнения курсового проекта находим значения коэффициента , и показателей степеней и :

.

Там же находим поправочные коэффициенты:

где - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала и рассчитывается по формуле:

- поправочный коэффициент, зависящий от главного угла в плане (ц = ),

- поправочный коэффициент, зависящий от переднего угла (г =)

- поправочный коэффициент, зависящий от скорости резания

- коэффициент, зависящий от износа по задней границе,

- коэффициент, зависящий от радиуса при вершине (r = 1,5мм).

2.2 Подача, допускаемая жесткостью резца - .

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2. Изгиб резца действием силы P_z.

Из условия предельно допустимого прогиба f, вызываемого силой , определяем подачу

где прогиб для чистовой обработки

, модуль упругости для стали

2.3 Подача, допускаемая прочностью твердосплавной пластинки -

Пластинка выдерживает максимальную нагрузку. Которая может быть определена по следующей эмпирической формуле:

где - толщина пластинки, принимаем .

Чтобы пластинка не разрушилась нужно выполнить условие

2.4 Подача, допускаемая прочностью механизма подач станка -

Механизм подач должен преодолевать силу Q, которая состоит из силы и силы трения суппорта о направляющие:



Сила, допускаемая прочностью механизма подач станка , должна быть больше :

Из этих условий находим подачу

где , по паспортным данным станка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3. Действие сил резания на механизм подач станка

2.5 Подача, допускаемая жесткостью детали

Под действием сил резания заготовка изгибается, в результате чего понижается точность формы. При закреплении в центрах деталь получается бочкообразной. В зависимости от величины прогиба, вызванного силой

Из этого соотношения находим подачу:

где - длина детали

- коэффициент, зависящий от способа закрепления детали. При закреплении в патроне

длячистовой обработки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4. Схема установки детали в патроне

2.6 Подача, допускаемая шероховатостью обработанной поверхн.

Подачу выбираем в зависимости от заданной шероховатости поверхности (справочные таблицы). Для шероховатости обработки R_z = 20 мкм рекомендуется подача 0,35 ч 0,55 мм/об. Принимаем S = 0,5 мм/об.

Учитывая поправочные коэффициенты на обрабатываемый материал и на радиус при вершине, получим:

K_м.s = 0,75

мм/об.

S_ш.п. = 0,375 мм/об.

2.7 Подача, допускаемая мощностью (крутящим моментом) станка

Мощность, затрачиваемая на резание

должна быть равна или меньше мощности на шпинделе станка

где , мощность станка по паспортным данным

, КПД станка по паспортным данным

, диаметр заготовки

- частота вращения шпинделя по паспортным данным станка для каждой ступени.

Иногда в паспорте станка приводятся данные по крутящему моменту

станка:



Откуда подача равна:

б

резец пластинка мощность станок

2.8 Подача, допускаемая стойкостью резца

Значение коэффициента , показателей степеней , , , а также величину наивыгоднейшей стойкости берем из приложения , ,, ,

Поправочный коэффициент, который учитывает влияние обрабатываемого материала

где - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала

=0,8-коеффициент, зависящий от состояния материала

-коеффициент состояния поверхности заготовки, без корки

- поправочный коэффициент, зависящий от главного угла в плане (ц = ),

- поправочный коэффициент, зависящий от вспомагательного угла в плане (ц ₁=), его не учитываем

- поправочный коэффициент, зависящий от марки инструментального материала, для Т15К6

- коэффициент, зависящий от формы передней грани, плоская или радиусная с фаской

- коэффициент, зависящий от радиуса при вершине (r = 1,5мм).

Результаты расчета сводим в таблицу. В качестве технологической подачи на каждой ступени берется наименьшая из расчетных. Она корректируется по паспортным данным станка и принимается ближайшее значение. После этого сравнивается производительность на каждой ступени по произведению . И выбирается наивыгоднейший режим.

По числу оборотов рассчитываем скорость резания:

Таблица 2

Сводные данные

№ ступени	Числа оборотов n, об/мин	Крутящий момент	Подача допускаемая	Технологич. подача расчетная	Фактич. подача
1	12,5	1300	10,17	14,4	2,01	20,,78	34,52	0,375	75,32	5000096	0,375		4,5
2	16	1300							75,32	2195896,12	0,375		5,76
3	20	1300							75,32	1043706,4	0,375		7,2
4	25	1300							75,32	496072,3	0,375		9
5	31,5	1300							75,32	229602,4	0,375		11,34
6	40	1300							75,32	103548,79	0,375		14,4
7	50	1300							75,32	49216,6	0,375		18
8	63	1240							59,56	22779	0,375		22,68
9	80	975							43,08	10273,3	0,375		28,8
10	100	780							31,13	4883	0,375		36
11	125	620							22,74	2320,8	0,375		45
12	160	490							15,91	1019,2	0,375		56
13	200	390							14,61	484,4	0,375		72
14	250	310							10,66	230	0,375		90
15	315	260							7,92	106,5	0,375		113,4
16	400	202							5,4	47,99	0,375		144
17	500	154							4,08	22,81	0,375		180
18	630	120							2,94	10,56	0,375		226,8
19	800	93							2,14	4,76	0,375		288
20	1000	70							1,53	2,27	0,375		360
21	1250	55							1,124	1,076	0,375		450
22	1600	41.8							0,77	0,437	0,375		576

Табличный расчет режимов резания

Пользуемся справочником «Режимы резания черных металлов инструментом, оснащенным твердым сплавом» (Машгиз, 1958 г.).

Глубина резания.

Глубину резания выбираем точно так же, как и при расчете по полному методу. Принимаем t = 1 мм;

Подача.

Подачу выбираем в зависимости от заданной шероховатости поверхности (справочные таблицы). Для шероховатости обработки R_z = 20 мкм рекомендуется подача 0,35 ч 0,55 мм/об. Принимаем S = 0,5 мм/об.

Учитывая поправочные коэффициенты на обрабатываемый материал и на радиус при вершине, получим: K_м.s = 0,75

мм/об.

Корректируем по станку, принимаем:

S = 0,36 мм/об.

Скорость резания

Скорость резания выбираем по справочным материалам в зависимости от глубины подачи, от прочности обрабатываемого материала.

Так как принятых нами значений глубины и подачи в справочной таблице нет, то пользуемся ближайшими имеющимися, т. е. выбираем скорость резания для t = 1,4мм и S = 0,38мм/об.

V = 330 м/мин.

Величину выбранной по таблице скорости резания уточняем, пользуясь поправочными коэффициентами. Берём их такими же, как и при расчете по полному методу.

- коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала

=0,8-коеффициент, зависящий от состояния материала

-коеффициент состояния поверхности заготовки

- поправочный коэффициент, зависящий от главного угла в плане (ц = ),

- поправочный коэффициент, зависящий от вспомогательного угла в плане (ц ₁= ),его не учитываем

- поправочный коэффициент, зависящий от марки инструментального материала, для Т15К6

- коэффициент, зависящий от формы передней грани, плоская или радиусная с фаской

- коэффициент, зависящий от радиуса при вершине (r = 1,5мм).

К_h=1-коэффициент износа по задней поверхности резца

Вводим поправочные коэффициенты на глубину резания и на подачу так, как в таблице нет точных значений.

Имея эти данные, находим общий поправочный коэффициент K_v:

Имея эти данные, находим общий поправочный коэффициент K_v:

Определяем скорость резания:

м/мин.

По скорости резания рассчитываем число оборотов:

об/мин.

Корректируя по станку, получим:

n = 1600об/мин.

Откуда м/мин.

Мощность и сила резания

Выбранный режим резания (t = 1 мм; S = 0,36 мм/об; n = 1600 об/мин.; V = 331,5м/мин.) проверяем по мощности станка.

Для этого воспользуемся справочными таблицами и картами. Так как в карте нет точных значений, принятых нами t и S, воспользуемся ближайшими большими.

При t до 2,0 мм, S = 0,3 мм/об и V =300 м/мин мощность резания составляет 3,4 кВт, что меньше мощности станка на шпинделе.

кВт.

Более точную проверку производим по формуле:

кВт.

Н.

3,9 кВт ? 7,5 кВт

Следовательно, мощность станка достаточна.

Окончательно принимаем следующий режим резания:

t = 1мм;

S = 0,36 мм/об;

n = 1600 об/мин;

V = 331,6 м/мин.

Построение номограмм

1) В первом квадранте строим номограмму для зависимости

По таблицам справочника берем значения коэффициентов и показателей степеней С_pz=214, x_pz=1, y_pz=0,75; K_pz=0,72.

Задаваясь различными значениями глубины (при S=1 мм/об), будем иметь различные значения силы:

t1=0,5 мм	S=1мм/об	Pz1=0,77
t2=1мм	S=1мм/об	Pz2=1541
t3=1,5мм	S=1мм/об	Pz3=2,312
t4=2мм	S=1мм/об	Pz4=3,082
t5=3мм	S=1мм/об	Pz5=4,623
t6=4мм	S=1мм/об	Pz6=6,164
t7=5мм	S=1мм/об	Pz7=7,705
t8=6мм	S=1мм/об	Pz8=9,246
t9=7мм	S=1мм/об	Pz9=10,487
t10=8мм	S=1мм/об	Pz10=12,328

На оси координат откладываем значение силы P_z, на оси абсцисс значение подачи S.

P_zmax берем из условия прочности станка:

P_zmin - рассчитываем, считая, что наименьшая глубина резания будет, примерно, 0,5 мм, а наименьшая подача (по станку) - 0,05 мм/об.

Принимаем диапазон сил для первого квадранта -0,7…15кН.

Диапазон подач берем по станку - 0,05…4,16 мм/об.

На линии ординат (при S=1 мм/об) откладываем значения полученных сил и через соответствующие точки проводим прямые линии под углом б=37?. (tgб=y_pz).

2) Во втором квадранте строим номограмму для зависимости:

Коэффициенты и показатели степени выбираем по справочникам так же, как и при полном расчете.

C_v = 292; x_v=0,15; y_v=0,3; T=45 мин; m_v=0,18; K_v=1,7;

Задаваясь различными значениями глубины (при S=0,5мм/об), получим различные значений скорости.

t1=0,5мм	S=0,5 мм/об	V1=341,76м/мин
t2=1мм	S=0,5 мм/об	V2=308,01 м/мин
t3=1,5мм	S=0,5 мм/об	V3=289,92м/мин
t4=2мм	S=0,5 мм/об	V4=277,59 м/мин
t5=3мм	S=0,5 мм/об	V5=261,2м/мин
t6=4мм	S=0,5 мм/об	V6=250,18м/мин
t7=5мм	S=0,5 мм/об	V7=241,95м/мин
t8=6мм	S=0,5 мм/об	V8=235,42м/мин
t9=7мм	S=0,5 мм/об	V9=230,04м/мин
t10=8мм	S=0,5 мм/об	V10=225,48м/мин

На линии ординат (при S=0,5 мм/об) откладываем значения полученных скоростей и через соответствующие точки проводим прямые линии, наклоненные к оси абсцисс под углом tgб=y_х=16,7=17?.

Квадрант строим с диапазоном скоростей, рекомендуемых справочником

3). В третьем квадранте строим номограмму для зависимости:

Подставляя в формулу различные значения чисел оборотов (при D=100 мм), получаем соответствующие значения скоростей:

На линии ординат (при D=100 мм) откладываем найденные значения скоростей и через соответствующие точки проводим прямые линии, наклоненные к оси абсцисс под углом 45?.

n1=12,5 об/мин	D= 100мм	V 1=3,92 м/мин
n2=16 об/мин	D= 100мм	V2=5,02 м/мин
n3=20 об/мин	D= 100мм	V3=6,28 м/мин
n4=25 об/мин	D= 100мм	V4=7,85 м/мин
n5=31,5 об/мин	D= 100мм	V5=9,89 м/мин
n6=40 об/мин	D= 100мм	V6= 12,56 м/мин
n7=50 об/мин	D= 100мм	V7=15,7 м/мин
n8=63 об/мин	D= 100мм	V8= 19,78 м/мин
n9=80 об/мин	D= 100мм	V9=25,12 м/мин
n10=100 oб/мин	D= 100мм	V10=31,4 м/мин
n11=125 об/мин	D= 100мм	V11=39,25 м/мин
n12= 160 об/мин	D= 100мм	V12=50,24 м/мин
n13=200 об/мин	D= 100мм	V13=62,8 м/мин
n14=250 об/мин	D= 100мм	V14=78,5 м/мин
n15=315 об/мин	D= 100мм	V15=98,9 м/мин
n16=400 об/мин	D= 100мм	V16= 125,6 м/мин
n17=500 об/мин	D= 100мм	V17= 157 м/мин
n18=630 об/мин	D= 100мм	V18=197,8 м/мин
n19=800 об/мин	D= 100мм	V19=251,2 м/мин
n20=1000 об/мин	D= 100мм	V20 =314 м/мин
n21=1250 об/мин	D= 100мм	V21 =3 92,5 м/мин
n22=1600 об/мин	D= 100мм	V22 =502,4 м/мин

При построении этого квадранта диапазон скоростей и масштаб берем такой же, как и для второго квадранта. Диапазон диаметров принимаем:

4). В четвертом квадранте строим номограмму для зависимости:

Подставляя в формулу различные значения М_кр(при D=100 мм), получим соответствующие допустимые значения Р_z:

На линии ординат (при D=100 мм) откладываем найденные значения сил Р_z и через соответствующие точки проводим прямые линии, наклоненные к оси абсцисс под углом 45?.

M1-7=1300кН·мм	D= 100мм	Pz1-7=26 кHмм
M8=1090кН·мм	D= 100мм	Pz8=21,8 кНмм
M9=855кН·мм	D= 100мм	Pz9=17,1кНмм
M10=670кН·мм	D= 100мм	Pz10=13,4кНмм
M11=530кН·мм	D= 100мм	Pz11=10,6кНмм
M12=405кН·мм	D= 100мм	Pz12=8,1кНмм
M13=380кН·мм	D= 100мм	Pz13=7,6кНмм
M14=300кН·мм	D= 100мм	Pz14=6,0кНмм
M15=240кН·мм	D= 100мм	Pz15=4,8кНмм
M16=180кН·мм	D= 100мм	Pz16=3,6кНмм
M17=146кН·мм	D= 100мм	Pz17=2,92кНмм
M18=114кН·мм	D= 100мм	Pz18=2,3кНмм
M19=90кН·мм	D= 100мм	Pz19=1,8кНмм
M20=70кН·мм	D= 100мм	Pz20=1,4кНмм
M21=55,5Н·мм	D= 100мм	Pz21=1,11кНмм
M22=41,8кН·мм	D= 100мм	Pz22=0,84кНмм

При построении этого квадрата диапазон сил резания (Р_zmin…Р_zmax) берем такими же, как для первого, а диапазон диаметров (D_min…D_max) - как для третьего квадранта.

Расчет наивыгоднейшего режима резания на ЭВМ

Исходные данные

Модель станка:16К20

Диаметр детали: 66.000

Длина детали: 340.000

Допустимая величина прогиба детали, мм: 0.050

Коэффициент Mu, определяемый методом закрепления: 100.0

Подача, мм/об: 0.375

Глубина резания, мм: 1.000

Период стойкости, мин: 45.00

Показатель степени при стойкости: 0,18

Размеры державки (ширина х высота), мм: 16.0 25.0

Толщина пластинки, мм: 4.0

Длина вылета инструмента, мм: 38.0

Допустимая величина прогиба инструмента: 0.05

Главный угол в плане, Phi: 45.0

Коэффициенты для расчета силы и скорости резания:

Cpz: 214.0

Kpz: 0.72

Xpz: 1.00

Ypz: 0.75

Cv: 292.0

Kv: 1.80

Xv: 0.30

Yv: 0.15

Результаты расчетов:

Наивыгоднейший режим резания:

t = 1.000 мм;

S = 0.360 мм/об;

n = 1600.0 об/мин;

v = 331.8 м/мин.



Список литературы

1. Конспект лекций по дисциплине “Теория резания”

2. Справочник “Режимы резания черных металлов инструментом, оснащенным твердым сплавом”, Москва, 1958 г.

3. Учебник для ВУЗов “Резание металлов”, Москва, 1985 г.

Размещено на Allbest.ru