Расчет наивыгоднейших режимов резания

Полный аналитический расчет режимов резания. Выбор геометрических параметров резца. Определение подач, допускаемых прочностью пластинки, шероховатостью обработки поверхности. Расчет скорости, глубины, силы резания, мощности и крутящего момента станка.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 21.10.2014
Размер файла 711,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

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, дв=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 Pz.

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 Rz = 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:

Kм.s = 0,75

мм/об.

Sш.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 Rz = 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: Kм.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).

Кh=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 Kv:

Имея эти данные, находим общий поправочный коэффициент Kv:

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 Сpz=214, xpz=1, ypz=0,75; Kpz=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 Pz, на оси абсцисс значение подачи S.

Pzmax берем из условия прочности станка:

Pzmin - 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=ypz).

2) Во втором квадранте строим номограмму для зависимости:

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

Cv = 292; xv=0,15; yv=0,3; T=45 мин; mv=0,18; Kv=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=yх=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 Мкр(при D=100 мм), получим соответствующие допустимые значения Рz:

На линии ординат (при D=100 мм) откладываем найденные значения сил Рz 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 (Рzmin…Рzmax) берем такими же, как для первого, а диапазон диаметров (Dmin…Dmax) - 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


Подобные документы

  • Расчет параметров режимов резания для каждой поверхности по видам обработки. Определение норм времени. Назначение геометрических параметров режущей части резца. Расчет режимов резания при сверлении и фрезеровании. Выбор инструмента и оборудования.

    курсовая работа [161,2 K], добавлен 25.06.2014

  • Табличный метод расчета режимов резания при точении, сверлении и фрезеровании. Выбор марки инструментального материала и геометрических параметров режущей части инструмента. Расчет скорости резания, мощности электродвигателя станка, машинного времени.

    курсовая работа [893,5 K], добавлен 12.01.2014

  • Определение элементов, силы, мощности и скорости резания, основного времени. Расчет и назначение режимов резания при точении, сверлении, зенкеровании, развертывании, фрезеровании, зубонарезании, протягивании, шлифовании табличным и аналитическим методами.

    методичка [193,5 K], добавлен 06.01.2011

  • Выбор марки инструментального материала, сечения державки резца и геометрических параметров режущей части инструмента. Расчет скорости резания и машинного времени для черновой обработки и чистового точения, сверления отверстия и фрезерования плоскости.

    контрольная работа [172,6 K], добавлен 05.02.2015

  • Эксплуатация станков и инструментов; назначение режимов резания и развертывания с учетом материала заготовки, режущих свойств инструмента, кинематических и динамических данных станка. Расчет глубины резания, подачи, скорости резания и основного времени.

    контрольная работа [153,5 K], добавлен 13.12.2010

  • Расчет ограничений и технических параметров токарно-винторезного и вертикально-сверлильного станков. Определение режима, глубины и скорости резания. Способы крепления заготовки. Нахождение частоты вращения шпинделя станка, крутящего момента, осевой силы.

    контрольная работа [414,7 K], добавлен 06.04.2013

  • Расчет рационального режима резания при обтачивании валика на станке. Выбор геометрических параметров режущей части резца, инструментального материала. Выбор углов в плане, угла наклона главной режущей кромки. Расчетное число оборотов шпинделя станка.

    контрольная работа [697,4 K], добавлен 20.02.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.