Расчет режимов резания и технологическое

Нормирование времени

 

Сверление

Исходные данные для расчета режима резания

Обрабатываемая поверхность	Внутренняя цилиндрическая
Материал заготовки	СЧ 20 ГОСТ 1412–85
Предел прочности при растяжении	200 МПа
Требуемая шероховатость обработанной поверхности	Rz = 40 мкм
Диаметр отверстия	D = 10 мм
Длина отверстия	l = 15 мм

 

Для данной операции назначаем станок: вертикально – сверлильный 2Н118, режущий инструмент – сверло 2300–6994 Р18 ГОСТ 886–77.

1.1. Определение величины припуска для чернового сверления, снимаемого при одном проходе инструмента (i = 1), по формуле: 

 мм.

 

1.2. Назначение подачи инструмента.

Стадия обработки черновая, поэтому для серого чугуна при           НВ < 170, по справочнику [24], рекомендуемая подача 0,34–0,45 мм/об.

Согласно паспортным данным станка корректируем подачу до ближайшего значения. Тогда величина подачи будет равна:

 

 

1.3. Назначение периода стойкости инструмента.

В соответствии с данными справочника [24] при одноинструментальной обработке его значение составляет

 

Продолжение прил. 6

 

1.4. Определение скорости главного движения резания инструмента – по формуле:

 

где  – безразмерный коэффициент, зависящий от условий обработки. Принимается по справочнику [24]:

 

 – глубина резания при одном проходе инструмента,

  – подачи инструмента, ;

m, x, y – показатели степени, принимается по справочнику [24]:

 

m = 0,125, x = 0,25, y = 0,4;

 

 – общий поправочный коэффициент.

Общий поправочный коэффициент для сверления при одноинструментальной обработке определяется по формуле

 

,

 

где  – коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки [24];

 

где  – показатель степени, характеризующий группу материала по обрабатываемости, принимается по справочнику [24]:

 

=1,3;

НВ – твердость материала, НВ = 120.

 

Значение коэффициента, учитывающего влияние материала заготовки:

 

 

 – коэффициент, учитывающий влияние материала инструмента, определяется по справочнику [24], и для быстрорежущей стали Р18 принимается:

Продолжение прил. 6

 

=1;

– коэффициент, учитывающий глубину сверления, определяется по справочнику [24]:

 

.

 

Общий поправочный коэффициент равен:

 

.

 

Скорость главного движения резания инструмента, м/мин:

1.5. Определение частоты вращения шпинделя:

 

где v = 75,63 – скорость главного движения резания инструмента, м/мин;

D – диаметр отверстия, D = 10 мм.

Корректируем полученную частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка, назначаем ближайшее наименьшее значение.

 

Необходимо уточнить фактическую скорость резания инструмента:

 

где D – диаметр отверстия, D = 10 мм;

n – принятая частота вращения шпинделя, n = 1400 мин^-1.

 

1.6. Определение величины силы резания (осевой), которая находится по формуле:

 

где  – коэффициент, характеризующий условия обработки, принимается по справочнику [24]:

D – диаметр отверстия, D = 20 мм;

Продолжение прил. 6

 

 – подачи инструмента, ;

q, y – показатели степени, характеризующей условия обработки, принимается по справочнику [24]:

q = 1,2, y = 0,75;

 

 – коэффициент, учитывающий влияние условий резания (отличие заданных условий от эталонных), для сверления его значение можно принять:

 

где  – коэффициент, учитывающий свойства материала заготовки, определяется по формуле

 

где  – показатель степени, характеризующий группу материала по обрабатываемости, принимается по справочнику [24]:

 

 = 1,3;

НВ – твердость материала, НВ = 120;

 

Величина силы резания:

 

 

1.7. Определение мощности резания:

 

где P_о – сила резания,

 – скорость главного движения резания, v = 43,982 м/мин.

Мощность на шпинделе станка, определяется по формуле:

N _шп= N _эл× η.

 

где – КПД передачи для станка 2Н125, определяется по паспортным данным станка:

Продолжение прил. 6

 

N _эл – мощность электродвигателя привода главного движения резания, определяется по паспортным данным станка:

N _эл = 4 кВт.

 

Мощность на шпинделе станка:

N _шт = 4 × 0,8 = 3,2 кВт.

 

N ≤ N _шп – условие выполняется, обработка возможна.

 

1.8. Определение основного времени обработки по формуле

 

,

 

где L – длина рабочего хода инструмента, определяется по формуле:

 

 

где  – число проходов инструмента, i = 1;

 – частота вращения детали, n = 1400 мин^-1;

 – подачи инструмента, ;

l – длина отверстия, 12 мм;

 – перебег инструмента, можно принять 1 … 3 мм;

 y – врезание инструмента, определяется по выражению:

 

 

где 2 × φ – угол при вершине;

 

2 × φ = 118º.

 

Врезание инструмента:

 

 

Длина рабочего хода инструмента:

 

Основное время:

Продолжение прил. 6

 

 

Продолжение прил. 6

 

Точение

Исходные данные для расчета режима резания

Обрабатываемая поверхность	Внутренняя коническая
Материал заготовки	Бронза БрОЦС 6-6-3 ГОСТ 18175–78
Предел прочности Твердость	200 МПа 110НВ
Требуемая шероховатость обработанной поверхности	Rа = 2.5 мкм
Наибольший диаметр конуса	75 мм
Наименьший диаметр конуса	25 мм
Угол наклона образующий конуса	15°

Для данной операции назначаем станок – токарно-винторезный 16К20, режущий инструмент – резец 2102-0055 Т15К6 ГОСТ 18877–73.

 

2.1. Определение глубины резания.

Припуск на обработку при внутреннем наклонном точении равен:

h = 25 мм.

Припуск снимаем за 10 проходов, то есть принимаем i = 10. Тогда глубина резания при одном проходе инструмента составит:

t = 2,5 мм.

2.2. Назначение подачи инструмента.

Стадия обработки черновая, поэтому для бронзы, по справочнику [24], рекомендуемая подача инструмента 0,6–0,9 мм/об.

 Согласно паспортным данным станка корректируем подачу до ближайшего значения. Тогда величина подачи будет равна:

 

2.3. Определение периода стойкости инструмента.

В справочнике [24] указывается, что при одноинструментальной обработке период стойкости следует выбирать в пределах    30–60 мин. Тогда значение стойкости инструмента принимаем:

Т = 60 мин.

Продолжение прил. 6

 

2.4. Определение скорости главного движения резания инструмента по формуле:

 

где  – безразмерный коэффициент, определяется по справочнику [24]. Для внутреннего конусного точения бронзы с НВ 110 резцами из твердого сплава Т15К6 с подачами свыше 0,2 мм/об, значение коэффициента:

 

 

t – глубина резания при одном проходе инструмента:

 

   – подачи инструмента,

m, x, y – безразмерные показатели степени, принимаются по справочнику [24]:

 

m = 0,2; x = 0,12; y = 0,4;

 

 – коэффициент, учитывающий отличие заданных условий обработки от эталонных, является произведением коэффициентов:  

 

где – коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

 – коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки;

 – коэффициент, учитывающий материал инструмента;

– коэффициенты, учитывающие влияние главного и вспомогательного углов в плане;

 – коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине резца.

Коэффициенты  и   при одноинструментальной обработке не учитываются.

 

Продолжение прил. 6

 

Тогда

Коэффициент  рассчитывается по формуле

 

 

где  – показатель степени при обработке, принимается по справочнику [24]. Для Бронзы с обработкой резцами из твердого сплава:

 

 

 – твердость материала, HB = 110.

Тогда коэффициент :

 

 

Коэффициент  принимается по справочнику [24] – для бронзовых отливок с коркой при нормальной загрязненности поверхности:

Коэффициент  принимается по справочнику [24], для обрабатываемого материала – бронза и инструментального материала – твердый сплав Т15К6,

Коэффициенты   ,  определяются по справочнику [24]:

 (главный угол в плане φ = 45);

 (вспомогательный угол в плане φ1 = 45);

 – учитывается только для резцов из быстрорежущей стали, то есть .

Значение коэффициента :

 

 

Значение скорости резания:

 

2.5 Определение частоты вращения детали по формуле

 

Продолжение прил. 6

 

где – скорость главного движения резания инструмента:

 

D – диаметр обрабатываемой поверхности.

Тогда усредненная частота вращения определится как средняя частота при максимальном и минимальном диаметре:

 

 

 мин^–1

Корректируем полученную частоту вращения по паспортным данным станка – назначаем ближайшее наименьшее значение           n = 400 мин^-1.

Определение фактической скорости резания, производится по формуле:

где D – диаметр обрабатываемой поверхности;

n – принятая частота вращения шпинделя, n = 400 мин^-1

Тогда

 

 

.

 

В дальнейших расчетах используем значение скорости резания 62,8 .

2.6. Определение величины составляющих сил резания. При точении наибольшее влияние на мощность резания оказывает составляющая . Она рассчитывается по формуле:

Продолжение прил. 6

 

где , x, y, n – коэффициент и показатели степени, характеризующие условия обработки, принимаются по справочнику [24]. Для внутреннего конусного точения бронзы с НВ 110 резцами из твердого сплава значение коэффициентов:

 

 

x = 1, y = 0,66, n = 0;

 

 – подачи инструмента,

 – принятая скорость резания, v = 62,8 м/мин;

– глубина резания при одном проходе инструмента:

 

– коэффициент, учитывающий влияние условий резания (отличие заданных от эталонных). Является произведением коэффициентов:

 

где  – коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

 – коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане;

 – коэффициент, учитывающий влияние переднего угла;

 – коэффициент, учитывающий  влияния угла наклона главной режущей кромки;

 – коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине резца.

Коэффициент  определяется по формуле:

,

где  – показатель степени при обработке, принимается по справочнику [24]. Для бронзы с обработкой резцами из твердого сплава

 

Продолжение прил. 6

 

НВ – твердость материала, HB = 110.

 

Коэффициент , , ,  определяем по справочнику [24]:

 

;

 – учитывается только для резцов из быстрорежущей стали:

.

Тогда:

Сила  будет равна:

 

1209 Н.

 

2.7. Определение мощности резания:

 

,

 

где – сила резания,

 – скорость главного движения резания, v = 62,8 .

Проверим, достаточна ли мощность привода станка для осуществления процесса резания. Должно выполняться условие:

N < N _шп,

где N _шп– мощность на шпинделе станка:

N _шп = N _эл × η,

 

где N _эл – мощность электродвигателя станка, принимается по паспортным данным станка:

N _эл = 10 кВт;

 

η – к. п. д. передачи, принимается по паспортным данным станка:

 

η = 0,75.

Продолжение прил. 6

 

Мощность на шпинделе станка:

N _шп = 10 × 0,75 = 7,5 кВт,

 

Условие выполняется, обработка возможна.

 

2.8. Определение основного времени обработки – по формуле:

 

где i – число проходов инструмента, i = 10;

n – частота вращения детали, n = 400 мин^-1;

– подачи инструмента, ;

L – длина рабочего хода резца, определяемая по формуле:

 

  

где l – длина обрабатываемой поверхности;

y – врезание резца, определяется по формуле:

 

 

Δ – перебег резца, можно принять: Δ = 2 мм.

Длина обрабатываемой поверхности:

 

 

Длина рабочего хода резца:

 

 

Значение основного времени:

 

.

Продолжение прил. 6

Продолжение прил. 6

Фрезерование

Исходные данные для расчета режима резания

Обрабатываемая поверхность	Шпоночный паз
Материал заготовки	Сталь 50Г ГОСТ 4543–71
Предел прочности Твердость	650 МПа 202НВ
Требуемая шероховатость обработанной поверхности	Rz = 20 мкм
Ширина паза	20 мм
Глубина паза	5 мм
Длина паза	40 мм

 

Для фрезерования шпоночного паза используем фрезерный станок 6Н81, а также пальчиковую фрезу Р18 20ГОСТ 9140–78.

3.1. Определение глубины резания.

Глубина шпоночного паза 5 мм, соответственно глубина резания будет равна: t = 5 мм.

3.2. Определение подачи на зуб. Рекомендуемая подача на зуб при черновом фрезеровании определяется по справочнику [26].

Значение подачи на зуб:

3.3. Определение стойкости инструмента.

В справочнике [25] указывается, что при одноинструментальной обработке период стойкости следует выбирать в пределах 120–160 мин. Тогда значение стойкости инструмента назначаем:

3.4. Определение скорости резания.

Определение скорости резания производится по формуле:

 

где  – коэффициент, определяемый по справочнику [26]:

Продолжение прил. 6

D – диаметр фрезы, D = 20 мм;

B – ширина фрезы, B = D = 20 мм;

z – число зубьев фрезы, z = 2;

t – глубина резания, t = 5 мм;

– стойкость инструмента,

m, x, y, u, p, q –показатели степени, определяемые по справочнику [26]:

m = 0,26, x = 0,3, y = 0,25, u = 0, p = 0, q = 0,3;

 – общий поправочный коэффициент, определяется по формуле:

где  – коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки, при обработке стали определяется по формуле:

где σ_В – предел прочности материала заготовки σ _v = 650 МПа;

 – показатель степени при обработке принимается по справочнику [26]. Для стали при обработке резцами из быстрорежущей стали

Тогда значение коэффициента влияния материала заготовки:

 – коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки, определяется по справочнику [26]:

 

 

 – коэффициент, учитывающий материал инструмента, определяется по справочнику [26]:

Тогда значение общего поправочного коэффициента:

Значение скорости резания инструмента:

 

.

 

Продолжение прил. 6

 

3.5. Определение частоты вращения шпинделя.

Частота вращения шпинделя, соответствующая скорости резания, определяется по формуле:

где – скорость резания инструмента:

 D – диаметр фрезы, D = 20 мм.

 

Корректируем полученную частоту вращения по паспортным данным станка – принимаем ближайшее наименьшее значение         n = 945 мин^-1.

Необходимо уточнить скорость резания по принятым оборотам шпинделя:

 

 

где D – диаметр фрезы, D = 20 мм;

n – принятая частота вращения инструмента, n = 945 мин^-1;

 

3.6. Определение минутной подачи.

Определение минутной подачи, производится по формуле:

 

где Z – число зубьев фрезы, для данной фрезы Z = 2;

n – принятая частота вращения инструмента, n = 945 мин^-1;

 – подача на зуб,

Значение минутной подачи:

 

3.7. Определение силы резания.

Главная составляющая силы резания при фрезеровании – окружная сила, определяемая по формуле:

 

Продолжение прил. 6

 

где С_р – коэффициент, принимается по справочнику [26];

 

 

x, y, u, q, w – коэффициенты степени, определяются по справочнику [26]:

x = 0,86, y = 0,72, u = 1, q = 0,86, w = 0;

 

n – принятая частота вращения инструмента,  n = 945 мин^-1;

 – подача на зуб,

D – диаметр фрезы, D = 20 мм;

B – ширина фрезы, B = D = 20 мм;

z – число зубьев фрезы, z = 2;

t – глубина резания, t = 5 мм;

 – поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала, определяются по формуле:

 

где σ_В – предел прочности материала заготовки, σ _v = 650 МПа;

n – показатель степени, принимается по справочнику [26]:

n = 0,3.

 

Тогда значение коэффициента:

 

 

Значение силы резания:

 

 

3.7. Определение мощности резания.

Мощность резания определяется по формуле:

 

,

 

Продолжение прил. 6

 

где P_z  – сила резания,

 – скорость главного движения резания, v = 59,346 м/мин.

Проверим, достаточна ли мощность привода станка для осуществления процесса резания. Должно выполняться условие:

N < N _шп

где N _шп, – мощность на шпинделе станка:

N _шп = N _эл × η,

 

где N _эл – мощность электродвигателя станка, принимается по паспортным данным станка:

N _эл = 4,5 кВт;

 

η – к. п. д. передачи, принимается по паспортным данным станка:

 

η = 0,75.

Мощность на шпинделе станка:

N _шп = 4,5 × 0,75 = 3,375 кВт.

 

Условие выполняется, обработка возможна.

 

3.8. Определение основного времени обработки заготовки, по формуле:

где L – расчётная длина обрабатываемой поверхности, при фрезеровании шпоночного паза можно принять равной длине паза;

L = 40 мм;

i – число проходов фрезой, i = 1;

 – минутная подача,

 

Значение основного времени обработки:

Продолжение прил. 6

Продолжение прил. 6

Шлифование

Исходные данные для расчета режима резания

Обрабатываемая поверхность	Наружная цилиндрическая
Материал заготовки	Сталь 40Х ГОСТ 4543–71
Предел прочности Твердость	980 МПа 200НВ
Требуемая шероховатость обработанной поверхности	Ra = 0.32 мкм
Диаметр вала	D = 80 мм
Длина обрабатываемой поверхности	L = 80 мм

 

Для заданной операции используем станок кругло-шлифовальный 3Б153У. Так как схема шлифования наружная, то применяем шлифовальный круг 24А36-60С1К ГОСТ 2424–83.

 

4.1. Определение глубины резания.

Припуск на обработку при наружном шлифовании равен:

h = 0,1мм.

Припуск снимаем за 4 прохода, то есть принимаем i = 4. Тогда величина глубины резания составит:

t = 0,025 мм.

 

4.2. Определение поперечной подачи.

Исходя из условия задания, поперечную подачу выбираем по справочнику [26]:

 

4.3. Определение продольной подачи.

Продольной подачей считается перемещение детали вдоль оси за один оборот. Она определяется по формуле:

 

 

Продолжение прил. 6

 

где В – ширина шлифовального круга, определяемая по справочнику [26];

 

β – расчетный коэффициент, значение коэффициента β выбирается по справочнику [26]:

 

Тогда продольная подача будет равна:

 

4.4. Определение частоты вращения детали.

Частота вращения детали определяется по формуле:

 

 

где  – диаметр шлифуемой поверхности:

 

t – глубина резания, t = 0,025 мм;

Т – стойкость шлифовального круга, принимается по справочнику [26]:

T = 45 мин.

 

, m, x – коэффициент и показатель степени, выбираются по справочнику [26]:

 

, m = 0,5, x = 1,0;

 

тогда расчетная скорость вращения детали равна:

 

 

Определение расчетной частоты вращения детали – по формуле:

 

где  – скорость вращения детали, v _Д = 307 м/мин;

 – диаметр шлифуемой поверхности,

Продолжение прил. 6

 

Расчетная частота вращения детали равна:

 

 

Корректируем полученную частоту вращения по паспортным данным станка. Так как на данном станке бесступенчатое регулирование частоты вращения детали, то назначаем частоту вращения детали 1200 мин^-1.

 

4.5. Определение скорости вращения шлифовального круга.

Скорость вращения шлифовального круга находится по формуле:

 

 

где D_к – диаметр шлифовального круга, принимается по справочнику [26]. В соответствии с паспортными данными станка назначаем диаметр круга:

 

D _к = 200 мм;

 

n_к – частота вращения шлифовального круга, принимается по паспортным данным станка:

 

 

Тогда скорость вращения шлифовального круга будет равна:

 

 

4.6. Определение скорости перемещения стола.

Скорость перемещения стола находится по формуле:

 

 

где  – продольная подача, ;

    – частота вращения детали, .

Продолжение прил. 6

 

Значение скорости перемещения стола:

 

 

Полученное значение   должно находиться в пределах скоростей перемещения стола, указанных в паспорте выбранного станка. В противном случае необходимо провести корректировку .

В данном случае нужна корректировка, так как по паспортным данным станка значение скорости стола 0,1–5,0 м/мин.

Тогда значение частоты вращения детали будет равно:

 

 

Значение скорости перемещения стола:

 

 

В данном случае корректировку проводить нет необходимости, так как полученная скорость перемещения стола находится в допустимых пределах выбранного нами станка.

Необходимо уточнить скорость вращения детали при её измененной частоте вращения:

 

 

где n _д – измененная частота вращения детали,

 – диаметр шлифуемой поверхности,

Значение скорости вращения детали:

 

 

4.7. Определение силы резания.

Определение тангенциальной силы резания по формуле:

 

 

Продолжение прил. 6

 

где , u, x, y – коэффициенты, которые определяются по справочнику [26]:

 

, u = 0,5, x = 0,55, y = 0,5;

– продольная подача;

 – уточненная скорость вращения детали,

t – глубина резания, t = 0,025 мм;

тогда тангенциальная сила резания будет равна:

 

 

4.8. Определение мощности на вращение шлифовального круга.

Мощность на вращение шлифовального круга определяется по формуле:

 

где  – сила резания,

 – скорость вращения шлифовального круга,

Значение мощности:

 

Проверим, достаточна ли мощность привода станка для осуществления процесса резания. Должно выполняться условие:

N < N _шп

где N _шп– мощность на шпинделе станка:

N _шп = N _эл × η,

 

где N _эл – мощность электродвигателя станка, принимается по паспортным данным станка:

N _эл = 5,5 кВт;

 

η – к. п. д. передачи, принимается по паспортным данным станка:

 

η = 0,8.

Продолжение прил. 6

 

Мощность на шпинделе станка:

N _шп = 5,5 × 0,8 = 4,4 кВт.

 

Условие выполняется, обработка возможна.

 

4.9. Определение основного времени обработки заготовки по формуле:

где L – длина продольного хода детали:

L = l + B;

 

где l – длина обрабатываемой поверхности, l = 80 мм;

В – ширина круга, B = 70 мм;

Длина обрабатываем