Расчет и назначение режимов резания на операции ТП

Расчет режимов резания включает в себя определение глубины резания подачи и скорости резания, необходимых для вычисления времени на обработку. Подробный расчет производим для 3 – 5 характерных операций технологического процесса.

 

Оп. 015 Токарная.

Оборудование – токарно-винторезный станок модели 16К20

Параметры
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки: над станиной
над суппортом
Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя
Наибольшая длина обрабатываемой заготовки
Шаг нарезаемой резьбы: метрической	0,5-112
дюймовой, число ниток на дюйм	56-0,5
модульной, модуль	0,5-112
питчевои, питч	56-0,5
Частота вращения шпинделя, об/мин	12,5-1600
Число скоростей шпинделя
Наибольшее перемещение суппорта:
продольное
поперечное
Подача суппорта, мм/об(мм/мин):
продольная	0,05-2,8
поперечная	0,025-1,4
Число ступеней подач
Скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин:
продольного
поперечного
Мощность электродвигателя главного привода, кВт
Габаритные размеры (без ЧПУ):
длина
ширина
высота
Масса, кг

 

Рисунок 2.8 Операционный эскиз к опер 15

Технологические переходы:

Переход 1. Установить заготовку и закрепить

Патрон трехкулачковый

Переход 2. Подрезать торец 2 выдерживая размеры согласно с

эскизом

Резец проходной упорный ГОСТ 18876-80 Т15К6 j=90^о

Штангенциркуль ШЦ- II-0...250-0,1

Переход 3 Центровать торец 2 выдерживая размеры согласно с

эскизом

Сверло центровочное ГОСТ 14952-75 Ø 5А

Переход 4. Подвести центр и закрепить

Центр, вращающийся ГОСТ 8742-75

Переход 5. Точить поверхности 1 и 3 предварительно в размер Ø41,42_-0,39

Резец проходной упорный ГОСТ 18876-80 Т15К6 j=90^о, R3

Штангенциркуль ШЦ- I-0...160-0,05

Переход 6. Точить поверхности 1 и 3 окончательно

Резец проходной упорный ГОСТ 18876-80 Т15К6 j=90^о, R0,8

Микрометр МК 25…50 -0,01 ГОСТ6507-78

Переход 7 Раскрепить, снять уложить в тару

Переход 2 (определение режимов резания аналитически)

Глубина резания: t₁ = z =1,8мм. (расчет припусков на мех. обработку)

Подача: S_o =0,3 мм /об [4, таб.13]

Скорость резания

(2.34)

 

где С_V, m, x, y – эмпирические постоянная и показатели степени в расчете скорости резания. С_V =350, m=0,2, x=0,15, y=0,35 [4, таб.18, стр.270]

Т – рекомендованная стойкость инструмента.

Т=90 мин [4, стр. 268]

К_v= К _mv · К _nv ·К _иv· К _φv· К _rv (2.35)

К _mv – Коэффициент обрабатываемого материала

К _nv - Коэффициент состояния поверхности заготовки.

К _иv - Коэффициент инструментального материала.

К _φv - Коэффициент главного угла в плане инструмента.

К _rv - Коэффициент радиуса при вершине инструмента.

К _mv = для стали 40Х [4, таб.4, стр.263]

К _nv = 0,8 обработка по корке [4, таб.18, стр.270]

К _иv =1,0 для Т15К6 [4, таб.18, стр.270]

К _φv= 0,8 φ=90°, К _rv =1,0 R=3 [4, таб.18, стр.270]

 

Частота вращения шпинделя

об/мин

где D =44,3 – наибольший диаметр обрабатываемой поверхности.

по паспорту станка принимаем n = 800 об/мин

Действительная скорость резания

(2.36)

м/мин

Сила резания

P_z = 10 C _pz · t^x · s^y · Vⁿ · K_p (2.37)

P_z =10 · 300 · 1,8¹ · 0,3 ^0,75 · 111,34^-0,15 · 1,059=1143,23 Н

Где C _pz=300, x= 1, y= 0,75, n=-0,15 –эмпирические коэффициент и показатели степени в формуле силы резания.

K_p – поправочный коэффициент на силу резания в зависимости от условий резания

K_p = K_jp ×K_gp× K_lp × K_mp × K_rp (2.38)

K_p = 1,0 · 0,89 · 1,0 × 1,0 × 1,19 = 1,059

K_mp = - [4,табл.9стр. 264] - поправочный коэффициент на силу резания, учитывающий влияние обрабатываемого материала;

K_jp= 0,89 j=90° - [4,табл.23стр. 275] - поправочный коэффициент на силу резания, учитывающий влияние главного угла в плане;

K_gp=1,0 g= 10°- [4,табл.23стр. 275] - поправочный коэффициент на силу резания, учитывающий влияние переднего угла;

K_lp =1,0 - [4,табл.23стр. 275] - поправочный коэффициент на силу резания, учитывающий влияние угла наклона главной режущей кромки;

K_rp = 1,19 r =3,0 мм - [4,табл.23стр. 275] - поправочный коэффициент на силу резания, учитывающий влияние радиуса при вершине резца.

Мощность резания

(2.39)

кВт.

Машинное время на переходе

(2.40)

мин

Переход 3 Центровать торец 2 выдерживая размеры согласно с

эскизом (определение режимов резания аналитически)

Глубина резания t = 5 / 2 =2,5 мм

Подача S_T = 0,1 мм/об [4,табл.25,стр. 277 ].

Скорость резания

(2.41)

где С_V, m, q, y – эмпирические постоянная и показатели степени в расчете скорости резания. С_V =3,5; m=0,2; q=0, 5; y=0,45 [4, таб.28, стр.278]

Т – рекомендованная стойкость инструмента.

Т=30 мин [4,табл.30 стр. 279]

К_v= К _mv · К _Lv ·К _иv (2.42)

К_v =0,75 ·1,0 ·1,0·1,0 = 0,75

К _mv = [4,табл.3 стр. 261]– коэффициент обрабатываемого материала для стали 40Х

К_Lv = 1,0 [4,табл.31 стр. 279] - коэффициент глубины.

К _иv =1,0 [4,табл.6 стр. 262] - Коэффициент инструментального материала.

К _3v =0,75 [прим. стр. 278] - Коэффициент учитывающий форму заточки сверла.

Частота вращения сверла

об/мин

по паспорту станка принимаем n = 250 об/мин

Действительная скорость резания

м/мин

Крутящий момент при сверлении

M_кр = 10С_м D^q S^y K_p (2.43)

M_кр =10 · 0,0345 ·5²·0,1 ^0,8·1,0 =0,908 Нм

где С_M, q, y – эмпирические постоянная и показатели степени в расчете скорости резания. С_M=0,0345, q=2, y=0,8 [4, таб.28, стр.278]

К_p= К _mp =(σ_b/750)ⁿ =(750/750)^0,75=1,0

[4,табл.9 стр. 263]– коэффициент обрабатываемого материала на силу резания

Осевая сила резания

Ро = 10С_м D^q S ^y K_p (2.44)

Ро =10 · 68·5¹·0,1^0,7·1,0=474,44 Н

где С_р, q, y – эмпирические постоянная и показатели степени в расчете скорости резания. С_р =68, q=1,0, y=0,7 [4, таб.28, стр.278]

К_p = К _mp =(σ_b/750)ⁿ (2.45)

К_p =(750/750)^0,75=1,0

[4,табл.9 стр. 263]– коэффициент обрабатываемого материала на силу резания

Мощность резания

(2.46)

кВт

Машинное время на переходе

мин

Переход 4. Подвести центр и закрепить

Центр, вращающийся ГОСТ 8742-75

Переход 5. Точить поверхности 1 и 3 предварительно (определение режимов резания по нормативам)

Резец проходной упорный ГОСТ 18876-80 Т15К6 j=90^о, R3

· Глубина резания: t = 2,5 мм.

· Подача: S_o =0,25 мм /об [5, табл. 31]

· Скорость резания

V=V_T· К_v (2.47)

Где V_T - табличное значение скорости резания. Для 40Х

V_T= 185 м/мин [5,табл. 36].

К _mv = 0,9 для стали 40Х [5, табл. 1].

К _nv = 0,8 обработка необработанной поверхности после штамповки [5,табл. 37].

К _иv =1,0 для Т15К6 [5,табл. 37].

К _φv= 0,81 φ=90° [5,табл. 37].

К _Rv= 0,75 R=3 мм [5,табл 37].

V=185 ∙ 0,9 ∙ 0,8 ∙1,0 ∙ 1,0∙ 0,81∙ 0,75 = 80,919 м / мин

Частота вращения шпинделя

об/мин

где D =41,42–диаметр обрабатываемой поверхности на переходе.

по паспорту станка принимаем n =630 об/мин

· Действительная скорость резания

м/мин

· Машинное время на переходе

мин

Переход 6. Точить поверхности 1 и 3 окончательно (определение режимов резания по нормативам)

Резец проходной упорный ГОСТ 18876-80 Т15К6 j=90^о, R0,8

· Глубина резания: t = 1 мм.

· Подача: S_o =0,12 мм /об [5, табл. 31]

· Скорость резания

V_T - табличное значение скорости резания. Для 40Х

V_T= 185 м/мин [5,табл. 36].

К _mv = 0,9 для стали 40Х [5, табл. 1].

К _nv = 1,0 обработка предварительно обработанной поверхности [5,табл. 37].

К _иv =1,0 для Т15К6 [5,табл. 37].

К _φv= 0,81 φ=90° [5,табл 37].

К _Rv= 1,0 R=0,8 мм [5,табл 37].

V=185 ∙ 0,9 ∙ 1,0 ∙1,0 ∙ 1,0∙ 0,81∙ 1,0 = 134,87 м / мин

Частота вращения шпинделя

об/мин

где D =40,106–диаметр обрабатываемой поверхности на переходе.

по паспорту станка принимаем n =1000 об/мин

· Действительная скорость резания

м/мин

· Машинное время на переходе

мин

 

Операция 030 Фрезерная с ЧПУ

Фрезерный с ЧПУ 66902ПМФ2

Параметры
Размеры рабочей поверхности стола	320 х х250
Наибольшая масса обрабатываемой заготовки, кг
Наибольшие перемещения: стола:
продольное поперечное
шпиндельной головки (бабки) вертикальное
Расстояние от оси шпинделя до рабочей поверхности стола	15(наим.)
Расстояние от торца шпинделя до центра стола или до рабочей поверхности стола	170(наим.)
Конус отверстия шпинделя (по ГОСТ 15945-82)
Вместимость инструментального магазина, шт
Наибольший диаметр инструмента, загружаемого в магазин: без пропуска гнезд
с пропуском гнезд
Число ступеней вращения шпинделя
Частота вращения шпинделя, об/мин	50-2500
Число рабочих подач Рабочие подачи (продольная, поперечная, вертикальная), м/мин	2,5 - 400
Наибольшая сила подачи стола, МН
Скорость быстрого перемещения (стола и шпиндельной бабки), мм/мин
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт
Габаритные размеры:
длина
ширина
высота
Масса, кг

 

Рисунок 2.9 Операционный эскиз к опер 15

 

Технологические переходы:

Переход 1. Установить и закрепить заготовку

Приспособление специальное

Переход 2. Фрезеровать паз 16 по программе.

Фреза концевая цилиндрическая Ø9 ГОСТ 17025-91, Р6М, z=3

Штангенциркуль ШЦ-I-0...125-0,1

Переход 3. Фрезеровать колодец 17 предварительно по программе.

Фреза концевая цилиндрическая Ø8 ГОСТ 17025-91, Р6М, z=3

Штангенциркуль ШЦ-I-0...125-0,1

Переход 4 Фрезеровать колодец 17 окончательно по программе.

Фреза концевая цилиндрическая Ø2 ГОСТ 17025-91, Р6М, z=3

Калибр индикаторный специальный

 

Переход 2 (расчет режимов аналитически)

Глубина резания t = 2 мм

Подача: S_z =0,06 мм /зуб [4, таб.34 стр. 283]

Параметры фрезы: диаметр D_Ф = 9 мм; z = 3

Ширина фрезерования В =9 мм (по чертежу детали)

Количество проходов N=1

Скорость резания

(2.48)

где С_V, m, x, y, q, u, р - эмпирические постоянная и показатели степени в расчете скорости резания. С_V =12; m=0,33; x=0,5; y=0,5; q=0,45; u=0,1; p=0.1 [4, таб.39, стр.287]

Т – рекомендованная стойкость инструмента.

Т=80 мин [4,табл. 40,стр. 290]

К_v= К _mv · К _nv ·К _иv

К _mv – Коэффициент обрабатываемого материала

К _nv - Коэффициент состояния поверхности заготовки.

К _иv - Коэффициент инструментального материала.

К _mv = для стали 40Х[4, таб.4, стр.263]

К _nv = 1,0 обработка предварительно обработанной поверхности [4, таб.18, стр.270] К _иv =1,0 для Р6М5 [4, таб.18, стр.270]

Частота вращения шпинделя

об /мин

где D = 9 мм– диаметр фрезы. По паспорту станка принимаем n =500 об/мин

Действительная скорость резания

м/мин

Сила резания

(2.50)

Н

Где C _pz=82,5, x= 1,0, y= 0,75, q=1,3, u=1,1, w=0,2 – эмпирические коэффициент и показатели степени в формуле силы резания.

K_mp =

- [4,табл.9стр. 264] - поправочный коэффициент на силу резания, учитывающий влияние обрабатываемого материала;

Радиальная сила резания

P_y=0,5P_z (2.51)

P_y =0,5×1244,77= 622,39 H

Осевая сила резания

Р_х=0,3 × tg w × P_z (2.52

Р_х = 0,3× tg 20 × 1244,77 =135,92

Составляющая силы резания создающая напряжения изгиба

(2.53)

Н

Мощность резания

(2.54)

кВт.

Машинное время на переходе

мин

Переход 3

Глубина резания t =8/2= 4 мм,

Подача S₀ = 0,06 мм/зуб [5,табл.64].

Скорость резания

V_T - табличное значение скорости резания. Для 40Х V_T=18 м/мин [5,табл.82].

V = 18×1,0×0,57 =10,26 м/мин

Частота вращения фрезы

об/мин

по паспорту станка принимаем n = 400 об/мин

Действительная скорость резания

м/мин

Машинное время на переходе

(2.55)

мин

Переход 4

Глубина резания t₁ =0,5 мм,

Подача S_z = 0,02 мм/зуб [5, табл.106].

Скорость резания

V_T - табличное значение скорости резания. Для 40Х V_T= 18 м/мин [5, табл.134].

V = 18×1,0×0,57 ·0,5=5,13 м/мин

Частота вращения фрезы

об/мин

по паспорту станка принимаем n = 800 об/мин

Действительная скорость резания

м/мин

Машинное время на переходе

мин

 

Операция 055 Шлифовальная

Круглошлифовальный станок мод. 3М153

Параметры
Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки:
диаметр
длина
Рекомендуемый (или наибольший) диаметр наружного шлифования:
Наибольшая длина наружного шлифования:
Высота центров над столом
Наибольшее продольное перемещение стола
Угол поворота стола, °:
по часовой стрелке
против часовой стрелки
Скорость автоматического перемещения стола (бесступенчатое регулирование), м/мин	0,02-5
Частота вращения, об/мин, шпинделя заготовки с бесступенчатым регулированием	50-1000
Конус Морзе шпинделя передней бабки и пиноли задней бабки
Наибольшие размеры шлифовального круга:
наружный диаметр
высота
Перемещение шлифовальной бабки:
наибольшее
на одно деление лимба	0,0025
за один оборот толчковой рукоятки	0,0005
Частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин, при наружном шлифовании:	1910; 1340
Скорость врезной подачи шлифовальной бабки, мм/мин	0,03-3
Дискретность программируемого перемещения (цифровой индикации) шлифовальной бабки	0,001
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	5,5
Габаритные размеры (с приставным оборудованием):	3070 Х 2400 Х 2075
Масса (с приставным оборудованием), кг

 

Технологические переходы:

Переход 1. Установить и закрепить заготовку

Приспособление цанговое специальное

Переход 2. Шлифовать поверхности 1 и 3, выдерживая размеры согласно с эскизом.

Круг шлифовальный 1А1 500х76х20 24А10-П СМ1-С1 7 К5 35 м/с А1 кл. ГОСТ 2424-98

Скоба Ø40h6(_-0.016) предельная ГОСТ16775-91

Глубина резания t= 0,076 мм.

Подача: радиальная S _рад= 0,0075 мм/об[3,табл. 54, стр. 301];

продольная S _прод= 0,2 · В= 0,2 · 20 = 4 мм/об[3,табл. 54, стр. 301].

Скорость вращения детали V= 25 м/мин[3,табл. 54, стр. 301].

Скорость вращения шлифовального круга V=35 м/мин [3, табл. 54, стр.301]

Частота вращения детали

(2.56)

об/мин

по паспорту станка принимаем n =200 об/мин

Действительная скорость вращения детали

м/мин

Эффективная мощность при шлифовании

 

(2.57)

 

Машинное время на переходе

мин

Для остальных операций техпроцесса режимы обработки назначаем по нормативам [5] и заносим в таблицу 1.10.

 

Таблица 1.10 - Сводная таблица режимов резания

№ оп	Оборудование	№ пер	Обрабатываемая поверхность	Режимы обработки
t, мм	S, мм/об	nст, об/мин	Vд, м/мин	To, мин
	Токарный 16К20			1,8	0,3		111,34	0,142
		2,5	0,1		9,42	1,36
	1,3	2,5	0,25		81,97	1,15
	1,3		0,12		125,99	1,52
	Токарный с ЧПУ 16К20Ф3С5		4,5	2,5	0,25		98,96	0,495
		12,5	0,2		24,7	3,25
		1,5	0,12		55,41	2,64
	7, 8, 12	1,5	0,2		81,15	1,21
	11, 13, 9		0,12		85,105	1,18
			1,5		28,	0,26
	Вертикально-сверлильный 2Н125			0,5	0,05		1,56	3,04
	Фрезерный с ЧПУ 6902ПМФ2				0,06		14,14	0,411
			0,06		10,26	1,416
		0,5	0,02		5,13	1,15
	Вертикально-сверлильный 2Н125				0,12		3,77	1,25
		0,5	0,5		1,01	0,6
	Вертикально-сверлильный 2Н125				0,12		3,77	1,25
		0,5	0,5		1,01	0,6
	Круглошлифовальный 3М153		1,2	0,1	0,005	200 об/мин	35 м/с
	Внутришлифовальный 3К225А			0,1	0,05	200 об/мин	25 м/с	1,4
		0,1	0,05	200 об/мин	25 м/с	2,1

 

 

Нормирование операций

Определение нормы машинного времени:

Т_М=Σ t_мі (2.58)

где, Σ t_мі – сумма машинных времен по переходам;

Определение норм вспомогательного времени:

Вспомогательное время

 

Т_в = Т_уст + Т_пер +Т_контр (2.59)

 

, где Т_уст – вспомогательное время, связанное с установкой, снятием детали.

Т_пер – вспомогательное время связанное с переходом;

Т_контр – вспомогательное время на контрольные измерения.

Значения Т_уст, Т_пер,Т_контр приводятся в нормативных источниках [7 ].

Штучное время на операцию:

 

(2.60)

 

где, а _тех, а _орг, а _отл - время на техническое, организационное обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности рабочего.

Штучно-калькуляционное время:

 

(2.61)

 

где, Т _пз - подготовительно-заключительное время на настройку операции;

n - количество деталей в запускаемой партии.

 

Нормирование операции 015 Токарная.

Оперативно-машинное время работы станка

Т_м =∑t₀ =0,142+1,36+1,15+1,52+0,495=4,667

Оперативно-вспомогательное время

Т_в = 0,25+0,34+0,313=1,203 мин.

Т_уст =3× 0,03+0,16=0,25 мин,[карта 10, 7]

Т_пер = 0,35+0,03+0,03+0,2+0,03=0,64 мин, [2,табл.1.11]

Т_контр =0,12+0,073+0,1=0,313 мин, [карта 76, 7]

Штучное время

а_{обслотд}= 10% (Т_м +Т_в) [2, стр.41]

Т_шт = (4,667+1,203)(1+(10/100)) =6,457 мин

Подготовительно-заключительное время Т = 25 мин, [ карта 10, 7]

Штучно-калькуляционное время:

мин

Нормирование операции 030 Фрезерная с ЧПУ

Оперативно-машинное время работы станка по программе

Т_0а =∑t₀ =0,411+1,416+1,15=2,977 мин.

Оперативно-вспомогательное время

Т_в = 0,21+0,32=0,53 мин.

Т_уст =0,12+0,09=0,21 мин,[карта 10, 7]

Т_пер = 0,07+0,08+0,14+0,03=0,32 мин, [2,табл.1.11]

Т_контр =0,08+0,184+0,07=0,334 мин, [карта 76, 7] перекрывается машинным временем

Штучное время

а_{обслотд}= 10% (Т_м +Т_в) [2, стр.41]

Т_шт = (2,977+0,53)(1+(10/100)) =3,858 мин

Подготовительно-заключительное время Т = 30 мин, [ карта 10, 7]

Штучно-калькуляционное время:

мин

 

Нормирование операции 055 Шлифовальная

Оперативно-машинное время работы станка по программе

Т_0а =2 мин.

Оперативно-вспомогательное время

Т_в = 0,18+0,3+0=0,48 мин.

Т_уст =0,12+0,06=0,18 мин,[карта 10, 7]

Т_пер = 0,13+0,14+0,03=0,3 мин, [2,табл.1.11]

Т_контр =0,22+0,184+0,075=0,479 мин, [карта 76, 7] - перекрывается машинным временем

Штучное время

а_{обслотд}= 10% (Т_м +Т_в) [2, стр.41]

Т_шт = (2+0,48)(10/100)) =2,728 мин

Подготовительно-заключительное время Т = 19 мин,[ карта 10, 7]

Штучно-калькуляционное время:

мин

 

Для остальных операций техпроцесса нормирование производится аналогично вышеуказанному расчету, и результаты расчета сводим в таблицу 1.11.

Таблица 1.11 - Нормы времени по операциям

№ оп.	Наименование операции	Модель станка	То	Тв	Тшт	Тпз	Тшт.к
	Токарно-винторезная	Токарный 16К20	4,667	1,203	6,457		6,561
	Токарная с ЧПУ	Токарный с ЧПУ 16К20Ф3С5	8,54	0,592	10,05		10,17
	Сверлильная	Вертикально-сверлильный 2Н125	3,04	0,423	3,809		3,892
	Фрезерная с ЧПУ	Фрезерный с ЧПУ 6902ПМФ2	2,977	0,53	3,858		3,983
	Сверлильная	Вертикально-сверлильный 2Н125	1,85	0,612	2,708		2,792
	Сверлильная	Вертикально-сверлильный 2Н125	1,85	0,612	2,708		2,792
	Круглошлифовальная	Круглошлифовальный 3М153		0,48	2,798		2,807
	Внутришлифовальная	Внутришлифовальный 3К225А	3,5	0,516	4,418		4,501