 |
Оптимизация продольного точения .
|
|
|
|
При проектировании технологической операции «010 Токарная с ЧПУ» продольного точения заданной детали принимаем в качестве наилучшей скорости резания значение Vн и стремимся сохранить Vн = const на каждой ступени. Это будет возможно в том случае, если выполняются следующие очевидные условия:
pd1 n1 pd2 n2 pdk nk Vн = ────; Vн = ────; ………. Vн = ────;
1000 1000 1000
где di – диаметральные размеры i-ой ступени заготовки;
ni – частоты вращения заготовки при обработке i –той ступени
Рис.4 Расчетная схема (а) и график (б) частот вращения заготовок при продольном точении.
Поскольку при технологическом анализе и построении рабочего чертежа детали приняли:
d2 = d1 ·j; d3 = d2 ·j = d1 ·j; dk = dk-1·j = d1 ·j;
то условие: d1 ·n1 = d2 ·n2 = ….= dk·nk будет соблюдаться в том случае, если:
n2 = n1 /j; n3 = n2 /j = n1 /j; ….. nk = n1 /j;
Иначе, для обеспечения постоянства наилучшей скорости резания Vн при обработке каждой отдельной ступени необходимо и достаточно, чтобы: di ·ni = const.
В нашем случае, с j = 1.25, и при А1 = 30мм, то по формуле получим:
A2=30*1.25=37.5мм, А3=46.8мм, А4=58.6мм.
Для станков с j=1.25 имеем следующий стандартный ряд частот вращения шпинделя:
(1.00; 1.25; 1.60; 2.00; 2.50; 3.15; 4.00; 5.00; 6.30; 8.00)*10 к (к=2, 3…).
При к=2: ni =10.0; 12.5; 16.0; 20.0; 31.5; 40.0; 50.0; 63.0; 80.0;
к=3: ni = 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000;
к=4: ni =1000; 1250; 1600; 2000; 2500……….
Cтанок 1К20Ф3С5 при j = 1.25 имеет стандартные ступени скорости от 12.5 до 2500 об/мин.
Принимаем оптимальную скорость резания: VH=140 - 160 м/мин.
nmin =140*1000/3.14*30=1392.6 об/мин
nmax=160*1000/3.14*30=1591.55 об/мин
Принимаем стандартное значение частоты n1 = 1250 об/мин
Тогда получим: VH = VH1 =3.14*30*1250/1000 = 117.8 м/мин = const,
n4 = (1000VH/ (pA4) = (1000*117.8)/3.14159*58.6 = 639.8 об/мин
Принимаем по стандартному ряду ближайшее меньшее значение n4 = 630 об/мин.
|
|
|
Аналогично находим
n3 = 800 об/мин
n2 = 1000 об/мин
n1 = 1250 об/мин
Полученное численное решение дает наглядное представление (рис.1) о соотношениях взаимосвязанных физических величин: диаметрального размера ступени и частоты вращения заготовки.
Проверка: VH = VH4 =3.14*58.6*630/1000 = 116 м/мин = const.
Оптимизация поперечного точения.
При поперечном точении (операция 015) оптимизацию частот вращения шпинделя станка при фактической скорости резания Vф, стремящейся к наилучшей Vн, сводят к установлению тех диаметров торцевой поверхности 2, в которых управляющая программа корректирует частоты вращения заготовки.
Эти коррективы по диаметрам и интервалам переключаемых частот вращения связаны со знаменателем j геометрической прогрессии частот вращения следующей зависимостью:
∆V = Vн(j – 1)/j,
где ∆V – наибольшее отклонение действительной (фактической) скорости резания от наилучшей, принятой в технологическом переходе.
Из формулы следует, что чем меньше значение j, тем меньше отклонение действительной (фактической) скорости резания от наилучшей при изменении диаметра обрабатываемой поверхности.
Графическое решение (рис) равенства построено для принятой в операционной технологической карте значений скорости резания и j = 1.25 для токарного станка с ЧПУ 1К20Ф3С5. Оно наглядно показывает, что при наибольшей допустимой частоте вращения шпинделя по паспорту станка n=12.5 - 2500 об/мин управляющая программа дает 24 команды на изменение частоты вращения заготовки.
Расчетные значения диаметров, соответствующие переключаемым частотам вращения шпинделя, при: V =146 м/мин имеют следующие значения (табл.№3):
| Диаметр переключения, мм | 116,2 | 93,2 | 73,8 | 58,1 | 46,5 | 37,2 | 29,1 | 21,5 | 18,6 | |
| Частота вращения шпинделя, об/мин | ||||||||||
| Диаметр переключения, мм | ||||||||||
| Частота вращения шпинделя, об/мин | 31,5 |
|
|
|
Эти расчетные соотношения диаметров и частот вращения заготовок при постоянной скорости резания V =146 м/мин устанавливали по известным зависимостям:
pdi·ni 1000V 1000V
V = ──── или di = ─── и n = ──── (*)
Pn pd
В формуле (*) значения частот вращения принимали по паспортным данным станка.
Методика построения номограммы сводится к следующему:
1) в соответствии с заданным знаменателем ряда геометрической прогрессии частот вращения шпинделя для выбранного станка записывают стандартные значения этого ряда в интервале от наименьшей до наибольшей частоты вращения;
2) вычерчивают в масштабе торцовую поверхность заготовки, обрабатываемую поперечным точением;
3) определяют расчетом по формуле (*) для наибольшего диаметра торцовой поверхности минимальное значение частоты вращения шпинделя nmin и округляют его до меньшего ближайшего значения из ряда частот вращения шпинделя станка;
4) вычисляют по формуле (*) наименьшее значения диаметра торцовой поверхности, соответствующее максимальной частоте вращения шпинделя nmax по паспортным данным станка;
5) рассчитывают по формуле (*) действительные размеры диаметров di торцовой поверхности, в которых программа будет выдавать команды на переключение частот вращения шпинделя в интервале от nmin до nmax;
6) отмечают полученные в п.п.4 и 5 значения диаметров на диаметра торцовой поверхности, соответствующие этим значениям, проводят линии, параллельные оси вращения заготовки;
7) наносят в осях координат d-V ординату Vн = const и через полученные точки пересечения линий n = const и V =const строят графический алгоритм, по которому последовательно переключаются частоты вращения шпиндля;
8) фиксируют на соответствующих линиях di и ni численные значения этих величин.
рис.5 Номограмма оптимизации частот вращения заготовки при поперечном точении
(dmax = 290 мм; V = 146 м/мин; j = 1.25; nmax = 2500 об/мин)
Определим диаметры переключения: d=Vст*1000/p*nст
d1 = 146*1000/3.14*160 = 290 мм d8 = 146*1000/3.14*800 = 58 мм
d2 = 146*1000/3.14*200 = 232.3 мм d9 = 146*1000/3.14*1000 = 46.4 мм
d3 = 146*1000/3.14*250 = 185.9 мм d10 = 146*1000/3.14*1250 = 37.1 мм
d4 = 146*1000/3.14*315 = 147.5 мм d11 = 146*1000/3.14*1600 = 29 мм
d5 = 146*1000/3.14*400 = 116.2 мм d12 = 146*1000/3.14*2000 = 23.2 мм
|
|
|
d6 = 146*1000/3.14*500 = 93 мм d13 = 146*1000/3.14*2500 = 18.59 мм
d7 = 146*1000/3.14*630 = 73.7 мм
|
|
|
