Пояснения к пользованию справочной литературой
Практические работы ориентированы на использование справочника общемашиностроительных нормативов режимов резания [1], поскольку он является наилучшим в методическом отношении. При общности подхода к расчету режима резания в [1] выделены адаптированные для каждого типа металлорежущего оборудования разделы, включающие рекомендации по методике расчета, а также необходимую базу данных в виде карт и приложений. Дополнительно в качестве справочно-информационной литературы предлагается использовать разделы по режимам резания каталогов ведущих фирм – производителей металлорежущего инструмента [2]. Общие пояснения к использованию справочной литературы: § В картах [1] даются рекомендации по определению параметров режима резания, которые носят многовариантный характер. Выбор принимаемого решения необходимо обосновывать. § Под скоростью резания понимается линейная скорость главного движения резания в той точке лезвия, где она максимальна (например, при точении прутка – на диаметре заготовки, при зенкеровании – на диаметре инструмента). § В [1] основное время называется как машинное. § Для выбора поправочных коэффициентов к режиму резания в [1] указывается диапазон твердости материала заготовки. В задании твердость задается максимальным значением. Поправочный коэффициент выбирается таким, при котором величина твердости по заданию является ближайшей меньшей величиной к наибольшей твердости диапазона [1]. § В справочнике [2] рекомендации по назначению подач и скорости резания приводятся в виде диапазона значений. Рекомендуется в качестве выбранного элемента режима резания принимать среднее значение. Задание 1. Расчет режима резания при протягивании круглого отверстия
Задание: Произвести расчет режима резания в соответствии с заданием по варианту (таблица 2), рекомендациями [1, с.117-119]. В процессе расчета выбрать модель станка по заданным паспортным данным (таблица 1). Объяснить, почему скорость резания определяется без учета стойкости протяжек. Условия обработки: - вид протягиваемой поверхности - цилиндрическое отверстие; - тип станка - горизонтально-протяжной, модель станка – таблица 1; - отверстие под протягивание подготовлено сверлом; - тип протяжки - круглая, прогрессивная (с групповой схемой срезания припуска), число зубьев в секции Z С = 2; - инструментальный материал - быстрорежущая сталь Р6М5; - остальные условия обработки для варианта задания – таблица 3.
Таблица 1 Паспортные данные протяжных станков с гидравлическим приводом (с ускоренным обратным ходом)
Пояснения При выполнении расчетов на этапе 1.1 справочника [1] необходимо рассматривать технологические возможности всех станков (таблица 1) с учетом возможного корректирования режимов по установлению рекомендуемой скорости резания. На этапах 1.2 – 1.4 [1] рассматриваются возможности всех станков по тяговому усилию и мощности электродвигателя, после чего принимается решение о выборе модели станка по основному времени Т О. При ответе на вопрос задачи используются сведения [1, с.117], а также материалы из дисциплины «Резание материалов».
Задание 2. Расчет режима резания при торцевом фрезеровании детали
Задание:
2.1 Произвести расчет режима резания в соответствии с заданием по варианту (таблица 5) в соответствии с рекомендациями [1, с.44-45]. 2.2 Произвести расчет режима резания в соответствии с заданием по варианту (таблица 5) в соответствии с рекомендациями [2]. 2.3 Представить результаты сравнения расчета режима резания по данным [1] и [2]. Условия обработки: - вид фрезеруемой поверхности - плоскость, форма поверхности – см. рисунок 1; - фрезерование симметричное; - тип и модель станка - вертикально-фрезерный 6Р12, паспортные данные станка – таблица 3; - жесткость технологической системы принять нормальной; - остальные условия обработки приведены в таблице 5 исходных данных. Марки инструментальных материалов твердосплавных фрез приведены в соответствии со стандартом ISO (см. [1, Приложение 2, с. 365-378]).
Таблица 3 Паспортные данные вертикально-фрезерного станка
При выполнении задания 2.1: На этапе 1 справочника [1, с.44] привести схему, иллюстрирующую подвод, врезание, резание и перебег фрезы. Выбрать и обосновать ширину фрезерования В. Расчет стойкости Т Р (этап 3 справочника [1, с.45]) и скорости резания V (этап 4.1 справочника [1, с.45]) проводить по приведенным алгоритмам (см. пояснения к задаче). Пояснения При выполнении расчетов учесть: - ширина фрезерования В принимается максимально возможной, но не более 0,8 диаметра фрезы; - для обработки фреза устанавливается на некотором расстоянии от обрабатываемой поверхности. После этого включается рабочая подача стола с установленной на нем заготовкой, и заготовка перемещается до касания с фрезой на расстояние L подв (длина подвода). Принять L подв = 5 мм;
- После касания фрезы с заготовкой идет врезание, длину которого L врез можно рассчитать по формуле [1, с. 417-418]; - длину перебега принять L пер = 5 мм при невысоких требованиях к шероховатости обработанной поверхности, а при высоких (Ra £ 3,2 мкм) принять при диметре фрезы D: L врез + L пер = D + 5, мм; - при симметричном фрезеровании торцовыми фрезами простых конфигураций обрабатываемых поверхностей, близких к прямоугольнику, ширину фрезерования можно принять постоянной; - при уточнении минутных подач по паспортным данным станка принимать ближайшее меньшее значение к рассчитанному; - рассчитанная частота вращения шпинделя n сравнивается с большими значениями, имеющимися на станке. Если большее значение n не превосходит рассчитанное на 10-15%, то оно принимается для дальнейших расчетов, в противном случае принимается ближайшее меньшее к расчетному n; - этап 6 справочника [1, с.45, карта Ф1] не выполнять; - если на этапе 7 [1, с.45, карта Ф1] проверка по мощности не выполняется, то расчет повторить с этапа 4.2. При этом записывать наименование этапов не обязательно; - этап 3 справочника [1, с.45] именовать: «3 Определение экономической стойкости инструмента Т Р в минутах резания» и выполнять его исходя из следующих соображений: В соответствии с теорией расчета режима резания рекомендуемая скорость резания V (этап 4.1) [1, с.45] определяется исходя из стойкости Т Р, соответствующей минимальным затратам на выполнение операции С = min. В справочнике [1] в качестве Т Р принимается стойкость в минутах фактического времени резания, т.е. когда зубья фрезы непосредственно снимают заданный припуск на рабочем ходу. Выражение для определения стойкости Т Р, которую называют также экономической стойкостью, записывается следующим образом: , где l – коэффициент времени резания (см. [1, с.52]); m – степень влияния скорости резания при высоких ее значениях на стойкость инструмента; t - время простоя станка в связи с заменой, наладкой и подналадкой режущего инструмента, мин; SТ – затраты по режущему инструменту, связанные с изготовлением и эксплуатацией данного инструмента за период его стойкости Т. Величина SТ от элементов режима резания не зависит; Е – затраты (руб) за одну минуту эксплуатации станка (станкоминута), от режима резания не зависят. При выполнении данного этапа принять Е =1,2 руб./мин, m =3,4. Значения t и SТ заданы в табл. 5. К – коэффициент, учитывающий неравномерность загрузки инструмента: , где K 1 – коэффициент, зависящий от отношения пути лезвия инструмента под нагрузкой к его пути за полный оборот инструмента. Величину K 1 можно оценить по формуле:
; K 2 – коэффициент, учитывающий неравномерность ширины фрезерования: , где F обр – площадь обрабатываемой поверхности, мм2;
- этап 4.1 справочника [1, с.45, карта Ф1] именовать: «Определение экономической скорости резания» и выполнять его, исходя из следующих соображений: между скоростью резания и стойкостью режущего инструмента, а также другими условиями обработки, существует функциональная связь, которую для торцовых твердосплавных фрез справочника [1] можно описать следующей эмпирической степенной зависимостью: , где VC =min – рекомендуемая скорость резания, соответствующая минимальным затратам на выполнение технологической операции, м/мин; T p – оптимальная стойкость фрезы (экономическая стойкость), мин; t – глубина фрезерования, мм; B – ширина фрезерования, мм; SZ – подача на зуб, мм/зуб; D – диаметр фрезы, мм; K M – поправочный коэффициент, зависящий от твердости обрабатываемой стали HB max, который определяется по формуле: ; K И – поправочный коэффициент, зависящий от марки инструментального материала (табл. 4). Таблица 4 Поправочный коэффициент К и
Условные обозначения, принятые в таблице 5: ИМ – инструментальный материал; D – диаметр фрезы; τ – время простоя станка в связи с заменой инструмента; S т – стоимость фрезы в условных единицах.
При выполнении задания 2.2 следует учитывать, что каталог [2] рекомендует начальные значения подач и скоростей резания. В производственных условиях всегда необходима корректировка режимов резания с целью их оптимизации [2, с.D2]. При выполнении задания 2.2 следовать алгоритму расчета: 1 Выбор аналога фрезы. Выбирается тип фрезы в зависимости от угла в плане в соответствии с заданием [2, с.D6, D8]. Для выбранного типа определяется типоразмер фрезы с конкретным кодом по ссылке [2, с.D6, D8]. 2 Выбор аналога инструментального материала. В соответствии с заданным инструментальным материалом выбирается марка твердого сплава по рекомендациям [2, с.D334, D335]. 3 Длина рабочего хода L рх (рассчитана при выполнении задания 2.1). 4 Выбор рекомендуемой подачи SZ (по [2] обозначается fZ). Рекомендации приведены на первом листе описания конкретного типа фрезы. Указать min и max величину допустимых подач для выбранного типа фрезы при обработке заданной группы обрабатываемого материала (Р). Также рекомендации по подаче приведены для каждого типа фрезы в [2, с.D307-D309]. 5 Выбор рекомендуемой скорости резания. Для заданного обрабатываемого материала и выбранной марки инструментального материала определить диапазон рекомендуемых скоростей резания [2, c.D312-313]. Начальное значение скорости принимается для выбранной в п.4 подачи на зуб. 6 Расчет числа оборотов шпинделя станка n, соответствующего рассчитанной скорости резания. 7 Определение частоты вращения шпинделя n ст по паспортным данным станка Выбирается ближайшее меньшее значения n ст по таблице 4 при условии n ст £ 1,15 n. Затем уточняется скорость резания V` по принятой частоте вращения шпинделя станка. 8 Определение минутной подачи S м , уточнение расчетной минутной подачи S м по паспортным данным станка и выбор ближайшего меньшего значения по таблице 4. 9 Расчет основного времени обработки. 10 Определение фактической подачи на зуб при принятом режиме резания. 11 Проверочные расчеты по мощности резания N р: определение потребляемой мощности по нормативам где t – глубина резания, мм; В – ширина фрезерования; S м – минутная подача, мм/мин; Ks – удельная сила резания, Н/мм2 [2, c.D312]; проверка станка по мощности электродвигателя Nрез £ 1.2 Nдв* h (КПД станка h = 0,8).
Задание 3. Рассчитать режим резания при обработке детали на одношпиндельном токарном многорезцовом полувтомате Задание: Расчет выполняется в соответствии с рекомендациями [1, с.11-13]. Этап 6 справочника не выполнять. На этапе 7 справочника в обязательном порядке провести проверку электродвигателя станка по пиковой нагрузке и на нагрев [1, с.423-424]. Проверка на нагрев – ориентировочно. Условия обработки: - вид обрабатываемой детали - ступенчатый валик; - тип станка - токарный одношпиндельный многорезцовый полуавтомат; - паспортные данные станка – табл. 6; - схема инструментальной наладки – рис. 2. Для удобства расчетов на схеме инструментальной наладки у каждого инструмента обозначить марку инструментального материала, глубину t или ширину B резания, шероховатость Ra, радиус при вершине r; - заготовка – поковка; - радиусы при вершине для резцов 2 принять r 2=2,4 мм, а для резцов 1 r 1 - табл. 8; - поверхности, обрабатываемые проходными резцами 1, с повышенными требованиями к шероховатости обработанной поверхности Ra; для резцов 2 принять Ra 2 = 12,5 мкм; - марки инструментальных материалов – табл. 7 (для твердосплавных резцов обозначения по стандарту ИСО [1, с. 369]); - резцы на продольном суппорте I – проходные с СМП, резец 2 с износостойким покрытием, резцы на суппорте II с напайными пластинами; - обработка с применением СОЖ; - остальные условия обработки для варианта задания – табл. 8.
Таблица 6 - Паспортные данные токарного одношпиндельного многорезцового полуавтомата
Таблица 7 - Марки инструментальных материалов
Пояснения При выполнении расчетов учесть: - на многоинструментных станках с параллельной (одновременной) работой инструментов за каждым инструментом закрепляется своя обрабатываемая поверхность, обработка однопроходная; - на схемах (рис. 2) положение инструментов показано в конце рабочего хода суппортов; - расчеты проводить для всех инструментов наладки на всех этапах; - оба суппорта начинают работать одновременно. У продольного суппорта I врезание под углом (косое), тангенс угла врезания ψ принять равным 0,5; - в наладке используются резцы проходные, прорезные (ширина не более 20 мм), фасонные (простые с углами в плане φ = 90°), фасочные. Резец 4 (задания 1 – 10) принять как прорезной; - заготовки простые, ступенчатые. Размеры определить самостоятельно, так как глубины резания проходными резцами заданы; - на этапе 1 справочника [1] для фасочных резцов за длину резания принимается линейный размер фаски; - на этапе 2.1 при определении исходных подач суппортов учитываются ограничения (см. Примечания к карте Т-2 [1, с.15-17]: 1 Рекомендуемые картой Т-2 подачи являются максимально возможными; 2 По жесткости технологической системы. Принять нормальной и подачи назначать как средние от указанных в карте подач рекомендаций; 3 Величины исходных подач проходных резцов не должны превышать 0,5 радиуса r при вершине; 4 Для обоих проходных резцов учесть требования по шероховатости обработанных поверхностей в соответствии рекомендациями раздела «Чистовое точение» [1, с. 16]; 5 Для резцов фасонных подачи принять по нижнему пределу диапазона подач, рекомендуемых при прорезании канавок [2,с 17, лист 3]; 6 Для резцов фасочных подачи принять по нижнему пределу диапазона подач, рекомендуемых при прорезании канавок наружных шириной свыше 5 м; 7 Для дальнейших расчетов для каждого суппорта принимается меньшая из рассчитанных подач для отдельных инструментов). - На этапе 2.2 уменьшается подача нелимитирующего суппорта, т.е. того, который заканчивает свою работу раньше при принятых на этапе 2.1 подачах. Наиболее выгодна работа суппортов, когда они обработку заканчивают одновременно, т.е. их основные времена одинаковы – ТОI = ТОII. Отсюда следует, что количество оборотов шпинделя за рабочий ход каждого суппорта N РХI и N РХII тоже должно быть одинаково: Т ОI = ; Т ОII = ; Т ОI = Т ОIIи = N РХI = = N РХII Если лимитирующий суппорт I, то S OII = S OI. Снижение подачи нелимитирующего суппорта до такой величины возможно, если это значение не ниже ограничения на подачу снизу (S Omin): для прорезных, подрезных, фасонных и фасочных твердосплавных резцов S Omin = = 0,05 мм/об, для проходных резцов S Omin = 0,06 мм/об. Если установленная на этапе 2.2 подача суппорта больше S Omin всех резцов суппорта, то она принимается для дальнейших расчетов. Если нет, то в качестве подачи суппорта принимается S Omin. - на этапе 2.3 проводится уточнение подачи по паспорту станка. Сначала для лимитирующего суппорта принимается меньшее значение из ближайших значений подач, рекомендуемых паспортом (таблица 10). Для нелимитирующего суппорта по паспортным данным принимается подача, ближайшая большая к большей, полученной на этапе 2.2. После выбора подач уточняются значения N РХсуппортов. - на этапе 3 определяется рекомендуемая стойкость в минутах резания Т Р для каждого инструмента. При определении нормированной стойкости Т М принять степень различия в загрузке инструментов в наладке средней и учесть примечания. Значение коэффициента времени резания l (см. [1, с.18] и [3, с.43-44]) показывает долю времени резания Т РЕЗ, в течении которого инструмент режет (а, значит, изнашивается), в основном времени ТО станка. Значение Т О определяется лимитирующим по подаче суппортом: l = Время резания каждым инструментом Т РЕЗесть отношение длины резания L Р каждым инструментом к скорости движения подачи суппорта, на котором находится этот инструмент VS = S O n. Для любого инструмента лимитирующего суппорта (пусть I): Т РЕЗ = ТО = ТО1 = l = Для любого инструмента нелимитирующего суппорта (пусть II): Т РЕЗ = l = = - на этапе 4.1.1определяются рекомендуемые скорости резания для каждого инструмента наладки. Для фасочных резцов скорость резания определить как для проходных. Для фасонных резцов скорость резания определить как для прорезных. Для быстрорежущих резцов скорость резания принять в 2,5 раза ниже исходных значений твердосплавных. При этом значение коэффициента К 2 принять равным 1,0. - на этапе 4.1.2 проводится расчет рекомендуемых значений частот ращение шпинделя n, соответствующих исходным значениям скоростей резания V по каждому инструменту наладки. При этом в качестве диаметра обработки D принимается наибольшее значение на длине рабочего хода. - на этапе 4.1.3 назначается частота вращения шпинделя n по паспорту станка исходя из частоты вращения шпинделя лимитирующего по стойкости инструмента наладки. Лимитирующим по стойкости считается тот инструмент, который имеет наименьшее значение n из всех рассчитанных. Он будет иметь самую низкую стойкость, так как понижение частоты вращения шпинделя для всех остальных инструментов до величины n приведет к повышению их стойкости. - этап 4.1.4 именовать: «Уточнение скоростей резания по принятой частоте вращения шпинделя п». Уточнение производится по формуле: . - на этапе 5 (пункт 5.1) рассчитывается основное время обработки Т о, исходя из рассчитанных времен по каждому суппорту. - этап 6 не выполняется. - на этапе 7 осуществляется проверка достаточности мощности асинхронного электродвигателя привода станка [1, с. 423 – 424]. Для измерения суммарной мощности Σ N р составляется хронометрическая карта расхода мощности в пределах основного времени станка Т о. Вначале для каждого из инструментов определяют мощность резания и наносят на график (левый рисунок на с. 423). При этом изменения мощности на участках подвода и врезания можно не учитывать. На основании этого графика строят график изменения суммарной мощности Σ N р (правый рисунок на с. 424). Обязательно выполнить проверку по пиковой нагрузке [1, с. 423] и проверку на нагрев [1, с. 424]. Эквивалентную мощность электродвигателя определять по приближенной формуле [с.424, внизу]. Таблица 8
|