Выбор станка для обработки детали

• Форма передней поверхности радиусная с фаской, h = 20 мм, b = 16 мм, L = 120 мм. Геометрические параметры режущей части резца: R = 1 мм, г = 15⁰, б = 12⁰, ц = 60⁰, ц₁ = 15⁰, л = 0⁰.
• Эскиз инструмента:
• Определяем режим резания.
• Припуск на обработку при продольном точении:
• t₀ = (D — d) / 2 = (84 — 79) / 2 = 2,5 мм.
• Глубина резания:
• t = t₀ = 2,5 мм.
• Выбираем подачу.
• Подача, допустимая прочностью твердосплавной пластины:
• ,
• где q = 4 — 5 мм — толщина пластинки твердого сплава;
• К_р — поправочный коэффициент.
• С_р = 300, х_р = 1, у_р = 0,75 [1, с. 273].
• Поправочный коэффициент:
• К_р = К_мр х К_цр х К_гр х К_лр.
• По таблице [1, с. 264]:
• К_мр = (у_в / 750)^0,75 = (1200 / 750)^0,75 = 1,42
• По таблице [1, с. 275]:
• К_цр = 0,94;
• К_гр = 1;
• К_лр = 1;
• К_р = 1,42×0,94×1×1 = 1,33;
• 0,016 мм/об.
• Подача, допустимая прочностью механизма подач станка:
• ,
• где [Q] - максимально допустимое усилие подачи по паспорту станка, Н.
• 0,71 мм/об.
• Подача, допустимая заданной шероховатостью обработанной поверхности:
• ,
• где Ra — высота микронеровностей, мкм;
• r — радиус при вершине резца в плане, мм.
• По таблице 6 методических указаний:
• C_r = 125; х = 0,3; у = 0,4; z = 0,35; u = 0,7
• 0,0011 мм/об.
• Подача, допустимая заданной точностью обработки:
• ,
• где J_ст — жесткость станка, Н/м;
• J_д — жесткость детали, Н/м;
• J_р — жесткость резца, Н/м;
• д = 0,74 — величина поля допуска выполняемого размера, мм;
• б = 0,4 — 0,5 — коэффициент, определяющий допустимую долю погрешности обработки.
• Жесткость станка:
• J_ст = 5290 D_max^0,24,
• где D_max — максимальный диаметр обрабатываемой детали по паспорту станка.
• J_ст = 5290×0,4^0,24 = 4246 Н/м.
• Жесткость детали:
• J_д = (0,03 х, А х Е х d⁴) / L³,
• где d — диаметр детали, м;
• А — коэффициент, определяющий жесткость закрепления детали (в патроне с поджимом заднего центра, А = 110);
• L — длина детали, м;
• Е = 20×10¹⁰ Па — модуль упругости стали.
• J_д = (0,03×110×20×10¹⁰ х 0,079⁴) / 0,45³ = 28,2×10⁷ Н/м.
• Жесткость резца:
• J_р = (Е х b x h³) / (4 I_p³),
• где I_р — момент инерции державки резца, м⁴.
• I_p = (bh³) / 12 = (0,016×0,02³) / 12 = 0,11×10^-7 м⁴;
• J_p = (20×10¹⁰ х 0,016×0,02³) / (4 х (0,11×10^-7)³) = 4,81×10²⁷ Н/м.
• = 0,39 мм/об.
• Исходя из рассчитанных ограничений и технических параметров станка принимаем подачу S = 0,05 мм/об.
• Скорость резания [1, с. 265]:
• ,
• где С_v — коэффициент, учитывающий условия резания;
• K_v — общий поправочный коэффициент;
• m, x, y, — показатели степени.
• С_v = 420; х_v = 0,15; у_v = 0,2; m = 0,2 [1, с. 269].
• Общий поправочный коэффициент определяется по формуле:
• К_v = K_mv K_пv K_иv К_цv х K_rv,
• где K_mv — коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;
• K_пv — коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;
• K_иv — коэффициент, учитывающий материал фрезы;
• K_цv — коэффициент, учитывающий угол ц;
• К_rv — коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине.
• При обработке стали:
• K_mv = (750 / у_в)ⁿ = (750 / 1200)¹ = 0,625
• K_пv = 1; K_иv = 0,65; K_цv = 0,9; K_rv = 0,94
• К_v = 0,625×1×0,65×0,9×0,94 = 0,35
• Стойкость резца
• Т = 90 — 120 мин; принимаем Т = 100 мин.
• Тогда скорость резания:
• 92,5 мм/мин
• Определяем частоту вращения шпинделя:
• 1/мин
• Корректируем по паспортным данным станка и принимаем n_ст = 315 1/мин
• По принятому значению n_ст определяем фактическую скорость резания:
• 83,08 мм/мин
• Проверим достаточность мощности принятого станка.
• Эффективная мощность, затрачиваемая на резание:
• ;
• 1,5 кВт
• Полученный результат сравниваем с паспортной мощностью станка:
• N_э N_стз,
• где N_ст — мощность двигателя главного движения станка;
• з — кпд станка.
• N_э = 1,5 кВт < 11×0,75 = 8,25 кВт
• Условие выполняется, следовательно, обработка возможна.
• Определяем машинное время:
• t_м = L_рт / nS,
• где L_рт — длина рабочего хода инструмента с учетом врезания и перебега, мм.
• L_рт = L + l₁ + l₂,
• где L — длина обрабатываемой поверхности, мм;
• l₁ — длина пути врезания, мм;
• l₂ — перебег, мм.
• l₁ = t / tgц = 2,5 / tg60⁰ = 1,44 мм;
• l₂ = 0,672 t = 0,672×2,5 = 1,68 мм;
• L_рт = 450 + 1,44 + 1,68 = 452,12 мм;
• t_м = 452,12 / (315×0,05) = 28,7 мин.

Задание 2

Выбрать режимы резания при сверлении отверстия диаметром D и глубиной сверления l, в заготовке толщиной Н. Станок вертикально-сверлильный модели 2Н135.

Исходные данные:

Марка обрабатываемого материала — Сталь 25ХГТ. Механические свойства: у_в = 1200 МПа. D = 28 мм, L = 30 мм, Н = 70 мм.

Решение:

Схема обработки:

Основные технические характеристики станка представлены в таблице 2.

Таблица 2 — Технические характеристики станка 2Н135

Для сверления отверстий в детали из сталь 25ХГТ принимаем спиральное сверло ГОСТ 10 903–77 и устанавливаем его параметры: материал режущей части — быстрорежущая сталь; d = 28 мм, L = 180 мм, l = 90 мм [1, с. 137].

Стойкость сверла Т = 50 мин.

Эскиз инструмента:

Определяем режим резания.

Глубина резания:

t = 0,5D = 0,5×28 = 14 мм.

По таблице 25 [1, с. 277] выбираем подачу при сверлении:

S = 0,26 мм/об

Скорость резания:

.

где С_v — коэффициент, учитывающий условия резания;

K_v — общий поправочный коэффициент;

m, y — показатели степени.

С_v = 9,8; у = 0,5; q = 0,4; m = 0,2.

Общий поправочный коэффициент определяется по формуле:

К_v = K_mv K_иv K_lv,

где K_mv — коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

K_lv — коэффициент, учитывающий глубину сверления;

K_иv — коэффициент, учитывающий материал сверла.

При обработке стали:

K_mv = (750 / у_в)^0,9 = (750 / 1200)^0,9 = 0,66

K_lv = 1

K_иv = 1,15

Тогда общий поправочный коэффициент:

К_v = 0,66×1×1,15 = 0,76

Скорость резания:

25,3 мм/мин

Определяем частоту вращения шпинделя станка:

1/мин

Корректируем по паспортным данным станка и принимаем n_ст = 250 1/мин

Определяем крутящий момент и осевую силу:

где С_м и С_р — коэффициенты, учитывающие условия резания.

— для крутящего момента:

С_м = 0,0345, q = 2, у = 0,8.

— для осевой силы:

С_р = 68, q = 1, у = 0,7.

К_р = (у_в / 750)^0,75 = (1200 / 750)^0,75 = 1,42

винторезный сверлильный станок резание

Тогда крутящий момент и осевая сила:

131 Н м

8426 Н

Силу Р₀ = 8426 Н сравниваем по паспорту станка с наибольшей допускаемой механизмом подачи Р_{0 ст} = 9000 Н. Таким образом, Р₀ < Р_{0 ст}, следовательно, условие резания выполняются.

Определим эффективную мощность резания:

N_э = М_крn_ст / 9750 = (131×250) / 9750 = 3,3 кВт

Потребная мощность резания:

N_п = N_э / з_ст,

где з_ст — КПД станка. N_п = 3,3 / 0,8 = 4 кВт

Определяем основное технологическое время:

То = L / S_стn_ст,

где L — расчетная глубина отверстия, мм.

Расчетная глубина отверстия:

L = l + l₁ + l₂,

где l — чертежный размер глубины отверстия, мм;

l₁ — величина врезания инструмента, мм;

l₂ — величина перебега инструмента, мм.

Можно принять

l₁ + l₂ = 0,35D = 0,35×28 = 9,8 мм;

L = 30 + 9,8 = 39,8 мм;

То = 39,8 / (0,26×250) = 0,61 мин

Список используемой литературы

1. Справочник технолога-машиностроителя. Т2. / Под ред. А. Г. Касилова, Р. К. Мещерякова. — М.: Машиностроение, 1985. — 496 с.