Расчет режима резания при обработке корпусной детали на специальном двухстороннем горизонтально-сверлильном (агрегатном) станке

Контрольная работа

по дисциплине «Оптимизация режимов резания»

Тема: Расчет режима резания при обработке корпусной детали на специальном двухстороннем горизонтально-сверлильном (агрегатном) станке

Исходные данные

1. Определение длины рабочего хода каждой головки

2. Определение стойкости для каждого инструмента наладки

3. Назначение подачи So, мм/зуб

3.1 Определение рекомендуемой So, мм/зуб для каждого инструмента

3.2 Определение подачи для каждой головки на оборот шпинделя

3.3 Определение уточненного значения So, мм/зуб для каждого инструмента

4. Расчет скорости резания V, м/мин, частота вращения ведущего вала nш, об/мин, минутной подачи Sм, мм/мин для каждой головки

4.1 Определение рекомендуемых значений V, м/мин, для каждого инструмента

4.2 Расчет величины n, об/мин для каждого инструмента

4.3 Определение значений Sм, мм/мин

4.4 Определение значений nш, об/мин и уточнение ее значений по паспорту

4.5 Уточнение величины Sм, мм/мин для каждой головки

4.6 Уточнение V, м/мин, для каждого инструмента наладки

5. Расчет основного времени обработки То для каждой головки

6. Определение основного времени работы станка и уточнение Sм и nш для нелимитирующей головки

7. Проверочные расчеты

7.1 Определение осевой силы резания Ро, кН для каждого инструмента и головки

7.2 Определение мощности резания Nр, кВТ для каждого инструмента и головки Литература

Исходные данные

Рассчитать режим резания при обработке корпусной детали на специальном двухстороннем горизонтально-сверлильном станке.

Схема инструментальной наладки показана на рисунке 1.

Рис. 1 — Схема инструментальной наладки Тип обрабатываемой детали — корпусная;

вид обрабатываемых поверхностей — отверстия;

заготовка — отливка;

тип станка — специальный двухсторонний горизонтально-сверлильный, привод подачи головок кинематически связан с приводом шпинделя;

сверление с применением кондукторных втулок;

обрабатываемый материал — 30Л, НВmax=174;

Инструменты:

— К11 — сверло; материал Р6М5, i=1.1;

— К12 — сверло с двойной заточкой под развертывание; материал Р6М5К5, i=0.9;

— К31 — зенкер под черновое развертывание; материал Р6М5К5, i=0.7;

— К32 — зенкер для чернового зенкерования; материал К20, i=1.3;

iпередаточное отношение, равное числу оборотов инструментального шпинделя за оборот шпинделя головки.

Глубину t при зенкеровании принять 0,1 от диаметра зенкера.

1. Определение длины рабочего хода

Lрх=lр+ lп+ lд, мм где lп — величина подвода, врезания и перебега;

lр — величина резания;

lд — дополнительная длина.

lп определяется в зависимости от диаметра отверстия и вида обработки по:

К11: обработка сквозного отверстия сверлом диаметром 7 мм: lп11=3 мм;

К12: обработка сквозного отверстия сверлом диаметром 11 мм с двойной заточкой: lп12=6 мм;

К31: зенкерование сквозного отверстия зенкером диаметром 18 мм: lп31=4 мм;

К32: зенкерование глухого отверстия зенкером диаметром 20 мм: lп32=2 мм;

Lрх11=17+3+0=20 мм; Lрх12=10+6+ lд=16+4=20 мм: LрхI= 20 мм

Lрх31=30+4+ lд=34+9=43 мм; Lрх32=(48−7)+2+0=43 мм: LрхII= 43 мм

2. Определение стойкости для каждого инструмента наладки

Стойкость инструментов определяется по формуле:

Тр= Тm*л, Где Тm — нормированная стойкость инструмента в минутах, основного времени обработки;

л — коэффициент времени резания, равный отношению длины резания к lр к общей длине рабочего хода шпиндельной головки Lрх л11= Lр11/LрхI=17/20=0,85>0,7, принимаем л11=1; л12= Lр21/LрхI=10/20=0,5

л31= Lр31/LрхII=30/43=0,7; л32= Lр32/LрхII=41/43=0,95>0,7, принимаем л32=1

Тm определяется в зависимости от наибольшего диаметра обработки и количества инструментов в наладке: наибольший диаметр до 20, 5 инструментов в наладке: Тm=130 мин.

Тр11= 130*л1=130 мин, Тр12= 130*л2=65 мин, Тр31= 130*л3=91 мин, Тр32= 130*л4=130 мин.

3. Назначение подачи So, мм/об

3.1 Определение рекомендуемой подачи So для каждого инструмента

Группа подачи рекомендуется в зависимости от условий обработки:

К11: сверление быстрорежущим спиральным сверлом: группа подачи I;

К12: развертывание быстрорежущим спиральным сверлом: гр. подачи I;

К31: черновое развертывание цилиндрических отверстий быстрорежущим инструментом:

группа подачи I;

К32: черновое зенкерование цилиндр. отверстий твердосплавным инструментом: гр. подачи II.

Рекомендуемая группа подач для обеспечения стойкости сверл Тр, мин согласно [2,с. 71]:

К11 для обеспечения Тр11=130 мин рекомендуется IV группа;

К12 для обеспечения Тр12=65 мин рекомендуется II группа;

К31 для обеспечения Тр31=91 мин рекомендуется II группа.

Численное значение подачи определяется в зависимости от группы подачи и диаметра обработки по [2,с.70] для обработки деталей из стали: (т.к. HBmax=174, то табличные значения подач умножаем еще на коэффициент К=1,15 [2,с.71])

К11 IV группа подач, D=7 мм, интерполяцией получаем So11=0,069 мм/об.

К12 II группа подач, D=11 мм, интерполяцией получаем So12=0,475 мм/об.

К31 II группа подач, D=18 мм, интерполяцией получаем So31=0,675 мм/об.

К32 II группа подач, D=20 мм, интерполяцией получаем So32=0,575 мм/об (при зенкеровании и развертывании глухих отверстий So?0,5 мм/об), поэтому принимаем So=0,500 мм/об.

3.2 Определение подач для каждой головки на оборот шпинделя станка Sош

Подача на оборот шпинделя определяется по формуле: Sош=Sо*i, мм/об

Sош11=0,069*1,1=0,08 мм/об

Sош12=0,475*0,9=0,428 мм/об

Sош31=0,675*0,7=0,473 мм/об

Sош32=0,5*1,3=0,650 мм/об Головки кинематически связаны с приводом, поэтому значения Sош уточняем по паспорту станка [1,с.18]:

Sош11=0,08 мм/об, Sош12=0,43 мм/об, Sош31=0,48 мм/об, Sош32=0,65 мм/об.

Принимаем: для первой головки SошI=0,08 мм/об; для второй головки SошII=0,48 мм/об

3.3 Определение уточненного значения подачи для каждого инструмента

Sо= Sош/i, мм/об

So11=0,073 мм/об, So12=0,089 мм/об, So31=0,686 мм/об, So32=0,369 мм/об

4. Расчет скорости резания V, м/мин, частоты вращения инструментальных шпинделей и ведущего вала nш, об/мин, а также минутной подачи для каждой головки Sм, мм/мин

4.1 Определение рекомендуемых значений V, м/мин для каждого инструмента

Скорость резания при сверлении и зенкеровании деталей из стали определяется по формуле:

V=Vтабл*K1*K2*K3,

Где Vтабл — скорость по таблице;

K1 — коэффициент, зависящий от марки обрабатываемого материала;

K2 — коэффициент, зависящий от отношения принятой подачи к подаче, указанной в карте С-3.

K3 — коэффициент, зависящий от стойкости инструмента.

По таблице [2,с.73]: Vтабл11= 24 м/мин, Vтабл12=20,7 м/мин, Vтабл31= 22 м/мин, Vтабл32= 41,8 м/мин По таблице [2,с.73]: K111=1,05, K121=0,90, K131=1,05, K132=1,15

По таблице [2,с.74]: K211= 0,95, K212=1,6, K231=1, K232=1,16

По таблице [2,с.74]: K311= 1, K312=1, K331=1, K332=1

По формуле V=Vтабл*K1*K2*K3, получили:

V11=23,94 м/мин, V12=29,81 м/мин, V31=23,1 м/мин, V32=55,76 м/мин Выбираем: V11=24 м/мин, V12=16 м/мин ([2,с.74]), V31=16 м/мин ([2,с.74]), V32=56 м/мин

4.2 Расчет величины n для каждого инструмента

n=(1000*V)/(р*D):

n11= (1000*24)/(3,14*7)=1091,9 об/мин

n12= (1000*16)/(3,14*11)=463,23 об/мин

n31= (1000*16)/(3,14*18)=283,09 об/мин

n32= (1000*56)/(3,14*20)=891,72 об/мин

4.3 Определение значений Sм

Sм=Sо*n, мм/мин

Sм11=79,71 мм/мин, Sм12=41,23 мм/мин, Sм31=194,2 мм/мин, Sм32=329,05 мм/мин Для первой головки: SмI=41,23 мм/мин Для второй головки: SмII=194,2 мм/мин

4.4 Определение величины nш и уточнение ее по паспорту станка

nш=Sм/Sош, об/мин

nшI=41,23/0,08=515,38, об/мин; nшII=194,2/0,48=404,58, об/мин По паспорту станка [1,с.18]: nшI=500 об/мин; nшII=400 об/мин.

4.5 Уточнение значений Sм

Sм=Sош*nш, мм/мин

Sм1=40 мм/мин, Sм2=192 мм/мин

4.6 Уточнение значений V, м/мин для каждого инструмента

головка инструмент вал подача

ni=nш*i, об/мин

n11=500*1,1=550 об/мин; n12= 500*0,9=450 об/мин;

n31=400*0,7=280 об/мин; n32=400*1,3=520 об/мин

V= р*D*n/1000, м/мин

V11=(3,14*7*550)/1000=12,09 м/мин, V12=(3,14*11*450)/1000=15,54 м/мин,

V31=(3,14*18*280)/1000=15,83 м/мин, V32=(3,14*20*520)/1000=32,66 м/мин

5. Расчет основного времени обработки

Т0I= LрхI/SмI=20/40=0,5 мин Т0II= LрхII/SмII=43/192=0,22 мин Т0=0,5 мин

6. Определение основного времени работы станка и уточнение Sм и nш для нелимитирующей головки

Основное время работы станка по лимитирующей головке Т0=0,5 мин Для не лимитирующей головки уменьшим минутную подачу Sм:

Sм2= LрхII/Т0=43/0,5=86 мм/мин Выполним перерасчет nш:

nшII=Sм2/SошII=86/0,48=179,17 об/мин По паспорту выбираем: nшII=200 об/мин.

Аналогично, выполним уточнение n и V для каждого инструмента второй головки:

n31=Sм2/Sо31=86/0,686=125,36 об/мин; n32=Sм2/Sо32=86/0,369=233,06 об/мин

V31=(3,14*18*125,36)/1000=7,09 м/мин, V32=(3,14*20*233,06)/1000=14,64 м/мин

7. Проверочные расчеты

7.1 Определение осевой силы резания Ро, кН, каждого инструмента и головки

При сверление и зенкеровании осевая сила определяется по формуле [2,с.81]:

Ро= Ротабл* Кр, кН, где Ротабл — осевая сила резания по таблице, кН;

Кр — коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

По таблице [2,с.81]:

Pотабл11=1,20 кН, P0табл12=2,09 кН, Pотабл31=2,30 кН, Pотабл32=1,5 кН Обрабатываемый материал сталь 30Л, НВ=174, выбираем Кр=0,95:

Pо11=1,20*0,95=1,14 кН, P012=2,09*0,95=1,99 кН, Pо31=2,19 кН, Pо32=1,43 кН Для первой головки осевая сила равна: PоI= Pо11 + P012=3,13 кН Для второй головки осевая сила равна: PоII= Pо31 + 2*P032=5,05 кН

7.2 Определение мощности резания Nр, кВт, для каждого инструмента и головки

При сверлении мощность резания определяется по формуле [2,с.82]:

Nр= Nр табл*КN*(n/1000),

где Nр табл — мощность резания по таблице, кН;

КNкоэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

По таблице [2,с.82] определяем Nр табл:

Nр табл11=0,256 кН; Nр табл12=0,728 кН;

Обрабатываемый материал сталь 30Л, НВ=174, выбираем КN=0,95:

Nр 11=0,256*0,95*550/1000=0,134 кН; Nр 12=0,728*0,95*450/1000=0,311 кН;

При зенкеровании мощность резания определяется по формуле [2,с.82]:

Nр= Nр табл*КN*(n/100)

По таблице [2,с.82] определяем Nр табл:

Nр табл31=2,84 кН; Nр табл32=4,01 кН;

Обрабатываемый материал сталь 30Л, НВ=174, выбираем КN=0,95:

Nр 31=2,84*0,95*125/1000=0,337 кН; Nр 32=4,01*0,95*233/1000=0,888 кН Для первой головки осевая сила равна: NрI= Nр11 + Nр12=0,445 кН Для второй головки осевая сила равна: NрII= Nр31 + 2*Nр32=2,113 кН

1. Режимы резания металлов: Справочник; под ред. А. Д. Корчёмкина. Изд. 4-е.-М.: НИИТАвтопром, 1995. — 456 с.

2. Расчет режимов резания: Задания и методические указания / НГТУ; сост. Г. В. Гостев, И. Л. Лаптев, Н. Новгород, 2009. — 22 с.