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
Содержание
Исходные
данные
.
Определение длины рабочего хода каждой головки
.
Определение стойкости для каждого инструмента наладки
.
Назначение подачи So,мм/зуб
.1
Определение рекомендуемой So,мм/зуб для каждого инструмента
.2
Определение подачи для каждой головки на оборот шпинделя
.3
Определение уточненного значения So,мм/зуб для каждого инструмента
.
Расчет скорости резания V,м/мин, частота вращения ведущего вала nш, об/мин,
минутной подачи Sм, мм/мин для каждой головки
.1
Определение рекомендуемых значений V, м/мин, для каждого инструмента
.2
Расчет величины n, об/мин для каждого инструмента
.3
Определение значений Sм, мм/мин
.4
Определение значений nш, об/мин и уточнение ее значений по паспорту
.5
Уточнение величины Sм, мм/мин для каждой головки
.6
Уточнение V, м/мин, для каждого инструмента наладки
.
Расчет основного времени обработки То для каждой головки
.
Определение основного времени работы станка и уточнение Sм и nш для
нелимитирующей головки
.
Проверочные расчеты
.1
Определение осевой силы резания Ро, кН для каждого инструмента и головки
.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;передаточное 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
рх=lр+ lп+ lд, мм
где lп - величина подвода, врезания и перебега;р
- величина резания;д - дополнительная длина.п определяется в зависимости от
диаметра отверстия и вида обработки по [2, с.419]:
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;
рх11=17+3+0=20 мм; Lрх12=10+6+ lд=16+4=20 мм :
LрхI= 20 ммрх31=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
[2, с.68]:
Тр= Тm*λ,
Где Тm - нормированная стойкость инструмента в
минутах, основного времени обработки;
λ - коэффициент времени
резания, равный отношению длины резания к lр к общей длине рабочего хода
шпиндельной головки Lрх
λ11= Lр11/LрхI=17/20=0,85>0,7,
принимаем λ11=1; λ12=
Lр21/LрхI=10/20=0,5
λ31= Lр31/LрхII=30/43=0,7;
λ32=
Lр32/LрхII=41/43=0,95>0,7,
принимаем λ32=1
Тm определяется в зависимости от наибольшего
диаметра обработки и количества инструментов в наладке [2, с.69]: наибольший
диаметр до 20, 5 инструментов в наладке: Тm=130 мин.
Тр11= 130*λ1=130 мин,
Тр12= 130*λ2=65 мин, Тр31=
130*λ3=91 мин, Тр32= 130*λ4=130
мин.
3. Назначение подачи So, мм/об
.1 Определение рекомендуемой подачи
So для каждого инструмента
Группа подачи рекомендуется в зависимости от
условий обработки [2, с.69]:
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.
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
ош11=0,069*1,1=0,08 мм/обош12=0,475*0,9=0,428
мм/обош31=0,675*0,7=0,473 мм/обош32=0,5*1,3=0,650 мм/об
Головки кинематически связаны с приводом,
поэтому значения Sош уточняем по паспорту станка [1,с.18]:ош11=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 Определение уточненного значения
подачи для каждого инструмента
о= Sош/i, мм/об=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
.1 Определение рекомендуемых
значений V, м/мин для каждого инструмента
Скорость резания при сверлении и зенкеровании
деталей из стали определяется по формуле [2, с.72]:
=Vтабл*K1*K2*K3,
Где Vтабл - скорость по таблице;- коэффициент,
зависящий от марки обрабатываемого материала;- коэффициент, зависящий от
отношения принятой подачи к подаче, указанной в карте С-3. - 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:=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)/(π*D):= (1000*24)/(3,14*7)=1091,9
об/мин= (1000*16)/(3,14*11)=463,23 об/мин= (1000*16)/(3,14*18)=283,09 об/мин=
(1000*56)/(3,14*20)=891,72 об/мин
.3 Определение значений Sм
м=Sо*n, мм/минм11=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
ш=Sм/Sош, об/миншI=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.
.5 Уточнение значений Sм
м=Sош*nш, мм/минм1=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=500*1,1=550 об/мин; n12=
500*0,9=450 об/мин;=400*0,7=280 об/мин; n32=400*1,3=520 об/мин
V= π*D*n/1000, м/мин=(3,14*7*550)/1000=12,09
м/мин, V12=(3,14*11*450)/1000=15,54 м/мин,=(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:
м2= LрхII/Т0=43/0,5=86 мм/мин
Выполним перерасчет nш:
шII=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:
=Sм2/Sо31=86/0,686=125,36 об/мин;
n32=Sм2/Sо32=86/0,369=233,06 об/мин=(3,14*18*125,36)/1000=7,09 м/мин,
V32=(3,14*20*233,06)/1000=14,64 м/мин
7. Проверочные расчеты
.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]:
отабл11=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:
о11=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;
КN- коэффициент, зависящий от обрабатываемого
материала;
По таблице [2,с.82] определяем Nр табл:
р табл11=0,256 кН; Nр табл12=0,728 кН;
Обрабатываемый материал сталь 30Л, НВ=174,
выбираем КN=0,95:
р 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]:
По таблице [2,с.82] определяем Nр табл:
р табл31=2,84 кН; Nр табл32=4,01 кН;
Обрабатываемый материал сталь 30Л, НВ=174,
выбираем КN=0,95:
р 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
Литература
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.