Рассмотрим токарную операцию (рис.2.1), содержащую наиболее распространенные переходы: подрезку, обточку, расточку, фасонное точение и проточку конавок.
Рис. 2.1. Переходы токарной операции. |
2.1 Анализ исходных данных.
2.1.1 Заготовка.
Прокат из коррозионностойкой, жаростойкой и жаропрочной стали 12Х18Н9Т (1Х18Н9Т). Термическая обработка: закалка, sв = 540-610 Мпа,
НВ = 143-175.
2.1.2 Деталь.
Согласно рис.2.1 представляет собой втулку, обрабатываемую со всех доступных сторон.
2.1.3 Выполняемые переходы.
Операция включает следующие переходы получистовой обработки:
1) подрезка торца (резец 1);
2) протачивание наружной поверхности (резец 2);
3) проточка канавки (резец 3);
4) фасонная обточка конуса (резец 4);
5) растачивание (резец 5).
2.1.4. Приспособление.
Заготовка закрепляется в 3-х кулачковом пневматическом патроне с упором в левый торец.
2.1.5. Оборудование.
В качестве оборудования согласно табл.9, с.15 /2/ выбран токарный станок мод.16К20, имеющий следующие параметры:
1) число частот вращения шпинделя zn - 22;
|
|
2) пределы частот n = 12,5 - 1600 1/мин.;
3) пределы продольных подач Sпр = 0,05-2,8 мм/об.;
4) пределы поперечных подач Sпп = 0,025-1,4 мм/об.;
5)мощность привода главного движения Nст = 11 кВт.
2.2. Выбор инструментального материала.
Для условий получистового точения стали 12Х18Н9Т, относящейся к Х гр. обрабатываемых материалов, табл.13, с.53 /1/ рекомендует твердый сплав Т15К6.
2.3. Выбор геометрии режущих инструментов.
В данном случае геометрия характеризуется следующими параметрами:
1) задним углом a°;
2) передним углом g°;
3) радиусом при вершине r, мм;
4) величиной фаски f, мм.
Значения главного угла в плане φ° для всех 5-ти резцов представлены на рис.2.1.
Для обработки сталей гр.Х табл.1, с.211 /1/ рекомендует следующую геометрию табл.2.1.
2.4. Выбор смазочно-охлаждающего жидкости (СОЖ).
Согласно табл.24, с.233 /1/ для проведенных выше (п.2.1) условий рекомендуется 5-10% раствор Аквол – 10 м.
2.5. Назначение глубины резания t.
Согласно операционным размерам и размерам заготовки (рис.2.1) определяем глубину резания для каждого резца и результаты заносим в сводную табл.2.1.
2.6. Назначение подач S.
Согласно табл.28 /1/ с.238 при Ra = 12,5, r =1 для резцов 1,2 и 5 рекомендуются табличные подачи
ST1 = ST2 = ST5 = 0,6 мм/об.
Таблица 2.1.
Основные параметры токарной операции (рис.2.1)
№№ резца | П а р а м е т р ы | ||||||||||||||
α | γ | φ | r | f | t | S | hз | T | nст | Vф | τ0 | Ρz | ΡzV | Nе | |
грд | грд | грд | мм | мм | мм | мм/об | мм | мин | 1/мин | м/ мин | мин | кг | кгм/мин | кВт | |
0,2 | 0,27 | 0,6 | 71,8 | 0,146 | 14,6· 103 | 2,39 | |||||||||
0,2 | 0,27 | 0,6 | 0,389 | 11,6· 103 | - | ||||||||||
- | 0,2 | 0,10 | 0,5 | 47,5 | 0,109 | 7,6 103 | - | ||||||||
- | - | 0,021 | 0,5 | 47,5 | 0,520 | 7,1 ·103 | - | ||||||||
0,2 | 0,27 | 0,6 | 12,6 | 1,29 | 72,2 | - |
Согласно табл.29 /1/ с.238 для резца 3 при t = 3 рекомендуется подача ST3=0,15 мм/об.
|
|
Согласно табл. 16 /2/ с.269 для резца 4 при t = 15 и диаметре заготовки
Dз = 30 рекомендуется ST4 = 0,04 мм/об.
Выполним корректировку выбранных подач для конкретных условий рис.2.1.
Значения поправочных коэффициентов на подачи выбираются согласно табл. 30 /1/ с.239. Их значения приведены в табл. 2.2. Здесь же приведены значения полных поправочных коэффициентов
Кsј=
для каждого j-го резца, j = 1…5.
Таблица 2.2
Поправочные коэффициенты Кi и Ksj на подачи
Условия обработки | Корка | Матер. инструмента | Диам. обработки | Матер. заготовки | Термообработка | Вид поверх. обработки | KSj |
Р \ Кi | КI | К2 | К3 | К4 | К5 | К6 | КS |
0,8 | I | 0,62 | I | I | I | 0,496 | |
0,8 | I | 0,62 | I | I | I | 0,496 | |
I | 0,62 | I | I | I | 0,62 | ||
I | I | 0,62 | I | I | 0,85 | 0,527 | |
I | I | 0,45 | I | I | 0,45 |
Найдем значения скорректированных подач
Sj = STj · KSj
S1 = 0,60 · 0,496 = 0,270 мм/об;
S2 = 0,60 · 0,496 = 0,270 мм/об;
S3 = 0,15 · 0,620 = 0,100 мм/об;
S4 = 0,04 · 0,53 = 0,021 мм/об;
S5 = 0,60 · 0,45 = 0,270 мм/об.
Считаем, что универсальный станок 16К20 располагает таким набором подач.
Выбранные значения подач Sj заносим в табл. 2.1.
2.7. Выбор стойкости резцов Т.
Согласно табл. 18 /1/ с.227 при получистовой обработке материалов Х гр. твердосплавным инструментом рекомендуется:
1) для резцов 1,2 и 5 hз = 0,6 мм, Т = 60 мин.;
2) для резцов 3 и 4 hз = 0,5 мм, Т = 30 мин.
Значения hз и Т заносим в итоговую табл.2.1.
2.8. Назначение скорости резания V.
Согласно табл.42 /1/ с.246 для стали Х гр. с sв£ 900 Мпа рекомендуются следующие табличные значения скоростей VTј в зависимости от tj и
Sj : VT1= 72 м/мин., VT2=72 м/мин., VT3 = 101 м/мин., VT4= 72 м/мин.,
VT5 = 82 м/мин.
Выполним корректировку VTj согласно конкретным условиям рис.2.1.
Поправочные коэффициенты Кi (i = 1 - 10) на скорость резания выбираем из табл.43 /1/ с.247 и находим для каждого j - го резца (j =1…5) полный поправочный коэффициентент
Выбранные поправочные коэффициенты Кi и полные коэффициенты Кvj приведены в табл.2.3.
Найдем значения скорректированных скоростей резания
Vj = VTj · Kvj
V1 = 72 · 1,16 = 83,5 м/мин.
V2 = 72· 0,80= 57,6 м/мин.
V3 = 101 · 0,53 = 53,5 м/мин.
V4 = 72 · 0,80 = 57,6 м/мин.
V5 = 82 · 0,19= 15,6 м/мин.
Таблица 2.3
Поправочные коэффициенты Кi и Кvj на скорость резания
Условия обработки | Матер. заготовки | Матер. ин-та | Угол φ0 | Растачивание | Точение канавки | Фасон точение | Кор-ка | СОЖ | |||
Р \ Кi | КI | К2 | К3 | К4 | К5 | К6 | К7 | К8 | К9 | К10 | |
1,22 | 1,9 | 0,87 | 1,45 | I | I | I | 0,53 | 0,75 | I | 1,16 | |
1,22 | 1,9 | 0,87 | I | I | I | 0,53 | 0,75 | I | 0,8 | ||
1,22 | 1,9 | 0,87 | I | 0,5 | 0,53 | I | 0,53 | ||||
1,22 | 1,9 | 0,87 | I | I | 0,750 | 0,53 | I | I | 0,8 | ||
5 | 1,22 | 1,9 | 0,92 | I | 0,3 | I | 0,3 | I | I | 0,19 |
2.9. Расчет частоты вращения заготовки n
Частота определяется по известной зависимости
n=
где: Dз – диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм или
n=
Рассчитанные значения n должны быть скорректированы по nст. Для этого рассчитываем геометрический ряд частот станка.
Знаменатель геометрического ряда частот
φn = [1.06, 1.12, 1.26, 1.41, 1.58, 1.78, 2.00]
должен соответствовать одному из 7-ми стандартных значений.
Здесь z n - число частот станка.
В нашем случае
φn=
Стандартный ряд частот для этих условий приведен в табл.2.4.
Выполним расчет и корректировку частот вращения для каждого резца.
n1 = Þ 635 I /мин.;
n2 = Þ 504 I /мин.;
n3 = Þ 504 I /мин.;
n4 = Þ 504 I /мин.;
n5= Þ 200 I /мин.
Таблица 2.4.
Геометрический ряд частот вращения шпинделя для φn = 1,26
12,5 | ||||
15,75 | ||||
19,80 | 635 | - | ||
25,0 | - | |||
31,5 | - |
Рассчитаем фактические скорости резания Vф:
|
|
Vф=
V1 = 0,00314 · 36 · 635 = 71,8 м/мин.;
V2 = 0,00314 · 36 · 504 = 57 м/мин.;
V3 = 0,00314 · 30 · 504 = 47,5 м/мин.;
V4 = 0,00314 · 30 · 504 = 47,5 м/мин.;
V5 = 0,00314 · 20 · 200 = 12,6 м/мин.;
Выбранные значения nст и соответствующие им Vф заносим в табл. 2.1.
2.10. Расчет основного времени t0.
Формулы для расчета t0 для различных видов обработки приведены на
с.609 /5/.
Так для токарных переходов
τ0 =
где L1, L2 - соответственно величины врезания и перебега резца, мм;
L - длина обрабатываемой поверхности, мм.
Значения L1 и L2 приведены в табл.2 /5/ с.620.
В нашем случае (рис.2.1).
t01 = = 0,146 мин.;
t02 = = 0,35 мин.;
t03 = = 0,109 мин.;
t04 = = 0,52 мин.;
t05 = 1,29 мин.
Значения t0j заносим в табл.2.1.
2.11. Расчет силы резания Pz.
Согласно с.271 /2/ окружная составляющая силы резания определяется выражением
Pz = . , кг,
где
Выбрав для наших условий из табл.22 /2/ с.273 значения постоянных получим расчетную зависимость
Pz = 204 t1,0 S0,75 Kp
Частные значения поправочных коэффициентов Кi выбираем из табл.23 /2/ с.275. Значения их вместе с Krj приведены в табл. 2.5.
Таблица 2.5.
Поправочные коэффициенты Ki и Kрj на усилие резания
Условия об- работки | Угол в пла- не,φ0 | Передний угол, γ0 | Угол l0 | Радиус при вершине r, мм | Krj |
Р \ Кi | КI | К2 | К3 | К4 | Кp |
0,89 | I | I | I | 0,89 | |
0,89 | I | I | I | 0,89 | |
0,89 | I | I | I | 0,89 | |
0,89 | I | I | I | 0,89 | |
0,94 | I | I | I | 0,94 |
Рассчитаем значение Pz для каждого резца
Pz1 = 204 × 3 × 0,270,75 × 0,89 = 204 кГ;
Pz2 = 204 × 3 × 0,270,75 × 0,89= 204 кГ;
Pz3 = 204 × 5 ×0,100, 75 × 0,89 = 161 кГ;
Pz4 = 204 × 15 × 0,0210,75 × 0,89 = 150 кГ;
Pz5 = 204 × 1 × 0,270,75 × 0,94 = 72,2 кГ.
2.12. Расчет мощности резания.
Выполняется для сравнения эффективной мощности резания Nе с мощностью станка Nст. Расчет выполняется по формуле /2/ с.271.
Nе= Nст
Поскольку Ne = max будет соответствовать переходу c (Pz · V) = max, то рассчитаем эти произведения для всех резцов.
Pz1 · V1 =204 · 71,8 = 14600 кГм/мин. = max;
Pz2 · V2 =204 ·75 = 11628 кГм/мин.
Pz3 · V3 = 161 · 47,5 = 7600 кГм/мин.
Pz4 · V4 = 150 · 47,5 = 7100 кГм/мин.
Pz5 · V5 = 72,2 · 12,6 = 909 кГм/мин.
Таким образом, наибольшая мощность резания будет на первом переходе
Ne = = 2,39 кВт
Она значительно меньше Ncт= 11 кВт, поэтому изначально должен быть выбран станок меньших габаритов и мощности. Полученные значения Pzj и Ne заносим в табл. 2.1.
|
|
3. НАЗНАЧЕНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ДЛЯ ОПЕРАЦИЙ