Проектирование элементов расчета режимов резания и нормирования САПР ТП механической обработки (Лабораторная работа № 7)

Лабораторная работа №7

Проектирование элементов расчета режимов резания и нормирования сапр тп механической обработки

Цель работы:Сформировать умение проектировать оптимальные режимы резания методом линейного программирования

Обеспечение:литература СТМ ч.1, ч.2

Краткие теоретические сведения

В основе оптимизации режимов резания методом линейного программирования лежит построение математической модели, которая включает совокупность технических ограничений, приведенных к линейному виду логарифмированием, и упрощенный вид целевой функции.

Наиболее важными ограничениями являются следующие: режущие возможности инструмента; мощность электродвигателя привода главного движения; заданная производительность станка; наименьшая и наибольшая скорости резания и подача; допускаемые кинематикой станка; прочность и жесткость режущего инструмента; точность обработки; шероховатость обработанной поверхности.

Рассмотрим особенности построения технических ограничений для наиболее распространенных методов обработки продольного наружного точения и фрезерования торцовыми и цилиндрическими фрезами.

Ограничение 1. Режущие возможности инструмента. Устанавливает связь между скоростью резания, определяемой принятой стойкостью инструмента, его геометрией, глубиной резания, подачей и механическими свойствами обрабатываемого материала, с одной стороны, и скоростью резания, определяемой кинематикой станка, с другой.

Скорость резания для различных видов обработки определяется по формуле:

где C_v – постояннный коэффициент, характеризующий нормативные условия обработки;

D – диаметр обрабатываемой детали (или инструмента), мм;

k_v - поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала, состояние поверхности заготовки, характеристику режущего инструмента;

Т – принятая стойкость инструмента, мин;

m – показатель относительной стойкости;

t – глубина резания, мм;

       S – подача, мм/об;

       z – число зубьев режущего инструмента;

       В_ф – ширина фрезерования, мм;

       x_v ,y_v ,u_v ,z_v, r_v – показатели степеней или переменных в формуле скорости резания.

С другой стороны, скорость резания определяется кинематикой станка согласно зависимости:

V= ПDn*10^-3

Приравнивая правые части формул и сделав преобразования, получают выражение первого технического ограничения в виде неравенства.

Для продольного точения наружных поверхностей можно получить, имея в виду значения коэффициентов Z_v=0, U_v=0, r_v=0, следующее неравенство:

Ограничение 2. Мощность электродвигателя главного движения станка

Устанавливает взаимосвязь между эффективной мощностью, затрачиваемой на резание, и мощностью электропривода главного движения станка.

где C_z - постоянный коэффициент, характеризующий условия обработки;

k_z - общий поправочный коэффициент на мощность, учитывающий изменение условий обработки против нормативных;

k_cz - поправочный коэффициент, учитывающий отдельный вид обработки;

x_z, z_z, n_z, y_z, u_z, r_z - показатели степени при t, D, n, S, z, и В_ф.

Учитывая необходимое условие протекания процесса резания, можно получить следующее неравенство:

N_эф  £Nnh

Где Nn- мощность электродвигателя главного привода станка, кВт;

h- КПД механизма передачи от электродвигателя к инструменту.

Приравняв правые части выражений, получим второе техническое ограничение:

Ограничение 3. Заданная производительность станка. Устанавливает связь расчетных скорости резания и подачи с заданной производительностью станка. Исходя из соотношения продолжительности цикла работы станка Т_ц, основного технологического t₀ и вспомогательного непрерывного t_вн времени, можно получить выражение для третьего технического ограничения :

где R- заданная производительность станка, шт/мин;

K₃ - коэффициент загрузки станка;

r_R - число деталей, обрабатываемых одновременно на одной позиции;

L- длина рабочего хода инструмента, мм.

Ограничения 4 и 5. Наименьшая и наибольшая допустимые скорости резания. Устанавливают взаимосвязь расчетной скорости резания с кинематикой станка по минимуму и максимуму. Они записываются в следующем виде:

n ³ n_{cm min};

n £ n_{ст max} ;

Ограничения 6 и 7. Наименьшая и наибольшая допустимые подачи. Устанавливают взаимосвязь расчетной подачи с подачей, допустимой кинематикой станка по минимуму и максимуму:

S ³ S_{ст min}

S £ S_{ст max}

Ограничение 8. Прочность режущего инструмента. Устанавливает взаимосвязь между расчетными значениями скорости резания и подачи и допустимыми по прочности режущего инструмента. При построении этого ограничения учитываются условия нагружения режущего инструмента, например, резца, как консольной балки с приложением на ее конце усилия, равного окружной составляющей силы резания Р_z. В этом случае предел прочности материала державки резца при изгибе определяется зависимостью:

s_и  ³ М_изг k_з.п./W

где М_изг=P_zl_в.р.- изгибающий момент в месте закрепления державки резца на расстояние