Расчет режимов резания для двух операций механической обработки – обработка плоскости концевой фрезой и сверление отверстия

2.15 Определение режимов резания.

Режимы резания оказывают влияние на точность и качество обработанной поверхности, производительность и себестоимость обработки.

Цель данного пункта заключается в расчете и назначении оптимальных режимов резания (скорости резания, подачи, глубины резания и мощности резания) при механической обработке.

Рассчитаем режимы резания для двух операций механической обработки – обработка плоскости концевой фрезой и сверление отверстия. Для остальных операций режимы назначаем по справочнику.

2.15.1 Расчет режимов резания для операции фрезерования.

1) Фрезерование плоскости В15 чистовое,глубина резания t = 0,5мм.

Наибольшая ширина фрезерования В = 14,5 мм.

2) Диаметр фрезы выбираем по формуле для торцового фрезерования[5]:

D = (1,25...1,5)B.

D = (18,125...21,75) мм.

Выбираем режущий инструмент – концевая фреза из быстрорежущей стали

Р6М5, ∅ 20мм ,с цилиндрическим хвостовиком  ГОСТ 17025-71.

Число зубьев z = 6, длина L = 104мм, длина рабочей части l = 38мм.

3) Выбираем рекомендуемую подачу по справочнику [5].

При чистовом фрезеровании исходной величиной подачи является подача на    один оборот фрезы s,по которой для дальнейшего использования вычисляют подачу на один зуб фрезы  s _z = s/z.

s = 1,2 мм/об.

s _z = 1,2/6 = 0,2 мм/зуб.

4)Скорость резания определяем по формуле

v =(C_v D^q)K_v / (T^mt^xs^у_zB^uz^p)

где С_v ,q,m,n,x,y,u – коэффициент и показатели степени, зависящие от обрабатываемого материала, вида фрезы, материала режущей части фрезы и подачи; D – диаметр фрезы, Т – стойкость фрезы, s_{z –} подача на зуб фрезы, В – ширина фрезерования , z – число зубьев фрезы.

Т = 80 мин., С_v = 185,5; q = 0,45; x = 0,3; y = 0,2; u = 0,1; p =  0,1; m = 0,33.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания:

K_v=K_mvK_пvK_иv.

где K_mv  = 0,8 ,коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала,

K_пv = 1,0 , коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки (поверхность без корки),

K_иv = 1,0 ,коэффициент, учитывающий материал инструмента( быстрорежущая сталь Р6М5 ).

K_v= 0,8*1*1=0,8.

v= (185,5*20^0,45)*0,8/(80^0,33 0,5^0,3 0,2^0,2 14,5^0,1 6^0,1) =184,06 м/мин.

4)Определяем частоту вращения фрезы

n = 1000 v/πD =1000*184,06/3,14*20 =2930 мин^-1.

Найденное значение не превышает обеспечиваемых моделью стнка пределов (35 – 12000 мин^-1) .

5)Окружная сила резания при фрезеровании

P_z =K_мр(10C_pt^xs^у_zB^uz)/D^qn^w.

С_p = 82,5; q = 1,1; x = 0,95; y = 0,8; u = 1,1; w =0.

Поправочный коэффициент для алюминиевых сплавов 0,25.

K_мр = 1,0 ,коэффициент,учитывающий качество обрабатываемого материала.

P_z =0,25*1,0*(10*82,5*0,5^0,950,2^0,814,5^1,16)/20^1,12930⁰ = 124,1 Н.

6)Крутящий момент на шпинделе

М_кр = P_zD/2*100 = 124,1*20/2*100 = 12,41Н*м.

7)Мощность резания 

N_P =  P_zv/ 1020*60 =124,1*184,06/1020*60 = 0,4кВт.

8)Сравниваем рассчитанную мощность резания с мощностью на шпинделе станка

N_шп = 15кВт.

N_P<N_шп.

Вывод : обработка с рассчитанными режимами на данном станке возможна.

2.15.2 Расчет режимов резания для операции сверления.

Операция 090, сверление отверстия ∅13^+0,24 .

1)Глубина резания t = 6,5 мм.

2)Режущий инструмент – сверло спиральное из быстрорежущей стали Р6М5

ГОСТ 10902-77, D = 13,00 мм, L = 151мм , l = 101мм.

3)Выбираем рекомендуемую подачу[5,табл.25]:

s = 0,66 мм/об.

4)Скорость резания при сверлении

v =K_v (C_vD^q)/(T^ms^y), где  С_v ,q m,y, – коэффициент и показатели степени, зависящие от обрабатываемого материала, материала режущей части инструмента и подачи;

D – диаметр свела, Т – стойкость сверла.

Т = 60 мин., С_v = 40,7; q = 0,25; y = 0,4; m = 0,125.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания:

K_v=K_mvK_lvK_иv.

где K_mv  = 0,8 ,коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала,

K_lv = 0,85 , коэффициент, учитывающий глубину сверления,

K_иv = 1,0 ,коэффициент, учитывающий материал инструмента( быстрорежущая сталь Р6М5 ).

K_v= 0,8*0,85*1=0,68.

v= (40,7*13^0,25)*0,68/(60^0,125 0,66^0,4 ) =37,2 м/мин.

5)Определяем частоту вращения шпинделя

n = 1000 v/πD =1000*37,2/3,14*13 =911 мин^-1.

Найденное значение не превышает обеспечиваемых моделью стнка пределов (35 – 12000 мин^-1) .

6)Крутящий момент

М_кр = 10С_мD^qs^yK_p, где С_м = 0,005, q = 2, y = 0,8.

K_p = K_мр = 1,0 ,коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала.

М_кр = 1,0*10*0,005*13² 0,66^0,8 = 6,06 Н*м.

7) Мощность резания 

N_P =  М_кр n/ 9750 =6,06*911/9750 = 0,57кВт.

8)Сравниваем рассчитанную мощность резания с мощностью на шпинделе станка

N_шп = 15кВт.

N_P<N_шп.

Вывод : обработка с рассчитанными режимами на данном станке возможна.

2.16 Нормирование операций