Расчёт режимов резания на операцию 010 (токарно-виноторезная), 020 (токарная с ЧПУ) и 050 (сверлильная с ЧПУ)

              15 Расчёт режимов резания

              Режимы резания рассчитываются на операцию 010 (токарно - виноторезная), 020 (токарная с ЧПУ) и 050 (сверлильная с ЧПУ).

          Режимы резания для точения наружной цилиндрической поверхности (операция 010 токарно-винторезная) определяются  расчётно-аналитическим методом.

              Исходные данные.

На токарно-винторезном станке 16К20 обтачивается корпус сальника. Обрабатываемый материал - сталь 20Х13Л ГОСТ977-88 с пределом прочности s_В=600 МПа. Заготовка - отливка диаметром ø272мм. Диаметр обработки ø260 мм, а длина – 20 мм. Закрепление заготовки – в трёхкулачковом самоцентрирующем патроне. Паспортные данные станка: мощность электродвигателя N_Э=11 кВт, КПД станка h=0,8, усилие подачи Р_О=6000 Н.

              Параметры резца следующие:

 - угол в плане j=95⁰;

 - вспомогательныё угол в плане j₁=10⁰;

- передний угол фаски g_Ф=10⁰;

 - радиус при вершине r_В=0,6 мм.

              Сечение державки резца h´b=25´25 мм, материал пластины режущей части – твёрдый сплав Т5К10, а толщина пластины с=4,76 мм. Период стойкости Т=60 мин.

Расчёт режимов резания.

              Глубина резания t, мм, определяется по формуле:

где        D_ЗАГ – диаметр заготовки до обработки, мм;

                            D_ОБР – диаметр заготовки после обработки, мм;

                            t=(D_ЗАГ–D_ОБР)/2 =(272–260)/2 = 6 мм.

Расчёт ведётся по эмпирическим формулам, а затем выбираются наивыгоднейшие режимы резания. При этом ограничения по производительности накладываются: режущими возможностями инструмента, мощностью электродвигателя привода главного движения, жёсткостью и прочностью режущего инструмента, прочностью режущей части инструмента, прочностью станка, жёсткостью системы «станок-приспособление-инструмент-деталь» а также шероховатостью обработанной поверхности.

Подача, допускаемая прочностью державки резца S_ПР.Р, мм/об, определяется по формуле:

где        Н, В, L_Р – соответственно высота, ширина и вылет резца, мм;

                            [s]_И – допускаемое напряжение на изгиб, МПа;

              Для державки из закалённой стали 40Х [s]_И=480 МПа. Вылет резца равен L=40 мм.

              Значение коэффициентов и показатели степеней определяются для среднего диапазона подач (S=0,3-0,7 мм/об) по таблице 22 ([12], с.273) и таблице 17([12], с.269):

              С_Рz=300;

              x_Pz=1,0;

              y_Pz=0,75;

              n_Pz=–0,15;

              С_V=340;

              x_V=0,15;

y_V=0,45;

m=0,20

              Поправочный коэффициент для резца из твёрдого сплава К_Р определяется по формуле:

                                                                                     К_Р=К_МР·К_{j Р}·К_{g Р}·К_{l Р};                                      (15.3)

где        К_МП ¾ коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала;

К_{j Р} ¾ коэффициент, учитывающий влияние угла в плане;

К_{g П} ¾ коэффициент, учитывающий влияние переднего угла;

К_{l П} ¾ коэффициент, учитывающий влияние угла наклона режущей кромки;

              Коэффициент К_МР определяется по формуле ([12], таблица9,с.264):

                            К_МР =                                                                (15.4)

где        s_В ¾ предел прочности обрабатываемого материала;

              n ¾ показатель степени, табличная величина.

              s_В =600 МПа;

              n =0,75([12], таблица9, с.264).

                                                                       К_МР ==0,84;

Значения коэффициентов для тангенциальной составляющей сил резания для резца из твёрдого сплава равны:

К_{j Р}=0,89;

              К_{g Р}=1;

              К_{l Р}=1;

К_{r р}=1.

              Тогда поправочный коэффициент К_Р будет равен:

К_Р=0,84 × 0,89 ×  1 × 1=0,74.

              Коэффициент К_V определяется по формуле:

                                                                       К_V = К_MV·К_ПV·К_ИV·К_{j V},                                               (15.5)

где  К_МV - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

                      К_ПV - коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности;

                      К_МV - коэффициент, учитывающий влияние материала инструмента;

                      К_{j V} -  коэффициент, учитывающий влияние геометрии резца.

              Значение коэффициента К_MV определяется по формуле ([12], таблица1, с.269):

                                                         К_МV = Кr×,                                      (15.6)

              где Кr ¾ коэффициент, характеризующий группу обрабатываемости;

                       s_В ¾ предел прочности обрабатываемого материала, МПа;

                       n_V ¾ показатель степени.

              Кr =0,8 - нержавеющей стали;

              n_V =1 - при обработке резцами из твёрдого сплава ([12], таблица2, с.262).

              К_МV =0,8×= 1.

К_ПV =0,8 ¾ для отливки ([12], таблица5, с.263).

К_ИV =1,4 ¾ для инструмента из твёрдого сплава марки Т5К6 ([12], с.263);

                                          К_V = 1 × 0,8 ×1,4 =1,12;

                            Тогда подача, допустимая прочностью державки резца равна:

              Подача, допускаемая жёсткостью детали S_Ж.Д, мм/об определяется по формуле:

              где        m - коэффициент, зависящий от схемы закрепления детали;

f_Д – допускаемая величина прогиба детали, мм;

Е – модуль упругости материала детали, МПа;

I – момент инерции поперечного сечения заготовки, мм⁴;

L – длина детали от крайней правой точки зажимного элемента до торца детали, мм.

              f­_Д=0,1 мм - для чернового точения;

              Е=2,1 × 10⁵ МПа - для стали;

m=3 - для консольного закрепления детали в патроне.

              Момент инерции определяется по формуле:

где D – диаметр заготовки, мм.

              Подача, допустимая жёсткостью резца S_Ж.Р, мм/об, определяется по формуле:

где        f_Р – прогиб резца, принимаемый для черновой обработки f_Р=0,1 мм;

                            Е_Р – модуль упругости материала державки резца, МПа.

              Для стали Е_Р=2,1·10⁵ МПа.

              Подача, допустимая прочностью твердосплавной пластины S_ПР.П, мм/об, определяется по формуле: