Изготовление компрессора поршневого 2ГМ2,5-4/1,1-71С, в котором цилиндр и шток-поршень работают без смазки, страница 10

Pz – главная составляющая силы резания, H;

V – скорость резания, м/с;

Qc – температура стружки;

Qd – температура детали;

Qu – температура в инструменте;

Qok – температура в окружающей среде.

Величины температур определяют аналитически.

Решение специальных задач механических процессов резания привело к получению следующих аналитических выражений:

·  для длины контакта на передней поверхности инструмента:

L=

·  для высоты упругопластически получаемого слоя скругленной режущей кромки инструмента:

·  для высоты упругоподнимающегося поверхностного слоя:

·  для расчета Pz:

; ; - безразмерные комплексы,

l₀ и l – длины пластической и общего контактов на передней поверхности

M, b₁ – угол наклона условной плоскости сдвига, град;

b – параметр рабочих участков, м;

S и t – подача и глубина резания, м;

g_p – сопротивления обрабатываемого материала пластическим деформациям, м/м²;

h₃ – фаска износа на задней поверхности, м;

g - угол наклона главной режущей кромки, град;

j - угол главный в плане.

Параметр В, характеризующий влияние степени пластических деформаций, определяются выражением:

, где     [7]

численные значения m, n, k выбирают из таблицы в зависимости от критерия Пекле Pe и обрабатываемого материала с учетом выражения [7] механические параметры аналитически определяются по величинам известным до опыта.

Обрабатываемый материал	Pe	m	n	k
Углеродистые, инструментальные и корозионно- стойкие стали	<=  40	0,65	0,29	0,25
	> 40	2,76	0,10
Жаропрочные стали и сплавы	<= 45	1,65	0,19	0,306
	> 45	8	0,225
Титановые сплавы	<= 45	1,8	0,25	0,306
	> 45	6,1	-0,07
Цветные сплавы	<= 80	0,77	0,27	0,56
	> 80	6,83	-0,23

Использование принципа постоянства оптимальной температуры резания Q_о для данной пары инструментальный материал и обрабатываемость позволило получить из уравнения  единое выражение для оптимальной скорости резания при различных видах механической обработки

, где

k₁k₂k₃ – аналитические функциональные коэффициенты, учитывающие, соответственно, влияние механических и тепло-физических свойств обрабатываемого материалов, геометрических параметров среза, заготовки и инструмента;

k₄k₅ – обобщенные табличные коэффициенты, учитывающие влияние СОТС и износостойких покрытий.

В современных производствах для оптимизации операций механической обработки наиболее распространенными являются критерии оптимизации по максимальной радиальной стойкости инструмента (Vо_, hо_, pо_, T_p.o.), минимальной технологической стоимостью (V_э, T_э) и максимальной производительности (V_n, T_n). Формулы для определения параметров обрабатыва6емости V_0, h_0, p_0, T_p.o. приведены в работах [6, 7, 8]. Для параметров оптимизации по минимальной себестоимости и максимальной производительности получены следующие уравнения, выраженные через параметры оптимального резания:

Экономическая скорость

;

Vэ = V₀ * 01,52 = 0,38 * 1,232 = 0,46 м/с

Экономическая стойкость

Tэ = To * 0,8 = 50 * 0,8 = 40 мин

Скорость максимальной производительности

 

Vn = V₀ * 1,37 = 0,5606 м/с

Стойкость максимальной производительности

; T_n = T₀ * 1,38 = 50 * 0,68 = 38 мин, где

h_p = 0,15d_T – допустимый по точности обработки радиальный износ инструмента, м;

d_T – технологический допуск, м; аналитическая связь между h_u и h_З приведена в работе [8];

T_см – время, необходимое не смену инструмента и его подналадку за период стойкости, с;

Е₁ – зарплата рабочего с начислениями и стоимостью эксплуатации станка за ед. времени;

S₁ – стоимость эксплуатации инструмента за период стойкости.

Соотношение между параметрами трех критериев оптимизации представлено на рис. 12. При научно-обоснованном нормировании операции механической обработки каждый из отмеченных выше критериев оптимизации должен применятся при условии гарантированного осуществления, качественно определяющего выпуск деталей в соответствии с требованиями рабочих чертежей.

Конструирование и расчет режущего инструмента

Для конструирования выбираю проходной резец с механическим креплением твердосплавной пластины, применяемый на токарной операции.

Исходные данные для расчета:

V = 113 м/мин, S = 0,7 мм/об, L = 5 мин, j  = 95^о, материал – сталь 38Х2МЮА.

Для определения оптимальных размеров сечения державки резца, из условия ее прочности, необходимо приравнять действующий изгибающий момент допускаемому сечению, т.е.

М_изг = М’_изг

М_изг = P_z*l, где

Pz – сила резания, Н;

l – вылет резца, мм, принимаем 1,5Н.  М_изг = du * W, где

du – допускаемое напряжение на изгиб для корпуса из конструкционной стали, принимаем 100Мпа;

W – момент сопротивления державки резца, мм²   W = BH² / 6, где

B и H – соответственно ширина и высота державки в опасном сечении, мм.

На основании изложенного: Pz * l = (B*H²/6) * du

Для квадратного сечения державки B = H, тогда Pz * 1,5H = H³ * du / 6

Находим силу резания при черновом точении, она равна

Рz = 10 * Cp_z * tz^X * Sz^Y * Vⁿ * Kp_z, где

x,y,n – показатели степени;

d - постоянная, находим из таблиц [1];

Kp_z – поправочный коэффициент

Kp_z = K_MP * K_jP * K_nP * K_lP * K_P

K_MP = (G_B / 750)ⁿ = 0,75, Cpz = 300, x = 1, y = 0,75, n = - 0,15

Pz = 10 * 300 * 5¹ * 0,7^0,75 * 113^-0,15 * 0,75 = 4263 H

Подставляем известные значения величин в формулу для определения H.

Принимаем H = 25 мм.

Т.к. для квадратного сечения H = B, то получаем сечение державки резца 25х25. При дальнейшем конструировании принимаем “SANDVIC CARAVAN”.

Используемый в процессе механической обработки проходной резец с механическим креплением твердосплавной пластины ВК8 имеет ряд преимуществ:

·  не требует пайки и переточки;

·  исключает появление микротрещин;

·  создает благоприятные предпосылки для использования стандартных узлов и элементов.

Способ крепления твердосплавной пластины – Г – образный прихват.