, мин
где z - число зубьев нарезаемого колеса;
n - частота вращения фрезы, об/мин;
S0 – подача фрезы за оборот заготовки, мм/об;
K - число заходов фрезы.
При чистовой обработке применяют однозаходную фрезу, при черновой – многозаходную.
L – величина хода фрезы
L=b+l1,
Где b – ширина венца нарезаемого колеса, мм;
l1 – величина врезания и перебега, мм
Основное время при зубодолблении
, мин,
где m – модуль нарезаемого колеса, мм;
z – число зубьев нарезаемого колеса;
K д – число двойных ходов в минуту долбяка, дв.ход/мин;
S – круговая подача, мм/дв.ход;
Sp – радиальная подача, мм/дв.ход;
i – число проходов;
h – припуск на обработку, мм.
Пример решения задачи
На зубодолбежном станке 5122 нарезают долбяком прямозубое зубчатое колесо модуля m=3 мм с числом зубьев z=40, шириной венца b=40 мм. Обработка чистовая (Ra=1,6 мкм) по сплошному металлу. Материал заготовки – сталь 40Х, твердость НВ190.
Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить режим резания (по таблицам нормативов), определить основное время.
Решение
Эскиз обработки
 |
1. Выбор инструмента
Для зубодолбления цилиндрического колеса принимаем дисковый прямозубый долбяк модуля 3 тип 1 ГОСТ 9323-79 [2] или [3] из быстрорежущей стали Р6М5 [2] или [3].
Угол заточки по передней поверхности зубьев gз=5° [2], [3], [5].
2. Режим резания.
2.1 Круговая подача для станка модели 5122 с мощностью двигателя 3 кВт, т.е. III классификационной группы [5], для чистовой обработки по сплошному металлу, обработки стали с твердостью до НВ207, при модуле нарезаемого колеса до m=3 мм, S=0,25¸0,3 мм/дв.ход [5].
С учетом поправочных коэффициентов Кms=1 и паспортных данных станка принимаем S=0,25 мм/ дв.ход.
2.2 Радиальная подача.
Sp=(0,1¸0,3)×S [5],
Sp=(0,1¸0,3)×0,25=0,025¸0,075 мм/дв.ход.
С учетом паспортных данных станка принимаем
Sp=0,036 мм/дв.ход.
2.3 Период стойкости долбяка для чистовой обработки Т=240 мин. [3].
2.4 Скорость резания, допускаемая режущими свойствами инструмента. Для чистовой обработки по сплошному металлу, круговой подаче S=0,25 мм/дв.ход и модуле до 4 мм
V=20,5 м/мин.
C учетом поправочных коэффициентов Kmv=1; Kbv=1
Vp=V× Kmv × Kbv=20,5 м/мин.
Число двойных ходов ходов долбяка в минуту, соответствующее найденной скорости резания,
где L – величина хода долбяка, мм
L=b+l1=40+8=48 мм,
Где l1 – перебег долбяка на две стороны.
При ширине венца до 51 мм
l1=8 мм [5],
мм/дв.ход
В соответствии с паспортными данными принимаем
К д =200 мм/дв.ход.
Действительная скорость резания
м/мин.
3. Проверка достаточности мощности станка
3.1 Мощность, затрачиваемая на резание
При чистовой обработке по сплошному металлу для данных условий обработки
N=1,1 кВт [5],
С учетом поправочных коэффициентов KмN=1; KbN=1; KzN=1,1
Np=N× KмN × KbN × KzN=1,1×1×1×1,1=1,21 кВт.
3.2 Мощность на шпинделе станка
Nш=N д ×h кВт,
где Nд=3 кВт; h=0,65 – паспортные данные станка
Nш=3×0,65=1,95 кВт.
Так как Nш=1,95 кВт>Np=1,21кВт, то обработка возможна.
4. Основное время
, мин
где i– число проходов
мин
Задание на практическое занятие №6
Выполнить расчет режима резания по таблицам нормативов по заданному варианту.
Исходные данные приведены в таблице 6.
Порядок выполнения работы аналогичен предыдущим.
Таблица 6
| № | Материал заготовки и его свойства | Вид обработки и шероховатость поверхности, мкм | Мо-дуль, мм | Число зубьев, z | Шири-на венца, b | Угол наклона зубьев, b° | Число одно-временно обрабаты-ваемых зубьев, д | Модель станка |
| Сталь 12ХНЗА, НВ210 | Окончательная (по сплошному металлу) Ra=3,2 | 53А50 | ||||||
| Сталь 30ХГТ, НВ200 | Окончательная (по предварительно прорезанному зубу)* Ra=1,6 | |||||||
| Серый чугун СЧ25, НВ210 | Предварительное (под последующее зубодолбление) | 53А50 | ||||||
| Серый чугун СЧ20, НВ200 | Предварительное (под последующее шевингование) | |||||||
| Сталь 45, НВ190 | Окончательная (по сплошному металлу) Ra=1,6 | 2,5 | ||||||
| Сталь 40Х, НВ200 | Предварительное (под шевингование) | |||||||
| Сталь 35Х, НВ185 | Окончательная (по сплошному металлу) Ra=1,6 | 53А50 | ||||||
| Сталь 12Х18Н9Т, НВ180 | Предварительное (под шевингование) | |||||||
| Бронза Бр АЖН 10-4, НВ170 | Предварительное (под последующее зубодолбление) | 2,5 | 53А50 | |||||
| Латунь ЛМцЖ 52-4-1, НВ220 | Окончательная (по сплошному металлу) Ra=1,6 | 1,5 | ||||||
| Сталь 14Х17Н2, НВ220 | Окончательная (по предварительно прорезанному зубу)* Ra=1,6 | |||||||
| Сталь 20Х, НВ170 | Предварительное (под шевингование) | 5,5 |
Продолжение табл. 6
| Серый чугун СЧ10, НВ170 | Предварительное (под последующее зубодолбление) | 53А50 | ||||||
| Серый чугун СЧ15, НВ190 | Окончательная (по предварительно прорезанному зубу)* Ra=1,6 | |||||||
| Сталь 38ХА, НВ190 | Окончательная (по сплошному металлу) Ra=1,6 | 1,5 | ||||||
| Сталь 35, НВ180 | Предварительное (под шевингование) | |||||||
| Сталь 20, НВ200 | Окончательная (по сплошному металлу) Ra=1,6 | 1,5 | 53А50 | |||||
| Серый чугун СЧ30, НВ220 | Предварительное (под последующее зубодолбление) | 53А50 | ||||||
| Сталь 20Х, НВ165 | Окончательная (по предварительно прорезанному зубу)* Ra=1,6 | |||||||
| Сталь 45, НВ210 | Окончательная (по сплошному металлу) Ra=3,2 | |||||||
| Сталь 35Х, НВ185 | Предварительное (под шевингование) | |||||||
| Сталь 45ХН, НВ220 | Окончательная (по предварительно прорезанному зубу)* Ra=1,6 | |||||||
| Серый чугун СЧ30, НВ220 | Предварительное (под последующее зубодолбление) | 53А50 | ||||||
| Серый чугун СЧ10, НВ160 | Окончательная (по сплошному металлу) Ra=1,6 | 2,5 | 53А50 | |||||
| Сталь 45, НВ215 | Окончательная (по сплошному металлу) Ra=1,6 | 53А50 | ||||||
| Серый чугун СЧ20, НВ240 | Окончательная (по сплошному металлу) Ra=1,6 | 53А50 | ||||||
| * В вариантах окончательной обработки по предварительно прорезанному зубу принять припуск на зубодолбление по межцентровому расстоянию h=1¸1,4 мм. |
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №7
Расчет режима резания при шлифовании
Цель работы: изучить методику расчета режима резания при шлифовании аналитическим способом. Приобрести навыки работы со справочной литературой.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Шлифование – процесс резания материалов с помощью абразивного инструмента, режущими элементами которого являются абразивные зерна. Движение резания при шлифовании – вращение шлифовального круга, движение подачи – возвратно-поступательное движение стола станка с заготовкой и (или) поступательное движение шлифовальной бабки со шлифовальным кругом.
Различают круглое наружное шлифование, внутреннее круглое шлифование, плоское шлифование, бесцентровое шлифование. Круглое наружное шлифование применяется для обработки цилиндрических наружных поверхностей и осуществляется двумя способами: с продольной подачей (метод врезания) – применяется если длина шлифуемой поверхности меньше ширины круга.
Разработку режимов резания при шлифовании начинают с выбора характеристики шлифовального круга.
Для этого устанавливают:
тип (форму) шлифовального круга [2] или [3],
материал абразивного зерна [2] или [3], [6],
зернистость [2],
индекс зернистости [2],
твердость [2], [6],
структура [2], [6],
класс круга [2].
(Если выбор характеристики шлифовального круга производится по [3],
то ее следует перевести в новое обозначение).
Выбор характеристики шлифовального круга можно провести по приложению 1 к данной инструкции.
После выбора элементов характеристики следует записать полную характеристику, которая содержит такие параметры: форму (тип), марку зерна, зернистость, индекс зернистости, твердость круга, структуру, тип связки, класс круга, допустимую окружную скорость.
Основными элементами режима резания при шлифовании являются: окружная скорость в м/с (указывается в конце характеристики круга и является максимальной допускаемой прочностью круга);
скорость вращательного или поступательного движения детали в м/мин;
глубина шлифования tмм – слой металла, снимаемый шлифовальным кругом за один или двойной ход при круглом или плоском шлифовании или же равная всему припуску на сторону при врезном шлифовании;
продольная подача S– перемещение шлифовального круга вдоль своей оси в мм на оборот заготовки при круглом шлифовании или в мм на каждый ход стола при плоском шлифовании периферией круга;
радиальная подача Sp– перемещение шлифовального круга в радиальном направлении в мм на один оборот детали при врезном шлифовании.
Эффективная мощность (мощность необходимая для резания) рассчитывается по эмпирической формуле [2], [3] или определяется по таблицам нормативов.
Основное время при круглом шлифовании с продольной подачей
, мин (7.1)
где h– припуск на сторону, мм;
Vc– скорость продольного хода стола, м/мин;
t – глубина шлифования, мм;
К – коэффициент выхаживания;
К=1,4 – при чистовом шлифовании;
К=1,1 – при предварительном шлифовании;
L– величина хода стола, мм
L=l-(1-K×m)×Bk, мм (7.2)
где l – длина шлифуемой поверхности;
К – число сторон перебега круга (К=2 – при сбеге круга в обе стороны, К=1 – при сбеге круга в одну сторону, К=0 – без сбега);
m– перебег в долях ширины круга;
Bk– ширина шлифовального круга, мм.
При круглом наружном шлифовании методом врезания
, мин,
где n з – частота вращения заготовки, об/мин;
Sp– радиальная подача, мм/об.
При круглом шлифовании
, мин
где S– продольная подача, мм/об.
При круглом внутреннем шлифовании перебег круга в обе стороны равен 0,5×В, тогда
L=l-(1-2×0,5)×B, т.е.
L=l
Плоское шлифование
, мин
где Н – перемещение шлифовального круга в направлении поперечной подачи, мм;
L– величина хода стола, мм;
h – припуск на сторону;
Vc– скорость движения стола, м/мин;
g– число одновременно шлифуемых заготовок.
Н=Вз+Вк+5, мм
где Вз – суммарная ширина заготовок, установленных на столе, мм.
Вк – величина шлифовального круга, мм.
L=l+(10¸15), мм
где l– суммарная длина заготовок, установленных на столе, мм.
Пример решения задачи
На круглошлифовальном станке 3М131 шлифуется шейка вала диаметром D=80h6 мм длиной l=300 мм, длина валаl1=550 мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности Ra=0,4 мкм. Припуск на сторону 0,2 мм. Материал заготовки – сталь 45 закаленная, твердостью HRC45.
Необходимо: выбрать шлифовальный круг, назначить режим резания; определить основное время.
Решение
 |
Эскиз обработки
Рис.5
1. Выбор шлифовального круга.
Для круглого наружного шлифования с продольной подачей (шлифовать с радиальной подачей нельзя из-за большой длины шлифуемой поверхности), параметра шероховатости Ra=0,4 мкм, конструкционной закаленной стали до HRC45 принимаем шлифовальный круг формы ПП, [2],
характеристика – 24 А401К, [6],
индекс зернистости – Н, [2],
структура – 5, [6],
класс – А, [2],
Полная маркировка круга ПП24 А40НС15КА 35 м/с.
Размеры шлифовального круга Dk=600 мм; Вк=63 мм (по паспорту станка).
2. Режим резания
2.1 Скорость шлифовального круга Vk=35 м/с [2].
Частота вращения шпинделя шлифовальной бабки
, об/мин
об/мин
Корректируя по паспортным данным станка, принимаем
nш=1112 об/мин.
(корректируется только в меньшую сторону).
Режимы резания для окончательного круглого наружного шлифования конструкционных сталей с подачей на каждый ход определяют по [2] или [3].
2.2 Окружная скорость заготовки V з =15¸55 м/мин; принимаем V з =30 м/мин.
Частота вращения шпинделя передней бабки, соответствующая принятой окружной скорости заготовки,
, об/мин
об/мин.
Так как частота вращения заготовки регулируется бесступенчато, принимаем nз=120 об/мин.
2.3 Глубина шлифования
t=0,005¸0,015 мм.
Принимаем, учитывая бесступенчатое регулирование поперечной подачи шлифовального круга на ход стола,
t=0,005 мм.
2.4 Продольная подача
S=(0,2¸0,4)×Вк, мм/об.
Принимаем S=0,25×Вк=0,25×63=15,75 мм/об.
2.5 Скорость продольного хода стола
м/мин.
С учетом паспортных данных (бесступенчатое регулирование скорости продольного хода стола) принимаем
Vc=1,9 м/мин.
3. Проверка достаточности мощности станка
3.1 Мощность затрачиваемая на резание
Np=CN×Vзz×tx×Sy×dq, кВт [2], [3],
где CN– коэффициент, учитывающий условия шлифования;
x, y, z, q– показатели степени;
V, t, S – элементы режима резания;
d – диаметр шлифования, мм.
Для круглого наружного шлифования закаленной стали с подачей на каждый ход шлифовальным кругом зернистостью 40, твердостью СМ1
CN=2,65; z=0,5; х=0,5; y=0,55; q=0,
тогда Np=2,65×300,5×0,0050,5×15,750,55×1=2,65×5,48×0,07×4,55=4,63 кВт.
3.2 Мощность на шпинделе станка
Nшп=N д ×h, кВт
где N д =7,5 кВт; h=0,8 – паспортные данные станка (см. приложение 2 к данным методическим указаниям).
Nшп=7,5×0,8=6 кВт.
Так как Nшп=6 кВт>Np=4,63 кВт, то обработка возможна.
4. Основное время
, мин
L=l-(1-K×m)×Вк, мм
где m– доля перебега круга, принимаем m=0,5 (т.е. половина круга); К=1 – число сторон перебега круга (см. эскиз обработки),
тогда
L=l-(1-1×0,5)×Вк=l-0,5×Вк=300-0,5×63=268,5 мм
К=1,4 – коэффициент выхаживания
мин.
Задание на практическое занятие №7
Выполнить расчет режима резания аналитическим способом по заданному варианту.
Исходные данные приведены в таблице 7.
Порядок выполнения работы аналогичен предыдущим.
Таблица 7
| № | Материал заготовки и его свойства | Вид обработки и параметр шерохоатости поверхности, мкм | Размер шлифуемой поверхности, мм | Припуск на сторону, мм | Кол-во одновре-менно обраба-тыва-емых деталей | Модель станка |
| Сталь 45ХН закаленная, НRC45 | Окончательная, Ra=0,8 | D=60h8 l=240 | 0,22 | 3М131 | ||
| Сталь 40Х незакаленная | Окончательная, Ra=0,4 | D=55h7 l=40 | 0,15 | 3М131 | ||
| Серый чугун СЧ30, НВ220 | Предварительная, Ra=1,6 | D=120H8 l=140 | 0,25 | 3К228В |
Продолжение табл. 7
| Серый чугун СЧ15, НВ190 | Окончательная, Ra=0,8 | D=80H7 l=60 | 0,2 | 3К228В | ||
| Сталь 12Х18Н9Т незакаленная | Предварительная, Ra=1,6 | B=250 l=300 | 0,4 | 3П722 | ||
| Сталь 40Х закаленная, НRC52 | Окончательная, Ra=0,4 | D=55H7 l=50 | 0,18 | 3К228В | ||
| Сталь 47А закаленная, НRC60 | Окончательная, Ra=0,8 | B=200 l=300 | 0,25 | 3П722 | ||
| Серый чугун СЧ20, НВ200 | Предварительная, Ra=1,6 | B=280 l=650 | 0,5 | 3П722 | ||
| Бронза Бр АЖН 10-4 НВ170 | Окончательная, Ra=0,8 | D=45h7 l=120 | 0,2 | 3М131 | ||
| Сталь 40 закаленная, НRC35 | Окончательная, Ra=0,4 | D=84h7 l=300 | 0,1 | 3М131 | ||
| Сталь Ст5 незакаленная | Предварительная, Ra=1,6 | D=120h8 l=48 | 0,25 | 3М131 | ||
| Сталь 45Х закаленная, НRC45 | Окончательная, Ra=0,8 | D=85H7 l=60 | 0,18 | 3П722 | ||
| Сталь 40ХНМА закаленная, НRC55 | Окончательная, Ra=0,8 | B=120 l=270 | 0,2 | 3П722 | ||
| Латунь ЛМцЖ 52-4-1 | Предварительная, Ra=1,6 | D=120H8 l=80 | 0,25 | 3К228В | ||
| Сталь 48А закаленная, НRC60 | Окончательная, Ra=0,4 | D=80H7 l=70 | 0,15 | 3К228В | ||
| Сталь 35 незакаленная | Предварительная, Ra=1,6 | D=75h8 l=55 | 0,3 | 3М131 | ||
| Сталь 45 закаленная, НRC40 | Окончательная, Ra=0,8 | D=38h7 l=100 | 0,15 | 3М131 | ||
| Серый чугун СЧ10, НВ180 | Предварительная, Ra=1,6 | D=65h7 l=90 | 0,2 | 3М131 | ||
| Серый чугун СЧ30, НВ220 | Окончательная, Ra=0,8 | B=45 l=250 | 0,25 | 3П722 | ||
| Сталь 40 незакаленная | Предварительная, Ra=1,6 | D=58H8 l=60 | 0,3 | 3К228В | ||
| Сталь 40Х закаленная, НRC50 | Окончательная, Ra=0,4 | D=65H7 l=70 | 0,25 | 3К228В | ||
| Сталь Ст3 незакаленная | Предварительная, Ra=1,6 | B=55 l=150 | 0,45 | 3П722 | ||
| Сталь 45Х закаленная, НRC52 | Предварительная, Ra=1,6 | B=80 l=250 | 0,35 | 3П722 | ||
| Серый чугун СЧ20, НВ200 | Предварительная, Ra=1,6 | D=110h8 l=280 | 0,2 | 3М131 | ||
| Сталь 30ХГТС закаленная, НRC55 | Окончательная, Ra=0,4 | D=65h7 l=50 | 0,25 | 3М131 | ||
| Сталь 40Х закаленная, НRC40 | Окончательная, Ra=0,8 | D=65h7 l=200 | 0,3 | 3М131 |
ЛИТЕРАТУРА
1. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. – М.: Машиностроение, 1976.
2. Справочник технолога-машиностроителя. В двух томах. Т.2. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985.
3. Справочник технолога-машиностроителя. В двух томах. Т.2. Под ред. А.А. Малова. – М.: Машиностроение, 1972.
4. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 1. – М.: Машиностроение, 1967.
5. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 2. – М.: Машиностроение, 1967.
6. Справочник по обработке металлов резанием. Абрамов Ф.Н. и др. – К.: Техника, 1983.
7. Справочник нормировщика-машиностроителя: в 2 т./Под ред. Е.М. Стружестраха. – М.: ГОСИздат, 1961. – Т,2. – 892 с.
Приложение I
ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ