Вариант 24
Исходные данные:
а) Токарная обработка: Материал: Чугун НВ 1900
Заготовка: Диаметр – 318 мм.
Точность – h16
Длина – 120 мм.
Способ крепления – в патроне
Состояние поверхности – с коркой.
Деталь: Диаметр – 300 мм.
Точность – h8
Ra 10,0 мм.
б) Обработка отверстий: Материал: Сплав АЛ7
Заготовка: Диаметр - -
Точность - -
Способ получения – не подг.
Деталь: Диаметр – 35мм.
Точность – Н8
Ra – 2,5 мкм.
Глубина отверстия – 25 мм.
в) Фрезерование плоскостей: Материал: Чугун НВ 2200
Заготовка: Bg – 100 мм.
L – 800 мм.
Размер Н и точность – 52; h14
Состояние поверхности – б/к
Деталь: Размер Н и точность – 46; h8
Ra – 3,2 мкм.
I. Расчет режимов резания Табличным методом
1.Выбираем модель станка:
а) IА64 – токарно-винторезный станок.
Паспортные данные стана:
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над суппортом – 450мм.
Наибольшая длина обрабатываемой заготовки – 2800мм.
Число скоростей шпинделя – 22.
Частота вращения шпинделя n, об/мин: 7,1; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40;
50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000
Число ступеней продольных подач – 22.
Величины продольных подач, мм/об: 0,07; 0,08; 0,09; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,4.
Мощность электродвигателя – 17 кВт.
Максимальное усилие подачи – 10 кН.
Максимальный размер сечения державки резца – 32 × 32.
б) 2Н135 – сверлильный станок.
Паспортные данные стана:
Наибольший условный диаметр сверления стали – 35мм.
Конус Морзе отверстия в шпинделе – 4.
Число скоростей шпинделя – 12.
Частота вращения шпинделя n, об/мин: 31; 5; 45; 63; 90; 125; 180; 355; 500;
710; 1000; 1400; 2000.
Число подач шпинделя – 9.
Значение подач, мм/об: 0.1; 0.14; 0.2; 0.28; 0.4; 0.56; 0.8; 1.12; 1.6.
Мощность электродвигателя – 4 кВт.
Максимальное осевое усилие – 15 кН.
в) ГФ2171 – вертикально-фрезерный.
Паспортные данные стана:
Размеры рабочей поверхности стола – 400 × 1600мм.
Наибольшее продольное перемещение стола - 250 мм.
Число скоростей шпинделя – 16.
Число подач стола – 16.
Частота вращения: 40….2000 об/мин.
Величина подач рабочих органов станка по осям координат, мм/мин:
X – 3…4800, Y – 3…4800, Z – 3…4800.
Ускоренное перемещение рабочих органов станка по осям координат, мм/мин:
X – 6000, Y –6000, Z –6000.
Мощность электродвигателя привода главного движения – 19 кВт.
2. Составляем маршрут обработки поверхности:
а) квалитет детали – h8: стадия 1 – черновая
стадия 2 – получистовая
стадия 3 – чистовая
стадия 4 – отделочная
б) 1) Сверление. Рассверливание. Зенкерование чистовое.
в) квалитет детали – h8: 1 – черновая.
2 – получистовая.
3 – чистовая.
3. Определяем глубину резания:
а) Деталь: Диаметр – 300 мм, точность – h8
Заготовка: диаметр – 318 мм, точность – h16
Глубина резания ti:
4 – t4 = 0,5 мм;
3 – t3 = 1,5 мм;
2 – t2 = 2,7 мм;
Суммарный припуск на сторону t∑ равен:
t∑ = 0,5∙(Dзаг – D) = 0,5(318 – 300) = 9 мм;
Припуск на черновую стадию:
t1 = t∑ – (t2 + t3 + t4) = 9 – (2,7 + 1,5 + 0,5) = 4,3 мм;
б) Чистовое зенкерование отверстия диаметром – 35мм, выполняется после рассверливания и сверления, на глубину резания tm = 0,48 мм.
Кt = 2,4
t3= 0,48 ∙ 2,4 = 1,152 мм, D3 = 35 мм;
D2 = D3 – 2 ∙ t3 = 35 – 2 ∙ 1,152 = 32,696 мм,
Т.к. после сверления производится рассверливание отверстия, то диаметр
первого сверла D1 принимают равным примерно 0,5 D2,
D1 = 0,5 ∙ D2 = 16,348 мм, округляем получившееся значение до стандартного
D1 = 16 мм.
в) Деталь: размер Н и точность – 46 h8;
Заготовка: Bg – 100 мм, L – 800 мм, размер Н и точность – 52 h14;
Глубина резания ti: 4 – t4 = 0,3 мм;
3 – t3 = 1,0 мм;
2 – t2 = 1,8 мм;
Суммарный припуск на сторону t∑ равен:
t∑ = 0,5∙(Нзаг – Н) = 0,5∙(52 – 46) = 6 мм,
Припуск на черновую стадию:
t1 = t∑ – (t2 + t3 + t4) = 6 – (1,8 + 1,0 + 0,3) = 2,9 мм.
4. Выбор инструмента:
а) На станке IА64 используют резцы с сечением державки – 32 × 32 мм.
Толщина пластины – 6,4 мм.
Материал режущей части инструмента ВК6 - для черновой и получистовой стадии обработки, а для чистовой – Т30К4.
Форма пластины трёхгранная с углом при вершине ε = 60º.
Способ крепления пластины – клинприхватом для черновой и получистовой стадии обработки и двуплечим прихватом за выемку для чистовой стадии.
Геометрические параметры режущей части резца:
φ = 60º, φ΄ = 7º
Для черновой и получистовой стадии обработки:
α = 6º, γ = 10º
Форма передней поверхности - плоская фаской;
Ширина фаски главной режущей кромки: f = 0,5 мм;
Радиус округления режущей кромки: p = 0,025 мм;
Радиус вершины резца: rв = 1 мм;
Для чистовой стадии обработки:
α = 6º, γ = 0º;
Форма передней поверхности - плоская фаской;
Ширина фаски главной режущей кромки f = 0,3 мм;
Радиус вершины резца: rв = 1,2 мм;
Нормативный период стойкости режущей части инструмента: Т = 45 мин.
Величина допускаемого износа режущей части резца:
Черновая – 1,0 – 1,4; Чистовая – 0,4 – 0,6;
б) Выбор материала режущей части инструмента:
- материал сверла – Р6М5;
- материал сверла при рассверливании – Р6М5;
- материал зенкера - Р6М5.
Форма заточки сверла – нормальная (Н);
Форма заточки зенкера - нормальная (Н);
Нормативный период стойкости при сверлении и рассверливании:
Т1 = 45 мин;
Т2 = 50 мин;
Нормативный период стойкости при зенкеровании Т3 = 50мин.
Величина допускаемого износа режущей части инструмента:
Сверла – 1,3 – 1,5 мм;
Зенкер – 0,8 – 1,5 мм.
в) Фреза торцовая D = 130 мм;
материал режущей части фрезы – Т15К6;
Геометрические параметры режущей части фрезы:
z = 18; φ = 67º.
5. Выбор подачи и скорости резания:
а) Для черновой стадии обработки:
подача - Sот = 0,73 мм/об,
поправочные коэффициенты на подачу в зависимости от:
инструментального материала – Кsи = 1,1
способа крепления пластины – Кsр = 1
Для получистовой: Sот = 0.49 мм/об, Кsи = 1, Кsр = 1,1
Поправочные коэффициенты на подачу черновой и получистовой:
Поправочные коэффициенты для измененных условий работы в
зависимости от:
сечения державки резца - Кsд = 0,95
прочности режущей части – Кsh = 1,05
механических свойств обрабатываемого материала - Кsм = 1
состояния поверхности заготовки – Кsп = 0,85;
геометрических параметров резца – Кsφ = 0,95
схемы установки заготовки – Ку = 1
жесткости станка – Кsj = 1
Для черновой стадии обработки:
So = Sот·· Кsи ·Кsр · Кsд · Кsh ·Кsм · Кsп ∙Кsφ ∙Ку ∙Кsj = 0.73∙1.1·1·0.95∙1,05∙1·0.85× ×0.95·1·1 = 0,65 мм/об
Силы резания: Рxт = 1160 Н, Рут = 410 Н
Поправочные коэффициенты на эти силы:
механических свойств обрабатываемого материала - Крм = 1
главного угла в плане – Крφx = 0.85; Крφу = 1.5
главного переднего угла – Крγx = 0.9; Крγу = 1.2
угол наклона кромки – Крλx = Крλу = 1
Рx = Рxт ·Крм · Крφx · Крγx · Крλx = 1160·1·0.85·0.9·1 = 887.4 Н ≤ Рос
Ру = Рут·Крм · Крφу · Крγу · Крλу = 410· 1·1.5·1.2·1 = 738 Н ≤ Рр
Рос и Рр – значения осевой и радиальной сил, допускаемых станкам.
Рос = 3000 Н; Рр = 3000 Н.
При продольном точении кинематический угол в плане φк = φ;
принимаем Sот = 0.6 об/мин.
Скорость резания и мощность: Vт = 135 м/мин; Nт = 10 кВт
Поправочные коэффициенты:
На скорость резания – Кvи = 0.35
V = Vт · Кvи = 135 · 0.35 = 47.25 м/мин
По значению V определяем вращение шпинделя n:
n = 1000 · V / πD = 1000 · 47.25 / 3.14 · 80 = 185.7 об/мин
принимаем nф = 140 об/мин
Фактическая скорость резания Vф:
Vф = πD nф / 1000 = 3.14 · 80 · 140 / 1000 = 35.168м/мин
Режимы резания проверяют по мощности станка:
N ≤ Nэ, N – расчетное значение мощности, кВт, Кn = 1
N = Nт · Vф/ Vт · Кn = 10·35.168/135·1 = 2,6 кВт
Nэ – эффективная мощность станка
Nэ = Nдв·η, η – коэффициент полезного действия станка, Nдв – мощность
электродвигателя станка – η = 0.8
Nэ = 17 · 0.8 = 13,6 кВт
Условие выполняется, следовательно, установленный режим резания
по мощности осуществим.
Sм = Sо · nф = 0.65 · 140 = 91 мм/мин
l2 + l3 = 4мм, l1 = 5мм
Lpx = L + l1 + (l2 + l3) = 180 + 5 + 4 = 189мм
tо = Lpx / Sм = 189 / 91 = 2,07мин – основное технологическое время.
Для получистовой стадии обработки:
So = Sот··Кsи ·Кsр ·Кsд ·Кsh ·Кsм · Кsп ·Кsφ · Ку ·Кsj = 0.49·1·1.1·0.95·1.05·1·0.85·0.95·1·1 = 0.43 мм/об;
Рxт = 750 Н, Рут = 270 Н
Крм = 1; Крφx = 0.85; Крφу = 1.5, Крγx = 0.9; Крγу = 1.2, Крλx = Крλу = 1,
Рx = Рxт · Крм · Крφx · Крγx · Крλx = 750 · 1 · 0.85 · 0.9 · 1 = 573.75 Н ≤ Рос
Ру = Рут · Крм · Крφу · Крγу · Крλу = 270 · 1 · 1.5 · 1.2 · 1 = 486 Н ≤ Рр
При продольном точении кинематический угол в плане φк = φ;
принимаем Sот = 0.45 об/мин
Vт = 185 м/мин, Nт = 8.2 кВт; Кvи = 0.35
V = Vт · Кvи = 185 · 0.35 = 64.75 м/мин
n = 1000 · V / πD = 1000 · 64.75 / 3.14 · 80 = 257.7 об/мин,
принимаем nф = 200 об/мин,
Vф = πD nф / 1000 = 3.14 · 80 · 200 / 1000 = 50.24 м/мин; Кn = 1
N = Nт · Vф/ Vт · Кn = 8.2 · 50.24 / 185 · 1 = 2.2 кВ
Nэ = Nдв · η = 3.68 кВт
N ≤ Nэ, 2.2 ≤ 3.68 - условие выполняется.
Минутная подача: Sм = Sо · nф = 0.43 · 200 = 86мм/мин
l2 + l3 = 2.5мм – длина врезания и перебега
l1 = 2мм – длина подвода
Lpx = L + l1 + (l2 + l3) = 180 +2 + 2.5 = 184.5мм – рабочий ход резца
tс = Lpx / Sм = 184.5 / 86 = 2.15мин
Подача для чистовой и отделочной стадии:
Sот = 0.22 об/мин, Sот = 0.07 мм/ об
Rа = 5 мкм, rв = 1.2 мм, Vт = 265 м/мин, Кvи = 0.8
V = Vт · Кvи = 265 0.8 = 212 м/мин
n = 1000 ·V / πD = 844 об/мин, nф = 800 об/мин
Vф = πD nф / 1000 = 200 м/мин
Поправочные коэффициенты на подачу в зависимости от шероховатости
обработанной поверхности для измененных условий в зависимости от:
механических свойств обрабатываемого материала - Крм = 1
инструментального материала – Кsи = 1
вида обработки - Кsо = 1
наличия охлаждения – Кsж = 1
Окончательно максимально допустимую подачу по шероховатости для
чистовой и отделочной стадии обработки:
So = 0.22 · 1·1·1·1 = 0,22 мм/об
So = 0.07 · 1·1·1·1 = 0,07 мм/об
Основное технологическое время:
Sм = Sот · nф = 0.22 · 800 = 176 мм/мин
(l2 + l3) = 2мм, l1 = 3мм, Lpx = L + l1 + (l2 + l3) = 180 + 2 + 3 = 185мм
tо = Lpx / Sм = 185 / 176 = 1мин – для чистовой
Sм = Sот · nф = 0.07 · 800 = 56 мм/мин
tо = Lpx / Sм = 185 / 56 = 3.3 мин – для отделочной
б) Сверление при диаметре D = 16мм, l/D = 8, Dт = 35мм
Sот = 0.38 об/мин, Vт = 16 м/мин, Рт = 15298 Н, Nт = 2.8 кВт
При рассверливании D = 32.696мм;
Sот = 0.28 об/мин, Vт = 18.5 м/мин, Рт = 11403 Н, Nт = 2.2 кВт
При зенкеровании D = 35мм;
Sот = 0.14 об/мин, Vт = 20.5 м/мин, Рт = 6804 Н, Nт = 1.7 кВт
Поправочные коэффициенты:
Кvж = 0.8, Кvw = 1, Кvи = 1, Кvз = 1, Кvl = 1, Кvп = 1, Кvт = 1, Кvм = 1.05
V = Vт · Кvж · Кvw · Кvи ·Кvз · Кvl ·Кvп ·Кvт · Кvм = 16 · 0.8 · 1 · 1· 1 ·1 · 1· 1 · 1.05 = 13.44 м/мин – сверление
V = Vт · Кvж · Кvw · Кvи ·Кvз · Кvl ·Кvп ·Кvт · Кvм = 20.5 · 0.8 ·1· 1·1·1· 1·1·1,05 = 17,22 м/мин – зенкерование
Подача S:
S = Sот · Ksм = 0.38 · 1.05 = 0.4 мм/ об– сверление
S = Sот · Ksм = 0.28 · 1.05 = 0.294 мм/ об– рассверливание
S = Sот · Ksм = 0.14 · 1.05 = 0.147 мм/ об– зенкерование
Мощность N:
N = Nт / КNм = 2.8 / 1.05 = 2.6 кВт – сверление
N = Nт / КNм = 2.2 / 1.05 = 2 кВт - рассверливание
N = Nт КNl / КNм = 1.7 1 / 1.05 = 1.6 - зенкерование
Сила Р:
Р = Рт / Крм = 15298 /1.05 = 14569,5 Н
Р = Рт / Крм = 11403 /1.05 = 10860 Н
Р = Рт Крi / Крм = 6804∙ 1 /1.05 = 6480 Н
n = 1000 · V / π ·D = 1000· 13.44/3.14· 35 = 122.3 об/мин - сверление
n = 1000 · V / π ·D = 1000· 17.22/3.14· 35 = 156.7 об/мин - зенкерование
Sм = Sо · n = 0.4 · 122.3 = 48.92мм/мин
Sм = Sо · n = 0.147 · 156.7 = 23 мм/мин
Скорректированную подачу Sо и частоту вращения n уточняют по
Паспорту станка: S = 0.4 об/мин, S = 0.28 об/мин, S = 0.14 об/мин
nф = 125 мм/об, nф = 180 мм/об.
Фактическая скорость резания:
Vф = πD nф /1000 = 3.14· 35 ·125/ 1000 = 13.73 м/мин
Vф = πD nф /1000 = 3.14· 35 ·180 / 1000 = 19.78 м/мин
Выбранные режимы удовлетворяют условиям:
Р ≤ Рос, N ≤ Nдв · η, Р ≤ 15000 Н, N ≤ 3.2 кВт
Основное технологическое время для сверления:
tо = Lpx / nф · S = 31.5 / 125· 0.4 = 0.83 мин,
Lpx = L + l1 + (l2 + l3) = 30 + 5 + 6.5 = 41,5 мм
Основное технологическое время для зенкерования:
tо = Lpx / nф · S = 36 / 180 · 0.147 = 1.36 мин
Lpx = L + l1 + (l2 + l3) = 30 + 2 + 4 = 36 мм
в) Для черновой стадии обработки:
Szm = 0.16 мм/зуб – подача на зуб
Поправочные коэффициенты:
Кsо = 1, Кvо = 0.95; Кsм = 1, Кsв = 1.1, Кsφ = 1, Кsр = 1, Кsс = 1, Кsи = 1,1
Sz = Szm·Кsо·Кsм ·Кsи ∙Кsφ ·Кsр ·Кsс ·Кsв = 0.16·1·1.1·1·1·1·1·1,1=
= 0,194 мм/зуб
Vт = 266 м/мин, Nт = 21,2 кВт
Поправочные коэффициенты: Кvм =1∙КNм = 1∙Кvи = 0,8∙ Кvв =1
КNв = 1, Кvт = 1, Кnт = 1; Кvφ = 1, Кvп = 1, Кvр = 1, Кvж = 0.85
V = 266 ·1·1·0,85·1· 0,8·1·1·1·1·1·1= 180,88 м/мин
n = 1000·V/π ·D = 1000·180,88/3,14·315 = 182,8 об/мин
принимаем – nф = 180 об/мин
Vф = πD nф /1000 = 3,14· 315·180/1000 = 178 м/мин
Sм = Sz · nф ·z = 0,194·180·18 = 628,56 мм/мин
Sмф = 600 мм/мин
Основное технологическое время:
tо = Lpx / Sмф = 722 / 600 = 1,2 мин
Lpx = L + l1 + (l2 + l3) = 700 + 5 + 17 = 722 мм.
Nэ = Nдв · η = 19·0.8 = 15,2 кВт
N = Nт ·Vф/ Vт ·Кn = 21,2 · 178/266 ·1 = 14,2 кВт
N ≤ Nэ, 14,2 ≤ 15,2 – условие выполняется.
Для получистовой стадий:
Szm = 0.2мм/зуб
Поправочные коэффициенты:
Кsм = 1∙Кsи = 1,1∙Кsв = 1,1∙Кsφ = 1∙Кsр = 1∙Кsс = 1∙Кsо = 1; Кvо = 0,95;
Sz = Szm ·Кsо ·Кsм ·Кsи ∙Кsφ ·Кsр ·Кsс ·Кsв = 0,2·1·1,1·1.1·1·1·1·1 =
= 0,242 мм/зуб.
Vт = 222 м/мин, Nт = 17,2 кВт
Поправочные коэффициенты: Кvм = 1,КNм = 1, Кvи = 0.8, Кvв =1
КNв = 1, Кvт = 1, Кnт = 1; Кvж = 0.85, Кvп = 1, Кvр = 1, Кvφ = 1.
V = 222 ·1·1·0,8·1·0,85·1·1·1·1·1= 150,96 м/мин
Частота вращения шпинделя:
n = 1000 · V / π · D = 1000 ·150,96/3,14·315 = 152,62 об/мин
принимаем – nф = 180 об/мин,
Vф = πD nф / 1000 = 3,14·315·160/1000 = 178 м/мин.
Минутная подача:
Sм = Sz ·nф ·z = 0,242·180·18 = 784 мм/мин;
Sмф = 700 мм/мин;
Основное технологическое время:
tо = Lpx / Sмф = 722/700 = 1 мин, Lpx = L + l1 + (l2 + l3) = 722 мм.