Определение режимов резания сводится к определению оптимальных глубин резания (t), величин подачи (S), стойкости инструмента(T) и скорости резания (Vрез.), при которых должна быть достигнута наибольшая производительность обработки на станке, при наименьшей ее себестоимости и требуемого качества обработанной поверхности.
Рассмотрим подробно расчет режимов резания для операции 005 (установ А, переход I) токарной с ЧПУ.
Точение продольное и подрезание торца.
Исходные данные для расчета.
Деталь:
наименование детали – «Полумуфта»;
материал – сталь 12ХН3А (217 НВ);
точность обработки: 13 кв.
параметры шероховатости обработанной поверхности: Ra=10 мкм.
Заготовка:
заготовка – штамповка (IТ14);
состояние поверхности – с коркой;
Станок:
модель – SMEC PL 20L;
Операция:
базирование – трехкулачковый патрон.
Выбор стадий обработки.
15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР
Лист Изм Лист. № докум. Подп. Дата. 40
Для получения размеров детали, соответствующих 13-му квалитету, из заготовки 14-го квалитета необходимо вести обработку в одну стадию:
получистовую.
Получистовая стадия.
Подача Sот = 0,49 мм/об, поправочные коэффициенты:
инструментального материала Ksи = 1;
способа крепления пластины Ksр = 1,05;
сечения державки Ksд = 0,95;
прочности режущей части Ksh = 1;
механических свойств обрабатываемого материала Ksм = 1,25;
схемы установки заготовки Ksу = 1,2;
состояния поверхности заготовки Ksп = 0,85;
геометрических параметров резца Ksφ = 1;
жесткости станка Ksj = 1.
Тогда подача:
S = 0,49·1·1,05·0,95·1·1,25·1,2·0,85·1·1,1 = 0,62 мм/об.
Составляющие силы резания:
Рхт = 900 Н и Рут = 360 Н.
Поправочные коэффициенты в зависимости от:
механических свойств обрабатываемого материала Kpм = 0,75;
главного угла в плане Kpφх = Kpφу = 1;
главного переднего угла Kpγх = Kpγу = 1,5;
угла наклона режущей кромки Kpλх = Kpλу = 1,3.
Тогда силы резания:
Рх = 900·0,75·1·1,5·1,3 = 1316 Н, Ру = 360·0,75·1·1,5·1,3 = 527 Н.
Скорость и мощность резания:
Vт = 121 м/мин, Nт = 8 кВт.
Поправочные коэффициенты на скорость резания в зависимости от:
инструментального материала Kvи = 1,1;
15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР
Лист Изм Лист. № докум. Подп. Дата. 41
группы обрабатываемости материала Kvc = 0,9;
вида обработки Kvо = 1;
жесткости станка Kvj = 1;
механических свойств обрабатываемого материала Kvм = 1,7;
геометрических параметров резца Kvφ = 0,95;
периода стойкости режущей части Kvт = 0,7;
наличия охлаждения Kvж = 1.
Скорость резания с учетом поправочных коэффициентов:
V = 121·1,1·0,9·1·1·1,7·0,95·0,7·1 = 135,4 м/мин.
Поправочный коэффициент на мощность резания в зависимости от механических свойств обрабатываемого материал KNм = 0,6. Тогда мощность резания определяется: N = 8·0,6 = 4,6 кВт.
Частота вращения шпинделя определяется по формуле:
n = 1000 ∙ V π ∙ D , где D – диаметр обработки, мм.
При подстановке:
n = 1000 ∙ 135,4
3,14 ∙ 75,6 = 570,5 мин−1. Минутная подача определяется по формуле:
Sм = So·n,
Sм = 0,62·570,5 = 353,7 мм/мин.
Основное время:
To = L Sм, где L – путь резца с учетом недобега.
Время на получистовой стадии:
To = 39,8
353,7 = 0,113 мин.
15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР
Лист Изм Лист. № докум. Подп. Дата. 42
Аналогичным образом по картам нормативов определяются режимы и время для обработки остальных поверхностей. Результаты расчетов сведены в таблицу 3.
Таблица 3 – Результаты расчетов
005 Токарная с ЧПУ (установ А) Сверление Ø 40
Получистовая стадия
Глубина t, мм 20
Подача S, мм/об 0,69
Скорость резания V, м/мин 18,98 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
151,1 Минутная подача, Sм, мин 104,3 Основное время, То, мин 0,92
Точение Ø 75,6
Получистовая стадия
Чистовая стадия
Глубина t, мм 1,5 0,8
Подача S, мм/об 0,62 0,27
Скорость резания V, м/мин 135,42 296,58 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
570,5 1249,4
Минутная подача, Sм, мин 353,7 274,86 Основное время, То, мин 0,113 0,144
Итого 0,257
Подрезка торца на размер 24
Получистовая стадия
Глубина t, мм 1,5
Подача S, мм/об 0,62
Скорость резания V, м/мин 135,42 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
570,5 Минутная подача, Sм, мин 353,7 Основное время, То, мин 0,074 Точение Ø 106
Получистовая стадия
Глубина t, мм 1,7
Подача S, мм/об 0,55
Скорость резания V, м/мин 152,21
15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР
Лист Изм Лист. № докум. Подп. Дата. 43
Продолжение таблицы 3
Частота вращения шпинделя, n мин-1
457,3 Минутная подача, Sм, мин 251,5 Основное время, То, мин 0,219
Подрезка торца на размер 55
Получистовая стадия
Глубина t, мм 1,7
Подача S, мм/об 0,55
Скорость резания V, м/мин 152,21 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
457,3 Минутная подача, Sм, мин 251,5 Основное время, То, мин 0,227
Подрезка торца на размер 5
Получистовая стадия
Глубина t, мм 1,5
Подача S, мм/об 0,62
Скорость резания V, м/мин 135,42 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
784,2 Минутная подача, Sм, мин 486,2 Основное время, То, мин 0,014 Точение Ø 148
Получистовая стадия
Глубина t, мм 2
Подача S, мм/об 0,55
Скорость резания V, м/мин 152,21 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
327,5 Минутная подача, Sм, мин 180,1 Основное время, То, мин 0,422
005 (Установ Б) Рассверливание Ø 45,4
Получистовая стадия
Глубина t, мм 2,7
Подача S, мм/об 1,45
Скорость резания V, м/мин 20,28 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
142,3 Минутная подача, Sм, мин 207,2 Основное время, То, мин 0,434
15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР
Лист Изм Лист. № докум. Подп. Дата. 44
Продолжение таблицы 3
Точение Ø 148
Получистовая стадия
Глубина t, мм 2
Подача S, мм/об 0,55
Скорость резания V, м/мин 152,21 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
327,5 Минутная подача, Sм, мин 180,1 Основное время, То, мин 0,422
Подрезка торца на размер 19
Получистовая стадия
Глубина t, мм 1,7
Подача S, мм/об 0,55
Скорость резания V, м/мин 152,21 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
544,7 Минутная подача, Sм, мин 299,6 Основное время, То, мин 0,07
Подрезка торца на размер 26
Получистовая стадия
Глубина t, мм 1,5
Подача S, мм/об 0,62
Скорость резания V, м/мин 135,42 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
634,2 Минутная подача, Sм, мин 393,2 Основное время, То, мин 0,071
Подрезка торца на размер 5
Получистовая стадия
Глубина t, мм 1,5
Подача S, мм/об 0,62
Скорость резания V, м/мин 135,42 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
770,1 Минутная подача, Sм, мин 477,5 Основное время, То, мин 0,015
010 Горизонтально-протяжная Протягивание Ø 54,4
Чистовая стадия
Глубина t, мм 16
Подача S, мм/об 0,19
Скорость резания V, м/мин 5,6
15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР
Лист Изм Лист. № докум. Подп. Дата. 45
Продолжение таблицы 3
Частота вращения шпинделя, n мин-1
32,78 Минутная подача, Sм, мин 6,22 Основное время, То, мин 4,688
020 Комплексная с ЧПУ (Установ А) Точение Ø 100
Получистовая стадия
Глубина t, мм 1,7
Подача S, мм/об 0,55
Скорость резания V, м/мин 152,21 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
484,7 Минутная подача, Sм, мин 266,6 Основное время, То, мин 0,139
Подрезка торца на размер 55
Получистовая стадия
Глубина t, мм 1,7
Подача S, мм/об 0,55
Скорость резания V, м/мин 152,21 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
591,2 Минутная подача, Sм, мин 325,1 Основное время, То, мин 0,175
Обработка канавки 6,3х10 (2 прохода) Получистовая стадия
Глубина t, мм 5
Подача S, мм/об 0,24
Скорость резания V, м/мин 169,29 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
611,3 Минутная подача, Sм, мин 146,7 Основное время, То, мин 0,136
Подрезка торца на размер 22 Получистовая стадия
Чистовая стадия
Глубина t, мм 1,5 0,8
Подача S, мм/об 0,62 0,27
Скорость резания V, м/мин 135,42 296,59 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
574,9 1259,05
Минутная подача, Sм, мин 356,4 276,99 Основное время, То, мин 0,067 0,086
Итого 0,153
15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР
Лист Изм Лист. № докум. Подп. Дата. 46
Окончание таблицы 3
Расчет для абразивной обработки.
Операция 025 Шлифовальная с ЧПУ.
Шлифование отверстия производится кругом 40×40×13, припуск на обработку на сторону 0,15 мм. По рекомендациям справочника шлифовщика определяется скорость вращения круга, частота вращения детали, продольная подача и поперечная подача соответственно:
Vк = 35 м/с;
020 (Установ Б) Подрезка торца на размер 19
Получистовая стадия
Чистовая стадия
Глубина t, мм 1,7 0,8
Подача S, мм/об 0,55 0,27
Скорость резания V, м/мин 152,21 296,59 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
510,3 994,25
Минутная подача, Sм, мин 280,6 218,74 Основное время, То, мин 0,075 0,096
Итого 0,171
Подрезка торца на размер 26
Получистовая стадия
Глубина t, мм 1,5
Подача S, мм/об 0,62
Скорость резания V, м/мин 135,42 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
582,8 Минутная подача, Sм, мин 361,3 Основное время, То, мин 0,077
Сверление 4 отверстий Ø 15
Получистовая стадия
Глубина t, мм 7,5
Подача S, мм/об 0,507 Скорость резания V, м/мин 25,22 Частота вращения
шпинделя, n мин-1
535,5 Минутная подача, Sм, мин 271,5 Основное время, То, мин 0,516
15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР
Лист Изм Лист. № докум. Подп. Дата. 47
nд = 150 мин-1; Sпр = 1500 мм /мин;
Sпоп = 0,009 мм/ход.
Поправочные коэффициенты на величину поперечной подачи в зависимости от:
квалитета К1 =1,81;
диаметра круга К2 = 0,9;
способа измерения и контроля К3 = 1;
жесткости детали К4 = 1.
Тогда Sпоп = 0,009·1,81·0,9·1·1 = 0,015 мм/ход.
Основное время:
Т = 2L Sпр ∙ t
h· К,
Где L = 55 мм – длина обработки, , t = 0,3 мм – припуск, t = St = глубина резания за один проход, t = 0,15 мм – припуск на сторону, h = Sпоп – глубина резания за один проход, К = 1,25…1,7 – поправочный коэффициент точности, в таком случае:
Т = 2 · 55
1500 ∙ 0,15
0,015· 1,7 = 1,25 мин.
Режимы для шлифования торца определяются аналогично:
Vк = 35 м/с;
Sпр = 0,2 мм /мин.
Время обработки:
Т = t Sпр, Т = 0,4
0,2= 2 мин.
Вспомогательное время на операцию 005 для установа А Твсп = 0,89 мин, для установа Б Твсп = 0,36, [часть 1, карта 14, стр. 79], а подготовительно- заключительное Тпз = 30,95 мин [часть 1, карта 21, стр. 96].
Норма штучного времени определяется по формуле:
15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР
Лист Изм Лист. № докум. Подп. Дата. 48
Тшт = (Т0+ Твсп) ∙ (1 +αтех + αорг + αотл
100 ).
Время на организационное и техническое обслуживание рабочего места, а также на отдых и личные надобности принимается в процентах от операционного времени:
атех + аорг + аотл = 10%.
Таким образом, штучное время равно:
Тшт = 1,1(Т0+ Твсп), Для операции 005 (Установ А):
Тшт = 1,1 · (2,133 + 0,89) = 3,325 мин.
Для операции 005 (Установ Б):
Тшт = 1,1 · (1,012 + 0,36) = 1,509 мин.
Аналогично рассчитываются нормы времени для последующих операций, результаты занесены в таблицу 4.
Таблица 4 – Результаты расчетов времени на все операции
Операция Тшт Тпз
005 Токарная с ЧПУ
Установ А 3,325
30,95 Установ Б 1,509
010 Горизонтально-протяжная 6,224 15,9 020 Комплексная с
ЧПУ
Установ А 1,543
26,9 Установ Б 1,214
025 Шлифовальная с ЧПУ 5,093 21,92
Итого 18,908 95,67
15.03.05.2017.413.00.000 ПЗ ВКР
Лист Изм Лист. № докум. Подп. Дата. 49
3 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Аналитический обзор и выбор стандартизированной технологической