Алгоритм разработки программного файла к задаче. 1. Задание исходных данных – диаметральных и линейных размеров заготовки и обработанной детали.

1. Задание исходных данных – диаметральных и линейных размеров заготовки и обработанной детали.

2. Определение глубины резания при обработке наружной поверхности:

, (2.1)

где h – припуск на обработку;

D_з – диаметр заготовки, мм;

D_д – диаметр детали, мм.

При поперечном точении

, (2.2)

где: L_з – длина заготовки, мм;

L_д – длина детали, мм.

При отрезании

t = b,

где b – ширина режущей кромки отрезного резца, мм.

При получистовой обработке (Rz < 40 мкм, но Ra ³ 2,5 мкм) и припуске h > 2 мм обработку производят за два прохода. Для первого прохода принимают t = (2/3 ...3/4) h, для второго t = (1/3 ...1/4) h.

При h < 2 мм получистовую обработку производят за один проход.

При чистовой обработке Ra < 2,5 мкм обработку осуществляют за два, а иногда и за три прохода (Ra £ 0,63 мкм). Распределение припуска осуществляют, как и при получистовой обработке, при любом значении h. Дальнейший расчет и исследование режима резания необходимо производить для чернового прохода. Для чистового прохода элементы режима резания назначить по таблицам нормативов [18; 19].

3. Задание подачи резания. Величину подачи S для черновой обработки определяют по таблице черновых подач в зависимости от глубины резания и диаметра заготовки [18; 19].

3.1 Проверка подачи исходя из прочности резца.

Необходимо обеспечить справедливость неравенства

Pz £ Pz_р, (2.3)

где Pz – тангенциальная составляющая силы резания, Н;

Pz_р – сила резания, допускаемая прочностью резца, Н.

Силу резания Pz определяем по формуле

, (2.4)

где С_Pz – коэффициент, учитывающий условия обработки;

t – глубина резания, мм;

S – подача, мм/об;

V – скорость резания, м/мин;

X_Pz , Y_Pz , n_Pz – показатели степени, соответственно, при глубине, подаче и скорости резания;

k_Pz – общий поправочный коэффициент.

Значения С_Pz , X_Pz , Y_Pz , n_Pz находят по [18, табл. 22, с. 273] или [19, табл. 20, с. 429]. Скорость резания принимают предварительно V = 60 м/мин.

Силу, допускаемую прочностью резца, определяем по формуле

, (2.5)

где [s_i] – допускаемое напряжение на изгиб материала державки резца: [s_i] = 240 МПа для сырой стали марок 45 и 40Х;

[s_i] = 400 МПа – для закалённой стали;

W – момент сопротивления сечения державки резца, мм³;

– для державки прямоугольного сечения;

– для державки квадратного сечения;

W = 0,1d³ – для державки круглого сечения;

l – вылет резца; l = 1,5Н – при наружном точении;

l = [L_д + (5 – 10) мм ] – при растачивании;

l = [D_д/2 + (5 – 10) мм] – при отрезании.

3.2 Проверяем подачу исходя из жесткости резца.

Необходимо обеспечить следующее условие:

Pz £ Pz_ж, (2.6)

где Pz_ж – сила резания, допускаемая жесткостью резца.

, (2.7)

где Е – модуль упругости материала державки резца,

Е = 2´10⁵, Н/мм² – для стали;

I – момент инерции сечения державки резца, мм⁴;

– для прямоугольного сечения державки;

– для квадратного сечения;

I = 0,5 d⁴ – для круглого сечения;

[f] – допускаемая величина прогиба вершины резца, мм;

[f] = 0,1 мм – при черновом точении;

[f] = 0,05 мм – при чистовом точении;

l – вылет резца, мм.

3.3 Проверяем подачу исходя из жесткости детали:

Py £ Py_ж, (2.8)

где Py – радиальная составляющая силы резания, Py = (0,4– 0,6) Pz;

Py_ж – радиальная сила, допускаемая жесткостью детали:

- при установке детали в центрах:

; (2.9)

- при установке детали в патроне и поджатии центром:

; (2.10)

- при закреплении детали в патроне:

, (2.11)

где [f_д] – допускаемая стрела прогиба детали, мм;

(f_д = 0,25D, где D –поле допуска на данную операцию);

Е – модуль упругости; Е= 2 ´ 10⁵ Н/мм² – для стали;

Е= 1,55 ´ 10⁵ Н/мм² – для чугуна;

I – момент инерции поперечного сечения детали, мм⁴;

I = 0,5 d⁴;

L – длина детали (заготовки), мм.

3.4 Проверяем подачу исходя из прочности пластины твердого сплава:

Pz £ Pz_pl, (2.12)

где Pz_pl – сила резания, допускаемая прочностью пластины твердого

сплава;

, (2.13)

где С – толщина пластины твердого сплава;

С = 4,76 мм – для резцов с сечением державки 20´20; 25´25 мм;

С = 6,35 мм – для резцов с сечением державки 25´32; 32´32 мм;

С = 7,94 мм – для резцов с сечением державки 40´40 мм.

3.5 Проверяем подачу исходя из прочности механизма подачи станка:

Pz £ 2Px_ст, (2.14)

где Px_ст – сила, допускаемая прочностью механизма подачи станка,

(паспортная величина).

Если результаты проверок неудовлетворительны, необходимо уменьшать значение подачи. Корректируем подачу S по паспорту станка, взяв ближайшую меньшую или равную ей величину (допускается превышение не более 5 %).

4. Расчёт скорости резания. Скорость резания определяется по формуле:

, (2.15)

где C_V, m, x_V, y_V – значения постоянного коэффициента и показателей степени.

Выбирают по [1, табл. 17, с. 269–270] или [2, табл. 3, с. 422 –423] в зависимости от условий обработки;

k_V – поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий

заданные условия обработки:

, (2.16)

Значения поправочных коэффициентов выбирают по [18, табл. 1–10, 18, с. 261–271] или [19, табл. 9–17, с. 424–427];

Т – период стойкости резца, мин. Значения Т выбирают по [18, с. 268] или [19, с. 415].

Определяют частоту вращения шпинделя (мин.^{- 1}):

. (2.17)

Полученное значение n корректируют по паспорту станка, принимая ближайшее меньшее значение n_st £ n, после чего определяют действительную скорость резания:

. (2.18)

5. Расчёт эффективной мощности резания. Эффективную мощность резания определяют по формуле (кВт):

. (2.19)

6. Определение коэффициента использования станка по мощности.

Коэффициент использования станка по мощности определяют по формуле:

, (2.20)

где N_D – мощность двигателя главного движения, кВт;

h – КПД станка, h = 0,75 – 0,85.

Если K_N ³ 1,05 (перегрузка будет превышать 5 %), производят корректировку режимов резания за счет уменьшения скорости резания. В этом случае

. 2.21)

7. Расчёт крутящего момента на шпинделе станка. Расчёт крутящего момента на шпинделе станка выполняют с целью проверки его по максимальному значению, допускаемому прочностью механизма главного движения.

Крутящий момент резания М_krrez должен быть меньше крутящего момента, допускаемого прочностью механизма главного движения:

М_krrez £ М_krst. (2.22)

Крутящий момент резания определяют по формуле

. (2.23)

Крутящий момент, допускаемый прочностью механизма главного движения:

. (2.24)

Если результаты проверки неудовлетворительны, необходимо уменьшить значение подачи.

8. Расчет основного технологического (машинного) времени. Основное технологическое время для одного прохода рассчитывают по формуле (мин.)

, (2.25)

где L – длина прохода инструмента в направлении подачи, мм;

, (2.26)

где L_D – длина детали (обрабатываемой поверхности), мм;

l_vr – длина пути врезания, мм;

l_per – длина перебега инструмента, мм.

Длину перебега принимают равной 1 – 2 мм.

, (2.27)

где j – главный угол в плане, град.

9. Выполнение исследования режимов токарной обработки от скорости резания. Необходимо задать скорость резания вариационной,
а подачу и глубину резания – постоянными величинами. Выполнить исследования сил резания и мощности резания от скорости резания. Построить графические зависимости.

10. Выполнение исследования режимов токарной обработки от подачи. Необходимо задать подачу вариационной, а скорость резания и глубину резания – постоянными величинами. Выполнить исследования сил резания и мощности от подачи. Построить графические зависимости.

11. Выполнение исследования режимов токарной обработки от глубины резания. Необходимо задать глубину резания вариационной, а подачу и скорость резания – постоянными величинами. Выполнить исследования сил резания и мощности от глубины резания. Построить графические зависимости.

12. Сделать выводы по результатам исследований сил резания и мощности от режимов токарной обработки.

Контрольные вопросы

1. Каков порядок выполнения задачи расчета и моделирования режимов токарной обработки?

2. В чем смысл проверочных расчетов в режимной части?

3. По каким критериям оценивается эффективность обработки?

4. Какие контролируемые энергосиловые параметры интересуют исследователя при выполнении моделирования режимов резания?

Лабораторная работа 3. Моделирование процесса сверлильной обработки

Цель – получение практических навыков моделирования режимов сверлильной обработки для указанной поверхности заданной детали средствами прикладной программы Smath Studio.