Задача 7. Розрахунок режимів різання при шліфуванні

Шліфування – процес різання матеріалів за допомогою ріжучого абразивного інструмента, елементами якого є абразивні зерна.

Рух різання при шліфуванні − обертання шліфувального круга, рух подачі − зворотно-поступальний рух столу верстата із заготовкою і (чи) поступальний рух шліфувальної бабки зі шліфувальним кругом.

Розрізняють кругле зовнішнє шліфування, внутрішнє кругле шліфування, плоске шліфування, безцентрове шліфування. Кругле, зовнішнє шліфування застосовується для обробки циліндричних зовнішніх поверхонь і здійснюється двома способами: з поздовжньою подачею (метод врізання) − застосовується, якщо довжина поверхні, що шліфується, менша за ширину круга.

Розрахунок режимів різання при шліфуванні починають з вибору характеристики шліфувального круга.

Для цього встановлюють:

- тип (форму) шліфувального круга [6] чи [7],

- матеріал абразивного зерна [6] чи [7], [1],

- зернистість [6],

- індекс зернистості [6],

- твердість [6], [1],

- структуру [6], [1],

- клас точності круга [6].

Шліфувальні круги виготовляють трьох класів точності: АА; А; Б.

Для кругів класу точності Б використовують шліфувальні матеріали з усіма індексами, які характеризують зміст основної фракції: В, П, Н і Д; для кругів класу точності А – тільки з індексами В, П, Н; для кругів класу точності АА – тільки з індексами В, П, тобто з високим і підвищеним (до 55 % при зернистості 200-4) вмістом основної фракції.

Якщо вибір характеристики шліфувального круга робиться за [7], то її варто перевести в нове позначення.

Після вибору елементів круга варто записати повну характеристику, що містить такі параметри: форму (тип), марку зерна, зернистість, індекс зернистості, твердість круга, структуру, тип зв’язування, клас круга, припустиму колову швидкість.

Основними елементами режиму різання при шліфуванні є такі: колова швидкість у м/с (указується наприкінці характеристики круга і є максимально допустимою міцністю круга); швидкість обертального чи поступального руху деталі в м/хв; глибина шліфування t, мм − шар металу, що знімається шліфувальним кругом за один чи подвійний хід при круглому чи плоскому шліфуванні дорівнює всьому припуску на бік; поздовжня подача S – переміщення шліфувального круга вздовж своєї осі в мм на оберт заготовки при круглому чи шліфуванні в мм на кожен хід столу при плоскому шліфуванні периферією круга; радіальна подача S_Р – переміщення шліфувального круга в радіальному напрямку в мм на один оберт деталі при врізному шліфуванні.

Ефективна потужність (потужність, необхідна для різання) розраховується за емпіричною формулою [6], [7] чи визначається за таблицями нормативів.

Основний час при круглому шліфуванні з поздовжньою подачею:, хв.

де h − припуск на сторону, мм;

V_c – швидкість поздовжнього ходу столу, м/хв.;

t − глибина шліфування, мм;

К − коефіцієнт виходжування;

K = 1,4 – при чистовому шліфуванні;

К = 1,1 − при попередньому шліфуванні;

L − величина ходу столу, мм:

L = l - (1 - Km)B_k , мм

де l – довжина поверхні, що шліфується, мм;

К − кількість боків перебігу круга ( К = 2 при сході круга в обидва боки, К = 1 при сході круга в один бік, К = 0 − без сходу);

m − перебіг у частках ширини круга;

В_k − ширина шліфувального круга, мм.

При круглому зовнішнбому шліфуванні методом врізання:

, хв.

де n_з – частота обертання заготовки, об./хв.;

S_p – радіальна подача, мм/об.

При круглому шліфуванні:

, хв.

де S – поздовжня подача, мм/об.

При круглому внутрішньому шліфуванні перебіг круга в обидва боки дорівнює 0,5∙В, тоді:

L = l - (1 - 20,5)B, тобто L = l мм.

Плоске шліфування

, хв.

де Н − переміщення шліфувального круга в напрямку поперечної подачі, мм;

L − величина ходу столу, мм;

h − припуск на сторону, мм;

V_с − швидкість руху столу, м/хв.;

g − кількість заготовок, що шліфуються одночасно.

Н = В_з + В_к + 5, мм

де В_з – ширина поверхні, що обробляється кругом, мм;

В_к – ширина шліфувального круга, мм;

L = l + (10…15), мм

де l – сумарна довжина заготовок, встановлених на столі, мм.

Задача № 7

Виконати розрахунок режиму різання аналітичним способом згідно з заданим варіантом.

Вихідні дані наведені в таблиці 7.

Порядок виконання роботи аналогічний до попередніх.

Приклад розв’язання задачі

На круглошліфувальному верстаті 3М131 шліфується шийка вала діаметром D = 80h6 мм довжиною l = 300 мм, довжина вала l₁ = 550 мм. Параметр шорсткості обробленої поверхні Rа = 0,4 мкм. Припуск на бік 0,2 мм. Матеріал заготовки − сталь 45 загартована, твердістю НRС45.

Необхідно: вибрати шліфувальний круг, призначити режим різання; визначити основний час.

Вибір шліфувального круга

Для круглого зовнішнього шліфування з поздовжньою подачею (шліфувати з радіальною подачею не можна через велику довжину поверхні, що шліфується), параметра шорсткості Rа = 0,4 мкм, конструкційної загартованої сталі до НRС 45 приймаємо шліфувальний круг форми ПП, [6] (Таблиці П 37 – П 41):

‑ характеристика – 24 А401 К,

‑ індекс зернистості Н,

‑ структура – 5,

‑ клас – А,

Повне маркування круга ПП24 А40НС15КА 35 м/с,

Розміри шліфувального круга D_к = 600 мм; В_к=63 мм (за паспортом верстата, Додаток 1).

Режим різання

Швидкість шліфувального круга V_k =35 м/с [6] (Таблиця П 42). Частота обертання шпинделя шліфувальної бабки:

, хв^-1.

хв^-1.

Коректуючи до паспортних даних верстата, приймаємо: n_ш=1112 об./хв. (коректується тільки в менший бік) (Додаток 1).

Режими різання для остаточного круглого зовнішнього шліфування конструкційних сталей з подачею на кожен хід визначають за [6] чи [7].

Колова швидкість заготовки V_з = 15 ÷ 55 м/хв.; приймаємо V₃=30 м/хв. (Таблиця П 42). Частота обертання шпинделя передньої бабки, що відповідає прийнятій коловій швидкості заготовки:

, хв^-1.

хв^-1.

Оскільки частота обертання заготовки регулюється безступінчасто, приймаємо 120 об./хв.

Глибина шліфування (Таблиця П 42):

t = 0,005…0,015 мм.

Приймаємо (з огляду на безступінчасте регулювання поперечної подачі шліфувального круга, на хід столу)

t = 0,005 мм.

Поздовжня подача:

S = (0,2…0,4)В_к , мм/об.

Приймаємо S = 0,25В_к = 0,2563 =15,75 мм/об.

Швидкість поздовжнього ходу стола:

м/хв.

З урахуванням паспортних даних (безступінчасте регулювання швидкості подовжнього ходу стола) приймаємо V_с=1,9 м/хв. (Додаток 1).

Перевірка достатності потужності верстата.

Потужність, що витрачається на різання:

N_p = C_NV_з^zt^xS^yd^q , кВт

де C_N – коефіцієнт, що враховує умови шліфування;

x, y, z, q − показники степені;

V, t, S − елементи режиму різання;

d − діаметр шліфування, мм.

Потужність на шпинделі верстата:

N_ш = N_д , кВт

де N_д = 7,5 кВт;  = 0,8 – паспортні дані верстата. (Додаток 1).

N_ш = 7,50,8 = 6 кВт.

Оскільки N_ш = 6 кВт  N_p = 4,63 кВт, то обробка можлива.

Основний час:

, хв.

L= l - (1 - Km)В_к , мм

де m − частка перебігу круга, приймаємо m = 5 (тобто половина круга); К = 1 − кількість боків перебігу круга, тоді

L = l - (1 - 10,5)В_к = l - 0,5 В_к = 300 - 0,563 = 268,5 мм

К = 1,4 – коефіцієнт виходу.

хв.

Таблиця 7