Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Уфимский государственный авиационный технический университет

Расчет режимов резания

при механической обработке

Методические указания

к курсовой работе по дисциплине

«Физические основы рабочих процессов»

для специальности «Мехатроника»

Уфа 2007

Содержание

Введение………………………………………………………….

1. Порядок назначения режимов резания при точении……….

1.1 Табличный метод…………………………………………

1.2 Аналитический расчет наивыгоднейших режимов токарнойобработки …………………………………………..

1.3 Алгоритм решения типового задания при точении…….

1.4 Пример решения типового задания……………………..

2. Назначение режимов резания при сверлении………………

3. Назначение режимов резания при фрезеровании…………..

3.1 Алгоритм решения типового задания……………………

3.2 Пример решения типового задания………………………

Литература……………………………………………………….

Приложение………………………………………………………

Введение

Под наивыгоднейшими режимами резания понимают такое сочетание глубины резания , подачии скорости резания, при которых в данных условиях производства обеспечивается максимальная производительность обработки.

Наивыгоднейшие условия резания рассчитываются:

1) табличным методом;

2) аналитически.

1. Порядок назначения режимов резания при точении

1.1 Табличный метод

1. Выбирается марка инструментального материала и геометрические параметры режущей части инструмента.

2. Выбирается глубина резания. Причем необходимо стремиться снять весь припуск за один проход и лишь при повышенных требованиях к шероховатости и точности припуск снимается за два и более проходов [1].

Например, при черновой обработке с шероховатостью поверхности до весь припуск следует снимать за один проход, т.е.. При получистовой обработкеот 10 до 40, припускследует снимать за один проход, т.е.. Если же припуск более 2, то обработку производят за два прохода.

3. Назначается подача.

При черновой обработке подача назначается с учетом следующих факторов: размеров державки резца, диаметра детали, глубины резания и марки обрабатываемого материала.

Для чистовой (и получистовой) обработки подача выбирается в зависимости от при вершине резца,резания и обрабатываемого материала, из всех подач выбирается минимальная подача, которая корректируется по станку.

4. Выбирается скорость резания по таблицам, подсчитываются оборотыи корректируются по станку.

5. Проверяется выбранный режим резания по прочности механизма подачи станка и по прочности пластинки твердого сплава. При этом должно выполнятся неравенство.

6. Проверяется выбранный режим резания по мощности или двойному крутящему моменту , причем.

7. Подсчитывается

, . (1)

1.2 Аналитический расчет наивыгоднейших режимов токарной обработки

1) Выбор марки инструментального материала, геометрических параметров режущей части инструмента и глубины резания, производится так же как и при назначении режимов резания табличным методом.

2) Далее производится выбор подачи из следующих ограничивающих факторов:

2.1 прочности механизма подачи станка;

2.2 шероховатости обработанной поверхности;

2.3 прочности пластины твердого сплава;

2.4 жесткости детали с учетом способа крепления;

2.5 прочности державки резца;

2.6 жесткости державки резца.

2.1 По величине шероховатости обработанной поверхности подача выбирается табличным способом ().

2.2 По прочности пластины твердого сплава – табличным способом ().

2.3 По прочности механизма подачи станка ().

–задано (величина предельно допустимой силы ).

, ()отсюда

. (2)

2.4 По жесткости детали с учетом способа крепления:

а) если деталь закреплена в патроне

, часто , тогда

Допустимая стрела прогиба принимается равной

1. при черновой обработке ;

2. при получистовой обработке ;

3. при чистовой обработке , гдедопуск на.

С другой стороны сила

, (3)

где – модуль упругости материала детали;

- момент инерции; , для круглого сечения.

Итак, , отсюда

; (4)

б) если деталь закреплена в патроне и поджата задним центром, то ;

в) если деталь закреплена в центрах, то .

2.5 По прочности державки резца:

Резец можно считать балкой, защемленной одним концом и нагруженной на другом тремя силами: , , создающими сложное напряженно-деформирован-ное состояние в державке резца. Однако, как показывает анализ, с достаточной для практики точностью прочность резца может быть рассчитана по силе.

Итак, , а , где

- момент сопротивления;

–допускаемое напряжение на изгиб.

Для прямоугольного сечения

; (5)

где ВиH– толщина и высота державки резца соответствнно;

для круглого сечения

; (6)

; , откуда

(7)

2.6По жесткости державки резца:

Под действием сил резания державка резца деформируется и в результате отклонения вершины резца от первоначального положения возникают погрешности.

Стрелка прогиба при черновом точении равна 0,1 мм, при получистовом и чистовом точении=0,03…0,05 мм; момент инерции для круглого сечения, для квадратного.

Отсюда

, (8)

где – модуль упругости материала державки резца.

Самую малую из этих шести подач называют максимальной технологически допустимой, обозначают и принимают для дальнейших расчетов.

3. Назначается период стойкости или табличным методом [2] или рассчитывается ,Т_МП

Переменная доля себестоимости операции, зависящая от скорости резания определяется формулой.

,

где - машинное время на операцию, ;

–минутная зарплата рабочего с начислениями, ;

–затраты связанные с эксплуатацией станка в течение 1 минуты; ;

- стоимость станкоминуты; ;

–время на смену затупившегося инструмента и его подналадку за период стойкости, мин;

–стоимость эксплуатации инструмента за период стойкости, ;

- количество обрабатываемых деталей за период стойкости, .

Для отыскания экономического периода стойкости _, соответствующего минимуму, находим первую производнуюи приравниваем к нулю:

.

Тогда , (9)

Для обеспечения максимальной производительности труда на данном рабочем месте обработку необходимо вести на _. При определении периода стойкости, соответствующего скорости, пренебрегают затратамина эксплуатацию инструмента за период его стойкости, т. е. Принимают=0.

тогда,

. (10)

Так как Т_МП<Т_Э, то скорость резания_., при которой достигается максимальная производительность труда на данном рабочем месте, выше экономической скорости резания, т.е..

4. Далее производится выбор скорости резания _.

Скорость резания ограничивает или материал резца, или мощность станка.

4.1. Скорость резания из условия полного использования режущих свойств инструмента.

, (11)

, (12)

приравняв (11) и (12) можно определить :

, (13)

Для станков со ступенчатым рядом оборотов может находиться между какими-то соседними числами оборотови . Так что число оборотов корректируется по станку, а чтобы стойкость резца сохранялась неизменной, производится коррекция подачи.

Скорость резания исходя из мощности станка:

Мощность резания

, (14)

Мощность электродвигателя

, отсюда (15)

, , (16)

где - КПД станка.

Наименьшую из этих скоростей и назначают. Затем подача и скорость корректируются по станку. Определяется одновременная:

, (17)

где – учитывает перегрузки станка.

Когда – ограничение идет со стороны станка,

- ограничение идет со стороны резца.

Затем подсчитывается машинное время:

, (18)

где ,- величина врезания,

,

длина обрабатываемой поверхности.

4.2. Выбор скорости резания из условия полного использования режущих свойств резца

По формуле Тейлора для определенного периода стойкости

,

;

приравняв эти два выражения получим:

; (19)

Для любой заданной подачи мы можем определить , при котором полностью используются режущие свойства резца.

4.3. Определение илиисходя из использования мощности станка

Мощность станка с учетом КПД () и перегрузки:

, где , ;

Причем, ; , тогда

, отсюда

Рис.1. К определению S_{одновр.}

(20)

(21)

По уравнениям (20) и (21) можно определить подачу при полном использовании мощности станка.

Построив график, используя зависимости ;, находитсяS_одновр(Рис.1.).S_одновр- это такая подача, при которой полностью используются режущие свойства инструмента и мощность станка. Для заданного станка и резца могут быть выбраны любые сочетанияив заштрихованной зоне. За пределами этой зоны или станок не потянет или сгорит резец.

Для определения S_одновриспользуются следующие выкладки:

, отсюда. (22)

При этом могут иметь лишь два случая:

1. когда – то ограничение идет со стороны станка;

2. когда – то ограничение идет со стороны резца.

Выбирается подача S₀илиS_одновр, при которой обеспечивается большая минутная подача. Оборотыnшпинделя для каждой из этих подач рассчитываются по формуле (11).

После выбора подачи и скорости резания подсчитывается машинное время:

, ; где ; (23)

–величина врезания

величина перебега инструмента .

–длина обрабатываемой поверхности в мм.