Xreferat.com » Рефераты по технологии » Расчет режимов резания при фрезеровании (Методические рекомендации)

Расчет режимов резания при фрезеровании (Методические рекомендации)

необходимо приложить для обеспечения движения подачи, она должна быть меньше (или равна) наибольшей силы, допускаемой механизмом продольной подачи станка:

Рг Рдоп, Н.

где Рдоп - наибольшее усилие, допускаемое механизмом продольной подачи станка (Н), берется из паспортных данных станка (табл.20).

Горизонтальная составляющая силы резания определяется из приведённых ниже соотношений и зависит от вида торцового фрезерования /5/:

- при симметричном фрезеровании - Рг = (0,3...0,4) • Рz;

- при несимметричном встречном - Рг = (0,6...0,8) • Рz;

- при несимметричном попутном - Рг = (0,2...0,3) • Рz ;

Если условие Рг Рдоп не выдерживается, необходимо уменьшить силу резания Рz за счет уменьшения подачи на зуб Sz и, соответственно, скорости движения подачи vS (минутной подачи Sм).


2.6. Расчёт времени выполнения операции и использования оборудования


Штучное время Тшт - время, затрачиваемое на выполнение операции, определяется как интервал времени, равный отношению цикла технологической операции к числу одновременно изготовляемых изделий и рассчитывается как сумма составляющих

Тшт = То + Твсп + Тобс + Тотд, (мин)


где То - основное время, это часть штучного времени, затрачиваемая на изменение и последующее определение состояние предмета труда, т.е. время непосредственного воздействия инструмента на заготовку;

Твсп - вспомогательное время, это часть штучного времени, затрачиваемая на выполнение приёмов, необходимых для обеспечения непосредственного воздействия на заготовку.

Тобс - время обслуживания рабочего места, это часть штучного времени, затрачиваемая исполнителем на поддержание средств технологического оснащения в работоспособном состоянии и уход за ними и рабочим местом. Время обслуживания рабочего места складывается из времени организационного обслуживания (осмотр и опробование станка, раскладка и уборка инструмента, смазка и очистка станка) и времени технического обслуживания (регулирование и подналадка станка, смена и подналадка режущего инструмента, правка шлифовальных кругов и т.п.);

Тотд - время на личные потребности, это часть штучного времени, затрачиваемая человеком на личные потребности и, при утомительных работах, на дополнительный отдых;


2.6.1. Основное время


Основное время при фрезеровании равно отношению длины пути, пройденного фрезой, за число рабочих ходов к скорости движения подачи, и определяется по формуле

г
де L - общая длина прохода фрезы в направлении подачи, мм;

- i - число рабочих ходов;

- l - длина обрабатываемой заготовки, мм;

- l1 - величина врезания фрезы, мм;

- l2 - величина перебега фрезы, мм; l2 = 1...5 мм.

Величина врезания l1 при фрезеровании торцовыми фрезами определяется из условий:

-
при симметричном неполном (для случая на рис.2а):

- при несимметричном встречном (для случая на рис.2б):

-
при несимметричном попутном (для случая на рис.2в):

l1 = 0,5 • D,

где D - диаметр фрезы, мм; В - ширина заготовки, мм; C1 - величина смещения фрезы относительно торца заготовки (рис.2б).


2.6.2 Вспомогательное время.


К этому времени относится время, затрачиваемое на установку, закрепление, снятие заготовки (табл. 21), время на управление станком при подготовке рабочего хода (табл. 22), выполнение измерений в процессе обработки (табл. 23).

2.6.3. Оперативное время.


Сумму основного и вспомогательного времени называют оперативным временем:

Tоп = То + Твсп .

Оперативное время является основным составляющим штучного времени.


2.6.4. Время на обслуживание рабочего места и время на личные надобности


Время на обслуживание рабочего места и время на личные надобности часто берут в процентах от оперативного времени :

Тобс = (3...8 % ) • Tоп; Тотд = (4...9 % ) • Tоп; Тобс + Тотд ≈ 10% Tоп.


2.6.5. Штучно - калькуляционное время


Для определения нормы времени - времени выполнения определённого объёма работ в конкретных производственных условиях одним или несколькими рабочими, необходимо определить штучно - калькуляционное время Тшк, в которое входит, помимо штучного времени, ещё и время на подготовку рабочих и средств производства к выполнению технологической операции и приведение их в первоначальное состояние после её окончания - подготовительно - заключительное время Тпз. Это время необходимо для получения задания, приспособлений, оснастки, инструмента, установки их, для наладки станка на выполнение операции, снятие всех средств оснащения и сдачи их (табл.24). В штучно - калькуляционное время подготовительно - заключительное время входит как доля его, приходящаяся на одну заготовку. Чем большее число заготовок n обрабатывается с одной наладки станка (с одного установа, в одной операции) тем меньшая часть подготовительно - заключительного времени входит в состав штучно - калькуляционного.

В
массовом производстве Тпз принимается равным нулю, так как практически вся работа выполняется при одной наладке станка.


2.6.6. Расчёт потребности в оборудовании.


Р
асчетное количество станков (Z) для выполнения определенной операции рассчитывается по формуле

где Тшт - штучное время, мин; П - программа выполнения деталей в смену, шт.;

Тсм - время работы станка в смену, ч. В расчётах принимается время работы станка в смену Тсм = 8 часов, в реальных условиях на каждом предприятии это время может приниматься иным.


2.6.7. Технико-экономическая эффективность.

Оценку технико-экономической эффективности технологической операции проводят по ряду коэффициентов, в числе которых: коэффициент основного времени и коэффициент использования станка по мощности /7, 8, 9/.

Коэффициент основного времени Ко определяет его долю в общем времени, затрачиваемом на выполнение операции

г
де Kо - коэффициент основного времени /9/.

Чем выше Kо, тем лучше построен технологический процесс, поскольку больше времени, отведённого на операцию, станок работает, а не простаивает, т.е. в этом случае уменьшается доля вспомогательного времени.

Ориентировочно величина коэффициента Kо для разных станков находится в следующих пределах

- протяжные станки - Kо = 0,35...0,945;

- фрезерные непрерывного действия - Kо = 0,85...0,90;

- остальные - Kо = 0,35...0,90.

Если коэффициент основного времени Kо ниже этих величин, то необходимо разработать мероприятия по уменьшению вспомогательного времени (применение быстродействующих приспособлений, автоматизация измерений детали, совмещение основного и вспомогательного времени и др.).


Коэффициент использования станка по мощности КN определяется как



де KN - коэффициент использования станка по мощности /9/; NР - мощность резания, кВт (в расчёте принимают ту часть технологической операции, которая происходит с наибольшими затратами мощности резания); Nст - мощность главного привода станка, кВт; - КПД станка.

Чем KN ближе к 1, тем более полно используется мощность станка.

П
ри неполной загрузке станка ухудшается показатель использования электроэнергии. Полная электрическая мощность, потребляемая из сети, S распределяется на активную P и реактивную Q. Их соотношения определяются как

При полной загрузке электродвигателя значение cosφ не будет равно 1, т.е. при этом из сети расходуется также и реактивная энергия. С учётом используемых электродвигателей примерные значения cosφ будут следующими: при загрузке 100% cosφ=0,85, при загрузке 50% - 0,7, при загрузке 20% - 0,5, и на холостом ходу - 0,2 этой величины.

Рассмотрим пример правильности применения ряда фрезерных станков (моделей 6Р13, 6Н13, 6Р12, 6Н12, 6Р11), если мощность потребная на резание составляет Nрез=3,2 кВт.



Показатели Модели фрезерных станков
6Р13 6Н13 6Р12 6Н12 6Р11

Мощность эл. двигателя

Nэд

11,0 10,0 7,5 7,0 5,5

Мощность холостого хода

Nхх

2,200 2,500 2,250 1,750 1,100

Мощность резания

Nрез

3,200 3,200 3,200 3,200 3,200

Активная мощность

P=Nхх+Nрез

5,400 5,700 5,450 4,950 4,300

Коэффициент использования

KN

0,491 0,570 0,727 0,707 0,782

мощности электро двигателя







Косинус фи cos φ 0,585 0,635 0,718 0,708 0,740

Полная потребляемая мощность S 9,231 8,976 7,591 6,992 5,811

Коэффициент эффективности потребляемой электр. мощности

Кэф

0,585 0,635 0,718 0,708 0,740



Излишне использованная

мощность из электросети

N из

3,831 3,276 2,141 2,042 1,511



Неоправданные затраты

электрической мощности

Nнеоп

2,320 1,766 0,630 0,531 0,000



Из приведённого примера видно, что неправильный выбор станка приводит к таким перерасходам электроэнергии, которые могут быть сопоставлены с мощностью резания.

В целях погашения излишне используемой реактивной мощности, за которую предприятия платят значительные штрафы, необходимо создавать специальные устройства для её погашения емкостной мощностью.


3. ПРИМЕР РАСЧЕТА РЕЖИМА РЕЗАНИЯ


3.1. Условия задачи.


3.1.1 Исходные данные.

Исходными данными для расчёта режима резания являются:

материал заготовки - поковка из стали 20Х;

предел прочности материала заготовки - в = 800 МПа (80 кг/мм2);

ширина обрабатываемой поверхности заготовки, В - 100 мм;

длина обрабатываемой поверхности заготовки, L - 800 мм;

требуемая шероховатость обработанной поверхности, Ra - 0,8 мкм (7 класс шероховатости);

общий припуск на обработку, h - 6 мм;

средняя дневная программа производства по данной операции, П - 200 шт.

3.1.2. Цель расчётов.

В результате проведённых расчётов необходимо:

выбрать фрезу по элементам и геометрическим параметрам;

выбрать фрезерный станок;

рассчитать величины элементов режима резания - глубина резания t, подача S, скорость резания v;

провести проверку выбранного режима резания по мощности привода и прочности механизма подачи станка;

произвести расчёт времени, необходимого для выполнения операции;

произвести расчёт необходимого количества станков;

провести проверку эффективности выбранного режима резания и подбора оборудования.


3.2. Порядок расчета.

3.2.1. Выбор режущего инструмента и оборудования.

Исходя из общего припуска на обработку h = 6 мм и требований к шероховатости поверхности, фрезерование ведем в два перехода: черновой и чистовой. По таблице 1 определяем тип фрезы - выбираем торцовую фрезу с многогранными твердосплавными пластинками по ГОСТ 26595-85. Диаметр фрезы выбираем из соотношения:

D = (1,25...1,5) • В = 1,4 • 100 = 140 мм

Выбор фрезы уточняем по таблицам 1, 2, 3, 4 - ГОСТ 26595-85, диаметр D = 125 мм, число зубьев z = 12, пятигранные пластинки, условное обозначение - 2214-0535.

Материал режущей части фрезы выбираем по таблице 5 для чернового фрезерования углеродистой и легированной незакалённой стали - Т5К10, для чистового фрезерования - Т15К6.

Геометрические параметры фрезы выбираем по таблицам 6 и 7 для фрез с пластинами из твёрдого сплава (табл. 6) при обработке стали конструкционной углеродистой с σв ≤ 800 МПа и подачей для чернового фрезерования > 0,25 мм/зуб: = -50; = 80; = 450; о = 22,50; 1 = 50; = 140; для чистового фрезерования с подачей < 0,25 мм/зуб: = -50; = 150; = 600; о = 300; 1 = 50; = 140.

Черновое фрезерование производим по схеме - несимметричное встречное (Рис. 8.б), чистовое - несимметричное попутное (Рис. 8.в).

Предварительно принимаем проведение работ на вертикально - фрезерном станке 6Р13, паспортные данные в таблице 20.

3.2.2. Расчёт элементов режима резания.

3.2.2.1. Назначение глубины резания.

При назначении глубины резания в первую очередь из общего припуска выделяется та его часть, которая остаётся для проведения чистовой обработки - t2 = 1 мм. Чистовое фрезерование проводится за 1 рабочий ход i2 = 1. Отсюда припуск h1 при черновом фрезеровании составит :

h1 = 6 - 1 = 5 мм.

Для снятия этого припуска достаточно одного рабочего хода, поэтому принимаем число рабочих ходов при черновом фрезеровании i1 = 1. Тогда глубина резания t1 при черновом фрезеровании составит

t1 = h1 / i1 = 5 / 1 = 5 мм.


3.2.2.2. Назначение подачи.

Подачу при черновом фрезеровании выбираем из таблиц 8 и 9. Для торцовых фрез с пластинами из твёрдого сплава (табл. 8) с мощностью станка > 10 кВт при несимметричном встречном фрезеровании для пластинки Т5К10 подача на зуб находится в пределах Sz1 = 0,32…0,40 мм/зуб. Принимаем меньшую величину для гарантированного обеспечения условия по мощности на шпинделе Sz1 = 0,32 мм/зуб, подача на оборот составит . Sо1 = Sz1 • z =0,32 • 12 = 3,84 мм/об.

Подачу при чистовом фрезеровании выбираем по таблице 10. Для торцовых фрез с пластинами из твёрдого сплава (часть Б) с материалом, имеющим σв ≥ 700 МПа с шероховатостью обработанной поверхности Ra = 0,8 мкм с углом 1 = 50 подача на оборот фрезы находится в пределах Sо2 = 0,30…0,20 мм/об. Принимаем большую величину для повышения производительности процесса Sо2 = 0,30 мм/об. При этом подача не зуб составит

Sz2 = Sо2 / z = 0,30 / 12 = 0,025 мм/зуб.

3.2.2.3. Определение скорости резания.

Скорость резания определяем по формуле:

З
начения коэффициента Cv и показателей степени определяем по таблице 11. Для чернового и чистового фрезерования конструкционной углеродистой стали с σв ≥ 750 МПа с применением твёрдосплавных пластин:

Cv = 332, q = 0,2; m = 0,2; x = 0,1; y = 0,4; u = 0,2; p = 0.

Принимаем Т = 180 мин, п. 2.4 таблица 1.

Общий поправочный коэффициент

Kv = Kv • Kпv • Kиv • Kv

Кv находим по таблице 12 для обработки стали. Расчётная формула Кv = Кг • (750/в)nv. По таблице 13 находим для обработки стали углеродистой с σв > 550 МПа для материала инструмента из твёрдого сплава Кг = 1, nv = 1. Тогда Кv1,2 = 1 • (750/800)1,0 = 0,938.

Kv находим по таблице 2.2.4. - 2 для чернового фрезерования при = 45о Kv1 = 1,1; для чистового фрезерования при = 60о Kv2 = 1,0.

Kпv находим по таблице 14 для обработки при черновом фрезеровании - поковки Kпv1 = 0,8, при чистовом фрезеровании - без корки Kпv2 = 1.

Kиv находим по таблице 15 для обработки стали конструкционной фрезой с пластинками из твёрдого сплава Т5К10 при черновом фрезеровании Kиv1 = 0,65, с пластинками из твёрдого сплава Т15К6 при чистовом фрезеровании Kиv2 = 1.

Общий поправочный коэффициент для чернового фрезерования равен

Kv1 = 0,938 • 1,1 • 0,8 • 0,65 = 0,535.

Общий поправочный коэффициент для чернового фрезерования равен

Kv2 = 0,938 • 1,0 • 1,0 • 1,0 = 0,938.

Скорость резания при черновом фрезеровании равна

С
корость резания при чистовом фрезеровании равна:

Р
асчетное число оборотов фрезы определяем для чернового и чистового фрезерования по выражению



3.2.2.4. Уточнение режимов резания

По паспорту станка 6Р13 уточняем возможную настройку числа оборотов фрезы и находим фактические значения для черновой обработки nф1 = 200 мин-1, для чистовой обработки nф2 = 1050 мин-1, т.е. выбираем ближайшие наименьшие значения от расчётных. В результате этого изменится и фактическая скорость резания, которая составит при черновой обработке

vф1 = πDn/1000 = 3,14 • 125 • 200/1000 = 78,50 м/мин ,

а при чистовой обработке

vф2 = πDn/1000 = 3,14 • 125 • 1050/1000 = 412,12 м/мин .

Для уточнения величин подач необходимо рассчитать скорость движения подачи vS по величине подачи на зуб и на оборот

vS = So • n = Sz • z • n;

vS1 = 0,32 • 12 • 200 = 768 мм/мин ; vS2 = 0,3 • 1050 = 315 мм/мин.

По паспорту станка находим возможную настройку на скорость движения подачи, выбирая ближайшие наименьшие значения, vS1 = 800 мм/мин, поскольку эта величина только на 4,17% выше расчётной и vS2 = 315 мм/мин. Исходя из принятых величин уточняем значения подач на зуб и на оборот

Soф1 = 800 / 200 = 4 мм/об; Szф1 = 4 / 12 = 0,333 мм/зуб;

Soф2 = 315 / 1050 = 0,3 мм/об; Szф2 = 0,3 / 12 = 0,025 мм/зуб;

3.2.3. Проверка выбранного режима резания

Выбранный режим резания проверяем по характеристикам станка: мощности на шпинделе станка и максимально допустимому усилию, прилагаемому к механизму подачи. Поскольку нагрузки на станок при черновой обработке значительно выше, чем при чистовой, проверку выбранного режима резания проводим для чернового фрезерования.

Мощность, затрачиваемая на резание, должна быть меньше или равна мощности на шпинделе : Nр Nшп.

Мощность на шпинделе

Nшп = Nэ = 11 • 0,8 = 8,8 кВт.

М
ощность резания при черновом фрезеровании определится по формуле

Крутящий момент определится по формуле

Г
лавная составляющая силы резания определяется по формуле

З
начение коэффициента Ср и показателей степеней x, y, u, q, w находим по таблице 16: Ср = 825; x = 1,0; y = 0,75; u = 1,1; q = 1,3; w = 0,2. При затуплении фрезы до допустимой величины сила резания возрастает по стали с σв > 600 МПа в 1,3…1,4 раза. Принимаем увеличение в 1,3 раза.

Общий поправочный коэффициент Kр = Kр • K • Kр • Kр .

Кр определяем по таблице 17 для обработки конструкционных углеродистых и легированных сталей Кр = ( в/750 )np, показатель степени np = 0,3 , тогда Кр = ( 800/750 )0,3 = 1,02.

K определяем по таблице 18 для черновой обработки при скорости резания до 100 м/мин при отрицательных значениях переднего угла Kvр1 = 1, для чистовой обработки при скорости резания до 600 м/мин Kvр2 = 0,71.

Kр и Kр определяем по таблице 19. При = -5о Kр = 1,20 и при = 45о Kр1 = 1,06, при = 60о Kр2 = 1,0.

Величина общего поправочного коэффициента составит

Кр1 = 1,02 • 1 • 1,20 • 1,06 = 1,297; Кр2 = 1,02 • 0,71 • 1,20 • 1,0 = 0,869

Г

лавная составляющая силы резания при черновом фрезеровании составит

Крутящий момент определится как

М
ощность резания при черновом фрезеровании определится как

У
словие правильности выбора режима резания по мощности привода Nр Nшп не соблюдается, поскольку 48,51 8,8, это означает, что выбранный режим резания не может быть осуществлен на данном станке.

Наиболее эффективно снижение мощности резания за счёт уменьшения скорости резания, а также уменьшения подачи на зуб. Мощность резания необходимо уменьшить в 5,5 раза, для этого скорость резания уменьшим за счёт уменьшения числа оборотов фрезы с 200 до 40 об/мин с 78,5 м/мин до 14,26 м/мин. Скорость движения подачи при этом снизится с 768 мм/мин до vS1 = 0,32 • 12 • 40 = 153,6 мм/мин. Поскольку изменение глубины резания приведёт к необходимости проведения второго рабочего хода, изменим величину скорости движения подачи до 125 мм/мин (таблица 20), при этом подача на зуб фрезы составит Sz1 = 125/12 • 40 = 0,26 мм/зуб.

Подставив новое значение подачи на зуб в формулу расчёта главной составляющей силы резания получим Pz1 = 31405,6 Н, крутящий момент станет равным Мкр1 = 1960,3 Нм, мощность резания Nр1 = 8,04 кВт, что удовлетворяет требованиям по мощности привода.

Вторым условием является то, что горизонтальная составляющая силы резания (усилие подачи) должна быть меньше (или равна) наибольшей силы, допускаемой механизмом продольной подачи станка: Рг Рдоп.

Для станка 6Р13 Рдоп = 15000 Н.

Горизонтальная составляющая силы резания Рг при условии несимметричного встречного чернового фрезерования

Рг = 0,6 • Рz1 = 0,6 • 31364,3 = 18818,58 Н.

Так как условие Рг Рдоп не соблюдается (18818,58 15000 ), выбранный режим резания не удовлетворяет условию прочности механизма продольной подачи станка. Для снижения горизонтальной составляющей силы резания необходимо уменьшить подачу на зуб фрезы. Представим формулу расчёта главной составляющей силы резания в виде

Н
аибольшее допустимое механизмом подачи значение главной составляющей силы резания должно быть не больше Pz1 Pдоп / 0,6 ≤ 15000 / 0,6 ≤ 25000 Н. Из этого условия находим Sz1

П
о вновь выбранному значению Sz1 определяем vs1 = 0,192 • 12 • 40 = 92,16 мм/мин, ближайшее меньшее значение на станке vs1 = 80 мм/мин. Фактическая подача на оборот фрезы составит S = 2 мм/об, фактическая подача на зуб фрезы составит S = 0,167 мм/зуб.

В связи с многократным превышением показателей первого расчёта над допустимыми необходимо провести проверку правильности выбора режима резания при чистовом переходе.

Г
лавная составляющая силы резания при чистовой обработке значительно ниже допустимых величин, в связи с чем корректировать расчёт не требуется.


Окончательно данные расчёта сведены в таблице

Наименование показателей Единицы измерения Для перехода
чернового чистового
Глубина резания t мм 5 1

Расчётная подача на зуб фрезы Sz

мм/зуб 0,323 0,025

Расчётная подача на оборот фрезы So

мм/об 3,84 0,3
Расчётная скорость резания v м/мин 88,24 503,25
Расчётное число оборотов фрезы n об/мин 224,82 1282,16

Фактическое число оборотов фрезы nф

об/мин 200 1050

Фактическая скорость

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: