Технический процесс обработки вала

 

7.1  Режимы резания при  фрезеровании

1) Глубина резания t, мм, зависит от припуска на обработку и                        требуемого класса шероховатости обрабатываемой поверхности. Если глубина резания t ≤ 5 мм , то обработку (фрезерование)ведут за один проход. В данном случае глубина резания t = 40 , мм и обработку проведём за 8 проходов.

2) Величину подачи выбирают по  справочной литературе в зависимости  от механических свойств обрабатываемого  материала, режущего инструмента  и требуемого класса шероховатости  поверхности.

На фрезерных станках настраивается  минутная подача S_M, мм/об, то есть скорость перемещения стола с закреплённой заготовкой относительно фрезы. Элементы срезаемого слоя, а следовательно и физико-механические параметры фрезерования, зависят от подачи на зуб S_Z , то есть перемещение стола с деталью(мм) за время поворота фрезы на один зуб. Шероховатость обработанной поверхности зависит от подачи на один оборот фрезы S₀ , мм/об.

Между  этими тремя значениями имеется следующая зависимость 

 

                                             S_M = S_z · z · n = S₀ · n                                                        (20)

 

           где n и z – соответственно частота вращения и число зубьев фрезы

           Значение подачи S_Z возьмём из справочной литературы: S_Z = 0,1  , мм/зуб

         

 

          При отсутствии паспортных данных станка значение всех ступеней подач могут быть подсчитаны на основании закона их изменения по геометрической прогрессии

                                     S_max = S_min·φ^z-1                                                                           (21)

 

             где  S_max и S_min – предельные значения подач станка;

                     φ – знаменатель геометрической  прогрессии;

                     z – число ступеней подач.

            Значения S_max , S_min и z указаны в технической характеристике станка.

 

            Знаменатель геометрической прогрессии  определяется по формуле

 

                                              ,                                                              (22)

 

         С учётом исходных данных знаменатель геометрической прогрессии определяется                                        

 

 

           Принимаем из стандартного ряда  φ = 1,26

           Зная знаменатель геометрической  прогрессии можно подсчитать  значение всех ступеней подач, мм/мин:

        S₁=25

        S₂=S₁×j_s=25×1,26=31,5;

        S₃=S₁×j_s²=25× (1,26)²=40;

        S₄=S₁×j_s³=25×(1,26)³=50;

        ………………………………

        S₁₂=S₁×j_s¹¹=25×(1,26)¹¹=318;

        S₁₃=S₁×j_s¹²=25×(1,26)¹²=400;

        ……………………………….

        S₁₈=S₁×j_s¹⁸=25×(1,26)¹⁷=1271.

           

            3)  Расчётную скорость резания определим по эмпирической формуле

 

                  

                                                ,  м/ мин                                (23)

 

            где C_V – коэффициент скорости резания, зависящий от материала режущей части инструмента и заготовки и от условий обработки;

                    T – расчётная стойкость фрезы, мин;

                     m – показатель относительной стойкости;

                 X_V,   Y_V,  U_V,  p_V , q_V  - соответственно показатели степени влияния глубины резания, подачи, ширины фрезерования, числа зубьев и диаметра фрезы на скорость резания

                 K_V – поправочный коэффициент на изменённые условия

             Значение коэффициента и показателей степени в формуле скорости резания при фрезеровании:

       C_V = 332;  q_V =0,2;  X_V = 0,1;  Y_V = 0,4;  U_V =0,2;   p_V = 0;  m = 0,2;           

       Поправочный коэффициент K_V определяется как произведение ряда коэффициентов

 

                                           K_V = K_Mv·K_nv·K_Uv ,                                                          (24)

 

       где K_Mv – коэффициент, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания;

              K_nv – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

                      K_Uv – коэффициент, учитывающий инструментальный материал;

 

   K_nv = 0,8; K_Uv = 1;

 

       Из формулы  (22) найдём поправочный коэффициент

           

                         K_V = 1,47· 0,8 · 1 = 1,176

     

       Тогда  по формуле  (21) найдём расчётную  скорость резания 

 

                               

                             

 

       4) Частота  вращения шпинделя, об/мин подсчитывается по формуле

                                                       , об/мин                                                               (25) 

        где V_p – расчётная скорость резания, м/мин;

               D – диаметр фрезы, мм.

        Тогда найдём расчётную частоту  вращения шпинделя

 

 

 

         5) Теперь подсчитаем фактическую  частоту вращения  n_Ф, ближайшую из паспортных данных станка. Для этого найдём φ_n и определим весь ряд n                          

 

 

                                         ,                                                                    (26)

 

            где n_z  и  n₁ – максимальное и минимальное значение частоты вращения

                  n – количество ступеней частоты вращения.

 

                                      

 

 

 

            Принимаем из стандартного ряда  φ = 1,26

            Запишем ряд n - частот вращения станка

                  n_{1 =}31;  n₂ = n₁·φ_n = 31·1,26 = 39,1

        n₃=n₁×j_n²=31×(1,26)²=49,22

        n₄=n₁×j_n³=31×(1,26)³=62

        ………………………………

        n₁₂=n₁×j_n¹¹=31×(1,26)¹¹=394

        n₁₃=n₁×j_n¹²=31×(1,26)¹²= 496,4

        ...............................................

        n₁₈=n₁×j_n¹⁷=31×(1,26)¹⁷=1576,4

 

  Таким образом принимаем n_Ф = 394, об/мин

 

  Теперь можно определить фактическую скорость резания V_ф  по формуле

 

 

 

  

 

                                           ,                                                                      (27)

  где  D – диаметр фрезы , мм;

         n_ф – фактическая частота вращения, об/мин.

                                      

 

 

 

6) Определим фактическую  подачу на зуб

 Минутную подачу  подсчитываем по формуле

 

                              S_M = S_Z · z · n_ф                                                                        (28)

 

 Подставив значения в формулу  (28) получим

 

                              S_M = 0,1·18·394 = 709,2 мм/мин

 

Определим значение S_M ближайшее меньшее из паспортных данных станка

 S_M =  635 , мм/мин

 Определим фактическую подачу на зуб

 

                                         ,                                                               (29)

 

 Подставляя в формулу  (29) получим

 

 

 

 

  7)  Силу резания  при фрезеровании определяем  по эмпирической формуле

                               ,                                    (30)

 

 

  где  t – глубина фрезерования;

         S_Z – фактическая подача, мм/зуб;

     z – число зубьев фрезы;

     D – диаметр фрезы, мм;

     n_Ф – фактическая частота вращения фрезы, об/мин.

 Значение коэффициента C_p и показателей степени X_p, Yp, U_p, V_P, q_P  следующие : C_p = 68,2·9,8 =668; X_p = 0,86;  Yp = 0,72;  U_p = 1,1;  V_P = 0;  q_P = 0.86;

B = 14, мм ;   z = 18;   D = 140, мм;  n_Ф = 394, об/мин.

 Значение поправочного  коэффициента K_P при фрезеровании зависит от качества обрабатываемого материала

               =     =0,91

 

 Тогда получаем

 

 

 

 

            8) Определим коэффициент использования полезной мощности станка

 

                                        ,                                                          (31)

 

             где N_под – потребная мощность на шпинделе 

                                                     , кВт                                                         (32)

 

            где N_э = эффективная мощность на резание, кВт, определяемая по формуле

 

                                                                                  , кВт                                               (33)

 

  Подставляя полученные  значения в формулу  (20) получим

 

                                                     , кВт

 

 

 

  Найденную эффективную  мощность подставим в формулу  (32)

 

                                                   кВт

 

            Тогда найдём коэффициент использования  мощности по формуле  (31)

 

 

                                                   

 

 

           9) Фактическая стойкость инструмента определяется по формуле

         

                                             , мин                                                          (34)

 

            где V_P и T- расчётные значения скорости и стойкости инструмента

                    Т = 240 мин; V_p = 171 м/мин;  V_ф = 173, м/мин

            Подставим в формулу  (34) численные  значения и определим Т_Ф

 

                                                       

 

            10) Основное технологическое (машинное) время подсчитывается по формуле

                             

                                              ,                                                                    (35)

 

             где L – расчётная длина обработки;

                    i – число проходов; i = 8

                    S_M – фактическая подача мм/мин;

             Расчётную длину обработки определим  по формуле

      

                                                   L = l+l₁+l₂,                                                                 (36)

 

             где l – длина обработки;  l = 18, мм

                l₁ – величина врезания, мм

           Величина врезания l₁ определяется по формуле

 

                                 ,                                                        (37)

             

           где  t – глубина резания, мм

                 D – диаметр фрезы , мм

                 B – ширина обрабатываемой поверхности, мм

                              

 

 

 

            Величину перебега l₂ примем равной 4 мм;

            Находим расчётную длину обработки L: