Расчет работы на станке

1. Расчет режимов  резания

1. Выбор режущего инструмента и его характеристик

 – ширина резца;  – высота резца; – вылет резца; – изгибающая сила резания.

Рисунок 1. – Положение прямого проходного токарного резца при обработке

наружной цилиндрической поверхности.

 

1. Выбор материала

Материал режущей пластины резца для черновой обработки стали:

Т5К10 – твердый металлокерамический  двухкарбидный сплав.

Состав: TiC (карбида титана); Co (кобальта); WC (карбида вольфрама) по ГОСТ 3882-74.

Сталь 35Х2Н2МФА – конструкционная качественная легированная.

Состав: 0,35% С (углерода); 2% Ni (никеля); до 0,035 % S (серы);

до 0,035 % P (фосфора); 2 % Cr (хрома); менее 1% Мо(молибден) % Fe (железа) по ГОСТ 3-98-80.

1.1.2. Определение геометрических элементов

По табличным значениям  определяем геометрические элементы режущей части резца: ;

Главный угол в плане: (угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи);

Главный задний угол: (угол между главной задней поверхностью и плоскостью резания);

Главный передний угол: (угол между передней поверхностью и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания);

Вспомогательный угол в плане  при черновой обработке: (угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением, обратном движению подачи);

Угол при вершине: ((угол между проекцией главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость);

Угол заострения (угол клина) (угол между передней и главной задней поверхностью резца);

Угол резания: (угол между передней поверхностью и плоскостью резания);

Радиус закругления при  вершине: ;

Сечение державки резца: .

Рисунок 2. – Углы токарного резца.

 

2. Глубина резания

Глубина резания t (мм) при  черновой обработке принимается  равной припуску, который снимается  за один проход:

 .

3. Выбор величины подачи

Выбор величины подачи S является самой сложной и самой неопределенной задачей среди расчетов оптимального режима резания. Подача при черновой обработке выбирается, возможно, большей, допускаемой прочностью державки резца и пластинки твердого сплава, прочностью механизма подачи станка и жесткостью заготовки.

Определение величины продольной подачи для

и

Вводим поправку на состояние  поверхности → заготовка с  коркой

 

По паспорту станка .

4. Скорость резания

Скорость резания V (м/мин) зависит от целого ряда факторов: стойкости  резца, свойств обрабатываемого  материала и материала режущей части инструмента, состояния поверхностного слоя обрабатываемой детали, глубины резания, подачи и др.

С увеличением скорости резания возрастает производительность, но быстрее изнашивается инструмент. Стойкость инструмента, обеспечивающая наименьшую себестоимость обработки, называется экономической стойкостью, которая для твердосплавных резцов находится в пределах 60 — 100 мин.

В целях сокращения времени  для определения скоростей резания в условиях производства составлены таблицы, в которых скорость резания дана в зависимости от обрабатываемого материала и материала инструмента.

Определяем скорость резания  двумя способами:

1. Первый способ:

Для стали при глубине  резания , подаче , главном угле в плане и режущей пластине резца из твердого сплава находим табличную скорость: ;

Поправочные коэффициенты:

 .

2. Второй способ:

Определяем скорость по формуле:

Для стали и принятых , , и режущей пластине из Т5К10:

 ; ; ;

Период стойкости инструмента

 

Поправочные коэффициенты:

 

 

 

 

Разница в значениях скорости незначительна. Принимаем скорость резания (меньшее значение): .

5. Частота вращения шпинделя

1.5.1. Определение частоты вращения заготовки при данной скорости:

 

По паспорту станка принимаем  ближайшее меньшее значение частоты  вращения шпинделя:

 

При этой частоте вращения скорость резания уменьшается:

 

Таким образом, оптимальный  режим резания для заданных условий:

 , , , что соответствует частоте вращения шпинделя ;

Стойкость резца несколько  измениться:

 .

2. Машинное время:

 

  – время пути инструмента в направлении подачи;

 

  – длина обрабатываемой детали;

  – врезание и перебег;

 ;

  – величина подачи;

  – частота вращения шпинделя;

 

2. Проверка принятого режима резания
1. Проверка на прочность державки резца

Усилие, допускаемое прочностью державки резца :

 

Принимаем вылет резца  ;

Предел прочности на изгиб  для углеродистой стали:

 

 

Действующая сила резания  при принятых режимах резания  определяется двумя способами:

1. Для , находим табличное усилие:

Поправочные коэффициенты:

 

 

2. Силу резания можно определить по формуле:

 

 ; ;

 

 ;

 ;

 

 ;

 

Условие удовлетворяется.

Прочность державки достаточна.

2. Проверка по прочности механизма подачи станка

Усилие, допускаемое слабым звеном механизма подачи станка (по паспорту станка):

Действующее при найденных  режимах резания усилие определяем по формуле:

 ;

 

 ;

 ;

 

 

 

Условие удовлетворяется. Прочность слабого звена механизма подачи станка для принятых режимов резания достаточна.

3. Проверка по мощности станка

Проверку проводим по крутящему моменту. Крутящий момент, обеспечиваемый станком:

 ;

  – мощность двигателя станка;

  – КПД станка;

  – число оборотов шпинделя;

 ;

Крутящий момент, необходимый  для осуществления резания, определяется по формуле:

 ;

  – сила резания;

  – диаметр заготовки;

 

Условие удовлетворяется. Следовательно, по мощности станка принятый режим резания осуществим.

4. Проверка по жёсткости детали

Деталь закреплена одним  концом в патроне.

Суммарная сила , действующая на деталь, определяется по формуле:

 ;

Сила  определяется по формуле:

 

 ; ;

 

 ;

 ;

 

 ;

 ;

Суммарная сила:

 

Сила, допускаемая жесткостью детали, определяется по формуле:

 ;

  – модуль упругости обрабатываемого материала для легированной стали (25ХГТ);

  – момент инерции сечения заготовки;

  – диаметр заготовки;

 ;

  – допустимая стрела прогиба заготовки, которая принимается ориентировочно (при черновом точении);

  – расстояние между точками опоры заготовки;

 ;

Таким образом, условие  удовлетворяется.

Жесткость детали достаточна для принятия режимов резания.

 

Выводы по работе

 

Принятые режимы резания

 ; ;

 ; ;

Твердый сплав Т5К10. Состав: TiC (карбида титана); Co (кобальта); WC (карбида вольфрама) по ГОСТ 3882-74.

Сталь 35Х2Н2МФА – конструкционная  качественная легированная.

Состав: 0,35% С (углерода); 2% Ni (никеля); до 0,035 % S (серы);

до 0,035 % P (фосфора); 2 % Cr (хрома); менее 1% Мо(молибден) ~95 % Fe (железа) по ГОСТ 3-98-80.

Рисунок 3. – Эскиз закрепления заготовки.