Токарные операциии, назначение режимов резания (стр. 2 из 3)
2. Выбор режущего инструмента для операции сверления
Первый переход операция сверления. Сверло - осевой инструмент для получения отверстий в сплошном материале. В детали необходимо просверлить отверстие и развернуть на D=30H6. Спиральное сверло, применяемое для получения отверстия, состоит из конической крепежно-присоединительной части, выполненной из стали 40; рабочей и режущей частей, выполненных из быстрорежущей стали Р6М5 ГОСТ 19265-73.
Так как в данном задание сверление не является заключительной операцией формирования отверстия, необходимый диаметр сверла определяем по формуле;
где, tразв.чист — припуск под чистовое развертывание.
Полученный диаметр сверла необходимо уточнить на соответствие ГОСТ 885-77 (переиздание 1986 г.). устанавливающий диаметры спиральных сверл. Принимаем ближайшее меньшее значение диаметра из стандартного ряда
| tразв.чист=0,001D + 0,03, мм, | (15) |
tразв.чист=0,001х30 + 0,03 = 0,06 мм;
d =30-0,12=29,88 мм.
Из стандартного ряда принимаем сверло d = 29,75 мм.
Конструкция инструмента принята стандартная (рис. 4) по ГОСТ 10903-77, сверло спиральное с нормальным коническим хвостовиком ([2], с.368).
Другие параметры сверла([2], с.372):
Диаметр рабочее части – D=29,75 мм.
Длина рабочей части – l=175 мм.
Конус Морзе - №3.
Рис 4. Элементы резания при сверлении и геометрические параметры сверла
3. Расчет режимов обработки, операции сверления для отверстия Ø 29,75 мм
Отверстие Ø 29,75 мм формируется при черновой обработке заготовки. Из этого отверстия на последующей операции рассверливания формируется отверстие Ø 30Н6 мм. Глубина отверстия равна максимальной толщине заготовки и составляет 40 мм.
Для осуществления операции выбрано сверло спиральное d = 29,75 мм с материалом режущей части из быстрорежущей стали Р6М5, двухсторонней заточки с подточенной перемычкой. Хвостовик нормальный конический по ГОСТ 10903-77. Операция осуществляется за один проход. Поскольку позволяет достичь заданные параметры [1].
Глубина резания t при сверлении равна половине диаметра сверления t=0,5х29,75=14,875 мм.
Ограничивающими факторами при расчете подачи являются длина отверстия, превосходящая диаметр более чем в 5 раз; высокое качество поверхности для последующего резьбо - нарезания или развертывания; недостаточная жесткость системы СПИД. В данном случае нет ограничивающих факторов, исходя из прочности сверла из быстрорежущей стали: при диаметре сверления 29,75 мм, σв = 800 МПа выбрана подача sо= 0,4 мм/об ([1] по табл.27, с.433).
Скорость резания рассчитывается по следующей зависимости, м/мин:
| V=(CVDq/TmtxSy)KmVKIV, | (16) |
где коэффициенты и показатели степеней, характеризующие группу обрабатываемых материалов, CV=9,8, q=0,40, m=0,2, у=0,5, х=0 ([1] по табл. 28, с. 278);
период стойкости инструмента Т=50 мин ([1] по табл. 30, с. 279);
KmV=0,802 – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала ([1] по табл. 1-4, с. 261-263);
KIV=1,0 – коэффициент, учитывающий длину сверления ([1] по табл. 31, с. 280).
Подставляя все значения в формулу (16), рассчитываем значение скорости
V=(9,8х29,750,40/500,2х14,8750х0,40,5)х0,802х1= 22,1 м/мин.
Крутящий момент рассчитан по формуле, Нм
Мкр=CМDqtxSyKmР (17)
где СМ=0,041,
q=2,0,
у=0,7,
х=0 – коэффициенты и показатели степени в формуле крутящего момента при сверлении ([1] по табл. 32, с. 281);
КМР=1,05 – коэффициент, характеризующий группу обрабатываемых материалов ([1] по табл. 9, с. 264).
Мкр=9,81х0,0345х29,752х14,8750х0,40,7х1,05=165,627 Нм.
Осевая сила рассчитана по формуле, кН
| Ро=CРDqТxSyKmР | (18) |
где СР=68,
q=1,0,
у=0,7,
х=0 – коэффициенты и показатели степени в формуле осевой силы при сверлении ([1] по табл. 32, с. 281);
КМР=1,05 – коэффициент, характеризующий группу обрабатываемых материалов ([1] по табл. 9, с. 264).
Ро=9,81х68х29,751х0,40,7х1,05=10973,244 Н.
Необходимо выполнить условие
| Ро≤Рmax | (19) |
где Рmax – максимальное значение осевой составляющей силы резания, допускаемой механизмом подачи станка. По паспортным данным станка
2А53 Рmax=12500 Н. Так как 10973,244 Н<12500 Н, то назначенная подача sо= 0,4 мм/об.
Частота вращения инструмента рассчитана по формуле, об/мин
| n=1000V/(πD), | (20) |
n=1000х22,1/(3,14х29,75)=236,579 об/мин.
Частота вращения инструмента принята из ряда стандартных частот вращения для станка 220 об/мин. Скорость резания при стандартной частоте вращения инструмента, м/мин:
| Vфакт=nфакт(πD/1000); | (21) |
Vфакт=220(3,14х29,75/1000)=20,55 м/мин.
Мощность резания по формуле, кВт:
| Ne=Мкрn/9750 | (22) |
Ne=165,627х220/9750=3,73 кВт.
Мощность привода главного движения станка 2А53, применяемого в существующем технологическом процессе, 12,5 кВт, в нашем случае мощности станка достаточно для выполнения операции сверления.
4. Выбор режущего инструмента для операции развертывания
Второй переход операция развертывания. На радиально – сверлильном станке развернуть сквозное отверстие d=29,75 мм до D=30H6 на глубину толщины заготовки l=40 мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности Ra=3,2 мкм. Обрабатываемый материал – сталь 20Х с σ=800 МПа; заготовка – поковка отожженная.
Принимаем [3] машинную насадную развертку D=30 мм с напаянными пластинами из твердого сплава [3]. Марка твердого сплава Т15К6, так как осуществляется окончательная обработка конструкционной стали.
Геометрические элементы развертки принимаем по справочнику ([1] табл. 53. с. 160): γ = 0; α = 8о; угол в плане φ = 45о, эскиз развертки (рис. 5).
Рис 5. Элементы резания: а) - при зенкеровании, б) – развертывании; в) – профиль режущей и г) – калибрующей частей зуба развертки.
3. Расчет режимов обработки, операции развертывания для отверстия Ø 30Н6 мм
Глубина резания
| t=D-d/2 | (23) |
t=30-29,75/2=0,125 мм.
Назначаем подачу, согласно справочника ([1] стр. 278, таб. 27), С учетом рекомендаций при чистовом развертывании в один проход с параметром шероховатости Rа = 3,2÷6,3 мкм, табличное значение подачи умножаем на коэффициент Коs=0,8, отсюда Sо= Sо Коs=1,3х0,8=1,04 мм/об, подачу принимаем Sо=1 мм/об.
Период стойкости развертки Т=50 мин ([1] табл. 30. с. 280).
Скорость резания, м/мин, при развертывании рассчитывается по формуле ([1], стр. 276);
| V=(CVDq/TmtxSy)KV. | (24) |
Значение коэффициента CV = 100,6 показатели степени q=0,3, x=0, y=0,65, m=0,4([1], с.279, табл. 29).KV– общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания,
| KV= KМVKИVKlV. | (25) |
KМV= 0,89 - коэффициент на обрабатываемый материал ([1], с.261-262, таб.1-2), KИV = 1,15- коэффициент учитывающий влияние инструментального материала([1], с. 263, таб. 6), KlV.= 1 - коэффициент, учитывающий глубину сверления ([1], с. 280, таб. 31).
KV=0,89х1,15х1=1,02.
V=(100,6х300,3/500,4х0,1250х10,65)х1,02=59,53 м/мин
Для определения крутящего момента при развертывании каждый зуб инструмента можно рассматривать как расточный резец. Тогда при диаметре инструмента D крутящий момент, Н м [1],
| Мкр=СР tх szу D z/2х100, | (26) |
здесь sz – подача, мм на один зуб инструмента, равная s/z = 1/3=0,33 мм, где s – подача, мм/об, z – число зубьев развертки, принимаем z = 3 [1]. Значение коэффициента СР = 339, показатели степени х = 1, у = 0,5 [1],
Мкр=339х 0,1251х0,330,5х30х3/2х100=10,7 Н м
Частоту вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания определяем по формуле (20).
n=1000х59,53/3,14х30=631,95 об/мин.
Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения шпинделя и устанавливаем действительную вращения nфакт=600 об/мин.
Действительная скорость главного движения резания по формуле (21):
Vфакт=600х(3,14х30/1000)=56,52 м/мин.
Мощность резания определяем по формуле (22):
Nе=10,7х600/9750=0,66 кВт
Мощность привода главного движения станка 2А53, применяемого в существующем технологическом процессе, 12,5 кВт, в нашем случае мощности станка достаточно для выполнения операции сверления.
Для сверления, зенкерования, рассверливания основное время с учетом вывода инструмента из обработанного отверстия, мм:
| Т0=Y1+Y2+L/ns0 | (27) |
где L – длина отверстия;