Расчет режимов резания при фрезеровании Методические рекомендации (стр. 5 из 12)

Ориентировочно величина коэффициента K_о для разных станков находится в следующих пределах

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

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

- остальные - K_о = 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 К_N определяется как

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

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

При 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 N_рез=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 - s_в = 800 МПа (80 кг/мм²);

ширина обрабатываемой поверхности заготовки, В - 100 мм;

длина обрабатываемой поверхности заготовки, L - 800 мм;

требуемая шероховатость обработанной поверхности, R_a - 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: g = -5⁰; a = 8⁰; j = 45⁰; j_о = 22,5⁰; j₁ = 5⁰; l = 14⁰; для чистового фрезерования с подачей < 0,25 мм/зуб: g = -5⁰; a = 15⁰; j = 60⁰; j_о = 30⁰; j₁ = 5⁰; l = 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 S_z1 = 0,32…0,40 мм/зуб. Принимаем меньшую величину для гарантированного обеспечения условия по мощности на шпинделе S_z1 = 0,32 мм/зуб, подача на оборот составит . S_о1 = S_z1 • 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 σ_в ≥ 700 МПа с шероховатостью обработанной поверхности R_a = 0,8 мкм с углом j₁ = 5⁰ подача на оборот фрезы находится в пределах S_о2 = 0,30…0,20 мм/об. Принимаем большую величину для повышения производительности процесса S_о2 = 0,30 мм/об. При этом подача не зуб составит

S_z2 = S_о2 / z = 0,30 / 12 = 0,025 мм/зуб.

3.2.2.3. Определение скорости резания.

Скорость резания определяем по формуле:

Значения коэффициента C_v и показателей степени определяем по таблице 11. Для чернового и чистового фрезерования конструкционной углеродистой стали с σ_в ≥ 750 МПа с применением твёрдосплавных пластин:

C_v = 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 = K_mv • K_пv • K_иv • K_jv

Кmv находим по таблице 12 для обработки стали. Расчётная формула К_mv = К_г • (750/s_в)^nv. По таблице 13 находим для обработки стали углеродистой с σ_в > 550 МПа для материала инструмента из твёрдого сплава К_г = 1, n_v = 1. Тогда К_mv1,2 = 1 • (750/800)^1,0 = 0,938.

K_jv находим по таблице 2.2.4. - 2 для чернового фрезерования при j = 45^о K_jv1 = 1,1; для чистового фрезерования при j = 60^о K_jv2 = 1,0.

K_пv находим по таблице 14 для обработки при черновом фрезеровании - поковки K_пv1 = 0,8, при чистовом фрезеровании - без корки K_пv2 = 1.

Kиv находим по таблице 15 для обработки стали конструкционной фрезой с пластинками из твёрдого сплава Т5К10 при черновом фрезеровании K_иv1 = 0,65, с пластинками из твёрдого сплава Т15К6 при чистовом фрезеровании K_иv2 = 1.

Общий поправочный коэффициент для чернового фрезерования равен

K_v1 = 0,938 • 1,1 • 0,8 • 0,65 = 0,535.