Проектирование наладки станков с ЧПУ на обработку детали Червяк 2А061.00.00.12

Таблица 1.7 - Расчет припусков и предельных отклонений по переходам

 

Рисунок 1.7 - Схема графического расположения припусков и допусков на обработку поверх-

                        ности диаметром Ø30h6(_-0,013) 

1.8 Расчет режимов резания.

 

В дипломном проекте расчет режимов  резания на операцию 015, выполняемую на токарном станке с ЧПУ 16К20Т1 и фрезерном станке мод. 6Р13, производим по методике, изложенной в литературе (8) ч.2.

 

Операция 015. Токарная с ЧПУ.

 

 

Рисунок 1.8 – Операционный эскиз (операция 015).

 

Исходные данные для расчета  по детали:

- наименование – червяк;

- материал – сталь 45 (σ_В=600МПа), ГОСТ 1050-88;

- шероховатость – поверхности  2,4 и 5 – Ra=6,3мкм; поверхности 1,3 − Ra=0,63мкм.

Данные по заготовке:

- метод получения: резка проката;

- состояние поверхности – без  корки;

- масса: 4,22кг;

Станок:

- модель – 16К20Т1.

Паспортные  данные станка:

Частоты вращения шпинделя n, мин^-1: 22,4; 25; 28; 31,5; 40; 45; 50; 56; 63; 71; 80; 90;100; 112; 125; 140; 180; 200; 224; 250; 280; 315; 355; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000; 1120; 1250; 1400; 1600; 1800; 2000; 2240.

Диапазон  подач Sм, мм/мин:

по  оси Z – 3…1200;

по  оси X – 1,5…600.

Наибольшая  сила, допускаемая:

механизмом  продольной подачи – 8000 Н;

механизмом  поперечной подачи – 3600 Н;

Мощность  привода главного движения – 11 кВт.

Базирование – в трех кулачковом самоцентрирующемся патроне с поджимом противоположного конца вращающим центром;

Содержание  операции – точить поверхности 1,2,3; точить канавки 4,5;

Т.к. обработка производится на станке повышенной точности, то черновая стадия обработки  исключается.

 

Выбор стадии обработки:

По  карте 1 [8] ч.2 определяем необходимые  стадии обработки.

Поверхность 2 и канавки 4,5 обрабатываем в одну стадию – получистовую;

Поверхности 1,3 обрабатываем в две стадии –  получистовую и чистовую стадии.

Выбор глубины резания

По  карте 2 (8) ч.2 определяют минимально необходимую глубину резания для получистовой и чистовой стадий обработки.

При чистовой стадии обработки рекомендуется:

поверхность 1 – t = 0,4 мм;

поверхность 3 – t = 0,4 мм;

Глубина резания для получистовой стадии обработки определяется исходя из общего припуска на обработку и глубины резания на чистовой стадии обработки:

поверхность 1 – t = 1,5 мм;

поверхность 2 – t = 1,0 мм;

поверхность 3 – t = 1,5 мм;

поверхность 4 – t = 2,5 мм (канавка);

поверхность 5 – t = 4,3 мм (канавка).

Выбранные значения заносим в таблицу 1.8.

Выбор инструмента:

На  станке 16К20Т1 используют резцы с  сечением державки 25х25 мм. Толщина пластины – 6,4 мм.

По  приложениям 1, 5 [8] ч.2 и учитывая условия  обработки, принимаем треугольную форму пластины из твердого сплава Т15К6 – для получистовой стадии обработки и Т30К4 – для чистовой стадии обработки.

По  приложению 6 [8] ч.2 выбираем способ крепления  пластины: клин – прихватом для  контурного точения.

По  приложению 7 [8] ч.2 выбираем углы в плане:

j = 90°; j₁ = 30°.

По  приложению 8 [8] ч.2 определяем остальные  геометрические параметры режущей части:

  для получистовой стадии обработки:

задний  угол a = 6°;

передний  угол g = 10°;

форма передней поверхности – плоская  с фаской;

ширина  фаски вдоль главного режущего лезвия f = 0,5 мм;

радиус  округления режущей кромки r = 0,03 мм;

радиус  вершины резца r_в = 1,0 мм.

для чистовой стадии обработки:

задний  угол a = 8°;

передний  угол g = 15°;

форма передней поверхности – плоская  с фаской;

ширина  фаски вдоль главного режущего лезвия f = 0,3 мм;

радиус  округления режущей кромки r = 0,03 мм;

радиус  вершины резца r_в = 1,0 мм.

Для обработки канавок. Материал режущей  части – Т30К4, j =j = 2°;

r=0,03 мм.

Нормативный период стойкости Т=30 мин (приложение 13 [8] ч.2).

Выбор подачи:

Подачу  для получистовой обработки поверхностей 1,2,3 выбираем по карте 4 [8] ч.2:

поверхность 1 – S_от = 0,27 мм/об;

поверхность 2 – S_от = 0,27 мм/об;

поверхность 2 – S_от = 0,27 мм/об.

Рекомендуемые подачи заносят в таблицу 1.8.

Поправочные коэффициенты для получистового  точения:

По  карте 4 [8] ч.2 определяем поправочные  коэффициенты на подачу в зависимости от:

инструментального материала К_su = 1,0 для поверхностей 1,2,3.

способа крепления пластины К_sр = 1,1 для поверхностей 1,2,3

Остальные поправочные коэффициенты для получистовой стадии обработки выбираем по карте 5 [8] ч.2 в зависимости от:

сечения державки резца К_sд = 1,0;

прочности режущей части К_sh = 1,0;

механических  свойств обрабатываемого материала К_sм = 1,0;

схемы установки заготовки К_sу = 0,8;

состояния поверхности заготовки К_sп = 1,0;

геометрических  параметров резца К_sj = 1,0;

жесткости станка К_sj = 0,75.

Окончательную подачу получистовой стадии обработки поверхностей 1,2,3 определяем по формуле:

 

S_о =S_от∙К_su∙К_sр∙К_sд∙К_sh∙К_sм∙К_sу∙К_sп∙К_sj∙К_sj                          (1.40)

Поверхности 1,2,3:

S_о = 0,27∙1,0∙1,1∙1,0∙1,0∙1,0∙0,8∙1,0∙1,0∙0,75=0,18 мм/об;

Заносим значения в таблицу 1.8.

Рассчитанные  подачи для получистовой стадии обработки  проверяют по осевой Р_х и Р_у составляющим силы резания, допустимыми прочностью механизмов подач станка.

По  карте 32 [8] ч.2 определяем табличные  значения составляющих сил резания:

при обработке:

поверхности 1 Р_хт=530Н, Р_ут=160Н;

поверхности 2 Р_хт=530Н, Р_ут=160Н;

поверхности 3 Р_хт=530Н, Р_ут=160Н;

По  карте 32 [8] ч.2 определяем поправочные  коэффициенты на силы резания для измененных условий в зависимости от:

механических  свойств обрабатываемого материала К_pmx=К_pmy=1,0;

главного  угла в плане К_pφx=К_pφy=1,0;

главного  переднего угла К_pγx=К_pγy=0,9;

угла  наклона кромки К_pλx=К_pλy=1,0.

Окончательно  составляющие силы резания определяются по формуле (1.41):

 

P_x=Р_хт∙К_pmx∙К_pφx∙К_pγx∙К_pλx;

для поверхностей 1,2,3:

 

P_x=Р_хт∙К_pmx∙К_pφx∙К_pγx∙К_pλx=530∙1,0∙1,0∙0,9∙1,0=477Н;

P_y=Р_yт∙К_pmy∙К_pφy∙К_pγy∙К_pλy=160∙1,0∙1,0∙0,9∙1,0=144Н.

Рассчитанные  значения составляющих сил резания  меньше, чем допускаются механизмом подач станка.

Чистовая  обработка:

Подачу  для чистовой обработки поверхностей 1,3 выбираем по карте 6 [8] ч.2:

поверхность 1 – S_от = 0,16 мм/об;

поверхность 3 – S_от = 0,16 мм/об.

Поправочные коэффициенты для чистового точения:

По  карте 8 [8] ч.2 определяем поправочные  коэффициенты на подачу в зависимости от:

механических  свойств обрабатываемого материала К_sм = 1,0;

схемы установки заготовки К_sу = 0,8;

радиуса вершины резца К_sr = 1,0;

квалитета точности обрабатываемой детали К_sк = 1,0;

кинематический  угол в плане К_sφк = 1,0.

Окончательную подачу чистовой стадии обработки поверхностей 1,3 определяем по формуле (1.42):

 

S_o=S_oт∙К_sм∙К_sу∙К_sr∙К_sк∙К_sφк

 

S_o1=0,16∙1,0∙0,8∙1,0∙1,0∙1,0=0,13мм/об;

S_o3=0,16∙1,0∙0,8∙1,0∙1,0∙1,0=0,13мм/об;

Значения  заносим в таблицу 1.8.

Рассчитанные  значения подачи для чистовой стадии обработки не проверяют по осевым составляющим силы резания Р_х и Р_у, т.к. эти величины малы.

Выбор скорости резания:

Скорость  резания при получистовой обработке  поверхностей 1,2,3 назначаем по карте 21 [8] ч.2:

при получистовой стадии обработки без  корки:

поверхность 1 – v_т = 241 м/мин;

поверхность 2 – v_т = 241 м/мин;

поверхность 3 – v_т = 241 м/мин.

По  карте 21 [8] ч.2 выбираем поправочный  коэффициент на скорость резания в зависимости от инструментального материала К_vи=1,0.

По  карте 23 [8] ч.2 выбираем остальные поправочные  коэффициенты в зависимости от:

группы  обрабатываемого материала К_vc = 1,0;

вида  обработки К_vo = 1,0;

жесткости станка К_vj = 0,75;

механических  свойств обрабатываемого материала К_vм =0,7;

геометрических  параметров резца К_vj = 0,95;

периода стойкости режущей части К_vт = 1,0;

наличия охлаждения К_vж = 1,0;

Окончательно  скорость резания при получистовой обработке определяем по формуле:

v=v_т∙К_vи ∙К_vc∙К_vo∙К_vj∙К_vм∙К_vj∙К_vт∙К_vж                        (1.43)

 

Поверхности 1,2,3:

v =241∙1,0∙1,0∙1,0∙0,75∙0,7∙0,95∙1,0∙1,0=120 м/мин

Скорость  резания при чистовой обработке  поверхностей 1,3 назначаем по карте 22 [8] ч.2:

поверхность 1 – v_т = 430 м/мин;

поверхность 3 – v_т = 430 м/мин.

По  карте 22 [8] ч.2 выбираем поправочный  коэффициент на скорость резания в зависимости от инструментального материала К_vи=0,8.

Поправочные коэффициенты для чистовой стадии численно совпадают с коэффициентами для  получистовой стадии обработки.

Окончательно  скорость резания при чистовой обработке определяем по формуле:

v=v_т∙К_vи∙К_vc∙К_vo∙К_vj∙К_vм∙К_vj∙К_vт∙К_vж                         (1.44)

Поверхности 1 и 3:

v=430∙0,8∙1,0∙1,0∙0,75∙0,7∙0,95∙1,0∙1,0=172 м/мин

Частота вращения шпинделя и скорость резания  определяются по формулам:

 

                                                          (1.45)

                                                        (1.46)

При получистовой обработке:

поверхность 1:

=1318 мин^-1, принимаем n_ф=1250мин^-1;

 

поверхность 2:

=1470 мин^-1, принимаем n_ф=1400мин^-1;

поверхность 3:

=1820 мин^-1, принимаем n_ф=1800мин^-1;

 

При чистовой обработке:

поверхность 1:

=2712 мин^-1,

т.к. это значение частоты вращения значительно  превышает норму частот станка, принимаем  ближайшее меньшее значение n_ф=2240мин^-1;

 

поверхность 3:

=2173 мин^-1, принимаем n_ф=2000мин^-1;

Значения  заносим в таблицу 1.8.

Проверка  выбранных режимов по мощности привода  главного движения:

По  карте 21 [8] ч.2 определяем табличную  мощность резания для получистовой обработки поверхностей 1,2,3:

поверхности 1,2,3 − N_т  = 5,1 кВт.

Значения  заносим в таблицу 1.8.

Для чистовой стадии проверку по мощности не производим, т.к. значения малы.

По  карте 24 [8] ч.2 определяем поправочный  коэффициент в зависимости от твердости обрабатываемого материала К_N = 1,0.

Табличную мощность резания корректируем по формуле:

 

                                          (1.47)