Расчет режимов резания. Сверление и развертывание. Расчет на прочность сверла


9.5. Расчет основных конструктивных параметров сверла

–положение сварного шва; – длина рабочей части

- длина стружечной канавки; – длина сверла.

Минимальная длина стружечной канавки :

–длина выхода сверла из отверстия

–глубина сверления, по условию ;

–длина выхода фрезы из стружечной канавки

Длина рабочей части :

где большим диаметрам сверла соответствуют большие значения ряда 3..12 мм.

Для сверла диаметром 9,2 мм принимается

Положение сварного шва :

Если , то определяется по формуле:

Диаметр сердцевины :

Размер сердцевины сверла по направлению к хвостовику увеличивается на 1,4-1,8 мм на каждые 100 мм длины

Ширина ленточки :

Ширина зуба :

Ширину зуба и ленточки измеряют перпендикулярно направлению винтовой линии канавки.

Диаметр сверла по спинке зуба :

Угол наклона винтовой линии стружечных канавок :

9.6. Выбор нормальных режимов сверления

Подача на оборот сверла :

Для сверл с

На токарном шестишпиндельном автомате подача на продольном суппорте должна быть одинакова для всех операций. Выбираем подачу:

Скорость резания :

Частота вращения шпинделя :

На токарном шестишпиндельном автомате частота вращения шпинделя должна быть одинаковой.

Принимаем частоту вращения шпинделя:

Фактическое значение скорости резания :

Осевая сила :

Крутящий момент :

Мощность резания

9.7. Проверка на возможность передачи хвостовиком крутящего момента

Для нормальной работы сверла необходимо, чтобы момент сил трения возникающих на поверхности хвостовика, передавал крутящий момент, необходимый для выполнения процесса резания, т.е..

При закреплении хвостовика в шпинделе станка на поверхность шпинделя будут действовать нормальная сила , направленная перпендикулярно поверхности хвостовика, и сила трения, направленная вдоль конической поверхности, характеризуемой углом конуса Морзе. На рис. а эти силы условно приведены к двум точкам поверхности хвостовика, расположенным на среднем диаметре хвостовика

Условие равновесия сил, действующих в осевом направлении, анализируется на рис. б.

Здесь ,

где - коэффициент трения покоя,, а- равнодействующая силиравная:

Сумма проекций на ось равна действующей силе. После решения треугольников, образующих параллелограмм сил на рис.б можно получить:

.

Из этой зависимости можно определить значение нормальной силы , которая возникает от действия осевой силы:

Составляющая нормальной силы , действующая в направлении, перпендикулярном оси сверла, равна

,

а момент сил трения, возникающих на хвостовике, рис.а определяется как:

где PO – действующая осевая сила, PO = 2019 Н;

μ = 0,3 – коэффициент трения покоя;

dср– средний диаметр конуса Морзе;

Θ = 1,43° - угол конусности.

Выбираем конус Морзе №1, исходя из известного dср, чтобы обеспечивалось условие

Таким образом, используемый хвостовик с конусом Морзе №1 способен передавать усилие резания при работе на выбранных режимах.

Габаритный размер :

9.8. Обоснование возможности использования стандартного сверла для выполнения операции сверления

Сверло 2301-0024 ГОСТ 10903-77 (Сверла спиральные с коническим хвостовиком) устанавливает следующие конструктивные параметры сверла d=9,2 мм:

РАСЧЕТНОЕ ЗНАЧЕНИЕ

ГОСТ

Длина стружечной канавки

66,56

81

Длина рабочей части

70,56

Положение сварного шва

67,56

Габаритный размер

148

162

Диаметр сердцевины

1,34

1,39

Ширина ленточки

0,29

0,92

Ширина зуба

5,36

5,4

Диаметр сверла по спинке зуба

8,44

8,4

Угол наклона стружечной канавки

28,6

28

Число переточек которое мы обеспечим выбрав ГОСТовское сверло:

Если применять стандартное сверло, расчетные параметры получатся немного меньше (длина стружечной канавки, габаритный размер, …), но это даже хорошо, т.к. при расчете мы не учитывали количество переточек, а поскольку у нас массовое производство, нам выгодно использовать сверло как можно дольше. Следовательно, можно выбрать стандартное сверло и у нас будет запас под переточку. Поскольку ГОСТ не устанавливает форму заточки сверла, то она остается прежней: нормальная заточка.

Геометрические параметры, в основном зависящие от обрабатываемого материала и диаметра сверла, останутся прежними.

Применяем стандартное сверло по ГОСТ 10903-77

studfiles.net

Расчет режимов резания при сверлении, развертывании

Вторым после точения, самым распространенным видом механической обработки является сверление. К нему же приравнивается развертывание, зенковка, рассверливание. При расчете режимов резания можно, пренебрегая жесткостью системы обработки, представить, что это одновременное растачивание несколькими резцами, поэтому принцип расчета будет аналогичен токарной обработке. Однако при малых диаметрах сверла, менее 10 мм, режимы резания расчитываются исходя из целостности сверла после обработки. Другими словами, режимы считаются таким образом, чтобы сверло не изломалось, поэтому расчет производится исходя из характеристик прочности инструмента.

Однако, во время экспериментов с методикой, было выявлена ошибка, в связи с которой скорость резания была слишком высока, это выражалось длительностью сверления, но высокой стойкостью инструмента, и высоким качеством обработки. Плюс это или минус необходимо решать при определенной задаче, поскольку низкие подачи могут вызвать быстрое затупление режущей части (или даже налипание), однако при слишком высоких подачах вероятен излом инструмента, не говоря уже о понижении безопасности обработки.

С нашей методикой расчета режимов для сверления можно ознакомиться ниже. В соответствующей теме форума можно скачать макрос автоматического расчета режимов резания для сверлильных работ.

 

 

Методика расчета режимов резания при сверлильных работах

            При сверлильных работах рекомендуется задавать режимы исходя из мощности используемого оборудования. Наиболее удобный материал режущего инструмента – быстрорежущая сталь (Р18, Р6М5). Подачи при сверлильных работах вычислять по формуле:

S- подача, мм/об

D- диаметр сверла, мм

С- коэффициент, зависящий от обрабатывемого материала и иных технологических факторов (чистота поверхности, наличие дальнейшей обработки и т.д) (таблица 1)

Kls- коэффициент на подачу, зависящий от условия выхода стружки (таблица 2)

 

Обрабатываемый материал

 

НВ

Группа подач, определяемая технологическими факторами

I

II

III

Сталь

≤160

0,085

0,063

0,042

160-240

0,063

0,047

0,031

240-300

0,046

0,038

0,023

>300

0,038

0,028

0,019

Чугун

≤170

0,130

0,097

0,065

>170

0,078

0,058

0,039

Цветные металлы

Мягкие

0,170

0,130

0,085

Твердые

0,130

0,097

0,065

Таблица 1

I группа подач- сверление глухих отверстий или рассверливание без допуска по 5-му классу точности или под последующее рассверливание

II группа подач- сверление глухих и сквозных отверстий в деталях нежесткой конструкции, сверление под резьбу и рассверливание под последующую обработку зенкером или развертками

III группа подач- сверление глухих и сквозных отверстий и рассверливание под дальнейшую обработку

 

Длина отверстия в диаметрах до

3

4

5

6

8

10

Коэффициент Kls

1.00

0.95

0.90

0.85

0.80

0.70

Таблица 2

Режимы резания при сверлении

            Затрачиваемая мощность при сверлении зависит от крутящего момента. Крутящий момент вычисляется по формуле:

Мкр- крутящий момент, воспринимаемый сверлом при резании, Н*м

См, q, y- коэффициенты на крутящий момент при сверлении, зависящий от условий резания (таблица 3)

D- диаметр сверла, мм

S- подача, мм/об

Кмр- коэффициент на крутящий момент, зависящий от механических свойств материала (таблица 4)

Обрабатываемый материал

См

q

y

Сталь конструкционная углеродистая, 

0,0345

2,0

0,8

Серый чугун 190 НВ

0,021

2,0

0,8

Медные сплавы

0,012

2,0

0,8

Алюминиевые сплавы

0,005

2,0

0,8

Таблица 3

 

Обрабатываемый материал

КМР

Показатель n

Сталь

 

С ≤0.6%

-1,0

1,75

1,75

хромистая сталь

1,75

С>0.6%

1,75

Чугун серый

 

1,7

Медные сплавы

1

---

Алюминиевые сплавы

1

---

Таблица 4

 

            У нормальных сверл диаметром выше 10 мм не возникает опасности излома от чрезмерно большого крутящего момента, так как для этих диаметров наибольшие напряжения, возникающие в сверле, обычно лимитируются скоростью затупления при возрастании скорости резания и подачи. Для сверл диаметра меньше 10 мм, крутящий момент рекомендуется рассчитывать по ф-ле ,

для обеспечения целостности инструмента.

            Приравняв  и  можно вычислить максимально возможные подачи для сверл малого диаметра при сверлении заданного материала (таблица 5).

 

Обрабатываемый материал

Сталь

Чугун

Медные сплавы

Алюминиевые сплавы

Максимально возможная подача, мм/об

 

0,01

 

0,019

 

0,037

 

0,11

Таблица 5

 

            Для обеспечения жесткости СПИД при сверлении, необходимо устанавливать сверло в патроне с минимальным по возможности вылетом (больше на 3-5 мм чем глубина обрабатываемого отверстия).

 

            Скорость резания при сверлении вычисляется по формуле:

            Частота вращения вычисляется по формуле:

            Таблица расчетов режимов при сверлении на станке 2А135 в приложении 1.

 

Зенкерование и рассверливание

             Подача при зенкеровании и рассверливании рассчитывается аналогично по формуле:

            Крутящий момент рассчитывается по формуле:

            Значения коэффициентов Сm, x, y, q выбирать по таблице 6

Обрабатываемый материал

См

q

x

y

Сталь конструкционная углеродистая, 

0,09

1,0

0,8

0,8

Серый чугун 190 НВ

0,085

1,0

0,8

0,8

Медные сплавы

0,031

0,85

0,8

0,8

Алюминиевые сплавы

0,02

0,85

0,8

0,8

Таблица 6

D- диаметр сверла

d- диаметр ранее рассверленного отверстия

 

            Скорость резания рассчитывается по формуле:

            Частота вращения вычисляется по формуле:

 

Развертывание

            Для определения крутящего момента при развертывании, каждый зуб инструмента можно рассматривать как расточной резец.

sZ- подача на обин зуб инструмента (равна s/Z)

s- подача, мм/об

Z- число зубьев развертки

Коэффициенты Сp, x, y в таблице 7

Материал обрабатываемый

Cp

x

y

Сталь 

300

1

0,75

Чугун серый  190 НВ

92

1

0,75

Алюминиевые сплавы

40

1

0,75

Медные сплавы

55

1

0,66

Таблица 7

            Скорость резания рассчитывается по формуле:

            Частота вращения вычисляется по формуле:

            Таблица расчетов режимов при развертывании на станке 2А135 в приложении 2.

 

 

 

 

            При введении методики расчетов в системе ТехноПро рекомендуется для сверления и развертывания, подсчитанные режимы внести в информационную базу данных, тем самым, избегая программирования условия расчета и упрощая работу системы. Для расчета режимов при зенкеровании и рассверливании необходимо спрограммировать условия, используя коэффициенты из таблицы 6.

xn--e1aflbecbhjekmek.xn--p1ai

Проверочный расчёт свёрл на прочность

Величина критической (разрушающей) силы для сверла:

k – коэффициент учитывающий степень завитости сверла

F – площадь поперечного сечения рабочей части сверла

σs – предел текучести

Расчёт на продольный изгиб

l0 – длинна рабочей части сверла,мм.

D – наружний диаметр сверла,мм

 

28, 29 Фрезы

Фрезы – лезвийный инструмент для обработки с главным вращательным движением резания, без возможности изменения радиуса траектории этого движения, и хотя бы одним движением подачи, направление которого не совпадает с осью главного движения.

Типы фрез:

По конструкции зубьев:

1. (29) Затылованные и незатылованные.

Затылованный зуб – зуб форма поверхности которого обеспечивает постоянство профиля режущей кромки при повторных заточках по передней поверхности.

 

29 Фрезы с затылованными зубьями, примеры конструкций, область примене­ния. Выбор кривой затылования (эскиз дисковой модульной фрезы).

Применяются для обработки деталей, имеющих фасонный профиль.

Кривая, по которой очерчивается задняя поверхность зуба, должна обеспечивать постоянство профиля зуба при условии переточки по передней поверхности и постоянный задний угол в любой точке задней поверхности.

Обеспечивается простота оформления задней поверхности по выбранной кривой для затылования.

Для затылованных фрез:

1) Из-за особой формы зуба уменьшается число зубьев, расположенных по диаметру фрезы.

2) Увеличивается (по сравнению с острозаточенными) значение биения вершин затылованных зубьев.

3) Из-за небольшого числа зубьев возрастает неравномерность фрезерования.

4) Качество обработанной поверхности хуже, чем при обработке острозаточенными фрезами.

При переточках фасонных фрез с затылованным зубом по передней поверхности объем стружечной канавки увеличивается. При переточках острозаточенных фрез по задней поверхности объем стружечной канавки уменьшается.

В качестве кривой для оформления спинки зуба могут быть использованы:

1) Логарифмическая или архимедова спираль.

При этом кулачки, обеспечивающие постоянство падения затылка фрезы по архимедовой спирали – универсальны.

Двойное затылование применяется для фрез со шлифованным профилем. Необходимо, чтобы нешлифованная часть зуба была очерчена кривой, проходящей ниже кривой затылования шлифованной части и иметь некоторые утонения по толщине зуба, так как невозможно прошлифовать зуб фрезы на всю ширину.

28 Фрезы с острозаточенными зубьями, область применения. Выбор парамет­ров фрезы (диаметр, число и форма зубьев, геометрия лезвия). Условие равномерного фрезерования и его связь с конструкцией фрезы (эскиз цилиндрической фрезы).

Диаметр фрезы – один из важнейших конструктивных элементов. Оказывает существенное влияние на процесс резания и режущие свойства инструмента.

Большой диаметр фрезы позволяет:

1) Разместить по окружности большее число зубьев, что повышает производительность.

2) Возрастает масса фрезы и длина дуги контакта с обрабатываемой поверхностью, что улучшает теплоотвод, возрастает стойкость фрезы.

3) Увеличение диаметра посадочного отверстия. Это позволяет применение более жесткой оправки, повышается производительность.

Недостатки большого диаметра:

Увеличиваются: время на врезание, крутящий момент, расход быстрорежущей стали.

или

- диаметр посадочного отверстия

- максимальная глубина фрезеруемого слоя.

Для большой ширины фрезеруемой поверхности:

Из конструктивных соображений может быть определен как сумма:

 

 

- диаметр оправки

- высота шпоночного паза

- толщина стенки фрезы в минимальном сечении (5..12 мм)

- высота зуба или глубина стружечной канавки.

Для чистовых мм, для черновых мм.

 

 

Углы режущей части зубьев фрезы назначаются в зависимости от материала обрабатываемой детали и инструмента.

Для фрез с мелким зубом (чистовые и отделочные работы), с крупным зубом – .

– для фрез из быстрорежущей стали;

– для твердосплавных.

stydopedia.ru

Расчет спирального ступенчатого сверла

1.9. Расчет режущего инструмента

Производим расчет спирального ступенчатого сверла для сверления отверстия диаметром 14 напроход, рассверливания отверстия с диаметра 14 до диаметра 24,25 под резьбу G3/4 – В на глубину 30 мм, с одновременной подрезкой торца (для установки термометра) до диаметра 55.

               Определим диаметры сверла по ГОСТ 19257-73. Диаметр сверла под отверстие – 14 мм, под резьбу – 24,25  мм, фаски – 55  мм.

               Из расчетов режимов резания:

S=0,4мм/об; n=800об/мин;  Н;  Нм.

               Определим номер конуса Морзе хвостовика. Момент сил сопротивления резанию (крутящий момент)  Нм. Осевую составляющую силы резания  можно разложить на две силы: Q – действующую нормально к образующей конуса хвостовика сверла и R – действующую в радиальном направлении. Сила Q создает касательную составляющую силы резания Т. С учетом коэффициента трения поверхности корпуса сила Т равна [9]

, Н                            (1.44)

 где m - коэффициент трения;

 - осевая составляющая силы резания;

   q - угол конусности хвостовика.

          Момент трения между хвостовиком и втулкой равен [9]

          , Нм               (1.45)

  где  - осевая составляющая силы резания, Н;

         m - коэффициент трения;

   - наибольший диаметр хвостовика, м;

         - наименьший диаметр хвостовика, м;

          q - угол конусности хвостовика;

          Dq - отклонение угла конусности.

          Максимальный момент сил сопротивления резанию возникает при работе затупившимся сверлом и равен [9]

                                                                               (1.46)

          Отсюда для нормальной работы:

          Средний диаметр хвостовика равен [9]

                              , м                               (1.47)

          Следовательно,

                    , м                        (1.48)

          Угол q для большинства конусов Морзе равен 1°30`; sin1°30’ = 0,02618; Dq = 5’ [9].

          Коэффициент трения стали по чугуну m = 0,096 [9].

 м.

          По ГОСТ 25557-82 выбираем ближайший больший конус Морзе №5 с лапкой, со средним диаметром  мм; конусность 1:19,002 = 0,05263.

          Определим длину сверла. Общую длину сверла, длины рабочей части, хвостовика и шейки принимаем по ГОСТ 10908-75. Общая длина L = 170 мм, длина хвостовика  мм, длина шейки  мм.

          Определим геометрические параметры рабочей части сверла на диаметр 14 мм. Для обработки чугуна находим: [9]

-  угол наклона винтовой канавки равен =30°;

-  угол между режущими кромками 2j = 100°;

-  задний угол a = 12°.

-  угол наклона поперечной кромки =50

Определим шаг винтовой канавки [9]

, мм                           (1.49)

 где D – диаметр сверла, мм;

        w - угол наклона винтовой канавки.

 мм;

 мм;

 мм.

          Толщину сердцевины выбирают в зависимости от диаметра сверла [9]. Для диаметра 24,25  мм. Обратная конусность сверла 0,05..0,12 мм по направлению к хвостовику для диаметра 24.25 мм. [9]

          Ширина ленточки (вспомогательной задней поверхности лезвия) мм, высота затылка по стенке k = 0,6 [9].

          Предельные отклонения диаметров сверла:

для диаметра 24,25 – (-0,05) мм; для диаметра 14 мм – (-0,03) мм, остальные по 14 квалитету.

vunivere.ru

Силы резания, момент и мощность при сверлении

В процессе резания сверло испытывает сопротивление со стороны обрабатываемого материала. На каждую точку режущей кромки действуют силы сопротивления. Заменим их равнодействующей силой, приложенной к точке А на расстоянии, примерно равном D/4 от оси сверла. Последнюю можно разложить на три составляющие силы Рx, Ру и Рz (рис.72. )

Рис. 72. Силы, действующие на сверло

Сила сопротивления Рх направлена вдоль оси сверла. В этом же направлении действует сила Рп на поперечную кромку, сила трения Рт ленточки о поверхность отверстия, cилы сопротивления, действующие на сверло вдоль ее оси, на ось X заменим равнодействующей силой Р0, которая называется осевой силой или силой подачи. Она преодолевается механизмом подачи станка. Последний должен передать на шпиндель станка осевую силу Р'0, способную преодолеть силу Р0. Максимальная осевая сила, допускаемая механизмом подачи станка, приводится в его паспорте.

Формулы для подсчета осевой силы и момента при сверлении:

Определение силы Р0 и момента Мкр производится по эмпирическим формулам, полученным экспериментальным путём. Для сверл из инструментальных сталей при обработке стальных и чугунных деталей они имеют следующий вид:

; , кГс·мм – при сверлении;

; , кГс·мм при рассверливании.

где: Ср и См – коэффициенты, зависящие от обрабатываемого металла, формы заточки сверла и условий резания;

zp, xp, yp, zM, xM и yM – степени влияния диаметра сверла D, глубины резания t, подачи s на осевую силу P0 и крутящий момент при сверлении М;

Kp и KM – поправочные коэффициенты на изменённые условия сверления;

Радиальные силы Ру, разнонаправленные, уравновешиваются (SРу = 0). Сила Рz создает момент сопротивления резанию М на главных режущих кромках, а сила Рт’, касательная к ленточке, — момент трения на ней (им обычно пренебрегают).

Относительное влияние элементов сверла на силу резания и момент кручения при сверлении приведены в таблице 16.

 

Таблица 16. Влияние элементов сверла на осевую силу P0икрутящиймоментМ

Элементы сверла Относительное влияние Элементов сверла на:
Pо, % Мкр, %
Главные режущие кромки 40% 80%
Поперечные режущие кромки 57% 8%
Вспомогательные. режущие кромки (ленточки) 3% 12%

 

Момент сопротивления резанию Mрез преодолевается механизмом главного движения, т. е. крутящим моментом на шпинделе станка Мкр. На каждой ступени шпинделя станка мощность Nшп постоянна, момент Мкр переменный. Он зависит от частоты вращения (числа оборотов) п на данной ступени и определяется:

Мкр= 716200·1,36·( ) кГс мм; Nшп= Nдв·h , кВт,

Мкр= 974000·( ) кГс мм.

Зная момент сопротивления М, можно определить эффективную мощность Nэ затрачиваемую на резание при сверлении,

Мощность на подачу сверла составляет около 1 % от мощности и в расчетах не учитывается. По мощности определяют мощность, которую должен иметь электродвигатель станка для обеспечения заданного процесса резания:

,кВт

Станок пригоден для заданных условий сверления, если Nшп > Ne.

6.4. Влияние различных факторов на осевую силу и момент при сверлении. На осевую силу Р0 и момент сопротивления резанию М влияют свойства обрабатываемого материала, геометрические параметры сверла, элементы среза (диаметр, подача) и др.

6.4.1. Свойства обрабатываемого материала. Чем выше предел прочности σв и твердость НВ материала, тем больше его сопротивление резанию, тем выше значения Р0 и М. Для сверл из быстрорежущей стали получены экспериментально следующие зависимости:

, и - для стали;

, и - для чугуна.

где: Ср и См – коэффициенты, зависящие от условий резания.

6.4.2. Геометрические параметры сверла. С увеличением угла w осевая сила Р0 и момент М уменьшаются в связи с увеличением передних углов γх на главных режущих кромках и облегчением отвода стружки. Угол j, (2j) влияет на составляющие силы резания и момент по аналогии с точением: при уменьшении угла осевая сила Р0 уменьшается, а тангенциальная Рzувеличивается, тем самым увеличивается и М. С уменьшением угла 2j сопротивление резанию в связи с увеличением γх уменьшается, но одновременно увеличивается ширина среза и уменьшается его толщина. Последнее ведет к росту деформации (тонкие стружки деформируются полнее) и, следовательно, росту силы Рx и момента М. Угол наклона поперечной кромки d > 90° (см. рис. 72) и это значительно увеличивает осевую силу Р0. Ранее было отмечено, что сила, действующая на поперечную кромку Рп = 0,55Р0. Для ее снижения уменьшают длину кромки путем подточки, увеличивают ее передний угол, тем самым создаются более благоприятные условия резания вблизи нее. На величину М геометрия поперечной кромки влияет слабо. Двойная заточка сверла также слабо влияет на Р0 и М.

Диаметр сверла и подача. С увеличением диаметра сверла D и подачи s увеличиваются ширина и толщина срезаемого слоя, следовательно, возрастают силы и момент резания. Экспериментально установлено, что диаметр сверла влияет на Р0 в большей степени (1), чем подача (0,8). Для объяснения можно привести аналогию с точением, где глубина резания t влияет в большей степени на силы резания, чем подача (см. ), а при сверлении t = D/2 мм. Подача влияет примерно в одинаковой степени (0.8) на осевую силу Р0 и крутящий момент М, а диаметр влияет в большей степени (1,9) на М и в меньшей — на Р0 (1). Это объясняется тем, что при увеличении диаметра й возрастает сила Рz, создающая момент М, и одновременно увеличивается длина плеча, на котором действует эта сила, что также способствует увеличению М (рис. ).

Охлаждающая жидкость. Подача охлаждающей жидкости в зону резания облегчает отвод стружки, уменьшает работу трения и замедляет износ сверла. Она способствует снижению осевой силы Р0 и момента М до 25% при обработке стальных деталей и до 15% — при обработке чугунных.

Износ сверла

Природа и характер износа сверл и резцов одинаковы. При обработке вязких материалов (сталей и др.) быстрорежущими сверлами изнашиваются передние и задние поверхности сверла (рис. 73.), а у твердосплавных сверл передние поверхности изнашиваются незначительно.

Рис. 73. Характер износа сверла: А – по задней поверхности; Б – по ленточке; В – по уголкам; Г – по передней поверхности

При обработке хрупких материалов (чугуна, пластмассы и др.) преимущественно изнашиваются задние поверхности и уголки сверла. Передние и задние поверхности сверла более интенсивно изнашиваются на периферии, так как здесь скорость резания наибольшая и уголки сверла, являясь ослабленным местом, сильно нагреваются и разрушаются. Закономерность износа свёрл примерно та же, что и резцов при точении (Рис. 74).

Рис. 74. Характер протекания износа сверла от времени работы

Оценку износа рекомендуется производить: при обработке вязких материалов —по длине износа по задним поверхностям hз, для хрупких материалов - по длине износа уголков hy. Допустимая величина износа -критерий износа при сверлении быстрорежущими свёрлами:

hЗкр = 0,4…1,2 мм, при обработке стали;

При обработке чугуна быстрорежущими свёрлами в качестве критерия износа принимается износ по длине уголков.

hу = 0,4…1,2 мм – обработка сверлом из быстрорежущей стали;

hу = 0,9…1,4 мм. – обработка сверлом из твёрдого сплава;

Период стойкости Т, мин, зависит от диаметра сверла и обрабатываемого материала.

Т = (1,0…1,25)∙D – обработка стали быстрорежущими свёрлами;

T = (1,25…1,5) D – обработка чугуна быстрорежущими свёрлами;

Т = (1,5…2,0) D – обработка чугуна свёрлами из твёрдого сплава.

В результате проведенных опытов при сверлении стали быстрорежущими сверлами получена следующая зависимость:

Из полученных результатов видно, что на износ сверла в большей степени влияет скорость, в меньшей — подача. Это становится понятным, если учесть, что на температуру резания степень влияния скорости примерно в 2 раза выше, чем подачи.

Похожие статьи:

poznayka.org

Расчет режимов резания. Сверление и развертывание

4 Расчет режимов резания

Расчет режимов резания ведется по наиболее нагруженному технологическому переходу рассматриваемой операции, т.е. такому технологическому переходу, при выполнении которого возникают наибольшие силы резания.

1. Сверление.

1)  Исходные данные выполняемой операции:

материал заготовки АК4-1;

материал режущей части инструмента: быстрорежущая сталь Р6М5;

вид обработки: сверление;

траектория движения инструмента: главное движение – вращательное.

условие выполнения операции: на операции производят сверление отверстия ø7,7 мм на многоцелевом станке DMU-50.

2)  Определяем глубину резания t.

Глубина резания при сверлении определяется по формуле:

где D – диаметр свела, мм.

3)  Выбираем подачу S.

Подача при сверлении алюминиевых сплавов (НВ≤170) сверлом из быстрорежущей стали, при диаметре D=7,7мм: S=0,27мм/об.

Так как длина отверстия l<5D, вводим поправочный коэффициент KlS=0,9.

Получим: S=0,27·0,9=0,243мм/об.

Принимаем подачу по станку: S=0,25мм/об.

4)  Определяем скорость резания V.

При сверлении скорость резания определяется по формуле:

где Cv=36,3;

q=0,25;

m=0,125;

y=0,55;

T=75мин – период стойкости инструмента.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания KV, учитывающий фактические условия резания:

где KMV=0,8 – коэффициент на обрабатываемый материал;

KИV=1 – коэффициент на инструментальный материал;

KlV=0,85 – коэффициент, учитывающий глубину резания

Получим:

Скорость резания:

5)  Определяем частоту вращения шпинделя n (число оборотов), соответствующую скорость резания.

Частота вращения определяется по формуле:

,

Получим:

6)  Рассчитанную частоту вращения шпинделя сравниваем с рядом частот вращения шпинделя по станку.

Принимаем ближайшее значение nф=2500мин-1.

7)  Определяем фактическую скорость резания Vф, соответствующую частоте вращения шпинделя станка:

,

Получим:

8)  Определяем силы резания.

При сверлении осевую силу P0 рассчитывают по формуле:

где CP = 31,5;

q = 1;

y = 0,8;

KP= KMP=1 – коэффициент, учитывающий фактические условия обработки и зависящий только от обрабатываемого материала заготовки.

Получим:

9)  Определяем момент резания M.

Момент резания рассчитывается по формуле:

,

где CM = 0,012;

q = 2;

y = 0,8;

KP= KMP=1 – коэффициент, учитывающий фактические условия обработки и зависящий только от обрабатываемого материала заготовки.

Получим:

10)  Определяем мощность резания N, необходимую для процесса резания и сравниваем с мощностью выбранного станка.

Мощность резания определяется по формуле:

Получим:

Мощность станка: Nст=40кВт.

11)  Определяем основное технологическое время:

,

где L = 32 мм – путь, пройденный инструментом;

SM – минутная подача.

, мм/мин.

Получим: to = 0,05 мин.

12)  Определяем штучно-калькуляционное время:

где φк=1,72 – коэффициент, учитывающий вид станка и тип производства.

Получим:

2. Развертывание.

1)  Исходные данные выполняемой операции:

материал заготовки АК4-1;

материал режущей части инструмента: быстрорежущая сталь Р6М5;

вид обработки: развертывание;

траектория движения инструмента: главное движение – вращательное.

условие выполнения операции: на операции производят развертывание  отверстия ø7,7 мм до ø8Н7(+0,015) на многоцелевом станке DMU-50.

2)  Определяем глубину резания t.

Глубина резания при сверлении определяется по формуле:

где D – диаметр полученного отверстия, мм;

d – диаметр предварительно подготовленного отверстия, мм:

Получим:

3)  Выбираем подачу S.

Подача при развертывании алюминиевых сплавов (НВ≤170) разверткой из быстрорежущей стали, при диаметре D=8мм: S=2,2мм/об.

При развертывании после черного с точностью по 7-му квалитету, вводят поправочный коэффициент KОS=0,7.

Получим: S=2,2·0,7=1,5мм/об.

Принимаем подачу по станку: S=1,5мм/об.

4)  Определяем скорость резания V.

При развертывании скорость резания определяется по формуле:

где Cv=15,3;6

q=0,2;

m=0,3;

x=0,1;

y=0,5;

T=50мин – период стойкости инструмента.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания KV, учитывающий фактические условия резания:

где KMV=0,8 – коэффициент на обрабатываемый материал;

KИV=1 – коэффициент на инструментальный материал;

KlV=0,85 – коэффициент, учитывающий глубину резания

Получим:

Скорость резания:

5)  Определяем частоту вращения шпинделя n (число оборотов), соответствующую скорость резания.

Частота вращения определяется по формуле:

,

Получим:

6)  Рассчитанную частоту вращения шпинделя сравниваем с рядом частот вращения шпинделя по станку.

Принимаем ближайшее значение nф=200мин-1.

7)  Определяем фактическую скорость резания Vф, соответствующую частоте вращения шпинделя станка:

,

Получим:

8)  Определяем момент резания M.

Момент резания рассчитывается по формуле:

,

где Cp = 40;

x =1;

y = 0,75;

Sz=0,15 – подача, мм на один зуб инструмента;

z=10 – число зубьев развертки.

Получим:

9)  Определяем мощность резания N, необходимую для процесса резания и сравниваем с мощностью выбранного станка.

Мощность резания определяется по формуле:

Получим:

Мощность станка: Nст=40кВт.

10)  Определяем основное технологическое время:

,

где L = 32 мм – путь, пройденный инструментом;

SM – минутная подача.

, мм/мин.

Получим: to = 1,05 мин.

11)  Определяем штучно-калькуляционное время:

где φк=1,72 – коэффициент, учитывающий вид станка и тип производства.

Получим:

vunivere.ru


Смотрите также