Характеристика деформации срезаемого слоя в процессе резания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа №1

Характеристика деформации срезаемого слоя в процессе резания

1. Охарактеризовать деформацию срезаемого слоя в процессе резания. Указать влияние на коэффициент усадки стружки условий резания (элементов режима резания, геометрических параметров режущей части инструмента, физико-механических свойств обрабатываемого материала и т.д.). Описываемые зависимости проиллюстрировать графиками, приведенными в учебниках и учебных пособиях.

Исследования русских и советских ученых И.А. Тиме, Я.Г. Усачева, С.Ф. Глебова, А.И. Исаева и других показали, что в процессе стружкообразования переход обрабатываемого металла в пластически деформированное состояние, выражающееся в образовании текстуры стружки, происходит в объеме тонкого слоя, расположенного вдоль плоскости скалывания. Толщина этого слоя колеблется в пределах 0,1...0,25 мм. Каждый элементарный объем металла срезаемого слоя сохраняет свое исходное структурное состояние вплоть до подхода к этому слою. При попадании в активный слой все элементарные объемы металла в последовательном порядке подвергаются интенсивной, строго ориентированной пластической деформации. Под действием внутренних сил сцепления и силы, развиваемой резцом, в каждом из элементарных объемов срезаемого слоя возникает сложная сбалансированная система растягивающих, сжимающих и сдвигающих напряжений. Эти напряжения вызывают пластическую деформацию металла по плоскостям сдвига, направленным под углом к плоскости скалывания. В зависимости от механических свойств обрабатываемого металла, значения переднего угла, толщины срезаемого слоя и скорости резания, а также некоторых прочих параметров изменяются как степень деформации, так и значение угла сдвига После выхода из активной зоны, деформированные элементарные объемы имеют вытянутую форму и одинаково ориентированы, в совокупности образуя типичное строение текстуры стружки. За пределами активной зоны прекращается дальнейшая пластическая деформация, связанная со стружкообразованием, за исключением незначительной дополнительной деформации изгиба, связанной с образованием стружки винтовой формы и ее ломания внешними силами.

Описание пластической деформации металла в процессе стружкообразования может быть проил-люстрировано схемой, представленной на рис. 1. Некоторую область металла, приближающуюся к плоскости сдвига, условно разделим на равновеликие прямоугольники (рис. 1, а), каждый из которых ограничивает элементарный объем металла. Допустим, что толщина а срезаемого слоя содержит семь рядов таких условных элементарных объемов, а три ряда находятся ниже линии среза.

Проследим последовательное распространение пластической деформации в элементарных объемах металла, заключенных в прямоугольниках 1, 2, 3, ..., 10 и образующих первый справа столбик. В прямоугольниках, образующих второй и остальные столбики, пластическая деформация будет распространяться аналогичным образом, но с некоторым отставанием по времени. Справа налево с равномерной скоростью v движется резец, главная режущая кромка которого имеет радиус закругления r₀. Срезаемая стружка скользит вверх по передней поверхности движущегося резца.

Рис.1. Схема пластического деформирования металла срезаемого слоя, образования нароста и новых поверхностей в процессе резания сталей.

В некоторый исходный момент времени резец и расположенная под углом плоскость скалывания занимают относительно первого столбика прямоугольников мгновенное положение, показанное на рис. 1, а. Через некоторый промежуток времени (рис. 1, б) плоскость скалывания проходит по диагонали прямоугольника1. Та часть металла элементарного объема 1 которую пересекла плоскость скалывания, подвергается интенсивной пластической деформации, происходящей в направлении плоскости сдвига, расположенной, под углом V к плоскости скалывания. Остальная часть элементарного объема 1 остается пока недеформированной. На рис. 1, в плоскость скалывания, пройдя прямоугольник1, проходит по диагонали прямоугольника 2. Металл элементарного объема 1 деформирован полностью. Прямоугольник 1 принял форму равновеликого ему по площади параллелограмма1', вытянутого вдоль плоскости сдвига. При дальнейшем перемещении резца плоскость скалывания последовательно пересечет элементарный объем 2 и последующие элементарные объемы первого вертикального столбца, которые после деформации принимают форму параллелограммов (рис. 1, г). Таким образом, плоскость скалывания подобно фронту распространения пластической деформа-ции перемещается через прямоугольники, последовательно подвергая заключенные в них элементарные объемы металла деформации, направленной вдоль пло-скостей сдвига.

На пластическую деформацию металла, заключен-ного в прямоугольниках 6, 7, 8, оказы-вает влияние округленная главная режу-щая кромка резца (рис. 1, г). Эле-ментарные объемы металла теперь не только деформируются вдоль плоскостей сдвига, но также сжимаются, растягива-ются и изгибаются под действием режущей кромки, округленной по радиусу r₀. По мере перемещения резца металл элементарных объемов, имевших форму прямоугольников, подвергаясь все в боль-шей степени сжатию между округлен-ной режущей кромкой и объемами еще не деформированных второго и по-следующих вертикальных столбцов, а также растяжению за счет наличия связи с выше и ниже расположенными элемен-тарными объемами металла, стремится обтекать надвигающуюся округленную ре-жущую кромку. Наиболее интенсивной пластической деформации при этом под-вергается нижняя часть прямоугольника 6, весь объем прямоугольника 7 и верхняя часть прямоугольника 8, в которой пре-обладают растягивающие напряжения. По мере развития этого процесса в металле, еще сохраняющем в граничной части исходную связь между элементарными объемами 7и 8, ранее, чем в элементар-ных объемах других прямоугольников, достигаются пределы пластичности и прочности. Происходит локальное разру-шение металла в некоторой точке Б ( рис 1 е) Вытянутый вдоль плоскости сдвига и облегающий закругленную глав-ную режущую кромку деформирован-ный металл бывших прямоугольников 1...7 в точке Б₁ отделяется от металла прямоугольников 8...10. В итоге разру-шения и при продолжении движения лезвия резца в точке Б₁^' (рис. 1, ж) на заготовке возникает локальная эле-ментарная площадка новой .поверхности.

В граничном слое между прямоуголь-никами 7 и 8 каждого вертикального столбца происходит разрушение предель-но деформированного металла. После образования элементарной площадки новой поверхности в точке Б 1^' по ходу резца разрушения происходят последова-тельно в точке Б₂ для второго столбца (рис. 1, к) с возникновением элемен-тарной площадки новой поверхности в точке Б 2^' затем в точке Б 3для третьего столбца (рис. 1, л) с возникно-вением элементарной площадки новой поверхности в точке Б 3^' и т. д.

Совокупность элементарных площадок новых поверхностей, последовательно воз-никающих в точках Б₁, Б₂, Б₃, ... в ре-зультате происшедших в них разрушений предельно деформированного металла, образует на обрабатываемой заготовке новую поверхность Б₁^', Б₂^', Б₃^', ... - обработанную поверхность. После разрушения первого столбца в гранич-ном слое между элементарными объемами 7 и 8 деформация его верхней части не заканчивается. В ходе дальнейшего продвижения резца металл элементарных объемов 6 и 7, сжатый между округ-ленной главной режущей кромкой резца и металлом заготовки, продолжает растя-гиваться. Наиболее интенсивной деформа-ции подвергается та часть металла элементарных объемов, которая приле-гает к передней поверхности резца. В не-которой точке A₁ (рис. 1, з), рас-положенной в граничной области между элементарными объемами 6 и 7 напря-жения достигают предела прочности и происходит разрушение деформирован-ного вертикального столбца. Пласти-чески деформированные элементарные объемы 1...5 и часть объема 6 в точке A₁ полностью отделяются от сильно дефор-мированного металла нижней части эле-ментарного объема 6. В этой точке воз-никает локальная элементарная площадка новой поверхности стружки, которая в дальнейшем перемещается вдоль перед-ней поверхности резца (A₁' на рис. 1, и). При последующем перемещении резца и пластическом деформировании второго и последующих вертикальных столбцов разрывы происходят в точках A₂ (рис. 1, к), A₃ (рис. 1, л) и на стружке образуется новая прирезцовая поверх-ность (A₁', A₂', A₃').

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Связь между относительным сдвигом и коэффициентом усадки стружки при различных передних углах

Коэффициент усадки стружки не может служить количественным показателем степени деформированности срезаемого слоя. На рис. 2 изображена связь между коэффициентом усадки и относительным сдвигом при различных передних углах инструмента. Хотя с увели-чением коэффициента усадки в пределах его значений, встречающихся при применяемых режимах резания, относительный сдвиг при постоянном переднем угле возрастает, но при различных передних углах одному и тому же коэффициенту усадки соответствует различная ве-личина относительного сдвига. Если для оценки степени деформации срезаемого слоя пользоваться коэффициентом усадки стружки, то при K_L = 1 можно прийти к выводу, что деформация при резании отсутствует, хотя срезаемый слой и превратился в стружку. Это про-тиворечит элементарным законам механики, а из рис. 2 следует, что при K_L = 1 относительный сдвиг не равен нулю, имея тем большую величину, чем меньше передний угол инструмента. Таким образом, коэффициент усадки стружки может являться лишь внешним и только качественным показателем тех деформационных процессов, которые происходят в срезаемом слое.

На коэффициент усадки стружки основное влияние оказывают род и механические свойства материалов обрабатываемой детали, перед-ний угол инструмента, толщина срезаемого слоя, скорость резания и применяемая смазочно-охлаждающая жидкость.

При резании пластичных материалов коэффициент усадки больше, чем при резании материалов хрупких. Чем прочнее и тверже материал обраба-тываемой детали, тем меньше коэффициент усадки. Принципиальное влияние скорости резания на коэффициент усадки стружки представлено на рис. 3. Кривая 1 соответствует резанию материалов, не склонных к наростообразованию. В этом случае по мере увеличения скорости резания коэффициент усадки стружки вначале быстро, а затем более медленно уменьшается. Указанное влияние скорости резания на K_L объясняется уменьшением коэффициента трения между стружкой и передней поверхностью при увеличении температуры на передней поверхности вследствие возрастания скорости резания.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

При резании материалов, склонных к наростообразованию (кривая 2), скорость резания на K_L влияет не монотонно. Вначале при увеличении скорости резания коэффициент усадки уменьшается, достигает минимальной величины при определенном значении скорости v₂, а затем вновь возрастает. При достижении скоростью резания значения v₃ возрастание коэффициента K_L прекращается и при скоростях резания и v > v₃ кривая 2 ведет себя так же, как и кривая 1 Уменьшение коэффициента K_L при увеличении скорости резания от v₁ до v₂ и его дальнейшее увеличение при возрастании от v₂ до v₃ связано с действием на процесс стружкообразования нароста. Кривой 3 на рисунке пока-зано изменение высоты нароста в интервале скоростей резания от v₁ до v_2. Возрастание скорости резания от v₁ до v₂ сопровождается увеличением переднего угла инструмента, вследствие чего степень деформации срезаемого слоя уменьшается. При скорости резания v₂ фактический передний угол имеет максимальную вели-чину и коэффициент K_L достигает минимума. При возрастании ско-рости резания от v₂ До v₃ высота нароста уменьшается так же, как и величина фактического переднего угла, стремящегося к величине переднего угла заточки. Это вызывает увеличение коэффициента усадки стружки. При скоростях резания v > v₃ нарост отсутствует и скорость резания влияет на коэффициент K_L только через изменение коэффи-циента трения.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние переднего угла на коэффициент K_L представлено на рис. 4. По мере увеличения угла у коэффициент усадки стружки уменьшается, а горбы на кривых K_L = f(v) сглаживаются. Кроме того, чем больше величина переднего угла, тем при большем значении скорости резания кривая K_L достигает вторичного максимума. Последнее вполне есте-ственно, так как при увеличении переднего угла исчезновение нароста происходит при больших скоростях резания. При углах > 30° скорость резания практически не влияет на коэффициент усадки стружки.

На рис. 5 представлено влияние на коэффициент усадки стружки толщины срезаемого слоя. Кривые kl == f(v) имеют горбообразный вид, причем для меньших толщин срезаемого слоя вершины горбов сдвинуты в область более высоких скоростей резания.

Из рисунка видно, что при постоянном переднем угле инструмента максимальные значения коэффициента усадки стружки не зависят от толщины среза-емого слоя, но kl достигает максимальной величины при различных скоростях резания.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

металл стружка резание

Если зависимость

K_L = f(a)

изобразить не в координатах K_L -- v, а в координатах K_L -- , в которых температура резания соответ-ствует изменяющейся скорости резания, то кривые K_L совмещаются в одну кривую (рис. 6). Из рисунка видно, что на кривой

K_L = f()

независимо от толщины срезаемого слоя и скорости резания впадина и вершина соответствуют температурам 300 и 600° С, при которых нарост получает свое наибольшее развитие и исчезает. На рис. 7 представлена зависимость коэффициента усадки стружки от толщины срезаемого слоя при постоянной температуре на передней поверхности и переменной скорости резания, изменяющейся для = -1° от 23 м/мин при а = 0,51 мм до 120 м/мин при а = 0,04 мм. И здесь при посто-янной температуре на передней поверхности коэффициент K_L не зави-сит от толщины срезаемого слоя, возрастая только при уменьшении переднего угла инструмента.

Смазочно-охлаждающие жидкости, снижающие величину коэф-фициента трения, уменьшают коэффициент усадки стружки, причем эффект от влияния жидкости тем сильнее, чем меньше толщина срезаемого слоя и скорость резания.

Охарактеризовать силы, возникающие при резании материалов. Подсчитать величину составляющей P_z силы резания при заданных условиях. Построить графики изменения составляющей P_z с изменением режимов резания при геометрических параметрах режущей части инструмента и обрабатываемом материале, соответствующих заданным. Определить эффективную мощность, затрачиваемую на резание при заданных условиях обработки.

В процессе резания на лезвие инстру-мента действуют силы сопротивления перемещению его по траектории относи-тельного рабочего движения. Результиру-ющая этих сил называется силой резания. Силы сопротивления рабочему движению лезвия не стабильны: их значе-ния могут колебаться на (5...10) % от средней величины. По тем же причинам нестабильно и направление действия силы резания, которое изменяется одновремен-но с текущим значением силы резания. Периодические изменения (колебания) силы резания могут привести к нежелатель-ным вибрациям.

Источниками препят-ствий рабочему движению лезвий явля-ются:

а) сопротивление обрабатываемых материалов пластической деформации стружкообразования;

б) сопротивление пластически деформированных металлов разрушению в местах возникновения но-вых поверхностей;

в) сопротивление сре-заемой стружки дополнительной дефор-мации изгиба и ломанию;

г) силы трения на лезвии и других трущихся поверх-ностях рабочей части инструмента. Силу резания принято обозначать буквой Р латинского алфавита и выражать в нью-тонах (Н) или килоньютонах (кН).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Взаимодей-ствие режущего инструмента с обрабаты-ваемым материалом осуществляется че-рез контактные площадки, расположен-ные на передней и задней поверхностях лезвия. Обрабатываемый материал, ока-зывая сопротивление рабочему движению инструмента, воздействует на контактные площадки неравномерно распределенной нагрузкой р. Закон распределения давле-ния р по передней поверхности показан на рис. 8. Наибольшее давление р_max действует вблизи главной режущей кромки (точка 1). По мере удаления от нее давление р убывает, и в точке 2, в кото-рой прекращается контакт сбегающей стружки с лезвием, давление р = 0. Шири-на 1 - 2 контактной площадки при обра-ботке хрупких металлов, например чугуна, равна или ненамного больше толщины срезаемого слоя. При обработке пластич-ных металлов ширина контактной пло-щадки в 1,5...3 раза больше толщины срезаемого слоя.

На заднюю поверхность лезвия также действует неравномерно распределенная нагрузка р', максимальное значение кото-рой наблюдается у главной задней кром-ки и уменьшается до нуля в месте 3 прекращения контакта задней поверхности лезвия с поверхностью резания и обра-ботанной поверхностью на заготовке (рис. 8). Такие закономерности распре-деления давления поперек передней и задней контактных поверхностей лезвия сохраняются вдоль всей ширины срезае-мого слоя , где t -- глубина ре-зания; ( - главный угол резца в плане.

Размеры контактных площадок на передней и задней поверхностях лезвия резца и неравномерный характер распре-деления на них нормальных сил имеют существенное значение в комплексе тех физических процессов, которые приводят к износу лезвий и потере инструментом режущих свойств.

Для решения ряда теоретических и практических задач, например для оп-ределения эффективной мощности, затра-чиваемой на резание, крутящего момента, передаваемого зубчатыми колесами коро-бок скоростей и подач, прогиба и, сле-довательно, точности диаметра при обра-ботке нежестких валов, требуется знание как значения действующей силы резания, так и направления ее действия. Вычис-лять значения силы резания по размерам контактных площадок на лезвии и рас-пределенному по ним неравномерному давлению сложно и трудоемко. Эти за-дачи решаются более просто, если нагруз-ку на лезвия заменить эквивалентной по значению и направлению действия ре-зультирующей силой резания, которая может быть выражена вектором .

Точка приложения силы может быть условно отнесена к различным участкам режущего лезвия в зависимости от реша-емой задачи. Так, если рассматривают действие силы резания на резец, ее принято относить к вершине резца (рис. 9, а); если силу резания относят к обрабатываемой заготовке, точку ее приложения полагают лежащей на окруж-ности наибольшего радиуса заготовки (рис. 9, б). Более обоснованна рассмат-ривать результирующую силу , прило-женной к середине фактически режущей части кромки (рис. 9, в).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

В общем слу-чае вектор результирующей силы в зависимости от комплекса условий реза-ния имеет различные значения и направ-ления действия. Для удобства расчетов результирующую силу резания рас-сматривают в пространственной декарто-вой координатной системе xyz. В резании металлов приняты следующие принципы ориентации системы координат. Начало системы координат принято совмещать с точкой 1 вершины резца, установлен-ной на высоте оси вращения заготовки (рис. 10). Ось х располагается горизон-тально параллельно оси вращения обра-батываемой заготовки; ось у горизонталь-на и перпендикулярна оси вращения за-готовки (параллельно оси у обычно рас-полагают геометрическую ось державки резца); ось z вертикальна и направлена вниз.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 10. Составляющие силы резания.

Вектор равнодействующей силы может быть спроецирован на оси х, у и z. Проекция силы на ось х называется осевой составляющей силы ре-зания. Осевая составляющая равна сопротивлению обрабатываемого метал-ла врезанию резца в направлении подачи S и действующих в этом направлении сил трения. Значение осевой составляю-щей Рд необходимо знать при расчетах на прочность опор шпинделя и механиз-ма подачи станка.

Проекция силы на ось у называется радиальной составляющей Р_у силы резания. Она изгибает обраба-тываемую заготовку в горизонтальной плоскости, что может служить причиной снижения точности обработки длинных заготовок, а также вызывает нежелатель-ные вибрации.

Проекция силы на ось z называ-ется вертикальной (главной) составляющей Р_z силы резания. Если точка приложения равнодействующей лежит на высоте оси вращения заготовки, направления вертикальной сос-тавляющей Р_z и вектора окружной ско-рости заготовки v совпадают. Вертикаль-ная составляющая силы резания Р_z равна суммарному действию сил сопротивления металла срезаемого слоя пласти-ческой деформации стружкообразования, разрушения, связанного с образованием новых поверхностей, изгиба стружки и сил трения, действующих в направлении оси z.

При резании сталей вновь заточен-ными резцами с главным углом в плане (= 45° имеют место соотношения

и

За время резания до последующей переточки лезвие резца изнашивается. Износ передней поверх-ности мало влияет на соотношение составляющих силы резания. Износ же задней поверхности лезвия существенно влияет на значения горизонтальных со-ставляющих Р_x и Р_у. За период стойкости они постепенно возрастают и перед по-вторной переточкой практически устанавливается равенство всех трех составляю-щих силы резания, т. е. .

Все прочностные и мощностные рас-четы ведутся по максимально достигае-мым значениям составляющих силы ре-зания. Из написанных выше соотношений между ними следует, что наибольшей из составляющих является вертикальная со-ставляющая Р_z, и, следовательно, она в основном определяет ход процессов, про-текающих в зоне стружкообразования.

Под «силой резания» принято понимать вертикальную (главную) со-ставляющую и обозначать ее буквой Р без указания индекса. Лишь в тех случа-ях, когда имеются в виду определенные составляющие, употребляются вышепри-веденные обозначения P_x, P_y, P_z. Согласно правилам сложения векторов зна-чение равнодействующей силы резания:



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

На рис. 11 показана система сил, приложенных в процессе резания к перед-ней и задней поверхностям лезвия стро-гального резца со стороны материала обрабатываемой заготовки. В точке М к передней поверхности лезвия резца при-ложены приведенная нормальная сила Q, перпендикулярная передней поверхности резца, и приведенная сила трения f₁Q, возникающая в связи с перемещением стружки по передней поверхности (f₁ - коэффициент внешнего трения скольжения обрабатываемого и инструментального материалов). В точке О к задней поверх-ности лезвия резца приложены приве-денная сила R, перпендикулярная направ-лению главного движения резца со ско-ростью v, и приведенная сила трения f₁R, направленная против направления движения резца. Сила резания Р прило-жена в точке М к передней поверхности; по направлению действия она совпадает со скоростью v перемещения строгально-го резца.

Из условия равновесия следует, что си-ла Р равна сумме проекций всех сил, приложенных к лезвию резца, на прямую А-А, вдоль которой действует сила Р. Проецируя рассмотренные силы на гори зонтальную линию А--А, получаем урав-нение

Используя принцип равновесия системы и проецируя рассмотренные выше силы на вертикальную линию Б--Б, имеем

Подставив полученное по уравнению (7.2) значение силы R в уравнение (7.1), по-лучаем

Или

Обрабатываемая деталь

Режущая часть инструмента

Режим резания

Марка материала

?в, кгс/мм2

материал

Геометрические параметры

V, м/мин

S, мм/об

t, мм

о

о

о

о

о

о

ХВГ

80

ТТ20К9

10

8

60

10

0

1,5

130

0,5

4

Определим значение главной составляющей P_z силы резания при заданных условиях

При точении находим [3]:

,

где t - глубина резанья; S - подача; V - скорость резания; С_р = 204 - постоянный коэффициент;

Показатели степеней:

х = 1;

у = 0,75;

n = 0.

- поправочный коэффициент

,

где n = 0,75, тогда = 1,034

Коэффициенты, учитывающие фактические условия резания:

,

Найдем численной значение P_y

Н

В соответствие с посчитанным значением составляющей силы резания построим графики зависимости этой силы от режимов резания:



Рис. 10 - Зависимость силы резания P_y от глубины резания t

Рис. 11 - Зависимость силы резания P_y от скорости резания V



Рис. 12 - Зависимость силы резания P_y от подачи S

Определим эффективную мощность, затрачиваемую при резании

Из [3]:

кВт

II Охарактеризовать зависимости между скоростью резания и стойкость резца. Объяснить влияние условий обработки (режима резания, материала инструмента, геометрических параметров режущей части, свойств обрабатываемого материала) на стойкость. Подсчитать стойкость резца при заданных условиях обработки.

Рис. 13 Кривая зависимости T (v)

В данном случае материалом режущей части резца является Т15К6 - титановольфрамовый твердый сплав. Связь между скоростью резания и периодом стойкости представлена графиком (рис. 12), полученном на основе экспериментальных данных.

Рациональное резанье достигается в диапазоне скоростей V₃...V_10, в котором возможна практическая реализация организационно-технических требований, предъявляемых к рабочему режиму процесса резания, таких как максимальная производительность труда, минимальный или нормированный расход инструмента, минимальная ценовая себестоимость и т.п.

Обобщенное уравнение зависимости V (T, t,S,HB) cправедливо для V>V_п

где показатель степени m называют показателем относительной стойкости. Постоянная С характеризует обрабатываемый и инструментальный материалы, геометрические параметры инструмента, применяемую СОЖ, а также глубину резания и подачу, с которыми ведется обработка.

Использование уравнения основано на фундаментальном положении, что стойкость инструмента Т всегда является аргументом, свободно назначается или выбирается по нормативным таблицам, а скорость резания V всегда является функцией и ее рекомендуемое значение вычисляется по этому уравнению.

При этом надо учитывать, что вычисленные расчетные значения скорости резания реализуются в редких случаях.

Фактически скорости резания, осуществляемые на станках, отличаются от расчетных, что влечет за собой соответствующее изменение стойкости инструмента.

Формула зависимости периода стойкости инструмента от скорости глубины и подачи выглядит следующим образом

На рис. 13, 14 показаны зависимости стокости инструмента от скорости резания при разных подачах и глубинах резания.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 14 Зависимость T(v) при разных S: S₁ > S₂ > S₃

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 13. Зависимость T(v) при разных t: t₁ < t₂ < t₃

Найдем стойкость резца Т при заданных условиях

Определим стойкость резца при заданном значении скорости:



где t - глубина резанья; S - подача; V - скорость резания; С_V = 290 - постоянный коэффициент;

Показатели степеней:

х = 0,15;

у = 0,35;

m = 0,2.

- учитывает влияние материала

заготовки

- учитывает влияние состояния поверхности

- учитывает материал инструмента

- учитывает главный угол в плане

- учитывает вспомогательный угол в плане

- учитывает радиус при вершине резца

Тогда стойкость будет равняться:

мин

Контрольная работа №2

Задача 1

Исходные данные

Диаметр заготовки мм	Диаметр после обработки, мм	Длина обработки, мм	Шерох. обр. пов, мм	Материал валика	Марка	, кг/мм2
100	92	250	Rz=15	Сталь	40ХН	70

Зададимся параметрами резца (правый прямой проходной токарный резец с главным углом в плане ?=60⁰).

Геометрические: параметры: мм.

Материал режущей пластинки: твердый сплав Т15К6.

Стойкость резца: 30 мин.

1) Глубина резания.

мм

2) Определим шероховатость поверхности

3) Нужно снять слой толщиной 4 мм. За первый проход (черновая обработка) снимем слой в 2 мм при подаче S₁=0,3 мм/об, за второй проход (черновая обработка) снимем слой 1,5 мм при подаче S₂=0,1 мм/об, за второй проход (чистовая обработка) снимем слой 0,5 мм при подаче S₃=0,1 мм/об..

Будем использовать токарно-винторезный станок 16К20.

4) Рассчитаем осевую силу P_x и сравним её с допустимой P_x станка.

(P_x < 6000 Н).



С_р = 339 постоянная; х = 1,0; у = 0,5 - показатели степеней

где

; ; ; ;

Тогда:

Н (черновое точение

Н (черновое точение)

Н (чистовое точение)

Полученные значения не превышают допустимого 6000 Н.

5) Расчет скорости резания.

где

;;;;

Тогда:

м/мин

м/мин

м/мин

5) Частота вращения шпинделя.

об/мин

Корректируем по станку 16К20: n_ст = 450 об/мин

об/мин

Корректируем по станку 16К20: n_ст = 800 об/мин

об/мин

Корректируем по станку 16К20: n_ст = 1000 об/мин

Следовательно скорости при выбранных значениях частоты вращения будут равна:

м/мин

м/мин

м/мин

6) Силовой расчет.

, где n = 0,75, тогда = 0,93

;;

P_z1=10^.300 ^.2 ^.0,3^{0.75 .}141^-0,15.0,88=1046 Н

P_z2=10^.300 ^.1,5 ^.0,1^{0.75 .}241^-0,15.0,88=322 Н

P_z3=10^.300 ^.0,5 ^.0,1^{0.75 .}292^-0,15.0,88=104 Н

7) Эффективная мощность, затрачиваемая на резание.

8,0 кВт

1,4 кВт

0,55 кВт

Станок позволяет развивать мощность до 10 кВт, следовательно обработка может идти при заданных условиях.

8) Определение коэффициента использования станка по мощности

К_N=

K_N1=80%

K_N2=14%

K_N3=5,5%

9) Определение коэффициента использования инструмента по скорости

К_v=

K_V1=79%

K_V2=88%

K_V3=92%

10) Определяем основное технологическое время.

где L - расчетная длинна обработки в направлении движения подачи, равная сумме, состоящей из длины l обрабатываемой детали, пути врезания главного лезвия инструмента в срезаемый слой и пути мм перебега, необходимого для выхода инструмента из соприкосновения с деталью, тогда:

мин

мин

мин

Размещено на Allbest.ru