Главная→Инструменты→ Силы резания и крутящий момент при сверлении

Силы резания и крутящий момент при сверлении

Расчет режимов резания на 005 операции.

На размер 35,5 -0,75 мм .

Черновое фрезерование.

По таблице 2 [стр. 115; 5] определим марку быстрорежущей стали для обработки конструкционной углеродистой стали: Р9.

Подачу на один зуб s z - выбираем из таблицы 34 [стр. 283; 5]:

s z = 0,15 мм/зуб.

Глубина фрезерования составит t= 1 мм.

Ширина фрезерования В= 48мм.

в табл. [стр. 286; 5], а периода стойкости Т в табл. 40[стр. 290; 5].

C v = 41; q = 0,25; x = 0,1; y = 0,4; u = 0,15; p = 0; m = 0,2; T = 180 мин.

С учетом оборотов станка n=100 об/мин.

Определяем минутную подачу:

C p = 82,5; x = 0,95; y = 0,8; u = 1,1; q = 1,1; w = 0.

Крутящий момент на шпинделе:

Н ∙м.

вертикально-фрезерный 6Р12 мощностью 7,5 кВт, размеры стола 750×320мм, с классом точности Н, диапазон вращения шпинделя 31,5-1600 об\мин.

Расчет режимов резания на 010 операции.

На размер 26 +0,21 мм .

Зенкерование.

Режущий инструмент зенкерования отверстий определяем по таблице 103 [стр. 271; 5]. Размеры занесём в таблицу.

Зенкер 2320-2596 h8 ГОСТ 12489-71

Скорость резания при зенкеровании ровна:

м/мин

Подачу s - выбираем из таблицы 26 [стр. 277; 5]:

s = 0,8 мм/об.

Глубина зенкерования составит t= 1 мм.

Значения коэффициента C v и показателей степени приведены

C v = 16,3; q = 0,3; x = 0,2; y = 0,5; m = 0,3; T = 40 мин.

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

Коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки таблица 1

Коэффициент выбираем по таблице2 [стр. 262;5]. n v =1,25.

Состояние поверхности таблица 5 [стр. 263; 5], K П v =0,8

Материала инструмента K И v таблица 6 [стр. 263; 5]. K Иv = 1.

м/мин

Определим частоту вращения шпинделя:

об/мин.

Крутящий момент на шпинделе, Нм:

Значения коэффициента C м и показателей степени приведены в таблице 32 [стр. 281; 5]:

C м = 0,09; x = 0,9; y = 0,8; q = 1;.

Поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала определяем по таблице 9 [стр. 264; 5]:

Крутящий момент на шпинделе:

Мощность резания (эффективная), кВт по формуле [стр. 280; 5]:

кВт.

По мощности резания и габаритам заготовки подбираем станок,

вертикально-сверлильный 2Н135 мощностью 4 кВт, размеры стола 450×500мм, с классом точности Н, диапазон вращения шпинделя 31,5-1400 об\мин.

На размер 11,8 +0,18 мм .

Сверление.

По таблице 2 [стр. 115; 5] определим марку быстрорежущей стали для обработки конструкционной углеродистой стали: Р6М5.

Сверло 2301-0193 ГОСТ 10903-77

Скорость резания при сверлении ровна:

м/мин

Подачу s - выбираем из таблицы 25 [стр. 277; 5]:

s = 0,28·К 0 s =0,28·0,5=0,14мм/об.

Значения коэффициента C v и показателей степени приведены

в табл.28 [стр. 278; 5], а периода стойкости Т в табл. 30[стр. 279; 5].

C v = 7,0; q = 0,4; y = 0,7; m = 0,2; T = 45 мин.

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

Коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки таблица 1

Коэффициент выбираем по таблице2 [стр. 262;5]. n v =1,25.

Материала инструмента K И v таблица 6 [стр. 263; 5]. K Иv = 1.

Коэффициент, учитывающий глубину сверления, таблица 31[стр. 280; 5].

м/мин

Определим частоту вращения шпинделя:

об/мин.

С учетом оборотов станка n=710 об/мин.

На размер 12 +0,18 мм .

Развертывание.

Режущий инструмент для развертывания:

Развертка 2363-0355 Н11 ГОСТ 1672-80

Скорость резания при разворачивании ровна:

м/мин

Подачу s - выбираем из таблицы 27 [стр. 278; 5]:

s = 0,9·К 0 s =0,9·0,8=0,72; с учетом станка s=0,56мм/об.

Значения коэффициента C v и показателей степени приведены

в табл.29 [стр. 279; 5], а периода стойкости Т в табл. 30[стр. 279; 5].

C v = 10,5; q = 0,3; х=0,2; y = 0,65; m = 0,4; T = 40 мин.

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

Коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки таблица 1

Коэффициент выбираем по таблице2 [стр. 262;5]. n v =1,25.

Материала инструмента K И v таблица 6 [стр. 263; 5]. K Иv = 1.

Коэффициент, учитывающий глубину сверления, таблица 31[стр. 280; 5].

м/мин

Определим частоту вращения шпинделя:

об/мин.

Зенковка 2353-0136 ГОСТ 14953-80.

По карте 51, [стр.139,6], выберем V=15.4м/мин.

об/мин.

Режимы резания на 015 операции

На поверхность 9.

Режущий инструмент для фрезерование плоских поверхностей определяем по таблице 103 [стр. 271; 5]. Размеры занесём в таблицу.

Диаметр фрезы выбираем из условия D≥1.5B

Подача на зуб: S z =0,04мм/зуб.

S=S Z ·Z=0,04·10=0,4мм/об.

Поправочные коэффициенты: К 1 =1,25; К 2 =1; К 3 =0,9;

V=V T ·К 1 ·К 2 · К 3 =56·1,25·1·0,9=63 м/мин.

об/мин.

Режимы резания на 020 операции.

Сверлить поверхность 10, 11.

Режущий инструмент для сверления отверстий определяем по таблице 103 [стр. 271; 5]. Размеры занесём в таблицу.

Сверло 2301-0400 ГОСТ 10903-77

Скорость резания назначим [стр.96, 6].

Подача: S=0,1мм/об

V=V T ·К 1 ·К 2 · К 3 =32·1·1·1=32 м/мин.

об/мин.

С учетом станка примем: n=710 об/мин.

Нарезать резьбу М12.

Режущий инструмент:

Метчик 2621-1509 ГОСТ 3266-81.

Скорость резания при нарезании метрической резьбы ровна:

м/мин

Подачу s - выбираем из параметров нарезаемой резьбы:

s = 1,5мм/об.

Значения коэффициента C v и показателей степени приведены

в табл.28 [стр. 278; 5], а периода стойкости Т в табл. 49[стр. 296; 5].

C v = 64,8; q = 1,2; y = 0,5; m = 0,9; T = 90 мин.

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

Коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки таблица 50

Материала инструмента K И i таблица 50 [стр. 298; 5]. K И i = 1.

Коэффициент, учитывающий точность резьбы, таблица 50[стр. 298; 5].

м/мин

Определим частоту вращения шпинделя:

С учетом оборотов станка n=180 об/мин.

Зенкерование отверстия 5.

Зенкер 2320-2599 h8 ГОСТ 12489-71

Подача: S=0,7 мм/об. [стр.111,6];

С учетом станка: : S=0,56 мм/об.

Скорость резания назначим V т =19м/мин [стр.115, 6].

Поправочные коэффициенты: К 1 =1; К 2 =1,15; К 3 =1;

V=V T ·К 1 ·К 2 · К 3 =19·1·1,15·1=21,85 м/мин.

С учетом станка примем: n=180 об/мин.

Развертывание отверстия диаметром 30 +0,28 мм.

Развертка 2363-3484 Н11 ГОСТ 1672-80

Подача: S=1 мм/об. [стр.111,6];

С учетом станка: S=0,8 мм/об.

Скорость резания назначим V т =12,6м/мин [стр.134, 7].

об/мин.

С учетом станка примем: n=125 об/мин.

Для обработки фасок, выберем зенковку:

Зенковка 2353-0141 ГОСТ 14953-80.

По карте 51, [стр.139,6], выберем V=13.5м/мин.

об/мин.

С учетом станка примем: n=125 об/мин.

Режимы резания на 25 операции.

Протягивание шпоночного паза .

Протяжка 2405-1063 .I ГОСТ 18217-90

Подача: S Z =0,08 мм/зуб. [стр.111,6];

По карте 1 [стр.188,7] определим группу обрабатываемого материала. (ГО=1).

Скорость резания назначим V=13м/мин [стр.193, 7].

С условием станка примем максимальную скорость резания 4м/мин.

Примем станок горизонтально-протяжной 7Б55 18,5 кВт. Скорость резания 1,5-11,5 м/мин.

Расчет режимов резания на 030 операции.

Прорезание паза 6 мм.

Скорость резания равна окружной скорости фрезы:

м/мин

Подачу на один зуб s z - выбираем из таблицы 35 [стр. 284; 5]:

s z = 0,01 мм/зуб.

Глубина фрезерования составит t= 15,5 мм.

Ширина фрезерования В= 6мм.

Значения коэффициента C v и показателей степени приведены

в табл. 39. [стр. 286; 5], а периода стойкости Т в табл. 40[стр. 290; 5].

C v = 53; q = 0,25; x = 0,3; y = 0,2; u = 0,2; p = 0,1; m = 0,2; T = 60 мин.

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

Коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки таблица 1

Коэффициент выбираем по таблице2 [стр. 262;5]. n v =1,25.

Состояние поверхности таблица 5 [стр. 263; 5], K П v =0,8

Материала инструмента K И v таблица 6 [стр. 263; 5]. K Иv = 1.

Определим частоту вращения шпинделя:

об/мин.

С учетом оборотов станка n=125 об/мин.

Определяем минутную подачу:

С учетом станка примем: S м =80мм/мин, S Z =0,013мм/зуб.

Определим подачу на один оборот:

Главная составляющая силы резания при фрезеровании – окружная сила, Н:

Значения коэффициента C p и показателей степени приведены в таблице 41 [стр. 291; 5]:

C p = 68,2; x = 0,86; y = 0,72; u = 1; q = 0,86; w = 0.

Поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала определяем по таблице 9 [стр. 264; 5]:

Крутящий момент на шпинделе:

Н ∙м.

Мощность резания (эффективная), кВт по формуле [стр. 290; 5]:

По мощности резания и габаритам заготовки подбираем станок,

консольно-фрезерный 6Р82 мощностью 7,5 кВт, размеры стола 1250×320мм, с классом точности Н, диапазон вращения шпинделя 31,5-1600 об\мин.

Назначение режимов резания детали МТ4.38.105

030 Фрезерная.

Прорезание паза 14 +0,24 мм.

Режущий инструмент для фрезерования пазов определяем по таблице 86 [стр. 182; 5]. Размеры занесём в таблицу.

Фреза 2250-0273 Н9 ГОСТ 8543-71

Подача: S=0,05мм/зуб

Поправочные коэффициенты: К 1 =1.2; К 2 =1; К 3 =0,85;

V=V T ·К 1 ·К 2 · К 3 =56·1,2·1·0,85=57,12 м/мин.

С учетом станка примем: n=125 об/мин.

Для обработки внутренних плоских поверхностей деталей:

Т-147.06.00.027; Т-147.00.60.316; Т-147.00.60.416.

030 Фрезерная.

По таблице 2 [стр. 115; 5] определим марку твердого сплава для обработки конструкционной углеродистой стали: Т15К6.

Фреза 2241-0070 Т15К6 ГОСТ 5348-69.

Скорость резания назначим [стр.97, 6].

Подача: S=0,1мм/зуб

Поправочные коэффициенты: К 1 =1; К 2 =1; К 3 =0,75;

V=V T ·К 1 ·К 2 · К 3 =280·1·1·0,75=210 м/мин.

об/мин.

С учетом станка примем: n=200 об/мин.

Назначение режимов резания детали Т-142.07.00.002

005 Фрезерная.

Черновое фрезерование.

По таблице 2 [стр. 115; 5] определим марку твердого сплава для обработки серого чугуна: ВК6.

Диаметр фрезы выбираем из условия D≥1.5B

Скорость резания назначим [стр.96, 6].

Подача на зуб: S z =0,2мм/зуб.

S=S Z ·Z=0,2·12=2,4мм/об.

Поправочные коэффициенты: К 1 =1; К 2 =0,8; К 3 =1;

V=V T ·К 1 ·К 2 · К 3 =110·1·0,8·1=88 м/мин.

об/мин.

С учетом станка примем: n=200 об/мин.

Определяем минутную подачу:

С учетом станка примем: S м =400мм/мин, S Z =0,16мм/зуб.

010 Сверлильная.

Сверлить два отверстия диаметром 13 +0,43 мм.

Режущий инструмент для сверления отверстий определяем по таблице 103 [стр. 271; 5]. Размеры занесём в таблицу.

Сверло 2301-0412 ГОСТ 10903-77

Скорость резания назначим [стр.112, 6].

Подача: S=0,28мм/об

Поправочные коэффициенты: К 1 =1; К 2 =1; К 3 =1;

V=V T ·К 1 ·К 2 · К 3 =18·1·1·1=18 м/мин.

об/мин.

С учетом станка примем: n=355 об/мин.

035 Расточная.

Черновое растачивание.

По таблице 3 [стр. 116; 5] определим марку твёрдого сплава для обработки серых чугунов: ВК6.

Режущий инструмент для расточки сквозных и глухих отверстий определяем по таблице 18 [стр. 124; 5]. Размеры резца занесём в таблицу 8:

Таблица 8

Скорость резания назначим [стр.96, 6].

Подача: S=0,5мм/об.

Поправочные коэффициенты: К 1 =0,8; К 2 =1,15; К 3 =1;

V=V T ·К 1 ·К 2 · К 3 =72·0,8·1,25·1=72 м/мин.

об/мин.

С учетом станка примем: n=250об/мин.

Рассчитаем тангенциальную составляющую силы резания:

ПостояннаяC p и показатели степени x, y, n для конкретных условий обработки для каждой из составляющих силы резания приведены в таблице 22[стр. 274; 5]:

C p =92; x=1; y=0.75; n=0;

Поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания.

Поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого

материала на силовые зависимости, по таблице 9 ; n=0.4

Поправочный коэффициент, учитывающий влияние геометрических параметров

режущей части инструмента на составляющие силы резания при обработке стали

и чугуна.

Найдем мощность резания:

По мощности резания и габаритам заготовки подбираем станок горизонтально-расточной 2620В 8,5кВт, с классом точности Н, диапазон вращения шпинделя 12,5-1600 об\мин.

Предварительное растачивание.

Подача: S=0,3мм/об.

Поправочные коэффициенты: К 1 =1; К 2 =1; К 3 =1;

V=V T ·К 1 ·К 2 · К 3 =84·1·1·1=84 м/мин.

об/мин.

С учетом станка примем: n=315 об/мин.

Чистовое растачивание.

Подача: S=0,1мм/об.

Поправочные коэффициенты: К 1 =1; К 2 =1; К 3 =1;

V=V T ·К 1 ·К 2 · К 3 =105·1·1·1=105 м/мин.

об/мин.

С учетом станка примем: n=400 об/мин.

Назначение режимов резания детали Т-142.10.02.004

035 Расточная.

По таблице 3 [стр. 116; 5] определим марку твёрдого сплава для обработки конструкционной углеродистой стали: Т15К6.

Режущий инструмент для расточки сквозных и глухих отверстий определяем по таблице 18 [стр. 124; 5]. Размеры резца занесём в таблицу 8.

Процесс резания при сверлении имеет много общего с процессом точения. Сверление сопровождается теми же физическими явлениями: тепловыделением, усадкой стружки, наростообразованием и др. Вместе с этим процесс сверления имеет свои особенности. Так, образование стружки происходит в более тяжелых условиях, чем при точении. При сверлении затруднителен выход стружки и подвод СОЖ. Кроме того, скорость и угол резания являются переменными величинами по длине лезвия. Это создает неодинаковые условия работы для различных точек лезвия. Усадка стружки у перемычки больше, чем на периферии сверла, так как по мере приближения к центру, увеличивается угол резания и уменьшается скорость резания. Закономерность изменения усадки стружки в зависимости от скорости резания, подачи, СОЖ и геометрии режущей части сверла примерно такая же, как и при точении. С увеличением диаметра сверла усадка стружки уменьшается. Это объясняется тем, что с увеличением диаметра возрастает площадь поперечного сечения канавки сверла и стружкообразование происходит в более легких условиях. С увеличением глубины сверления затрудняется выход стружки, повышается ее трение о канавку, вследствие этого деформации возрастают.
Крутящий момент, необходимый для осуществления процесса сверления, равен сумме моментов тангенциальных сил, действующих на все лезвия сверла. Установлено, что 80% от суммарного момента составляет момент тангенциальных сил главных лезвий, 12% — момент тангенциальных сил вспомогательных лезвий и 8% — момент тангенциальной силы лезвия перемычки.
Схема сил, действующих на сверло.
Величина угла наклона винтовой канавки влияет на силы резания ; от нее зависит значение переднего угла. С увеличением угла со силы резания уменьшаются. Величина угла φ по разному влияет на величины Мкр и Р0. С увеличением угла φ возрастает сопротивление внедрению сверла, что приводит к увеличению силы Р0. Одновременно с увеличением угла ф уменьшается ширина и увеличивается толщина среза, вследствие чего Рг и Мкр уменьшаются. Это объясняется тем, что толщина среза в меньшей мере, чем ширина влияет на силу резания Рг. Длина поперечного лезвия оказывает незначительное влияние на Мкр и большее — на силу Р0. Для уменьшения этого влияния укорачивают длину поперечного лезвия, подточивая перемычки. С увеличением диаметра сверла увеличивается глубина резания, а поэтому величины Мкр и Р0 возрастают. Свойства обрабатываемого материала, подача, СОЖ и другие условия резания влияют на крутящий момент и силу подачи при сверлении так же, как и при точении.

Процесс сверления совершается при наличии двух движений: главное движение резания D r , которое совершает либо сверло, либо заготовка и движение подачи D s .

На рисунке представлена схема резания при сверлении.

Скорость главного движения резания D r определяет скорость резания при сверлении V= м/мин. n – частота вращения сверла.

Скорость движения подачи D s опр-ет величину подачи S. При сверлении разл-ют 3 вида подач: минутную (S м), подачу на 1 оборот сверла (S o) ,подача на зуб(S z) S м =мм/мин. S o =мм/оборот. S z =мм/зуб. S o =, S z =

Глубина резания: t0,5D мм.

Толщина срезаемого слоя а z - минимальное расстояние между двумя последовательными положениями режущей кромки за 1 оборот сверла. а z = S z .

Ширина срезаемого слоя в z изм-ся вдоль режущей кромки сверла и опр-ся по формуле в z =. Площадь поперечного сечения среза, приходящаяся на обе режущие кромки, опр-ся по формулеf=t S o =S o .

10.Силы резания при сверлении.

Природа сил резания действующих на сверло аналогично природе сил, действующих на режущий клин токарного резца. Вместе с тем резание при сверлении имеет ряд отличительных особенностей от процесса резания при точении. Сверло явл-ся многолезвийным режущим инструментом и совершает работу 5 режущими кромками (2 главными, 2 вспомогательными и поперечной). На каждую режущую кромку сверла действует равнодействующая сила сопряжения резанию P, приложенная в некоторой точке А.(рис 19). На поперечную кромку действует сила Р nk , направленная вдоль оси х в направлении, противоположном направлению движения подачи и пара сил лежащих в плоскости перпендикулярной оси сверла (на рисунке не показано). На каждую направляющую ленточку действует сила трения ленточки (Р тр л) об обработанную поверхность. Сила Р может быть разложена на 3 составляющие силы: Силу Р z , главную составляющую силы резания, силу Р У -радиальную составляющую силы резания и силу Р х – осевую составляющую силы резания (см рис 19). Силы Р У на режущих кромках направлены навстречу друг другу и при правильной заточке равны по величине, причем действие их уравновешивается и равно 0. Осевая сила Р о действующая вдоль оси сверла будет складываться: Р о =2 Р х + Р nk +2 Р тр л х.

Суммарный крутящий момент М кр, действующий на сверло, складывается из момента М от сил Р z , момента М nk на поперечной кромке и момента М л от сил трения на цилиндрических ленточках сверла М кр =М+ М nk + М л.

Действующая в процессе работы на сверло осевая сила и крутящий момент явл-ся исходными данными для расчета сверла и элементов станка на прочность, жесткость и виброустойчивость. Осевая сила нагружает коробку подач станка и при больших ее значениях возможна потеря продольной устойчивости сверла и его изгиб. Крутящийц момент нагружает коробку скоростей станка, и по нему проверяются условия резания М кр ≤ М шп.ст. Для опр-ия величины Р о и М кр при сверлении и рассверливании применяют 2 метода: 1.экспериментальный 2.расчет по империческим зависимостям

Р о = где -к-т для условий принятых при разработке нормативных документовd –диаметр сверла, S –подача, t –глубина резания (1/2 диаметра сверла), Zp=0 при сверлении, Zp отличен от 0 при рассверливании, –к-т учитывающий конкретные условия обработки.