7.2 Выбор средств технологического оснащения

Выбранные, при разработке маршрута обработки, станки вполне удовлетворяют требованиям по мощности и точности (дополнительную проверку по мощности произведем при расчетах режимов резания). Поэтому выбираем только режущий инструмент для обработки и материал режущей части инструмента. Упор сделаем на твердосплавные резцы с механическим креплением режущей части. Резцы такого типа применяются в основном для станков с ЧПУ [5].

Исходя из характера обработки и материала детали выбираем материал режущей части инструмента Т15К6. На 5 операции (1 вариант) используется оправка для точения внутренних поверхностей двумя резцами одновременно. Сверла изготовлены из быстрорежущей стали Р6М5. Здесь также используются специальные, комбинированные сверла (центровка + сверло  10) [6]. Это позволит уменьшить число вспомогательных переходов и операций центрирования. Для отделочных операций (операции №15, 20) используются резцы с режущей частью из минералокерамики В3. Что позволяет существенно увеличить скорость и улучшить качество обработки [12]. Геометрия резцов, используемых для обработки данной детали стандартная и взяты резцы из справочников [5,6,19]. Во втором варианте обработки на отделочных операциях применяются операции шлифования. Шлифование производится инструментом изготовленным из титанистого электрокорунда 4А. Тип круга – ПП. Диаметр круга для внутреннего шлифования – 60мм, наружного 150мм. Высота круга для внутреннего шлифования Н=20мм; наружного – 65мм [6].

7.3 Определение режимов резания (1вариант)

Операция №5.

Точение торца (черновой переход).

Глубина резания t=1,3мм.

Подачу определяем из таблицы 11 6 s=1 мм/об.

Скорость резания определим из формулы:

, где (30)

Коэффициент C_v=340; показатели степени m=0,2; x=0,15; y=0,45 для материала режущей части резца твердого сплава Т15К6 по табл. 17[6]. Т=45 мин – стойкость инструмента при одноинструментальной обработке; K_v – поправочный коэффициент для стали рассчитываемый по формуле:

, где (31)

К_г=1 – коэффициент характеризующий группу стали по обрабатываемости при _в=650 Мпа для конструкционной легированной стали 40ХЛ, выбранный по табл. 2 [6].

Частоту вращения шпинделя станка определим по формуле:

, где (32)

D – диаметр обработки;

V – скорость резания;

По паспорту станка принимаем n=400 об/мин.

Тогда скорость резания примет значение:

Точение торца (чистовой переход).

Глубина резания t=0,5мм. Припуски определяются из раннее рассчитанных операционных размеров.

По табл. 14 [6] выбираем подачу s=0,55K_s=0,550,45=0,25 мм/об, так как обрабатываемая сталь 40ХЛ с _в=650 Мпа.

Рассчитываем скорость резания по формуле:

, где

Коэффициент C_v=420; показатели степени m=0,2; x=0,15; y=0,2 для материала режущей части резца твердого сплава Т15К6 по табл. 17[6]. Т=45 мин – стойкость инструмента при одноинструментальной обработке.

Определим частоту вращения шпинделя:

По паспорту станка принимаем n=800 об/мин.

Тогда скорость резания примет значение:

Определим усилия резания (усилия считаем по черновому переходу, как наиболее нагружающему).

Сила резания находится по формуле:

, где (33)

С_p – коэффициент, x, y, n – показатели степени для трех координат, принимаем по таблице 22[6].

P_z: C_p=300; x=1; y=0,75; n=-0,15

P_y: C_p=243; x=0,9; y=0,6; n=-0,3

P_z: C_p=339; x=1; y=0,5; n=-0,4

K_p – поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания, рассчитываемый по формуле:

K_p=K_{ p}K_{ p}K_{ p}K_{ p}K_rp, где (34)

по таблице 9[6].

K_{ p} для главного угла в плане =45 принимаем по табл. 23[6]:

K_{ p}(P_z)=1,0;

K_{ p}(P_y)=1,0;

K_{ p}(P_x)=1,0.

K_{ p} для переднего угла =10 принимаем по табл. 23[6]:

K_{ p} (P_z)=1,0;

K_{ p} (P_y)=1,0;

K_{ p} (P_x)=1,0.

K_p для угла наклона главного лезвия =0 принимаем по табл. 23[6]:

K_p (P_z)=1,0;

K_p (P_y)=1,0;

K_p (P_x)=1,0.

K_rp – коэффициент для твердого сплава не учитывается.

Исходя из принятых значений получаем:

K_pz=0,89111=0,89;

K_py=0,89111=0,89;

K_px=0,89111=0,89.

Получаем силы резания:

Считаем мощность резания:

(35)

Мощность привода выбранного станка (22 кВт) превышает мощность резания, значит он подходит для обработки данной детали на этом переходе.

Черновое растачивание  118,8 и  78,8 мм.

Обработка ведется двумя инструментами одновременно. Расчет будем вести по наибольшему диаметру.

t=1,75 мм.

Величину подачи определяем из таблицы 12 [6] s=1мм/об.

Скорость резания определим из формулы:

, где

Коэффициент C_v=340; показатели степени m=0,2; x=0,15; y=0,45 для материала режущей части резца твердого сплава Т15К6 по табл. 17[6]. Т=100 мин – стойкость инструмента при многоинструментальной обработке [18]:

Число оборотов шпинделя станка:

По паспорту станка принимаем n=400 об/мин.

Тогда скорость резания примет значение:

Определим усилия резания.

Сила резания находится по формуле:

, где

С_p – коэффициент, x, y, n – показатели степени для трех координат, принимаем по таблице 22 [6].

P_z: C_p=300; x=1; y=0,75; n=-0,15

P_y: C_p=243; x=0,9; y=0,6; n=-0,3

P_z: C_p=339; x=1; y=0,5; n=-0,4

K_p – поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания, рассчитываемый по формуле:

K_p=K_{ p}K_{ p}K_{ p}K_{ p}K_rp, где

по таблице 9[6].

K_{ p} для главного угла в плане =90 принимаем по табл. 23[6]:

K_{ p}(P_z)=0,89;

K_{ p}(P_y)=0,5;

K_{ p}(P_x)=1,17.

K_{ p} для переднего угла =10 принимаем по табл. 23[6]:

K_{ p} (P_z)=1,0;

K_{ p} (P_y)=1,0;

K_{ p} (P_x)=1,0.

K_p для угла наклона главного лезвия =5 принимаем по табл. 23[6]: K_p (P_z)=1,0;

K_p (P_y)=1,25;

K_p (P_x)=0,85.

K_rp для радиуса при вершине r=2 мм принимаем по табл. 23[6]:

K_rp (P_z)=1,0;

K_rp (P_y)=1,0;

K_rp (P_x)=1,0.

Исходя из принятых значений получаем:

K_pz=0,890,89111=0,79;

K_py=0,890,511,251=0,56;

K_px=0,891,1710,851=0,89.

Получаем силы резания:

Считаем мощность резания:

Мощность привода выбранного станка (22 кВт) превышает мощность резания, значит он подходит для обработки данной детали.

Чистовое растачивание  119,8 мм и 79,8мм.

t=0,5мм.

По табл. 14 [6] выбираем подачу s=0,33K_s=0,330,45=0,15 мм/об, так как обрабатываемая сталь 40ХЛ с _в=650 Мпа.

Рассчитываем скорость резания по формуле:

, где

Коэффициент C_v=420; показатели степени m=0,2; x=0,15; y=0,2 для материала режущей части резца твердого сплава Т15К6 по табл. 17[6]. Т=100мин – стойкость инструмента при многоинструментальной обработке.

Определим частоту вращения шпинделя:

По паспорту станка принимаем n=800 об/мин.

Тогда скорость резания примет значение:

Растачивание внутренней канавки  120,25.

t=2,5мм;

По табл. 14 [6] выбираем подачу s=0,33K_s=0,330,45=0,15 мм/об, так как обрабатываемая сталь 40ХЛ с _в=650 Мпа.

Рассчитываем скорость резания по формуле:

, где

Коэффициент C_v=420; показатели степени m=0,2; x=0,15; y=0,2 для материала режущей части резца твердого сплава Т15К6 по табл. 17[6].

Т=45 мин – стойкость инструмента при одноинструментальной обработке.

Определим частоту вращения шпинделя:

По паспорту станка принимаем n=630 об/мин.

Тогда скорость резания примет значение:

Операция №10.

Черновое точение  142 мм.

1 переход.

t=4 мм.

Подачу определяем из таблицы 11 6 s=1 мм/об.

Скорость резания определим из формулы:

, где

Коэффициент C_v=340; показатели степени m=0,2; x=0,15; y=0,45 для материала режущей части резца твердого сплава Т15К6 по табл. 17[6]. Т=45 мин – стойкость инструмента при одноинструментальной обработке; K_v – поправочный коэффициент для стали рассчитываемый по формуле:

, где

К_г=1 – коэффициент характеризующий группу стали по обрабатываемости при _в=650 Мпа для конструкционной легированной стали 40ХЛ, выбранный по табл. 2 [6].

Частоту вращения шпинделя станка определим по формуле:

, где

D – диаметр обработки;

V – скорость резания;

По паспорту станка принимаем n=315 об/мин.

Тогда скорость резания примет значение:

Определим усилия резания.

Сила резания находится по формуле:

, где

С_p – коэффициент, x, y, n – показатели степени для трех координат, принимаем по таблице 22[6].

P_z: C_p=300; x=1; y=0,75; n=-0,15

P_y: C_p=243; x=0,9; y=0,6; n=-0,3

P_z: C_p=339; x=1; y=0,5; n=-0,4

K_p – поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания, рассчитываемый по формуле:

K_p=K_{ p}K_{ p}K_{ p}K_{ p}K_rp, где

по таблице 9[6].

K_{ p} для главного угла в плане =90 принимаем по табл. 23[6]:

K_{ p}(P_z)=0,89;

K_{ p}(P_y)=0,5;

K_{ p}(P_x)=1,17.

K_{ p} для переднего угла =10 принимаем по табл. 23[6]:

K_{ p} (P_z)=1,0;

K_{ p} (P_y)=1,0;

K_{ p} (P_x)=1,0.

K_p для угла наклона главного лезвия =5 принимаем по табл. 23[6]:

K_p (P_z)=1,0;

K_p (P_y)=1,25;

K_p (P_x)=0,85.

K_rp для радиуса при вершине r=2 мм принимаем по табл. 23[6]:

K_rp (P_z)=1,0;

K_rp (P_y)=1,0;

K_rp (P_x)=1,0.

Исходя из принятых значений получаем:

K_pz=0,890,89111=0,79;

K_py=0,890,511,251=0,56;

K_px=0,891,1710,851=0,89.

Получаем силы резания:

Считаем мощность резания:

Мощность привода выбранного станка (22 кВт) превышает мощность резания, значит он подходит для обработки данной детали.

Для второго перехода

t=3,2 мм; s=1 мм/об; V=140 м/мин; n=315 об/мин.

Чистовое точение  130,78 мм.

t=0,26 мм.

По табл. 14 [6] выбираем подачу s=0,55K_s=0,550,45=0,25мм/об, так как обрабатываемая сталь 40ХЛ с _в=650 Мпа.

Рассчитываем скорость резания по формуле:

, где

Коэффициент C_v=420; показатели степени m=0,2; x=0,15; y=0,2 для материала режущей части резца твердого сплава Т15К6 по табл. 17[6]. Т=45 мин – стойкость инструмента при одноинструментальной обработке;

Определим частоту вращения шпинделя:

По паспорту станка принимаем n=800 об/мин.

Тогда скорость резания примет значение:

Черновое растачивание  118,8 мм.

t=1,75 мм.

Величину подачи определяем из таблицы 12 [6] s=0,8 мм/об.

Скорость резания определим из формулы:

, где

Коэффициент C_v=340; показатели степени m=0,2; x=0,15; y=0,45 для материала режущей части резца твердого сплава Т15К6 по табл. 17[6]. Т=45 мин – стойкость инструмента при одноинструментальной обработке:

Число оборотов шпинделя станка:

По паспорту станка принимаем n=500 об/мин.

Тогда скорость резания примет значение:

Определим усилия резания.

Сила резания находится по формуле:

, где

С_p – коэффициент, x, y, n – показатели степени для трех координат, принимаем по таблице 22 [6].

P_z: C_p=300; x=1; y=0,75; n=-0,15

P_y: C_p=243; x=0,9; y=0,6; n=-0,3

P_z: C_p=339; x=1; y=0,5; n=-0,4

K_p – поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания, рассчитываемый по формуле:

K_p=K_{ p}K_{ p}K_{ p}K_{ p}K_rp, где

по таблице 9[6].

K_{ p} для главного угла в плане =90 принимаем по табл. 23[6]:

K_{ p}(P_z)=0,89;

K_{ p}(P_y)=0,5;

K_{ p}(P_x)=1,17.

K_{ p} для переднего угла =10 принимаем по табл. 23[6]:

K_{ p} (P_z)=1,0;

K_{ p} (P_y)=1,0;

K_{ p} (P_x)=1,0.

K_p для угла наклона главного лезвия =5 принимаем по табл. 23[6]:

K_p (P_z)=1,0;

K_p (P_y)=1,25;

K_p (P_x)=0,85.

K_rp для радиуса при вершине r=2 мм принимаем по табл. 23[6]:

K_rp (P_z)=1,0;

K_rp (P_y)=1,0;

K_rp (P_x)=1,0.

Исходя из принятых значений получаем:

K_pz=0,890,89111=0,79;

K_py=0,890,511,251=0,56;

K_px=0,891,1710,851=0,89.

Получаем силы резания:

Считаем мощность резания:

Мощность привода выбранного станка (22кВт) превышает мощность резания, значит он подходит для обработки данной детали

Чистовое растачивание  119,8 мм.

t=0,5 мм.

По табл. 14 [6] выбираем подачу s=0,33K_s=0,330,45=0,15 мм/об, так как обрабатываемая сталь 40ХЛ с _в=650 Мпа.

Рассчитываем скорость резания по формуле:

, где

Коэффициент C_v=420; показатели степени m=0,2; x=0,15; y=0,2 для материала режущей части резца твердого сплава Т15К6 по табл. 17[6]. Т=45 мин – стойкость инструмента при одноинструментальной обработке;

Определим частоту вращения шпинделя:

По паспорту станка принимаем n=800 об/мин.

Тогда скорость резания примет значение:

.

Сверление отверстий  10 по торцу детали комбинированными сверлами (2 сверла).

Глубина резания t=0,5D=0,510=5 мм.

Подачу определяем, исходя из необходимости получения шероховатости Ra=12,5 мкм, по таблице 25 [6] s=0,15 мм/об.

Скорость резания при сверлении определяем по формуле:

, где (36)

Коэффициент C_v=7,0; показатели степени m=0,2; q=0,4; y=0,7 для материала сверла по табл. 28 [6]. Т=25 мин по табл. 30 [6].

K_v – поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания, определяется по формуле:

K_v=K_{ v}K_{и v}K_{l v}, где (37)

Коэффициент на обрабатываемый материал:

, где

К_г=1,0; n_v=1,0.

Коэффициент на инструментальный материал К_иv=1,0 по табл. 6 [6].

Коэффициент, учитывающий глубину сверления K_{l v}=1,0 по табл. 31 [6]. Исходя из полученных данных:

Частоту вращения инструментальных головок определим по формуле:

По паспорту станка принимаем n=1250 об/мин.

Крутящий момент определим по формуле:

, где (38)

С_м=0,0345; q=2,0; y=0,8 по табл. 32 [6].

Коэффициент, учитывающий фактические условия обработки определяется выражением:

, где (39)

n=0,75 по таблице 9 [6]. Тогда получаем:

Осевую силу при сверлении определяем по формуле:

, где (40)

С_р=68; q=1,0; y=0,7 по табл. 32 [6]. Тогда получаем:

Мощность резания при сверлении определяется по формуле:

(41)

Мощность приводного вала инструмента станка (3,5 кВт) превышает расчетную, следовательно, рассчитанные режимы резания при сверлении можно осуществить на данном станке.

Сверление отверстия  12 по диаметру детали.

Глубина резания t=0,5D=0,512=6 мм.

Подачу определяем, исходя из необходимости получения шероховатости Ra=12,5 мкм, по таблице 25 [6] s=0,28 мм/об.

Скорость резания при сверлении определяем по формуле:

, где

Коэффициент C_v=7,0; показатели степени m=0,2; q=0,4; y=0,7 для материала сверла по табл. 28 [6]. Т=25 мин по табл. 30 [6].

K_v – поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания, определяется по формуле:

K_v=K_{ v}K_{и v}K_{l v}, где

Коэффициент на обрабатываемый материал:

, где

К_г=1,0; n_v=1,0.

Коэффициент на инструментальный материал К_иv=1,0 по табл. 6 [6].

Коэффициент, учитывающий глубину сверления K_lv=1,0 по табл. 31 [6]. Исходя из полученных данных:

Частоту вращения инструментальной головки определим по формуле:

По паспорту станка принимаем n=800 об/мин.

Тогда скорость резания примет значение:

Крутящий момент определим по формуле:

, где

С_м=0,0345; q=2,0; y=0,8 по табл. 32 [6].

Коэффициент, учитывающий фактические условия обработки определяется выражением:

, где

n=0,75 по таблице 9 [6]. Тогда получаем:

Осевую силу при сверлении определяем по формуле:

, где

С_р=68; q=1,0; y=0,7 по табл. 32 [6]. Тогда получаем:

Мощность резания при сверлении определяется по формуле:

Мощность приводного вала инструмента станка (3,5 кВт) превышает расчетную, следовательно, рассчитанные режимы резания при сверлении можно осуществить на данном станке.

Операция №15.

Тонкое растачивание 120Н7(^+0,035).

t=0,1мм; Ra=2,5 мкм.

Отделочная токарная обработка имеет ряд особенностей, отличающих ее от чернового и межоперационного точения, поэтому рекомендуемые режимы резания при тонком точении определяем из справочника [19].

Подачу определяем по табл. 51 [19] s=0,08мм/об.

Стойкость инструмента Т=90мин по табл. 18 [19]

V=600 м/мин по табл. 51 [19].

Определим частоту вращения шпинделя:

По паспорту станка принимаем n=1600 об/мин.

Тогда скорость резания примет значение:

.

Тонкое растачивание 80Н8(^+0,046).

t=0,1мм; Ra=1,25 мкм.

Подачу определяем по табл. 51 [19] s=0,04мм/об.

Стойкость инструмента Т=90мин по табл. 18 [19]

V=600 м/мин по табл. 51 [19].

Определим частоту вращения шпинделя:

По паспорту станка принимаем n=2500 об/мин.

Тогда скорость резания примет значение:

.

Операция №20.

Тонкое точение 130k6().

t=0,11мм; Ra=3,2 мкм.

Подачу определяем по табл. 51 [19] s=0,1мм/об.

Стойкость инструмента Т=70мин по табл. 18 [19]

V=500 м/мин по табл. 51 [19].

Определим частоту вращения шпинделя:

По паспорту станка принимаем n=1250 об/мин.

Тогда скорость резания примет значение:

.

Режимы резания для первого варианта рассчитаны. Во втором варианте на 5 операции вместо оправки используются стандартные резцы.