Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1261 вуз, 4605 предмет.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Кузбасский государственный технический университет
Предмет:
Металлорежущие станки и инструменты
Файл:

А.Н. Коротков Оптимизация режима резания при точении на ЭВМ

.pdf
Скачиваний:
37
Добавлен:
19.08.2013
Размер:
190.82 Кб
Скачать
☆

Министерство образования Российской Федерации Кузбасский государственный технический университет Кафедра металлорежущих станков и инструментов

Оптимизация режима резания при точении на ЭВМ

Методические указания для проведения практических занятий по дисциплине "Интенсификация процессов резания" для студентов дневной формы обучения специальности 120200 "Металлорежущие станки и инструменты" специализации 120230 "Исследование процессов формообразования, резания и технология инструментального производства"

Составители А.Н. Коротков К.А. Павловец В.С. Люкшин

Утверждено на заседании кафедры Протокол № 16 от 21.12.99

Рекомендовано к печати учебнометодической комиссией специальности 120200 Протокол № 16 от 21.12.99

Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2000

1

1. ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Работу проводят с целью освоения методики оптимизации режима резания при точении по критерию стойкости инструмента. В обычных случаях параметр стойкости выбирается как рекомендуемая величина, кратная часу. Это слишком упрощенный подход, который не учитывает ряд моментов. В частности, стойкость инструмента напрямую связана с производительностью обработки и себестоимостью изготовления детали. Например, если назначить большую стойкость инструменту (больше 2-х часов) , то инструмент будет работать долго, но производительность будет невысокой. С другой стороны, если сделать стойкость 10 минут, то инструмент будет быстро изнашиваться и выходить из строя, но производительность будет высокой. На практике эти нюансы, к сожалению, не учитываются из-за сложности их реализации (требуется многократный пересчет режима резания для определения оптимальной величины стойкости).

Данная работа направлена на решение этой задачи на основе использования ЭВМ и с помощью специально разработанной программы.

2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Назначение режима резания при точении включает в себя ряд следующих действий:

1. Рассматривается либо назначается техпроцесс обработки данного изделия.

2.Назначается металлорежущее оборудование.

3.Назначается инструмент (марка инструментального материала, геометрия режущей части, сечение державки и (!) стойкость режущей пластинки).

4.По проходам и переходам определяется глубина резания:

t =

D1 −

D2

.

(1)

2

 

 

 

 

 

5. Выбирается рекомендуемая подача (S) по справочнику в зависимости от исходных данных и требований по обработке (Рекомендуемая по справочнику подача корректируется по паспортным данным станка (Sск)).

2

6. Определяется теоретическая скорость резания:

Vр =

 

 

Cv

 

Kv .

(2)

Tm txv Syp

 

 

 

 

 

ск

 

 

6.1. Определяется теоретическая частота вращения:

 

n p =

1000

V р

.

(3)

 

π

 

D1

 

 

 

 

 

6.2. Теоретическая частота вращения корректируется по

паспортным данным станка (nск).

 

 

 

 

 

 

 

6.3. Определяется действительная скорость резания:

 

V = π

D1 nск .

(4)

 

 

 

 

1000

 

 

7. Проверка назначенного режима резания.

7.1. Проверка по мощности:

Nc ≥ Np ,

 

где Nс – эффективная мощность станка на шпинделе;

Np – мощность потребная на резание.

 

Nc=Nд η

,

где Nд – мощность двигателя станка;

 

η - КПД передаточных механизмов.

 

Np =

Pz V

,

6120

 

 

где Pz – тангенциальная составляющая силы резания.

P =

C

p

t xpz S ypz V npz K

p

.

z

 

 

 

7.2. Проверка по механизму подач:

Q ≥ Px ,

где: Q – допустимое тяговое усилие механизма подач; Px – осевая составляющая силы резания.

P =

C

p

t xpx S ypx V npx K

p

.

x

 

 

 

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

3

7.3. Проверка по прочности державки резца:

Pz

≤

B H

2 [σ ]

,

(11)

6

l

 

 

 

 

где В, Н – ширина и высота сечения державки; [σ ] – предел прочности материала державки; l – длина вылета резца из резцедержателя.

8. Определяется основное технологическое время:

To =

L k

,

(12)

Sск nск

где k – количество проходов;

 

 

 

 

 

L - общая длина перемещения инструмента:

 

L = l1 + l2 + l3 ,

(13)

где l1 , l3 – длина врезания и перебега;

 

 

l2 – длина обрабатываемой поверхности

детали на данном

переходе.

 

 

 

3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

3.1. Получить у преподавателя задание для расчёта и назначения наиболее оптимального режима резания при точении и выписать из приложения исходные данные для его выполнения.

3.2. При запуске программы ЭВМ запросит следующие исходные данные:

для заготовки:

диаметр заготовки (D1); диаметр обработанной детали (D2); длина детали (L); материал обрабатываемой заготовки (1-сталь, 2-чугун); свойства материала (SIGMAв) или (HB).

для проходного резца:

ширину державки резца (B); высоту державки резца (Н); передний угол резца (gamma); главный угол в плане (fi); вспомогательный угол в плане (fi1) и радиус при вершине резца (r); стойкость резца (Т) - задаётся дискретно в интервале от 10 до 120 минут.

Тип станка (1-1К62, 2-1А616). Планируемый объём выпуска (V).

4

Время, в течение которого планируется произвести V деталей.

3.3.Производится расчёт поправочных коэффициентов для проходного и отрезного резца с последующим выводом полученных коэффициентов на экран.

3.4.Определяются глубина резания (t) и количество проходов (k), которые выводятся на экран.

3.5.Для дальнейших расчётов выбирается диапазон подач и максимальная подача, входящая в выбранный диапазон из паспортных данных станка.

3.6.Программа определяет скорость Vр и частоту вращения np.

3.6.1. Необходимо скорректировать полученную частоту согласно паспортным данным станка, взяв ближайшее меньшее, с последующим вводом в программу.

3.6.2. Рассчитывается действительная скорость резания Vд с выводом результата на экран.

3.7. Производится проверка режима резания. 3.7.1. Проверка по мощности привода станка.

Если проверка по мощности не выполняется, то необходимо уменьшить подачу s (т.е. взять ближайшую меньшую из паспорта станка).

3.7.2.Проверка по прочности механизма подач станка. Если проверка не выполняется, то см. пункт 3.7.1.

3.7.3.Проверка прочности державки:

Если проверка не выполняется, то см. пункт 3.7.1.

3.7.4.Проверка для операции отрезка проводится аналогично п. 3.7.1. и 3.7.3.

3.8.Производится вычисление основного технологического времени с выводом результатов при обработке заготовки проходным резцом на экран.

3.8.1.Для расчёта основного времени на отрезку выбирают ширину отрезного резца и диапазон подач с последующим вводом максимальной подачи, входящей в выбранный диапазон, по паспортным данным станка, на экран. После чего на экран выводятся скорость Vр и частота вращения nр.

3.8.2.Необходимо скорректировать полученную частоту согласно паспортным данным станка, взяв ближайшее меньшее, с последующим вводом в программу.

5

3.8.3. Производится расчёт действительной скорости резания Vд с выводом результата на экран.

По результатам проведённых расчётов производится вычисление основного времени с выводом результатов, при отрезке, на экран.

3.9. На окончательном этапе оптимизируется режим резания по параметру стойкости с выводом на экран следующих величин:

-подача и частота вращения, при обработке и отрезке;

-время на обработку одной детали;

-время на обработку партии деталей;

-время на обработку партии деталей в часах;

-оплата труда рабочему;

-кол-во проходных резцов;

-кол-во отрезных резцов;

-затраты на проходные резцы;

-затраты на отрезные резцы;

-общие затраты равны.

Полученные данные позволяют выбрать наиболее экономичный режим резания.

4. ПРИМЕР ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА РЕЗАНИЯ

4.1. Исходные данные:

Определить экономичный режим точения детали – вал, операция – черновая, D1 = 80 мм, D2 = 64мм, L = 320 мм, материал заготовки – сталь, σв = 60 кг/мм2, ВхН = 16х25, γ = 20°, φ = 45°,φ1 = 45°, r = 0,8 мм,

станок – мод. 1К62, объём выпуска = 100000 деталей, срок выполнения

58дней.

4.2.После ввода исходных данных программа выдаёт на экран следующее (данные выводимые на экран приведены ниже мелким шрифтом):

Расчёт поправочных коэффициентов для проходного резца:

Kv = 0.8902807

Kp = 0.6860834

Расчёт поправочных коэффициентов для отрезного резца:

Kv = 0.6410114

Kp = 0.6748921

Расчёт основного времени: Глубина резания t = 4

6

Количество проходов k = 2

Из предложенной ниже таблицы для t = 4 мм и диаметра детали D1 =80 выберите диапазон подач.

Введите максимальную подачу, входящую в выбранный диапазон, по паспортным данным станка (паспортные данные подач приведены ниже).

Таблица рекомендуемых интервалов подач для обработки стали.

___________________________________________________________________

I Диаметр

I

Подача S,

мм/об, при глубине резания t, мм

I

I детали,

I

------------------------------------------------- до 3

 

I св.3 до 5 I св.5 до 8

 

 

 

I

I мм

I

 

I св.8 до 12 I

I---------------

I------------ ----------- ----------- ------------

 

 

I

 

 

I

 

 

I

 

 

I

I До 20

I

0.3

- 0.4

I

---

I

---

I

---

I

I Св.20 до 40

I

0.4

- 0.5

I 0.3

- 0.4 I

---

I

---

I

I Св.40 до 60

I

0.5

- 0.9

I 0.4

- 0.8 I 0.3

- 0.7

I

---

I

I Св.60 до 100

I

0.6

- 1.2

I 0.5

 

- 1.1

I 0.5

- 0.9

I 0.4

- 0.8

I

I Св.100 до 400 I

0.8

- 1.3

I 0.7

 

- 1.2

I 0.6

- 1.0

I 0.5

- 0.9

I

I_______________I____________I___________I___________I____________I

Подачи (мм/об.): 0.07 ; 0.074 ; 0.084 ; 0.097 ; 0.11 ;

0.12 ; 0.13 ; 0.14 ; 0.15 ; 0.17 ; 0.195 ; 0.21 ; 0.23 ; 0.26 ; 0.28 ; 0.3 ; 0.34 ; 0.39 ; 0.43 ; 0.47 ; 0.52 ; 0.57 ; 0.61 ; 0.7 ; 0.78 ; 0.87 ; 0.95 ; 1.04 ; 1.14 ; 1.21 ; 1.4 ; 1.56 ; 1.74 ; 1.9 ; 2.08 ; 2.28 ; 2.42 ; 2.8 ; 3.12 ; 3.48 ; 3.8 ; 4.16.

Для нашего варианта выбираем диапазон подач 0.5 ÷ 1.1, а из паспортных данных станка подачу 1.04 (т.к. это максимальная величина среди входящих в рекомендуемый диапазон). На запрос программы вводим выбранную подачу (подача вводится оператором и в примере она показана жирным шрифтом).

Введите подачу при стойкости резца Т = 10, s = 1.04 Cкорость Vp(1)= 152.4165 при стойкости резца Т = 10 Частота вращения np(1)= 606.4458 при стойкости резца

Т = 10 Далее необходимо скорректировать полученную частоту

вращения согласно паспортным данным станка, взяв ближайшее меньшее

Частоты вращения (об/мин): 12.5 ; 16 ; 20 ; 25 ; 31.5 ;

40 ; 50 ; 63 ; 80 ; 100 ; 125 ; 160 ; 200 ; 250 ; 315 ; 400 ; 500 ; 630 ; 680 ; 800 ; 1000 ; 1250 ; 1600 ; 2000

Мы принимаем частоту вращения nск = 500 и вводим в

программу.

7

Далее на экран монитора выводится следующее:

Действительная скорость резания Vд(1)= 125,6637 при стойкости резца Т = 10

Проверка режима Проверка по мощности привода станка:

Проверка по мощности привода станка при Т = 10 не выполняется!

Т.к. условия не выполняется, необходимо уменьшить подачу s (т.е. взять ближайшую меньшую из паспорта станка)!

Далее мы принимаем меньшую подачу, а именно s = 0,95, но проверка по мощности привода станка по-прежнему не выполняется и мы последовательно уменьшаем подачу по паспортным данным станка от s = 0,87 до s = 0,61, т.е. до тех пор пока условия не будут выполнены.

Проверка по прочности механизма подач станка:

Проверка по прочности механизма подач станка при Т = 10 выполняется!

Проверка прoчности державки:

Проверка по прочности державки при Т = 10 выполняется! Основное время:

To = 1,562199

Аналогично считаются и режимы резания при Т = 20, 40, 60, 120 минут. После проведения расчёта по всем Т на экран выводится следующее:

Вывод результатов при обработке заготовки проходным резцом.

при стойкости Т = 10 основное время То = 1,562199 при стойкости Т = 20 основное время То = 1,36421 при стойкости Т = 40 основное время То = 1,557692 при стойкости Т = 60 основное время То = 1,557692 при стойкости Т = 120 основное время То = 1,978022 Расчёт основного времени на отрезку.

Из ниже приведённой таблицы по диаметру детали D2 = 64 выберите ширину резца - b и диапазон подач.

Таблица рекомендуемых интервалов подач при отрезании (для стали).

8

_________________________________________________

I Диаметр

 

I

Ширина

I

Подача S,

I

I детали, мм

I резца, мм I

мм/об.

I

I----------------

До 20

I-----------

 

 

 

I------------------

 

 

I

I

I

 

3

 

I

0.06

- 0.08

I

I Св. 20

до 40

I

3

-

4

I

0.1

- 0.12

I

I Св. 40

до 60

I

4

-

5

I

0.13

- 0.16

I

I Св. 60

до 100

I

5

-

8

I

0.16

- 0.23

I

I Св. 100 до 150

I

6

-

10

I

0.18

- 0.26

I

I

Св.

150

I

10

-

15

I

0.28

- 0.36

I

I________________I___________I__________________I

Введите ширину отрезного резца b = 5

Для нашего варианта выбираем диапазон подач 0.16 ÷ 0.23, а из паспортных данных станка подачу 0.23 (т.к. она максимальная подача из входящая в рекомендуемый диапазон). И на запрос программы вводим выбранную подачу.

Введите подачу при стойкости резца Т = 10, s = 0.23 Cкорость Vp(1)= 61.60009 при стойкости резца Т = 10 Частота вращения np(1)= 306.3737 при стойкости резца Т

= 10

Далее необходимо скорректировать полученную частоту вращения согласно паспортным данным станка, взяв ближайшее меньшее

Частоты вращения (об/мин): 12.5 ; 16 ; 20 ; 25 ; 31.5 ;

40 ; 50 ; 63 ; 80 ; 100 ; 125 ; 160 ; 200 ; 250 ; 315 ; 400 ; 500 ; 630 ; 680 ; 800 ; 1000 ; 1250 ; 1600 ; 2000

Принимаем np1 = 250

Действительная скорость резания Vд(1)= 50.26548 при стойкости резца Т = 10

Проверка режима Проверка по мощности привода станка:

Проверка по мощности привода станка при Т = 10 выполняется!

Проверка прочности державки:

Проверка по прочности державки при Т = 10 выполняется! Основное время:

To = 0.5565217

9

Аналогично считаются и режимы резания при Т = 20, 40, 60, 120 минут. После проведения расчёта по всем Т, на экран выводится следующее:

Вывод результатов при отрезке.

при стойкости Т = 10, основное время То = 0.5565217 при стойкости Т = 20, основное время То = 0.5565217 при стойкости Т = 40, основное время То = 0.6956522 при стойкости Т = 60, основное время То = 0.6956522 при стойкости Т = 120, основное время То = 0.8695652 Расчёт и выбор более экономичного режима резания.

Затраты для Т = 10 мин:

Подача при обработке s = 0.61 и частота вращения n = 680 Подача при отрезке s = 0.23 и частота вращения n = 250 время на обработку одной детали = 2.11872 время на обработку партии деталей = 211872 время на обработку партии деталей в часах = 59 оплата труда рабочему = 8850 кол-во проходных резцов = 261 кол-во отрезных резцов = 93 затраты на проходные резцы = 6525 затраты на отрезные резцы = 2790

Партия деталей будет обработана в срок!

Подобным образом считаются и затраты при Т = 20, 40, 60, 120 минут. После вывода на экран данных по всем Т на экран выводится следующее:

Результаты:

При стойкости Т = 10, общие затраты равны: 18165 и партия деталей будет обработана в срок!

При стойкости Т = 20, общие затраты равны: 12360 и партия деталей будет обработана в срок!

При стойкости Т = 40, общие затраты равны: 11945 и партия деталей будет обработана в срок!

При стойкости Т = 60, общие затраты равны: 11150 и партия деталей будет обработана в срок!

При стойкости Т = 120, общие затраты равны: 12940 и партия деталей будет обработана в срок!

Соседние файлы в предмете Металлорежущие станки и инструменты
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности