РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ
СВЕРЛИЛЬНОЙ ГРУППЫ
Расчет режимов резания при сверлении, рассверливании, зенкеровании, развертывании
Глубина резания при сверлении равна половине диаметра, а при рассверливании, зенкеровании и развертывании – полуразности имеющегося и получаемого диаметров (рис. 4.1):
–сверление: t = 0,5∙D ;
–рассверливание, зенкерование и развертывание: t = 0,5∙ (D – d ).
Рис. 4.1. Схема резания:
а – при сверлении; б – при зенкеровании, рассверливании
Подача при сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбирается максимально допустимой по прочности сверла может быть определена по табл. 4.1 в зависимости от обрабатываемого материала и диаметра выполняемого отверстия. При рассверливании отверстий подача, рекомендуемая для сверления, может быть увеличена до 2 раз.
При наличии ограничивающих факторов подачи при сверлении и рассверливании равны. Их определяют умножением табличного значения подачи на соответствующий поправочный коэффициент, приведенный в примечании к таблице.
Таблица 4.1
Подачи, мм/об, при сверлении стали, чугуна, медных и алюминиевых сплавов сверлами из быстрорежущей стали
| Диаметр сверла D , мм | Сталь | |||||
| НВ <160 | 160…240НВ | 240…300НВ | НВ>300 | НВ ≤170 | НВ>170 | |
| 2…4 | 0,09–0,13 | 0,08–0,10 | 0,06–0,07 | 0,04–0,06 | 0,12–0,18 | 0,09–0,12 |
| 4…6 | 0,13–0,19 | 0,10–0,15 | 0,07–0,11 | 0,06–0,09 | 0,18–0,27 | 0,12–0,18 |
| 6…8 | 0,19–0,26 | 0,15–0,20 | 0,11–0,14 | 0,09–0,12 | 0,27–0,36 | 0,18–0,24 |
| 8…10 | 0,26–0,32 | 0,20–0,25 | 0,14–0,17 | 0,12–0,15 | 0,36–0,45 | 0,24–0,31 |
| 10…12 | 0,32–0,36 | 0,25–0,28 | 0,17–0,20 | 0,15–0,17 | 0,45–0,55 | 0,31–0,35 |
| 12…16 | 0,36–0,43 | 0,28–0,33 | 0,20–0,23 | 0,17–0,20 | 0,55–0,66 | 0,35–0,41 |
| 16…20 | 0,43–0,49 | 0,33–0,38 | 0,23–0,27 | 0,20–0,23 | 0,66–0,76 | 0,41–0,47 |
| 20…25 | 0,49–0,58 | 0,38–0,43 | 0,27–0,32 | 0,23–0,26 | 0,76–0,89 | 0,47–0,54 |
| 25…30 | 0,58–0,62 | 0,43–0,48 | 0,32–0,35 | 0,26–0,29 | 0,89–0,96 | 0,54–0,60 |
| 30…40 | 0,62–0,78 | 0,48–0,58 | 0,35–0,42 | 0,29–0,35 | 0,96–1,19 | 0,60–0,71 |
| 40…50 | 0,78–0,89 | 0,58–0,66 | 0,42–0,48 | 0,35–0,40 | 1,19–1,36 | 0,71–0,81 |
| Примечание. Приведенные подачи применяют при сверлении отверстий глубиной l ≤3D с точностью не выше 12-го квалитета в условиях жесткой технологической системы. В противном случае вводят поправочный коэффициенты: 1) на глубину отверстия: К ls = 0,9 при l ≤5D ; К ls = 0,8 при l ≤7D ; К ls = 0,75 при l ≤10D ; 2) на достижение более высокого качества отверстия в связи с последующей операцией развертывания или нарезания резьбы К о s = 0,5. 3) на недостаточную жесткость системы СПИЗ: при средней жесткости К ж s = 0,75; при малой жесткости К ж s = 0,5; 4) на инструментальный материал К И s = 0,6 для сверла с режущей частью из твердого сплава. |
Подачи при зенкеровании приведены в табл. 4.2, а при развертывании – табл. 4.3.
Таблица 4.2
Подача, мм/об, при обработке отверстий зенкерами из быстрорежущей стали и твердого сплава
| Обрабатываемый материал | Диаметр зенкера D , мм | ||||||||
| До 15 | Св. 15 до 20 | Св. 20 до 25 | Св. 25 до 30 | Св. 30 до 35 | Св. 35 до 40 | Св. 40 до 50 | Св. 50 до 60 | Св. 60 до 80 | |
| Сталь | 0,5–0,6 | 0,6–0,7 | 0,7–0,9 | 0,8–1,0 | 0,9–1,1 | 0,9–1,2 | 1,0–1,3 | 1,1–1,3 | 1,2–1,5 |
| Чугун, НВ ≤200 и медные сплавы | 0,7–0,9 | 0,9–1,1 | 1,0–1,2 | 1,1–1,3 | 1,2–1,5 | 1,4–1,7 | 1,6–2,0 | 1,8–2,2 | 2,0–2,4 |
| Чугун, НВ >200 | 0,5–0,6 | 0,6–0,7 | 0,7–0,8 | 0,8–0,9 | 0,9–1,1 | 1,0–1,2 | 1,2–1,4 | 1,3–1,5 | 1,4–1,5 |
| Примечание: 1. Приведенные значения подачи применять для обработки отверстий с допуском не выше 12-го квалитета. Для достижения более высокой точности (9-11-й квалитет), а также при подготовке отверстий под последующую обработку их одной резверткой или под нарезание резьбы метчиком вводить поправочный коэффициент К os = 0,7. 2.При зенкеровании глухих отверстий подача не должна превышать 0,3–0,6 мм/об. |
Таблица 4.3
Подача, мм/об, при предварительном (черновом) развертывании
отверстий развертками из быстрорежущей стали и твердого сплава
| Обрабатываемый материал | Диаметр развертки D , мм | |||||||||
| До 10 | Св. 10 до 15 | Св. 15 до 20 | Св. 20 до 25 | Св. 25 до 30 | Св. 30 до 35 | Св. 35 до 40 | Св. 40 до 50 | Св. 50 до 60 | Св. 60 до 80 | |
| Сталь | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,7 | 2,0 |
| Чугун, НВ ≤200 и медные сплавы | 2,2 | 2,4 | 2,6 | 2,7 | 3,1 | 3,2 | 3,4 | 3,8 | 4,3 | 5,0 |
| Чугун, НВ >200 | 1,7 | 1,9 | 2,0 | 2,2 | 2,4 | 2,6 | 2,7 | 3,1 | 3,4 | 3,8 |
| Примечание: 1. Подачу следует уменьшать: а) при чистовом развертывании в один проход с точностью по 9–11-му квалитету и параметром шероховатости поверхности R a = 3,2…6,3 мкм или при развертывании под полирование и хонингование, умножая на коэффициент К os = 0,8; б) при чистовом развертывании после чернового с точностью по 7-му квалитету и параметром шероховатости поверхности R a = 0,4…0,8 мкм, умножая на коэффициент К os = 0,7; в) при твердосплавной рабочей части, умножая на коэффициент К И s = 0,7. 2.При развертывании глухих отверстий подача не должна превышать 0,2–0,5 мм/об. |
Скорость резания ,м/мин, при сверлении
а при рассверливании, зенкеровании, развертывании
Значения коэффициентов С v и показателей степени приведены для сверления в табл. 4.4, для рассверливания, зенкерования и развертывания – в табл. 4.5, а значения периода стойкости Т – в табл. 4.6.
Таблица 4.4
Значения коэффициента С v и показателей степени в формуле скорости резания при сверлении
| Обрабатываемый материал | Подача s, мм/об | Охлаждение | |||||
| С v | q | y | m | ||||
| Сталь конструкционная углеродистая, σ В = 750МПа | Р6М5 | ≤0,2 >0,2 | 7,0 9,8 | 0,40 | 0,70 0,50 | 0,20 | Есть |
| Сталь жаропрочная 12Х18Н9Т, 141НВ | – | 3,5 | 0,50 | 0,45 | 0,12 | ||
| Чугун серый, 190 НВ | ≤0,3 >0,3 | 14,7 17,1 | 0,25 | 0,55 0,40 | 0,125 | Нет | |
| ВК8 | – | 34,2 | 0,45 | 0,30 | 0,20 | ||
| Чугун ковкий, 150 НВ | Р6М5 | ≤0,3 >0,3 | 21,8 25,3 | 0,25 | 0,55 0,40 | 0,125 | Есть |
| ВК8 | – | 40,4 | 0,45 | 0,3 | 0,20 | Нет | |
| Медные гетерогенные сплавы средней твердости, 100…140 НВ | Р6М5 | ≤0,3 >0,3 | 28,1 32,6 | 0,25 | 0,55 0,40 | 0,125 | Есть |
| Силумин и литейные алюминиевые сплавы, σ В = 100…200МПа, НВ≤ 65; дюралюминий, НВ≤ 100 | ≤0,3 >0,3 | 36,3 40,7 | 0,25 | 0,55 0,40 | 0,125 | ||
| Примечание . Для сверл из быстрорежущей стали рассчитанные по приведенным данным скорости резания действительны при двойной заточке и подточенной перемычке. При одинарной заточке сверл из быстрорежущей стали рассчитанную скорость резания следует уменьшать, умножая ее на коэффициент К з v = 0,7. |
Таблица 4.5
Значения коэффициента С v и показателей степени в формуле скорости резания при рассверливании, зенкеровании и развертывании
| Обрабатываемый материал | Вид обработки | Материал режущей части инструмента | Коэффициент и показатели степени | Охлаждение | ||||
| С v | q | x | y | m | ||||
| Рассверливание | Р6М5 ВК8 | 16,2 10,8 | 0,4 0,6 | 0,2 | 0,5 0,3 | 0,2 0,25 | Есть | |
| Зенкерование | Р6М5 Т15К6 | 16,3 18,0 | 0,3 0,6 | 0,5 0,3 | 0,2 0,25 | |||
| Развертывание | Р6М5 Т15К6 | 10,5 100,6 | 0,3 0,3 | 0,2 | 0,65 0,65 | 0,4 | ||
| Конструкционная углеродистая сталь, σ В = 1600…1800МПа, 49…54НВС | Зенкерование | Т15К6 | 10,0 | 0,6 | 0,3 | 0,6 | 0,45 | |
| Развертывание | 14,0 | 0,4 | 0,75 | 1,05 | 0,85 | |||
| Серый чугун, 190 НВ | Рассверливание | Р6М5 ВК8 | 23,4 56,9 | 0,25 0,5 | 0,1 0,15 | 0,4 0,45 | 0,125 0,4 | Нет |
| Зенкерование | Р6М5 ВК8 | 18,8 105,0 | 0,2 0,4 | 0,1 0,15 | 0,4 0,45 | 0,125 0,4 | ||
| Развертывание | Р6М5 ВК8 | 15,6 109,0 | 0,2 0,2 | 0,1 | 0,5 0,5 | 0,3 0,45 | ||
| Ковкий чугун, 150 НВ | Рассверливание | Р6М5 ВК8 | 34,7 77,4 | 0,25 0,5 | 0,1 0,15 | 0,4 0,45 | 0,125 0,4 | Есть |
| Зенкерование | Р6М5 ВК8 | 27,9 143,0 | 0,2 0,4 | 0,1 0,15 | 0,4 0,45 | 0,125 0,4 | Есть | |
| Развертывание | Р6М5 ВК8 | 23,2 148,0 | 0,2 0,2 | 0,1 | 0,5 0,5 | 0,3 0,45 | Нет |
Таблица 4.6
Средние значения периода стойкости сверл, зенкеров и разверток
| Инструмент (операция) | Обрабатываемый материал | Стойкость Т , мин, при диаметре инструмента, мм | ||||||||
| До 5 | 6–10 | 11–20 | 21–30 | 31–40 | 41–50 | 51–60 | 61–80 | |||
| Быстрорежущая сталь | – | |||||||||
| Твердый сплав | – | – | ||||||||
| Коррозионностойкая сталь | Быстрорежущая сталь | – | – | – | – | |||||
| Сверло (сверление и рассверливание) | Серый и ковкий чугун, медные и алюминиевые сплавы | Быстрорежущая сталь | – | |||||||
| Твердый сплав | – | – | ||||||||
| Зенкеры (зенкерование) | Конструкционная углеродистая и легированная, серый и ковкий чугун | Быстрорежущая сталь и твердый сплав | – | – | ||||||
| Развертки (развертывание) | Конструкционная углеродистая и легированная | Быстрорежущая сталь | – | |||||||
| Твердый сплав | – | |||||||||
| Серый и ковкий чугун | Быстрорежущая сталь | – | – | |||||||
| Твердый сплав | – | – |
Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания
где К MV –коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала (прил. 1-4); K И V –коэффициент на инструментальный материал (прил. 6); К l V – коэффициент, учитывающий глубину сверления (табл. 4.7). При рассверливании и зенкеровании литых или штампованных отверстий вводится дополнительно поправочный коэффициент K nV (прил. 5).
Таблица 4.7
Поправочный коэффициент К l V на скорость резания при сверления, учитывающий глубину обрабатываемого отверстия
Крутящий момент, Н∙м, и осевую силу, Н , рассчитывают по формулам:
– при сверлении
– при рассверливании и зенкеровании
Значения коэффициентов С М и С р и показателей степени приведены в табл. 4.8.
Таблица 4.8
Значения коэффициентов и показателей степени в формулах крутящего момента и осевой силы при сверлении, рассверливании и зенкеровании
| Обрабатываемый материал | Наименование операции | Материал режущей части инструмента | Коэффициент и показатели степени в формулах | |||||||
| крутящего момента | осевой силы | |||||||||
| С М | q | x | y | С р | q | x | y | |||
| Конструкционная углеродистая сталь, σ В = 750МПа | Сверление | Быстрорежущая сталь | 0,0345 | 2,0 | – | 0,8 | 1,0 | – | 0,7 | |
| 0,09 | 1,0 | 0,9 | 0,8 | – | 1,2 | 0,65 | ||||
| Жаропрочная сталь12Х18Н9Т, 141НВ | Сверление | 0,041 | 2,0 | – | 0,7 | 1,0 | – | 0,7 | ||
| Рассверливание и зенкерование | 0,106 | 1,0 | 0,9 | 0,8 | – | 1,2 | 0,65 | |||
| Серый чугун, 190 НВ | Сверление | Твердый сплав | 0,012 | 2,2 | – | 0,8 | 1,2 | – | 0,75 | |
| Рассверливание и зенкерование | 0,196 | 0,85 | 0,8 | 0,7 | – | 1,0 | 0,4 | |||
| Сверление | Быстрорежущая сталь | 0,021 | 2,0 | – | 0,8 | 42,7 | 1,0 | – | 0,8 | |
| Рассверливание и зенкерование | 0,085 | – | 0,75 | 0,8 | 23,5 | – | 1,2 | 0,4 | ||
| Ковкий чугун, 150 НВ | Сверление | Быстрорежущая сталь | 0,021 | 2,0 | – | 0,8 | 43,3 | 1,0 | – | 0,8 |
| Рассверливание и зенкерование | Твердый сплав | 0,01 | 2,2 | – | 0,8 | 32,8 | 1,2 | – | 0,75 | |
| 0,17 | 0,85 | 0,8 | 0,7 | – | 1,0 | 0,4 | ||||
| Примечание. Рассчитанные по формуле осевые силы при сверлении действительны для сверл с подточенной перемычкой; с неподточенной перемычкой осевая сила при сверлении возрастает в 1,33 раза. |
Коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражение
Значения коэффициента К МР приведены для стали и чугуна в прил. 9.
Для определения крутящего момента при развертывании каждый зуб инструмента можно рассматривать как расточной резец. Тогда при диаметре инструмента D крутящий момент, Н∙м,
здесь s z – подача, мм на один зуб инструмента, равная s/z, где s – подача, мм/об, z – число зубьев развертки. Значения коэффициентов и показателей степени представлены в табл.
Мощность резания, кВт, определяют по формуле
где частота вращения инструмента или заготовки, об/мин,
При использовании табл. 4.1 следует руководствоваться следующими рекомендациями:
1.Приведенную подачу при сверлении применяют для жестких деталей с допуском не выше 12-го квалитета под последующую обработку сверлом, зенкером или резцом при глубине сверления / < 3D. Если это условие не соблюдается, то вводят поправочный коэффициент: 0,9 при / < 5D; 0.8 при/< 7D; 0,75 при/< 10D.
2.Подачу при сверлении следует уменьшать, учитывая следующие
технологические факторы:
а) при сверлении отверстий в деталях средней жесткости с допуском не выше 12-го квалитета или под последующую обработку сверлом, зенкером или резцом вводят коэффициент 0,75;
б) при сверлении точных отверстий под последующую обработку развертками или под нарезание резьбы метчиками, при сверлении
центровочными сверлами, при сверлении отверстий в деталях малой жесткости и с неустойчивыми опорными поверхностями вводят коэффициент 0,5.
Для сверления обрабатываемую заготовку (деталь) неподвижно закрепляют в приспособлении, а сверлу сообщают два одновременных движения (рисунок 6.7.1) - вращательное по стрелке, которое называется главным (рабочим) движением или движением резания (обозначается буквой V), и поступательное, направленное вдоль оси сверла, которое называется движением подачи (обозначается буквой f).
Рисунок 6.7.1 Рабочие движения при сверлении (Каталог Sandvik coromant 2012)
При сверлении под влиянием силы резания происходит отделение частиц металла и образование элементов стружки.
Скорость резания, подача и глубина составляют режим резания .
Скорость резания - это путь, проходимый в направлении главного движения наиболее удаленной от оси инструмента точкой режущей кромки в единицу времени.
Рисунок 6.7.2 Элементы резания (Макиенко Н.И. Общий курс слесарного дела М.: Высш. шк. , 1989.)
Если известны частота вращения сверла и его диаметр, то скорость резания (м/мин) подсчитывают по формуле V = πDn/1000*, где π - постоянное число, равное 3,14; D - диаметр сверла, мм; n - частота вращения сверла, об/мин.
*Так как диаметр отверстия выражается в миллиметрах, а скорость резания в метрах в минуту, то произведение πD необходимо разделить на 1000.
Скорость резания зависит от обрабатываемого материала, диаметра, материала, сверла и формы его заточки, подачи, глубины резания и охлаждения. Однако надо помнить общее правило: чем тверже материал, подлежащий сверлению, и больше диаметр сверла, тем меньше скорость резания.
Если известны диаметр сверла и скорость резания, то частоту вращения инструмента и (об/мин) можно определить по формуле n = 1000V/(πD).
Таблица 6.7.1 Режимы сверления в зависимости от диаметров отверстия обрабатываемого материала, материала сверла (Макиенко Н.И. Общий курс слесарного дела М.: Высш. шк. , 1989.)
|
Подача S, мм/об |
Скорость резания V, м/мин, при обработке |
||||
|
Материал |
Диаметр, мм |
||||
|
Свыше 10 до 20 |
|||||
|
Быстрорежущая сталь |
|||||
|
Свыше 10 до 20 |
|||||
Примечание. В таблице приведены скорости резания обработки материалов средней твердости. Для твердых сталей необходимо табличные данные уменьшить на 15...20 %, для мягких - увеличить на 15...20 %. Для твердосплавных инструментов можно скорость резания брать в 3...4 раза большую, чем для инструмента из быстрорежущей стали.
Подача f (рис. 221,б) - это перемещение сверла вдоль оси за один его оборот или за один оборот заготовки (если вращается заготовка, а сверло движется поступательно). Она выражается в миллиметрах на оборот (мм/об). Правильный выбор подачи имеет большое значение для увеличения стойкости инструмента. Всегда выгоднее работать с большой подачей и меньшей скоростью резания - в этом случае сверло изнашивается медленнее.
Глубина резания t - это расстояние от обработанной поверхности до оси сверла (т.е. радиус сверла). Глубину резания (мм) определяют по формуле t = D/2.
При рассверливании глубина резания t (мм) определяется как половина разности между диаметром D сверла и диаметром d ранее обработанного отверстия, т.е. t = (D - d) /2.
При выборе режимов резания в первую очередь подбирают наибольшую подачу в зависимости от качества обрабатываемой поверхности, прочности сверла и станка и других факторов (по таблицам, приводимым в справочниках) и корректируют по кинематическим данным станка (берется ближайшая меньшая), а затем устанавливают такую скорость резания, при которой стойкость инструмента между переточками будет наибольшей.
Режимы сверления в зависимости от диаметров отверстия обрабатываемого материала, материала сверла и других факторов приведены в справочниках или специальных таблицах (табл. 6.7.1).
А. Выбор подачи
Подача при сверлении представляет собой перемещение сверла за один его оборот и измеряется в мм/об.
Величина подачи выбирается в зависимости от диаметра сверла и обрабатываемого материала. Сверло большего диаметра по своей прочности допускает большую подачу. Подача выбирается максимально допустимой с учетом требуемой чистоты и точности обработки.
Технологически допускаемая подача при сверлении спиральными сверлами из быстрорежущей стали и сверлами, оснащенными твердым сплавом, выбирается на основе опыта (см. табл. 1).
Таблица Подачи при сверлении S, мм/об.
|
Сталь, а < 90 кг/мм 2 |
Чугун и цветные металлы |
||||||
|
быстрорежущая сталь |
твердый сплав | ||||||
|
быстрорежущая сталь |
твердый сплав |
быстрорежущая сталь |
твердый сплав |
||||
Подачи, приведенные в таблице 1, даны для сверления отверстий с глубиной сверления до трех диаметров.
При глубине сверления больше ЗД следует вводить поправочный коэффициент к = 0,75 - 0,9.
В случаях, когда диаметр отверстия превышает 30-40 мм, следует применять рассверливание, деля припуск примерно на две равные части.
При рассверливании величина подачи увеличивается примерно в полтора -два раза по сравнению с приведенными табличными данными.
Максимальные значения подач применяют при сверлении глухих отверстий При сверлении сквозных отверстий для всех перечисленных случаев следует брать среднее значение подач. Это уменьшение величины подачи при сквозном сверлении объясняется тем, что при выходе сверла из отверстия вследствие наличия упругих деформаций в шпинделе, механизме подачи станка, в сверле, а также наличии мертвого хода шпинделя, фактическая подача может увеличиваться, что приведет к заеданию сверла и выкрашиванию режущих кромок.
Б. Скорость резания при сверлении
В процессе сверления имеют место стесненные условия отвода стружки в связи с ограниченным пространством между стенками отверстия и поверхностью винтовых канавок сверла.
Выбор скорости резания при сверлении зависит от следующих основных факторов: 1) обрабатываемого материала; 2) материала режущей части сверла; 3) диаметра сверла; 4) подачи; 5) стойкости сверла; 6) глубины просверливаемого отверстия; 7) формы заточки сверла; 8) охлаждения.
Скорость резания при сверлении в зависимости от основных факторов резания может быть подсчитана по формуле:
где C v - постоянный коэффициент, характеризующий обрабатываемый мате риал, материал инструмента, геометрию сверла, различные условия обработки (С 12-20);
Д - диаметр сверла, мм;
Т - период стойкости инструмента, мин.;
S - подача, мм/об.;
t - глубина резания (припуск на сторону), мм.
В. Основное (технологическое) время
Основное технологическое время при сверлении, рассверливании, зенкерова нии и развертывании определяется по формуле:
(2)
где L - расчетная длина обработки, мм; n - число оборотов инструмента, об./мин.;
S - осевая подача инструмента, мм/об.
Расчетная длина L определяется следующей суммой:
Величина врезания
l1
при сверлении будет равна:
а
при рассверливании,
зенкеровании и развертывании
Величина
выхода сверла 1 2
= 1–2мм.
9.4. Методика расчета режима резания при сверлении
Глубина резания при сверленииt =D /2, гдеD – диаметр сверла.
Подача s . Для получения наибольшей производительности при сверлении выгодно работать с максимально возможной подачей, величина которой определяется прочностью сверла и механизмов станка (механизма подачи и механизма главного движения) и жесткостью технологической системы.
Расчет подачи с учетом прочности сверла. Наибольшая подача, допускаемая прочностью сверла, определяется следующим образом:
где K – коэффициент безопасности, учитывающий увеличение напряжений в сверле при его затуплении. На практике принимаютK = 2,5 при сверлении стали иK = 4 – при сверлении чугуна.
Обозначая
черезC
s
,
а
черезx
s
, получим окончательно:
.
(9.22)
.
(9.23)
Расчет подачи с учетом прочности механизмов сверлильного станка . Максимальная подача, допускаемая механизмом главного движения сверлильного станка, определяется из условия, что максимальный крутящий момент, допускаемый данным механизмом (приводится в паспорте станка), должен быть больше крутящего момента на сверле, т.е.
,
.
Следовательно, максимальная подача, мм/об, допускаемая механизмом главного движения,
.
(9.24)
Точно таким же образом можно определить наибольшую подачу, допускаемую прочностью реечного колеса механизма подачи. Если обозначим наибольшую силу, допускаемую прочностью механизма подачи Р рейки (приводится в паспорте станка), то наибольшую подачу, допускаемую прочностью рейки, можно определить исходя из следующего условия:
,
где
– осевая сила,
,
(9.25)
откуда наибольшая подача, мм/об, допускаемая прочностью реечного колеса,
.
Следовательно, подачу при сверлении необходимо подсчитывать исходя из прочности сверла, а также из значений s 1 иs 2 , допускаемых прочностью механизмов станка.
Выбор элементов режима резания при сверлении следует производить в следующей последовательности:
1) определить максимальную допустимую подачу;
4) проверить
соответствие полезной мощности станка
и мощности, потребной на сверление (
);
Стойкость сверла обычно принимается равной диаметру сверлаТ = D или по справочным данным.
Скорость резания подсчитывается по формуле
,
откуда расчетное число оборотов шпинделя станка, мин –1 ,
.
Частота вращения корректируется по паспорту станка; обычно принимается ближайшее меньшее значение n д.
При этом действительная скорость резания, м/ мин:
.
Крутящий момент при сверлении определяется как:
.
Подсчитанный М кр сравнивают с крутящим моментом станкаМ ст на данной ступени чисел оборотов (n ст). Должно быть
.
Мощность , кВт, необходимая на резание:
.
Потребная мощность главного электродвигателя станка должна быть
.
Должно соблюдаться условие
где N э – эффективная мощность резания.
Основное (машинное) технологическое время, мин, определяется по формуле
,
где l
– глубина сверления, мм;y
– величина врезания,
,
мм; ∆ – величина перебега, ∆ = (1…2) мм и
половине угла при вершине сверла,L
– расчетная длина резания.
Пример расчета
На вертикально-сверлильном станке модели 2Н135 сверлят сквозное отверстие диаметром D =28 H 12(+0,21) мм на глубинуl= 120мм. Материал заготовки сталь 45 с временным сопротивлением при растяжении σ в =700МПа (70 кгс/мм 2), заготовка – горячекатаный прокат нормальной точности. СОТС- Укринол-1М (3%). Сверло с двойной заточкой с подточкой поперечной кромки и ленточки. Материал рабочей части спирального сверла-сталь Р6М5 с σ в =850МПа. Углы сверла: 2φ=118 0 ,ψ=55 0 ,α=11 0 ,ω=30 0 .
Назначаем режим резания:
1) t =D / 2= 14 мм
2) для сверления стали с σ в ≤ 80 кгс/мм 2 и диаметре сверла 25…30 мм по таблицам справочника технолога-машиностроителя подача s находится в диапазоне 0,45…0,55 мм/об. Приведенные поправочные коэффициенты на подачу при заданных условиях резания равны единице. Принимаем среднее значение диапазона s=0,5 мм/об. Корректируем подачу по паспортным данным станка в сторону уменьшения: s=0,4 мм/об. Проверяем принятую подачу по осевой составляющей силы резания, допускаемой прочностью механизма подачи станка. Для этого определяем осевую составляющую силы резания
Для сверления конструкционной стали с σ в =700МПа инструментом из быстрорежущей стали с учетом условий его заточки справочные данные:Ср =68,Х р =1,Ур =0,7.
Поправочный коэффициент на осевую составляющую силы резания Кр = Км р .
Км
р
=
;n
p
=0,75;Км
р
=
=
0,93 0,75 =0,95.
В единицах системы СИ Р 0 =9,81·68·28·4 0,7 0,95 =9404 Н (958,7 кгс).
Для исключения перегрузки механизма подачи станка, необходимо выполнить условие:
Р 0 ≤ Р max ,
где Р max (Р рейки) – максимальное значение осевой составляющей силы резания, допускаемой механизмом подачи станка. По паспортным данным станка 2Н135 Р max =15000 Н. Так как 9404<15000, то назначение подачиs =0,4 мм/об вполне допустимо.
3) назначаем период стойкости сверла по таблицам справочников. Для сверла диаметром 28 мм при сверлении конструкционной стали инструментом из быстрорежущей стали рекомендуемый Т =50 мин. Допустимый износ сверлаh з =0,8…1,0 мм для резания стали сверлами из быстрорежущей стали приD > 20 мм.
4) Скорость главного движения резания, допускаемая режущими свойствами сверла
.
Коэффициенты и показатели степеней для формулы скорости резания выбираем из справочных таблиц для обработки сквозного отверстия детали из конструкционной углеродистой стали с σв =75 кгс/ мм2 при s> 0,2 мм/об: CV =9,8, xv =0, yv = 0,5, qv =0,4, m=0,2.
Учитывая поправочные коэффициенты на скорость главного движения резания, определяем K М V .
K
М
V
= C
м
;
C
м
=1,n
v
=0,9,K
М
V
=1
·
=1,07 0,9 =1,065,K
nV
=1. Поправочный коэффициент, учитывающий
глубину сверления
K
lV
принимается в зависимости от отношенияl/D
. Так какl/D
= 120/
28 =4,28, то
K
lV
=0,85.
Общий поправочный коэффициент на скорость резания K V представляет собой произведение отдельных коэффициентов:
K V = K М V · K nV · K lV ; K V =1,065·1,0·0,85 =0,905.
4) частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания:
Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения:n ст =250 мин -1 .
5) действительная скорость главного движения резания
.
6) Крутящий момент от сил сопротивления резанию при сверлении
.
По таблицам справочника : C м =0,0345,q м =2,Ум =0,8.
Учитывая поправочный коэффициент Кр , определяемКр = Кмр =0,95.
В единицах СИ крутящий момент принимает следующее значение .
7) мощность, затрачиваемая на резание
8) Проверяем,
достаточна ли мощность станка. Обработка
возможна, если
4,5·0,8 = 3,6, 3,6 >3,16.
9) основное время
При двойной заточке сверла длина врезания (мм) у=0,4 D ; у=0,4·28=11 мм. Перебег сверла Δ =2 мм. Тогда расчетная длина резанияL =120+11+2=133мм.
