Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту

..pdf
Скачиваний:
55
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
18.91 Mб
Скачать

D

d

П,

S 0,

D

d

п,

So,

 

 

 

 

вари ­

 

мм

мин-1

мм/об

вари ­

 

мм

МИН"*1

мм/об

анта

 

 

 

анта

 

 

 

1

9 0

60

3 1 5

0 ,1 5

6

80

65

4 0 0

0 ,1 4

2

120

100

200

0 ,1 7

7

65

50

50 0

0 ,1 2

3

7 5

50

40 0

0 ,1 3

8

50

4 0

6 3 0

0 ,1 0

4

6 0

50

500

0 ,1 2

9

70

50

4 0 0

0 ,1 3

5

150

120

160

0 ,1 8

10

85

7 0

31 5

0 ,1 4

Длина рабочего

хода резца при

отрезании кольца

L = — i — + (1 . . . 2).

Второе слагаемое учитывает врезание и перебег резца;

принимаем его равным 2 мм. Тогда

 

 

100 — 84

2 = 1 0

мм;

 

 

Т0 =

101

= 0,29 мин.

250-0,14

Задача 9. Определить основное время при отрезании кольца от заготовки, имеющей форму трубы, на токарном станке резцом с пластиной из твердого сплава. Наружный диаметр заготовки D; внутренний диаметр й. Частота вра­

щения

шпинделя

гг,

подача резца

S 0 (табл. 18).

 

 

 

§ 4. СИЛЫ

РЕЗАНИЯ

И

МОЩНОСТЬ,

 

 

 

ЗАТРАЧИВАЕМАЯ НА

РЕЗАНИЕ

 

 

резания

Пример 11. По эмпирическим формулам теории

определить

составляющие

силы

резания

Pit

Ру и Рх

при продольном точении

заготовки из стали 40

с ов =

650 МПа

(«65 кгс/мм2) резцом с

пластиной

из

твердого

сплава

Т5КЮ. Глубина

резания

t — 4 мм;

по­

дача резца S0 = 0,6 мм/об; скорость главного движения

резания v — ПО м/мин («1,8

м/с). Геометрические эле­

менты

резца: форма

передней

поверхности — радиусная

с фаской;

<р = 60°; <рх = 10°; а

=

8°;

у =

10°; А = +5°;

г = 1

мм.

 

 

 

 

 

 

 

Р е ш е н и е . 1. Составляющие силы

резания

(Н)

при точении определяют по справочнику

[16], где

на

с. 271 приведена формула в общем виде:

 

 

Рг, у, х — \QCptXSoVnKp.

Эмпирические формулы для определения каждой из со­ ставляющих могут быть представлены в следующем виде:

главной составляющей силы резания (старое назва­ ние — тангенциальная сила резания)

Хр Up tip

Рг = IOCPJ PzS0 *v PZKPz;

радиальной составляющей силы резания

Х р

У р

tip

Ру = 10Cpyt PuSo vv РуКРу,

осевой составляющей силы резания

Х р

У р

П р

Рх = юC pt PxSo *v РхКрх.

2. Из табл. 22 (с. 273) выписываем значения коэффи­ циентов и показателей степеней формул, возможно бол£$ близкие к условиям данного примера, т. е. для наружного продольного точения стали с пределом прочности ав = = 750 МПа .резцом из твердого сплава:

О

со о о

*

1

 

II

 

 

уРг = 0,75;

Прг = —0,15;

Ср =243;

хРу =

0,9;

СР =339;

Хрх =

1;

•?

II О ср

Урх = 0,5;

пРу = —0,3;

прх = —0,4.

3.

Отличие заданных условий обработку от норматив­

ных должно быть учтено при подсчетах сил резания путем

введения

соответствующих поправочных коэффициентов.

Поправочные коэффициенты на характеристики механи­

ческих

свойств обрабатываемого материала находим

в табл. 9 и 10, с. 264—265. В табл. 23 на с. 275 даны по­

правочные коэффициенты в зависимости от геометриче­ ских элементов резца. Приведенные выше значения коэф­ фициентов СР и показателей степеней хР, уР и пР дей­

ствительны лишь для

точения стали с

ав = 750

МПа

(я#75 кгс/мма) резцом

из твердого сплава

с углами

q> =

— 45°, у = 10°, А, = 0, так как только для этих условий обработки каждый поправочный коэффициент равен еди­ нице. Поэтому вводим следующие поправочные коэффи­ циенты для заданных условий обработки:

на характеристику механических свойств обрабатывае­ мой стали с ов = 65 кгс/мм2

' ч Ш " "

а’ - ° ™ v - C - S T ” -

=

0,870-75 = 0,9;

Киру =

(-у§-)"р ?

п'Р =

1,35;

Ч ,

-

-

0’8,'“

=

° ’88;

ч

-

Ш

р -

 

 

»> = 1;

Ч

“ ( • # ) “ №

 

 

 

на главный угол в плане <р == 60°

 

 

 

 

KVpz =

0,94;

= 0,77;

^ = 1 , 1 1 ;

на

угол

наклона

режущей

кромки X =

+

 

Кхр = I;

ТСх =

1,25;

Кх

=

0,85.

4. Определяем составляющую силу Р2, имея в виду,

что общий поправочный коэффициент Кр = /См„ ХФ„ /С*„ :

2 И^ ^Рг Рг

Pz = \0 C p tPlSQPlv PzK Up КФр Кхр = 10• 300 *4 • 0,6°>75 X X ПО-0-16.0,9-0,94.1 = Ю .З О О ^ .О .б о -^у ^О .Э ^П ^

= 10.300.4.0,68-^2 0,9.0,94.1 = 3417 Н («342 кгс).

5. Определяем составляющую силу Ру:

Ру = WCpJPySy0Pl/v PyKUp KVp Кхр = 10.243-3,48.0,74 х

У

ру

р у

ру

X

0,83-0,77.1,25 =

1220 Н ( « 122 кгс).

6. Определяем составляющую силу Рх:

Рх = \0CPJ

Pxs lPxv PxKup /СФр Кхр = 10-339.4-0,60-6 X

*

рх

рх рх

X 110—04-0,87.1,11-0,85=

10 .339 .4 .0,77 -^-0,87 х

X 1,11-0,85= 1308 Н («131 кгс).36*

* Эти показатели степени в используемом справочнике [16] не приведены. Их определяют по справочнику [18], табл. 21, 22, с. 430.

63

Пример 12. Для условий примера 11 определить со­ ставляющие силы резания Рг, Ру, Рх по нормативным таблицам режимов резания [71, не прибегая к эмпириче­ ским формулам теории резания.

Р е ш е н и е . 1. Определяем главную составляющую силы резания Рг по прил. 5,. с. 380 в следующем по­ рядке. По условию примера обрабатываем сталь с ств = = 65 кгс/мм2. Поэтому по вертикальному столбцу таб­ лицы <«т„<^ 65» находим подачу, ближайшую большую по отношению к заданной: 0,65 мм/об. Затем вправо от нее по горизонтали находим глубину резания, ближай­ шую большую по отношению к заданной: 4,9 мм. Следуя от нее по вертикальному столбцу, находим в нижней части таблицы тангенциальную силу резания Ргтйбл

= 390 кгс (тангенциальная сила — старое название глав­ ной составляющей силы резания Рг). Учитываем попра­ вочный коэффициент на силу резания в зависимости от скорости главного движения резания К„р . Для заданной

по условию скорости о = 1 1 0 м/мин Ко„ = 0,95 (найден

интерполированием значений К0р = 1 для v = 70 м/мин

и КВр — 0,83 для v = 240 м/мин).

Тог'йа Pz = РгтаСлК0Рг = 390*0,95 = 370,5 кгс. В СИ Рг « 10-370,5 =3705 н!

2.Определяем осевую составляющую силы резания

Рх по прил. 7 (с. 382,383). Для стали ств =

57 ... 67 кгс/мм2;

/ до 4 мм; S0 до

0,75 мм/об‘; <р = 60°

и v г» ПО м/мин

находим Лгтабл =

145 кгс. Учитываем поправочные коэф­

фициенты на Рх (там же): KVPx = 1, так как по условию

у = +10°; К\Рх = 0,85, так как по условию = +5°:

Рх = ^ Ч а О л 'Ч 'Ч = И5' 1,0’85 = 123 КГС-

В СИ Рх да 10-123 = 1230 Н.

В используемых нормативах нет таблицы для определе­ ния радиальной составляющей силы резания Ру, поэтому ее значение не устанавливаем.

Сравнивая значения составляющих силы резания, подсчитанные для заданных условий обработки по эмпи­

рическим формулам

теории резания

(см. пример И),

и значения этих же

сил, найденные

упрощенным путем

.др и , А . Н Нефедов 3

 

 

 

 

Реж им

резания

 

 

 

 

 

 

 

 

вар и ­

 

М атериал заготовки

 

S0,

V

 

анта

 

 

 

мм

 

 

 

 

 

 

мм

м/мин

м/с

 

 

 

 

 

 

1

Сталь 20, ав =

500 МПа

4

0.7

140

2,33

2

50 кгс/мм2)

 

 

 

 

Серый чугун,

160 НВ

5

0,78

60

1

3

Сталь жаропрочная

1

0,21

265

4,42

4

12Х18Н9Т, 180 НВ

 

 

 

 

Серый чугун,

220 НВ

1,5

0,26

150

2,5

5

Сталь 38ХА, ств =

3

0,61

120

2

 

=

680 МПа

 

 

 

 

 

6

68 кгс/мм2)

 

 

 

 

Серый чугун,

170 НВ

4,5

0,7

65

1,08

7

Сталь 40ХН,

ств =

1,5

0,3

240

4

 

== 700 МПа

 

 

 

 

 

8

( « 7 0 кгс/мм2)

 

 

 

 

 

Серый чугун,

210 НВ

1

0,23

180

3

9

Сталь Ст5, ав =

3,5

0,52

130

2,17

 

=

600 МПа

 

 

 

 

 

10

60 кгс/мм2)

 

 

 

 

Серый чугун,

180 НВ

4

0,87

75

1,25

Г еом етрические элементы резца

Ф

Ф1

а

У

Я

 

Ф орма передней

 

 

 

 

 

ММ

 

 

о

 

 

поверхности

резца

45

10

8

+ ю

+ 5

1

Радиусная

с

 

60

10

8

+ 5

 

 

фаской

 

 

+ 10

1

Плоская

 

 

90

10

12

+ 10

0

2

Радиусная

с

фа­

45

10

10

+ 5

—5

 

ской

 

 

2

Плоская

 

 

.60

10

8

+ 10

+ 5

1

Радиусная

с

фа­

 

 

 

 

 

 

ской

 

 

90

10

8

+ 5

0

1

Плоская

 

 

60

10

12

+ 10

—5

2

Радиусная

с фа­

 

 

 

 

 

 

ской

 

 

45

10

10

+ 5

—5

2

Плоская

 

 

45

10

8

+ 10

+ 5

1

Радиусная

с фа­

 

 

 

 

 

 

ской

 

 

60

1 0

8

+ 5

+ 10

1

Плоская

 

 

(по таблицам нормативов), можно установить, что они различаются незначительно.

Pz,

Задача 10. Определить составляющие силы резания

Ру, Рх при продольном точении

заготовки резцом

из твердого сплава с глубиной резания t,

подачей

5 0 и

скоростью

резания v (табл.

19):

 

[161 и норма­

 

При решении задачи кроме справочника

тивов [7]

можно пользоваться также

источниками

[10,

12 ,

18].

13. Определить

мощность

N

затрачивае­

 

Пример

мую на резание, и момент сопротивления резанию М с. р, если при продольном точении заготовки диаметром D = = 70 мм со скоростью главного движения резания v = = 140 м/мин («2,3 м/с) главная составляющая силы

резания Рг = 3100

Н

(«310

кгс).

Р е ш е н и е .

Мощность,

затрачиваемая на резание

^рез —

PzV

 

310-140

60-102

60-102 = 7,12 кВт,

(Рг — в

кгс;

v — в м/мин).

Момент сопротивления

резанию

M C. P = PZ-Y

= 3 1 0 ^ - = 10850 кгс-мм.

В единицах СИ

Мрез = Pzv = 3100-2,3 = 7120 Вт = 7,12 кВт

( Р , - в Н; о - в м/с);

Мс. р = = 3 10 0 -у- Ю-3 = Ю8,5 Н-м.

20. Данные к задаче 11

 

 

 

V

Рг

 

 

 

 

 

 

Зв

 

 

 

 

вари­

м/мнн

S

X

X

анта

Q

Я

 

 

 

о

 

 

 

 

 

и

1

140

75

1,25

2750

275

2

160 130

2,16

2200

220

3

65 180

3

3000

300

4

45 240

4

1050

105

5

90

64

1,06

3600

360

 

 

 

V

Рг

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

вари­

м/мин

 

 

 

анта

а

$

X

2

 

Q

 

X

6

70

п о

1,83

3200

320

7

220

60

1

4000

400

8

85 265

4,42

600

60

9

110 90

1,5

3250

325

10

30

150

2,5

500

50

 

 

 

 

 

Реж им|

р езан и я

 

Геоме-

 

 

 

 

 

 

триче-

 

 

 

 

 

 

 

ские

М атериал

заготовки

 

 

V

 

элем енты

вари -

/,

So,

 

 

резца

аыта

 

 

 

 

 

V

1 f

 

 

 

 

мм

мм/об

м/мнн

м/с

 

 

 

 

 

 

о

 

1

Сталь СтЗ,

ав =

3

0,87

125

2,08

+ 10

45

 

= 460 МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( «46 кгс/мм2)

 

 

 

 

 

 

2

Серый чугун,

180 НВ

5,5

0,78

70

1,17

+ 5

90

3

Сталь 40, ав =

4,5

0,7

86

1,43

+ 10

60

 

= 650 МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

4

(«65 кгс/мм2)

5

0,87

75

1,25

+ 5

45

Серый чугун,

190 НВ

5

Сталь 45Х,

ав =

3,5

0,7

100

1,67

+ ю

90

 

= 750 МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(«75 кгс/мм2)

 

 

82

1,37

 

 

6

Серый чугун, 200 НВ

4,5

0,87

+ 5

45

7

Сталь ЗОХНЗА, <JB =

‘3

0,61

120

2

—10

60

 

= 800 МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(«80 кгс/мм2)

 

 

 

92

 

 

 

8

Серый чугун,

170 НВ

4

0,95

1,53

+ 5

90

9

Сталь 35ХМ,

ов =*

3,8

0,57

105

1,75

+ 10

45

 

= 780 МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

10

(«78 кгс/мм2)

 

3

0,95

70

1,17

+ 5

60

Серый чугун, 220 НВ

на

Задача 11. Определить мощность

Npe3, затрачиваемую

резание, и

момент

сопротивления

резанию

М с, р,

если при продольном точении заготовки диаметром D (мм)

со

скоростью

главного

движения

резания v

(м/мии)

главная составляющая

силы резания

составила Р

(табл. 20).

Определить с помощью нормативов режи­

 

Пример 14.

мов резания мощность, затрачиваемую на резание, при обтачивании резцом из твердого сплава заготовки из стали

40Х

с

ав =

700

МПа («70

кгс/мм2). Режим резания:

t =

3,8

мм;

S0 =

0,7 мм/об;

v = 105 м/мин

(«1,75 м/с).

Геометрические элементы резца: <р = 45°; у

= +10°; X =

= 0°; г

= 1

мм. Определить, достаточна ли мощность то­

карно-винторезного станка 16К20 для работы с указан­ ным режимом резания.

Р е ш е н и е . 1. По нормативам [7 ] определяем мощ­ ность, затрачиваемую на резание (карта 7, с. 48). Для

ов = 59 ...

97 кгс/мм*; / до 4 мм; 5 0 до 0,75 мм/об- и v «

«105 м/мин мощность Л/тобл = 7 кВт.

2.Для заданных геометрических элементов резца по­

правочный коэффициент на мощность KN = 1 (там же.) Следовательно, Мрез = Л^табЛ = 7 кВт.

3.Резание возможно при Л/рез < /Ушп, где Л^Шп - i- мощность на шпинделе станка по приводу.

4.Мощность (кВт) Nma = Мдл. По паспортным дан­ ным станка 16К20 (см. прил. 1 к настоящему сборнику)

мощность электродвигателя Мд = 10 кВт, а КПД ту “ = 0,75. Следовательно, Nmn = 10-0,75 = 7,5 кВт. Таким образом, необходимое условие (п. 3) выдержано, т. е. обработка возможна.

Задача 12. На токарно-винторезном станке 16К20 за­ готовка обтачивается резцом из твердого сплава с задан­ ными углами (р и у при глубине резания t (мм), подаче S0 (мм/об) и скорости главного движения резания v (м/мин) (табл. 21). Определить: 1) с помощью таблиц нормативов мощность, затрачиваемую на резание; 2) достаточна ли

.мощность станка для работы с заданным режимом ре­ зания.

При решении задачи кроме нормативов [71 можно пользоваться справочником [101.

§ б. СКОРОСТЬ ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ

РЕЗАНИЯ. ДОПУСКАЕМАЯ РЕЖУЩИМИ СВОЙСТВАМИ РЕЗЦОВ

Пример 15. Определить по эмпирической фор­ муле скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами резца, при продольном точении заготовки из стали 35 с о„ = 600 МПа («60 кгс/ммг). Заготовка — прокат горячекатаный. Резец токарный про­ ходной, оснащенный пластиной из твердого сплава Т14К8; сечение корпуса 16x25 мм; t = 2,5 мм; S0 = 0,5 мм/об; период стойкости резца Т = 60 мин. Геометрические элементы резца: ф = 60°; фх = 10°; у = 12°; а — 12°; т= 1 мм. Форма передней поверхности — радиусная

сотрицательной фаской.

Ре ш е н и е . 1. Допускаемая резцом скорость реза­ ния (справочник [161, с. 265)

с„

2 . Из табл. 17 (с. 269—270) выписываем значения коэффициента С„ и показателей степеней х„, у„ и т для наружного продольного точения заготовки из конструк­ ционной стали с о„ = 750 МПа при S0 = 0,30 0,70 мм/об и марке твердого сплава Т15К6 (с последующим введением

поправочного

коэффициента,

учитывающего

применяе­

мую марку твердого сплава Т14К8): 'С0 = 350;

х„ = 0,15;

у„ =

0,35; т =

0,2.

коэффициента С„ и показа­

3.

Приведенные значения

телей степеней действительны лишь для наружного про­

дольного точения

резцами,

оснащенными пластинами

из твердого сплава

Т15К.6,

с углом

ф = 45°, при обра­

ботке поверхности без корки

и ав =

750 МПа для конст­

рукционной углеродистой стали, так как для этих усло­ вий обработки каждый поправочный коэффициент равен единице (табл. 5, 6 , 18).

4. Из заданных в примере условий обработки от нор­ мативных отличаются ав = 600 МПа, состояние поверх­ ности заготовки (прокат с коркой), марка твердого сплава (Т14К8) и угол ср (60°). Вводим поправочные коэффициенты на скорость главного движения резания, учитывающие измененные условия обработки.

Поправочный коэффициент /См , учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого ма­

териала (табл. 1, с. 261): КМ[) = Кг

) П°*

Коэффи­

циент

Кг характеризует

группу

стали

по обрабатывае­

мости.

Для углеродистой

стали

с ав =

600 МПа

Кг = 1

(табл. 2, с. 262). Находим показатель степени nv для

резца с пластиной из твердого сплава:

п0 =

1 . /См =

Поправочный коэффициент Кп0, учитывающий влия­

ние состояния поверхности заготовки.

Для

заготовки

из проката Кп0 = 0,9 (табл. 5, с. 263).

КИо,

 

Находим поправочный коэффициент

учитываю­

щий влияние инструментального материала. Для твер­ дого сплава Т14К8 при обработке конструкционной стали

К% = 0,8.

Определяем поправочный коэффициент Kv , учиты­

вающий

влияние

главного

угла

в плане

ф (табл. 18,

с. 271).

Для ф =

60° /СФо =

0,9

(остальные

поправочные

коэффициенты, приведенные в этой таблице, в том числе

и /сф , учитываются только для резцов из быстрорежущей

стали).

5. Таким образом, для заданных условий точения ско­ рость главного движения резания, допускаемая резцом;

V“ = Tm/ vS ^ W

. 4 -

Подставив значения коэффициентов и показателей степеней, получим

350 «и 60°'2-2,50'16-0,50’35 1,25.0,9-0,8.0,9 =

= 2,27-1,15-0,78 1.2 5 ,°.9 ,0.8 ,0>9 = 139 м/мин ( « 2,32 м/с). Пример 16. Для условий примера 15 по нормативным данным определить скорость главного движения резания,

допускаемую резцом.

Р е ш е н и е . 1. Находим в нормативах [7] скорость резания при точении конструкционной стали резцами с пластинами из твердого сплава Т15К6 (карта 6 , лист 2,

с. 46—47).

56 ... 62 кгс/мм2; / до 3 мм; S 0до 0,54 мм/об>

2. Для ов =

при наружном

продольном точении резцом с углом ф =

= 60° табличное значение скорости главного движения

резания

отабл =

167

м/мин.

коэффициенты (карта 6;

3. Учитываем

поправочные

с. 47):

/СИр = 0 ,8 ,

так как

твердый сплав — Т14К8.

Поправочный коэффициент Kav> учитывающий состоя­

ние поверхности заготовки, не вводим, так как в ис­ пользуемой карте нормативов он не предусмотрен для проката с коркой.

4. Скорость главного движения резания, допускае­ мая режущими свойствами резца, va = атлблКВо = 167X

х0,8 = 133,6 м/мин («2,23 м/с).

Таким образом, значения этой скорости, определенные по эмпирической формуле (см. пример 15) и упрощенным путем (по карте нормативов), различаются незначительно.

Задача 13. Определить скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами резца, при наружном продольном точении для заданных условий обработки (табл. 22).

Задача 14. Определить скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами резца, при