Мощность двигателя при резании

Сущность процесса резания материалов, сила резания. Мощность и скорость резания. Понятие обрабатываемости

Обработка материалов резанием – это процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя в виде стружки для получения необходимой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей детали

Под действием нормальных и касательных напряжений срезаемый слой пластически деформируется. Рост пластической деформации приводит к сдвиговым деформациям, т.е. к смещению частей кристаллов относительно друг друга. Это происходит, когда возникающие напряжения превосходят предел прочности обрабатываемого материала. Далее процесс повторяется и образуется следующий элемент стружки и т.д.

Срезанный и превращенный в стружку слой материала дополнительно деформируется вследствие трения стружки о переднюю поверхность инструмента.

Для хрупких материалов пластическая деформация практически отсутствует и угол близок к нулю, а при резании деталей из пластичных материалов значение угла доходит до 30 град. У передней поверхности резца слои стружки искривляются и располагаются почти параллельно ей.

Следовательно, резание может быть представлено как процесс последовательного упругого и пластического деформирования срезаемого слоя металла, а затем его разрушения.

При обработке резанием металл оказывает сопротивление режущему инструменту. Это сопротивление преодолевается силой резания, приложенной к передней поверхности инструмента. Сила резания направлена перпендикулярна передней поверхности резца. Сила резания затрачивается на отрыв элемента стружки от основной массы металла и его деформацию, а также на преодоление трения стружки о переднюю поверхность резца и задней поверхности резца о поверхность резания.

При точении, растачивании, отрезании, прорезании пазов и фасонном точении тангенциальную составляющую, H, рассчитывают по формуле

Мощность резания. Работа резания, совершаемая в одну секунду, называется мощностью резания.

В технике мощность выражается в киловаттах

Мощность резания, кВт, рассчитывают по формуле

С учётом потерь, мощность привода, кВт, определится

Скорость резания V – это расстояние, пройденное точкой режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении главного движения в единицу времени. Скорость резания имеет размерность м/мин или м/сек.

При точении скорость резания равна:

м/мин

где Dзаг – наибольший диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм; n – частота вращения заготовки в минуту.

Под обрабатываемостью материалов в широком смысле этого слова понимают способность материалов подвергаться резанию по ряду технологических показателей. К ним относятся допускаемая скорость, возникающие в процессе резания силы, шероховатость обработанной поверхности, тип стружки и условия ее отвода из зоны резания и т.п. Таким образом, обрабатываемость является важнейшим технологическим свойством всех конструкционных материалов.

Поскольку производительность и себестоимость обработки зависят главным образом от допускаемой скорости резания, то для любого вида и характера обработки основным показателем обрабатываемости является скорость резания, величина которой определяется изнашивающим действием, оказываемым обрабатываемым материалом на контактные поверхности инструмента.

Существуют различные методы определения обрабатываемости. В основе «классического» метода лежит нахождение зависимости V =f(Т).Если сравнивают обрабатываемость двух материалов А и Б, то для них при одинаковых условиях обработки экспериментально находят связь между периодом стойкости и скоростью резания. При немонотонной зависимостиV =f(Т) находят отношение скоростей резанияVAиVБ, допускаемых материалами А и Б при определенном значении периода стойкости инструмента, являющееся коэффициентом обрабатываемости при выбранном периоде стойкости. Если зависимостьV =f(Т) монотонна и ее можно аппроксимировать степенной функцией, то находят две зависимости

V = CA / T m А и V = CБ/ Tm Б.

Классический метод является наиболее точным и объективно отражающим влияние обрабатываемого материала на изнашивание инструмента. Но он очень трудоемок и связан с большим расходом обрабатываемого материала и инструмента. Поэтому разработан ряд ускоренных методов, на которых, однако, мы останавливаться не будем, так как они подробно рассматриваются в учебной литературе.

Источник

Сила резания

Сила резания R – результирующая сил сопротивления перемещению, действующих на инструмент.

Для определения сил Py и Px существуют аналогичные эмпирические формулы. Однако для упрощения и ускорения расчётов величины радиальной Py и тангенциальной Px сил резания рекомендуется [3] принимать по следующим соотношениям

Мощность резания, кВт, рассчитывают по формуле

(10)

С учётом потерь, мощность привода, кВт, определится

(11)

Проверка режима резания по мощности резания

Расчитаный режим резания необходимо проверить на достаточность мощности привода станка. Найденное значение Nпр сравнивается с паспортным значением Nпр пасп станка, проверяется условие

Читайте также:  Двигатель оки заводится долго

(12)

В случае несоблюдения этого условия следует уменьшить силу резания соответствующим изменением периода стойкости инструмента, подачи или глубины резания.

Проверка резца на изгиб

После проведения проверки по мощности резания производится проверка прочности державки резца на изгиб от действия тангенциальной составляющей силы резания (см. рис. 4).

Рис. 4. Схема к определению длины вылета резца.

При этом должно соблюдаться условие:

(13)

При несоблюдении данного условия следует уменьшить вылет резца, увеличить размеры поперечного сечения державки, или уменьшить Pz соответствующим изменением режима резания.

Проверка на точность обработки

Радиальная составляющая силы резания Py может вызвать продольный изгиб заготовки. Поэтому необходима проверка жёсткости обрабатываемой детали, которая проводится исходя из условий точности обработки.

Максимальная нагрузка, Н, допускаемая жёсткостью заготовок, определяется по формуле:

(14)

f — стрела прогиба детали, мм.

— момент инерции поперечного сечения детали (круга), мм;

Если условие не выполняется, необходимо изменить схему закрепления детали; уменьшить глубину резания, величину подачи, геометрические параметры режущего инструмента.

Источник

Сила, скорость и мощность резания на строгальных станках

где V cp — средняя скорость движения резца в м/мин; V — скорость резания в м/мин; L — длина хода резца в мм; n — число двойных ходов резца в мин.

Вычислив число двойных ходов n, включают станок на ближайшее подходящее число двойных ходов.

Скорость движения стола на продольнострогальном станке

V ст = π m Z ּ np ּ к/1000 м/мин,

где m и Z — модуль в мм и число зубцов реечного колеса (см. ниже); np ּ к — число оборотов реечного колеса в мин. Однако за время двойного хода скорость Vст непостоянна.

Определим выражение для числа двойных ходов стола в минуту. Для этого подсчитаем, время двойного хода стола по формуле

где t — время двойного хода стола в мин; tp — время рабочего хода стола в мин; t x — время холостого хода стола в мин; t 1 — время переключения рабочего или холостого хода стола на обратный в мин.

Если величиной t 1 пренебречь, то приближенно

а число двойных ходов стола в минуту

Средняя скорость Vср движения стола на продольнострогальных станках равна

Скорость резания V приравнивается средней скорости движения стола Vcp, тогда

В последнем случае Vр и будет та рабочая скорость, на которую нужно включить станок и при которой нужно работать.

Для продольнострогальных станков мощность резания равна

где P z — сила резания в кГ; Р тр — сила трения в кГ; V p — скорость рабочего хода стола в м/мин.

Силу трения можно выразить следующим образом:

Р тр = μ (G cт + G заг + Р у ) кГ,

где μ — коэффициент трения стола не свыше 0,1; G ст — вес стола в кГ; G заг — вес заготовки в кГ; Р у — сила противодавления в кГ.

Для поперечнострогальных станков мощность резания равна

N = P z ּ V p / 60 ּ 102 квт

Мощность электродвигателя станка

где η ст — к. п. д. cтанка.

Источник

Расчет мощности резания при точении

Размеры заготовки, мм

Рис.1. – Эскиз обработки

· ЖС6К – жаропрочный литейный сплав на никелевой и хромовой основах. Выбор марки инструментального материала, сечения державки резца и геометрических параметров режущей части инструмента.

1) Выбираем марку инструментального материала. Для токарных резцов державку изготавливают из обычной конструкционной стали ст45, для рабочей части применяют твердосплавные пластины, их соединяют с крепежной частью с помощью пайки.

Марку твердого сплава выберем для чистового и получистового точения (VI группа табл.2 стр.11) жаропрочного сплава на основе никеля и хрома – ВК6М.

2) Выбираем токарный проходной упорный отогнутый резец правый с пластинами из твердого сплава по ГОСТ 188879-73.

Рис. 2 Эскиз резца

Таблица 2 Размеры резца

Рис. 3 Форма заточки передней грани твердосплавного резца.

При выборе глубины резания необходимо снять весь припуск за один проход и лишь при повышенных классах чистоты и точности припуск снимается за два и более проходов.

В нашем задании чистота поверхности Rz=2,5мкм.

Обработка будет производиться двух видов черновая и чистовая.

Глубина резания для чернового прохода t = 2,25 мм, припуск на черновую обработку 4,5 мм, на чистовую 0,5 мм.

Находим число проходов черновой обработки

Глубина резания для чистового прохода t = 0,5 мм

Находим число проходов чистовой обработки

Подачу для чернового перехода выбираем в зависимости от диаметра детали и величины припуска

Подачу для чистового перехода выбираем по чистоте поверхности и радиусе при вершине резца r=0,5 мм табл.24 стр.70

Расчет скорости резания V для черновой обработки

Читайте также:  Двигатель на сма ardo

Скорость резания V, м/мин рассчитывается по формуле:

Т – период стойкости резца, Т = 60 мин при одноинструментальной обработке;

T – глубина резания, мм;

S – подача на оборот, мм/об;

– поправочный коэффициент на скорость;

Су, KV,– выбирается из таблице 28 стр.74

При этом частота вращения заготовки

D – диаметр заготовки, мм.

Согласно паспорта станка 16К25 принимаем nш-50 об/мин.

Тогда фактическая скорость резания будет равна

Определение силы резания растачивания

Окружную силу резания находим по формуле:

Где t – глубина резания, мм;

Sz – подача на оборот, мм/зуб;

V – скорость резания, м/мин;

Сv, x,y, – коэффициенты, выбираются по таблице для жаропрочной стали, откуда.

Определение мощности резания

Мощность резания точения находим по формуле:

Где Рz – окружная сила, Н;

Vфакт – фактическая скорость резания, м/мин.

По паспорту станка 1К25 мощность двигателя Nдв=11 кВт, то есть станок будет работать нормально.

Определение машинного времени черновой обработки

Машинное время находим по формуле:

L – длина рабочего хода резца и врезания, здесь L=30+1+1=32 мм;

S – подача на зуб, мм/об;

i – число проходов; i = 1

n – частота вращения шпинделя, об/мин.

1Расчет скорости резания V для чистовой обработки

Скорость резания V, м/мин при чистовом точении рассчитывается по формуле:

Т – период стойкости резца, Т = 30 мин ;

t- глубина резания, мм;

S – подача на оборот, мм/об;

Су, KV, m, x, у – выбирается из таблице 28 стр.74

При этом частота вращения заготовки

D – диаметр заготовки, мм.

Согласно паспорта станка 1К25 принимаем nш-100 об/мин.

Тогда фактическая скорость резания будет равна

Определение силы резания точения

Окружную силу резания находим по формуле:

Где t – глубина резания, мм;

Sz – подача на оборот, мм/зуб;

V – скорость резания, м/мин;

Сv, x,y, – коэффициенты, выбираются п.28 стр.73

Определение мощности резания

Мощность резания точения находим по формуле:

Где Рz – окружная сила, Н;

Vфакт – фактическая скорость резания, м/мин.

Станок будет работать нормально.

Определение машинного времени чистового точения

Машинное время чистового точения находим по формуле:

L – длина рабочего хода резца: сумма длины обработки и величина врезания, здесь L=30+1+1=32, мм;

Равнодействующая R представляет собой геометрическую сумму трех

_ _ _ _ ______________

составляющих: R = Pz + Py + Px, модуль | R | = √ P 2 z + P 2 y + P 2 x или

Так как главная составляющая Рz отличается от равнодействующей R всего на 10%, при расчетах используют только значение Рz, такая погрешность удовлетворяет силовые расчеты и уменьшает их объём.

При наружном точении и растачивании значение Рz, в килограммах определяется по формуле:

Рz = Срt x S y V z кг., (5)

где Ср – коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала и условия обработки определяется по справочным таблицам. t – глубина резания, назначается технологом из допустимых справочных данных. S – подача, назначается технологом из допустимых справочных данных. При изменении условий обработки в формулу вводятся поправочные коэффициенты. Х,У,Z показатели степени, являющиеся тангенсами угла наклона прямых графиков зависимости силы резания от глубины резания, подачи и скорости резания определяются из справочных таблиц.

Для создания необходимых усилий резания требуется станок, который сможет создать такие условия, то есть все его детали и двигатель выдержат предполагаемую нагрузку. Промышленность выпускает станки различной мощности, и чтобы определить, на каком станке можно обработать заготовку заданными режимами определяют мощность, которая образуется в зоне резания от заданных условий обработки по формуле: Ne = кВт, (6)

Эффективная мощность (мощность в зоне резания) где Pz сила резания, кгс; V скорость резания, м/мин.

Для определения мощности электродвигателя станка с учетом его к.п.д. используют формулу:

, кВт, (7)

Для определения мощности, потребляемой электродвигателем станка из

сети, используют формулу:

, кВт (8)

– к.п.д. электродвигателя (0,97).

В резании принимают участие и резец, и двигатель, и деталь, и механизмы станка. Во время больших перегрузок один из элементов системы СПИД может не выдержать нагрузку, поэтому расчет ведут по наиболее слабому звену. Станки подбирают по требуемой мощности, детали станков рассчитываются и проверяются на заводах-изготовителях, поэтому слабым звеном могут быть заготовка (изделие) или инструмент. Изделие проверяют на жесткость, то есть определяют какую силу резания, выдержит заготовка до допустимого для неё прогиба. В зависимости от способа закрепления заготовки её прогиб от одинаковой силы резания может быть больше или меньше, поэтому одна и та же заготовка может выдержать большую или меньшую допустимую силу резания в зависимости от способа закрепления.

Допустимую силу резания определяют по формуле:

Pz доп= ; (9)

κж – коэффициент жесткости, учитывает способ закрепления детали

κ = 3 – деталь закреплена в патроне консольно

κ=48 – деталь закреплена в двух центрах

Читайте также:  Джетта рестайлинг 2015 видео

κ=110 – деталь закреплена в патроне и в центре задней бабки

ƒ – допустимый прогиб (не более 0,4 мм)

L – расстояние между точками крепления и опасным сечением.

Резец проверяют по прочности на изгиб, так как резец для работы закрепляется в резцедержателе и четверть или третья часть резца выступает за опорную поверхность резцедержателя, а на вершину резца действует сила резания, поэтому резец испытывает деформацию изгиба. Резец должен выдерживать изгибающий момент от сил резания. Для проверки резца определяют допустимую силу, которую он выдержит на изгиб, и эта сила должна быть больше действующей силы резания или равна ей. Допустимую силу определяют из равенства изгибающих моментов – момента действующего на резец и момента, который может выдержать резец:

Рz∙ℓ = [σизг]∙ w; Pz доп= ; (10)

изг] – допустимое напряжение на изгиб державки резца прямоугольного сечения

ℓ – плечо (вылет резца) – расстояние от вершины резца до опорной поверхности резцедержателя ≤1,5 Н; Н – высота державки резца.

w – момент сопротивления; w = , где (11)

В – ширина державки, Н – высота державки.

Результаты проверки должны удовлетворять условию Рz ≤ Pz доп, где

Рz – действующая сила резания;

Pz доп – сила, которую выдержит резец.

1. Горбунов Б.И. Обработка металлов резанием. – М.: Машиностроение, 1981. 287 с., ил. 26…29.

6. Технология конструкционных материалов / А. М. Дальский, И. А. Арутюнова, Т. М. Барсукова и др. Под общ. ред. А. М. Дальского. М.: Машиностроение, 1985.—448 с., ил. с.446…470.

1. Как располагаются составляющие силы резания в пространстве?

2. От чего зависит направление и величина силы резания?

3. Для чего нужно измерять силу Рz?

4. Какие параметры определяют мощность резания?

5. Какие элементы системы СПИД подвергают проверочным расчетам?

6. Что означают слова – «влияние элемента режима резания на главную составляющую силы резания»?

7. Почему силу Рz называют главной составляющей силы резания?

Тема 5: Физические основы процесса резания

Цель:Ознакомить студентов с процессами, происходящими в металле в процессе отделения стружки.

1. Деформация металла.

2. Упрочнение металла.

4. Теплота в зоне резания.

Дата добавления: 2014-11-16 ; Просмотров: 1719 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Сила резания R – результирующая сил сопротивления перемещению, действующих на инструмент.

Сp; xp; yp; np – эмпирические коэффициент и показатели степени, приведённые в табл.15;

t – глубина резания (при отрезании, прорезании и фасонном точении – длина лезвия резца), мм;

Kp = KMp·K j p·K g p·K l p·Krp – поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания. Численные значения этих коэффициентов приведены в табл. 13 и 16.

Для определения сил Py и Px существуют аналогичные эмпирические формулы. Однако для упрощения и ускорения расчётов величины радиальной Py и тангенциальной Px сил резания рекомендуется [3] принимать по следующим соотношениям

Мощность резания, кВт, рассчитывают по формуле

(10)

С учётом потерь, мощность привода, кВт, определится

(11)

где h – к.п.д. станка, (принимается равным 0,85).

Проверка режима резания по мощности резания

Расчитаный режим резания необходимо проверить на достаточность мощности привода станка. Найденное значение Nпр сравнивается с паспортным значением Nпр пасп станка, проверяется условие

(12)

В случае несоблюдения этого условия следует уменьшить силу резания соответствующим изменением периода стойкости инструмента, подачи или глубины резания.

Проверка резца на изгиб

После проведения проверки по мощности резания производится проверка прочности державки резца на изгиб от действия тангенциальной составляющей силы резания (см. рис. 4).

Рис. 4. Схема к определению длины вылета резца.

При этом должно соблюдаться условие:

(13)

B – ширина поперечного сечения державки резца, мм ;

Н – высота поперечного сечения державки резца, мм ;

lр – вылет резца из резцедержателя, мм:

[ s и]= 200 МПа – предельно допустимые напряжения на изгиб для державки из конструкционной стали.

При несоблюдении данного условия следует уменьшить вылет резца, увеличить размеры поперечного сечения державки, или уменьшить Pz соответствующим изменением режима резания.

Проверка на точность обработки

Радиальная составляющая силы резания Py может вызвать продольный изгиб заготовки. Поэтому необходима проверка жёсткости обрабатываемой детали, которая проводится исходя из условий точности обработки.

Максимальная нагрузка, Н, допускаемая жёсткостью заготовок, определяется по формуле:

(14)

f – стрела прогиба детали, мм.

k – коэффициент продольной упругости, зависящий от способа установки детали:

E – модуль продольной упругости, МПа, табл. 17;

– момент инерции поперечного сечения детали (круга), мм;

Если условие не выполняется, необходимо изменить схему закрепления детали; уменьшить глубину резания, величину подачи, геометрические параметры режущего инструмента.

Источник

Ответы на популярные вопросы
Adblock
detector