Работа 6. Расчет режима резания при шлифовании

Цель работы: изучить методику расчета режима резания при шлифовании аналитическим способом. Приобрести навыки работы со справочной литературой.

 

Общие сведения

Шлифование – процесс резания материалов с помощью абразивного инструмента, режущими элементами которого являются абразивные зерна. Движение резания при шлифовании – вращение шлифовального круга, движение подачи – возвратно-поступательное движение стола станка с заготовкой и (или) поступательное движение шлифовальной бабки со шлифовальным кругом.

Различают круглое наружное шлифование, внутреннее круглое шлифование, плоское шлифование, бесцентровое шлифование. Круглое наружное шлифование применяется для обработки цилиндрических наружных поверхностей и осуществляется двумя способами: с продольной подачей (метод врезания) – применяется если длина шлифуемой поверхности меньше ширины круга.

Разработку режимов резания при шлифовании начинают с выбора характеристики шлифовального круга.

Для этого устанавливают:

· тип (форму) шлифовального круга [2] или [3] ,

· материал абразивного зерна [2] или [3] , [6],

· зернистость [2],

· индекс зернистости [2],

· твердость [2], [6],

· структура [2], [6],

· класс круга [2]. 

· (Если выбор характеристики шлифовального круга производится по [3],то ее следует перевести в новое обозначение).

Выбор характеристики шлифовального круга можно провести по приложению 1 к данной инструкции.

После выбора элементов характеристики следует записать полную характеристику, которая содержит такие параметры: форму (тип), марку зерна, зернистость, индекс зернистости, твердость круга, структуру, тип связки, класс круга, допустимую окружную скорость.

Основными элементами режима резания при шлифовании являются:

· окружная скорость в м/с (указывается в конце характеристики круга и является максимальной допускаемой прочностью круга);

· скорость вращательного или поступательного движения детали в м/мин;

· глубина шлифования t мм – слой металла, снимаемый шлифовальным кругом за один или двойной ход при круглом или плоском шлифовании или же равная всему припуску на сторону при врезном шлифовании;

· продольная подача S – перемещение шлифовального круга вдоль своей оси в мм на оборот заготовки при круглом шлифовании или в мм на каждый ход стола при плоском шлифовании периферией круга;

· радиальная подача S_p – перемещение шлифовального круга в радиальном направлении в мм на один оборот детали при врезном шлифовании.

Эффективная мощность (мощность необходимая для резания) рассчитывается по эмпирической формуле [2], [3] или определяется по таблицам нормативов.

Основное время при круглом шлифовании с продольной подачей

 , мин  

где h – припуск на сторону, мм;

    V_c – скорость продольного хода стола , м/мин;

    t – глубина шлифования, мм;

    К – коэффициент выхаживания;

К = 1,4 – при чистовом шлифовании;

К = 1,1 – при предварительном шлифовании;

    L – величина хода стола, мм

L = l - (1 - K×m)×B_k , мм      

где l – длина шлифуемой поверхности;

К – число сторон перебега круга (К = 2 – при сбеге круга в обе стороны, К = 1 – при сбеге круга в одну сторону, К = 0 – без сбега);

    m – перебег в долях ширины круга;

    B_k – ширина шлифовального круга, мм.

При круглом наружном шлифовании методом врезания

 , мин,

где n_з – частота вращения заготовки, об/мин;

    S_p – радиальная подача, мм/об.

При круглом шлифовании

, мин

где S – продольная подача, мм/об.

При круглом внутреннем шлифовании перебег круга в обе стороны равен 0,5×В, тогда

L = l - (1 - 2×0,5)×B, т.е. L = l мм

Плоское шлифование

, мин

где Н – перемещение шлифовального круга в направлении поперечной подачи, мм;

    L – величина хода стола, мм;

    h – припуск на сторону;

    V_c – скорость движения стола, м/мин;

    g – число одновременно шлифуемых заготовок.

Н = В_з + В_к + 5, мм

где В_з – суммарная ширина заготовок, установленных на столе, мм.

    В_к – величина шлифовального круга, мм.

L = l + (10…15), мм

где l – суммарная длина заготовок , установленных на столе, мм.

Пример. На кругло шлифовальном станке 3М131 шлифуется шейка вала диаметром D = 80h6 мм длиной l = 300 мм, длина вала l₁ = 550 мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности Ra = 0,4 мкм. Припуск на сторону 0,2 мм. Материал заготовки – сталь 45 закаленная, твердостью HRC45.

Необходимо: выбрать шлифовальный круг, назначить режим резания; определить основное время.

Решение:

Рис.6. Эскиз обработки

1. Выбор шлифовального круга.

Для круглого наружного шлифования с продольной подачей (шлифовать с радиальной подачей нельзя из-за большой длины шлифуемой поверхности), параметра шероховатости Ra = 0,4 мкм, конструкционной закаленной стали до HRC45 принимаем:

· шлифовальный круг формы ПП, [2],

· характеристика – 24 А401К, [6],

· индекс зернистости – Н, [2],

· структура – 5, [6],

· класс – А, [2],

Полная маркировка круга ПП24 А40НС15КА 35 м/с.

Размеры шлифовального круга D_k = 600 мм; В_к = 63 мм (по паспорту станка).

2. Режим резания

2.1 Скорость шлифовального круга V_k = 35 м/с [2].

Частота вращения шпинделя шлифовальной бабки

, мин^-1

 

 мин^-1

Корректируя по паспортным данным станка, принимаем

n_ш = 1112 мин^-1

(корректируется только в меньшую сторону).

Режимы резания для окончательного круглого наружного шлифования конструкционных сталей с подачей на каждый ход определяют по [2] или [3].

2.2. Окружная скорость заготовки V_з =15…55 м/мин; принимаем V_з = 30 м/мин.

Частота вращения шпинделя передней бабки, соответствующая принятой окружной скорости заготовки,

 , мин^-1

 

 мин^-1

Так как частота вращения заготовки регулируется бесступенчато, принимаем n_з = 120 мин^-1.

2.3. Глубина шлифования

t = 0,005…0,015 мм.

Принимаем, учитывая бесступенчатое регулирование поперечной подачи шлифовального круга на ход стола,

t = 0,005 мм.

2.4. Продольная подача

S = (0,2…0,4)×В_к , мм/об.

Принимаем S = 0,25×В_к = 0,25×63 =15,75 мм/об.

2.5 Скорость продольного хода стола

 м/мин.

С учетом паспортных данных (бесступенчатое регулирование скорости продольного хода стола) принимаем

V_c = 1,9 м/мин.

3. Проверка достаточности мощности станка

3.1 Мощность затрачиваемая на резание

N_p = C_N×V_з^z×t^x×S^y×d^q , кВт [2], [3],

где C_N – коэффициент, учитывающий условия шлифования;

    x, y, z, q – показатели степени;

    V, t, S – элементы режима резания;

    d – диаметр шлифования, мм.

Для круглого наружного шлифования закаленной стали с подачей на каждый ход шлифовальным кругом зернистостью 40, твердостью СМ1

C_N = 2,65; z = 0,5; х = 0,5; y = 0,55; q = 0,

тогда N_p = 2,65×30^0,5×0,005^0,5×15,75^0,55× = 2,65×5,48×0,07×4,55 = 4,63 кВт.

3.2 Мощность на шпинделе станка

N_ш = N_д×h , кВт

где N_д = 7,5 кВт; h = 0,8 – паспортные данные станка (см. приложение 2 к           данным методическим указаниям).

N_ш = 7,5×0,8 = 6 кВт.

Так как N_ш = 6 кВт > N_p = 4,63 кВт, то обработка возможна.

4. Основное время

 , мин

L= l - (1 - K×m)×В_к , мм

где m – доля перебега круга , принимаем m = 0,5 (т.е. половина круга); К = 1 – число сторон перебега круга (см. эскиз обработки),

тогда

L = l - (1 - 1×0,5)×В_к = l - 0,5× В_к = 300 - 0,5×63 = 268,5 мм

К = 1,4 – коэффициент выхаживания

 мин.

Порядок выполнения работы: аналогичен предыдущей работе.

Содержание и форма отчета:

Выполнить расчет режима резания аналитическим способом по заданному варианту. Исходные данные приведены в таблице.

 

Форма отчета : аналогична предыдущей работе. см. рис. 5.

Таблица. Варианты задания к работе 6.

№	Материал заготовки и его свойства	Вид обработки и параметр шероховатости поверхности, мкм	Размер шлифуемой поверхности, мм	Припуск на сторону , мм	Кол-во одновременно обрабатываемых деталей	Модель станка
1	2	3	4	5	6	7
1	Сталь 45ХН закаленная, НRC45	Окончательная, Ra=0,8	D=60h8 l=240	0,22	1	3М131
2	Сталь 40Х незакаленная	Окончательная, Ra=0,4	D=55h7 l=40	0,15	1	3М131
3	Серый чугун СЧ30, НВ220	Предварительная, Ra=1,6	D=120H8 l=140	0,25	1	3К228В
4	Серый чугун СЧ15, НВ190	Окончательная, Ra=0,8	D=80H7 l=60	0,2	1	3К228В
5	Сталь 12Х18Н9Т незакаленная	Предварительная, Ra=1,6	B=250 l=300	0,4	2	3П722
6	Сталь 40Х закаленная, НRC52	Окончательная, Ra=0,4	D=55H7 l=50	0,18	1	3К228В
7	Сталь 47А закаленная, НRC60	Окончательная, Ra=0,8	B=200 l=300	0,25	6	3П722
8	Серый чугун СЧ20, НВ200	Предварительная, Ra=1,6	B=280 l=650	0,5	1	3П722
9	Бронза Бр АЖН 10-4 НВ170	Окончательная, Ra=0,8	D=45h7 l=120	0,2	1	3М131
10	Сталь 40 закаленная, НRC35	Окончательная, Ra=0,4	D=84h7 l=300	0,1	1	3М131
11	Сталь Ст5 незакаленная	Предварительная, Ra=1,6	D=120h8 l=48	0,25	1	3М131
12	Сталь 45Х закаленная, НRC45	Окончательная, Ra=0,8	D=85H7 l=60	0,18	1	3П722
13	Сталь 40ХНМА закаленная, НRC55	Окончательная, Ra=0,8	B=120 l=270	0,2	6	3П722
14	Латунь ЛМцЖ 52-4-1	Предварительная, Ra=1,6	D=120H8 l=80	0,25	1	3К228В
15	Сталь 48А закаленная, НRC60	Окончательная, Ra=0,4	D=80H7 l=70	0,15	1	3К228В
16	Сталь 35 незакаленная	Предварительная, Ra=1,6	D=75h8 l=55	0,3	1	3М131
17	Сталь 45 закаленная, НRC40	Окончательная, Ra=0,8	D=38h7 l=100	0,15	1	3М131
18	Серый чугун СЧ10, НВ180	Предварительная, Ra=1,6	D=65h7 l=90	0,2	1	3М131
19	Серый чугун СЧ30, НВ220	Окончательная, Ra=0,8	B=45 l=250	0,25	10	3П722
20	Сталь 40 незакаленная	Предварительная, Ra=1,6	D=58H8 l=60	0,3	1	3К228В
21	Сталь 40Х закаленная, НRC50	Окончательная, Ra=0,4	D=65H7 l=70	0,25	1	3К228В
22	Сталь Ст3 незакаленная	Предварительная, Ra=1,6	B=55 l=150	0,45	20	3П722
23	Сталь 45Х закаленная, НRC52	Предварительная, Ra=1,6	B=80 l=250	0,35	8	3П722
24	Серый чугун СЧ20, НВ200	Предварительная, Ra=1,6	D=110h8 l=280	0,2	1	3М131
25	Сталь 30ХГТС закаленная, НRC55	Окончательная, Ra=0,4	D=65h7 l=50	0,25	1	3М131
26	Сталь 40Х закаленная, НRC40	Окончательная, Ra=0,8	D=65h7 l=200	0,3	1	3М131
27	Аналог – 1
28	Аналог – 2
29	Аналог – 3
30	Аналог - 4

 

 

ЛИТЕРАТУРА:

 

1. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. – М.: Машиностроение, 1976.

2. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. – М.: Машиностроение, 1975. – 344 с.