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[推荐] 车削阶梯形零件的切削速度选择

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发表于 2010-8-4 15:02:19 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国江苏常州

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金属切削加工的最优目标是最大限度地提高经济效益。实现这一目标的可变参数相当多,而切削用量的合理选择尤为重要。对于车削等直径圆柱体的经济性已有研究,但在工厂中经常会遇到不等直径的梯形类零件,而车削这类零件可以有两种选择切削速度的方法,即恒转速法和恒切削速度法。本文分析了这两种方法加工阶梯形类零件的经济性,为车削阶梯形类零件选择切削速度提供了依据。  1 车削阶梯形类零件的加工成本  在车削阶梯形类零件中,第i个台阶面一次切削行程的机加工时为:ti=pDiLi/(1000fivi)=Li/Nif3 T8 o. @( Z) Y0 x
  (1) 式中:i——表示零件的第i个台阶面;Di——第i个台阶面的直径(mm);Li——第i个台阶面的轴向长度(mm); vi——车削第i个台阶面的切削速度(m/min);f=进给量(mm/r);Ni——车削第i个台阶面的主轴转速(r/min)。" I  E1 m: E' r3 |7 |
  对于有m个阶梯的零件,每个零件的工序加工成本为:C=pm/(1000f) m DiLi/vi+Mtvt+(MIct+Ci)/P
5 n2 a- d  C& H' w2 r. ^+ |  ∑
# b1 }% u9 z$ N, O4 [& H  i=13 X: C, O  I2 |+ ^& p
  (2) 式中:M——该工序单位时间内分担的全厂开支(元/min);tvt一除换刀外的其它辅助工时(min/件);tct——刀具更换时间(min);Ct——刀具成本(元/刃);P——刀具每一个切削刃达到刀具耐用度标准前加工的零件数。
3 K1 b) B: D7 I: ^8 G* S6 K  2 恒主轴转速法车削阶梯形类零件的加工成本及最佳切削条件的确定  恒主轴转速法车削阶梯形类零件,即在车削过程中主轴转速不变,而每个台阶面的切削速度是变化的。令主轴转速为N,那么第i个台阶面的切削速度为:vi=pDiN/1000
: c* u; n, T1 t  (3)对于有m个台阶的阶梯形类零件,m ti/T=1/P
3 w: l$ t" t6 }  ∑" G4 P7 v7 g, X! P, M
  i=1( ^% {' l  n" e
  (4) 式中T为刀具耐用度。& U: b- D& c, d( i
  那么,1/P= m ti/T=pxNx-1fy-1apz( m DixLi)/1000xCT5 H& C( L3 _( v
  ∑ ∑! r1 n& n* Z6 |" Z  M5 b, w- |, j; n! q
  i=1 i=1
0 T& X1 h; R+ M6 y& d  (5) CN=M/(fN) m Li+Mtct+(Mtct+Ct)pxNx-1fy-1apz( m DixLi)/1000xCt% [7 l+ {7 x7 Q+ D
  ∑ ∑$ G; j3 P! \( ?
  i=1 i=1  Y) D- d2 P8 ]
  (6)同理可导出最低加工成本的主轴转速为:Nmin*C=[1000xCtM m Li/[(x-1)(Mtct+Ct)pxfy] m DixLi]1/x/ \- V7 t2 m. v9 G& W0 m: R
  ∑ ∑
' e+ t: I) s! ^" A) D( m3 u  i=1 i=1
1 N: W) P$ z0 J. s; _: n0 O# ~  3 恒切削速度法车削阶梯形类零件的加工成本及最佳切削条件的确定  以恒切削速度法车削阶梯形类零件,在加工过程中需改变主轴转速。其加工成本应在方程(2)的基础上再加上变换转速所需时间的成本。令tg为改变主轴转速所需时间,则转速改变增加的成本是Mmtg,这样,恒切削速度法车削每个阶梯类零件的加工成本为:Cp=pM/(1000Fv) m Di*Li+Mtct+Mmtg+(Mtct+Ct)/P7 U% @' y% ^; ~$ n$ w# ]8 O% o/ J
  ∑
& ~1 L3 }- [8 W- ?5 Y1 |1 F  i=15 x4 x6 K8 T% P0 y  }
  (8) 其中:1/P=pNx-1fy-1apz( m DixLi)/(1000xCT6 @# n- z: M# C( K, z9 I
  ∑
8 z0 j3 M. M% T' }* O( V2 Z  i=18 {0 B8 J/ N+ e' U1 s8 ~
  (9)导出最低成本的切削速度为:vmin*C=[MCt/[(x-1)(Mtct+Ct)fyapz]1/x (10)
& _/ Z) t4 a5 Z8 z6 S/ t  4 两种方法的加工成本比较  使用表1所列数据,对恒转速法和恒切削速度法车削图1示零件的加工成本进行比较,计算结果见图2。
4 f2 h8 {9 J2 I6 \/ H  图2 直径比和加工成本的关系 表1 计算加工成本使用的数据 定义 符号和数据
# [, v# v7 y) \: w' F  T# r" y  刀具耐用度方程 T=8.3*1011/(V5f1.75ap0.75)min
8 I7 t$ Z2 l6 l" Z* _) J/ n  进给量 f=0.6mm/r
" P" |0 F6 l% G* g* b, y; k  切削深度 ap=1mm
+ |* I# B  N2 v0 f  除换刀外其它辅助工时 tot=3min
- [- q7 ^! v: A6 j$ p  刀具更换时间 tct=0.8min/ h7 r. {) t7 G, q8 H; Q
  主轴转速改变时间 tg=0.1min  Z$ h, x& \6 ^4 O
  刀具成本 Ct=4元/刃( P+ E: c9 v/ ]" Y
  该工序单位时间内分
$ p+ e) A& c. G6 \1 \  担的全厂开支 M=1元/min
4 b$ i0 Z" A& \! w7 c0 I- h: V  5 结论  由计算结果可以看出1)当阶梯形零件为小直径比情况下,恒转速法车削比恒切削速度法车削的加工成本低,所以应采用恒转速法切削。(2)对于较大直径比的阶梯形类零件,采用哪种方法有利,取决于零件的加工长度L1和L2,L1和Lt越小,恒转速法车削有利的直径比范围越大,反之亦然。(3)对于大直径比的阶梯形类零件,恒切削速度法的加工成本低,所以应采用恒切削速度法。
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