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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/Nif* R$ E  l; _. _, _* {3 L
  (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)。4 p  x7 D$ A+ p3 b) A; y' t
  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
* T7 [! v) P- p5 {. T* U& R  ∑
' p  C- q) M+ S1 n  i=15 d. `% M& {9 S# ^" f
  (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。
" U+ @% ~* U$ @# c4 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
$ o+ @, l  ], @7 `' h' m' B  (3)对于有m个台阶的阶梯形类零件,m ti/T=1/P5 e+ v- w) F5 R! v2 u- k) f
  ∑9 T# S* l8 r' s1 h/ W
  i=1
' Q+ S3 [* h# c$ m) I0 _7 Q' l  (4) 式中T为刀具耐用度。
( s: p: c7 s, X2 o# b  那么,1/P= m ti/T=pxNx-1fy-1apz( m DixLi)/1000xCT; O1 |: N7 S# Y% s  j9 n/ s
  ∑ ∑; Q) Q8 }% ?  X7 Z& c
  i=1 i=10 F  _& m0 F' m8 s& k; C) X: s
  (5) CN=M/(fN) m Li+Mtct+(Mtct+Ct)pxNx-1fy-1apz( m DixLi)/1000xCt
2 }3 v1 G; d, w/ }  ∑ ∑
& e) y/ E& R: I1 Z; ?0 Y+ |  i=1 i=1
" ~5 B* S0 g: d  (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
1 [4 D0 e0 S0 M. A  ∑ ∑
# U% H1 r) p2 v! Y$ q% x  i=1 i=17 M2 I3 ?7 _* 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)/P
9 K5 P, Y9 k9 @: i7 \0 f0 \0 i1 o  ∑: z; g! D& |2 j2 D
  i=1
; T$ b% y3 L$ ]9 B  (8) 其中:1/P=pNx-1fy-1apz( m DixLi)/(1000xCT$ S3 h% t( f( U+ A* r; A) V/ c
  ∑- @8 ~) c5 O( L4 v5 g6 Z
  i=15 ^$ n0 k3 q# M# C$ c- c# z
  (9)导出最低成本的切削速度为:vmin*C=[MCt/[(x-1)(Mtct+Ct)fyapz]1/x (10)
3 Q: p' c5 B0 ~8 Y  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。! h0 [+ B4 {' ]5 X, j6 q7 w% ~
  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
3 Z# m4 L) s% g* e  刀具耐用度方程 T=8.3*1011/(V5f1.75ap0.75)min
, |4 P, B$ u0 h- l  p5 ]! b1 }  进给量 f=0.6mm/r- u( ]) H" p5 O- o& I( ~
  切削深度 ap=1mm( t& H6 n5 K5 W) g& ?# O* \
  除换刀外其它辅助工时 tot=3min+ W8 z/ F0 }9 `- G  ]* `' p$ F$ T
  刀具更换时间 tct=0.8min3 n7 P7 ?/ b1 b) p2 G3 [0 ?+ c
  主轴转速改变时间 tg=0.1min
3 P+ M' J9 y+ f$ z( _+ A  刀具成本 Ct=4元/刃; A* u  i& Z& Z1 M
  该工序单位时间内分
0 [6 V. @7 W* X8 ]$ l  担的全厂开支 M=1元/min# s) W9 A6 g( \% }
  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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