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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
) v9 W* ?; \5 h. h# D' P  (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)。
% @; c( S- \; u  ?  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
: v$ M& R6 D2 d0 [" \! P* \  ∑
; r& v5 S! ~* g! }: i5 R4 k& `  i=19 ]9 J+ K. F- y5 u# D& S# l. h% J
  (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。, b! j) N& D2 p( ^- x. O
  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
& r4 J& P' A6 S& }8 m  (3)对于有m个台阶的阶梯形类零件,m ti/T=1/P
. d% ~5 H. r4 v3 v/ ^6 z0 A- ^/ N  ∑6 x# K( i: I% ]& z
  i=1
3 W) |( w+ ^0 _3 H! g& ~  (4) 式中T为刀具耐用度。; @" d' ]5 V( q5 @
  那么,1/P= m ti/T=pxNx-1fy-1apz( m DixLi)/1000xCT6 G2 x7 \5 D$ M$ X' \- S
  ∑ ∑
: h, l) M( _# W  i=1 i=1- w) T) _+ l) J7 g: S7 ]
  (5) CN=M/(fN) m Li+Mtct+(Mtct+Ct)pxNx-1fy-1apz( m DixLi)/1000xCt
8 ]# p/ U0 J- g1 C  ∑ ∑
* ^) n2 H! B5 b9 R6 ]% M' L  i=1 i=1
9 n$ k* {. R  t$ V. }  (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/x0 N& H3 Q  s0 H+ O/ L
  ∑ ∑
/ U* c9 q4 t6 g7 ]2 i  i=1 i=1
" g2 H" _" A+ U, d  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)/P9 c8 s! q+ H! C7 @* m
  ∑
2 f! l. P  o7 K1 D  i=1
9 v( s! h8 \; I. L, w, R, e# `  (8) 其中:1/P=pNx-1fy-1apz( m DixLi)/(1000xCT
8 u# H/ d9 ?  m4 a  ∑
3 k% |4 ?$ X9 r8 j  i=1
: K& n% \5 t( k! x  k1 y1 {6 L) u0 u8 o  (9)导出最低成本的切削速度为:vmin*C=[MCt/[(x-1)(Mtct+Ct)fyapz]1/x (10)
9 J2 w8 n0 w: T, O  Z! ~( O4 w  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。
2 M' n6 n! y  |6 [1 k  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
+ _! D$ x* U6 v  刀具耐用度方程 T=8.3*1011/(V5f1.75ap0.75)min
4 `/ A2 ]; g  o) ~% b  进给量 f=0.6mm/r3 i* f5 u6 Q: D' n6 M
  切削深度 ap=1mm
& ]* v( ~5 c( S9 X% ^- D2 f  r$ T  除换刀外其它辅助工时 tot=3min7 |4 X3 P( n, {- P% y# B- s
  刀具更换时间 tct=0.8min
8 T7 }" ]5 \/ a; D, O7 A  主轴转速改变时间 tg=0.1min
& }0 p& Z  a. ]6 n  刀具成本 Ct=4元/刃( E% T8 j& }1 k5 R1 \
  该工序单位时间内分
2 j4 x* k2 C7 S1 y" W  担的全厂开支 M=1元/min
8 c! l7 {* R9 M) 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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