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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
0 @' O, k7 `+ `9 x9 @+ 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)。
! w6 O* G2 ]6 Q  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
; a& ]8 p, _- r* C) C  ∑
/ O: N. F+ N, f  i=1
2 E% o$ D' t1 N  (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。
/ h" @' e5 T# q9 G6 v3 s4 L  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
+ Z% X' d/ l+ P+ m9 x, j/ x  (3)对于有m个台阶的阶梯形类零件,m ti/T=1/P
7 z$ M! g! O# r6 U  ∑* m1 s# s0 m' E- U( A. C$ q
  i=1
( r+ o; \2 z# D& s2 J/ K+ v1 n  (4) 式中T为刀具耐用度。* d0 A9 Z) ?* T- g; K6 [6 L- `, V9 m6 w' i
  那么,1/P= m ti/T=pxNx-1fy-1apz( m DixLi)/1000xCT! H3 h7 T5 I( d0 l
  ∑ ∑
' {3 g" N) I5 y0 D. c) A- C  i=1 i=1
. p' u3 X1 p  `1 }  (5) CN=M/(fN) m Li+Mtct+(Mtct+Ct)pxNx-1fy-1apz( m DixLi)/1000xCt
* f& e6 l8 X+ K, a  ∑ ∑5 G; [3 ]5 c4 H
  i=1 i=12 M& k9 V  r/ T. t+ K) \7 A
  (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
& `0 [. l# H3 U3 U  ∑ ∑
9 E* f4 ^1 g, q  i=1 i=1
) L$ H* C5 W  C6 p. c6 C& f, {4 |  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+ o* K' a4 ^3 Y7 K# t  Q: ~* a$ B
  ∑
0 ?2 E7 k( B& d* N# `  i=1! q) e* ^8 b9 h' N3 x, E
  (8) 其中:1/P=pNx-1fy-1apz( m DixLi)/(1000xCT, e" j8 z* ~2 @1 v1 O
  ∑+ O- v8 j' q4 |: v# C, w' B
  i=1) z9 M5 {; O$ t/ A) w
  (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 E, G! J2 Q0 J0 {9 E$ g, R8 C3 {
  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 b+ @' b* O2 N3 t, J' v
  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
9 e4 V, o# o; S  I, r; l  刀具耐用度方程 T=8.3*1011/(V5f1.75ap0.75)min
  ^% w8 Z# O$ C) P3 W: R' S  进给量 f=0.6mm/r6 T* C6 ?, ], f: U! }
  切削深度 ap=1mm
, \" K0 ~. r7 z* I! Y0 r3 W& E  除换刀外其它辅助工时 tot=3min# {/ Z0 {4 \- g* K) b: t+ h0 B! e
  刀具更换时间 tct=0.8min
/ g2 i5 \/ \% \; i' }$ X1 j/ W  主轴转速改变时间 tg=0.1min
+ ?& A9 h& k) _" n  刀具成本 Ct=4元/刃$ H# @1 S5 f8 y6 g) J# t
  该工序单位时间内分, U. ~- Z: S) W
  担的全厂开支 M=1元/min- s$ ?" F( G5 E: Y: @
  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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