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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
9 J' E+ s( ?: ~( O  (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)。
" C0 `( l* `& F8 x/ o4 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* h. z3 @0 L, Z! b) C4 a
  ∑5 m1 {" O+ m! \2 F. K
  i=1
0 Y" z  O2 ^" R  {' Y- X  (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。
( V7 b% E+ a. Q  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/10005 K! \% ^2 N, U% @' k
  (3)对于有m个台阶的阶梯形类零件,m ti/T=1/P* f, @: _1 x5 K) h+ z& i) F
  ∑
' F9 j0 s5 j7 O5 ]7 o  i=1
! s0 m! e! @6 S; W* |6 T  (4) 式中T为刀具耐用度。
, Y5 l" \1 B9 y8 O: i2 y  那么,1/P= m ti/T=pxNx-1fy-1apz( m DixLi)/1000xCT8 t& T- W1 N) m4 l$ S
  ∑ ∑
) J( m1 E$ Z6 s8 |' Z; b% d  i=1 i=1
& m" |; e! K& Y, Z" w6 v5 |  (5) CN=M/(fN) m Li+Mtct+(Mtct+Ct)pxNx-1fy-1apz( m DixLi)/1000xCt
& V9 {' J  p9 X& X& h$ V, w  ∑ ∑& J' K7 ?9 }4 S3 R
  i=1 i=12 {; b# d/ \# @/ z. \3 J
  (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, K2 O" y% Z% i8 }
  ∑ ∑
" h8 W  v, u" D: \( o5 M% I# p  i=1 i=12 E2 {) t  L; D' q! w$ [3 a$ `9 m- c
  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
% L  A( M3 R3 C) [: z2 L; ~  @) d" t  ∑
3 U, s3 s, [! v' b/ {  i=1
1 q# M# g3 |8 ~! v/ k$ d2 ^) U  (8) 其中:1/P=pNx-1fy-1apz( m DixLi)/(1000xCT
$ ]% F0 Z9 p5 \# x  ∑
) N9 N1 s. Z; D: c4 O  i=15 N5 M. J0 ~& ~. m6 d
  (9)导出最低成本的切削速度为:vmin*C=[MCt/[(x-1)(Mtct+Ct)fyapz]1/x (10)
, I2 u% Y& i7 P0 K, b  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。6 g" l  L$ ~- z6 F; f
  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  H5 a  w1 D7 H- \! [7 K" x7 @
  刀具耐用度方程 T=8.3*1011/(V5f1.75ap0.75)min7 P0 \9 ]+ ]: m
  进给量 f=0.6mm/r- `( j$ t) _) E- O& A, h1 J' q
  切削深度 ap=1mm
5 `% z1 L; y) C1 O2 ]( w  除换刀外其它辅助工时 tot=3min8 g% J* q1 L$ |6 i$ X, ~: X; ~3 |% ^
  刀具更换时间 tct=0.8min
" |/ R! C. y/ v; U; x  主轴转速改变时间 tg=0.1min
' t4 \8 K. h( R) a4 s! z  刀具成本 Ct=4元/刃
/ |" Y1 e8 {  a  该工序单位时间内分4 }% E- x# Q! f7 [) y& `' X% h
  担的全厂开支 M=1元/min$ c6 G9 H6 `$ L! J2 W
  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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