Cvičení číslo: 5 Stud. skupina: Pořadové číslo: Téma cvičení: Výpočet silové a energetické náročnosti při obrábění Vypracoval: Datum: Počet listů: Zadání: - vypočítejte příklady č. 1,, 3, 4, a 5 - uveďte význam všech používaných veličin včetně jednotek - u každého příkladu uveďte závěr Př. 1: Vypočtěte celkovou řeznou sílu F, řezný výkon P c a výkon potřebný pro posuv P pro podélné soustružení válcové plochy je-li dáno: šířka záběru a p = 0,5 mm posuv = 0, mm průměr obrobku D = 4 mm otáčky obrobku n = 000 ot/min Inormativní hodnoty konstant a exponentů pro výpočet složek řezných sil pro podélné soustružení válcové plochy: řezná síla F c : C Fc = 1710 x Fc = 1 y Fc = 0,78 pasivní síla F p : C Fp = 910 x Fp = 0,9 y Fp = 0,75 posuvová síla F : C F = 550 x F = 1,1 y F = 0,55 Pozn. Hodnoty konstant a exponentů platí pro posuv na otáčku = 0,06-0,5 mm, κ r = 45 a h D /b D = 1/10 až 1/0 1.Výpočet složek celkové řezné síly: xfc yfc 1 0,78 Fc = CF ap = 17100,5 0, = 43, 65N c Fp Fp 0,9 0,75 Fp = CF ap = 9100,5 0, = 145, 84N p x y F F 1,1 0,55 F = CF ap = 5500,5 0, = 105, 88N.Celková řezná síla: x y F = Fc + Fp + F = 43,65 + 145,84 + 105,88 = 303, 06N 3.Řezná rychlost: π D n π 4 000 v c = = = 150,8 m/min 1000 1000 4.Posuvová rychlost: n 0000, v = = = 0,4 m/min 1000 1000 5.Řezný výkon: Fc vc 43,65 150,8 P c = = = 0,6 kw 4 4 6 10 6 10 6.Výkon potřebný pro posuv: F v 105,84 0,4 3 P = = = 0,706 10 kw 4 4 6 10 6 10
Př. : Vypočítejte kroutící moment M K, řeznou sílu F c, posuvovou sílu F a výkon na vřetenu vrtačky P c, když je dáno: průměr vrtáku D =... mm posuv na otáčku =... mm otáčky n =... ot/min konstanty c F = 847 c Fc = 1360 exponenty X F = 0,97 Y F = 0,70 X Fc = 0,91 Y Fc = 0,8 Zadání D n F c F M K P c 1 10 0,4 450 3430,1 910,93 8575,4 0,404 1 0, 40 3770,3 368,78 11311,0 0,497 3 14 0,0 400 401,0 3550,98 1404,0 0,588 4 16 0,18 350 4155,4 3754,66 1661,6 0,609 5 18 0,16 300 4199,7 3875,98 18898,5 0,594 6 0 0,14 300 414,9 3909,96 0714,3 0,651 7 10 0, 300 3193,9 738,9 7984,8 0,51 8 1 0,0 400 3486,9 3057,81 10460,7 0,438 9 14 0,18 400 3679,9 398,51 1879,7 0,540 10 16 0,16 350 377,8 3457,51 15091,3 0,553 11 0,14 350 3764,1 3530,10 16938,5 0,61 1 0 0,1 350 3650,9 3510,0 1854,7 0,669 13 10 0,0 40 953,8 56,15 7384,5 0,35 14 1 0,18 40 3198,3 840,40 9594,9 0,4 15 14 0,16 40 3341,1 3037,47 11694,0 0,514 16 16 0,14 400 3381,5 3148,98 1356,1 0,567 17 18 0,1 350 3317, 3169,0 1497, 0,547 18 0 0,10 30 3144,0 3089,46 15719,8 0,57 19 10 0,4 300 3430,1 910,93 8575,4 0,69 0 1 0, 400 3770,3 368,78 11311,0 0,474 1.Celková hodnota řezné síly: Fc 0,91 0,8 F = X Y Fc c cfc D = 136010 0,4 = 3430, 14 N.Celková hodnota posuvové síly: X 0,97 0,70 = F Y F F cf D = 84710 0,4 = 910,93 N 3.Celková hodnota kroutícího momentu: 1 1 cm = cfc = 1360= 340 x M = x Fc + 1 = 0,91+ 1= 1, 91 4 4 Fc D 1 1 XFc YFc XM YFc M K = = Fc D = cfc D D = cm D = 4 4 4 1,91 0,8 = 34010 0,4 = 8575N mm= 8,575 N m 4. Výkon na vřetenu stroje: π D n π 10 450 v c = = = 7,07 m/min 1000 1000
Př. 3: Vypočítejte řeznou sílu F c při protahování drážky náboje pro těsné pero součástky ozubeného kola novým protahovacím nástrojem, je-li dáno: Průměr náboje D 8H7 Rozměry drážky b x t 1 8P9 x 3 +0,1 Tloušťka náboje (protahovaná délka) L 6-0, Materiál obrobku 140 (R m = 800 N/mm ) Posuv (úběr na zub) z 0,04 Hloubka zubové mezery h d,84 Rozteč zubů t d 7,81 Úhel čela γ o 1 Úhel hřbetu α o Pozn.:Konstanty a exponenty určete dle tabulky. Mech. vlastnosti Druh protahování Obráběný materiál Pevnost R m Klín.pero Vícedrážkové N/mm C Fc x Fc y Fc C Fc x Fc y Fc do 700 10 1770 Uhlíková konstrukční 700-800 300 1 0,85 00 1 0,85 ocel od 800 80 500 Legovaná konstrukční do 700 300 00 ocel 700-800 840 1 0,85 500 1 0,85 od 800 3150 80 Řezná síla F c pro protahování klínových drážek F c = c Fc. a p XFc. z YFc. z. K Fc Dle tab. konstanta c Fc =840
exponent x Fc = 1 exponent y Fc = 0,85 šířka drážky b= 8 počet zubů v záběru z = L/t d + 1 = 6/7,81 + 1 = 4,39 (4 zuby v záběru) koeicient K Fc = K γ. K α. K ah koe. K γ = 1 ( 1,00 pro γ o =10-1 ) ( 1,13 pro γ o = 6-8 ) ( 1,35 pro γ o = 0 - ) koe. K α = 1 ( 1,00 pro α o = - 3 ) ( 1,0 pro α o 1 při obrábění oceli) ( 1,1 pro α o 1 při obrábění litiny) koe. K ah = 1 (1,00 pro nový nástroj) (1,15 pro otupený nástroj) koeicient K Fc = 1. 1. 1 Řezná síla F c F c = c Fc. a p XFc. z YFc. n z. K Fc = 840. 8 1. 0,04 0.85. 4.1 = 5 891 N
Př.4: Vypočítejte řeznou sílu Fc, potřebný příkon P c a měrný řezný odpor k c při vnějším podélném broušení (hrubování) mezi hroty. Zadané hodnoty: Obvodová rychlost brusného kotouče v c 5m/s Obvodová rychlost obrobku v w 0m/min Pracovní (radiální) záběr a e 0,03 mm Posuv axiální a 0,6 b s Šířka kotouče b s 8 mm Průměr brusného kotouče d s 350mm Označení kotouče A99 46 K 9V (zrnitost 46 tvrdost K) Stav materiálu obrobku (kalená ocel) 56 HRc Průměr obrobku d w 3 mm Účinnost η 65 % Pozn.:Brusný kotouč se otáčí proti obrobku. Konstanty a exponenty dle tab. Druh broušení Obráběný materiál Zrnitost a tvrdost c Fc x Fc y Fc z Fc brusného kotouče Vnější rotační broušení zakalená ocel podélné s přísuvem na nezakalená ocel 46K 1 0,7 0,7 0,5 na každý zdvih stolu litina 0 Schéma oddělování materiálu při broušení Rozklad sil při podélném broušení válcovém s podélným posuvem Poměr sil F p > F c > F Poměr F p / F c je v rozmezí 1,5 až 3, síla F je nepatrná. Větší hodnota síly F p vůči F c je způsobena negativním úhlem čela brusných zrn a jejich zaoblením. Síla F p odtlačuje obrobek od brusného kotouče. Řezná síla F c Posuv a = 0,6 b s =0,6.8 = 16,8 mm F c = c Fc. v w xfc. a yfc. a e zfc =. 0 0,7. 16,8 0,7. 0.03 0,5 = 3 N
Potřebný příkon P c Příkon pro pohon brusného vřeteníku P cs F c. v c 3. 5 P cs = = = 8,576 kw 1000 η 1000.0,65 Příkon pro pohon hlavního vřeteníku P cw F c. v w 3. 0 P cw = = = 0,114 kw 6.10 4 η 6.10 4.0,65 Závěr: Příkon pro pohon brusného vřeteníku P cs >> P cw (příkon pro pohon hlavního vřeteníku) proto jako celkový příkon pro broušení P c bereme P cs = P c. Měrný řezný odpor k c F c k c = A A - střední průřez materiálu odebíraný brusným kotoučem lze určit z objemu materiálu odbroušeného za 1 min. V a délky dráhy obvodu kotouče za za 1 min. L. V = π. d w. n w. a e. a L = 1000. (60.v c ± v w ) (mm 3 /min) (mm/min) Pozn.: v c >> v w potom L = 1000. (60.v c ) π. d w. n w. a e. a v w. a e. a 0. 0,03. 16,8 A = = = = 0,0067 mm 1000. 60.v c 60.v c 60. 5 F c 3 k c = = = 33185 N/mm A 0,0067
Př.5: Porovnejte časy automatického chodu stroje při různém postavení rézy vzhledem k obrobku. a) čelní rézování symetrické hrubování b) čelní rézování symetrické dokončování Je dáno: obrábění probíhá na jeden záběr i = 1 otáčky nástroje n = 00 ot/min délka rézované plochy l = 100 mm posuv na otáčku = 0,6 mm šířka obráběné plochy B = 50 mm průměr nástroje D = 100 mm délka náběhu ln = 3 mm v [m/min] posuvová rychlost n [ot./min.] otáčky nástroje l n, l, l p [mm] délka: náběhu, obráběné plochy, přeběhu L [ mm ] celková délka automatického chodu stroje
i [ - ] počet záběrů [ mm ] posuv nástroje na otáčku t AS [min.] čas jednotkový strojní (automatického chodu stroje) je doba, kdy stroj pracuje automaticky, bez účasti dělníka. a) čelní rézování symetrické - hrubování D B x= = 50 5 = 43,30 mm D 100 lp = x+ 3= 43,30 + 3= 9, 7 mm b) čelní rézování symetrické - dokončování lp = D + 3 = 100+ 3= 103mm