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车削阶梯形零件的切削速度选择
来源：互联网 阅读次数：1543 时间：2013-01-21 |
引言
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:
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ti=pDiLi/(1000fivi)=Li/Nif |
(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)。
对于有m个阶梯的零件，每个零件的工序加工成本为:
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C=pm/(1000f) |
m |
DiLi/vi+Mtvt+(MIct+Ci)/P |
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∑ |
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i=1 |
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(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。
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:
对于有m个台阶的阶梯形类零件，
式中T为刀具耐用度。
那么，
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1/P= |
m |
ti/T=pxNx-1fy-1apz( |
m |
DixLi)/1000xCT |
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∑ |
∑ |
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i=1 |
i=1 |
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(5) |
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CN=M/(fN) |
m |
Li+Mtct+(Mtct+Ct)pxNx-1fy-1apz( |
m |
DixLi)/1000xCt |
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∑ |
∑ |
|
i=1 |
i=1 |
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(6) |
同理可导出最低加工成本的主轴转速为:
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Nmin*C=[1000xCtM |
m |
Li/[(x-1)(Mtct+Ct)pxfy] |
m |
DixLi]1/x |
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∑ |
∑ |
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i=1 |
i=1 |
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(7) |
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图1 零件简图
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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:
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Cp=pM/(1000Fv) |
m |
Di*Li+Mtct+Mmtg+(Mtct+Ct)/P |
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∑ |
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i=1 |
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(8) |
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其中：1/P=pNx-1fy-1apz( |
m |
DixLi)/(1000xCT |
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∑ |
|
i=1 |
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(9) |
导出最低成本的切削速度为:
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vmin*C=[MCt/[(x-1)(Mtct+Ct)fyapz]1/x |
(10) |
4 两种方法的加工成本比较
使用下表所列数据，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。
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图2 直径比和加工成本的关系
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表 计算加工成本使用的数据
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定义 |
符号和数据 |
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刀具耐用度方程 |
T=8.3*1011/(V5f1.75ap0.75)min |
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进给量 |
f=0.6mm/r |
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切削深度 |
ap=1mm |
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除换刀外其它辅助工时 |
tot=3min |
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刀具更换时间 |
tct=0.8min |
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主轴转速改变时间 |
tg=0.1min |
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刀具成本 |
Ct=4元/刃 |
该工序单位时间内分
担的全厂开支 |
M=1元/min |
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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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浙公网安备33020602000967
