Резание металлов

Механическая обработка заготовок резанием осуществляется металлорежущим инструментом и ведётся на металлорежущих станках. Способ и виды обработки металлов. Расчёты оптимального режима резания спиральным сверлом и произведены расчёты затраченного времени.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 09.06.2008
Размер файла 4,3 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

2

2

Аннотация

Аносов В. М. Расчёт оптимального режима резания и сконнструированное спиральное сверло:

Контрольная работа по предмету «Режущий инструмент». - Челябинск : ЮУрГУ, 2008. - 14., библиография литературы - 7 наименования, иллюстрций - 8, 1 лист чертежей формата А3.

В результате выполнения контрольной работы были произведены расчёты оптимального режима резания спиральным сверлом и произведены расчёты затраченного времени. Для выполнения работы был задан обрабатываемый материал и исполняемую работу. Проведя расчёты по выполнению назначеной работы был выбран инструмент, который в последствии требовалось сконструировать. Выбран материал и геометрические параметры сверла, тип и габаритные размеры. Выполнен рабочий чертёж сверла в формате А3.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Выбор оборудования

1.1 Общие данные станка

1.2 Общие сведения об обработке

2. Порядок выполнения работы

2.1 Выбор инструмента

2.2 Выбор режима резания

2.3 Выбор скорости и числа оборотов

2.4 Проверка режима…

3. Второй этап «Развётывание»

3.1 Выбор подачи

3.2 Выбор скорости резания и числа оборотов

4. Определение основного технологического времени

5. Проектирование спирального сверла

5.1 Обоснование выбора материала

5.2 Обоснование выбора геометрии…

5.3 Расчёт и назначение…

Определение количество переточек

6. Литература

ВВЕДЕНИЕ

Сущность технологии изготовления деталей машин состоит в последовательном использовании различных технологических способов воздействия на обрабатываемую заготовку с целью придать ей заданную форму и размеры указанной точности.

Одним из таких способов является механическая обработка заготовок резанием. Она осуществляется металлорежущим инструментом и ведётся на металлорежущих станках.

Все способы и виды обработки металлов основаны на срезании припуска и преобразования его в стружку, составляют разновидности, определяемые термином «резание металлов».

Самым выгодным режимом резания называется такой, при котором обеспечиваются наибольшая производительность и наименьшая себестоимость обработки при этом не нарушая качества изделия.

При назначении элементов режима резания необходимо наиболее полно использовать режущие свойства инструмента, а также кинематические и динамические данные станка. При этом должно быть обеспечено заданное качество обработанной детали. Назначение режима резания - это выбор скорости, подачи и глубины резания, обеспечивающий требуемый период стойкости инструмента.

Выбор метода расчёта диктуется конкретными условиями.

В основном это затраченное время и качество обработки. Для этого выпущено достаточное количество литературы, которое с изменением технологии и новыми требованиями всё больше пополняется. Единственно что требуется правильно в них ориентироваться и более точно использовать их по назначению.

ЗАДАНИЕ:

На выполнение контрольной работы

по курсу «Режущий инструмент».

Расчитать и сконструировать спиральное сверло из быстрорежущей стали для сверления отверстия ш40- глубиной 100 мм. в заготовке, под последующую технологическую операцию, (отверстие развернуть развёрткой ci = 40 мм.).

Материал заготовки - Сталь 45ХН, НВ 207.

Форму заточки выбрать самостоятельно.

Диаметр сверла выбрать по справочнику.

1. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

1.1 Обработку заготовки проведём на вертикально - сверлильном станке 2А135 представленном на Рис. 1.1.

НАЗНАЧЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНО - СВЕРЛИЛЬНОГО СТАНКА:

Вертикально - сверлильные станки (см.рис. 5.3.) предназначены для выполнения следующих работ: сверление, рассверливание, зенкерование и развёртывание отверстий, а также нарезание внутренних резьб машинными мечиками.

Сверлильный станок состоит из: 1 - станина; 2 - электродвигатель; 3 - коробка скоростей; 4 - рукоятки управления механизма скоростей; 5 - рукоятки управления механизма коробки подач; 6 - коробка подач; 7 - рукоятка включения механи-ческой подачи; 8 - рукоятка пуска, останова и реверса шпинделя; 9 - шпиндель; 10 - стол; 11 - рукоятка подъёма стола

ОБЩИЕ ДАННЫЕ СТАНКА:

Вертикально-сверлильный станок 2Н135

Мощность двигателя Nдв.= 4,5 кВт.

КПД станка = 0,8.

Частота вращения шпинделя , об/мин: 31,5; 45; 63; 90; 125; 180; 250; 355; 500; 710; 1000; 1440.

Подачи, мм/об: 0,1; 0,14; 0,2; 0,28; 0,4; 0,56; 0,8; 1,12; 1,6.

Максимальная осевая сила резания, допускаемая механизмом подачи станка Рmax =15000 Н.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ОБРАБОТКЕ

Наиболее распрост-раненный метод получения отверстий резанием - сверление.

Движение резания (главное движение) при сверлении - вращатель-ное движение, движение подачи - поступательное. В качестве инструмента при сверлении приме-няются сверла. Самые распространенные из них - спиральные, предназначены для сверления и рассвер-ливания отверстий, глубина которых не превышает 10 диаметров сверла. Шероховатость поверхности после сверления Ra = 12,5 6,3 мкм., точность по 11-14 квалитету. Градация диаметров спиральных сверел должна соответствовать: ГОСТ

885 - 64.

Для получения более точных отверстий (8 - 9 квалитет) с шероховатостью поверхности Ra = 6,3 3,2 мкм., применяют зенкерование. Исполнительные диаметры стандартных зенкеров соответствуют ГОСТ 1677 - 75.

Развертывание обеспечивает изготовление отверстий повышенной точности (5 - 7 квалитет) низкой шероховатости до Ra = 0,4 мкм.

Исполнительные размеры диаметров разверток из инструментальных сталей приведены в ГОСТ 11174 - 65, с пластинками из твердого сплава в ГОСТ 1173-65.

Отличительной особенностью назначения режима резания при сверлении является то, что глубина резания t = D/2, при рассверливании, зенкеровании и развертывании.

При рассверливании отверстий подача, рекомендуемая для сверления, может быть увеличена в 2 раза.

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

На вертикально-сверлильном станке 2Н135 обработать сквозное отверстие диаметром 40 Н7 (Ra = 6,3 мкм.), l = 100 мм. Материал заготовки, сталь 45ХН НВ 207.

Механические свойства «Сталь 45ХН»

(Данные взяты из справочника сталей)

Состояние

поставки

КП 395

Сечение

100 - 300 мм.

у0,2 = 395 МПа

д5 = 15 %

KCU = 54 Дж/м2

уВ = 615 МПа

ш = 40 %

НВ = 187 - 229

Предназначение материала Сталь 40ХН: - коленчатые валы, шатуны, шестерни, шпиндели, муфты, болты и другие ответственные детали.

Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить режим резания по таблицам нормативов, определить основное время.

2.1 Выбор инструмента.

Согласно исходных данных, (заданных по заданию), операция выполняется в два этапа: сверление, и развёртывание.

Для сверления Сталь 45ХН НВ207 согласно [7] выбираем сверло D = 39,5 мм., из стали Р18, ГОСТ 10903 - 77 заточенное по методу В.И. Жирова, 2 = 118; 2 0 = 70; для развертывания - цельную развертку D = 40 мм, = 5 из стали Р18.

Рис. 2.2 Геометрические и конструктивные

элементы сверла с коническим хвостовиком:

1 - передняя поверхность лезвия; 2 - главная режущяя кромка;

3 - вспомогательная режущая кромка; 4 - главная задняя

поверхность лезвия; 5 - вспомогательная задняя поверхность

лезвия; 6 - вершина лезвия; 7 - крепёжная часть инструмента.

Первый этап:

2.2 Выбор режима резания.

Расчет режимов резания выполним в традиционной последовательности с использованием данных работы [7].

2.2.1 Выбор подачи. Для сверления заготовки НВ

2.2.2 207 сверлом диаметром 39,5 мм., выбираем подачу (по таблице 25 стр. 277 [2]),

S = 0,48 0,58 мм./об.

При сверлении отверстия глубиной l ? 3D

поправочный коэффициент КlS = 1 из этого следует:

S = 0,48 0,58 мм./об.

По паспорту станка устанавливаем ближайшую подачу к расчетной: -

S = 0,56 мм./об.

2.3 Выбор скорости и числа оборотов.

Исходя из диаметра сверла 39,5 мм. (выбранной по таблице 42 стр. 142 [2]) скорость резания для данного случая V = 21 24 м./мин., (выбираем по таблице 10 стр. 309 [2] том 1), число оборотов шпинделя вычислим по формуле:

По теоретически найденой частоте вращения шпинделя (принимают ближайшее меньшее значение) подберём число оборотов шпинделя существующие по паспорту станка, оно состовляет nН = 125 об./мин.

Учитывая поправочные коэффициенты на заточку сверла по методу В.И. Жирова (ЖДП) Кфv = 1,05, на длину сверления (l ? 3D), Кlv = 1,0 (таблица 31, стр. 280 [2]) и на механические свойства заготовкм НВ 207 Кмv = 1,196 (Поправочный коэффициент Кмv, вычислим по формуле взятой из таблицы 1 стр. 261 [2] том 2):

получаем расчетное число оборотов в минуту:

n = nн Кфv Кlv Кмv = 125 1,05 1,0 1,196 = 157 об/мин.

Ближайшее число оборотов по паспорту станка n = 125 об/мин. Тогда фактическая скорость резания будет равна

2.4 Проверка выбранного режима по осевому усилию и мощности.

Для установленных условий сверления D = 39,5 мм, S = 0,56 мм./об. и

n = 125 об./мин., проведём следующие вычисления:

Крутящий момент, Н·м, и осевую силу, Н, при сверлении расчитаем по формулам:

где коэффициэнты: (из таблицы 32, стр. 281 [2] том 2)

крутящий момент: - СМ = 0,0345; q = 2,0; у = 0,8

осевой силы: - СР = 68; q = 1,0; у = 0,7

Вычислим требуемую мощность затрачиваемую на обработку заготовки детали по формуле: (взятой из [2] стр. 280 том 2)

Вычислим мощность на шпинделе Nшп. и сопоставим с затрачиваемой мощностью на обработку заготовки, Nе.

Nшп. = Nдв. · = 4,5 · 0,8 = 3,6 кВт.

Из данного расчёта режима резания, мы видим что станок оказался на пределе мощности, но исходя из запаса прочности станка, данное изделие возможно изготавливать на данном оборудовании, в крайнем случае придётся заменить станок на более мощный.

Второй этап: Развёртывание

3.1 Выбор подачи.

Для развертывания отверстия в Стали 45ХН НВ 200 машинной разверткой D = 40 мм., (со вставными ножами из быстрорежущей стали

ГОСТ 883 - 80 с коническим хвостовиком, табл 49 стр. 156 [2] том 2), с чистотой поверхности отверстия Ra = 1,6 мкм. рекомендуется подача S = 1,4 1,5 мм./об. Ближайшая подача по паспорту станка S = 1,12 мм./об.

3.2 Выбор скорости резания и числа оборотов.

Для развертывания отверстия диаметром 40 мм. с подачей S = 1,12 мм./об. рекомендуется число оборотов nн = 105 об./мин. С учетом поправочного коэффициента на обрабатываемый материал Сталь 40ХН НВ200 Кмn = 0,88. Тогда:

Скорость резания V, м./мин., при развёртывания вычислим по формуле:

где: (из таблицы 29 стр. 279 [2] том 2)

СV = 10,5; q = 0,3; х = 0,2 y = 0,65; m = 0,4.

где: (из таблицы 30 Стр. 280 [2] том 2)

Т = 80 мин.

Общий поправочный коэффициент KV, влияющий на скорость резания, определим по формуле:

где: (из таблицы 1 - 4, 6 стр. 261 - 263 [2] том 2)

KмV = 1,196 ; KиV = 1,0 ; KlV = 1,0

Число оборотов определим по формуле:

n = nн Кмn = 105 0,88 = 92 об/мин.

Ближайшее число оборотов по паспорту станка n = 90 об/мин.

Фактическая скорость резания:

4. Определение основного (технологического) времени.

Величина врезания и перебега инструментов l1 при работе на проход для сверла с двойной заточкой равна 21 мм.; для развертки 30 мм.

При длине отверстия l = 100 мм., основное (технологическое) время каждого перехода равно:

Основное время операции:

T0 = t01 + t02 = 1,73 + 1,29 = 3,02 мин.

5. Проектирование спирального сверла.

Обоснование использования инструмента.

Спиральное сверло ?39,5 предназначено для сверления сквозного отверстия диаметра 39,5+ мм. на глубину 100 мм. в заготовке детали.

5.1 Обоснование выбора материала режущей и хвостовой части

сверла.

Для экономии быстрорежущей стали все сверла с цилиндрическим хвостовиком диаметром более 8 мм и сверла с коническим хвостовиком более 6 мм изготовляются сварными.

В основном, сверла делают из быстрорежущих сталей. Твердосплавные сверла делают для обработки конструкционных сталей высокой твердости (45...56 HRC). Исходя из твердости обрабатываемого материала - 207 НВ, принимаем решение об изготовлении сверла из быстрорежущей стали Р18 ГОСТ 10903 - 77. Крепежную часть сверла изготовим из стали 40Х (ГОСТ

454 - 74).

5.2 Обоснование выбора геометрических параметров сверла.

Задний угол ?. Величина заднего угла на сверле зависит от положения рассматриваемой точки режущего лезвия. Задний угол имеет наибольшую величину у сердцевины сверла и наименьшую величину - на наружном диаметре. Рекомендуемые величины заднего угла на наружном диаметре приведены в (2, стр.151, табл.44). По этим рекомендациям выбираем: ?.= 8°.

Рис. 5.1 Углы спирального сверла в системе координат

а) - статической; б) - кинематической.

Передний угол. Также является величиной переменной вдоль режущего лезвия и зависит, кроме того, от угла наклона винтовых канавок ? и угла при вершине 2?. Передняя поверхность на сверле не затачивается и величина переднего угла на чертеже не проставляется.

Угол при вершине сверла. Значение углов 2??для свёрл, используемых для различных обрабатываемых материалов приведены в (2, стр.152, табл.46). По этим рекомендациям принимаем: 2????118°.

Угол наклона винтовых канавок. Угол наклона винтовых канавок определяет жесткость сверла, величину переднего угла, свободу выхода стружки и др. Он выбирается в зависимости от обрабатываемого материала и диаметра сверла. По (6,табл.5) назначаем ? = 30°.

Угол наклона поперечной кромки. При одном и том же угле ? определенному положению задних поверхностей соответствует вполне определенная величина угла ? и длина поперечной кромки и поэтому угол ??служит до известной степени критерием правильности заточки сверла. По рекомендациям (2, стр152, табл.46) назначаем: ? = 45°.

5.3 Расчет и назначение конструктивных размеров сверла.

Спиральные сверла одного и того же диаметра в зависимости от серии бывают различной длины. Длина сверла характеризуется его серией. В связи с тем, что длина рабочей части сверла определяет его стойкость, жесткость, прочность и виброустойчивость, желательно во всех случаях выбирать сверло минимальной длины. Серия сверла должна быть выбрана таким образом, чтобы

lо ГОСТ ? lо расч.

Расчетная длина рабочей части сверла lо , равна расстоянию от вершины сверла до конца стружечной канавки, может быть определена по формуле:

2

2

lо = lр + lвых + lд + lв + lп + lк + lф,

где:

lр - длина режущей части сверла lр = 0.3 · dсв = 0.3 · 39,5 = 11.85 мм.;

lвых - величина выхода сверла из отверстия lвых = 3 мм.;

lд - толщина детали или глубина сверления, если отверстие сквозное

lд = 100 мм.;

lв - толщина кондукторной в тулки lв = 0 ;

lп - запас на переточку lп = ? l · (i +1), где

? l - величина, срезаемая за одну переточку, измеренная в направлении оси, ? l = 1 мм.;

i - число переточек i = 40;

lп = 1 · (40 + 1) = 41 мм.;

lк - величина, характеризующая увеличение длины сверла для возможности свободного выхода стружки при полностью сточенном сверле;

lф - величина, характеризующая уменьшение глубины канавки, полученной при работе канавочной фрезы:

lк + lф = 1,2 · dсв = 1,2 · 39,5 = 47,4 мм.,

тогда:

l0 = 11,85 + 3 + 100 + 0 + 41 + 47,4 = 203,25 мм.

В соответствии с ГОСТ 10903 - 77 ("Сверла спиральные из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком") уточняем значения l0 и общей длины L :

l0 ГОСТ = 200 мм; L = 349 мм.

Положение сварного шва на сверле : lс = l0 + (2...3) = 203 мм.

Диаметр сердцевины сверла dс выбирается в зависимости от диаметра сверла и инструментального материала (6, стр.12):

dс = 0,15 · dсв = 0,15 · 39,5 ? 6 мм.

Ширина ленточки fл = (0,45...0,32) · sqrt(dс) = (0,450,32) · 6 = 2,7 мм.

Высота ленточки hл = (0,05...0,025) · dс = (0,050,025 · 6 = 0,3 мм.

Хвостовик сверла выполняется коническим - конус Морзе № 4 АТ8 ГОСТ 2848 - 75 (6, табл.2 и 3).

Центровые отверстия на сверлах изготовляются в соответствии с ГОСТ 14034 - 74 (6, рис.5).

Определение количества переточек.

Общая длина стачивания:

lо = lк - lвых - Д - lр,

где:

lвых - величина, характеризующая увеличение длины сверла для возможности свободного выхода стружки при полностью сточенном сверле;

lр - длина режущей части сверла lр = 0,3 · dсв = 0,3 · 39,5 = 11,85 мм.;

lк - длина стружечной канавки;

= 17 мм;

lо = 200 - 3 - 17 - 11,85 = 168,15 мм.

Число переточек: n = lo/l = 168,15/0,8 = 210 переточек.

l - величина стачивания за одну переточку.

6.0 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. - М.: Машиностроение, 1976.

Справочник технолога-машиностроителя. В двух томах. Т.2. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985.

Справочник технолога-машиностроителя. В двух томах. Т.2. Под ред. А.А. Малова . - М.: Машиностроение, 1972.

Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 1. - М.: Машиностроение, 1967.

Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 2. - М.: Машиностроение, 1967.

Справочник по обработке металлов резанием. Абрамов Ф.Н. и др. - К.: Техника, 1983.

Справочник нормировщика-машиностроителя: в 2 т./Под ред. Е.М. Стружестраха. - М.: ГОСИздат, 1961. - Т,2. - 892 с.


Подобные документы

  • Обработка металлов режущими инструментами на станках. Разработка конструкции одного приспособления, входящего в технологическую оснастку проектируемого процесса механической обработки. Нормирование времени, себестоимости механической обработки детали.

    курсовая работа [567,7 K], добавлен 13.06.2012

  • Обработка резанием является универсальным методом размерной обработки. Все виды механической обработки металлов и материалов резанием подразделяются на лезвийную и абразивную обработку согласно ГОСТ 25761-83. Основные виды обработки по назначению.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 27.02.2009

  • Токарная обработка и классификация токарных станков. Сущность обработки металлов резанием. Геометрические параметры режущего инструмента. Влияние смазочно-охлаждающей жидкости на процесс резания. Образование стружки и сопровождающие его явления.

    реферат [1,8 M], добавлен 04.08.2009

  • Роль теплоотвода из зоны резания на температуру резания. Обработка титановых сплавов лезвийным и абразивным инструментом. Определение главных действительных углов и периода стойкости токарного резца. Рациональный режим резания при точении и сверлении.

    контрольная работа [1,9 M], добавлен 08.02.2011

  • Параметры режима резания металлов. Влияние скорости и глубины резания на стойкость и износ инструмента. Обработка шейки вала на токарно-винторезном станке. Сверление отверстия на вертикально-сверлильном станке. Особенности шлифования и фрезерования.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 27.02.2015

  • Характеристика аналитического метода расчёта оптимального режима резания металлов. Выбор режущего инструмента, определение глубины проникновения. Описание подач табличным способом. Построение номограммы зависимости скорости резания от параметров детали.

    курсовая работа [982,0 K], добавлен 08.01.2016

  • Общая характеристика и направления деятельности исследуемого предприятия, этапы реализации литейного и сварочного производства. Особенности и инструментальное обеспечение технологии обработки металлов резанием, принципы автоматизации и роботизации.

    контрольная работа [653,7 K], добавлен 22.01.2014

  • Сущность технологии литья по выплавляемым моделям. Процесс изготовления разрезных пресс-форм. Суть и назначение обработки конструкционных материалов резанием. Рабочие и вспомогательные движения в металлорежущих станках. Подготовка порошков к формованию.

    реферат [76,4 K], добавлен 11.10.2013

  • Сущность и назначение термической обработки металлов, порядок и правила ее проведения, разновидности и отличительные признаки. Термомеханическая обработка как новый метод упрочнения металлов и сплавов. Цели химико-термической обработки металлов.

    курсовая работа [24,8 K], добавлен 23.02.2010

  • Процесс обработки металлов резанием, его роль в машиностроении. Основные требования, предъявляемые к проектируемой детали. Выбор оборудования, приспособлений, инструмента для обработки детали. Расчёт режимов резания. Вид заготовки и припуски на обработку.

    курсовая работа [340,4 K], добавлен 26.03.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.