Резание материалов: выбор режима резания
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.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.02.2015 |
| Размер файла | 1,5 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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Курсовая работа
"Резание материалов: выбор режима резания"
Содержание
- 1. Введение
- 2. Точение
- 3. Выбор параметров режима резания
- 4. Сила резания
- 5. Основное время
- 3. Сверление
- 4. Фрезерование
- 5. Шлифование
- 6. Вывод
- 7. Список литературы
1. Введение
Параметры режима резания - скорость резания V, подача S и глубина резания t в одинаковой степени влияют на объем металла, срезаемого в единицу времени (Q = VSt). Однако они по-разному влияют на стойкость режущего инструмента
,
где
СТ, n, yT, xT - эмпирический коэффициент и показатели степени. При этом
n > yT > xT
Таким образом, наибольшее влияние на стойкость и износ инструмента оказывает скорость резания и наименьшее - глубина резания, поэтому скорость рассчитывается после назначения глубины резания и подачи.
резание металл фрезерование шлифование
2. Точение
На токарно-винторезном станке модели 16К20 обрабатываются шейки вала диаметром до на длине . Длина вала. Способ крепления трех кулачковый патрон с поджатием торца центром.
Сталь 40 ХГТ .
Шероховатость .
Точность .
Паспортные данные токарно-винторезного станка 16К20.
Высота центров, 215
Расстояние между центрами, до 2000
Мощность двигателя, 11
КПД станка .
Частота вращения шпинделя, об/мин: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600.
Продольные подачи, мм/об: 0,05; 0,06; 0,075; 0,09; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,36; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,4; 2,8.
Поперечные подачи, мм/об: 0,025; 0,03; 0,0375; 0,045; 0,05; 0,0625; 0,075; 0,0875; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4.
Максимальная осевая сила резания, допускаемая механизмом подачи.
.
1. При назначении элементов режимов резания учитываем характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.
Элементы режима резания обычно устанавливают в следующем порядке:
а) глубина резания;
б) подача;
в) скорость резания;
г) стойкость;
д) сила резания.
2. Выбор режущего инструмента
Для обтачивания шеек вала из стали 40ХГТ принимаем токарный проходной резец прямой правый с пластиной из твердого сплава Т15К6, (толщина пластинки твёрдого сплава ; сечение державки , [4, стр.45]; вылет резца [4, стр.45]).
Форма передней поверхности радиусная с фаской; геометрические параметры режущей части резца: .
3. Выбор параметров режима резания
Глубина резания.
Подача, допустимая прочностью державки резца, рассчитывается по формуле
где - поправочный коэффициент
- поправочные коэффициенты учитывающие влияние соответственно механических свойств обрабатываемого материала, главного угла в плане, переднего угла, радиуса при вершине угла, угла наклона главной режущей кромки [6, стр.430, табл.9, 10,23].
, , ,
- допустимое напряжение на изгиб материала державки резца, МПа [3, стр.86];
, , - эмпирические коэффициенты и показатели степеней в
формуле [6, стр.273];
Подача, допускаемая жесткостью державки определяется, по формуле
- допускаемая величина прогиба резца, для чистовой обработки ;
Е - модуль упругости материала державки;
Подача, допустимая твердостью твердосплавной пластины.
При черновой обработке резцами, оснащенными пластинками из твердого сплава, подача часто ограничивается прочностью этой пластинки:
.
Подача, допустимая прочностью механизма подач станка, рассчитывается по формуле:
мм/об, (9)
где - максимально-допустимое усилие подачи по паспорту станка, Н.
.
Подача, допустимая заданной шероховатостью обработанной поверхности, определяется по формуле:
мм/об (12)
где - высота микронеровностей, мкм;
- радиус при вершине резца в плане, мм;
, , , , - эмпирические коэффициент и показатели степеней (табл. 5).
Подача, допустимая заданной точностью обработки, вычисляется из выражения:
где
- жесткость станка (D - максимальный диаметр обрабатываемой детали по паспорту станка);
- жесткость детали;
- диаметр детали, м;
- коэффициент, определяющий жесткость закрепления детали (консольно в патроне с поджимом задним центром - А = 110);
- длина детали, м;
- жесткость резца;
- величина поля допуска выполняемого размера, мм;
- коэффициент, определяющий допустимую долю погрешности обработки ();
Подача не должна превышать ни одну из рассчитанных выше подач. Она подбирается из ряда подач, имеющихся на выбранном станке.
В соответствии с паспортными данными станка принимаем .
Стойкость инструмента: .
Скорость резания, допускаемая материалом резца
где ; ; ; . [6. стр.269, табл.17].
Поправочный коэффициент для обработки резцом с твердосплавной пластиной
где ,; [6. стр.262, табл.2].
; ; ; [6. стр.263-271, табл.5, 6, 18],
Тогда , .
Частота вращения, соответствующая найденной скорости резания
.
Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка
.
Действительная скорость резания
.
Элементы срезаемого слоя
;
.
4. Сила резания
Мощность резания.
Вычислим требуемую мощность, затрачиваемую на обработку заготовки детали по формуле:
.
Вычислим мощность на шпинделе . и сопоставим с затрачиваемой мощностью на обработку заготовки, .
.
Следовательно, станок не лимитирует выбранного режима резания.
5. Основное время
где - длина рабочего хода, мм;
- количество проходов.
где - размер обрабатываемой поверхности в направлении подачи;
- величина врезания;
- величина перебега.
.
3. Сверление
На вертикально-сверлильном станке 2Н135 производится сверление отверстия диаметром и глубиной сверления в заготовке . Способ крепления в тисах.
Сталь 40 ХГТ .
Шероховатость .
Точность .
Паспортные данные вертикально - сверлильного станка 2Н135
Мощность двигателя, 4
КПД станка .
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 .
1. При назначении элементов режимов резания учитываем характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.
Элементы режима резания обычно устанавливают в следующем порядке:
а) глубина резания;
б) подача;
в) сила резания.
г) стойкость;
д) скорость резания;
Наиболее распространенный метод получения отверстий резанием - сверление.
Движение резания (главное движение) при сверлении - вращательное движение инструмента, движение подачи поступательное движение инструмента относительно детали. В качестве инструмента при сверлении применяются сверла. Самые распространенные из них - спиральные, предназначены для сверления и рассверливания отверстий, глубина которых не превышает 10 диаметров сверла. Градация диаметров спиральных сверел должна соответствовать: ГОСТ 885 - 77. Отличительной особенностью назначения режима резания при сверлении является то, что глубина резания .
2. Выбор режущего инструмента
Для сверления стали 40 ХГТ () выбираю сверло , из стали Р18, ГОСТ 10903 - 77 заточенное по методу В.И. Жирова, угол привершения сверла ; задний угол ; угол наклона поперечной кромки , [6. стр.146, табл.42], [6. стр.151, табл.44].
3. Эскиз инструмента.
4. Выбор параметров режима резания.
Глубина резания.
.
Выбор подачи.
Для сверления заготовки сталь 40 ХГТ (), сверлом диаметром , выбираем подачу [6. стр.277, табл.25]
При сверлении отверстия глубиной поправочный коэффициент из этого следует: .
По паспорту станка устанавливаем ближайшую подачу к расчетной: .
Стойкость инструмента: , [6. стр.279, табл.30].
Выбор скорости и числа оборотов.
Скорость резания, м/мин, при сверлении:
Значение коэффициентов Сv и показателей степеней приведены для сверления в [6. стр.278, табл.28].
Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания,
.
; .
.
По найденной скорости резания подсчитывается необходимое число оборотов инструмента в минуту:
.
По теоретически найденной частоте вращения шпинделя (принимают ближайшее меньшее значение) подберем число оборотов шпинделя, существующие по паспорту станка, она составляет .
Тогда фактическая скорость резания будет равна;
.
Параметры срезаемого слоя.
;
.
5. Проверка выбранного режима по осевому усилию и мощности.
Для установленных условий сверления , и
, проведем следующие вычисления:
Крутящий момент и осевую силу при сверлении рассчитаем по формулам:
где коэффициенты:
крутящий момент: ; ; .
осевой силы: ; ; [6. стр.281, табл.32].
[6. стр.264, табл.9].
Так как меньше , следовательно механизмы подачи станка выдержат выбранные режимы резания.
Вычислим требуемую мощность, затрачиваемую на обработку заготовки детали по формуле:
.
Вычислим мощность на шпинделе и сопоставим с затрачиваемой мощностью на обработку заготовки, .
.
Следовательно, станок не лимитирует выбранного режима резания.
6. Расчет машинного времени на обработку.
;
;
.
4. Фрезерование
При решении задачи следует проанализировать предложенные для заданных условий методы обработки и сопоставить эффективность их применения по машинному времени и качеству обработки.
Обработать заготовка: длина , ширина , толщиной , материал Чугун СЧ18 (НВ = 207). Требуемое значение шероховатости поверхности . Припуск на обработку .
Назначить режимы резания для обработки плоской поверхности на вертикально-фрезерном станке модели 6Р12.
Паспортные данные вертикально - фрезерного станка 6Р12:
Рабочая поверхность стола:
Ширина 320
Длина 1250.
Мощность электродвигателя главного движения 7.
КПД станка .
Частота вращения шпинделя, мин-1: 30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 750; 950; 1180; 1500.
Подачи стола (мм/мин): 19; 23,5; 30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 750; 900.
Наибольшее усилие, допускаемое механизмом продольной подачи стола, .
1. При назначении элементов режимов резания учитываем характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.
Элементы режима резания обычно устанавливают в следующем порядке:
а) глубина резания;
б) подача;
в) скорость резания;
г) стойкость;
д) сила резания;
е) ширина фрезерования.
Фрезерованием называется процесс обработки металлов резанием при помощи многолезвийного режущего инструмента - фрезы. Фрезерование является весьма распространенным прогрессивным методом обработки плоских и фасонных поверхностей.
При фрезеровании различают подачу на один зуб , подачу на один оборот фрезы и минутную подачу , которые находятся в следующем соотношении:
Где - частота вращения фрезы, ;
- число зубьев фрезы.
2. Выбор инструмента.
Для фрезерования на вертикально-фрезерном станке заготовки из чугуна выбираем торцевую фрезу с механическим креплением пластин из твердого сплава ВК6, диаметром , угол в плане . Принимаем ; , ГОСТ 22085 - 76, [6. стр.188, табл.96].
3. Режим резания.
Глубина резания.
Заданный припуск на чистовую обработку срезают за один проход, тогда
.
Назначение подачи.
Для получения шероховатости Rz = 40 мкм подача на оборот , [6. стр.283, табл.33].
Период стойкости фрезы.
Для фрез торцевых диаметром до 110 мм с пластинками из твердого сплава применяют период стойкости
, [6. стр.290, табл.40].
Скорость резания определяем по формуле:
Значения коэффициента и показателей степени определяем по таблице [6. стр.288, табл.39].
Для чернового и чистового фрезерования серого чугуна с применением твердосплавных пластин:
, ; ; ; ; ; .
Общий поправочный коэффициент: .
К находим по таблице [6. стр.261, табл.1], для обработки чугуна расчетная формула:
[6. стр.262, табл.2],
; [6. стр.263, табл.5 и 6],
Скорость резания при чистовом фрезеровании равна:
Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости резания
.
Корректируем по паспорту станка
.
Перегруз не превышает значения в 5% следовательно разрешено взять данные обороты.
Действительная скорость резания
.
Для уточнения величин подач необходимо рассчитать движения подачи по величине подачи на зуб и на оборот
.
По паспорту станка находим возможную подачу, выбираю значения, .
Исходя из принятых величин уточняем значения подач на зуб и на оборот
;
.
4. Параметры срезаемого слоя.
;
.
5. Проверка выбранного режима резания.
Выбранный режим резания проверяем по характеристикам станка: мощности на шпинделе станка и максимально допустимому усилию, прилагаемому к механизму подачи.
Мощность, затрачиваемая на резание, должна быть меньше или равна мощности на шпинделе: .
Мощность на шпинделе определится по формуле
.
где - мощность электродвигателя привода главного движения резания, .
Мощность резания при фрезеровании определяется по формуле
где - главная составляющая (касательная) силы резания, .
Крутящий момент на шпинделе станка определится по формуле:
- крутящий момент на шпинделе, .
Главная составляющая силы резания при фрезеровании определяется по формуле:
где - коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и другие условия;
- коэффициент, учитывающий свойства материала обрабатываемой заготовки,
; [6. стр.264, табл.9],
Значения коэффициента и показателей степеней , , , , приведены [6. стр.291, табл.41],
; ; б; ; ; .
.
Следовательно, станок не лимитирует выбранного режима резания.
6. Основное время
где .
.
Строгальная обработка.
Паспортные данные поперечно - строгального станка 736.
Наименьший ход ползуна 95
Наибольший ход ползуна 650.
Пределы рабочих скоростей3-37
Число двойных ходов ползуна - 12,5; 17,9; 25,0; 36,5; 52,5; 73,0 .
Пределы горизонтальной подачи - 0,33; 0,67; 1,00; 1,23; 1,67; 2,00; 2,33;
2,67; 3,00; 3,30 .
Наибольшее усилие 1700 .
Мощность 2,8 .
1. Выбор инструмента.
Для обработки плоскости из серого чугуна марки СЧ18 твердостью НВ=207 принимаем строгальный проходной прямой с пластиной из твердого сплава ВК6.
Параметры срезаемого слоя.
2. Глубину резания принимаем равной . Согласно требованиям шероховатости и величине припуска подачу выбираем ; .
В соответствии с паспортом станка принимаем ближайшую из имеющих на станке скоростей резания .
Длина хода определяется по формуле
,
где - длина строгания;
- величина перебега резца.
.
Находим число двойных ходов стола в минуту по формуле;
.
По паспорту станка принимаем ближайшее из имеющихся на станке чисел двойных ходов .
При получистовом строгании и надобность в проверке соответствия станка на мощность отпадает.
3. Определяем машинное время.
.
.
В результате расчёта выбираю обработку фрезерованием, так как время на обработку значительно меньше.
5. Шлифование
На круглошлифовальном станке мод.3М131 шлифуется участок вала и длиной . Припуск на обработку , длина вала . Способ крепления заготовки - в центрах.
Сталь 40 Х - закаленная 45…47 HRC.
Шероховатость .
Круглошлифовальный станок 3М131
Наибольший диаметр шлифуемой заготовки 280.
Наибольшая длина заготовки 700.
Мощность двигателя шлифовальной бабки 7,5 .
КПД станка .
Частота вращения круга, об/мин: 1112 и 1285.
Частота вращения обрабатываемой заготовки регулируется бесступенчато: 40400 .
Скорость продольного хода стола регулируется бесступенчато: 505000 .
Периодическая поперечная подача шлифовального круга регулируется бесступенчато: 0,0020,1.
Непрерывная подача для врезного шлифования: 0,14,5.
Размеры шлифовального круга , .
1. Выбор шлифовального круга.
Для круглого наружного шлифования с продольной подачей (шлифовать с радиальной подачей нельзя из-за большой длины шлифуемой поверхности), параметра шероховатости , конструкционной закаленной стали до HRC45 принимаем шлифовальный круг формы ПП, [2],
характеристика - 24 А401К, [6],
индекс зернистости - Н, [2],
структура - 5, [6],
класс - А, [2],
Полная маркировка круга ПП24 А40НС15КА 35.
Размеры шлифовального круга , (по паспорту станка).
2. Режим резания
Скорость шлифовального круга Vk =35 м/с [2].
Частота вращения шпинделя шлифовальной бабки
Корректируя по паспортным данным станка, принимаем .
Окружная скорость заготовки ; принимаем .
Частота вращения шпинделя передней бабки, соответствующая принятой окружной скорости заготовки,
Так как частота вращения заготовки регулируется бесступенчато, принимаем .
Глубина шлифования
.
Принимаем, учитывая бесступенчатое регулирование поперечной подачи шлифовального круга на ход стола,
.
Продольная подача
.
Принимаем .
Скорость продольного хода стола
.
С учетом паспортных данных (бесступенчатое регулирование скорости продольного хода стола) принимаем .
3. Проверка достаточности мощности станка
Мощность затрачиваемая на резание
[2], [3],
где - коэффициент, учитывающий условия шлифования;
, , , - показатели степени;
Для круглого наружного шлифования закаленной стали с подачей на каждый ход шлифовальным кругом зернистостью 40, твердостью СМ1
; ; ; ; ,
тогда
.
Мощность на шпинделе станка
.
Так как , то обработка возможна.
4. Основное время
где - доля перебега круга, принимаем (т.е. половина круга); - число сторон перебега круга, тогда
- коэффициент выхаживания
.
6. Вывод
Для повышения производительности процесса резания выгодно работать с большими сечениями среза, чем с большими скоростями резания. При больших скоростях резания повышается износ инструмента, тепловыделение и как следствие ухудшение качества обработанной поверхности и низкая стойкость инструмента.
Поэтому первый режим, который следует выбрать это глубина резания t, во вторую очередь подачу S, и на конец скорость V.
Такой порядок выбора режимов резания объясняется тем что глубина, подача и скорость в неодинаковой степени влияет на стойкость инструмента.
Показатели степени соответственно n1>n2>n3, так как на температуру резания в большей мере влияет скорость, а значит и на износ тоже.
Кроме того, при заданном сечении среза более выгодно увеличивать глубину резания, чем подачу.
Однако необходимо учесть, что большое сечение среза скажется на качестве, точности обработки, а так же на силах резания.
7. Список литературы
1. Справочник технолога машиностроителя: В 2 т.3 - е изд., перераб. Т 1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова М.: Машиностроение 2008.694 с.
2. Справочник технолога машиностроителя: В 2 т.3 - изд., перераб. Т 2 /Под ред. А.Н. Малова М.: Машиностроение 2010.569 с.
3. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3 т.5 - е изд. перераб. и доп. Т.1 /Под ред. А.Н. Малова М.: Машиностроение 1986.
4. Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов по специальности: "Технология машиностроения", "Металлорежущие станки и инструменты" /Г.Н. Сахаров, В.Б. Арбузов, Ю.Н. Боровой и др. М.: Машиностроение 2009.328 с.
5. Ящерицын П.И., Еременко И.Л., Фельцштейн Е.З. Теория резания, физические и тепловые процессы в технологических системах: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 2007.512 с.
6. Справочник технолога машиностроителя: В 2 т.4 - е изд., перераб. и доп. Т.2 /Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова М.: Машиностроение 2011.496 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Назначение режима резания при сверлении, зенкеровании и развертывании. Изучение особенностей фрезерования на консольно-фрезерном станке заготовки. Выполнение эскизов обработки; выбор инструментов. Расчет режима резания при точении аналитическим способом.
контрольная работа [263,8 K], добавлен 09.01.2016Обработка детали на токарно-винторезном станке. Выбор типа, геометрии инструмента для резания металла, расчет наибольшей технологической подачи. Скорость резания и назначение числа оборотов. Проверка по мощности станка. Мощность, затрачиваемая на резание.
контрольная работа [239,2 K], добавлен 24.11.2012Определение вида заготовки и припуска на обработку. Выбор станков с указанием паспортных данных, измерительного инструмента, смазочно-охлаждающей жидкости. Расчёт режимов резания при обработке на токарно-винторезном и вертикально-сверлильном станке.
контрольная работа [57,7 K], добавлен 06.05.2013Определение длины рабочего хода головки, стойкость инструмента наладки. Расчет скорости резания, частоты вращения ведущего вала, минутной подачи. Основное время обработки для каждой головки. Определение осевой силы и мощности резания инструмента.
контрольная работа [47,7 K], добавлен 27.06.2013Расчет режима резания растачивания отверстия. Выбор марки инструментального материала и геометрических параметров режущей части инструмента. Определение скорости, мощности, машинного времени сверления отверстия и фрезерования плоскости торцевой фрезой.
контрольная работа [933,7 K], добавлен 30.06.2011Обтачивание цилиндрического валика на токарно-винторезном станке модели 1К62. Рассчет рациональных режимов резания валика при одноинструментальной обработке: глубина и скорость резания. Расчет рассверливания отверстия под последующую обработку.
контрольная работа [133,3 K], добавлен 19.03.2008Расчет параметров режимов резания при сверлении отверстия в заготовке и при шлифовании вала на круглошлифовальном станке. Сравнительный анализ эффективности обработки плоских поверхностей с заданной точностью при процессах строгания и фрезерования.
контрольная работа [392,7 K], добавлен 19.11.2014Характеристика 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 08.01.2016Процесс торцевого фрезерования на вертикально-фрезерном станке, оптимальные значения подачи, скорости резания. Ограничения по кинематике станка, стойкости инструмента, мощности привода его главного движения. Целевая функция - производительность обработки.
контрольная работа [134,0 K], добавлен 24.05.2012Обработка детали на вертикально-фрезерном станке 6Р12 концевой фрезой с цилиндрическим хвостовиком. Методы оптимизации процесса резания с учетом ограничения по периоду стойкости инструмента, кинематике и мощности привода главного движения станка.
курсовая работа [146,9 K], добавлен 19.07.2009
