Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ

имени первого Президента России Б. Н. Ельцина»

Кафедра «Металлорежущие станки и инструменты»

Курсовая работа

«Резание металла»

Студент группы ТМ,

МЗ-300104 Журавлев А.А.

Екатеринбург 2013г.

Содержание

Задание 1

Задание 2

Задание 3

Задание 4

Задание 5

Список литературы

Задание 1

Выбрать параметры режима резания при точении на проход вала диаметром D до диаметра d на длине l1. Длина вала l. Станок токарно-винторезный модели 16К20. Способ крепления заготовки выбрать самостоятельно.

Исходные параметры:

Марка обрабатываемого материала - Сталь 25ХГТ. Механические свойства: ув = 1200 МПа. Диаметр заготовки D = 84 мм, диаметр детали d = 79 мм, длина детали l = 450 мм, шероховатость Ra = 5 мкм, точность = 0,120 мм.

Решение:

Схема обработки:

Для обработки данной детали выбран токарно-винторезный станок модели 16К20. Основные технические характеристики станка представлены в таблице 1.

Для обработки вала из Сталь 25ХГТ выбираем резец и устанавливаем его параметры. Принимаем токарный проходной резец с пластинами из твердого сплава марки Т5К10 (ГОСТ 18878 - 73).

Таблица 1 - Технические характеристики станка 16К20

Параметры	16К20
Наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм	400
Число ступеней частоты вращения шпинделя	22
Частота вращения шпинделя, 1/мин	12,5 - 1600
Число ступеней подач суппорта	24
Подача суппорта, мм/об	0,05 - 2,8
Допустимая сила поддачи, Н	15000
Мощность главного электродвигателя, кВт	11
КПД	0,75
Наибольшая сила подачи, Н	3528

Форма передней поверхности радиусная с фаской, h = 20 мм, b = 16 мм, L = 120 мм. Геометрические параметры режущей части резца: R = 1 мм, г = 15?, б = 12?, ц = 60?, ц1 = 15?, л = 0? [1, с.120].

Эскиз инструмента

Определяем режим резания.

Припуск на обработку при продольном точении -

Глубину резания для точения определяют по формуле:

;

Тогда:

Глубина резания:

Выбираем подачу.

Под действием сил резания державка резца деформируется и в результате отклонения вершины резца от первоначального положения возникают погрешности.

Подача, допустимая прочностью твердосплавной пластины:

где q = 4-5 мм - толщина пластинки твердого сплава;

Кр - поправочный коэффициент.

Ср = 300, хр = 1, ур = 0,75 - таб.22 [1, с. 273].

Поправочный коэффициент:

;

По таб. 9 [1, с. 264]:

 таб.9 1, с.264;

Где показатель степени;

предел прочности;

Поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента определяется по:

По таблице 23 [1, с. 275]:

Кцр = 0,94;

Кгр = 1;

Клр = 1;

Тогда поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания равен:

.

Подача, допустимая прочностью механизма подач станка:

,

где [Q] - максимально допустимое усилие подачи по паспорту станка, н.



Подача, допустимая заданной шероховатостью обработанной поверхности:

где Ra - высота микронеровностей, мкм;

r - радиус при вершине резца в плане, мм.

По таб. 6 методических указаний:

Cr = 125;

х = 0,3;

у = 0,4;

z = 0,35;

u = 0,7

Подача, допустимая заданной точностью обработки:

,

где Jст - жесткость станка, н/м;

Jд - жесткость детали, н/м;

Jр - жесткость резца, н/м;

д = 0,74 - величина поля допуска выполняемого размера, мм;

б = 0,4-0,5 - коэффициент, определяющий допустимую долю погрешности обработки.

Жесткость станка:

Jст = 5290Dmax0,24

Где Dmax = 400 мм = 0,4 м - максимальный диаметр обрабатываемой детали по паспорту станка.

Jст = 5290 х 0,40,24 = 4246 н/м.

Жесткость детали:

Где d - диаметр детали, м;

А - коэффициент, определяющий жесткость закрепления детали (в патроне с поджимом заднего центра А = 110);

L - длина детали, м;

- модуль упругости стали.

.

Жесткость резца:

,

где Iр - момент инерции державки резца, м4.

Тогда

=

0,39 мм/об.

Исходя из рассчитанных ограничений и технических параметров станка принимаем подачу S = 0,05 мм/об.

Скорость резания [1, с. 265]:

Где Сv - коэффициент, учитывающий условия резания;

Kv - общий поправочный коэффициент;

m, x, y, - показатели степени.

Сv = 420; хv = 0,15; уv = 0,2; m = 0,2 [1, с. 269].

Общий поправочный коэффициент определяется по формуле:

Кv = Kmv Kпv Kиv Кцv Krv

Где Kmv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

Kпv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

Kиv - коэффициент, учитывающий материал фрезы;

Kцv - коэффициент, учитывающий угол ц;

Кrv - коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине.

При обработке стали:

Kmv = (750 / ув)n = (750 / 1200)1 = 0,625

Из таблицы 1 - 4 [1, с. 261 - 263]:

Kпv = 1; Kиv = 0,65; Kцv = 0,9; Krv = 0,94

Кv = 0,625 х 1 х 0,65 х 0,9 х 0,94 = 0,35

Стойкость резца

Т = 90-120 мин; принимаем Т = 100 мин.

Тогда скорость резания:

92,5 мм/мин

Определяем частоту вращения шпинделя:

1/мин

Корректируем по паспортным данным станка и принимаем nст = 315 1/мин

По принятому значению nст определяем фактическую скорость резания:

83,08 мм/мин

Проверим достаточность мощности принятого станка.

Эффективная мощность, затрачиваемая на резание:

;

1,5 кВт

Полученный результат сравниваем с паспортной мощностью станка:

Nэ Nстз,

где Nст - мощность двигателя главного движения станка;

з - кпд станка.

Nэ = 1,5 кВт < 11 х 0,75 = 8,25 кВт

Условие выполняется, следовательно, обработка возможна.

Определяем машинное время:

tм = Lрт / nS

где Lрт - длина рабочего хода инструмента с учетом врезания и перебега, мм.

Lрт = L + l1 + l2

Где L - длина обрабатываемой поверхности, мм;

l1 - длина пути врезания, мм;

l2 - перебег, мм.

l1 = t / tgц = 2,5 / tg60? = 1,44 мм;

Тогда:

l2 = 0,672t = 0,672 х 2,5 = 1,68 мм;

Lрт = 450 + 1,44 + 1,68 = 452,12 мм;

Получаем:

tм = 452,12 / (315 х 0,05) = 28,7 мин.

Задание 2

Выбрать режимы резания при сверлении отверстия диаметром D и глубиной сверления L, в заготовке толщиной Н. Станок вертикально-сверлильный модели 2Н135.

Исходные данные:

Марка обрабатываемого материала - Сталь 25ХГТ. Механические свойства: ув = 1200 МПа. D = 28 мм, L = 30 мм, Н = 70 мм.

Решение:

Схема обработки

Основные технические характеристики станка представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Технические характеристики станка 2Н135

Параметры	2Н135
Наибольший условный диаметр сверления, мм	35
Наибольший ход шпинделя, мм	250
Число ступеней вращения шпинделя	12
Частота вращения шпинделя, 1/мин	31 - 1400
Число ступеней подач	9
Подача шпинделя, мм/об	0,1 - 1,6
Наибольшая допустимая сила подачи, Н	9000
Мощность электродвигателя главного движения, кВт	4
КПД	0,8

Для сверления отверстий в детали из сталь 25ХГТ принимаем спиральное сверло O28 2301-10903 ГОСТ 10903-77 и устанавливаем его параметры: материал режущей части - быстрорежущая сталь; d = 28 мм, L = 180 мм, l = 90 мм [1, с. 137].

Стойкость сверла Т = 50 мин.

Эскиз инструмента

Определяем режим резания.

Глубина резания:

t = 0,5D = 0,5 х 28 = 14 мм.

По таблице 25 [1, с. 277] выбираем подачу при сверлении:

S = 0,26 мм/об

Скорость резания:

где Сv - коэффициент, учитывающий условия резания;

Kv - общий поправочный коэффициент;

m, y - показатели степени.

По таб. 28 [1, с. 278]:

Сv = 9,8; у = 0,5; q = 0,4; m = 0,2.

Общий поправочный коэффициент определяется по формуле:

Кv = Kmv Kиv Klv

где Kmv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

Klv - коэффициент, учитывающий глубину сверления;

Kиv - коэффициент, учитывающий материал сверла.

При обработке стали:

Kmv = (750 / ув)0,9 = (750 / 1200)0,9 = 0,66

Klv = 1 - таб. 31 [1, с. 280];

Kиv = 1,15 - таб. 6 [1, с. 280];

Тогда общий поправочный коэффициент:

Кv = 0,66 х 1 х 1,15 = 0,76

Скорость резания:

25,3 мм/мин

Определяем частоту вращения шпинделя станка:

Корректируем по паспортным данным станка и принимаем nст = 250 1/мин

Определяем крутящий момент и осевую силу:

,

,

где См и Ср - коэффициенты, учитывающие условия резания.

См = 0,0345, q = 2, у = 0,8 - для крутящего момента, таб. 32 [1, с. 281];

Ср = 68, q = 1, у = 0,7 - для осевой силы, таб. 32 [1, с. 281];

Кр = (ув / 750)0,75 = (1200 / 750)0,75 = 1,42

Тогда крутящий момент и осевая сила:

131 Н м

8426 Н

Силу Р0 = 8426 н сравниваем по паспорту станка с наибольшей допускаемой механизмом подачи Р0 ст = 9000 н. Таким образом, Р0 < Р0 ст, следовательно, условие резания выполняются.

Определим эффективную мощность резания:

Nэ = Мкрnст / 9750 = (131 х 250) / 9750 = 3,3 кВт

Потребная мощность резания:

Nп = Nэ / зст,

где зст - КПД станка.

Nп = 3,3 / 0,8 = 4 кВт

Определяем основное технологическое время:

То = L / Sстnст,

где L - расчетная глубина отверстия, мм.

Расчетная глубина отверстия:

L = l + l1 + l2,

где l - чертежный размер глубины отверстия, мм;

l1 - величина врезания инструмента, мм;

l2 - величина перебега инструмента, мм.

Можно принять

l1 + l2 = 0,35D = 0,35 х 28 = 9,8 мм;

L = 30 + 9,8 = 39,8 мм;

То = 39,8 / (0,26 х 250) = 0,61 мин

Задание 3

резание точение пластина заготовка

Выбрать параметры режима резания при обработке плоскости А х В заготовки толщиной С. Припуск на обработку h, мм. Модели станков: горизонтально-фрезерный 6Р82 или вертикально-фрезерный 6Р12.

Исходные параметры:

Марка обрабатываемого материала - Сталь 20. Механические свойства: ув = 500 МПа. Размеры заготовки: А = 325 мм, В = 180 мм, С = 100 мм. Припуск h = 2,5 мм. Шероховатость Ra = 5 мкм.

Решение:

Для обработки данной плоскости выбираем фрезерный станок модели 6Р12. Основные технические характеристики станка представлены в таб. 3.

Таблица 3 - Технические характеристики станка 6Р12

Параметры	6Р12
Рабочая поверхность стола, мм	520 х 1250
Число ступеней частоты вращения шпинделя	18
Частота вращения шпинделя, 1/мин	31,5 - 1600
Число ступеней подач	18
Подача стола, мм/мин	25 - 1250
Допустимая сила поддачи, Н	15000
Мощность главного электродвигателя, кВт	7,5
КПД	0,7

Для обработки плоскости из Сталь 20 выбираем фрезу и устанавливаем ее параметры. Принимаем торцевую фрезу с многогранными твердосплавными пластинками по ГОСТ 26595-85.

Диаметр фрезы выбираем из соотношения:

D = (1,25…1,5 В) = 1,4 х 180 = 252 мм.

Принимаем диаметр D = 250 мм, число зубьев z = 14, пятигранные пластинки, ц = 60? [1, с.188].

Материал режущей части фрезы выбираем для получистового фрезерования углеродистой стали - Т15К6.

Геометрические параметры фрезы: г = -5?, б1 = 8?, ц = 60?, ц0 = 30? (переходной кромки), ц1 = 5?, л = 15? [1, с.188].

Эскиз инструмента

Определяем режим резания.

Глубина резания t = h = 2,5 мм.

Подача на один зуб:

Sz = 0,006 мм/зуб [1, с. 283].

Скорость резания [1, с. 282]:

где Сv - коэффициент, учитывающий условия резания;

Kv - общий поправочный коэффициент;

m, x, y, q, u, p - показатели степени.

Сv = 332; х = 0,1; у = 0,4; m = 0,2; q = 0,2; u = 0,2; р = 0 [1, с. 286].

Общий поправочный коэффициент определяется по формуле:

Кv = Kmv Kпv Kиv Кцv

где Kmv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

Kпv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

Kиv - коэффициент, учитывающий материал фрезы;

Kцv - коэффициент, учитывающий угол ц.

При обработке стали:

Kmv = (750 / ув)n = (750 / 500)1 = 1,5

Из таблицы 1 - 4 [1, с. 261 - 263]:

Kпv = 1; Kиv = 1; Kцv = 1

Кv = 1,5 х 1 х 1 х 1 = 1,5

Тогда скорость резания:

1246,2 мм/мин

Определяем частоту вращения шпинделя:

1/мин

Корректируем по паспортным данным станка и принимаем:

nст = 1250 1/мин

По принятому значению nст определяем фактическую скорость резания:

981,3 мм/мин

Окружная сила резания при фрезеровании [1, с. 282]:

Ср = 825, х = 1, у = 0,75, q = 1,3; u = 1,1; w = 0,2 [1, с. 291].

Поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала Кмр при обработке сталей фрезами с режущей частью из твердого сплава:

Кмр = (ув / 750)0,3 = (500 / 750)0,3 = 0,89

Тогда сила резания:

315 н

Определим остальные составляющие силы резания:

Рх = (0,3…0,4) Pz = 0,3 х 315 = 94,5 н

Силу Рх = 94,5 н (сила подачи) сравниваем по паспорту станка с наибольшей допускаемой механизмом подачи Рх ст = 15000 н. Таким образом, Рх < Рх ст, следовательно, условие резания выполняются.

Определим эффективную мощность резания:

Nэ = PzVф / (1020 х 60) = (315 х 981,3) / (1020 х 60) = 5,1 кВт

Потребная мощность на шпинделе станка:

Nп = Nэ / зст,

где зст - КПД станка.

Nп = 5,1 / 0,7 = 7,3 кВт

Определяем основное технологическое время:

То = Li / Sм,

где L - расчетная длина обрабатываемой поверхности, мм;

i - количество проходов;

Sм - минутная подача.

L = l + l1 + l2,

где l - чертежный размер обрабатываемой поверхности, мм;

l1 - величина врезания, мм;

l2 - величина перебега, мм.

При обработке торцовой фрезой:

l1 = D = 250 мм,

l2 = (2..4) мм = 3 мм,

L = 325 + 250 + 3 = 578 мм

Минутная подача:

Sм = Sznстz = 0,006 х 1250 х 14 = 105 мм/мин.

Принимаем по станку Sм = 100 мм/мин.

То = (578 х 1) / 100 = 5,78 мин

Задание 4

Выбрать параметры режима резания при шлифовании участка вала диаметром d и длиной l1. Припуск на обработку h, длина вала l. Способ крепления заготовки - в центрах. Станок круглошлифовальный модели 3М131.

Исходные данные:

Обрабатываемый материал - Сталь 35 незакаленная. Шероховатость поверхности Ra = 1,25 мкм. d = 90 мм, l1 = 175 мм, l = 335 мм, h = 0,15 мм.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Решение:

Основные технические характеристики станка представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Технические характеристики станка 3М131

Параметры	3М131
Наибольший размеры устанавливаемой заготовки, мм - диаметр - длина	100 360
Скорость перемещения стола (бесступенчатая), м/мин	0,02 - 4
Частота вращения детали, 1/мин	20 - 1000
Частота вращения круга, 1/мин	2350
Наибольшие размеры круга, мм: - наружный диаметр - ширина	400 40
Мощность электродвигателя главного движения, кВт	4
КПД	0,85

Для обработки вала из стали 35 выбираем шлифовальный круг и устанавливаем его параметры.

Принимаем круг на керамической связке ПП: диаметр D = 80 мм; высота Н = 15 мм; отверстие d = 25 мм; шлифовальный материал 2А; зернистость 50 - 40 [1, с. 252]

Стойкость шлифовального круга Т = 30 - 45 мин.

Эскиз инструмента

Определяем режим резания.

Глубина шлифования t = 0,15 мм.

По таблице 55 [1, с.301] выбираем поперечную подачу при круглом внешнем шлифовании:

Sпоп = 0,005 мм

Определяем продольную подачу по формуле:

Sпр = Нв

где Н - ширина шлифовального круга, мм;

в - расчетный коэффициент.

По таблице 55 [1, с.301] для круглого наружного шлифования в = 0,2.

Sпр = 15 х 0,2 = 3 мм.

Определим расчетную скорость вращения детали:



где Сv - коэффициент, учитывающий условия резания;

Dд - диаметр шлифуемой поверхности, мм;

Т - стойкость шлифовального круга;

m, x, k - показатели степени.

По таблице 56 [1, с. 303]:

Сv = 0,27; х = 1; k = 0,3; m = 0,5.

Тогда скорость вращения детали:

5,87 мм/мин

Расчетная частота вращения детали:

1/мин

Значение nд находится в пределах, указанных в паспортных данных станка.

Определяем скорость вращения шлифовального круга:

где Dк - диаметр шлифовального круга, мм;

nк - частота вращения шлифовального круга, 1/мин (выбирается по паспортным данным станка).

590,3 м/мин

Скорость перемещения стола определяется по формуле:

0,062 м/мин

Полученное значение VC находится в пределах скоростей перемещения стола.

Тангенциальная сила резания определяется по формуле:

Из таблицы 56 [1, с. 303]:

Ср = 2,2, х = 0,55, у = 0,5, u = 0,5.

Тогда сила резания:

38 Н

Определим эффективную мощность на вращение шлифовального круга:

Nэк = PzVк / (1020 х 60) = (38 х 590,3) / (1020 х 60) = 0,37 кВт

Потребная мощность на вращение шлифовального круга:

Nпк = Nэк / з

где з - КПД шлифовального станка.

Nпк = 0,37 / 0,85 = 0,44 кВт

Определяем основное технологическое время:

То = 2LhK / Sпрnдt

где L - длина продольного хода детали, мм;

h - припуск на обработку, мм;

К = 1,3-1,7 коэффициент, учитывающий точность шлифования и износ круга;

Длина продольного хода детали:

L = l + Н

где l - длина обрабатываемой поверхности, мм;

Н - ширина круга, мм.

L = 175 + 15 = 190 мм;

То = (2 х 190 х 0,15 х 1,5) / (3 х 20,7 х 0,15) = 9,2 мин

Задание 5

Выбрать параметры режима резания при нарезании цилиндрического зубчатого колеса червячной модульной фрезой на зубофрезерном станке модели 53А50. Параметры нарезаемого колеса: модуль m, число z1 и угол в1 наклона нарезаемых зубьев, ширина В нарезаемого венца, шероховатость Ra поверхности зубьев, материал.

Исходные данные:

Обрабатываемый материал - Сталь 20ХНМ, НВ 160. Параметры нарезаемого зубчатого колеса: m = 5,5 мм, z1 = 60, в1 = 20?, В = 66 мм, Ra = 6,3 мкм.

Решение:

Схема процесса резания

Основные технические характеристики станка представлены в таблице 5.

Для нарезания цилиндрического зубчатого колеса принимаем червячную модульную фрезу из быстрорежущей стали Р6М5.

Геометрические характеристики фрезы [1, с. 193]: d0 = 112 мм, d = 40 мм, d1 = 60 мм, L = 112 мм, z0 = 10.

Таблица 5 - Технические характеристики станка 53А50

Параметры	53А50
Наибольший диаметр нарезаемых колес, мм	500
Наибольший модуль зубьев нарезаемых колес, мм	8
Частота вращения шпинделя фрезы, 1/мин	40 - 405
Подача, мм/об: - вертикальная - радиальная - осевая	0,75 - 7,5 0,2 - 2,25 0,13 - 2,6
Мощность главного электродвигателя, кВт	8/10/12,5
КПД

Эскиз фрезы

Глубина резания:

t = 2,2m = 2,2 х 5,5 = 12,1 мм

Движение подачи [2, с. 294]:

S = 2,6 мм/об

При S = 2,6 мм/об и m = 5,5 мм принимаем скорость резания V = 26,5 м/мин.

Число оборотов фрезы в минуту:

75,4 об/мин

Основное время при обработке цилиндрических колес червячной модульной фрезой:

где l - путь фрезы в направлении подачи, мм;

n - частота вращения фрезы в минуту;

z1 - число зубьев нарезаемого колеса;

S - подача в мм/об заготовки;

К - число заходов фрезы;

i - число проходов.

Путь фрезы в направлении подачи:

l = qB + l' + l''

где q - количество колес, одновременно обрабатываемых на станке;

В - ширина венца нарезаемого колеса, мм;

l' - величина врезания, мм;

l'' - величина перебега, мм.

Величина врезания

37 мм.

Величина перебега l'' = 3 мм.

Тогда:

l = 1 х 66 + 37 + 3 = 106 мм.

Основное время:

16,2 мин.

Список используемой литературы

1. Справочник технолога-машиностроителя. Т1. / Под ред. А.Г. Касилова, Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1986. - 656 с.

2. Справочник технолога-машиностроителя. Т2. / Под ред. А.Г. Касилова, Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985. - 496 с.

3. Резание металлов. Учебн. для вузов. / Г.И. Грановский, В.Г. Грановский. М.: Высш. шк., 1985. - 304 с.

4. Металлорежущие инструменты. Учебн. для вузов. / Г.Н. Сахаров, О.Б. Арбузов. - М.: Машиностроение, 1989. - 328 с.

Размещено на Allbest.ru