Расчёт режимов резания при точении полным методом

Расчет режима резания при точении аналитическим методом для заданных условий обработки: размер заготовки, обоснование инструмента, выбор оборудования. Стойкость режущего инструмента и сила резания при резьбонарезании. Срезаемый слой при нарезании резьбы.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 25.06.2014
Размер файла 3,7 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/

3

Министерство образования и науки Российской Федерации

Волжский политехнический институт (филиал)

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волгоградский государственный технический университет»

КАФЕДРА «Технология и оборудование машиностроительных производств»

Контрольная работа по дисциплине

Резание материалов

Расчёт режимов резания при точении полным методом

Волжский 2014

Содержание работы

1. Выбор заготовки

1.1 Анализ материала заготовки

1.2 Расчет размеров заготовки

2. Выбор технологического оборудования, способа закрепления детали на станке

3. Выбор режущего инструмента

4. Расчет режимов резания при одноинструментальной обработке

4.1 Выбор глубины резания

4.2 Расчет наибольшей допускаемой силы резания

4.2.1 Расчет силы резания допускаемой прочностью заготовки

4.2.2 Расчет силы резания допускаемой жесткостью заготовки

4.2.3 Расчет силы резания допускаемой прочностью механизма подачи станка

4.2.4 Расчет силы резания допускаемой прочностью державки резца

4.2.5 Расчет силы резания допускаемой прочностью режущей пластины резца

4.2.6 Расчет силы резания допускаемой нагрузкой на центр задней бабки

4.3. Определение допускаемой подачи

4.4 Определение скорости резания

4.4.1 Определение скорости резания допускаемой мощностью станка

4.4.2 Определение скорости резания допускаемой стойкостью резца

5. Уточнение количества рабочих ходов

6. Определение частоты вращения шпинделя станка

7. Определение времени обработки

8. Расчет резца

8.1 Определение тангенциальной составляющей силы резания

8.2 Определение сечения державки резца

8.3 Проверка державки резца на прочность и жесткость

8.3.1 Определение максимальной нагрузки допускаемой прочностью резца

8.3.2 Определение максимальной нагрузки допускаемой жесткостью резца

8.3.3 Проверка условия

Приложение 1. Чертеж заготовки

Приложение 2. Чертеж резца

резание точение заготовка нарезание резьба

1. Выбор заготовки

1.1 Анализ материала заготовки

Характеристика материала сталь 20

Марка:

20

Заменитель:

45, 40Х

Классификация:

Сталь конструкционная легированная

Применение:

оси, коленчатые валы, шестерни, штоки, бандажи, детали арматуры, шатуны, звездочки, распределительные валики, головки плунжеров и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности.

Химический состав в % материала сталь 40Г

C

Si

Mn

Ni

S

P

Cr

Cu

0,37 - 0,45

0,17 - 0,37

0,7 - 1

до 0,3

до 0,035

до 0,035

до 0,3

до 0,3

Механические свойства при Т=20oС материала сталь 40Г

Сортамент

в, МПа

T, МПа

d5, %

y, %

KCU

кДж / м2

Термообр.

Поковка

590

350

17

45

590

Закалка 860oC, вода, Отпуск 600oC, воздух

Твердость материала 40Г после отжига

HB = 207 МПа

Технологические свойства материала сталь 40Г

Свариваемость:

ограниченно свариваемая.

Флокеночувствительность:

малочувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости:

склонна.

Обрабатываемость резанием:

в нормализованном состоянии при 174 - 207 НВ - Кv = 0,95 (твердый сплав); Кv = 0,7 (быстрорежущая сталь)

1.2 Расчет размеров заготовки

Основные припуски и предельные отклонения для гладких поковок круглого сечения, изготовляемых ковкой на прессе определяются по [4, стр. 131, табл. 5.2].

Длина заготовки определяется по формуле:

,

где L - длина детали, мм;

- припуск, мм [4, стр. 131, табл. 5.2];

- предельные отклонения, мм [4, стр. 131, табл. 5.2].

мм.

Диаметр заготовки определяется по формуле:

,

где D - диаметр детали, мм;

- припуск, мм [4, стр. 131, табл. 5.2];

- предельные отклонения, мм [4, стр. 131, табл. 5.2].

мм.

Чертеж заготовки см. приложение 1.

2. Выбор технологического оборудования, способа закрепления детали на станке

Для обработки данной заготовки использую станок 16К20.

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:

над станиной - 400 мм;

над суппортом - 220 мм.

Наибольшая длина обрабатываемой заготовки - 2000 мм.

Расстояние между центрами - 2000 мм.

Частота вращения шпинделя станка, 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.

Подача суппорта продольная, мм/об: 0,05; 0,06; 0,075; 0,09; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,6; 2; 2,4; 2,8.

Максимальная осевая сила резания, допускаемая механизмом подачи, Н - 6000.

Мощность электродвигателя - 10 кВт.

КПД - 0,75 кВт.

Т.к. отношение L/D = 1227/129 = 9,5, то для закрепления заготовки использую способ закрепления - в центрах.

Рис. 1. Схема закрепления

Размеры центрового отверстия выбираем по ГОСТ14034 (форма А): для D=120 мм, принимаем - d=6,3 мм; d1=13,20 мм; l=8,0 мм; l1=5,98 мм.

Рис. 2. Форма и размеры центрового отверстия

3. Выбор режущего инструмента

Инструмент - резец токарный проходной с механическим креплением многогранной твердосплавной пластины. Пластина трехгранная, крепление пластины - клин-прихват - применяют для крепления пластин без отверстий. Пластину устанавливают в закрытый паз и базируют по опорной и боковым поверхностям. При этом обеспечивается высокая точность базирования пластин и высокая надежность крепления.

Выбираю материал резца: для пластины - твердый сплав Т14К8 - предназначен для чернового точения литых и кованых заготовок из углеродистых и легированных сталей [3, стр. 180, табл. 3]. Свойства: [уизг] = 1274 Н/мм2; HV1325; для державки сталь 40Х - ГОСТ 4543 - 71; для клина, штифта сталь 45 (оксидировать), для винта сталь 45.

При обработке на станке 16К20 с глубиной 2 - 8 мм (см. ниже): рабочая высота резца 25 мм, диаметр описанной окружности пластины 22 мм [1].

Сечение державки резца Н Ч В = 25 Ч 20 мм;

Размеры пластины (по ГОСТ 19042-80):

l = 11 мм - длина пластина (основание);

d = 6,350 мм - диаметр вписанной окружности;

s = 3,18 - толщина пластины;

m = 9,128 - высота пластины;

r = 0,4 мм - радиус при вершине [1];

ц = 90 - главный угол в плане [1];

ц1 = 3 - вспомогательный угол в плане [1];

гу = 12 - передний угол пластины [1];

г = 12 - передний угол [1];

б = 8 - задний угол [1];

б1 = 8 - вспомогательный задний угол [1].

Чертеж резца: см. приложение рис.2.

4. Расчет режимов резания при одноинструментальной обработке

4.1 Выбор глубины резания

При черновой обработке рекомендуется снимать 75 - 90% от общего припуска на обработку детали. Учитывая размеры заготовки и детали, принимаю общий припуск на обработку h = 9 мм.

На черновую токарную обработку - hчерн.=7 мм.

На чистовую токарную обработку оставляю припуск hчист.=2 мм.

Расчет глубины резания при черновой обработке:

Припуск снимаем за один проход:

мм.

4.2 Расчет наибольшей допускаемой силы резания

4.2.1 Расчет силы резания допускаемой прочностью заготовки

[Pz]п.з = ,

где [Pz]п.з. - сила резания, допускаемая прочностью заготовки, Н;

W - момент сопротивления, м3;

и] - допускаемое напряжение при изгибе детали, Па;

Ф(l) - функция, соответствующая наибольшему изгибающему моменту;

е = 0,4 ч 0,6 - относительное удлинение.

где D - наружный диаметр заготовки, м.

м3.

и] = ув / кз,

где ув - предел прочности при растяжении, Па - 608 МПа - для стали 12х18н9т;

кз = 4 ч 5 - коэффициент запаса.

и] = 608 / 4 = 121 МПа.

Функция, соответствующая наибольшему изгибающему моменту:

- при закреплении заготовки в патроне;

- при закреплении заготовки в центрах;

- при закреплении заготовки в патроне и центре,

где l - длина заготовки, м.

Так как в рассматриваемой задаче используется способ закрепления заготовки в центрах:

м.

[Pz]п.з = Н.

4.2.2 Расчет силы резания допускаемой жесткостью заготовки

,

где С - коэффициент, зависящий от способа закрепления заготовки:

С=3 - при закреплении заготовки в патроне; С=48 - при закреплении заготовки в центрах; С=102 - при закреплении заготовки в патроне и центре;

Е - модуль упругости - для стальных заготовок Е= 2,1·1011 Па;

J - момент инерции, м4;

y] - допускаемый прогиб заготовки, м.

J = м4.

y] = hчист./4,

где hчист. = 0,002 м - припуск на последующее чистовое обтачивание.

y] = 0,002/4 = 0,0005м.

[Pz]ж.з = Н.

4.2.3 Расчет силы резания допускаемой прочностью механизма подачи станка

[Pz]м.п = 2[Pн],

где [Pz]м.п. - сила резания, допускаемая прочностью механизма подачи станка, Н; [Pн] - максимальная осевая сила резания, допускаемая механизмом подачи, Н - 6000.

[Pz]м.п = 2·6000 = 12000 Н.

4.2.4 Расчет силы резания допускаемой прочностью державки резца

[Pz]др = ,

где [Pz]др - сила резания допускаемая прочностью державки резца, Н;

H, В - высота и ширина державки резца, м;

и] - допускаемое напряжение при изгибе материала державки резца, Па - для сталей 40Х и 45 [уи] = 240·106 Па;

l - вылет резца, м.

Н = 25 мм = 0,025 м; В = 20 мм = 0,02 м.

l = 1,5·Н = 1,5·0,025 = 0,0375 м.

[Pz]др = Н.

4.2.5 Расчет силы резания допускаемой прочностью режущей пластины резца

[Pz]пл = 340·t0,77·S1,35·,

где [Pz]пл - сила резания допускаемая прочностью режущей пластины резца, Н;

t = 3,5 мм - глубина резания;

S = 3,18 мм - толщина пластины

ц = 90 - главный угол в плане.

Н.

4.2.6 Расчет силы резания допускаемой нагрузкой на центр задней бабки

где - допускаемое давление; при неподвижном центре задней бабки ;

F0 - площадь проекции контактной поверхности центрового гнезда на осевую плоскость, мм2:

,

где d1, d, l1 - размеры центрового отверстия, мм.

мм2. =5223 Н.

Сравнив все допускаемые силы резания, для дальнейшего расчета принимаем наименьшее значение, то есть

[Pz] = min = min {25108 Н; 74211 Н; 12000 Н; 13333 Н; 3791 Н; 5223}, следовательно [Pz] = 3791 Н.

4.3 Определение допускаемой подачи

Подача при резании, как правило, ограничена двумя факторами. Первый фактор, максимальная сила резания; второй фактор шероховатость обработанной поверхности. В рассматриваемой задаче шероховатость обработанной Rа=12,5 мкм (черновое точение), следовательно, шероховатость обработанной поверхности не может быть лимитирующим фактором и подачу, ограниченную шероховатостью поверхности определять не требуется. Определение подачи, допускаемой силой резания

,

где Ср - постоянная;

х, у, n - показатели степени;

Кр - поправочный коэффициент;

t - глубина резания, мм; t =3,5 мм;

v - скорость резания. Предварительно принимаем скорость резания в диапазоне от 60 до 150 м/мин. При точении максимальной составляющей силы резания является тангенциальная сила Pz. Значения постоянной и показателей степени принимаем по [3, стр. 372, табл. 22]

Для наружного продольного точения конструкционной стали твердосплавным резцом принимаем: Сp = 204; x = 1,0; n = 0; y = 0,75.

Кр представляет собой произведение ряда коэффициентов, учитывающих фактические условия резания:

,

где KмР - коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости [3, стр. 362, табл. 9];

KР, KР, KР, KrР - коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания при обработке стали [3, стр. 374, табл. 23], KР=0,89; KР=1; KР=1; KrР=1.

,

где n - показатель степени [3, с. 362, табл. 9], n =0,75.

мм/об.

Полученное значение подачи корректируем по паспортным данным станка

Sq < [S] < Sq+1,

где Sq, Sq+1 - ближайшее соответственно меньшее и большее значение из ряда подач на станке: Sq=0,6 мм/об; Sq+1=1,0 мм/об.

S = Sq+1, если Sq+1 ? 1,1[S]

S = Sq, если Sq+1 > 1,1[S]

0,6 < 0,7 < 1,0

Принимаем S = 0,7 мм/об, так как выполняется условие - 0,7 1,1·0,63=0,7 мм/об.

4.4 Определение скорости резания

vопт = min { vст; vи},

где vст - скорость резания, допускаемая мощностью станка, м/мин;

vи - скорость резания, допускаемая стойкостью резца, м/мин.

4.4.1 Определение скорости резания допускаемой мощностью станка

,

где Nэ - эффективная мощность станка, кВт;

kп - коэффициент допускаемой перегрузки станка: kп = 1,25 - при обработке твердосплавным резцом; kп = 1 - при обработке резцом из быстрорежущей стали;

Ср - постоянная;

х, у, n - показатели степени;

Кр - поправочный коэффициент;

t - глубина резания, мм; t =3,5 мм;

S - подача, мм/об; S = 1,0 мм/об.

Nэ = Nд · з = 7,5 · 1,25 = 9,375 кВт.

Для наружного продольного точения конструкционной стали твердосплавным резцом принимаем: Сp = 300; x = 1,0; n = 0; y = 0,75.

м/мин.

4.4.2 Определение скорости резания допускаемой стойкостью резца

По [3, стр. 367, табл. 17] принимаем: Сv=290

m=0,20

x=0,15

y=0,35

Кv-коэффициент, учитывающий влияние условий обработки

где Kмv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

Kпv - коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания [3, стр. 361, табл. 5], Kпv=0,8;

Kиv - коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания [3, стр. 361, табл. 6], Kиv=0,8.

где KГ - коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости [3, стр. 359, табл. 2], KГ=1,0;

nv- показатель степени [3, стр. 359, табл. 2], nv = 1.

м/мин.

v = 89,2м/ мин.

5. Уточнение количества рабочих ходов

Для расчета оптимального числа рабочих ходов необходимо предварительно определить соотношение между скоростями резания при обработке за один рабочий ход, то есть найти коэффициент использования резца по стойкости:

Если значение коэффициента > 1, то при принятом ранее числе рабочих ходов, режим резания выбирается по резцу. При этом следует работать с наибольшими допустимыми размерами сечения среза, соответственно уменьшая скорость резания, допускаемую мощностью станка. При необходимо припуск снимаемый за один проход разбить на две - три части, тем самым уменьшив объем снимаемого слоя за один проход, и полнее использовать мощность станка (сделать перерасчет, начиная с пункта 4.1.

Принимаем: количество рабочих ходов i = 1; подача S = 0,7мм/об; глубина резания t = 3,5 мм.

6. Определение частоты вращения шпинделя станка

где D - диаметр обрабатываемой заготовки, мм.

об/мин.

Корректируем по паспорту станка 16К20

,

где nq, nq+1 - ближайшее соответственно меньшее и большее значение из ряда подач на станке: nq=400 мм/об; nq+1=500 мм/об.

n = nq+1, если nq+1 ? 1,1[n]

n = nq, если nq+1 > 1,1[n]

400 < 465< 500

Принимаем n = 500 об/мин, так как выполняется условие 500 > 1,1·465=515 мм/об.

Корректируем скорость резания:

м/мин.

7. Определение времени обработки

где L - расчетная длина перемещения инструмента;

i - число рабочих ходов в данном переходе.

где l, lвр, lпр - длины соответственно обрабатываемой поверхности, врезания, перебега инструмента, мм.

lпр=3 мм.

мм.

мм.

мин.

8. Расчет резца

8.1 Определение тангенциальной составляющей силы резания

Pz =,

где Ср - постоянная;

х, у, n - показатели степени;

Kр - поправочный коэффициент;

t - глубина резания, мм; t =3,5 мм;

S - подача, мм/об; S=1,0 мм/об.

Для наружного продольного точения конструкционной стали твердосплавным резцом принимаем: Сp = 300; x = 1,0; n = -015; y = 0,75.

Н.

8.2 Определение сечения державки резца

B = ,

где B - ширина державки резца, м;

и] - допускаемое напряжение при изгибе материала державки резца, Па - для стали 40Х, стали 45 [уи] = 240·106 Па;

l - вылет резца, м;

l = 1,5·Н = 1,5·0,025 = 0,0375 м.

B = = 0,0112 м = 11,2 мм.

Принимаем ближайший больший размер сечения державки резца: В = 12 мм.

Н=1,25·В=1,25·12=15 мм.

Принимаю ближайший больший размер ширины державки резца: В = 20 мм.

8.3 Проверка державки резца на прочность и жесткость

8.3.1 Определение максимальной нагрузки, допускаемой прочностью резца

Pzдоп =

Pzдоп = Н.

8.3.2 Определение максимальной нагрузки допускаемой жесткостью резца

,

где f - допускаемая стрела прогиба резца при черновом точении, м - f = 0,1·10-3 м;

Е - модуль упругости материала державки резца; Е=2,1·1011 Па;

J - момент инерции прямоугольного сечения державки резца, м4:

м4.

Н.

8.3.3 Проверка условия

Pzдоп > Pz < Pzжес.

5120 > 4098 < 18666

Условие выполняется, следовательно, резец с сечением державки 20 Ч 12 мм обладает необходимой прочностью и жесткостью.

Первоначально в расчете принято сечение державки резца Н Ч В = 25 Ч 20 мм, так как принятые размеры больше минимально допустимых, следовательно, резец выбран правильно.

Задание №2

1. Физические основы формообразования поверхности

Процесс резания рассматривается, как процесс высокоскоростного пластического деформирования, протекающий в зонах стружкообразования и контактного взаимодействия по передней поверхности инструмента и площадке износа задней поверхности инструмента. В пределах длины зоны контактных пластических деформаций существуют участки упрочнения с ростом сопротивления пластическому деформированию и разупрочнения со снижением сопротивления пластическому деформированию. Процессы, происходящие на участке упрочнения зоны контактных пластических деформаций и в зоне стружкообразования, протекают параллельно и взаимосвязаны как по закономерности роста сопротивления пластическому деформированию, так и по закономерностям кинематических процессов в этих зонах. Взаимосвязь двух этих процессов формирует величину угла сдвига.

В результате исследований, выполненных Т. Н. Лоладзе и Н.В. Талантовым, установлена реально существующая модель процесса стружкообразования и контактного взаимодействия по передней поверхности инструмента.

Согласно этой модели (рис. 1, 2), процесс пластического деформирования совершается во времени или по пути перемещения объема металла от начальной границы зоны стружкообразования OL до конечной границы зоны стружкообразования КМ. Начальная и конечная границы зоны стружкообразования параллельны и расположены друг относительно друга на конечном расстоянии Сс. Сама зона стружкообразования представляет собой семейство параллельно расположенных плоскостей скольжения, по мере пересечения которых при движении по кривой АВ, каждый элементарный объем металла последовательно деформируется. Напряженным состоянием в зоне стружкообразования является сдвиг в условиях всестороннего сжатия.

Рис. 1. Реальная схема процесса стружкообразования

Процесс пластического деформирования характеризуется следующими параметрами:

е - степень деформации;

- скорость деформации;

фс - сопротивление пластическому деформированию;

qт - интенсивность тепловыделения в элементарном деформируемом объеме;

qс - интенсивность стока тепла из элементарного объема;

и - температура нагрева элементарного объема.

Перечисленные выше параметры имеют следующие размерности:

; ; ,

е - величина безразмерная.

Процесс пластического деформирования в зоне стружкообразования и в зоне контактного взаимодействия при резании металла с практически применяемыми скоростями резания является высокоскоростным пластическим деформированием. Поэтому температура в зоне резания, возрастающая в ходе пластического деформирования, играет особую, значимую, управляющую роль.

Рис. 2. Микрошлиф корня стружки с границами зоны стружкообразования и зоны следов контактных пластических деформаций

Температурно-деформационные закономерности высокоскоростного деформирования, характеризуются изменением в ходе пластического деформирования степени деформации, скорости деформации, сопротивления деформированию температуры, определяют смену видов стружкообразования и контактного взаимодействия. Температурно-деформационные закономерности процесса высокоскоростного пластического деформирования в решающей степени определяются интенсивностью тепловыделения и интенсивностью стока тепла в ходе пластического деформирования металла в зонах стружкообразования и контактного взаимодействия.

В процессе резания действуют несколько источников тепла, каждый из которых имеет границы действия и интенсивность тепловыделения в пределах этих границ. Перечислим источники тепловыделения при резании:

Qa.c -- тепловыделение в результате пластического деформирования металла в зоне стружкообразования;

Qк.п. -- тепловыделение в результате контактного взаимодействия по передней поверхности инструмента;

Qк.в. -- тепловыделение в результате контактного взаимодействия по площадке износа задней поверхности инструмента.

Рис. 3. Схема тепловыделения и теплораспределения при резании

Смена видов контактного взаимодействия по передней поверхности и площадке износа задней поверхности инструмента, видов стружкообразования, а также закономерности изменения основных характеристик высокоскоростного пластического деформирования при существовании каждого из них определяют формирование инверсивных кривых влияния скорости на основные характеристики процесса резания (угол сдвига, составляющие силы резания и др.), интенсивность износа, стойкость инструмента и, следовательно, количественное значение этих параметров при определенной скорости резания.

Рис. 4. Вид контактного взаимодействия - нарост на передней поверхности резца

2. Силы резания при процессах формирования поверхностей. Равнодействующая сила резания и ее составляющие

Для совершения процесса пластического деформирования металла в зоне стружкообразования, т. е. отделения срезаемого слоя от обрабатываемого тела, со стороны передней поверхности инструмента к обрабатываемому телу прикладывается сила R, являющаяся равнодействующей нормальной силы N и силы трения F. Кроме того, в связи с процессами контактного взаимодействия по главной и вспомогательным задним поверхностям со стороны инструмента к обрабатываемому телу прикладываются нормальные и касательные силы.

Таким образом, суммарная сила R-- сила резания, действующая со стороны инструмента на обрабатываемое тело-- является векторной суммой нормальной силы N и силы трения F, действующих со стороны передней поверхности на срезаемый слой и стружку, нормальной силы ni и силы трения F2, действующих со стороны главной задней поверхности (площадки износа) на обрабатываемое тело, нормальной силы N2 и силы трения F2, действующих со стороны вспомогательной поверхности (площадки износа) на обрабатываемое тело:

(1)

Со стороны обрабатываемого тела на инструмент действует равная по величине, но противоположно направленная сила R.

Для практического использования силу резания R принято раскладывать на три взаимно перпендикулярные силы Pz, Ру, Pх (рис. 5):

Pz -- тангенциальная (вертикальная, основная) составляющая силы резания;

Рy -- радиальная составляющая силы резания;

Рх -- осевая составляющая силы резания.

Согласно этой схеме:

(2)

На рисунке 5 сила R условно приложена к вершине резца. При токарной обработке при условии, что вершина резца расположена на уровне оси вращения детали, силы Ру и Рх расположены в горизонтальной плоскости, а сила Pz расположена вертикально. Сила Ру расположена перпендикулярно оси вращения детали, а сила Рх параллельно оси вращения детали.

При значении главного угла в плане ц = 45 соотношение величины сил Pz, Py, Рх следующее:

Pz>Py>Px (3)

Рис. 5. Силы при несвободном резании

Неравенство сил Ру и Рх объясняется существованием побочного резания по вспомогательной режущей кромке. Кроме того, отношение сил РУХ зависит от величины главного угла в плане. С ростом отношение Рух уменьшается.

Сила Pz используется для определения мощности главного движения, расчета резца на прочность и его виброустойчивость. Сила Ру используется при решении задачи на определение точности размеров детали и ее формы, виброустойчивости системы шпиндель -- деталь-- резец -- суппорт. Сила Рх используется для определения мощности вспомогательного движения. Кроме того, силы Pz, Ру, Рх используются при расчете на прочность и износостойкость деталей станка и выборе подшипников.

При свободном прямоугольном резании (угол л = 0) со стороны обрабатывающего тела на резец действуют две составляющие Pz и Ру (рис. 6). Для таких условий резания с некоторым допущением механику процесса резания можно рассматривать как двухмерную плоскую задачу. Плоскость, в которой рассматривается механика процесса, расположена по середине активной части режущей кромки.

Рис. 6. Силы при свободном прямоугольном резании

Двухмерная задача механики процесса резания для условий схемы (модели) с единственной плоскостью сдвига дана на рис.1.1. Ниже рассматривается механика процесса резания без учета сил, действующих по главной задней поверхности инструмента (по площадке износа) и вспомогательной задней поверхности инструмента (по площадке износа). В основу этой схемы положен основной закон механики. Сила R, действующая со стороны передней поверхности инструмента на плоскость сдвига, равна и противоположно направлена силе, действующей со стороны плоскости сдвига на переднюю поверхность инструмента. Согласно этой схеме, проекцию силы резания R на плоскость сдвига Rф принято называть силой сдвига. Процесс резания будет совершаться в том случае, когда сила Rф будет равна или несколько больше суммы сопротивлений пластическому деформированию ту, действующих по всей плоскости сдвига, площадь которой равна . В связи с этим равенство принято называть уравнением условия резания при образовании сливных стружек.

(4)

3. Виды износа инструмента его характеристики

В процессе резания в результате взаимодействия обрабатываемого и инструментального материалов контактные площадки на передней и задней поверхностях инструмента изнашиваются. Износ контактных площадок инструмента происходит непрерывно, на протяжении всего процесса резания при всех практически возможных условиях резания и любых физико-механических свойствах инструментального и обрабатываемого материалов.

В зависимости от условий резания и свойств инструментального и обрабатываемого материалов преобладающий износ может наблюдаться на передней поверхности, на главной задней поверхности или одновременно на главной задней и на передней поверхностях.

Рис.7. Хрупкие микро- и макросколы режущей кромки

На задней поверхности инструмента образуется площадка износа шириной h3. Вдоль главной режущей кромки ширина площадки износа неодинакова. Как правило, максимальная ширина площадки износа наблюдается в месте перехода главной режущей кромки во вспомогательную, т. е. у вершины резца (рис. 7). При работе по литейной или окалинной корке максимальная ширина фаски может быть на периферийном участке активной части режущей кромки. На передней поверхности под действием сходящей стружки образуется лунка износа длиной с4 и глубиной hл. Длина лунки соответствует длине вязкого контакта. В зависимости от скорости резания, с которой работает резец, и времени резания, расстояние между началом лунки и режущей кромкой изменяется.

Рис. 7. Схема внешнего проявления износа

Чем меньше скорость резания, тем дальше от режущей кромки начинает образовываться лунка. В течение времени резания лунка увеличивается в размерах и приближается к режущей кромке. При этом после определенного периода резания происходит соединение лунки с площадкой износа на задней грани или скол вершины режущего клина. В результате этого резец теряет работоспособность.

При некоторых условиях резания износ передней поверхности проявляет себя в виде образования проточин по периферийной части контакта стружки с передней поверхностью резца.

Мерой изношенности инструмента служат: по задней грани -- ширина площадки износа h3, а по передней поверхности-- глубина лунки hл.

В зависимости от технологических требований могут быть установлены различные критерии износа инструмента. При черновой обработке допустимый износ по задней грани hкр принимается равным 0,8--1,0 мм, а при чистовом точении -- 0,2--0,3 мм.

При чистовой обработке степень изношенности инструмента лимитируется и оценивается линейным размерным износом hr, т. е. уменьшением: длины режущей пластины за счет износа в направлении, перпендикулярном к обрабатываемой поверхности.

Рис. 8. Износ резцов из быстрорежущей стали Р18 при точении стали 40Х: (а) по задней, (б) передней поверхностям; твердого сплава ВК8 при точении коррозионно-стойкой стали: (в) передней, (г) по задней поверхностям.

ЛИТЕРАТУРА

1. Боровский Г.В. Справочник инструментальщика. под ред. Маслова А.Р. - Москва: Машиностроение, 2005. - 464 с.

2. Марочник сталей и сплавов. 2-е изд., доп. и испр. / А.С. Зубченко, М.М. Колосков, Ю.В. Каширский и др. Под общей ред. А.С. Зубченко - М.: Машиностроение, 2003. 784 с.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2. / под ред. А.М. Дальского, А.Г. Суслова, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова - М.: Машиностроение-1, 2001 - 944 с.

4. Расчет припусков и межпереходных размеров в машиностроении: Учеб. пособ. для машиностроит. спец. вузов / Я.М. Радкевич, В.А. Тимирязев, А.Г. Схиртладзе, М.С. Островский; под ред. В.А. Тимирязева. - М.: высш. шк., 2004. - 272 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 09.01.2016

  • Методика расчета скорости резания при обтачивании и растачивании резцами из твердых сплавов, при нарезании резьбы метчиком, поправочные коэффициенты. Допустимая скорость резания при сверлении, ее повышение за счет улучшения геометрии режущей части.

    презентация [432,5 K], добавлен 29.09.2013

  • Табличный метод расчета режимов резания при точении, сверлении и фрезеровании. Выбор марки инструментального материала и геометрических параметров режущей части инструмента. Расчет скорости резания, мощности электродвигателя станка, машинного времени.

    курсовая работа [893,5 K], добавлен 12.01.2014

  • Виды инструмента общего назначения, его особенности, методы повышения эффективности использования. Разработка инструментальной наладки детали. Выбор заготовки, расчет режимов резания при фрезеровании, сверлении отверстия и точении поверхности резцом.

    реферат [622,0 K], добавлен 26.02.2015

  • Стойкость инструмента как способность режущего материала сохранять работоспособными свои контактные поверхности. Знакомство с особенностями влияния геометрических параметров инструмента на период стойкости скорость резания. Анализ прерывистого резания.

    презентация [252,1 K], добавлен 29.09.2013

  • Определение элементов, силы, мощности и скорости резания, основного времени. Расчет и назначение режимов резания при точении, сверлении, зенкеровании, развертывании, фрезеровании, зубонарезании, протягивании, шлифовании табличным и аналитическим методами.

    методичка [193,5 K], добавлен 06.01.2011

  • Выбор станка, типа резца и его характеристик для обработки заданной поверхности. Влияние параметров режима резания на протекание процесса точения. Расчёт режимов резания при черновом и чистовом точении. Уравнения кинематического баланса токарного станка.

    курсовая работа [2,7 M], добавлен 18.12.2013

  • Распределение припуска и назначение глубины резания. Выбор геометрических и конструктивных параметров и материала режущей части инструмента. Суммарное время, необходимое на обработку детали. Расчет величины допустимой подачи для окончательного перехода.

    курсовая работа [239,7 K], добавлен 26.05.2014

  • Обработка резанием в современном машиностроительном производстве. Проектирование технологических процессов. Выбор и применение инструментальных материалов и конструкций режущего инструмента. Расчет режима резания с учетом возможностей оборудования.

    курсовая работа [761,0 K], добавлен 09.11.2008

  • Расчет параметров режимов резания для каждой поверхности по видам обработки. Определение норм времени. Назначение геометрических параметров режущей части резца. Расчет режимов резания при сверлении и фрезеровании. Выбор инструмента и оборудования.

    курсовая работа [161,2 K], добавлен 25.06.2014

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.