Теория резания металлов и решение практических задач по расчету и назначению рациональных режимов и условий обработки резанием

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Балаковский институт Техники Технологии и Управления

Саратовский Государственный Технический Университет

Кафедра «ТАМ»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Резание материалов»

Индивидуальный шифр 86

Теория резания металлов и решение практических задач по расчету и назначению рациональных режимов и условий обработки резанием

Балаково 2011г.

Часть 1

1 Какова роль теплоотвода из зоны резания на температуру резания? Примеры. Рекомендации

В зоне стружкообразования можно выделить зоны, в которых в результате контактного взаимодействия и деформаций обрабатываемого материала происходит генерирование теплоты

Почти вся механическая работа, затраченная на пластическую деформацию и разрушение металла в процессе стружкообразования, составляет первый источник выделения теплоты.

Работа сил трения на передней поверхности лезвия резца является вторым источником выделения теплоты.

Работа сил трения по задней поверхности лезвия инструмента является третьим источником теплоты, выделяющейся при резании.

Работа, затраченная на пластическую деформацию металла перед плоскостью скалывания, является четвёртым источником теплоты.



Отвод теплоты:

Большая часть теплоты Q1 и теплоты Q2 идёт на нагрев стружки и уносится из зоны резания. q1 - обозначение части отводимой теплоты.

Часть теплоты Q2 и часть теплоты Q3 нагревают металл режущей части резца и постепенно распространяется по всей массе его корпуса.

q2 - второй поток отводимой теплоты.

Часть теплоты Q1 некоторая часть теплоты Q4 и часть теплоты Q3 проникают в металл обрабатываемой заготовки.

q3 - третий поток отводимой теплоты.

q4 - часть общей теплоты, отводимой в окружающую среду, если резание всухую, если работа ведётся с полив зоны резания струёй, то кроме излучения часть теплоты отводится за счёт нагрева и парообразования охлаждающей жидкости.

Часть, выделившейся в плоскостях 1-2-5-6 и 1-2-7-8 теплоты накапливается в тонком приграничном слое материала инструмента, прилегающем к указанной плоскости. Эта часть теплоты q5 вызывает повышение температуры на режущем лезвии.

.

Суть теплоотвода - достижение теплового баланса, т. е. равенство теплоты, выделяющейся в зоне резания, и теплоты, удаляемой из неё за тот же промежуток времени

Рекомендуется применять системы СОЖ и другие методы охлаждения процесса резания для достижения оптимальных температур резания.

2 Каковы особенности обрабатываемости титановых сплавов лезвийным и абразивным инструментом? Рекомендации

Титановые сплавы являются одними из самых перспективных конструкционных материалов, применение которых определяет технический прогресс во многих отраслях народного хозяйства. Но широкое и эффективное применение сплавов сдерживается в определенной степени их плохой обрабатываемостью шлифованием. По сравнению с железоуглеродистыми и легированными сталями и сплавами при шлифовании титановых сплавов инструмент изнашивается в десятки раз быстрее.

Основной причиной плохой обрабатываемости титановых сплавов является высокая активность титана, который способен вступать в химическое, диффузионное и адгезионное взаимодействие с абразивным материалом [1]. Поэтому, для улучшения обрабатываемости шлифованием необходимо создавать условия, препятствующие этому взаимодействию, что обеспечивается, в том числе и правильным выбором СОЖ.

За интенсивность физико-химического взаимодействия титана с абразивным материалом в большей степени ответственно смазывающее действие СОЖ или способность образовывать в зоне контакта смазочные пленки. Смазочные пленки не только препятствуют непосредственному контакту ювенильных поверхностей абразивного материала и металла, но и снижают мгновенную контактную температуру по сравнению со шлифованием всухую, следовательно, химическую активность взаимодействующих материалов.

В таблице 1 приведены в хронологической последовательности составы СОТС, рекомендованные в различное время для шлифования титановых сплавов [1,2].

Первоначально использовали СОЖ с присадкой нитрита натрия. Применение NaNO₂ объясняется его большой активностью, способностью вступать во взаимодействие с металлом и давать на его поверхности прочные оксидные пленки. Впоследствии стали использовать более активные присадки, в частности, роданид железа, олеиновую кислоту, присадки, содержащие серу, йод и хлор, которые способны вступать в химическое взаимодействие с титаном. В практике шлифования наибольшее распространение получила водная СОЖ с присадкой калия фосфорнокислого трехзамещенного. При обработке на чистовых режимах используются масляные СОЖ с химически активными серой и галогеносодержащими присадками.

Таблица 1

Составы СОЖ

Состав СОЖ	Год
нитрит натрия 10%; неионогенный смачиватель НБ 0,5%; вода - остальное	1957
водный раствор NaNO2;	1961
ментоловое масло 80-90%; касторовое масло10-20%	1966
масляная СОЖ с присадкой йода	1967
раствор роданида железа 6%	1967
эмульсия с добавлением 15-20% CCl4	1967
К3РО4 3-5%; сода 0,2-0,3%; гексаметафосфат натрия 0,5 - 1,0%; вода - остальное	1968
олеиновая кислота 10%; триэтаноламин 0,5%; нитрит натрия 0,25%; вода - остальное	1970
хлорэф-40 4%; ПМС-200А 0,01%; масло - остальное	1974
К3РО4 3-5%; сода 0,2-0,3%; гексаметафосфат натрия 0,5-1,0%; перфторэнантовая кислота 0,05 - 0,10; вода - остальное	1981
препарат “ШЛИФОЛ” 3-5%; вода - остальное	1997

При шлифовании без СОЖ происходит интенсивное налипание металла на вершины зерен и вырывание их из связки. Водопроводная вода снижает налипание металла на вершины зерен, но износ круга выше, чем при шлифовании без охлаждения, что объясняется эффектом термоудара и вредным воздействием воды на зерна эльбора. Добавление в воду К₃РО₄ существенно не изменяет охлаждающее свойство среды, но значительно увеличивает ее смазочную способность. Присадку К₃PO₄ можно заменить на белее распространенную и дешевую присадку Na₃PO₄.

Лезвийная обработка -обработка резанием, осуществляемая лезвийным инструментом.

Титан и его сплавы в отношении обработки резанием похожи на нержавеющую сталь и не допускают перегрева или наклепа. При обработке их резанием необходимо соблюдать следующие правила.

1. Инструмент должен быть всегда жестко закреплен для предотвращения чрезмерной вибрации.

2. Должен применяться острый инструмент. При непрерывном резании оправдал себя инструмент из карбида вольфрама, тогда как при прерывистом резании рекомендуется быстрорежущий инструмент (с содержанием кобальта 7--8%). Для обработки высокопрочных титановых сплавов требуется инструмент из карбида хрома на кобальтовой основе.

3. Для устранения скольжения режущего инструмента по детали следует применять постоянную подачу. Повышение стойкости достигается непрерывным резанием. Прерывистое резание снижает стойкость инструмента.

4. Для уменьшения налипания и задирания, а также для отвода тепла, выделяющегося при резании титана, рекомендуется применять соответствующие охлаждающие жидкости.

Сверление. Наилучшие результаты при сверлении титана показывают остро заточенные сверла из быстрорежущей стали с передним углом около 87° и с большим задним углом. Сверло должно быть как можно более жестким и коротким. Для обеспечения непрерывности резания подача сверла должна быть автоматической. Скорость резания для нелегированного титана рекомендуется около 18 м/мин с подачей от 0,08 до 0,2 мм/об; для титановых сплавов скорость резания при сверлении рекомендуется 9 м/мин.

Обнадеживающие результаты показало эксцентричное сверление фименением сверл из быстрорежущей кобальтовой стали с выемами на режущей кромке, при низких скоростях резания и подачах, вдвое больших применяемых при сверлении стали.

Сверление глубоких отверстий. Сверление глубоких отверстий в титане и его сплавах не вызывает особых трудностей, если правильно выбрать подачу, которая определяет движение стружки по канавкам сверла. Слишком большая подача дает длинную стружку, забивающую канавки сверла, тогда как слишком малая подача неэкономична и ведет к концентрации напряжений на большой площади режущей кромки и быстрому выходу сверла из строя.

Сверление сплавов титана наплавными сверлами рекомендуется производить со скоростью от 30 до 51 м/мин. При сверлении нелегированного титана скорость резания можно повысить до 67 м/мин. Для обеспечения правильного формирования стружки подача не должна превышать 0,012 мм/об.

Нарезание резьбы. Нарезать резьбу рекомендуется трехканавочным метчиком с зубьями, расположенными в шахматном порядке, с узкими верхними гранями и очень маленьким шагом. Удовлетворительные результаты были получены при скорости резания от 3,6 до 4,5 м/мин.

Развертывание. При развертывании лучше всего показали себя спиральные развертки из быстрорежущей стали. Хорошие результаты дают твердосплавные развертки при скорости резания от 30 до 51 м/мин. При предварительном развертывании желательно применять скорость от 1-2 до 23 м/мин и основной задний угол от 10 до 15°. Обработка производится с подачами от 0,12 до 0,50 мм/об; более высокая подача применяется для больших диаметров. Твердосплавные развертки реже затачиваются, чем развертки из быстрорежущей стали.

Положительные результаты при сверлении, нарезании резьбы и развертывании дало применение охлаждающих жидкостей из растворимого или сульфуризованного масла. Неплохо показала себя паста, состоящая из смеси четыреххлористого углерода графита и раствора стеариновой кислоты в хлороформе или двуокиси углерода.

Сломавшиеся развертки удаляют погружением детали в насыщенный раствор хлористого железа или азотной кислоты.

Фрезерование. При фрезеровании титана более пригодными оказались фрезы из быстрорежущей стали, остро заточенные и гладкие, чем твердосплавные фрезы, которые нередко выкрашиваются. Хорошие результаты дали фрезы с отрицательным передним углом равным приблизительно 6 град.

Точение. При точении очень важно пользоваться острыми резцами. Тупой инструмент будет наклепывать поверхность и затруднять последующее резание. Резцы рекомендуется применять из быстрорежущей стали с нулевым и небольшим отрицательным передним углом. Удовлетворительные результаты дает применение твердосплавных резцов.

Снимать толстую стружку необходимо со скоростями от 24,4 до 30,5 м/мин и подачами, зависящими от твердости обрабатываемого титана (от 0,38 до 1,2 мм для максимальной глубины резания 5,1 мм). Для повышения стойкости резца скорость резания медленно снижают с увеличением глубины резания; с увеличением подачи скорость снижают быстрее.

При отделочной обточке рекомендуется производить обработку за две операции. Глубина резания должна быть меньше 0,51 мм, а подача не больше 0,39 мм/м. Для окончательной отделочной обработки рекомендуются твердосплавные резцы и скорости резания от 92 до 107 м/мин [6].

Хорошие результаты дало применение в качестве смазочно-охлаждающей жидкости сульфуризованных и растворимых масел; применение углекислоты позволяет повышать скорости резания (фиг. 46).

Протягивание. Из всех видов обработки резанием титана самой трудной оказалась операция протягивания. Главные затруднения состоят в задирании металла и чрезмерном износе инструмента. Протяжки из сверхбыстрорежущей стали оказались несколько лучше протяжек из стали 18-4-1. Расположение зубьев в шахматном порядке при обработке методом среза уменьшает необходимые рабочие давления. Протягивание титана производится с обычными скоростями, применяемыми для термически обработанных конструкционных самолетных сталей. Удовлетворительные результаты дает охлаждение сульфуризованным маслом и углекислотой.

Строгание и фасонная обработка. Строгание и фасонная обработка титана осуществляются подобно соответствующим операциям для стали, выполняемым однолезвийным инструментом из быстрорежущей стали.

Нарезание наружной резьбы. Нарезание резьбы на титане при помощи плашек невозможно вследствие склонности материала привариваться к плашкам. Единственным приемлемым методом является нарезание резьбы на токарном станке резцом или винторезной гребенкой.

Сверление кольцевым сверлом. Этот вид обработки представляет собой операцию сверления слитка или круглой заготовки кольцевым сверлом с оставлением в центре высверливаемого отверстия сердечника, который может быть использован для других нужд. Обработка этим способом двух сплавов титана в полупромышленном масштабе показала хорошие результаты [7]. В этом случае изготовлялись трубы длиной около 90 см с вырезкой сердечника диаметром 152 мм.

Кольцевые сверла для обработки титана делаются трехзубыми строгального типа и изготовляются из быстрорежущей стали с канавками на торце для подвода масла к режущим кромкам. Смазывающая жидкость подается со скоростью 4,5 л/мин под давлением 175 ат. Скорость резания составляла от 23 до 37 об/мин с подачей 0,15 мм/об.

Допуск на внутренний диаметр трубы равнялся 0,013 мм, а на наружный диаметр сердечника -- 0,025 мм.

Разрезка. Титан может разрезаться ручной или механической ножовкой. Ручная разрезка применима только к деталям малых сечений. В обоих случаях разрезки ножовкой из быстрорежущей стали с крупным зубом требуется малая скорость при большом давлении. Ножовки механических пил должны иметь приблизительно 2--4 зуба на 25,4 мм. Такая ножовка не должна скользить по металлу при обратном ходе. Избыток смазочно-охлаждающей жидкости облегчает резание и удаление стружки; полезно также применение водных эмульсий.

Разрезка ленточной пилой. При разрезке ленточной пилой на глубину 25,4 мм и больше применяется пила с 10 зубьями на 25,4 мм го скоростью резания 45 м/мин и автоматической подачей материала на пилу. Тонкий материал может разрезаться с той же скоростью пилой с 36 зубьями на 25,4 мм. Для отвода тепла и тонкой стружки следует применять охлаждение водой и растворимым маслом.

Разрезка фрикционной пилой. Разрезка фрикционной пилой также требует постоянной большой подачи и скорости резания около 3000 м/мин. В настоящее время изучаются способы улучшения фрикционной резки титана путем повышения стойкости инструмента, точности размеров и увеличения толщины разрезаемых изделий.Разрезка дисковой пилой. Титан удовлетворительно разрезается дисковой пилой. Хорошие результаты дает применение гидравлической подачи и крепление детали при разрезке дисковой пилой с положительным передним углом в 5° и расстоянием между верхним и нижним зубьями в 0,43 мм при скорости 5,8 м/мин. Целесообразно пользоваться приспособлением для удаления стружки с диска пилы.

Разрезка абразивным кругом. Существующая технология абразивной резки металлов не предотвращает в достаточной мере перегрев и налипание титана. Опасность местного перегрева и образования трещин из-за возникающих термических напряжений требует снятия последних путем нагрева титана при температуре около 650° С в течение нескольких минут. Перегрев может вызывать также быстрое разрушение абразивного круга. Абразивную резку титана следует производить при скоростях от 600 до 1500 м/мин вместо 1500--2400 м/мин, применяемых для аналогичной обработки стали. В качестве абразивов применяются карборунд, алонит и другие фирменные материалы.

Смазочно-охлаждающие жидкости. Наилучшие результаты дает применение смазочно-охлаждающей жидкости, содержащей в соответствующей пропорции активную серу, активный хлор, и полярных жидких присадок в смеси с минеральным маслом соответствующей вязкости. Добавка серы в смазочно-охлаждающую жидкость дает большой эффект, так как предотвращает сварку металлов при тяжелых условиях резания и высоких скоростях.

Добавка хлора уменьшает трение и полезна при малых скоростях и неглубоких резах.

2 Часть

Задача 1. Определение главных действительных углов токарного резца

Задача 1. Определить величину главных действительных углов токарного резца ( и ), если его вершина установлена выше или ниже оси центров станка на мм. Статические углы заточки резца - и.

№ варианта	Установка резца относительно оси центров станка	, мм	Задний угол	Передний угол
16	Выше	1,2	10	10

Для всех вариантов принять диаметр обработанной поверхности заготовки 40 мм, диаметр обрабатываемой поверхности - 45 мм.

РЕШЕНИЕ :

Изобразим схему действительной установки резца, расположив его выше оси центров на величину

· Изобразим поперечное сечение обрабатываемой детали, которое

· будет представлять собой круг, диаметром D=45мм.

· Изобразим действительное положение резца - выше горизонтальной оси на величину . Вершина резца лежит

· на окружности изображенного сечения.

Размещено на http://www.allbest.ru/

· Обозначим положение следа действительной плоскости резания

· - он будет перпендикулярен радиусу, проведенному из центра сечения обрабатываемой детали в точку действительного положения

· вершины резца.

· Изобразим положение следа статической плоскости резания -

· это вертикаль, проведенная через точку действительного положения вершины резца.

· Обозначим действительные и статические передние и задние углы, пользуясь соответственными обозначениями:

- угол, представляющий собой разницу между действительными и статическими углами;

- статический задний угол, находящийся между задней поверхностью резца и следом статической плоскости резания;

- статический передний угол, находящийся между передней поверхностью резца и следом статической плоскости резания;

- действительный задний угол, находящийся между задней поверхностью резца и следом действительной плоскости резания;

- действительный передний угол, находящийся между передней поверхностью резца и следом действительной плоскости резания;

Углы, представляющие собой разницу между и , и обозначим буквой (тау).

Этой же буквой обозначим и равный им угол, заключенный между горизонтальной осью поперечного сечения обрабатываемой детали и радиусом его окружности, проведенном в точку действительного положения вершины резца.

3. Выполним расчеты величины действительных углов резца, используя формулы:

;

;

;

Задача 2. Определение действительных углов в плане токарного резца

Задача 2. Определить величину действительных углов в плане токарного резца, если он установлен на станке так, что его ось составляет с осью центров станка угол . Величины угла , а также статических углов в плане ( и ) приводятся в таблице 2 в соответствии с номером варианта.

№ варианта	Угол сдвига оси резца	Главный угол в плане	Вспомогательный угол в плане
16	86	25	20

Решение:

Построим расчетную схему действительной установки резца следующим образом:

· Изобразим обрабатываемую деталь в момент обработки, т.е. изобразим обрабатываемую, обработанную и поверхность резания. Нанесём горизонтальную ось симметрии детали.

· Изобразим действительное положение резца в плане, при котором его ось составляет с горизонтальной осью симметрии детали угол .

· Изобразим на схеме статическое положение резца, при котором его ось составляет с горизонтальной осью симметрии детали угол 90°.

· Углы, представляющие собой разницу между и , и обозначим буквой (тетта). Этой же буквой обозначим и

равный им угол, расположенный между осями резца в действительном и статическом положениях, Обозначим действительные и статические углы в плане, пользуясь следующими обозначениями:

- угол, представляющий собой разницу между действительными и статическими углами;

- главный статический угол в плане, находящийся между направлением подачи и статическим положением главной режущей кромки резца;

- вспомогательный статический угол в плане, находящийся между направлением подачи и статическим положением вспомогательной режущей кромки резца;

- главный действительный угол в плане, находящийся между направлением подачи и действительным положением главной режущей кромки резца;

- вспомогательный действительный угол в плане, находящийся между направлением подачи и действительным положением вспомогательной режущей кромки резца;

3. Выполним расчеты величин действительных углов в плане резца, используя формулы:

;

;

Ответ: главный действительный угол , вспомогательный действительный угол

Задача 3. Расчет периода стойкости токарного резца в соответствии с изменившейся скоростью резания

Задача 3. Как изменится исходная стойкость резца из стали Р18 и резца оснащенного твердым сплавом Т15К6, если скорость резания увеличить на % при прочих равных условиях. Исходная стойкость резца из стали Р18 составляет 30 мин, а исходная стойкость резца, оснащенного твердым сплавом Т15К6 - 60 мин.

№ вар.	16
%	50

Решим задачу, используя следствия из формулы, которые имеют следующий вид:

,

где - первоначальная скорость резания (принятая за 100%);

- изменившаяся скорость резания на n%, т.е.

;

- период стойкости резца, соответствующий первоначальной скорости резания, (30 мин для резца из быстрорежущей стали, 60 мин - оснащенного твердосплавной пластиной);

- искомый период стойкости резца, соответствующий изменившейся скорости резания;

- показатель относительной стойкости, который для резцов из быстрорежущей стали равен 0,125, а для резцов, оснащенных твердосплавной пластиной равен 0,2.

Ответ: Период стойкости резца из быстрорежущей стали станет 1,17 мин., а стали из твёрдой пластины 7,9 мин.

Задача 4. Определение рационального режима резания при точении

Задача 4. Определить рациональный режим резания при точении, выбрав исходные данные по таблице 4. Задача решается с использованием справочника [2] и методических рекомендаций. Придерживайтесь следующей последовательности:

А. Выбор типа, конструкции и геометрии резца. Изображение эскиза резца.

Б. Выбор элементов режима резания (,, ).

В. Проверка выбранного режима резания.

Г. Корректировка выбранного режима резания.

Д. Расчет машинного времени и ресурса инструмента.

№ варианта	Характер обработки	Диаметры	Длина детали, l, мм	Обрабатываемый материал
		мм	мм	Шероховатость обработповерхности		Марка	Твердость по Бринелю, НВ	Предел прочности , МПа	Модель станка
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
16	Черновое не прерывистое точение по корке	75	66	Ra 12,5	255	Ст3кп		410	16Л20

Решение задачи 4.

2. Зарисуем схему точения, указав диаметры обрабатываемой и обработанной поверхностей; направления главного движения и движения подачи.

3.Выбор резца.

· Выберем тип резца.

Для обтачивания возьмём резец проходной с отогнутой головкой.

· Выберем материал режущей части резца.

Учитывая высокие скорости резания, возьмём материал режущей части резца при черновом точении твердый сплав Т5К10.

Предел прочности Ст3кп 410МПа

· Выберем конструктивные и геометрические параметры резца.

Токарный проходной отогнутый резец с пластиной из твёрдого сплава

Конструкция резцов. Рекомендуется использовать резцы с напаянными пластинками из твердого сплава или с пластинами с механическими креплениями.

Выбор конструктивных параметров выполним по справочнику [2].



Геометрические параметры для токарного резца с напаянной пластинкой из твердого сплава:

форма передней поверхности;

плоская, обрабатывается твердый материал, дающий сыпучую стружку (стружка надлома);

передний угол ;

- для обработки конструкционной стали = 10° - 15°;

задний угол ;

- для чернового точения = 6° - 8°;

углы в плане и ;

- при нормальной жесткости системы СПИД = 45° - 90°;

Величину вспомогательного угла в плане () рекомендуется принимать в пределах от 7° до 10°.

Радиус при вершине =1мм. , т. к Шероховатость обрабатываемой. R_a 12,5Поверхности R_a 12,5 .

· Изобразим эскиз резца с указанием конструктивных параметров и геометрических параметров.

4. Определим элементы режима резания.

· Определим глубину резания ():

Глубину резания при точении определим по формуле:

Для наружного точения:

, мм

где D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

d - диаметр обработанной поверхности, мм.

Окончательно назначим глубину резания максимально возможной с учетом технических требований и вида обработки:

при черновом точении = 5 - 7мм;

Примем t=5мм.

· Выберем величину подачи на оборот ().

S0 = 0.5мм [2, табл. 11 стр. 266].

Выбранную по справочнику подачу откорректируем по паспорту станка 16Л20. Принимаем величину, ближайшую к справочной.

S0 = 0.57мм

· Рассчитаем скорость резания (V).

Расчёт скорости резания выполним по справочнику [2, стр. 363], используя эмпирическую формулу:

Значения постоянной , периода стойкости Т, показателей степеней m, x, y и системы коэффициентов выберем из справочника [2, табл. 17 с.269].

- поправочные коэффициенты.

T=60 мин -период стойкости инструмента.

; справочник [2, табл. 1-6 с.261-263].

Где

коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки,

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности,

- коэффициент, учитывающий материал поверхности

Рассчитав скорость резания, определим соответствующее число оборотов шпинделя станка (n) по формуле:

, где

V - рассчитанная скорость резания, м/мин;

D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

Полученное число оборотов (n) соотнесём с паспортными данными станка . Выберем ближайшее к рассчитанному - n_ст.=322

5. Выполним проверку выбранного режима, резания.

· Рассчитаем составляющие силы резания (Р_х, Р_y, Р_z), пользуясь справочником [2, стр.271], по формулам:

, Н,

t=14mm -длина лезвия резца.

· Проверим величину выбранной подачи по прочности детали.

Условием сохранения прочности обрабатываемой детали является выполнение неравенства:

,где (1)

- сила, допускаемая прочностью детали, которая определяется по формуле:

, Н, где

C - коэффициент, учитывающий способ крепления детали в приспособлении;

W - момент сопротивления детали, мм³;

- предел прочности обрабатываемого материала, МПа;

l - длина детали, мм.

при установке детали в патроне с поджатым задним центром, С =110.

Момент сопротивления детали W определяется по формуле для тел вращения:

, мм³

металл резанье обработка токарный

где D - диаметр детали, мм.;

Следовательно

Неравенство (1) выполняется следовательно подача выбрана верно.

6. Рассчитаем основное машинное время и ресурс режущего инструмента.

· Основное машинное время определяется по формуле:

, мин

где l=255мм.- длина обработанной поверхности детали, мм;

n =322 об\мин - число оборотов станка, соответствующее V_ст

- откорректированная подача, мм/об.,

· Ресурс резца (Р) определим количеством заготовок, обработанных за период его стойкости, и рассчитаем по формуле:

, заг

где Т - период стойкости резца, мин. - основное машинное время, мин.

Вывод: Данный станок довольно точно выбран для обработки данной заготовки, расчеты проводились без корректировок, но с небольшим приближением. Запас прочности заготовки довольно высокий. Для обработки детали выбраны и рассчитаны следующие значения: глубина резания t=5мм, подача So=0.57 мм\об, скорость резания V= 79.8 м\мин., период стойкости T=60 мин, число оборотов шпинделя станка n = 322 об\мин, машинное время , ресурс резца P=42заготовки

Задача 5. Определение рационального режима резания при сверлении

Задача 5. Определить рациональный режим резания при сверлении, выбрав исходные данные по таблице 5. Задача решается с использованием справочника [2] и методических рекомендаций. Придерживайтесь следующей последовательности:

А. Выбор конструкций и геометрии спирального сверла. Изображение эскиза сверла.

Б. Выбор элементов режима резания (,, ).

В. Проверка выбранного режима резания.

Г. Корректировка выбранного режима резания.

Д. Расчет машинного времени и ресурса инструмента.

№ варианта	Вид обработки	Размеры обрабатываемого отверстия	Сверло спиральное	Материал заготовки	Модель станка
		Диаметры	Длина l, мм	заточка	Марка	Твердость по Бринелю, НВ	Предел проч-ности, , МПа
		До обработки, d, мм	После обработки, D, мм
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
16	Рассверливание предварительно полученного отверстия	20	30Н12	80	Нормальная	Сталь 45	241	60	2Н135

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ 5

Зарисуем схему рассверливания. Укажем диаметр обработанной поверхности, при рассверливании и обрабатываемой поверхности, направления главного движения и движения подачи.



Выполним выбор спирального сверла.

· Выберем материал режущей части сверла.

Для обработки конструкционной стали выберем сверло из быстрорежущей стали Р6М5.

· Выберем конструкцию и геометрию сверла.

Выбор спирального сверла из быстрорежущей стали нормальной серии выполним по справочнику [2, стр. 214-229]. Форма заточки сверла нормальная .

Изобразим эскиз сверла, указав диаметр, геометрические параметры, форму хвостовика, ГОСТ на изготовление и материал режущей части.

4. Определим элементы режима резания.

· Определим глубину.

При рассверливании глубина резания определяется по формуле:

, мм

где D - диаметр сверла, мм;

d - диаметр ранее подготовленного отверстия, мм.

· Выберем величину подачи (S_о).

Величину подачи выберем по справочнику [2, стр. 387-401].

S0=0.32мм\об

Выбранную величину подачи откорректируем по паспортным данным станка (прил.), примем ближайшее значение к выбранному по справочнику. S0 = 0.28мм\об

Рассчитаем скорость резания (V).

Расчет скорости резания выполним по эмпирическим формулам резания:

Для рассверливания:

Значения постоянной , периода стойкости Т, показателей степеней q, x, y, m и системы коэффициентов выберем из справочника [2, стр. 276].

-коэффициент на обрабатываемый материал

- коэффициент на инструментальный материал

- коэффициент, учитывающий глубину сверления

T = 50мин. - период стойкости

Рассчитав скорость резания, определим соответствующее ей число оборотов шпинделя станка (n) по формуле:

,

где V - скорость резания, м/мин;

D - диаметр сверла, мм.

Полученное число оборотов (n) сравним с паспортными данными станка (прил.). Выберем ближайшее к рассчитанному n_ст=88об\мин.

Рассчитанное n не совпадает с принятым n_ст необходимо рассчитать скорость резания, соответствующую n_ст:

Изменение скорости резания по сравнению с рассчитанной требует корректировки принятого периода стойкости (Т). Действительный период стойкости Т_д соответствующей V_ст рассчитаем по формуле:

, мин.

5. Выполним проверку выбранного режима резания.

· Растаем крутящий момент и осевую силу [2, стр. 277].

Для рассверливания:

;

.

Значения постоянных и показателей степеней q, x, y и коэффициент выбираем из справочника [2, стр. 385-386].

;

.

· Рассчитаем эффективную мощность резания [2, стр. 386].

, кВт.

· Проверим величину подачи по прочности зуба реечной шестерни, механизма подачи станка.

Условием сохранения прочности механизма подачи станка, служит выполнение неравенства:

, (6)

где = 15000Н- сила, допускаемая прочностью зуба реечной шестерни механизма подачи станка, Н.

Величина возьмём по паспортным данным станка (прил.) и сравним с величиной Р₀.

неравенство выполняется, следовательно, условие сохранения прочности механизма подачи выполняется

· Проверим величину принятой скорости резания по мощности станка.

Рассверливание детали на станке может выполняться, если эффективная мощность резания (N_е) не будет превышать расчетную мощность, станка (N_р), т. е. будет выполняться неравенство:

(7).

Расчетная мощность станка определяется по формуле:

, кВт

где =4 кВт - мощность электродвигателя станка, кВт. Мощность станка выбирается по паспортным данным [прил.].

=0.85- К.П.Д. механизма главного движения станка. К.П.Д станка выбирается по паспортным данным [прил. ].

- рассверливание возможно, т. к. эффективная мощность не превышает расчетную мощность станка.

6. Рассчитаем основное машинное время обработки и ресурс сверла.

· Основное машинное время () рассчитайте по формуле:

, мин

где l = 80 - длина просверленного отверстия, мм;

n = 88 - число оборотов станка, соответствующее окончательно принятой скорости резания, об/мин;

= 0.28 - окончательно принятая подача, мм/об.

- основное машинное время.

· Ресурс сверла рассчитаем по формуле:

, заг

где Т = 43.2 - окончательно принятый период стойкости сверла, мин, = 3.25 - основное машинное время, мин.

- ресурс сверла

Вывод: Данный станок подходит по всем параметрам для обработки (рассверливания отверстия) заготовки, с хорошим запасом величин ведущих параметров, мощности, подачи, числа оборотов шпинделя и т. д.

Для обработки детали выбраны и рассчитаны следующие значения: глубина резания t=5мм, подача So=0.28 мм\об, скорость резания V= 8.3 м\мин., период стойкости T=43.2 мин, число оборотов шпинделя станка n = 88 об\мин, машинное время , ресурс резца P=13заготовок

ЛИТЕРАТУРА

а) учебная

1. Вульф A.M. Резание металлов.-J1.: Машиностроение, 1973» 496 с.

2. Подураев Н.8. Резание труднообрабатываемых материалов. - М.: Высшая школа, 1974.--587 с.

3. Бобров З.Ф. Основы теории резания металлов. - М. f Машиностроение, 1975.-344 с.

4. Филоненко С.11. Резание металлов. - М.т- Киев: Машиностроение, 1975-211 С.

5. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов.- М.: Высш. шк., 1985.- 304с.

б) методическая и справочная

6. Аналитический расчет рациональных режимов резания при точении: Руководство к контрольной работе » 2. Сост. К.И.Гуревич, В.С.Овсянников/ Под ред. В.Т.Гуськова. - Саратов, СПИ, 1986.- З6с.

7. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т2/ Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова.- М.: Машиностроение, 1986.- 49бс.

8. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. В 2-х ч. Ч. I.-.M.: Машиностроение, 1974,--416 с.

9. Нефедов. Н.Д., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. 3-е издание .-К.: Машиностроение, I976.-288 с.

10. Кувшинский В.В. Фрезерование. - М.: Машиностроение, 1977.-240 с.

Приложение 1

ОСНОВНЫЕ ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНОГО СТАНКА 16Л20

Наибольший диаметр точения, мм

над станиной 400

над суппортом 210

Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм 1500

Наибольшее сечение резца, мм 25x25

Мощность электродвигателя, кВт 6,3

Наибольшее усилие, допускаемое

механизмам продольной подачи Р_р-ш, Н 3600

Подача продольная S, мм/об	Число оборотов шпинделя n, об/мин
0,05
0,06	16
0,07	20
0,084	25
0,11	32
0,12	40
0,14	50
0,17	64
0,2	80
0,24	100
0,28	128
0,34	160
0,4	200
0,48	256
0,57	322
0,68	406
0,8	512
0,96	645
1,14	814
1,36	1025
1,62	1290
1,92	1600
2,3
2,8

Приложение 2

ОСНОВНЫЕ ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ ВЕРТИКАЛЬНО-СВЕРЛИЛЬНОГО СТАНКА МОДЕЛИ 2Н135

Наибольший диаметр сверления, мм 35 Наибольший ход шпинделя, мм 250 сверлильной головки, мм 170 Мощность электродвигателя, кВт 4,0 Размеры рабочей поверхности стола, мм 450х500 Наибольшее усилие подачи Р_р-ш, Н 15000 Крутящий момент на шпинделе, Н м 400 Коэффициент полезного действия станка 0,85

Подача S, мм/об	Число оборотов шпинделя n об/мин
0,1 0,14 0,2 0,28 0,4 0,56 0,78 1,2 1,6	63 88 125 177 352 500 700 990

Размещено на Allbest.ru