Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 52
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Северо-Западный государственный заочный
технический университет
Институт управления производственными и
инновационными программами
Кафедра технологии автоматизированного машиностроения
Контрольная работа по дисциплине
«Теория резания и режущий инструмент».
Выполнила студентка: Шестакова Мария Дмитриевна ИУПиИП Курс: III Специальность: 80502.65 Шифр: 5780304393 Оценка: Преподаватель: Алексеева Любовь Борисовна Подпись преподавателя: Дата: Санкт-Петербург 2008 Задача 1.
На токарно-винторезном станке модели 1К62 производится обтачивание цилиндрического валика. Дано: Заготовка: штамповка с коркой. Крепление заготовки на станке: патрон. Шероховатость обработанной поверхности: Rz
= 20 мкм (Ra
= 5 мкм). Жесткость технологической системы СПИД: не жесткая. Материал валика: СТ45; предел прочность: σB
= 700 МПа. Диаметр заготовки: D = 60 мм. Диаметр валика: d = 55h12. Длина заготовки: L = 385 мм. Длина обработки: l = 385 мм. Найти: Рассчитать рациональные режимы резания при одноинструментальной обработке. Валик обработать за два прохода: черновой и чистовой. Токарная. Токарно-винторезный станок модели 1К62. Рис. 1.
Операционный эскиз обработки наружной поверхности токарным проходным прямым резцом.
Режимы резания t, мм
S, мм/об
n, об/мм
V, м/мин
Черновой проход
1,875 0,78 500 94,2 Чистовой проход
0,625 0,23 1250 221
Решение.
I. Выбор инструмента.
1. Тип резца – прямой проходной (Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. С74 Т.2/ под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. 496 с., ил. В дальнейшем - Т-2) , (Т-2, стр. 119) 2.
Выбор сечения: 3. Материал режущей части: черновой проход
– твердый сплав Т15К6 (Т-2, стр. 116, таблица 3), чистовой проход
– твердый сплав Т30К4 (Т-2, стр. 117, таблица 3). 4. Геометрические элементы выбранного резца: Черновой проход
: — передний угол — главный задний угол — главный угол в плане — вспомогательный угол в плане φ1
= 45º, — форма передней поверхности – плоская с отрицательной фаской, — допустимый износ 0,1 мм. Чистовой проход
: — передний угол — главный задний угол — главный угол в плане — вспомогательный угол в плане φ1
= 45º, — форма передней поверхности – криволинейная с фаской, — допустимый износ 0,1 мм. Стойкость инструмента Т=60 мин. II. Расчет глубины резания
t, мм.
Общая величина t = 60 - 55 .
= 5 .
= 2,5; t чист
= 0,25 x 2,5 = 0,625 мм
2 2
t черн
= 1,875
мм
t чист
= 0,625
мм
III. Выбор подачи
S, мм/об.
1. Подбор по таблицам (нормативы): черновое точение S черн
= 0,8 мм/об
(Т-2, стр. 266, таблица 11), чистовое точение S чист
= 0,25 мм/об
(при Rz
= 20 мкм
), (Т-2, стр. 268, таблица 14). 2. Корректировка подач по паспорту станка (МУ, приложение 1, стр. 54): черновое точение S черн
= 0,78
мм/об
; чистовое точение S чист
= 0,23
мм/об
. IV. Расчет скорости резания
V
, м/мин
. 1. Расчет теоретической скорости резания C
v
— коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, вида работ и толщины среза, m, Xv
, yv
— показатели степени при значениях стойкости инструмента T, t
— глубина резания, S
— подача, K
v
— общий поправочный коэффициент на скорость резания. Коэффициент C
v
и показатели степеней m, Xv
, yv
подбираем по Т-2, стр.269, табл. 17. В свою очередь расчет общего поправочного коэффициента производится по формуле: K
м
v
— поправочный коэффициент на физико-механические свойства обрабатываемого материала, рассчитывается по формуле: (K
r
= 1 для материала режущего инструмента из твердого сплава, nv
= 1 показатель степени при обработке резцами из твердого сплава (Т-2, стр. 262, KП
v
— поправочный коэффициент на состояние поверхности заготовки (Т-2,стр.263, табл.5), KИ
v
— поправочный коэффициент на марку инструментального материала(Т-2,стр.263,т. 6), K
φv
— поправочный коэффициент на величину главного угла в плане φ, выбранного ранее для резца, K
φ1
— поправочный коэффициент на вспомогательный угол в плане φ1
(учитывает влияние параметров резца на скорость резания), K
rv
— поправочный коэффициент, учитывающий влияние параметров резца на скорость резания (учитывают только для резцов из быстрорежущей стали). K
φv
, K
φ1
(Т-2, стр. 271, табл. 18). Произведем расчеты.
Черновое точение:
D = 60 мм
t черн
= 1,875 мм
Sчерн
= 0,78 мм/об
Инструмент: φ = 45º φ1
= 45º Общий поправочный коэффициент K
v
: K
м
v
= 1 x (750/700)1
= 1,07; KП
v
= 0,8 (т.к. материал заготовки – штамповка (поковка) с коркой); KИ
v
= 1,00 (т.к. марка инструментального материала Т15К6); K
φv
= 1,0 (т.к. главный угол в плане φ = 45º); K
φ1
= 0,87 (т.к. вспомогательный угол в плане φ1
= 45º); K
rv
— не учитываем, т.к. материал резца – твердый сплав Т15К6. Итак: По основной формуле C
v
= 340 (т.к. подача S > 0,7 (S черн
= 0,78 мм/об
)), m
= 0,20 (т.к. наружное продольное точение прямым проходным резцом марки Т15К6), Xv
= 0,15 (т.к. наружное продольное точение прямым проходным резцом марки Т15К6), yv
= 0,45 (т.к. подача S > 0,7 (S черн
= 0,78 мм/об
)), T = 60 мин
, t черн
= 1,875 мм
; Sчерн
= 0,78 мм/об
; K
v
= 0,745. VT
черн
= (340 / (600,20
x 1,8750,15
x 0,780,45
)) x 0,745 = (340 / (2,27 x 1.099 x 0.894)) x 0,745 = = (340 / 2,23) x 0,745 = 152,466 x 0,745 = 113,587 мм/мин
≈ 114 мм/мин
= 0,114 м/мин
. Чистовое точение:
D' = D – (2 x t черн
) = 60 - 2 x 1,875 = 60 – 3,75 = 56,25 мм
t чист
= 0,625 мм
Sчист
= 0,23 мм/об
Инструмент: φ = 45º φ1
= 45º
Общий поправочный коэффициент K
v
: K
м
v
= 1 x (750/700)1
= 1,07; KП
v
= 0,8 (т.к. материал заготовки – штамповка (поковка) с коркой); KИ
v
= 1,4 (т.к. марка инструментального материала Т30К4); K
φv
= 1,0 (т.к. главный угол в плане φ = 45º); K
φ1
= 0,87 (т.к. вспомогательный угол в плане φ1
= 45º); K
rv
— не учитываем, т.к. материал резца – твердый сплав Т30К4. Итак: По основной формуле C
v
= 420 (т.к. подача S > 0,3 (S чист
= 0,23 мм/об
)), m
= 0,20 (т.к. наружное продольное точение прямым проходным резцом марки Т30К4), Xv
= 0,15 (т.к. наружное продольное точение прямым проходным резцом марки Т30К4), yv
= 0,20 (т.к. подача S > 0,3 (S чист
= 0,23 мм/об
)), T = 60 мин
, t чист
= 0,625 мм
; Sчист
= 0,23 мм/об
; K
v
= 1,042. VT
чист
= (420 / (600,20
x 0,6250,15
x 0,230,20
)) x 1,042 = (420 / (2,27 x 0,931 x 0,745)) x 1,042 = = (420 /1,574) x 1,042 = 266,836 x 1,042 = 278,043 мм/мин
≈ 278 мм/мин
= 0,278 м/мин
. Итак: VT
черн
= 0,114 м/мин
VT
чист
= 0,278 м/мин.
2. Определение частоты вращения шпинделя для черновой и чистовой обработки: Корректировка полученных значений по паспорту станка Черновое точение:
n
черн
= (1000 x 114 ) / (3,14 x 60 ) = 114000 / 188,4 = 605,09 об/мин
≈ 605 об/мин.
Чистовое точение:
D' = D – (2 x t черн
) = 60 - 2 x 1,875 = 60 – 3,75 = 56,25 мм
nчист
= (1000 x 278 ) / (3,14 x 56,25 ) = 278000 / 176,625 = 1573,96 об/мин
≈ 1574 об/мин.
Итак: n
черн
= 605 об/мин,
nчист
= 1574 об/мин.
Корректировка полученных значений по паспорту станка (МУ, приложение 1, стр. 54): 3. Определение фактической скорости резания Vф
, м/мин.
Vф. черн
= (3,14 x 60 x 500) / 1000 = 94,2 м/мин,
Vф. чист
= (3,14 x 56,25 x 1250) / 1000 = 220,78 м/мин
≈ 221 м/мин.
Vф. черн
= 94,2 м/мин,
Vф. чист
= 221 м/мин.
V. Проверочный расчет режимов резания.
Проводят в два этапа. V
.1
. Первый этап.
Проверка выбранной скорости резания по критерию η – коэффициент полезного действия механизма главного привода станка. Для нахождения N
рез
необходимо рассчитать тангенциальную составляющую силы резания (для чернового прохода). 1. Расчет тангенциальной составляющей силы резания (только для чернового точения) Значение коэффициента KPz
–
общий поправочный коэффициент, представляющий собой произведение поправочных коэффициентов на механические свойства обрабатываемого материала и на выбранные геометрические параметры резца : K
M
p
= (700/750)0,75
= 0,930,75
= 0,947 KPz
= 0,947 x 1 x 1 x 1 = 0,947 Pz
= 10 x 300 x 1,8751
x 0,780,75
x 94,2-0,15
x 0,947 = 10 x 300 x 1,875 x 0,829 x 0,550 x 0,947 = 22300 Н
Pz
= 22300 Н
2. Расчет N рез
= (22300 x 94,2) / ( 60 x 1020) = 2100660 / 61200 = 34,33 кВт
N рез
= 34,33 кВт
; N эф
= 7,5 кВт
=> N
рез
> N
эф
, то есть условие а)
наибольшей скорости резания VN
, допускаемой станком — производят по формуле : VN
= (7,5 x 60 x 1020) / 22300 = 459000 / 22300 = 20,58 м/мин
. б)
частоты вращения шпинделя n
черн
по формуле: n
черн
= (1000 x 20,58) / (3,14 x 60) = 20580 / 188,4 = 109,24 об/мин
. Принимаем ближайшее по паспорту станка: n
черн
= 100 об/мин
(МУ, приложение 1, стр. 54).
в)
пересчитываем Vф. черн
= (3,14 x 60 x 100) / 1000 = 18840 / 1000 = 18,84 м/мин
Vф. черн
= 18,84 м/мин
г)
пересчитываем Pz
=10 x 300 x 1,8751
x 0,780,75
x 18,84-0,15
x 0,947=10 x 300 x 1,875 x 0,829 x 0,643 x 0,947=2839,47 Н
Pz
= 2839,47 Н
А теперь, произведя дополнительные расчеты, мы можем пересчитать N рез
= (2839,47 x 18,84) / ( 60 x 1020) = 53495,6 / 61200 = 0,874 кВт
N рез
= 0,87 кВт
; N эф
= 7,5 кВт
=> N
рез
< N
эф
, то есть условие V
.2
. Второй этап.
Проверка выбранной подачи S, мм/об.
а)
Из расчета прочности державки резца на изгиб (предельное значение) l –
вылет корпуса резца, мм
; принимаем l
= (1,5…2) x H
, где H
– высота резца; Н
= 25, В
= 16 – размеры выбранного сечения резца => l
= 1,5 x 25 = 37,5 t черн
= 1,875 мм
Vф. черн
= 18,84 м/мин
Значения коэффициентов KPz
,
S пр
= 0,75
√
(16 x 252
x 200) / (10 x 6 x 37,5 x 300 x 1,8751
x 18,84-0,15
x 0,947) = = 0,75
√
(16 x 625 x 200) / (10 x 6 x 37,5 x 300 x 1,875 x 0,643 x 0,947) = = 0,75
√
(2000000) / (770665,64) = 0,75
√
2,595 = 2,5951 / 0,75
= 2,5951,333
= 3,56 мм/об
S пр
= 3,56 мм/об
; S ст
черн
= 0,78 мм/об
=> S пр
> S ст
черн
, то есть выполняется условие б)
Из расчета жесткости державки резца l –
вылет корпуса резца, мм
; принимаем l
= (1,5…2) x H
, где H
– высота резца; Н
= 25, В
= 16 – размеры выбранного сечения резца => l
= 1,5 x 25 = 37,5 t чист
= 0,625 мм
Vф. чист
= 221 м/мин.
Значения коэффициентов KPz
,
S ж
= 0,75
√
(16 x 253
x (2,2 x 105
) x (5 x 10-4
) / (10 x 4 x 37,53
x 300 x 0,6251
x 221-0,15
x 1,07) = = 0,75
√
(16 x 15625 x 220000 x 0,0005) / (10 x 4 x 52734,375 x 300 x 0,625 x 0,44 x 1,07) = = 0,75
√
(27500000) / (186205078) = 0,75
√
0,147 = 0,1471 / 0,75
= 0,1471,333
= 0,07 мм/об
S
ж
= 0,07 мм/об
, S ст чист
= 0,23 мм/об =>
условие в)
Проверка по заданной шероховатости (чистовое и п/чистовое точение) из расчета, что: где S ст
≤ 0,08
x 201,40
.
= 0,08
x 66,29 .
= 5,303
= 7,2 ≈ 7 мм/об
0,6250,30
x 0,7850,35
x 0,7850,35
0,868 x 0,92 x 0,92 0,735 S ст чист
= 0,23 мм/об
, то есть выполняется условие (0,23 ≤ 7)
S ст
≤ 7 мм/об
VI. Определение основного времени обработки
ί
- число проходов, n
– частота вращения шпинделя, S
– подача. Общее время Черновой проход:
ί
— 2 n
— 500 об/мин
S
– 0,78 мм/об Tо
черн
= ((385 + 2,875 + 3) / (500 x 0,78)) x 2 = (390,875 / 390) x 2 = 1,002 x 2 = 2,004 ≈ 2 мин.
Tо
черн
= 2 мин.
Чистовой проход:
ί
— 2 n
— 1250 об/мин
S
– 0,23 мм/об Tо
чист
= ((385 + 1,625 + 3) / (1250 x 0,23)) x 2 = (389,625 / 287,5) x 2 = 1,35 x 2 = 2,7 Tо
чист
= 2,7 мин
.
Общее время Tобщ
≈ 5 мин
Ответ:
Нами были произведены расчеты рациональных режимов резания при одноинструментальной обработке при обтачивании цилиндрического валика прямым проходным резцом на токарно-винторезном станке модели 1К62. Расчеты производились для обработки валика за два прохода: черновой и чистовой. После согласования с паспортом станка были получены данные: Черновой проход
: t - 1,875 мм
; S - 0,78 мм/об
; n - 500 об/мм
; V – 94,2 м/мин.
Чистовой проход
: t - 0,625 мм
; S - 0,23 мм/об
; n - 1250 об/мм
; V – 221 м/мин.
Также было определено основное время обработки: Черновой проход
: Tо
- 2 мин.
Чистовой проход
: Tо
- 2,7 мин
. И общее время обработки: Тобщ
– 5 мин. Однако при расчетах мы выявили, что максимальная подача по жесткости державки данного нам резца не удовлетворяет требованию Sж
= 0,07 мм/об
, S ст чист
= 0,23 мм/об
; то есть S
ж
< S
ст
Из чего можно сделать вывод, что при такой подаче станка необходимо использовать резец с большей жесткостью державки. Задача 2.
На вертикально-сверлильном станке модели 2А135 производится рассверливание отверстия под последующую обработку. Обработка производится с применением смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ). Дано: Материал заготовки: чугун серый. Вид отверстия: глухое. Предел прочности: 170HB
. Диаметр отверстия до обработки: d = 20 мм
. Диаметр отверстия после обработки: D = 30 мм
. Глубина сверления: l = 50 мм
. Сверлильная. Вертикально-сверлильный станок мод. 2А135 Рис. 1.
Операционный эскиз рассверливания отверстия.
Режимы резания S
, мм
/
об
5 0,5 333 41,4 Решение.
I
. Выбор инструмента.
1.Тип сверла: для рассверливания отверстий выбирают сверло спиральное из быстрорежущей стали
с коническим (нормальным) хвостовиком, ГОСТ 10903-77. 2. Материал сверла: Р6М5 (Т-2, стр.115, табл.2) 3. Геометрические размеры сверла (Т-2, стр.149, табл.42): — Ø = 30 мм
; — длина режущей части: — общая длина: 4. Геометрические параметры режущей части сверла (Т-2, стр.150, рис. а; стр. 151 табл.44): — задний угол α = 11º — угол наклона поперечной кромки ψ = 55º — форма заточки сверла: нормальная. — стойкость сверла: Т=75 мин
(Т-2, стр.280, табл.30). II
. Расчет режимов резания.
1. Расчет глубины резания t
, мм.
t
= D
–
d
, где 2 D
– диаметр отверстия после обработки, d
– диаметр отверстия до обработки. t
= 30 – 20
= 10
= 5 мм 2 2 t
= 5 мм.
2. Расчет подачи S
, мм/об
. Выбираем из – по нормативам
S
= 0,54 мм/об
(Т-2, стр.277, табл.25), – по прочности сверла
S
max
= 0,13 x 300,6
= 0,13 x 7,69 = 0,9997 ≈ 0,99 мм/об
. S
max
= 0,99 мм/об
.
– по прочности механизма подачи стола (при рассверливании)
Dqp
- не учитывается (учитывается только при сверлении) S'
max
= 0,4
√
10660 / (10 x 23,5 x 51,2
x 1) = 0,4
√
10660 / (10 x 23,5 x 6,89 x 1) = = 0,4
√
10660 / 1619,15 = 0,4
√
6,58 = 6,581/0,4
= 6,582,5
= 107,7 мм/об
. S
'
max
= 107,7
мм/об
.
– по прочности коробки скоростей
S''
max
= 0,8
√
1114,285 /(10 x 0,085 x 301
x 50,75
x 1,1) = 0,8
√
1114,285/(10 x 0,085 x 301
x 3,34 x 1,1) = = 0,8
√
1114,285 / 93,687 = 0,8
√
11,89 = 11,891/0,8
= 11,891,25
= 22 S
'
max
= 22
S
= 0,54 мм/об
; S
max
= 0,99 мм/об
; S
'
max
= 107,7 мм/об
; S
'
max
= 22 мм/об
Наименьшее значение: Согласовываем с паспортом станка: S
= 0,5 мм/об
III
. Расчет скорости резания.
1. Теоретическая скорость резания Kv
= 1,15 x 1 x 1 = 1,15 Т=75 мин
. Итак: Vт
= ((23,4 x 300,25
) / (750,125
x 50,1
x 0,5
0,4
)) x 1,15 = ((23,4 x 2,34) / (1,715 x 1,17 x 0,76
)) x 1,15 = = (54,756 / 1,52) x 1,15 = 36,02 x 1,15 = 41,4 м/мин
. V
т
= 41,4 м/мин
.
2. Определение потребной частоты вращения (по диаметру сверла):
n
= 439,5 об/мин
3. Расчет частоты вращения по мощности станка Итак: 4. Выбор наименьшего из Корректируем по паспорту станка:
5. Расчет фактической скорости резания: V
ф
= 0,031 м/мин
.
IV
. Проверочный расчет режимов резания по мощности станка.
1. Расчет мощности резания: N
рез
= (14,8 x 333) / 9750 = 4928,4 / 9750 = 0,505 кВт
≈ 0,5 кВт
N
рез
= 0,5 кВт.
2. N
= 6 x 0,8 = 4,8 кВт
0,5 кВт
< 4,8 кВт
=> выполняется условие N
рез
≤
N
V
. Определение основного времени обработки l
= 50 мм
; l
1
= (5 x 0,6) + 2 = 3 + 2 = 5 мм
l
2
= 0 L
= 50 + 5 + 0 = 55 мм
Итак: T
о
= (55 / (333
x 0,5)) x 1 = (55 / 166,5) x 1 = 0,33 мин
T
о
= 0,33 мин
Ответ:
Нами были произведены расчеты режимов резания при рассверливании отверстия под последующую обработку. Рассверливание необходимо произвести на вертикально-сверлильном станке модели 2А135. Обработка должна производиться с применением смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ). После согласования с паспортом станка (МУ, стр.55, приложение 2) мы получили такие данные: Также мы определили основное время обработки: T
о
= 0,33 мин.
|