Расчет режимов резания при механической обработке Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет Расчет режимов резания при механической обработке по дисциплине «Физические основы рабочих процессов» Выполнил: студент гр. МХС-205-д Миняева А.В. Проверил: Дерябин Стерлитамак 2007 Содержание Точение …………………………………………………………3-7 Сверление ……………………………………………………….8-10 Фрезерование ……………………………………………………11-14 Литература ……………………………………………………….15 Точение. Задание : Провести оптимизацию режимов резания в целях достижения наибольшей производительности обработки. Исходные данные : Тип производства – серийное Материал детали – 12Х18Н9Т. Наружные поверхности обрабатывать одним резцом. Тип лезвийной обработки – получистовая (Rz 40 ) Содержание операции: точить наружный 28 , обеспечив длинновой размер 26 h 11 и шероховатость Rz 40. Закрепление заготовки – в центрах. Решение. 1. Выбор марки инструментального материала и геометрии режущей части инструмента. Сталь 12Х18Н9Т относится к группе коррозионно-стойких хромоникелевых сталей, для получистового и чистового точения которых рекомендуются твердые сплавы ВК8(ВК4) [К.,табл.3.стр.117]. Принимаем сплав ВК8. Выбираем проходной прямой левый резец (ГОСТ 18879 -73) со следующей геометрией В= 10 мм, Н=16 мм, l =30 мм и геометриейН=16 мм, режущей части: . 2. Выбор глубины резания t и числа проходов . Для нормирования выбираем окончательный проход с максимальной глубиной резания (для обеспечения максимальной производительности) t =2мм , предельной для обработки с 20 Rz 80. Таким образом мы обеспечиваем заданную шероховатость обработанной поверхности Rz =40. 3. Выбор подачи инструмента Далее производится выбор подачи из следующих ограничивающих факторов: 3.1 шероховатости обработанной поверхности; 3.2 прочности пластины твердого сплава; 3.3 прочности механизма подачи станка; 3.4 жесткости детали с учетом способа крепления; 3.5 прочности державки резца; 3.6 жесткости державки резца. 3.1 По величине шероховатости обработанной поверхности подача выбирается табличным способом ( ). Для чистовой обработки подачу S принимаем в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обрабатываемой поверхности с учетом радиуса при вершине резца [К.,табл.14.стр. 268] при Rz = 40, rb = 0,5 мм, d b = 550 МПа, . 3.2 По прочности пластины твердого сплава – табличным способом ( ). S=1,3 мм/об, Кσ =1,2, ks =1 [К., табл.13 стр. 268] Кσ – коэффициент, зависящий от мех. свойств стали ( для σ = 550 МПа ) ks – поправочный коэффициент на главный угол в плане φ бл. 3.3 По прочности механизма подачи станка =1000 Н (величина предельно допустимой силы ). Ср=204, xp =1 yp =0,75 [ К., табл.22 стр.273] 3.4 По жесткости детали с учетом способа крепления: С учетом того, что деталь закреплена в центрах - , получим Ср=204, xp =1 yp =0,75 [ К., табл.22 стр.273] Допустимая стрела прогиба принимается равной при чистовой обработке , где допуск на . Δ=130 мм (с учетом квалитета точности) [ К., табл.2 стр.441] бразом механизма подачи – модуль упругости материала детали (для стали Е= 200 кН/ мм2 ) ; - момент инерции; , для круглого сечения. 3.5 По прочности державки резца: , а , где - момент сопротивления; – допускаемое напряжение на изгиб. Для прямоугольного сечения ; где В и H – толщина и высота державки резца соответствнно; ; , откуда Ср =204, xp =1 yp =0,75 [ К., табл.22 стр.273] [ σи ]= 20 кг/мм2 (ГОСТ 5949-51) 3.6 По жесткости державки резца : Стрелка прогиба при получистовом и чистовом точении =0,03…0,05 мм; момент инерции для квадратного сечения . Отсюда , Е= 200 кН/ мм2 Ср =204, xp =1 yp =0,75 [ К., табл.22 стр.273] Самая малая из этих шести подач - , значит принимаем для дальнейших расчетов максимальную технологически допустимую подачу . 4. Расчет периода стойкости инструмента из обеспечения максимальной производительности обработки. , где m – показатель степени в зависимости m =0,2 [ К., табл.17 стр.269] - время на смену затупившегося инструмента и поднастройку его на размер за период стойкости (нормативная величина) = 1,6мин. мин. 5. Расчет скорости резания из условия обеспечения максимальной производительности обработки проводят по формуле: Cv =420, m = 0,2, x = 0,15, y = 0,2 [ К., табл.17 стр.269] Ki = 1×0,87×0,94=0,82 [ К., табл.18 стр.271]] м/мин 6. Уточнение скорости резания по ряду чисел оборотов шпинделя . об/мин Так как nmax = 2000об/мин [для станков типа 16К20Ф3], то полученное число оборотов не удовлетворяет условию максимальной производительности. Необходимо уменьшить скорость. Для этого найдем период стойкости исходя из экономического фактора: где Е – стоимость станкомитуты, – стоимость эксплуатации инструмента за период стойкости. Возьмем Е=1,84 руб., =25 руб. Тогда м/мин об/мин Корректируем число оборотов по паспорту станка n= 1900 об/мин. V = м/мин 7. Рассчитываем ограничения по силе резания 7.1 . Составляющая - тангенциальная сила С p =204 xp =1 yp =0,75 np =0 [К., табл.22 стр.273] поправочный коэффициент kPz [К., табл.23 стр.275] PZ =10·204×21 ×0,160,75 ×0,69=704 Н. 7.2 . Составляющая - радиальная сила PY =10×243×20,9 ×0,160,60 ×155-0,3 ×(550/750)0,75 ×1×1×1×0,66=172 Н 7.3. Составляющая - осевая сила PX =10×339×21 ×0,160,5 ×155-0,4 ×(550/750)0,75 ×1×1×1×1=279 Н 8. Ограничение по мощности резания кВт. < N станка =10 кВт., значит обработка возможна. 9. Расчет машинного времени. , ; где – величина врезания величина перебега инструмента . – длина обрабатываемой поверхности в мм. Сверление. Исходные задания : Материал детали – 12Х18Н9Т. D = 18 мм, d= 8 мм Глубина отверстия – L= 50 мм Тип отверстия - глухое 1. Выбор марки инструментального материала и геометрии режущей части инструмента. Для стали 12Х18Н9Т принимаем сплав ВК8. [К.,табл.3.стр.117] Выбираем спиральное сверло с коническим хвостовиком (ГОСТ 22736 -77) со следующей геометрией D=18 мм, L=140 мм, l =60 мм и геометриейН=16 мм, режущей части : . [Режимы лезвийной обработки деталей ГТД , табл. 3.10 стр.22 ] 2. Выбор глубины резания t и числа проходов. При рассверливании глубина резания равна Выбор подачи инструмента При рассверливании отверстий подача, рекомендуемая для сверления, увеличивается в 2 раза. Значения подач рассчитаны на обработку отверстий глубиной менее 3D в условиях жесткой технологической системы. S = 0,45·2 = 0,9 мм/об [К.,табл.25.стр.277] Расчет скорости резания при рассверливании : , , где – коэффициент на обрабатываемый материал; – коэффициент на инструментальный материал; – коэффициент, учитывающий глубину сверления. KГ = 0,8, nv =1 [К.,табл.2.стр.262], Kи =1 [К.,табл.6.стр.263], Кl =1 [К.,табл.31.стр.280] T – период стойкости инструмента : T = 20 мин [К.,табл.30.стр.279] СV =10,8, q=0,6, x=0,2, y=0,3, m=0,25 [К.,табл.29.стр.279] T = 20 инструмента 5. Уточнение скорости резания по ряду чисел оборотов шпинделя. об/мин Применяем nшп = 400 об/мин [для станков типа 2Н135 - К.,табл.11.стр.20 ] V Ш = м/мин 6. Определение осевой силы и крутящего момента . При рассверливании: , Нм; , Н. С m =0,106, q =1, x =0,9, y =0,8, С o =140 x =1,2, y =0,65 [К., табл.32 стр.281] 7. Расчет мощности. Мощность, затрачиваемую на сверление, подсчитывают по формуле , кВт, где – число оборотов сверла; - суммарный крутящий момент. Мощность электродвигателя станка определяется по формуле , где – КПД станка. 8. Определение машинного времени . Машинное время при сверлении и рассверливании подсчитывается по формуле , , где L – длина прохода сверла в направлении подачи, ; , где – глубина сверления, ; - величина врезания, ; – величина перебега, . Приближенно для сверл с одинарным углом в плане 2φ принимается . Фрезерование. Задание: Провести оптимизацию режимов резания в целях достижения наибольшей размерной стойкости инструментов. Исходные задания: Материал детали – 12Х18Н9Т. Вид обработки ( фреза ) - концевая Наружные поверхности шириной 12 мм. Глубина резания – t=15 мм Диаметр фрезы – D=15 мм Длина фрезы – L=80 мм Решение. Выбор марки инструментального материала, типа фрезы, ее конструктивных и геометрических параметров. Для стали 12Х18Н9Т для получистового и чистового фрезерования выбираем в качестве материала инструмента Т14К8 [К.,табл.3.стр.117]. Тип фрезы: концевая с коническим хвостовиком, оснащенная прямыми пластинами из твердого сплава (по ТУ 2-035-591-77). Диаметр фрезы D=15мм. Длина фрезы L=80 мм. Длина рабочей части l=16мм. Число зубьев z = 4 Конус Морзе 2. . 2. Выбор глубины резания и количества проходов . Оставляем на чистовой проход t= 1мм Допустимая величина чернового фрезерования – до 5 мм [К., табл.36. стр.285]. В итоге разбиваем глубину резания на 4 прохода: t 1 =5 мм t 2 =5 мм t 3 =4 мм t 4 =1 мм 3. Выбор подачи инструмента . = 0,04 мм/ зуб = 0,03 мм/ зуб мм/ зуб [К.,табл.36.стр.285]. 4. Определение оптимальной скорости фрезерования из условия максимальной размерной стойкости фрезы. Принимая Т max = 80 мин [К.,табл.40.стр.290], Cv =22,5; q = 0,35; x = 0,21; y = 0,48; u = 0,03; p =0,1; m = 0,27 [К.,табл.39.стр.287] где - поправочный коэффициент; , Частота вращения фрезы об/мин. об/мин. об/мин. Принимаем для вертикально-фрезерного станка 6T104 [К.,табл.37.стр.51]: n1,2 =900 мин-1 n3 =1000 мин-1 n4 =2000 мин-1 Отсюда скорость резания равна: 4имаем для вертикально-фрезерного станка 6Е 5. Ограничение по температуре резания q опт = 1000 0 С – постоянная оптимальная температура для любых сочетаний v , S , t , B и износа инструмента . 6. Ограничения по силе резания и крутящему моменту . Ср =82, x =0,75, y =0,6, q =1, u =1, w=0 [К., табл.41 стр.291] КМр = , n = 0,3 [К., табл.9 стр.264] Ph =1.1 Pz – сила подачи Py =0.5 Pz – радиальная составляющая. 7. Ограничение по мощности резания кВт < Nстанка = 2,2 кВт – обработка возможна кВт< Nстанка = 2,2 кВт– обработка возможна кВт< Nстанка = 2,2 кВт– обработка возможна 8. Расчет машинного времени. Машинное время определяют по формуле ; где – общая длина прохода фрезы в направлении подачи; – длина обработанной поверхности, ; – перебег фрезы (1–5 ); – путь врезания фрезы; =12 мм , =5 мм, Список литературы 1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. 656 с. 2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. 656 с. Режимы лезвийной обработки деталей ГТД6 Учеб. пособие / В.Ц. Зориктуев, В.В. Постнов, Л.Ш. Шустер и др. Уфа: УАИ, 1991. 80 с.