Резание Пр 1-7 Расчет режимов резания. Методические указания к выполнению практических работ по курсу "Резание материалов" для студентов специальности
Скачать 1.04 Mb.
|
Работа № 2. Расчет режима резания при точении аналитическим способом Цель работы: Изучить методику расчета режима резания аналитическим способом. Ознакомиться и приобрести навыки работы со справочной литературой. Общие сведения Обработка заготовки точением осуществляется при сочетании двух движений: равномерного вращательного движения детали - движения резания (или главное движение) и равномерного поступательного движения резца вдоль или поперек оси детали - движение подачи. К элементам режима резания относятся: глубина резания t, подача S, скорость резания V. Глубина резания - величина срезаемого слоя за один проход, измеренная в направлении, перпендикулярном обработанной поверхности, т.е. перпендикулярном направлению подачи. При черновой обработке , как правило, глубину резания назначают равной всему припуску, т.е. припуск срезают за один проход где h - припуск , мм; D - диаметр заготовки, мм; d - диаметр детали, мм. При чистовой обработке припуск зависит от требований точности и шероховатости обработанной поверхности. Подача - величина перемещения режущей кромки инструмента относительно обработанной поверхности в направлении подачи за единицу времени (минутная подача Sм) или за один оборот заготовки. При черновой обработке назначают максимально возможную подачу исходя из жесткости и прочности системы СПИД, прочности пластинки, мощности привода станка; при чистовой обработке - в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обработанной поверхности. Скорость резания - величина перемещения точки режущей кромки инструмента относительно поверхности резания в направлении движения резания за единицу времени. Скорость резания зависит от режущих свойств инструмента и может быть определена при точении по таблицам нормативов [4] или по эмпирической формуле где Сv - коэффициент, учитывающий условия обработки; m, x, y - показатели степени; T - период стойкости инструмента; t - глубина резания, мм; S - подача, мм/об; Kv - обобщенный поправочный коэффициент, учитывающий изменения условий обработки по отношению к табличным , где Kmv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки; Knv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; Kuv - коэффициент, учитывающий материал инструмента; Kjv - коэффициент, учитывающий главный угол в плане резца; Krv - коэффициент, учитывающий радиус при вершине резца - учитывается только для резцов из быстрорежущей стали. При настройке станка необходимо установить частоту вращения шпинделя, обеспечивающую расчетную скорость резания. , об/мин Основное технологическое (машинное) время - время, в течение которого происходит снятие сружки без непосредственного участия рабочего , мин где L - путь инструмента в направлении рабочей подачи, мм; i - количество проходов. L=l+y+ , мм где l - размер обрабатываемой поверхности в направлении подачи; y - величина врезания, мм; - величина перебега, мм, =1¸2 мм. y=t×ctgj , где t - глубина резания; j - главный угол в плане резца. Пример выполнения расчета На токарно-винторезном станке 16К20 производится черновое обтачивание на проход вала D=68 мм до d=62h12 мм. Длина обрабатываемой поверхности 280 мм; длина вала l1= 430 мм. Заготовка - поковка из стали 40Х с пределом прочности sв=700 МПа. Способ крепления заготовки - в центрах и поводковом патроне. Система СПИД недостаточно жесткая. Параметр шероховатости поверхности Ra=12,5 мкм. Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить режим резания; определить основное время. Решение: Выполнить эскиза обработки. Выбрать режущий инструмент Для обтачивания на проход вала из стали 40Х принимаем токарный проходной резец прямой правый с пластинкой из твердого сплава Т5К10 [2] или [3]. Форма передней поверхности радиусная с фаской [3]; геометрические параметры режущей части резца: g=150, a=12, l=0, j=600, j1=150, r=1 мм, f=1 мм [3]. Рис. 1. Эскиз обработки Назначить параметры режима резания 3.1. Глубина резания. При черновой обработке припуск срезаем за один проход, тогда Назначаем подачу. Для черновой обработки заготовки из конструкционной стали диаметром до 100 мм резцом сечением 16х25 (для станка 16К20) при глубине резания до 3 мм: S=0,6…1,2 мм/об [2], [3]. В соответствии с примечанием 1 к указанной таблице и паспортным данным станка (см. Приложение 1 к данным методическим указаниям) принимаем S = 0,8 мм/об. Скорость резания , допускаемая материалом резца , м/мин где Cv=340; x=0,15; y=0,45, m=0,2, T=60 мин [2], [3] Поправочный коэффициент для обработки резцом с твердосплавной пластиной Kv=Kmv×Knv×Kuv×Kjv , [2], [3], где Kr=1; nv=1 [2], тогда Knv=0,8 [2] или [3], Kuv=0,65 [2] или [3], Kjv=0,9 [2] или [3]. м/мин 3.4. Частота вращения, соответствующая найденной скорости резания , об/мин об/мин. Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка nд=315 об/мин. Действительная скорость резания , м/мин; м/мин. Основное время , мин Путь резца L = l + y + , мм Врезание резца y = t×ctgj = 3×ctg 600 = 3×0,58 = 1,7 мм Пробег резца = 1,3 мм. Тогда L = 280 + 1,7 + 1,3 = 383 мм. мин. Порядок выполнения работы Пользуясь методикой и дополнительной литературой, изучить методику определения режима резания. Ознакомиться со справочником [2] или [3]. Ознакомиться с условием задания. Выполнить эскиз обработки. Выбрать режущий инструмент. Назначить глубину резания. Определить подачу. Рассчитать скорость резания. Определить частоту вращения шпинделя и скорректировать по паспорту станка. Определить действительную скорость резания. Рассчитать основное технологическое время. Составить отчет по форме. Содержание и форма отчета Выполнить расчет режимов резания аналитическим способом (по эмпирической формуле) по заданному варианту для обработки на токарно-винторезном станке 16К20. Исходные данные приведены в таблице 2. Форма отчета Наименование работы. Цель работы. Задание. Эскиз обработки. Выбор режущего инструмента и расчет параметров режима резания согласно индивидуальному заданию. Таблица 2. Варианты задания к практической работе № 2
Практическая работа №3. Расчет параметров режима резания при точении с помощью нормативно-справочной литературы Цель работы: Изучить методику назначения режима резания по таблицам нормативов. Ознакомиться и приобрести навыки работы с нормативами. Основные понятия Точение широко распространенный метод обработки резанием тел вращения. Применяется для удаления наружных, внутренних и торцовых поверхностных слоев заготовок (цилиндрических, конических и фасонных). Рассматривают следующие виды точения: черновое точение ("обдирка") - удаление дефектных слоев заготовки, разрезка, отрезка и подрезка торцов заготовки. Срезается поверхностная "корка" и основная (»70%) часть припуска на обработку, позволяет получать шероховатость 50...12,5 Ra; получистовое точение - снятие 20...25% припуска и позволяет получать шероховатость 6,3...3,2 Ra и точность 10...11-го квалитетов. Заготовка получает форму, близкую к детали. чистовое точение - обеспечивает получение шероховатости 3,2...1,6 Ra и точность 7-9-го квалитетов. Деталь получает окончательную форму и размеры; тонкое точение - позволяет при срезании очень тонких стружек получать на поверхностях детали шероховатость 0,40..0,20 Ra и точность 5-7-го квалитетов. Определение режимов резания состоит в выборе по заданным условиям обработки наивыгоднейшего сочетания глубины резания , подачи и скорости резания, обеспечивающих наименьшую трудоемкость и себестоимость выполнения операции. Режимы резания устанавливаются в следующем порядке: 1.Определение глубины резания t мм и числа проходов i. При черновом точении весь припуск целесообразно снимать за один проход ( в ряде случаев, когда имеется лимит мощности станка, бывает выгодно снимать припуск за несколько проходов). Целесообразность этого должна определяться сравнительным расчетом продолжительности оперативного времени. Деление припусков на несколько проходов производится также при получистовом и чистовом точении, а также при обработке резцами с дополнительной режущей кромкой (j1=0). 2. Выбор подачи S мм/об. Подача выбирается в зависимости от площади сечения державки резца, диаметра обработки и глубины резания. Выбранная подача проверяется на допустимость по мощности электродвигателя , прочности державки резца, прочности пластин из твердого сплава и от заданной чистоты поверхности. 3. Определение нормативной скорости резания Vм/мин. И соответствующей ей частоты вращения n, мин-1. По значению скорости выбирается потребная частота вращения шпинделя, которая корректируется по паспорту станка. 4. Определяются усилия и мощности резания по выбранным значениям t, S и V. 5. Проверка возможности осуществления выбранного режима резания на заданном станке по его эксплуатационным данным. Если найденный режим не может быть осуществлен на заданном станке, а выбранная подача удовлетворяет, необходимо уменьшить скорость резания. Уменьшение скорости V осуществляется вводом поправочного коэффициента изменения скорости Kv в зависимости от отношения мощности на шпинделе, допустимой станком, к мощности по нормативам. 6. Корректировка выбранного режима по станку в соответствии с его паспортными данными. Пример выполнения расчета Рассчитать режим резания при предварительной обточке детали типа вал на станке 16К20. Исходные данные: род и размер заготовки - прокат, сталь 45; sв=550 МПа; D=80 мм; d=68 мм; l=275 мм; условия выполнения операции - заготовка устанавливается в самоцентрирующийся патрон с поджатием центра задней бабки. Решение: Рис. 2. Эскиз обработки Выполнение эскиза обработки. 2. Выбор режущего инструмента. Для обтачивания вала из стали 45 принимаем токарный проходной резец прямой правый с пластиной из твердого сплава Т5К10 [2] или [3] j=45°; j1=10°; с=4 мм (толщина пластинки); ВхН=25х25 (сечение державки); Ip=1,5 Н (вылет резца). Назначение режимов резания. Расчет режимов резания выполним в традиционной последовательности с использованием данных работы [7]. 3.1 Глубина резания. При черновой обработке припуск срезаем за один проход , тогда мм 3.2 Назначаем подачу. Для державки резца сечением 25х25 мм, диаметра обработки до 100 мм и глубины резания до 8 мм рекомендуется подача S=0,5...0,7 мм/об; Проверим допустимость рекомендуемой подачи по мощности электродвигателя , прочности державки резца и прочности пластинки твердого сплава. Для глубины резания t=6 мм, мощности электродвигателя Nд=8 кВт и для резца j1 > 0° допускается подача S = 0,7мм/об. Для стали с пределом прочности sв = 550 МПа (55 кг/мм2) поправочный коэффициент Кмs = 1,07. Следовательно, подача, допускаемая мощностью электродвигателя (из условий обеспечения работы для твердого сплава со скоростью не ниже 50 м/мин) S = 0,7×1,07 = 0,75 мм/об. Для резца с державкой сечением 25х25 мм и глубиной резания t = 6 мм находим подачу S =3 мм/об. Умножив эту подачу на поправочный коэффициент Кмs = 1,07, соответствующий стали с пределом прочности sв = 550 МПа (55 кг/мм2), и Кмs = 0,58, соответствующий вылету резца l = 1,5H, найдем подачу, допустимую прочностью державки резца: S = 3×1,07×0,58 = 1,86 мм/об. Для резца с главным углом в плане j = 45°, толщиной пластинки твердого сплава с = 4 мм и для глубины резания t = 6 мм находим подачу S = 1,11 мм/об. С учетом поправочного коэффициента для стали (sв = 550 МПа), Кмs = 1,07, допускается подача по прочности пластинки твердого сплава S = 1,11×1,07 = 1,19 мм/об. Из сопоставления подач S = 0,7 мм/об, S = 1,86 мм/об и S = 1,19 мм/об, видим, что величину подачи лимитирует мощность электродвигателя. Подача, допустимая мощностью электродвигателя, не ограничивает максимальную подачу S = 0,7 мм/об. Такая подача имеется на станке (согласно паспортным данным), следовательно, ее и примем для выполнения технологического перехода обработки Æ68 . 3.3. Скорость резания и частота вращения шпинделя. Для глубины резания t=6 мм резца проходного прямого с главным углом в плане j = 45° для S = 0,7 мм/об соответствует V = 100 м/мин, Pz = 6630 H, Nэ = 10,7 кВт. Определяем поправочные коэффициенты для измененных условий резца. В данном примере необходимо учесть только поправочный коэффициент в зависимости от предела прочности обработанного материала sв. Для sв = 550 МПа находим Kmv= 1,18, , . Следовательно, для заданных условий обработки нормативные значения V, Pz и Nэ составляют: V = 100×1,18 = 118 м/мин; Pz = 6630×0,92 = 6100 Н; Nэ = 10,7×1,09 = 11,6 кВт. Найденный режим не может быть осуществлен на заданном станке , так как эффективная мощность , потребная на резание Nэ = 11,6 кВт, выше мощности на шпинделе, допустимой номинальной мощностью электродвигателя (7,5 кВт по паспорту станка). Необходимо уменьшить скорость резания. Коэффициент изменения скорости резания зависит от отношения мощности на шпинделе, допускаемой станком, к мощности по нормативам. В данном примере это отношение будет 7,5/11,6 = 0,6. Для этого соотношения коэффициент изменения скорости резания: Kv = 0,55 м/мин. Скорость резания, установленная по мощности станка , V = 188×0,55 = 65 м/мин Частота вращения шпинделя об/мин По паспорту станка выбираем n = 250 об/мин. Тогда фактическая скорость резания м/мин. Окончательно для перехода обработки Æ80: глубина резания t=6мм, подача S = 0,7 мм/об, n = 250 об/мин, Vф = 62,8 м/мин. 4. Основное время мин. где L - путь резца L=l+l1=275+6=281 мм здесь l1 - величина врезания резца (для данного примера). Для глубины резания t = 6 мм и главном угле в плане j = 45° находим l1 = 6 мм; l - длина обработанной поверхности. Порядок выполнения работы Пользуясь методическими указаниями и дополнительной литературой, изучить порядок определения режима резания. Ознакомиться со справочником [7]. Выполнить эскиз обработки. Выбрать режущий инструмент, выполнить эскиз. Назначить глубину резания. Определить подачу. Определить скорость, силу и мощность затрачиваемую на резание. Определить частоту вращения шпинделя и скорректировать по паспорту станка. Определить действительную скорость резания. Определить основное технологическое время. Составить отчет по форме. Содержание и форма отчета Определить режимы резания по таблицам нормативов (по заданному варианту) для обработки на токарно-винторезном станке 16К20. Исходные данные приведены в таблице. Форма отчета Наименование работы. Цель работы. Задание. Эскиз обработки. Эскиз режущего инструмента Расчет параметров режима резания согласно индивидуальному заданию. Таблица3. Варианты задания к работе №3
Практическая работа №4. Назначение режима резания при сверлении, зенкеровании и развертывании Цель работы: Изучить методику назначения режимов резания по таблицам нормативов. Ознакомиться и приобрести навыки работы с нормативами. Основные понятия Наиболее распространенным методом получения отверстий резанием является сверление. Движение резания (главное движение) при сверлении – вращательное движение, движение подачи – поступательное. В качестве инструмента при сверлении применяются сверла. Самые распространенные из них – спиральные, предназначены для сверления и рассверливания отверстий , глубина которых не превышает 10 диаметров сверла. Шероховатость поверхности после сверления Ra = 12,5…6,3 мкм, точность по 11-14 квалитету. Градация диаметров спиральных сверл должна соответствовать ГОСТ 885-86. Для получения более точных отверстий (8…9 квалитет) с шероховатостью поверхности Ra = 6,3…3,2 мкм применяют зенкерование. Исполнительные диаметры стандартных зенкеров соответствуют ГОСТ1677-85. Развертывание обеспечивает изготовление отверстий повышенной точности (5-7 квалитет) низкой шероховатости до Ra = 0,4 мкм. Исполнительные размеры диаметров разверток из инструментальных сталей приведены в ГОСТ 11174-85, с пластинками из твердого сплава в ГОСТ 1173-85. Отличительной особенностью назначения режима резания при сверлении является то, что глубина резания t=D/2, при рассверливании, зенкеровании и развертывании. , мм. При рассверливании отверстий подача, рекомендуемая для сверления, может быть увеличена в 2 раза. Порядок назначения остальных элементов режима резания аналогичен назначению режимов резания при токарной обработке. Средние значения припусков на диаметр, снимаемых зенкерами и развертками см. в приложении 4. |