Курсовая. "Назначение и расчет режимов резания на различные виды операций механической обработки"
 Скачать 0.65 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Лысьвенский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» Факультет: профессионального образования Направление: 15.03.05 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств КУРСОВАЯ РАБОТА По дисциплине: "Резание материалов" На тему: “Назначение и расчет режимов резания на различные виды операций механической обработки”. Выполнил: Студент группы ТМС-14-1боз Шифр 14-ЛФоз-071 Останин С.Ю. ________________________ (Подпись) Руководитель: Сошина Т.О. ________________________ (Подпись) Курсовая работа допущена к защите «___»________201__ г. Курсовая работа защищена «___»________201__ г. _____________ (Оценка) Лысьва 2017 г. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………..……..….3 1.НАЗНАЧЕНИЕ И РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭМПИРИЧЕСКИХ ФОРМУЛ И НОРМАТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ………………………………….………..…6 2.НАЗНАЧЕНИЕ И РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ НА ФРЕЗЕРНУЮ ОПЕРАЦИЮ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭМПИРИЧЕСКИХ ФОРМУЛ И НОРМАТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ ……………………………………….…..12 3.НАЗНАЧЕНИЕ И РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ ОТВЕРСТИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭМПИРИЧЕСКИХ ФОРМУЛ И НОРМАТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ………………………………………….....15 4.РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ КРУГЛОМ НАРУЖНОМ ШЛИФОВАНИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭМПИРИЧЕСКИХ ФОРМУЛ И НОРМАТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ………………………………….……...….18 ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………..…..23 Список использованной литературы…………………………………………..24 ВВЕДЕНИЕРежимы резания являются основой любого технологического процесса, и их назначение служит одним из главных условий создания эффективных и ресурсосберегающих технологий машиностроительного производства. К основным элементам режимов резания относят глубину резания, подачу, скорость и силу резания, необходимые для выполнения рабочего перехода технологической операции механической обработки детали. Цель выполнения данной курсовой работы –это закрепление и обобщение знаний, полученных во время изучения курса и применение этих знаний к комплексному решению инженерной задачи по проектированию режимов резания на различные виды операций механической обработки детали. При выполнении данной работы предполагается решить следующие задачи: - систематизировать, закрепить и расширить теоретические знания, а также развить расчетные навыки ; - ознакомиться с особенностями элементов режима резания основных операций механической обработки и привить навыки самостоятельного решения инженерно-технических задач, умения рассчитывать и определять составляющие режима резания, силы и мощности резания на основе полученных знаний; - освоить технику расчета режимов резания табличным и аналитическим методами; - научиться работать со справочной и методической литературой; защищать самостоятельно принятое техническое решение. Назначение режимов резания может быть выполнено двумя способами: - расчетно-аналитическим, при котором режимы резания подсчитывают по эмпирическим (полученным опытным путем) формулам теории резания; - статистическим, при котором режимы резания назначают по справочным таблицам общемашиностроительных нормативов режимов резания. Независимо от выбранного способа, параметры режимов резания назначают таким образом, чтобы достичь наибольшей производительности труда при наименьшей себестоимости данной технологической операции. Эти условия удается выполнить при работе инструментом рациональной конструкции, с экономически целесообразной геометрией его режущей части, с максимальным использованием всех эксплуатационных возможностей станка. Расчеты режимов резания целесообразно сравнить с нормативными данными, что позволит сделать заключение о соответствии результатов назначения режимов резания обоими методами. Подход к назначению режимов резания в условиях реального производства позволит не только правильно их задать, но и понять принципы формообразования поверхностей деталей при их механической обработке на металлорежущих станках. Основные элементы режимов резания: - глубина резания tопределяется расстояниеммежду обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренным по перпендикуляру к последней. - подачей sназывают перемещение инструмента (заготовки) за один оборот (рабочий ход) заготовки (инструмента). - скорость резания v это отношение перемещения режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой поверхности к времени обработки. При расчете или выборе режимов резания учитывают также расчетные размеры (длину L обработки, диаметр D или ширину В обрабатываемой поверхности), приводят частоту вращения п шпинделя станка (или заготовки), определяют основное технологическое время Т0. Важным элементом является припуск Z на механическую обработку, по которому по принятой глубине резания t рассчитывается число рабочих ходов i. При необходимости определяют составляющие усилия резания, мощность резания и другие параметры. На назначение режимов резания также влияет форма детали, точность размеров и шероховатость ее отдельных поверхностей, жесткость, материал, а также твердость и другие свойства обрабатываемого материала. В ряде случаев выясняют способ получения заготовки, назначение и особенности детали, особые требования к ее обработке. Еще одним важным фактором является информация об объеме производства (общее количество деталей) и техническом оборудовании предприятия (наличие необходимых станков и приспособлений). 1.НАЗНАЧЕНИЕ И РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭМПИРИЧЕСКИХ ФОРМУЛ И НОРМАТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ 1.1. Выбор геометрических параметров режущего инструмента Таблица 1 - Выбор геометрических параметров режущего инструмента
Исходные данные: Наружного диаметра 58 мм. Требуемая шероховатость: Rа=1,25; Длина обработки : l = 50 мм; Материал заготовки: ЛС63-2 Обработка ведется проходным упорным резцом с твердосплавной пластинкой ВК3. Оборудование: токарный станок с ЧПУ SL - 30 1.2. Расчет режимов резания на чистовую токарную операцию по обработке наружного диаметра 58 мм. 1.2.1 Назначение глубины резания Глубина резания определяется припуском на обработку. Когда подача более чем в два раза превышает глубину резания, для резцов с пластинками из твердого сплава можно руководствоваться следующим. Для обработки ЛС63-2 резцами с пластинками из твердого сплава марки ВК3 глубина резания t = 0,2мм. 1.2.2 Назначение подачи На глубину резания 0,5 мм при черновой обработке назначаем подачу 0,08 мм/об [6, с.266]. 1.2.3 Назначение скорости:  [34 с.134]где  - скорость резания, м/мин.;T – период стойкости инструмента, 30-60 мин; [6, с.262]; t – глубина резания, принимаем 0,5мм;  - подача, мм.; принимаем  - 0,08 мм [6,с.262]; - произведения коэффициентов поправок; - показатели степеней,  ;  - коэффициент, характеризующий обрабатываемые свойства материала и условия обработки, Сv=485 [6, с. 268] где  - поправочный коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания, ; [6,с.263];  - поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания, Кuv=1,0; [6,с.263]; - поправочный коэффициент, Kmv=1,0; [6,с.263] = 252,3 м/мин.1.2.4 Расчет частоты вращения шпинделя n:  где V- скорость резания, м/мин.  - диаметр заготовки, Дз = 59 ммn=  об/мин.Сравниваем с частотой вращения шпинделя по паспорту станка  ,  1.2.5 Действительная скорость резания:  , м/мин, , м/мин.1.2.6 Расчет силы резания  : где  - коэффициент, учитывающий характеристику материала и условия обработки,   - показатели степеней,  [6:с.273];  - действительная скорость резания; - поправочный коэффициент, учитывающий конкретные условия обработки.  где  - поправочный коэффициент где  - коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на состояние силы резания;  , [6:с.275]  .1.2.7 Расчет мощности резания  : , кВт, кВт. , кВт,где  - мощность на шпинделе станка - мощность станка;  кВт. - коэффициент полезного действия; =0,85. , 0,1318,7Условия позволяют вести обработку детали т.к. мощность резания не превышает мощность на шпинделе станка. 1.2.8 Расчет машинного времени  :Тм=  , мин. Тм= мин.где L- длина хода инструмента, мм;  L=52+6+4 = 62 мм, число проходов; i = 1 где  - длина детали, мм; - длина врезания и перебега, мм.1.3 Табличный метод расчета режимов резания на остальные операции Необходимые данные беру по [9] и [10]. Результаты расчетов занесем в таблицу 1. Исходные данные: материал детали: ЛС63-2 (латунь свинцовая) инструментальный материал: ВК3 инструмент: -резец проходной упорный ГОСТ 18879-73 -резец проходной отогнутый ГОСТ 18877-73 - резец расточной проходной для глухих отверстий ГОСТ 18883-73 - резец отрезной ГОСТ 18884-73 -сверло 6,3 мм Р6М5 ГОСТ 10903-77 -сверло центровочное Р6М5 ГОСТ 14952-75 - зенкер для снятия фасок Р6М5 с углом 600 ГОСТ 14953-80 - зенкер для снятия фасок Р6М5 с углом 1200 ГОСТ 14953-80 Таблица 1- Расчет режимов резания
2.НАЗНАЧЕНИЕ И РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ НА ФРЕЗЕРНУЮ ОПЕРАЦИЮ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭМПИРИЧЕСКИХ ФОРМУЛ И НОРМАТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ 2.1. Расчет режимов резания на вертикально-фрезерную операцию по обработке паза h = 2 мм, В = 12 мм, L = 21,5 мм. Выбираем фрезу концевую 12 из материала Р6М5. 2.1.2 Осевое врезание:  где  - диаметр инструмента, 12 мм;T – период стойкости инструмента, 80 мин; [6, с.290 таб. 40];  - постоянная для скорости резания Cv = 103 [6,с.286 таб. 39];t – глубина резания, принимаем 2 мм; Sz – подача, мм.; принимаем Sz = 0,05 мм/зуб. [6,с.286 таб. 38]; В- ширина паза, 12 мм; Z- число зубьев фрезы 4; Остальные значения указаны выше.  где  , [6,с.286 таб 39].2.1.3 Расчет частоты вращения шпинделя  , об/мин, По паспортным данным станка принимаем  , диапазон станка HAAS CN.2.1.4 Действительная скорость резания:  2.1.5 Расчет силы резания  где Sz- подача на зуб, Sz = 0,05 мм/зуб; [6:с.282]; В- ширина паза, мм.; Z- число зубьев; Д- диаметр фрезы, мм;  , [6:с.291]остальные значения указаны выше.  .2.1.6 Расчет мощности резания Nрез  , кВт, кВт.2.1.7 Мощность на шпинделе станка , кВт, кВт.Nрез Nшп 0.2 18.2 Обработка возможна, т.к. мощность резания меньше мощности шпинделя. 2.1.8 Расчет машинного времени  , мин,  мингде Sм- подача минутная вертикальная = 0,05*4*1775 = 355 мм/мин; [6:с.408]; где L- длина хода инструмента, мм; L=21,5+5+13,5 = 40 мм, число проходов; i = 1 где - длина детали,= 21.5 мм;- длина врезания и перебега,= 5+13,5мм.число проходов; i = 1 3.НАЗНАЧЕНИЕ И РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ ОТВЕРСТИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭМПИРИЧЕСКИХ ФОРМУЛ И НОРМАТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ 3.1 Исходные данные: чертеж детали с отверстием; размеры отверстия – D=6, глубина 26мм; оборудование – сверлильно-фрезерный станок HAAS CN ; операция вертикально-сверлильная по обработке отверстия. 3.1.2 Выбор режущего инструмента. Производится в зависимости от точности и шероховатости отверстия. Назначаем инструмент: Сверло спиральное 6мм Р6М5 (ГОСТ10903-77). 3.2 Расчет режимов резания на сверление 3.2.1 Расчет глубины резания: [6,ст. 184]  , мм где D=6 мм – диаметр отверстия; 3.2.2. Нахождение подачи. Sо= 0,27 мм/об. [6,ст. 427] 3.2.3 Расчет скорости резания при сверлении. [6,ст. 427]  , мм/мин где m=0,125 Cv=28,1; y=0,55; q=0,25; T=35 мин. Находим коэффициент: Kv=Kmv*Knv*Kuv , где Kmv=1; Knv=0.9; Kuv=1; [6,ст.287,табл.39]  м/мин.3.2.4 Расчет частота вращения сверла:  об/мин где V=37,3 м/мин- скорость резания; D=6мм - диаметр сверла; Расчетное значение np сравниванием с паспортными данными станка и выбираем ближайшее меньшее - nст= 1980 об/мин. Пересчитаем действительную скорость резания:  м/мин 3.2.5 Расчет осевой силы резания. По осевой силе Р можно определить мощность, затрачиваемую на резание.  где Cp=31,5; y=0,8; q=1,0; Kmp=0,7; [6,ст.287,табл.39]  кГс3.2.6 Расчет мощности резания при сверлении.  кВт 2.1.7 Расчет мощности на шпинделе станка , кВт, кВт.Nрез Nшп 0.28 18.2 Обработка возможна, т.к. мощность резания меньше мощности шпинделя. 3.2.8 Расчет машинного времени:  , мин где L=lд+l1+l2=26+3+7=36 мм – полный путь проходимый сверлом; lд=26 мм – длина отверстия; l1=3 мм – величина врезания; l2=7 мм – величина перебега; i= 1- число проходов; nст и Sст – режимы обработки, уточненные по паспортным данным станка;  мин.3.3 Табличный метод расчета режимов сверлени на остальные операции. Необходимые данные беру по [9] и [10]. Результаты расчетов занесем в таблицу 2. Таблица 2- Расчет режимов резания
4.РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ КРУГЛОМ НАРУЖНОМ ШЛИФОВАНИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭМПИРИЧЕСКИХ ФОРМУЛ И НОРМАТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ 4.1 Исходные данные: материал заготовки ЛС63-2 длина обрабатываемой поверхности l = 50 мм диаметр детали после обработки d = 58 мм требуемая шероховатость обработанной поверхности Ra = 0,8 мкм точность обработки -6 квалитет круглошлифовальный станок 3М151 4.2 Определение формы, размеров и характеристики круга По паспорту круглошлифовального станка 3М151 [14.табл. 1 приложений] выбираем форму и размеры круга: 250×50. Характеристику абразивного круга выбираем [14. табл. 2 приложений] – 53С 50 С1 К 5. Окончательная характеристика абразивного круга выявляется в процессе пробной эксплуатации с учётом конкретных технологических условий. 4.3 Расчет режимов резания на шлифование 4.3.1 Определение припуска на обработку припуск на диаметр 2h равен 0,45 мм.[14. Табл. 3 приложений].Шлифо- вание осуществляем за два перехода – черновой и чистовой.   4.3.2 Определение глубины резания поперечной подачи s пoп 1 = 0,03 мм/ 2х; s поп 2 = 0,02 мм/ 2х. [14. Глава5] 4.3.3 Определение скорости вращения детали - для чернового шлифования nд1 = 100 об/мин, [14 табл. 4 приложений] - для чистового шлифования nд2 = 200 об/мин, [14 табл. 4 приложений] Скорость вращения детали определяем по формуле:    4.3.4 Определение продольной подачи Определение продольной подачи в долях от ширины круга: Sпр1 = 0,5B = 0,5 ·50 = 25 мм/об, Sпр2 = 0,3B = 0,3·50 = 15 мм/об. Определим скорость продольной подачи стола станка в м/мин:     На станке 3М151 максимальная скорость перемещения стола со- ставляет 5 м/мин, условие выполняется. 4.3.5 Определим скорость вращения шпинделя:   Уточним скорость вращения детали: 4.3.6. Определение окружной скорости абразивного круга Полагаем, что используем новый круг, тогда из паспорта nкр = 1590 об/мин и по формуле :   На станке 3М151 максимальная скорость абразивного круга составляет 35 м/сек, условие выполняется. 4.3.7. Проверка выбранного режима резания Мощность, затрачиваемая на резание Nр должна быть меньше или равна мощноcти на шпинделе Nшп: Nр ≤ Nшп = Nэ · η, где Nэ – мощность электродвигателя станка, кВт, η – кпд привода шлифовального станка. Для станка 3М151 Nэ = 10 кВт, η = 0,8. Определяем мощность на шпинделе: Nшп = 10·0,8 = 8 кВт. Определяем мощность резания для чернового шлифования с поперечной подачей на двойной ход по формуле: Nρ = СN · Vдr · tx · Sпрy · dq , кВт где СN – постоянный коэффициент,(14. табл. 5 приложений) CN = 1,3; Vд1 –скорость вращения детали, м/мин, Vд1 = 16,5 м/мин; t – глубина резания, t = Sпоп= 0,03 мм/2ход; Sпр – продольная подача, мм/об, Sпр = 12,5 мм/об; d – диаметр шлифования, d = 58 мм. Показатели степени r, x, q и z выбираем по(14 табл. 5приложений): r = 0,75; x = 0,85; y =0,7; q = 0. Nρ1=1,3∙18,20,75·0,030,85·250,7 = 4,19 кВт, Nр ≤ Nшп = 4,19 кВт≤ 8 кВт, условие выполняется. Nρ2=1,3∙36,40,75·0,020,85·150,7 = 5,12 кВт, Nр ≤ Nшп = 5,12 кВт≤ 8 кВт, условие выполняется. 4.3.8 Проверка по условию бесприжогового шлифования Условием бесприжогового шлифования является непревышение удельной мощности резания допустимой: Nуд. р ≤ Nуд. д . Допустимое значение удельной мощности резания определяем по форму-ле: Nуд.д = CN0·Vд0,4 где CN0– постоянный коэффициент, который зависит от твердости круга, для выбранного нами круга при СМ2 – CN0 = 0,037 (14 табл. Прил); Vд – скорость вращения детали, м/мин., тогда: Nуд.д1 = 0,037·18,20,4=0,12 кВт/мм Nуд.д2= 0,037·36,40,4=0,16 кВт/мм Проверку выбранного режима по условию бесприжогового шлифования делаем как для чернового, так и для чистового шлифования, учитывая условия Nρ1 = Nρ2 = Nшп  Так как для чернового и чистового шлифования Nуд.р ≤ Nуд.д (0,12 ; 0,16≤0,0,16 ), то условие бесприжогового шлифования выполняется. 4.3.9 Определение основного времени При шлифовании с поперечной подачей:  минЧисло рабочих ходов при шлифовании с продольной подачей определяет- ся по формулам:  ,  где k1, k2 – поправочный коэффициент, учитывающий добавочное число рабочих ходов без поперечной подачи (на выхаживание) с целью повышения точности, соответственно для чернового и чистового шлифования; принимаем k1 = 1,2; k2 = 1,6. Так как число рабочих ходов должно быть только целым числом, округ- ляют его до целого числа, тогда:   Подставим найденные значения в формулу:  минЗАКЛЮЧЕНИЕ В данной работе мы ознакомились с особенностями режимов резания основных операций механической обработки и получили навыки самостоятельного решения инженерно-технических задач. Научились рассчитывать и определять составляющие режима резания, силы и мощности резания для различных видов операций механической обработки детали на основе полученных знаний. Полученные в результате расчетной работы данные, соответствуют характеристикам выбраного нами оборудования, что позволяет обработать данную деталь. При выполнении данной работы решили следующие задачи: а) систематизировали, закрепили и расширили теоретические знания, а также развили расчетные навыки; б) освоили технику расчета режимов резания табличным и аналитическим методами; в) научились работать со справочной и методической литературой В ходе выполнения данной работы были закреплены знания, полученные во время изучения курса, которые были применены к решению данной задачи. Список использованной литературы 1.Марков В.В. Расчет режимов резания. Курсовое и дипломное проектирование по технологии машиностроения: учебное пособие / В.В. Марков, А.В. Сметанников, П.И. Кискеев, Л.И. Лебедева, Д.А. Ветчинников. – Орел: Орел-ГТУ, 2010. – 112 с. 2.Аршинов В.А. Резание металлов и режущий инструмент. М.: Машиностроение, 1976; 3.Грановский Г.И. Резание металлов. М.: Высшая школа, 1985; 4.Яшерицын П.И. Основы резания материалов и режущих инструментов. Минск: Высшая школа, 1981; 5.Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов. Справочник. М.: Машиностроение, 1990; 6.Справочник технолога машиностроителя т.2. Под ред. Косиловой А.Г. М.: Машиностроение, 1986; 7.Общемашиностроительные нормативы режимов резания. Справочник т.1. М.: Машиностроение, 1991; 8.Общемашиностроительные нормативы режимов резания. Справочник т.2. М.: Машиностроение, 1991; 9.Кащук В.А. Справочник шлифовщика. М.: Машиностроение, 1988; 10.Справочник металлиста т.3. Под ред. Малова А.Н. М.: Машиностроение, 1977; 11. Обработка металлов резанием. Справочник технолога. М.: Машиностроение, 1988; 12. Справочник токаря-универсала. М.: Машиностроение, 1986; 13. Захаров В.А. Токарь. М.: Машиностроение, 1989. 14. Колокатов А.М., Байкалова В.Н. Шлифование абразивным и алмазным инструментом: Учебное пособие / А.М. Колокатов, В.Н. Байкалова. М.: Издательство РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2015. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
,
,
