Теория Резания (146415)

Посмотреть архив целиком

1



Министерство образования Украины

Национальная горная академия Украины















Методические указания

по практическим занятиям

для студентов специальностей 7.09.02.02










Кафедра технологии горного машиностроения


















Днепропетровск, 1998

Общие указания


Методические указания разработаны в соответствии с программой предмета "Теория резания, тепловые процессы в технологических системах" для специальности 1201 "Технология машиностроения".

Цель данного методического указания - оказать помощь при изучении и приобретении практических навыков при выборе инструмента и его геометрии, определении параметров режимов резания, сил резания, а также при расчете основного технологического времени.


Практическое занятие № 1.


Определение сил, действующих при точении, и мощности.

Цель работы: изучить методику расчета сил резания и мощности, затрачиваемой на резание, аналитическим способом.

Ознакомиться и приобрести навыки работы со справочной литературой.


Общие сведения


Для изучения действия силы сопротивления резанию принято ее раскладывать на три взаимно перпендикулярные составляющие силы, направленные по осям координат станка: Px - осевая сила; Py - радиальная сила; Pz - тангенциальная сила, которую обычно называют силой резания [1] .

Осевая сила Px действует вдоль заготовки, при продольном точении противодействует механизму подач.

Радиальная сила Py - отжимает резец, ее реакция изгибает заготовку.

Сила резания Pz направлена по касательной к поверхности резания, определяет расходуемую мощность на резание Np.

Составляющие силы резания при точении рассчитывают по аналитической формуле :


Pz(x,y)=10CptxSyVnKp , H


где Cp - коэффициент , учитывающий условия обработки;

x,y,n - показатели степени;

t - глубина резания, мм;

S - подача, мм/об;

V - скорость резания, м/мин;

Кр - обобщенный поправочный коэффициент, учитывающий изменение условий по отношению к табличным.

,

где - поправочный коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала;

- коэффициенты, учитывающие соответствующие геометрические параметры резца .

Мощность резания рассчитывают по фориуле

где Pz - сила резания, Н;

V - скорость резания, м/мин.


Пример решения задачи

Определить силы, действующие при продольном точении заготовки из стали 40Х с пределом прочности , резцом с пластиной из твердого сплава Т5К10. Определить мощность резания. Глубина резания t=3 мм, подача S=0,8 мм\об, скорость резания V=67 м/мин.

Геометрические параметры резца: форма передней поверхности - радиусная с фаской;

Решение

  1. Силы резания при точении

Pz(x,y)=10CptxSyVnKp

  1. Определяем значения постоянной и показателей степени [2],

х=1,0 y=0,75 n= - 0,15

x=1,0 y=0,5 n= - 0,4

x=0,9 y=0,6 n= -0,3

1.2 Определяем значения поправочных коэффициентов

n=0,75 [2],

; n=1 [3],

n=1,35 [2],

Поправочные коэффициенты, учитывающие геометрию резца [2],

- учитывается только для резцов из быстрорежущей стали

Pz=10300310,80,7567-0,150,950,941,25=4050 H

Px=10339310,80,567-0,40,931,112=1685,5 H

Py=1024330,90,80,667-0,30,910,772=1611 H

2. Мощность резания


Задание на практическое занятие №1

Выполнить расчет силы резания (Pz) и мощности, затрачиваемой на резание по заданному варианту.

Исходные данные приведены в таблице1.

Порядок выполнения работы

  1. Пользуясь инструкцией и литературой [1,2], изучить методику и выполнить расчет по заданию.

  2. Составить отчет по форме 1.

Форма 1

  1. Наименование работы.

  2. Цель работы.

  3. Задание.

  4. Расчет силы резания и мощности, затрачиваемой на резание.

Таблица 1

Варианты задания к практическому занятию 1

Номер вари-анта

Материал заготовки

Режим резания

Геометрические параметры резца*



t,

мм

S,

мм

V,

м/мин









r,

мм

Форма перед-ней повер-хности

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11


Сталь 20, в=550 МПа

4

0,7

140

45

8

10

5

1

Радиусная с фаской

2

Серый чугун СЧ10, НВ 160

5

0,78

60

60

8

5

10

1

Плоская

3

Сталь 12Х18Н9Т; НВ180

1

0,21

265

90

12

10

0

2

Радиусная с

4

Сталь 14Х17Н2; НВ200

1,5

0,195

250

90

12

10

0

2

фаской

5

Серый чугун СЧ30, НВ 220

1,5

0,26

150

45

10

5

-5

2

Плоская

6

Серый чугун СЧ20, НВ 210

2

0,35

155

45

10

12

0

1

Радиусная с

7

Сталь 38ХА, в=680 МПа

3

0,61

120

60

8

10

5


фаской

8

Сталь 35, в=560 МПа

1,5

0,2

390

60

12

15

0



9

Серый чугун СЧ15, НВ 170

4,5

0,7

65

90

8

5

0


Плоская

10

Серый чугун СЧ10, НВ 160

3,5

0,6

65

45

10

10

5



11

Сталь 40ХН, в=700 МПа

1,5

0,3

240

60

12

10

-5

2

Радиусная с

12

Сталь Ст3, в=600 МПа

5

0,8

240

60

10

5

0


фаской

13

Сталь 40Х, в=750 МПа

1,0

0,15

240

90

12

10

-5



14

Сталь Ст5, в=600 МПа

3,5

0,52

130

45

8

10

5

1


15

Серый чугун СЧ20, НВ 180

4,0

0,87

75

60

8

5

10


Плоская

16

Серый чугун СЧ20, НВ 200

2,5

0,25

100

45

10

5

0




Продолжение табл. 1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

17

Сталь 20Х, в=580 МПа

1,0

0,125

180

45

12

15

0


Радиусная с

18

Сталь 50, в=750 МПа

2,0

0,25

150

60

10

12

5

2

фаской

19

Бронза Бр АЖН 10-4, НВ170

1,5

0,15

130

60

6

20

10


Плоская с

20

Латунь ЛМцЖ 52-4-1, НВ100

2,5

0,3

80

90

8

25

-5

1

фаской

21

Серый чугун СЧ30, НВ 220

1,5

0,1

130

45

10

8

0

15

Плоская

22

Серый чугун СЧ20, НВ 200

3

0,4

90

90

8

10

-5


23

Сталь 30ХН3А, в=800 МПа

5

0,8

110

60

12

12

-5


Радиусная с

24

Сталь 30ХМ, в=780 МПа

2,5

0,2

100

45

10

10

2

2

фаской

25

Сталь 45, в=650 МПа

4

1,2

90

60

8

15

0



26

Сталь 15Х, в=687 МПа

2,0

0,35

100

45

6

8

5

1,5


27

Ковкий чугун КЧ30, НВ 163

3,0

0,5

120

90

8

10

0

1

Плоская

28

Сталь 20ХНР, в=700 МПа

4,5

0,06

80

60

12

5

-5



29

Сталь 30Г, в=550 МПа

1,5

0,35

120

45

10

12

10

2


30

Сталь 35ХГСА, в=700 МПа

2,5

0,05

140

90

8

5

0



* Для всех вариантов принять резец с пластиной из твердого сплава.


ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №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;

Kv - 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 (2.3)

Основное технологическое (машинное) время - время, в течение которого происходит снятие сружки без непосредственного участия рабочего

, мин (2.4)

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, =12 мм.

y=tctg ,

где t - глубина резания;

- главный угол в плане резца.

Пример решения задачи

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 в=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

  1. Выполнение эскиза обработки.



рис. 1

  1. Выбор режущего инструмента

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:

=150 ; =12; =0 [3],

=600 ; 1=150; [3],

r=1 мм; f=1 мм; [3].

  1. Назначение режимов резания

3.1. Глубина резания. При черновой обработке припуск срезаем за один проход, тогда


  1. 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=0,61,2 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.

  1. 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=KmvKnvKuvKv

, [2], [3],

где Kr=1; nv=1 [2],

тогда

Knv=0,8 [2] или [3],

Kuv=0,65 [2] или [3],

Kv=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.

  1. Действительная скорость резания

, м/мин; м/мин.

  1. Основное время

, мин

Путь резца L=l+y + , мм

Врезание резца y=tctg=3ctg 600=30,58=1,7 мм

Пробег резца =1,3 мм.

Тогда L=280+1,7+1,3=383 мм.

мин.

Задание на практическое занятие №2

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.

Порядок выполнения работы

  1. Пользуясь инструкцией и дополнительной литературой, изучить методику определения режима резания. Ознакомиться со справочником [2] или [3]. Ознакомиться с условием задания.

  2. Выполнить эскиз обработки.

  3. Выбрать режущий инструмент.

  4. Назначить глубину резания.

  5. Определить подачу.

  6. Рассчитать скорость резания.

  7. Определить частоту вращения шпинделя и скорректировать по паспорту станка.

  8. Определить действительную скорость резания.

  9. Рассчитать основное технологическое время.

  10. Составить отчет по форме 2.

Таблица 2

Номер вари-анта

Заготовка, материал и его свойства

Вид обработки и параметр шероховатости

D, мм

d, мм

l, мм

1

2

3

4

5

6

1

Прокат. Сталь 20, в=500 МПа

Обтачивание на проход Ra=12,5 мкм

90

82h12

260

2

Отливка с коркой. Серый чугун СЧ 20, НВ160

Обтачивание на проход Ra=12,5 мкм

120

110h12

310

3

Поковка. Сталь 12Х18Н9Т, НВ180

Обтачивание в упор Ra=1,6 мкм

52

50e9

400

4

Прокат. Сталь 14Х17Н2, НВ200

Растачивание в упор Ra=3,2 мкм

90

93H11

30

5

Отливка без корки СЧ30, НВ220

Растачивание на проход Ra=3,2 мкм

80

83H11

50

6

Отливка с коркой. Серый чугун СЧ 20, НВ210

Растачивание на проход Ra=12,5 мкм

120

124H12

100

7

Прокат. Сталь 38ХА, в=680 МПа

Обтачивание на проход Ra=12,5 мкм

76

70h12

315

8

Обработанная. Сталь 35, в=560 МПа

Растачивание на проход Ra=3,2 мкм

97

100H11

75

9

Отливка с коркой. Серый чугун СЧ 15, НВ170

Обтачивание в упор Ra=12,5 мкм

129

120h12

340

10

Обработанная. Серый чугун СЧ 10, НВ160

Подрезание сплошного торца Ra=12,5 мкм

80

0

3,5

11

Поковка. Сталь 40ХН, в=700 МПа

Растачивание на проход Ra=3,2 мкм

77

80H11

45

12

Обработанная. Сталь Ст3, в=600 МПа

Подрезание сплошного торца Ra=12,5 мкм

90

0

5

13

Прокат. Сталь 40Х, в=750 МПа

Обтачивание в упор Ra=0,8 мкм

68

62e9

250

14

Обработанная. Сталь Ст5, в=600 МПа

Растачивание на проход Ra=12,5 мкм

73

80H12

35

15

Отливка с коркой. Серый чугун СЧ 20, НВ180

Обтачивание на проход Ra=12,5 мкм

62

58h12

210

16

Отливка с коркой. Серый чугун СЧ 20, НВ200

Подрезание втулки Ra=3,2 мкм

80

40

2,5

17

Поковка. Сталь 20Х, в=580 МПа

Растачивание сквозное Ra=1,6 мкм

48

50H9

50

18

Обработанная. Сталь 50, в=750 МПа

Подрезание торца втулки Ra=3,2 мкм

60

20

2,0

19

Отливка с коркой. Бронза Бр АЖН 10-4, НВ170

Обтачивание на проход Ra=1,6 мкм

88

85e12

140

20

Прокат. Латунь ЛМцЖ 52-4-1, НВ220

Растачивание в упор Ra=3,2 мкм

48

53H11

65


Продолжение табл. 2

1

2

3

4

5

6

21

Обработанная. Серый чугун СЧ 30, НВ220

Подрезание торца Ra=1,6 мкм

65

0

1,5

22

Обработанная. Серый чугун СЧ 20, НВ220

Обработка в упор Ra=3,2 мкм

74

80H11

220

23

Поковка. Сталь 30ХН3А, в=800 МПа

Обработка на проход Ra=12,5 мкм

105

115H12

260

24

Прокат. Сталь 30ХМ, в=780 МПа

Подрезание торца Ra=1,6 мкм

80

0

2,5

25

Обработанная. Сталь 45, в=650 МПа

Обработка на проход Ra=1,6 мкм

72

80H9

100

26

Прокат. Сталь ШХ15, в=700 МПа

Растачивание на проход Ra=3,2 мкм

90

95H11

60

27

Поковка. Ковкий чугун КЧ30, НВ163

Обтачивание на проход Ra=12,5 мкм

115

110h7

150

28

Отливка с коркой. Серый чугун СЧ 15, НВ163

Обтачивание в упор Ra=6,3 мкм

150

142h8

70

29

Прокат. Бронза Бр АЖ 9-4, в=500 МПа

Растачивание в упор Ra=12,5 мкм

60

69H11

50

30

Прокат. Сталь 35Г2, в=618 МПа

Подрезание торца втулки Ra=6,3 мкм

100

80

3,0


Практическое занятие №3

Расчет режимов резания при токарных работах с помощью нормативно-справочной литературы

Цель работы: Изучить методику назначения режима резания по таблицам нормативов. Ознакомиться и приобрести навыки работы с нормативами.

Общие положения

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:

  1. 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;

  2. 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.

  3. чистовое точение - обеспечивает получение шероховатости 3,2...1,6 Ra и точность 7-9-го квалитетов. Деталь получает окончательную форму и размеры;

  4. 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 (1=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 решения задачи

Рассчитать режим резания при предварительной обточке детали типа вал на станке 16К20.

Исходные данные: род и размер заготовки - прокат, сталь 45; в=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

  1. В
    ыполнение 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] =45; 1=10; с=4 мм (толщина пластинки); ВхН=25х25 (сечение державки); Ip=1,5 Н (вылет резца).

  1. 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 10 допускается подача S=0,7мм/об. Для стали с пределом прочности в=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=0,71,07=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 в=550 МПа (55 кг/мм2), и Кмs=0,58, соответствующий вылету резца l=1,5 H, найдем подачу, допустимую прочностью державки резца: S=31,070,58=1,86 мм/об.

Для резца с главным углом в плане =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 (в=550 МПа), Кмs=1,07, допускается подача по прочности пластинки твердого сплава

S=1,111,07=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 68 .

3.3. Скорость резания и частота вращения шпинделя. Для глубины резания t=6 мм резца проходного прямого с главным углом в плане =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 в. Для в=550 МПа находим Kmv =1,18, , .

Следовательно, для заданных условий обработки нормативные значения V, Pz и Nэ составляют: V=1001,18=118 м/мин; Pz=66300,92=6100 Н; Nэ=10,71,09=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=1880,55=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 80: 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 =45 находим l1=6 мм;

l - длина обработанной поверхности.


Задание на практическое занятие №3.


Определить режимы резания по таблицам нормативов (по заданному варианту) для обработки на токарно-винторезном станке 16К20.

Исходные данные приведены в таблице 3.


Порядок выполнения работы

  1. Пользуясь инструкцией и дополнительной литературой, изучить методику определения режима резания. Ознакомиться со справочником [7].

  2. Выполнить эскиз обработки.

  3. Выбрать режущий инструмент, выполнить эскиз.

  4. Назначить глубину резания.

  5. Определить подачу.

  6. Определить скорость, силу и мощность затрачиваемую на резание.

  7. Определить частоту вращения шпинделя и скорректировать по паспорту станка.

  8. Определить действительную скорость резания.

  9. Определить основное технологическое время. Таблица 3

Заготовка, материал и его свойства

Вид обработки и параметр шероховатости

D, мм

d, мм

l, мм

1

2

3

4

5

6

1

Прокат. Сталь 45, в=600 МПа

Растачивание на проход, Ra=3,2 мкм

97

100H10

120

2

Прокат. Сталь 2Х13, в=600 МПа

Обтачивание на проход, Ra=3,2 мкм

80

70h10

300

3

Прокат. Сталь ШХ15, в=700 МПа

Растачивание в упор, Ra=12,5мкм

90

95H12

50

4

Отливка с коркой. Серый чугун СЧ 15, НВ197

Обтачивание в упор, Ra=12,5 мкм

100

94h12

150

5

Прокат. Латунь ЛМцЖ 52-4-1 НВ220

Растачивание на проход, Ra=12,5 мкм

48

54H12

70

6

Отливка. Чугун ВЧ 60-2. НВ240

Растачивание, Ra=3,2 мкм

70

63h10

60

7

Прокат. Сталь 40Х, в=700 МПа

Обработка в упор, Ra=12,5 мкм

66

70H12

100

8

Обработанная. СЧ 24, НВ207

Обработка в упор, Ra=3,2 мкм

120

114h10

250

9

Поковка. Чугун КЧ33 НВ163

Обработка на проход, Ra=12,5 мкм

110

116H12

150

10

Обработанная.Сталь20Х, в=550 МПа

Обработка в упор, Ra=1,6 мкм

80

70h7

200

11

Прокат. Сталь 40ХН, в=700 МПа

Обработка на проход, Ra=3,2 мкм

74

80H10

75

12

Прокат. Сталь 18ХГТ, в=700 МПа

Обработка на проход, Ra=12,5 мкм

170

155h12

125

13

Обработанная.Сталь65Г, в=700 МПа

Обработка в упор, Ra=12,5 мкм

62

70H12

80

14

Отливка с коркой. Серый чугун СЧ 21, НВ205

Обработка в упор, Ra=12,5 мкм

125

113h12

275

15

Поковка. Чугун КЧ35 НВ163

Обработка на проход, Ra=3,2 мкм

138

150H10

100

16

Обработанная.Сталь1Х13,в=500МПа

Обтачивание на проход, Ra=3,2 мкм

90

81h10

175

17

Прокат. Сталь 1Х18Н9Т, в=550 МПа

Обработка в упор, Ra=12,5 мкм

42

50H12

90

18

Отливка с коркой. Бронза БрАЖН 10-4. НВ170

Обтачивание на проход, Ra=1,6 мкм

105

100h7

85

19

Отливка с коркой. Серый чугун СЧ 40, НВ210

Обработка на проход, Ra=3,2 мкм

60

69H12

45

20

Обработанная.Сталь35, в=560МПа

Обработка на проход, Ra=1,6 мкм

115

100h7

280

21

Прокат. Сталь 38ХА, в=680 МПа

Обработка на проход, Ra=1,6 мкм

85

90H7

110

22

Отливка с коркой. Сталь35ХГСЛ, в=800Мпа

Обтачивание, Ra=12,5 мкм

95

90h12

70

23

Прокат. Сталь 20, в=420 МПа

Обработка на проход, Ra=1,6 мкм

65

70H7

50

24

Обработанная.Сталь50, в=900МПа

Обработка в упор, Ra=12,5 мкм

55

51h12

35

25

Обработанная.Сталь50Х, в=650МПа

Обработка в упор, Ra=3,2 мкм

32

35H10

20

26

Отливка с коркой. Сталь30Л, в=480МПа

Обработка на проход, Ra=1,6 мкм

100

92h7

195


Продолжение табл. 3

1

2

3

4

5

6

27

Прокат. Сталь 30ХМ, в=1000 МПа

Обработка на проход, Ra=12,5 мкм

75

80H12

120

28

Прокат. Сталь 30, в=600 МПа

Обработка в упор, Ra=3,2 мкм

116

98h10

115

29

Отливка с коркой. Чугун ЖЧХ, НВ250

Обработка на проход, Ra=12,5 мкм

95

115H12

180

30

Прокат. Сталь 65Г, в=700 МПа

Обработка на проход, Ra=12,5 мкм

150

128h12

300



ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №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.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Наиболее распространенный метод получения отверстий резанием – 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=12,56,3 мкм, точность по 11-14 квалитету. Градация диаметров спиральных сверел должна соответствовать ГОСТ 885-64. Для получения более точных отверстий (8-9 квалитет) с шероховатостью поверхности Ra=6,33,2 мкм применяют зенкерование. Исполнительные диаметры стандартных зенкеров соответствуют ГОСТ1677-75. 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 11174-65, с пластинками из твердого сплава в ГОСТ 1173-65.

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.


Пример решения задачи


На вертикально-сверлильном станке 2Н125 обработать сквозное отверстие диаметром 25Н7 (Ra=1,6 мкм), l=125 мм. Материал заготовки СЧ18, НВ210.

Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить режим резания по таблицам нормативов, определить основное время.

Решение:

Э
скиз обработки


1. Выбор инструмента.

Согласно исходных данных операция выполняется в три перехода: сверление, зенкерование и развертывание.

Для сверления чугуна СЧ18 НВ210 согласно [7] выбираем сверло D=22 мм из стали Р18 , заточенное по методу В.И. Жирова, 2 =118; 2 0=70; для зенкерования – цельный зенкер D=24,9 мм из стали Р18; =45; р =10; для развертывания – цельную развертку D=25 мм, =5 из стали Р18.

2. Выбор режима резания.

Расчет режимов резания выполним в традиционной последовательности с использованием данных работы [7].

Первый переход. Выбор подачи. Для сверления чугуна НВ210 сверлом диаметром 22 мм выбираем подачу S=0,650,75 мм/об. С учетом поправочного коэффициента на длину сверления Кls=0,9 получам расчетные величины подач

S=0,590,68 мм/об.

По паспорту станка устанавливаем ближайшую подачу к расчетной S=0,56 мм/об.

Выбор скорости и числа оборотов.

Исходя из диаметра сверла 22 мм и установленной подачи S=0,56 мм/об, методом двойной интерполяции определяем нормативные скорость резания и число оборотов (быстрее и удобнее вести расчет только по числу оборотов).

nн=396 об/мин.

Учитывая поправочные коэффициенты на заточку сверла по методу В.И. Жирова (ЖДП) Кфv =1,05, на длину сверления (l=5D), Кlv =0,75 и на механические свойства серого чугуна НВ210 Кмv =0,88 , получаем расчетное число оборотов в минуту


n=nн Кфv Кlv Кмv=3961,050,750,88=274 об/мин.


Ближайшее число оборотов по паспорту станка n=250 об/мин. Тогда фактическая скорость резания будет равна

м/мин.

Проверка выбранного режима по осевому усилию и мощности.

Для установленных условий сверления D=22 мм, S=0,56 мм/об и n=250 об/мин методом двойной интерполяции получаем осевое усилие Pн=6010 Н и крутящий момент Мкр=6572 кгмм.

С учетом поправочного коэффициента на обрабатываемый материал КМм=Кмр=1,06 и заточки по методу Жирова (ЖДП) Кфр=0,66 и Кфм=1 получим

Р=Рн Кмр Кфр=60101,060,66=4205 Н

По паспорту станка наибольшее усилие, допускаемое механизмом подачи, равно 15000Н.

М=МмрнКммКфм=65721,061=6966 кгмм.

Пользуясь графиком определяем при Мкр=6966 кгмм и n=250 об/мин мощность, потребную на резание : Nрез=1,6 квт.

По паспорту станка мощность на шпинделе

Nэ=Nд=4,50,8=3,6 кВт; Nэ=3,6Nрез=1,6 кВт.

Следовательно, станок не лимитирует выбранного режима резания.

Второй переход. Выбор подачи.

Для зенкерования отверстия в сером чугуне НВ210 зенкером диаметром 24,9 мм (25 мм) при последующей обработке отверстия одной разверткой рекомендуется подача S=0,55­0,6 мм/об. Ближайшая подача по паспорту станка S=0,56 мм/об.

Выбор скорости резания и числа оборотов.

Исходя из диаметра зенкера D=24,9 (25) мм, для подачи S=0,56 мм/об путем интерполяции определяем число оборотов nн=329 об/мин.

С учетом поправочного коэффициента на обрабатываемый материал Kмv=0,88 число оборотов будет равно n=nн Kмv=3290,88=289 об/мин. Ближайшее число оборотов по паспорту станка n=250 об/мин. Фактическая скорость резания

м/мин.

Третий переход. Выбор подачи.

Для развертывания отверстия в сером чугуне НВ200 механической разверткой D=25 мм с чистотой поверхности отверстия Ra=1,6 мкм рекомендуется подача S=1,9 мм/об. Ближайшая подача по паспорту станка S=1,6 мм/об.

Выбор скорости резания и числа оборотов.

Для развертывания отверстия диаметром 25 мм с подачей 1,6 мм/об рекомендуется число оборотов nн=105 об/мин. С учетом поправочного коэффициента на обрабатываемый материал серый чугун НВ200 Кмn=0,88. Тогда

n=nн Кмn=1050,88=92 об/мин

Ближайшее число оборотов по паспорту станка

n=90 об/мин.

Фактическая скорость резания

м/мин.

Определение основного (технологического) времени.

Величина врезания и перебега инструментов l1 при работе на проход для сверла с двойной заточкой равна 12 мм; для зенкера 5 мм и для развертки 30 мм.

При длине отверстия l=125 мм основное (технологическое) время каждого перехода равно

мин


мин


мин

Основное время операции

T0=t01+t02+t03=0,98+0,93+1,0=2,91 мин.

Задание на практическое занятие №4.

Выполнить расчет режима резания по таблицам нормативов для обработки сквозного отверстия на вертикально-сверлильном станке 2Н135 по заданному варианту. Исходные данные в таблице 4.

Порядок выполнения работы аналогичен предыдущей.


Таблица 4

Материал заготовки и его характеристики

Диаметр отверстия D мм, параметр шероховатости, мкм

Длина отверстия l, мм

1

2

3

4

1

Сталь 12ХН2, в=800 МПа

18Н7, Ra=1,6

50

2

Сталь 12ХН3А, в=950 МПа

25Н5, Ra=0,4

60

3

Серый чугун СЧ30, НВ200

30Н5, Ra=0,4

80

4

Серый чугун СЧ20, НВ210

35Н7, Ra=1,6

90

5

Сталь 38ХА, в=680 МПа

28Н7, Ra=1,6

55

6

Сталь 35, в=560 МПа

38Н8, Ra=6,3

75

7

Серый чугун СЧ15, НВ170

45Н9, Ra=3,2

45

8

Серый чугун СЧ10, НВ160

17Н7, Ra=1,6

50

9

Сталь 40ХН, в=700 МПа

45Н9, Ra=6,3

100

10

Сталь Ст3, в=600 МПа

50Н9, Ra=6,3

60

11

Сталь 40Х, в=750 МПа

22Н5, Ra=0,4

95

12

Сталь Ст5, в=600 МПа

16Н5, Ra=0,4

30

13

Серый чугун СЧ20, НВ180

38Н9, Ra=6,3

85

14

Серый чугун СЧ20, НВ200

50Н9, Ra=3,2

50

15

Сталь 20Х, в=580 МПа

20Н5, Ra=0,4

40

16

Сталь 50, в=750 МПа

30Н7, Ra=1,6

60


Продолжение табл. 4

1

2

3

4

17

Бронза Бр АЖН 10-4, НВ170

28Н7, Ra=1,6

55

18

Латунь ЛМцЖ 52-4-1, НВ220

40Н9, Ra=3,2

80

19

Серый чугун СЧ30, НВ220

23Н5, Ra=0,4

45

20

Серый чугун СЧ20, НВ220

32Н7, Ra=1,6

35

21

Сталь 30ХН3А, в=800 МПа

20Н7, Ra=1,6

60

22

Сталь 30ХМ, в=780 МПа

55Н8, Ra=3,2

110

23

Сталь 45, в=650 МПа

48Н9, Ra=6,3

96

24

Сталь 20, в=500 МПа

50Н8, Ra=3,2

100

25

Силумин АЛ4, НВ50

35Н7, Ra=1,6

60

26

Чугун КЧ35, НВ163

42Н9, Ra=6,3

50

27

Сталь 38ХС, в=950 МПа

22Н5, Ra=0,4

45

28

Сталь 50, в=900 МПа

37Н9, Ra=6,3

70

29

Чугун ЖЧХ, НВ280

32Н7, Ra=1,6

65

30

Чугун ВЧ60, НВ250

27Н5, Ra=0,4

55


Практическое занятие №5

Расчет режима резания при фрезеровании

Цель работы: Изучить методику назначения режима резания по таблицам нормативов. Ознакомиться и приобрести навыки работы с нормативами.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Фрезерование – один из самых производительных методов обработки. Главное движение (движение резания) при фрезеровании – вращательное; его совершает фреза, движение подачи обычно прямолинейное, его совершает фреза. Фрезерованием можно получить деталь точностью по 6-12 квалитету шероховатостью до Ra=0,8 мкм. Фрезерование осуществляется при помощи многозубого инструмента – фрезы. Фрезы по виду различают: цилиндрические, торцевые, дисковые, прорезные и отрезные, концевые, фасонные; по конструкции – цельные, составные и сборные.

При торцевом фрезеровании (обработка торцевой фрезой) диаметр фрезы D должен быть больше ширины фрезерования В, т.е. D=(1,251,5)В.

Для обеспечения производительных режимов работы необходимо применять смещенную схему фрезерования (есть симметричная схема), для чего ось заготовки смещается относительно оси фрезы.

При цилиндрическом фрезеровании различают встречное фрезерование, – когда вектор скорости (направление вращения фрезы) направлен навстречу направлению подачи; и попутное фрезерование, когда вектор скорости и направление подачи направлены в одну сторону. Встречное фрезерование применяют для черновой обработки заготовок с литейной коркой, с большими припусками. Попутное фрезерование применяют для чистовой обработки нежестких, предварительно обработанных заготовок с незначительными припусками.

Глубина резания (фрезерования) t во всех видах фрезерования, за исключением торцевого фрезерования и фрезерования шпонок, представляет собой размер слоя заготовки срезаемой при фрезеровании, измеряемый перпендикулярно оси фрезы. При торцевом фрезеровании и фрезеровании шпонок шпоночными фрезами – измеряют в направлении параллельном оси фрезы.

При фрезеровании различают подачу на один зуб Sz подачу на один оборот фрезы S и минутную подачу Sм мм/мин, которые находятся в следующем соотношении:

Sм= Sn= Szzn


Где n – частота вращения фрезы, об/мин;

z – число зубьев фрезы.

При черновом фрезеровании назначают подачу на зуб; при чистовом фрезеровании – подачу на один оборот фрезы.

Скорость резания – окружная скорость фрезы, определяется режущими свойствами инструмента. Ее можно рассчитать по эмпирической формуле [2] , [3], или выбрать по таблицам нормативов [4], [7].

Пример решения задачи.

На вертикально-фрезерном станке 6Р12 производится торцевое фрезерование плоской поверхности шириной В=80 мм, длиной l=400 мм, припуск на обработку h=1,8 мм. Обрабатываемый материал серый чугун СЧ30, НВ220. Заготовка предварительно обработана. Обработка окончательная, параметр шероховатости обработанной поверхности Ra=3,2 мкм. Необходимо: выбрать режущий инструмент , назначить режим резания с использованием таблиц нормативов, определить основное (технологическое) время.

Решение

Э
скиз обработки



Рис. 3

1. Выбор инструмента.

Для фрезерования на вертикально-фрезерном станке заготовки из чугуна выбираем торцевую фрезу с пластинками из твердого сплава ВК6 [2] или [3], диаметром D=(1,251,5)В=(1,251,5)80=100120 мм. Принимаем D=100 мм; z=10, ГОСТ 9473-71 [2] или [3].

Геометрические параметры фрезы: =60, =12, =10, =20, 1=5.

Схема установки фрезы – смещенная.

  1. 2. Режим резания.

2.1 Глубина резания.

Заданный припуск на чистовую обработку срезают за один проход, тогда

t=h=1,8 мм

2.2 Назначение подачи.

Для получения шероховатости Ra=6,3 мкм подача на оборот S0=1,00,7 мм/об [4].

Тогда подача на зуб фрезы

мм/зуб.

2.3 Период стойкости фрезы.

Для фрез торцевых диаметром до 110 мм с пластинками из твердого сплава применяют период стойкости

Т=180 мин [4],

2.4 Скорость резания , допускаемая режущими свойствами инструмента.

Для обработки серого чугуна фрезой диаметром до 110 мм, глубина резания t до 3,5 мм, подаче до 0,1 мм/зуб.

V=203 м/мин [4],

С учетом поправочных коэффициентов Kmv=1; Knv=1; при ; КБV=1; Kv=1 [4],

V=V Kmv Knv КБV K=2031=203 м/мин.

Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости резания