Расчет режимов резания

Контрольная работа.

Расчет режимов резания.

 

Задание 1. Точение

 

• Выполнить схему обработки (показать заготовка, ее установку и закрепление, размеры, шероховатость и точность обработанной поверхности, рабочие движения, режущий инструмент в конце рабочего хода)
• Выбрать режущий инструмент.
• Назначить оптимальный режим резания (расчетно-аналитическим методом).
• Определить основное время.

 

Заданные условия:

Материал заготовки – Сталь 45Х (хромистая), s_В = 750 МПа.

Вид заготовки – штампованная предварительно обработанная.

Способ крепления заготовки, модель станка – в патроне 16К20.

Вид обработки, шероховатость (мкм) – обтачивание в упор получистовое,   R_Z = 20.

Жесткость системы СПИД – средняя.

Параметры заготовки – D = 122,5 мм, d – 120d11, l – 95 мм, длина заготовки l₁ – 250 мм.

 

 

1. Выбираем резец и устанавливаем его геометрические элементы. Принимаем токарный проходной упорный резец, прямой правый. Материал рабочей части (пластины) – Т15К6 (допускается скорость резания до 400 м/мин), материал корпуса  - сталь 45, сечение корпуса резца – 16 х 25 мм, длина резца – 120 мм.

Форма передней поверхности – плоская типа l б (лит. 1 табл.29. стр. 187):

 

g = 0⁰; g_Ф = - 10⁰; a = 12; l = 0⁰ (лит. 1 табл.30. стр. 188);

j = 70⁰; j₁ = 15⁰ (лит. 1 табл.31. стр. 190)

r = 1 мм (лит. 1 табл. 32, стр. 190 и табл. 4, примеч. 3, стр. 420)

 

2. Назначаем режим резания:

 

• Глубина резания:

 

 

 

• Подача:

 

Для параметра шероховатости поверхности  R_Z = 20 мкм при обработке

легированной стали  резцом с  r = 1 мм  рекомендуется (лит. 3 стр. 109 табл. 14):

 

 

 

 

Принимаем для r = 1 мм среднее значение и, корректируя по паспорту станка, устанавливаем:

 

 

 

• Назначим период стойкости резца. При одноинструментной обработке Т = 30 . . .60 мин. Принимаем Т = 60 мин.

 

• Скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами резца:

 

×××

 

K_V – поправочный коэффициент на скорость:

 

×××j×

 

K_mv – поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико – механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания (лит. 3 стр. 102 табл. 1):

 

s

 

n_v – 1,0 показатель степени при обработке резцами из твердого сплава (лит. 3 стр. 103 табл. 2)

K_r = 0,95 (коэффициент для материала инструмента из твердого сплава, обрабатываемого материала – хромистая сталь). (лит. 3 стр. 103 табл. 2).

s_В = 750 МПа (по условию).

 

×

 

K_nv – поправочный коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания (лит. 3 стр. 104 табл. 5). Так как заготовка без литейной корки K_nv =1,0.

K_иv – поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания (лит. 3 стр. 104 табл. 6). Для сплава T15K6             K_иv = 1,0.

K_jv – поправочный коэффициент, учитывающий влияние параметров резца на скорость резания (лит. 3 стр. 111 табл. 18.1). K_jv =0,8 так как j = 70⁰.

K_ov – поправочный коэффициент на скорость V_H, учитывающий вид токарной обработки (лит. 3 стр. 111 табл. 18.2).  При продольном точении K_ov =1,0.

 

××××

 

Из таблицы 17 лит. 3 стр. 110:

Для наружного продольного точения  проходными резцами, материалом режущей части из твердого сплава Т15К6 и величины подачи 0,3 < S₀ > 0,7:

 

 

 

С учетом всех найденных поправочных  коэффициентов скорость резания  равна:

 

×××

 

• Частота вращения шпинделя, соответствующая скорости главного движения резания:

 

×p×××

 

Корректируем частоту вращения по паспортным данным станка и устанавливаем  действительную частоту вращения:

 

 

 

• Действительная скорость главного движения резания:

 

p××××

 

• Мощность, затрачиваемая на резание:

 

××

 

P_Z – сила резания (кГс):

 

×××××

Для заданных условий обработки (лит. 3 стр. 113 табл. 22):

 

 

 

- поправочный коэффициент  на силу резания:

 

×j×g×l

 

 – поправочный коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала на силовые зависимости качества (лит. 3 стр. 105 табл. 9):

 

s

 

n_p = 0,75, при s_В > 600 МПа.

s_В = 750 МПа (по условию).

 

 

 

j = 0,94 (лит. 3 стр. 114 табл. 23) так как j = 70⁰.

g= 1,1 (лит. 3 стр. 114 табл. 23) так как g = 0⁰.

l = 1,0 (лит. 3 стр. 114 табл. 23) так как l= 0⁰.

 

×××

 

 

×××××

 

Мощность, затрачиваемая на резание:

 

××

 

• Проверим, достаточна ли мощность станка:

 

У станка 16К20 – N_шп = N_д × h = 10 × 0,75 = 7,5 кВт

 

 

 

т.е. обработка возможна.

3. Определяем основное время по формуле:

 

××

 

L – расчетная длина пути режущего инструмента в направлении подачи (мм).

l – длина обрабатываемой поверхности l = 250 - 95 = 155 мм

l₁ – величина врезания резца l₁ = t × tgj = 1,25 × 2,7 = 3,375мм

l₂ – выход (перебег) резца (1 . . . 3) мм, принимаем l₂ = 2 мм

 

L = 155 + 3,375 + 2 = 160,375 мм

 

i – число проходов i = 1

 

××

 

Задание 2. Фрезерование

 

• Выполнить схему обработки (показать заготовка, ее установку и закрепление, размеры, шероховатость и точность обработанной поверхности, рабочие движения, режущий инструмент в конце рабочего хода)
• Выбрать режущий инструмент.
• Назначить оптимальный режим резания (расчетно-аналитическим методом).
• Определить основное время.

 

Заданные условия:

Материал заготовки – Сталь 30ХГС, s_В = 750 МПа.

Вид заготовки – штампованная.

Модель станка – 6Т13.

Вид обработки, шероховатость (мкм) – фрезерование плоскости торцовое, получистовое (окончательное),   R_Z = 20.

Размеры заготовки – Ширина В = 110 мм, Длина I – 300 мм, Припуск на обработку h = 1,5 мм.

 

1. При обработке стальных заготовок  обязательным является их несимметричное расположение относительно фрезы:

В нашем случае (30ХГС – сталь  конструкционная легированная) деталь сдвигаем в направлении врезания зуба фрезы, чем обеспечивается начало резания при малой толщине  срезаемого слоя.

• Выбираем фрезу и устанавливаем значения её геометрических элементов. Выбираем фрезу торцовую насадную со вставными ножками, оснащенную пластинами из твердого сплава (лит. 1, стр. 245, табл. 76.).

Основные параметры фрезы: делительный  диаметр (должен быть больше ширины фрезерования 1,25 × 110 = 137,5) принимаем D = 125 мм, число зубьев      z = 8, внутренний диаметр d = 32 мм, толщина В = 50 мм. Материал режущей части фрезы – твердый сплав Т15К6.

Геометрические элементы:

Задний угол a = 8⁰ (лит. 1, стр. 248, табл. 78)

Передний угол g = 10⁰ (лит. 1, стр. 249, табл. 79)

Углы в плане j = 60⁰, j₀ = 45⁰ (лит. 1, стр. 249, табл. 80)

Угол наклона зубьев к основной оси фрезы w₀ = 10⁰ (лит.1, стр. 250, табл. 83)

 

2. Назначаем режимы резания:

 

• Устанавливаем глубину резания. Припуск снимается за один ход, следовательно:

 

t = h = 1,5 мм

 

• Назначаем подачу на один оборот фрезы (лит. 3, прил.2, табл.28).

 

Для достижения параметра шероховатости  R_z = 20 мкм при заготовке из стали рекомендуется подача S₀ = 1,6 мм/об при обработке фрезой диаметром 125 мм. Тогда подача на один зуб фрезы будет равна:

 

 

 

• Период стойкости фрезы. Для торцовой фрезы с D = 125 мм рекомендуется период стойкости Т = 180 мин.
• Определяем скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами фрезы:

 

××××××

 

Коэффициенты и показатели степеней формулы скорости для обработки стали 13ХГС (хромокремнемарганцовистая) торцовой фрезой при подаче               S_z = 0,2 мм/зуб и материалом режущей части – Т15К6 (лит.3, табл. 30, стр. 120):

 

 

 

 

 

K_V – поправочный коэффициент на скорость:

 

××

 

K_mv – поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания (лит. 3 стр. 102 табл. 1):

 

s

 

n_v – 1,0 показатель степени при обработке резцами из твердого сплава (лит. 3 стр. 103 табл. 2)

K_r = 0,8 (коэффициент для материала инструмента из твердого сплава, обрабатываемого материала – хромокремнемарганцовистая сталь). (лит. 3 стр. 103, табл. 2).

s_В = 750 МПа (по условию).

 

×

 

K_nv – поправочный коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания (лит. 3 стр. 104 табл. 5). Так как заготовка без литейной корки K_nv =1,0.

K_иv – поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания (лит. 3 стр. 104 табл. 6).  Для сплава T15K6             K_иv = 1,0.

 

××

 

 

××××××

 

××××××

 

• Определим частоту вращения шпинделя, соответственно найденной скорости главного движения:

 

×p×××

 

Корректируем частоту вращения по паспортным данным станка и устанавливаем  действительную частоту вращения:

 

 

 

• Действительная скорость главного движения резания:

 

p××××

 

• Скорость движения подачи:

 

V_S = S_z × z × n_д = 0,2 × 8 × 400 = 640 мм/мин

 

Корректируем скорость движения подачи по паспортным данным станка и устанавливаем её действительное значение:

 

 

 

Действительная подача на зуб фрезы  будет:

 

××

 

• Окружная сила (главная составляющая силы резания):

 

××××××w×

 

Коэффициенты и показатели степеней формулы для обработки стали 13ХГС  торцовой фрезой при подаче S_z = 0,2 мм/зуб и материалом режущей части – Т15К6 (лит.3, табл. 32, стр. 122):

 

 

w

 

 – поправочный коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала на силовые зависимости качества (лит. 3 стр. 105 табл. 9):

 

s

 

n_p = 0,75, при s_В > 600 МПа.

s_В = 750 МПа (по условию).

 

 

 

Главная составляющая силы резания  равна:

 

×××××××

 

×××××××

 

• Мощность, затрачиваемая на резание:

 

××××

 

• Проверяем, достаточна ли мощность привода станка.

У станка 6Т13 мощность на шпинделе:

 

N_шп = N_д × h = 11 × 0,8 = 8,8 кВт

 

 

 

т.е. обработка возможна.

 

3. Основное время в минутах:

 

 

 

L – расчетная длина пути режущего инструмента по направлению подачи:

L = l + y + D

 

L – длина обрабатываемой поверхности (300 мм)

y – величина врезания инструмента:

 

××

 

D - величина перебега: 1 . . . 5 мм; принимаем D = 3 мм

 

L = 300 + 13,6 + 3 = 316,6

 

Отсюда, основное время равно:

 

 

 

 

 

Список литературы:

 

1. Справочник технолога – машиностроителя. Т.2 / Под ред. А.Н. Малова. – М.: Машиностроение, 1972. – 568 с.
2. Справочник технолога – машиностроителя. Т.2 / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – 656 с.
3. Резание материалов. Учебное пособие. – 2-е издание, переработанное и дополненное / М.В. Семибратова. – Комсомольск – на – Амуре, 2006. – 138 с.