Реферат: Розрахунок режимів різання при обробці деталі "Шайба ступінчаста"

Міністерствоосвіти і науки України

Житомирськийдержавний технологічний університет

КафедраТМ і КТС

Група

Контрольнаробота

зкурсу „Теорія різання”

ТЕМА:«Розрахунок режимів різання при обробці деталі – Шайба ступінчаста»

Виконав:

Перевірив:

Житомир

1. Вибір деталі та методів обробки

 

Обрана деталь(рис. 1) являє собою ступінчасту шайбу, виготовлену з сірого чавуну СЧ20,σв=196 МПа = 19,6 кг/мм2; НВ 170…241.

/>

Рис. 1. Шайбаступінчаста. Ескіз

Для подальшихрозрахунків призначимо наступні методи обробки:

1) обточуваннядіаметру ñ 113,3 мм(токарна операція);

2) фрезеруванняпазу 56,65 мм (фрезерна операція);

3) свердлінняотворів 1 і 3 (див. рис. 1) – (свердлильна операція);

4) зенкуванняфасок 2 і 4 (свердлильна операція);

5) зенкеруванняотворів 1 і 3 (свердлильна операція);

6) розвертанняотворів 1 і 3 (свердлильна операція).

Для кожного видуобробки вибираємо різальні інструменти, керуючись рекомендаціями [1], виходячиіз оброблюваного матеріалу та заданих початкових умов:

– для обточуваннядіаметруñ 113,3 – токарний прохідний різець ГОСТ 18878–73 зпластинами з твердого сплаву ВК6 [с. 120, 1].

– дляфрезерування пазу 56,65 мм – фреза торцева насадна ø125 ГОСТ 9473–80, матеріалтвердосплавних пластин – ВК6, кількість зубів z =12, ширина B = 42 мм [табл.94, с. 187, 1]; геометричні параметри фрези за ГОСТ 9473–80;

– для свердлінняотворів 1 і 3 – свердла ø18,5 і ø30 ГОСТ 10903–77[табл. 42, с. 147, 1], матеріал – швидкорізальна сталь Р6М5;

– для зенкуванняфасок 2 і 4 – конічна зенковка ø22, матеріал –швидкорізальна сталь Р6М5;

– длязенкерування отворів 1 і 3 – зенкери ø19,9 і ø31,8 ГОСТ12489–71, матеріал – швидкорізальна сталь Р6М5;

– для розвертанняотворів 1 і 3 – розвертки ø20 і ø33 ГОСТ 1672–80,матеріал – швидкорізальна сталь Р6М5.

 2. Виконання ескізів

 

Ескіз деталі наведенийі п. 1 (рис. 1).

Ескізи різальних інструментів(свердла та торцевої фрези) подано на рис. 2 і 3.

/>

Рис. 2. Свердлоø18,5. Ескіз.

/>

Рис. 3. Торцевафреза. Ескіз.

3. Розрахунок режимів різання

Для токарної тафрезерної операції визначимо режими різання розрахунково-аналітичним способом,а для свердлильної – табличним способом.

 

3.1 Розрахунокрежимів різання розрахунково-аналітичним методом

Токарнаоперація

Оскільки точністьповерхні ñ 113,3 після обробки не задана, приймемо для даноїповерхні – чорнове точіння. Верстат 16К20. Призначимо глибину різання t =1 мм. Розрахунок режиму різання будемо вести у такій послідовності:

1. Для чорнового точінняза [табл. 11, с.266, 1] при заданому діаметрі обробки –133,3 мм та глибинірізання 1 мм рекомендується подача S = 0,3...0,4 мм/об.

Приймаємо подачуза паспортом верстатаS = 0,35 мм/об.

2. Швидкостірізання визначатимемо за формулами теорії різання, згідно [п. 3, с.265, 1]:

/>.

Період стійкостіприймемо Т = 30 хв за [с.268, 1].

Значеннякоефіцієнтів та показників степені знаходимо за [табл. 17, с.270, 1]:

/>.

Швидкіснийкоефіцієнт: />.

В цій формулі:

За [табл. 1, с.261, 1]: />,

За[табл.5, с. 263, 1]: />;

За[табл.6, с. 263, 1]:/>.

Отже, загальнийшвидкісний коефіцієнт: />.

Таким чиномшвидкість різання:

/>(м/хв);

3. Розрахунковачастота обертання шпинделя визначається за наступною формулою: />, розраховане значенняуточнюємо за паспортом верстата:

/> (об/хв); /> об/хв;

 

4. Уточнюємозначення швидкості різання: />.

/> (м/хв).

5. Визначаємосили різання при обробці:

Величинитангенційної PZ, радіальної PY<sub/>іосьової PX складових сили різання визначаються за формулою:

/>.

За [табл. 22, с.274, 1] знаходимо коефіцієнти для визначення складових сили різання:

/>;

/>;

/>.

Поправочнийкоефіцієнт на силу різання являє собою добуток наступних коефіцієнтів:

/>.

За [табл.9, с.264і табл.23, с.275, 1] визначаються поправочні коефіцієнти для складових силирізання в залежності від:

 - механічнихвластивостей матеріалу, що оброблюється:

/>;

Поправочнікоефіцієнти що враховують вплив геометричних параметрів:

— головного кутав плані:

КРφХ= 1; КРφУ =1; КРφZ =1;

 

— передньогокута:

 

 КРγХ= КРγУ = КРγZ =1,0;

— кута нахилу різальної кромки:

 

КРλХ= 1; КРλУ = 1; КРλZ = 1.

 

Складові силирізання:

/> (Н);

/> (Н);

/> (Н);

 

6. Потужністьрізання розраховують за формулою:

/>:

 

/> (кВт);

 

7. Визначенняосновного часу:

Основнийтехнологічний час на перехід, підраховується за формулою згідно [р. ІІ, с. 55,4]:

 

/>,

 

де l –довжина оброблюваної поверхні (за кресленням) = 44 мм;

 l1 – величина на врізання іперебіг інструменту, що визначається за [4].

/>(хв);

Фрезернаоперація

Оскільки точністьповерхні 56,6 мм після обробки не задана, приймемо для даної поверхні – чорновефрезерування. Верстат 6Р12. Призначимо глибину різання t = 1 мм.

Розрахунок режимурізання будемо вести у такій послідовності:

1. Визначаємоподачу:

Приймаємо подачуна зуб фрези sz в межах 0,14...0,24 мм/зуб за [табл.33, с. 283, 1] в залежності від потужності верстата (5...10 кВт),оброблюваного та оброблюючого матеріалів. Враховуючи примітку до [табл. 33, с.283, 1], оскільки ширина фрезерування більша 30 мм, зменшуємо табличнезначення подачі на 30%:

 

sz ≈0,1 мм/зуб.

 

Тоді подача наоберт складе:

/> (мм/об).

2. Визначимошвидкість різання (колову швидкість фрези):

/>,

де D = 125мм – діаметр фрези;

B = 56,65 мм – ширинафрезерування;

z = 12 – кількість зубівінструменту.

Значеннякоефіцієнта СV та показників степенів в цій формулівизначаємо за [табл. 39, с. 288, 1] в залежності від типу фрези, виду операції,матеріалу ріжучої частини:

СV =445, q = 0,2, x = 0,15, y = 0,35, u = 0,2, p = 0, m = 0,32.

 

Т = 180 хв – період стійкості фрези за[табл.40, с. 290, 1], взалежності від її діаметру;

Загальнийпоправочний коефіцієнт на швидкість різання:

/>,

В цій формулі:

За [табл. 1, с.261, 1] поправочний коефіцієнт, що враховує вплив фізико-механічнихвластивостей оброблюваного матеріалу на швидкість різання для сірого чавуну:

/>,

де /> – показник степені,що визначається за [табл. 2, с. 262, 1].

За [табл. 5, с.263, 1] визначаємо поправочний коефіцієнт, що враховує вплив стану поверхнізаготовки на швидкість різання за: />.

За[табл.6, с. 263, 1] визначаємо поправочний коефіцієнт, що враховує впливінструментального матеріалу на швидкість різання: />.

Отже,розрахункова швидкість різання:

/>(м/хв).

 

3. Розрахунковачастота обертанняінструменту:

/> (об/хв).

4. Хвилиннаподача:

/> (мм/хв)

5. Узгодимо запаспортними даними верстата і остаточно приймемо фактичну частоту обертання: /> (об/хв).

Тоді фактичнахвилинна подача: /> (мм/хв).

Уточнимо значенняшвидкості різання:

 

/>(м/хв).

6. Визначимозначення складових сили різання:

Знайдемо значенняголовної складової сили різання (при фрезеруванні – колова сила):

/>.

Значеннякоефіцієнта Ср та показників степенів в цій формулівизначаємо за [табл. 41, с. 291, 1] в залежності від типу фрези, оброблюваногоі оброблюючого матеріалів:

 

Ср =54,5, q = 1,0, x = 0,9, y = 0,74, u = 1,0, w= 0.

Поправочнийкоефіцієнт на якість оброблюваного матеріалу знаходимо в [табл. 9, с. 264, 1]: />.

Отже, колова силадорівнює:

/> (Н).

 

Величини рештискладових сили різання визначаємо із їх співвідношення з головною складовою –коловою силою за [табл. 42, с. 292, 1]:

Горизонтальнасила (сила подачі): /> (Н).

Вертикальна сила:/> (Н).

Радіальна сила: /> (Н).

Осьова сила: /> (Н).

7. Визначимокрутний моментна шпинделі:

 

/> (Н∙м).

8. Ефективнапотужність різання:

 

/>(кВт)

 

9. Основнийтехнологічний час згідно [п. ІІ, с. 190, 4]:

 

/>(хв),

 

деL – довжинашляху, що проходить інструмент в напрямку подачі;

 l – довжина оброблюваноїповерхні (за кресленням) = 113,3 мм;

 l1 – величина на врізання іперебіг інструменту, що визначається за [дод. 4, арк. 6, с. 378, 4] взалежності від типу фрези (торцева), схеми її установки (несиметрична) й ширинифрезерування (за кресленням = 56,65 мм);

sхв – хвилинна подача фрези,визначена раніше;

3.2 Розрахунокрежиму різання табличним методом

Свердлильнаоперація

 

Обробкапроводиться на верстаті 2Н55.

Приймаємопопередньо:

покарті 46, с. 110, [4] подачу для свердління поверхонь 1 і 3

Длясвердла Ø30 мм, група подач I – S=0,47–0,57 мм/об

Длясвердла Ø18,5 мм, група подач I – S=0,34–0,43 мм/об

Узгоджуємоза верстатом:

 

S1=0,45мм/об,

S2=0,315мм/об.

Покарті 58, с. 122, [4] подачу для зенкування поверхонь 1 і3

Длязенкера Ø19,9 мм и зенкера Ø31,8 мм, група подач II – S=0,7мм/об. Узгоджуємо за верстатом:

S3=S4=0,63мм/об.

Дляконічної зенковки (поверхні 2, 4) приймаємо аналогічно, як и длязенкера S=0,7 мм/об

Узгоджуємоза верстатом:

S5=S6=0,63мм/об

Покарті 62, с. 125, [4] подачу для розвертання поверхні 1

Длярозверток Ø20 и Ø32, група подач III – S=1,9 мм/об.

Узгоджуємоза верстатом:

S7=S8= 1,8 мм/об

Швидкістьрізання попередньо визначаємо по карті 47, с. 111, [4], для свердління поверхонь1 і 3.

Дляобробки чавуну група твердості 170-255 НВ і подачі S=0,4:

Придіаметрі свердла більше 20:V1=31 м/хв.

Придіаметрі свердла до 20:V2=27 м/хв.

Покарті 60, с. 123, [4], для зенкування поверхонь 1 і 3 для обробкичавуну група твердості 170-255 НВ, подачі S=0,75, зенкер суцільний Р6М5, глибинарізання 1мм:

V3=V4=22 м/хв.

Приймаємоаналогічну швидкість різання для конічної зенковки (поверхні 2 і 4):

V5=V6=22 м/хв.

Покарті 64, с. 127, [4], для розвертання поверхонь 1 і3 для обробкичавуну група твердості 170-255 НВ, подачі S=2:

V7=V8=5,8 м/хв.

Знаходимочастоти обертання шпинделя для кожної поверхні:

Поверхні1, 3 свердління Ø18,5:

n1=1000V1/(pd1)=1000*27/(3,14*18,5)=464,6хв-1.

Приймаємопо верстату n1=400 хв-1.

Поверхня1, розсвердлювання Ø30.

n2=1000V2/(pd2)=1000*31/(3,14*30)=328,9хв-1.

Приймаємопо верстату n2=315 хв-1.

Поверхня3, зенкування Ø19,9.

n3=1000V3/(pd3)=1000*22/(3,14*19,9)=351,9хв-1.

Приймаємопо верстату n3=315 хв-1.

Поверхня1, зенкування Ø31,8.

n4=1000V4/(pd4)=1000*22/(3,14*31,8)=220,2хв-1.

Приймаємопо верстату n4=200 хв-1.

Поверхня2, зенкування фаски 2х45º конічною зенковкою.

n5=1000V5/(pd5)=1000*22/(3,14*(32+2*2))=194,5хв-1.

Приймаємопо верстату n5=200 хв-1.

Поверхня4, зенкування фаски 1,6х45º конічною зенковкою.

n6=1000V6/(pd6)=1000*22/(3,14*(20+2*1,6))=301,8хв-1.

Приймаємопо верстату n6=315 хв-1.

Поверхня1, розвертання Ø32Н7.

n7=1000V7/(pd7)=1000*5,8/(3,14*32)=57,7хв-1.

Приймаємопо верстату n=50 хв-1.

Поверхня3, розвертання Ø20Н7.

n8=1000V8/(pd8)=1000*5,8/(3,14*202)=92,3хв-1.

Приймаємопо верстату n8=80 хв-1.

Результатирозрахунків режимів різання зводимо в табл. 1.

Таблиця1 Режими різання на свердлильній операції

Номер

поверхні

Зміст переходу

Частота обертання шпинделя,

хв-1

Подача,

мм/об

1 Свердління Ø18,5 400 0,315 Розсвердлювання Ø30 315 0,45 Зенкування Ø31,8 200 0,63 Розвертання Ø32Н7 50 1,8 2 Зенкування фаски 2*45º 200 0,63 3 Свердління Ø18,5 400 0,315 Зенкування Ø19,9 315 0,63 Розвертання Ø20Н7 80 1,8 4 Зенкування фаски 1,6*45º 315 0,63

4. Стислі відомості про інструментальні матеріали

 

Матеріал інструментівна свердлувальній операції (зенкерів, свердел, розверток, зенковки) –швидкорізальна сталь Р6М5.

Основні відомостіщодо матеріалу свердла для обробки отворів визначимо згідно [с. 48, п. 3.4., 5].

Основним легуючимелементом швидкорізальних сталей є вольфрам (Р), який взаємодіє з вуглецем,завдяки чому сталь набуває високої твердості, температуро- і зносостійкості.Окрім того, сталь містить молібден (М), який є хімічним аналогом вольфраму. Легуваннямолібденом сприяє підвищенню теплопровідності сталі. Вольфрамо-молібденовісталі більш пластичні і куються краще, ніж вольфрамові, мають нижчий балкарбідної неоднорідності.

До хімічного складусталі Р6М5 входить 6% вольфраму (W) та 5% молібдену (Mo).

Сталь Р6М5доцільно застосовувати при виготовленні інструментів, що використовуються при невеликихшвидкостях різання, але з великими перерізами шару, що зрізається, тобто приважкому силовому режимі. Внаслідок високої пластичності сталь придатна длявиготовлення інструментів методами пластичного деформування.

Основнівластивості сталі Р6М5:

- твердість:62...64 HRC;

- теплостійкість,θ: 620°С;

- границяміцності на згин, σзг: 2900...3100 МПа;

- швидкостірізання, v: 25...35 м/хв.

Матеріалтвердосплавних пластин торцевої фрези та прохідногоо різця – вольфрамовий(однокарбідний) твердий сплав ВК6 [с. 50, п. 3.5., 5]. Основою твердогосплаву ВК6 є карбіди вольфраму (WC), що мають високу тугоплавкість імікротвердість, їх зерна з’єднуються між собою кобальтом (Co). Чимбільше в сплаві WC, тим вища твердість і теплостійкість і менша міцністьсплаву. Твердий сплав ВК6 характеризується високою твердістю, теплостійкістю ташвидкостями різання, проте має відносно низьку міцність на згин. Застосовуєтьсядля чорнової і напівчистової обробки чавунів і кольорових сплавів.

Хімічний складсплаву ВК6: 6% кобальту (Co), решта – 94% карбідів вольфраму (WC).

Основні властивостітвердого сплаву ВК6:

- твердість:87...90 HRА;

- теплостійкість,θ: 800...900 °С;

- границяміцності на згин, σзг: 1000...1200 МПа;

- швидкостірізання, v: 90...300 м/хв.

5. Встановлення взаємозв’язку елементів режиму різання та параметрівперерізу шару, що зрізається

 

Точіння

На (рис. 4)зображені елементи різання при обточуванні заготовки прохідним різцем згідно[6]. Глибина різання рівна припуску на обробку на даному переході: t = 1мм.

Подача на обертзаготовки встановлена у п.3. даної роботи і рівна S = 0,35 мм.

Товщина шару, щозрізається, рівна: /> (мм).

Ширина шару, щозрізається: /> (мм).

/>

Рис. 4. Елементирізання при розточуванні

 

Торцевефрезерування

 

/>

 а б

Рис. 5. Схемизрізання припуску при торцевому фрезеруванні

На (рис. 5)зображені схеми зрізання припуску при фрезеруванні поверхні торцевою фрезоюзгідно [с. 228, 6]. На (рис 1, а) глибина різання t = 1 ммрівна припуску на обробку на заданому переході. В = 56,65 мм –ширина фрезерування (рівна ширині оброблюваного пазу). D = 125 мм –діаметр фрези.

 Приймемо длянашого випадку симетричне фрезерування (рис. 5). Кут контакту торцевої фрези />. Товщина шару, щозрізається, яка відповідає кожному значенню кута /> визначаєтьсяспіввідношенням />. Ширина шару, щозрізається для торцевих фрез рівна />, де /> – кут нахилу ріжучоїкромки, /> – головний кут в планіріжучої кромки зуба торцевої фрези.

 

Свердлильнаоперація

/>

Рис. 6. Елементирізання при: а – свердлінні, б – розсвердлюванні (розвертанні, зенкеруванні)

При свердлуваннів суцільному матеріалі (рис. 6, а) глибина різання рівня половині оброблюваногодіаметру (діаметру свердла):

/> (мм).

Щоб знайти подачуна зуб інструменту, слід розділити на кількість зубів знайдену в п. 3 подачу наоберт (кількість зубів для свердла –

2): /> (мм/зуб).

Товщина шару, щозрізається, рівна:

/> (мм).

Ширина шару, щозрізається:

/> (мм).

 При обробціпопередньо обробленого отвору (розсвердлювання, зенкерування, розвертання) –рис. 6, б – глибина різання визначається так:

 /> (мм).

Товщина шару іширина шару, що зрізаються, визначаються аналогічно.

Література

1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./ Подред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.:Машиностроение, 1985. – Т2 – 496 с.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./ Подред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.:Машиностроение, 1985. – Т1 – 657 с.

3. Режимы резания металлов: Справочник / Под ред. Ю.В.Барановского. – М.: Машиностроение, 1972. – 364 с.

4. Общемашиностроительные нормативы режимов резаниядля технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть І. Токарные,карусельные, токарно-револьверные, алмазно-расточные, сверлильные, строгальные,долбежные и фрезерные станки. Изд. 2-е, М: Машиностроение, 1974. – 406 с.

5. Виговський Г.М. Теорія різання: Навч. посібн. –Житомир: ЖДТУ, 2006. – 250 с.

6. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов:Учебн. для вузов. – М.: Высш. шк., 1985. – 304 с.