Резание материалов: выбор режима резания

Курсовая работа

" Резание материалов: выбор режима резания"

• 1. Введение
• 2. Точение
• 3. Выбор параметров режима резания
• 4. Сила резания
• 5. Основное время
• 3. Сверление
• 4. Фрезерование
• 5. Шлифование
• 6. Вывод
• 7. Список литературы

1. Введение

Параметры режима резания — скорость резания V, подача S и глубина резания t в одинаковой степени влияют на объем металла, срезаемого в единицу времени (Q = VSt). Однако они по-разному влияют на стойкость режущего инструмента

где

С_Т, n, y_T, x_T — эмпирический коэффициент и показатели степени. При этом

n > y_T > x_T

Таким образом, наибольшее влияние на стойкость и износ инструмента оказывает скорость резания и наименьшее — глубина резания, поэтому скорость рассчитывается после назначения глубины резания и подачи.

резание металл фрезерование шлифование

2. Точение

На токарно-винторезном станке модели 16К20 обрабатываются шейки вала диаметром до на длине. Длина вала. Способ крепления трех кулачковый патрон с поджатием торца центром.

Сталь 40 ХГТ .

Шероховатость .

Точность .

Паспортные данные токарно-винторезного станка 16К20.

Высота центров, 215

Расстояние между центрами, до 2000

Мощность двигателя, 11

КПД станка .

Частота вращения шпинделя, об/мин: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600.

Продольные подачи, мм/об: 0,05; 0,06; 0,075; 0,09; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,36; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,4; 2,8.

Поперечные подачи, мм/об: 0,025; 0,03; 0,0375; 0,045; 0,05; 0,0625; 0,075; 0,0875; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4.

Максимальная осевая сила резания, допускаемая механизмом подачи.

.

1. При назначении элементов режимов резания учитываем характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

Элементы режима резания обычно устанавливают в следующем порядке:

а) глубина резания;

б) подача;

в) скорость резания;

г) стойкость;

д) сила резания.

2. Выбор режущего инструмента

Для обтачивания шеек вала из стали 40ХГТ принимаем токарный проходной резец прямой правый с пластиной из твердого сплава Т15К6, (толщина пластинки твёрдого сплава; сечение державки, [4, стр.45]; вылет резца [4, стр.45]).

Форма передней поверхности радиусная с фаской; геометрические параметры режущей части резца: .

3. Выбор параметров режима резания

Глубина резания.

Подача, допустимая прочностью державки резца, рассчитывается по формуле

где — поправочный коэффициент

— поправочные коэффициенты учитывающие влияние соответственно механических свойств обрабатываемого материала, главного угла в плане, переднего угла, радиуса при вершине угла, угла наклона главной режущей кромки [6, стр. 430, табл.9, 10,23].

, ,

— допустимое напряжение на изгиб материала державки резца, МПа [3, стр.86];

, — эмпирические коэффициенты и показатели степеней в

формуле [6, стр.273];

Подача, допускаемая жесткостью державки определяется, по формуле

— допускаемая величина прогиба резца, для чистовой обработки ;

Е — модуль упругости материала державки;

Подача, допустимая твердостью твердосплавной пластины.

При черновой обработке резцами, оснащенными пластинками из твердого сплава, подача часто ограничивается прочностью этой пластинки:

.

Подача, допустимая прочностью механизма подач станка, рассчитывается по формуле:

мм/об, (9)

где — максимально-допустимое усилие подачи по паспорту станка, Н.

.

Подача, допустимая заданной шероховатостью обработанной поверхности, определяется по формуле:

мм/об (12)

где — высота микронеровностей, мкм;

— радиус при вершине резца в плане, мм;

, , , — эмпирические коэффициент и показатели степеней (табл. 5).

Подача, допустимая заданной точностью обработки, вычисляется из выражения:

где

— жесткость станка (D — максимальный диаметр обрабатываемой детали по паспорту станка);

— жесткость детали;

— диаметр детали, м;

— коэффициент, определяющий жесткость закрепления детали (консольно в патроне с поджимом задним центром — А = 110);

— длина детали, м;

— жесткость резца;

— величина поля допуска выполняемого размера, мм;

— коэффициент, определяющий допустимую долю погрешности обработки ();

Подача не должна превышать ни одну из рассчитанных выше подач. Она подбирается из ряда подач, имеющихся на выбранном станке.

В соответствии с паспортными данными станка принимаем .

Стойкость инструмента: .

Скорость резания, допускаемая материалом резца

где; ;;. [6. стр. 269, табл.17].

Поправочный коэффициент для обработки резцом с твердосплавной пластиной

где ,; [6. стр. 262, табл.2].

;;; [6. стр.263−271, табл.5, 6, 18],

Тогда, .

Частота вращения, соответствующая найденной скорости резания

.

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка

.

Действительная скорость резания

.

Элементы срезаемого слоя

;

.

4. Сила резания

Мощность резания.

Вычислим требуемую мощность, затрачиваемую на обработку заготовки детали по формуле:

.

Вычислим мощность на шпинделе _. и сопоставим с затрачиваемой мощностью на обработку заготовки, _.

.

Следовательно, станок не лимитирует выбранного режима резания.

5. Основное время

где — длина рабочего хода, мм;

— количество проходов.

где — размер обрабатываемой поверхности в направлении подачи;

— величина врезания;

— величина перебега.

.

3. Сверление

На вертикально-сверлильном станке 2Н135 производится сверление отверстия диаметром и глубиной сверления в заготовке. Способ крепления в тисах.

Сталь 40 ХГТ .

Шероховатость .

Точность .

Паспортные данные вертикально — сверлильного станка 2Н135

Мощность двигателя, 4

КПД станка .

Частота вращения шпинделя, об/мин: 31,5; 45; 63; 90; 125; 180; 250; 355; 500; 710; 1000; 1440.

Подачи, мм/об: 0,1; 0,14; 0,2; 0,28; 0,4; 0,56; 0,8; 1,12; 1,6.

Максимальная осевая сила резания, допускаемая механизмом подачи станка .

1. При назначении элементов режимов резания учитываем характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

Элементы режима резания обычно устанавливают в следующем порядке:

а) глубина резания;

б) подача;

в) сила резания.

г) стойкость;

д) скорость резания;

Наиболее распространенный метод получения отверстий резанием — сверление.

Движение резания (главное движение) при сверлении — вращательное движение инструмента, движение подачи поступательное движение инструмента относительно детали. 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. Градация диаметров спиральных сверел должна соответствовать: ГОСТ 885– — 77. Отличительной особенностью назначения режима резания при сверлении является то, что глубина резания .

2. Выбор режущего инструмента

Для сверления стали 40 ХГТ () выбираю сверло, из стали Р18, ГОСТ 10 903– — 77 заточенное по методу В. И. Жирова, угол привершения сверла; задний угол; угол наклона поперечной кромки, [6. стр. 146, табл.42], [6. стр. 151, табл.44].

3. Эскиз инструмента.

4. Выбор параметров режима резания.

Глубина резания.

.

Выбор подачи.

Для сверления заготовки сталь 40 ХГТ (), сверлом диаметром, выбираем подачу [6. стр. 277, табл.25]

При сверлении отверстия глубиной поправочный коэффициент из этого следует: .

По паспорту станка устанавливаем ближайшую подачу к расчетной: .

Стойкость инструмента:, [6. стр. 279, табл.30].

Выбор скорости и числа оборотов.

Скорость резания, м/мин, при сверлении:

Значение коэффициентов С_v и показателей степеней приведены для сверления в [6. стр. 278, табл.28].

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания,

.

; .

.

По найденной скорости резания подсчитывается необходимое число оборотов инструмента в минуту:

.

По теоретически найденной частоте вращения шпинделя (принимают ближайшее меньшее значение) подберем число оборотов шпинделя, существующие по паспорту станка, она составляет .

Тогда фактическая скорость резания будет равна;

.

Параметры срезаемого слоя.

;

.

5. Проверка выбранного режима по осевому усилию и мощности.

Для установленных условий сверления, и

проведем следующие вычисления:

Крутящий момент и осевую силу при сверлении рассчитаем по формулам:

где коэффициенты:

крутящий момент:;; .

осевой силы:;; [6. стр. 281, табл.32].

[6. стр. 264, табл.9].

Так как меньше, следовательно механизмы подачи станка выдержат выбранные режимы резания.

Вычислим требуемую мощность, затрачиваемую на обработку заготовки детали по формуле:

.

Вычислим мощность на шпинделе и сопоставим с затрачиваемой мощностью на обработку заготовки, .

.

Следовательно, станок не лимитирует выбранного режима резания.

6. Расчет машинного времени на обработку.

;

;

.

4. Фрезерование

При решении задачи следует проанализировать предложенные для заданных условий методы обработки и сопоставить эффективность их применения по машинному времени и качеству обработки.

Обработать заготовка: длина, ширина, толщиной, материал Чугун СЧ18 (НВ = 207). Требуемое значение шероховатости поверхности. Припуск на обработку .

Назначить режимы резания для обработки плоской поверхности на вертикально-фрезерном станке модели 6Р12.

Паспортные данные вертикально — фрезерного станка 6Р12:

Рабочая поверхность стола:

Ширина 320

Длина 1250.

Мощность электродвигателя главного движения 7.

КПД станка .

Частота вращения шпинделя, мин^-1: 30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 750; 950; 1180; 1500.

Подачи стола (мм/мин): 19; 23,5; 30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 750; 900.

Наибольшее усилие, допускаемое механизмом продольной подачи стола, .

1. При назначении элементов режимов резания учитываем характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.

Элементы режима резания обычно устанавливают в следующем порядке:

а) глубина резания;

б) подача;

в) скорость резания;

г) стойкость;

д) сила резания;

е) ширина фрезерования.

Фрезерованием называется процесс обработки металлов резанием при помощи многолезвийного режущего инструмента — фрезы. Фрезерование является весьма распространенным прогрессивным методом обработки плоских и фасонных поверхностей.

При фрезеровании различают подачу на один зуб, подачу на один оборот фрезы и минутную подачу, которые находятся в следующем соотношении:

Где — частота вращения фрезы, ;

— число зубьев фрезы.

2. Выбор инструмента.

Для фрезерования на вертикально-фрезерном станке заготовки из чугуна выбираем торцевую фрезу с механическим креплением пластин из твердого сплава ВК6, диаметром, угол в плане. Принимаем; , ГОСТ 22 085– — 76, [6. стр. 188, табл.96].

3. Режим резания.

Глубина резания.

Заданный припуск на чистовую обработку срезают за один проход, тогда

.

Назначение подачи.

Для получения шероховатости Rz = 40 мкм подача на оборот, [6. стр. 283, табл.33].

Период стойкости фрезы.

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

[6. стр. 290, табл.40].

Скорость резания определяем по формуле:

Значения коэффициента и показателей степени определяем по таблице [6. стр. 288, табл.39].

Для чернового и чистового фрезерования серого чугуна с применением твердосплавных пластин:

; ;; ;; .

Общий поправочный коэффициент: .

К находим по таблице [6. стр. 261, табл.1], для обработки чугуна расчетная формула:

[6. стр. 262, табл.2],

; [6. стр. 263, табл.5 и 6],

Скорость резания при чистовом фрезеровании равна:

Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости резания

.

Корректируем по паспорту станка

.

Перегруз не превышает значения в 5% следовательно разрешено взять данные обороты.

Действительная скорость резания

.

Для уточнения величин подач необходимо рассчитать движения подачи по величине подачи на зуб и на оборот

.

По паспорту станка находим возможную подачу, выбираю значения, .

Исходя из принятых величин уточняем значения подач на зуб и на оборот

;

.

4. Параметры срезаемого слоя.

;

.

5. Проверка выбранного режима резания.

Выбранный режим резания проверяем по характеристикам станка: мощности на шпинделе станка и максимально допустимому усилию, прилагаемому к механизму подачи.

Мощность, затрачиваемая на резание, должна быть меньше или равна мощности на шпинделе: .

Мощность на шпинделе определится по формуле

.

где — мощность электродвигателя привода главного движения резания, .

Мощность резания при фрезеровании определяется по формуле

где — главная составляющая (касательная) силы резания, .

Крутящий момент на шпинделе станка определится по формуле:

— крутящий момент на шпинделе, .

Главная составляющая силы резания при фрезеровании определяется по формуле:

где — коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и другие условия;

— коэффициент, учитывающий свойства материала обрабатываемой заготовки,

; [6. стр. 264, табл.9],

Значения коэффициента и показателей степеней, ,, , приведены [6. стр. 291, табл.41],

;; б;;; .

.

Следовательно, станок не лимитирует выбранного режима резания.

6. Основное время

где .

.

Строгальная обработка.

Паспортные данные поперечно — строгального станка 736.

Наименьший ход ползуна 95

Наибольший ход ползуна 650.

Пределы рабочих скоростей3−37

Число двойных ходов ползуна — 12,5; 17,9; 25,0; 36,5; 52,5; 73,0 .

Пределы горизонтальной подачи — 0,33; 0,67; 1,00; 1,23; 1,67; 2,00; 2,33;

2,67; 3,00; 3,30 .

Наибольшее усилие 1700 .

Мощность 2,8 .

1. Выбор инструмента.

Для обработки плоскости из серого чугуна марки СЧ18 твердостью НВ=207 принимаем строгальный проходной прямой с пластиной из твердого сплава ВК6.

Параметры срезаемого слоя.

2. Глубину резания принимаем равной. Согласно требованиям шероховатости и величине припуска подачу выбираем; .

В соответствии с паспортом станка принимаем ближайшую из имеющих на станке скоростей резания .

Длина хода определяется по формуле

где — длина строгания;

— величина перебега резца.

.

Находим число двойных ходов стола в минуту по формуле;

.

По паспорту станка принимаем ближайшее из имеющихся на станке чисел двойных ходов .

При получистовом строгании и надобность в проверке соответствия станка на мощность отпадает.

3. Определяем машинное время.

.

.

В результате расчёта выбираю обработку фрезерованием, так как время на обработку значительно меньше.

5. Шлифование

На круглошлифовальном станке мод.3М131 шлифуется участок вала и длиной. Припуск на обработку, длина вала. Способ крепления заготовки — в центрах.

Сталь 40 Х — закаленная 45…47 HRC.

Шероховатость .

Круглошлифовальный станок 3М131

Наибольший диаметр шлифуемой заготовки 280.

Наибольшая длина заготовки 700.

Мощность двигателя шлифовальной бабки 7,5 .

КПД станка .

Частота вращения круга, об/мин: 1112 и 1285.

Частота вращения обрабатываемой заготовки регулируется бесступенчато: 40 400 .

Скорость продольного хода стола регулируется бесступенчато: 505 000 .

Периодическая поперечная подача шлифовального круга регулируется бесступенчато: 0,0020,1.

Непрерывная подача для врезного шлифования: 0,14,5.

Размеры шлифовального круга, .

1. Выбор шлифовального круга.

Для круглого наружного шлифования с продольной подачей (шлифовать с радиальной подачей нельзя из-за большой длины шлифуемой поверхности), параметра шероховатости, конструкционной закаленной стали до HRC45 принимаем шлифовальный круг формы ПП, [2],

характеристика — 24 А401К, [6],

индекс зернистости — Н, [2],

структура — 5, [6],

класс — А, [2],

Полная маркировка круга ПП24 А40НС15КА 35.

Размеры шлифовального круга, (по паспорту станка).

2. Режим резания

Скорость шлифовального круга V_k =35 м/с.

Частота вращения шпинделя шлифовальной бабки

Корректируя по паспортным данным станка, принимаем .

Окружная скорость заготовки; принимаем .

Частота вращения шпинделя передней бабки, соответствующая принятой окружной скорости заготовки,

Так как частота вращения заготовки регулируется бесступенчато, принимаем .

Глубина шлифования

.

Принимаем, учитывая бесступенчатое регулирование поперечной подачи шлифовального круга на ход стола,

.

Продольная подача

.

Принимаем .

Скорость продольного хода стола

.

С учетом паспортных данных (бесступенчатое регулирование скорости продольного хода стола) принимаем .

3. Проверка достаточности мощности станка

Мощность затрачиваемая на резание

[2], [3],

где — коэффициент, учитывающий условия шлифования;

, , — показатели степени;

Для круглого наружного шлифования закаленной стали с подачей на каждый ход шлифовальным кругом зернистостью 40, твердостью СМ1

;; ;; ,

тогда

.

Мощность на шпинделе станка

.

Так как, то обработка возможна.

4. Основное время

где — доля перебега круга, принимаем (т.е. половина круга); - число сторон перебега круга, тогда

— коэффициент выхаживания

.

6. Вывод

Для повышения производительности процесса резания выгодно работать с большими сечениями среза, чем с большими скоростями резания. При больших скоростях резания повышается износ инструмента, тепловыделение и как следствие ухудшение качества обработанной поверхности и низкая стойкость инструмента.

Поэтому первый режим, который следует выбрать это глубина резания t, во вторую очередь подачу S, и на конец скорость V.

Такой порядок выбора режимов резания объясняется тем что глубина, подача и скорость в неодинаковой степени влияет на стойкость инструмента.

Показатели степени соответственно n1>n2>n3, так как на температуру резания в большей мере влияет скорость, а значит и на износ тоже.

Кроме того, при заданном сечении среза более выгодно увеличивать глубину резания, чем подачу.

Однако необходимо учесть, что большое сечение среза скажется на качестве, точности обработки, а так же на силах резания.

7. Список литературы

1. Справочник технолога машиностроителя: В 2 т.3 — е изд., перераб. Т 1 / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова М.: Машиностроение 2008.694 с.

2. Справочник технолога машиностроителя: В 2 т.3 — изд., перераб. Т 2 /Под ред. А. Н. Малова М.: Машиностроение 2010.569 с.

3. Анурьев В. И. Справочник конструктора — машиностроителя: В 3 т.5 — е изд. перераб. и доп. Т.1 /Под ред. А. Н. Малова М.: Машиностроение 1986.

4. Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов по специальности: «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты» /Г.Н. Сахаров, В. Б. Арбузов, Ю. Н. Боровой и др. М.: Машиностроение 2009.328 с.

5. Ящерицын П. И., Еременко И. Л., Фельцштейн Е. З. Теория резания, физические и тепловые процессы в технологических системах: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 2007.512 с.

6. Справочник технолога машиностроителя: В 2 т.4 — е изд., перераб. и доп. Т.2 /Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова М.: Машиностроение 2011.496 с.