Фрезерование плоских поверхностей

Задание 1

отливка серый чугун фрезерование

Для фрезерования плоской поверхности шириной В = 190 мм. и длиной l = 300 мм. с припуском на обработку Z = 4,0 мм., необходимо:

— выбрать режущий инструментов;

— выполнить эскиз инструмента с указанием его геометрических параметров;

— выполнить схему обработки;

— назначить режимы резания;

— определить основное технологическое время.

Исходные данные:

Вид заготовки — отливка серый чугун 190 НВ;

Параметр шероховатости Ra = 12,5 мкм;

Характер обработки — черновая, по корке;

Модель станка — 6Т12.

Решение:

Эскиз обработки приведен на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 — Эскиз обработки Решение:

Выбираем фрезу и устанавливаем значение ее геометрических элементов.

Принимаем торцовую фрезу со вставными ножами, оснащенными пластинами из твердого сплава (табл. 94, [1]).

Диаметр фрезы определяется по формуле:

D = 1,6В;

D = 1,6•190 = 304 мм.

Принимаем стандартную фрезу D = 315 мм, z = 30. Материал режущей части фрезы — твердый сплав ВК8. Из-за отсутствия в используемом справочнике рекомендаций по выбору геометрических элементов фрезы принимаем их по справочнику (табл. 81, [2]): б = 12° (считая при черновом фрезеровании толщину среза, а > 0,08 мм); г = 0; л = +20° (для чугуна 210НВ); ц = 45°; ц0 = 20°; ц1 = 5°.

Назначаем режим резания Устанавливаем глубину резания. Припуск снимаем за один рабочий ход, следовательно, t = h = 4 мм.

Назначаем подачу на зуб фрезы.

Для чернового фрезерования чугуна, твердого сплава ВК8, мощности станка 6Т12 NД = 10 кВт. Sz = 0,20 … 0,29 мм/зуб.

Считая, что система станок — приспособление—инструмент—заготовка жесткая, принимаем наибольшее значение Sz = 0,29 мм/зуб из диапазона.

Назначаем период стойкости фрезы. Для торцовых фрез с пластинами из твердого сплава в диапазоне диаметров свыше 300 мм и до 400 мм нормативами рекомендуется период стойкости Т = 300 мин. Принимаем для фрезы с D = 315 мм Т = 300 мин.

Определяем скорость (м/мин) главного движения резания, допускаемую режущими свойствами фрезы:

Выписываем из коэффициенты и показатели степеней формулы для серого чугуна с 190 НВ, торцовой фрезы и материала режущей части — сплава ВК6 (с последующим учетом поправочных коэффициентов): Сv = 445; qv = 0,2; хv = 0,15; yv = 0,35; uv = 0,2, Pv = 0, m = 0,32.

Учитываем поправочные коэффициенты. КПv [1]: при обработке чугунных отливок по корке КПv = 0,8; КИv [1]: для материала режущей части ножей фрезы — твердого сплава ВК8 КИv = 0,83. Кроме того, в соответствии с примечанием к табл. 39, с. 290 при угле в плане ц = 45° вводится поправочный коэффициент на скорость резания К цv = 1,1:

5. Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания:

Корректируем частоту вращения шпинделя по станку и устанавливаем действительную частоту вращения: nД = 63 мин-1.

6. Действительная скорость главного движения резания:

7. Определяем скорость движения подачи (минутная подача SM):

vs = SM = SzznД;

vs = 0,29 •30 • 63 = 548 мм/мин.

Корректируем величину vs по данным станка и устанавливаем ее действительное значение: vs = 500 мм/мин.

Действительное значение подачи на зуб фрезы:

8. Определяем главную составляющую силы резания (окружную силу):

Выписываем из коэффициент и показатели степеней формулы для серого чугуна с 190 НВ и торцовых фрез с пластинами из твердого сплава: Ср = 54,5; хр = 0,9; yр = 0,74; uр = 1, щр = 0, qp = 1.

9. Определяем мощность, затрачиваемую на резание:

10. Проверяем, достаточна ли мощность привода станка. Необходимо, чтобы ;

У станка 6Т12 следовательно обработка возможна.

III Определяем основное время (мин):

Длина обработки L определяется по формуле:

L = l + y + Д;

При черновом торцевом фрезеровании у определяется как:

Принимаем Д = 3 мм. Тогда:

Задание 2

На круглошлифовальном станке шлифуется вал диаметром D = 45h6 мм. и длиной l = 300 мм. Длина вала L = 550 мм.

Припуск на диаметр 2Z = 0,25 мм.

Материал заготовки — Сталь 35 незакаленная.

Обработка предварительная R_a = 1,6 мкм.

Движение подачи — радиальное.

Модель станка — 3152.

Требуется:

— выбрать шлифовальный круг;

— сделать эскиз обработки;

— назначить режимы резания;

— определить основное технологическое время.

Решение:

Выбираем шлифовальный круг Характеристика шлифовального круга включает в себя следующие элементы: материал абразивных зерен; размер абразивных зерен; материал связки; твердость круга (твердость связки); структуру круга (количественное соотношение между абразивными зернами, связкой и порами в единице объема круга). В справочнике [2], приведены характеристики шлифовальных кругов (при работе с окружными скоростями до 35 м/с). Выписываем из таблицы характеристику круга для данного вида шлифования, параметра шероховатости поверхности Ra = 1,6 мкм и конструкционной стали с HRС < 30: Э, ЭБ40СТ1К. В качестве материала абразивных зерен при шлифовании заготовок из сталей применяют электрокорунд. В данном случае справочник рекомендует нормальный электрокорунд (Э), марку которого устанавливаем по табл. 167, [2]: Э5. Выбрана марка электрокорунда нормального с содержанием 95% А1₂0₃. Зернистость круга выбирают в зависимости от качества обработанной поверхности, свойств материала заготовки и других факторов. С уменьшением параметра шероховатости обработанной поверхности зернистость уменьшается. В данном случае рекомендуется зернистость 40.

При выборе твердости круга руководствуются следующим общим правилом: чем тверже шлифуемый материал, тем мягче должен быть круг, и наоборот. Для круглого наружного шлифования заготовок из незакаленной стали по существующей шкале твердости рекомендуется круг СТ1 (среднетвердый 1-й степени). Для заданных условий работы рекомендуется круг на керамической связке (К), так как этот вид связки обеспечивает высокую производительность шлифования, возможность работы с использованием охлаждающих жидкостей и хорошее сохранение профиля шлифующей части круга.

В используемом справочнике ряд характеристик обозначен по старому стандарту, а некоторые — не приведены. Поэтому с помощью табл. 143 вносим следующие уточнения и дополнения в принятую маркировку характеристики круга:

Переводим старое обозначение маркировки абразивного материала Э5 в новое 15А.

После принятой зернистости 40 проставляем буквенный индекс зернистости, характеризующий процентное содержание основной фракции. Наиболее часто применяемые индексы зернистости кругов — Н и П. Принимаем индекс Н, указывающий, что в принятой зернистости 40 содержание основной фракции составляет 45%.

Приводим номер структуры круга (после обозначения твердости СТ1). Структура указывает количественное соотношение зерен, связки и пор в единице объема круга. С увеличением номера структуры уменьшается относительное число зерен и увеличивается пористость круга ([2], табл. 174). Для плоского шлифования периферией круга обычно рекомендуется средняя структура № 7, для круглого шлифования — № 5 и 6.

Указываем разновидность принятой керамической связки. Для карбидкремниевых кругов наибольшее распространение получила связка КЗ, а для электрокорундовых — связки К1 и К8 для обычного шлифования и К5 для скоростных кругов; принимаем связку К1.

Приводим тип (форму) принятого круга ([2], табл. 170). Для круглого наружного шлифования обычно применяют тип ПП (плоские прямого профиля); принимаем этот тип.

Указываем класс шлифовального круга, которым обусловлены допуски его размеров и геометрической формы, а также некоторые другие параметры. Стандартом предусмотрены три класса: АА, А и Б. Предельные отклонения размеров и формы для класса, А меньше, чем для класса Б, а для класса АА меньше, чем для класса А. Для предварительного шлифования принимаем круг класса Б.

Приводим допустимую окружную скорость круга, при которой обеспечивается безопасная работа. У кругов для обычного шлифования в маркировке указывается 35 м/с; круги для скоростного шлифования имеют красную диаметральную полосу и обозначение 50 м/с. Принимаем круг для обычного шлифования и указываем в маркировке 35 м/с.

Таким образом, принятая маркировка характеристики круга будет иметь вид: ПП15А40НСТ16К1А 35 м/с.

Эскиз обработки представлен на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 — Эскиз обработки вала шлифованием с радиальной подачей.

Размеры нового круга: Dк = 600 мм., ширина круга Вк = 250 мм.

II. Назначаем режим резания. Рекомендации по режимам резания приведены в справочнике табл. 69.

1. Скорость шлифовального круга v_K = 30 — 35 м/с. Она определяется по формуле:

По паспортным данным станка 3152 у нового круга Dк = 600 мм; nк = 1112 об/мин. Тогда:

т. е. в пределах рекомендуемого диапазона.

Окружная скорость заготовки v3 = 20 — 50 м/мин. Принимаем среднее значение v3 = 35 м/мин (? 0,58 м/с).

Определяем частоту вращения, соответствующую принятой окружной скорости:

Найденное значение n3 = 247 мин-1 может быть установлено на станке 3152, имеющем бесступенчатое регулирование частоты вращения заготовки в пределах 40 — 400 об/мин.

Глубина шлифования (поперечная подача круга) t = 0,0025 — 0,075 мм/об детали; учитывая требования, предъявляемые к точности обработки (поле допуска h6) и шероховатости поверхности Ra = 1,6 мкм, принимаем t = 0,005 мм/об. Так как на станке 3152 поперечные подачи регулируются бесступенчато в пределах 0,002 — 0,1 мм/об, то принимаем 0,005 мм/об.

Определяем мощность, затрачиваемую на резание:

Выписываем из табл. 70 справочника коэффициент и показатели степеней формулы: для круглого наружного шлифования с радиальной подачей, обработки стали, зернистости круга 40, твердости СТ1 C_N = 0,14; r = 0,8; у = 0; q = 0,2; z = 1. Тогда:

8. Проверяем, достаточна ли мощность двигателя шлифовальной бабки. У станка 3152 т. е. обработка возможна.

III. Основное время:

где — разность диаметров заготовки; - врезание; - радиальная подача, — частота вращения заготовки.

Задание 3

На зубофрезерном станке 53А50 нарезают червячной фрезой цилиндрическое зубчатое одновенцовое колесо с плоскими обработанными торцами с числом зубьев z = 48 мм., модулем m = 2 мм, шириной венца b = 20 мм и углом наклона зубьев в = 20⁰. Необходимо: выбрать режущий инструмент, сделать эскиз обработки, назначить режим резания (при помощи аналитических расчетов и по таблицам нормативов); определить основное время. Материал заготовки Сталь 30ХГТ, 200 НВ. Чистовая обработка (по сплошному металлу) Ra 2,0. Число обрабатываемых одновременно заготовок — 10 штук.

Решение:

I. Выбираем режущий инструмент. Принимаем червячную модульную фрезу цельную из быстрорежущей стали Р18. Для повышения производительности чистового нарезания зубьев принимаем однозаходную червячную фрезу; класс точности фрезы — С.

Основные параметры черновой двухзаходной червячной фрезы модуля m = 2 мм: наружный диаметр D = 70 мм, число зубьев z = 12 принимаем по табл. 117. Угол заточки передней поверхности зубьев фрезы г_з = 10°. Наклон зуба (витка) фрезы и зуба нарезаемого колеса одноименный.

Рисунок 3.1

Назначаем режим резания Определяем глубину резания. Нарезаем зубья за один рабочий ход. В этом случае глубина резания будет равна высоте зуба нарезаемого колеса: t = h. Тогда t = h =2,2m = 2,2•2 = 4,4 мм.

Назначаем подачу на один оборот нарезаемого зубчатого колеса. Сначала определяем классификационную группу, к которой по нормативам относится используемый зубофрезерный станок (карта 1, с. 25). Станок 53А50 относится к III группе станков, так как мощность его электродвигателя 8 кВт (см. паспортные данные). По карте 3 (с. 27) устанавливаем подачу. Для однозаходной фрезы, стали 45 170 — 207 НВ, модуля m от 1,5 до 2,5 мм и III группы станков sо табл 0,8 — 1,0 мм/об.

Согласно примеч. 1 к карте 3 принимаем верхний предел диапазона подач sо табл = 1,0 мм/об (так как число зубьев нарезаемого колеса z > 25). Учитываем поправочные коэффициенты на подачу: Кмs = 0,9, так как у нас сталь 30ХГТ твердостью 200 НВ; Квs = 0,7, так как угол наклона зуба колеса в = 20°, а наклон зубьев колеса и витков фрезы одноименный.

Тогда:

sо = sо табл • Квs • Кмs;

sо = 1,0•0,9•0,7 = 0,63 мм/об.

Корректируем подачу по станку: s0 = 0,75 мм/об.

По карте 1.3 назначаем период стойкости фрезы. При чистовой обработке, для материала сталь рекомендуемая стойкость инструмента 240 мин.

Определяем скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами фрезы (карта 1.5, [4]). Для чистового нарезания однозаходной фрезой при s0 = 0,75 мм/об и m от 1,5 до 2,5 мм vтабл = 49,5 м/мин (найдено интерполированием значений vтабл = 50 м/мин для s0 = 0,5 мм/об и vтабл = 49 м/мин для s0 = 0,8 мм/об).

Учитываем поправочные коэффициенты на скорость главного движения резания: Кмv = 0,8, так как у нас сталь 30ХГТ твердостью 200 НВ; Квs = 0,84, так как угол наклона зуба колеса в = 20°.

Тогда:

vо = vо табл • Квv • Кмv;

vо = 49,5•0,8•0,84 = 33,3 мм/об.

Частота вращения фрезы, соответствующая найденной скорости главного движения резания:

Корректируем частоту вращения по данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения nд = 160 мин-1.

Действительная скорость главного движения резания:

5. Мощность. Требуемую на резание мощность рассчитывают по формулам в зависимости от типа инструмента:

для червячных модульных фрез:

Выписываем из табл. 67 и 68 справочника коэффициенты и показатели степеней формулы: CN = 124; уN = 0,9; xN = 1,7; uN = - 1; qN = 0; КN = 1,1.

Тогда:

Проверяем, достаточна ли мощность привода станка. У станка 53А50 NШП = 8•0,65 = 5,2 кВт; 0,17 < 5,2, т. е. обработка возможна.

III. Основное время:

где L — длина рабочего хода фрезы; L = b + l1.

Врезание l'1 и перебег l''1 фрезы (см. эскиз обработки) определяются по справочнику. В нашем случае l1 = 50 мм.

При одновременной обработке на оправке десяти заготовок длина рабочего хода фрезы L = 10•20 + 50 = 250 мм. Число заходов фрезы k = 1.

Тогда:

Основное время, затрачиваемое на одну заготовку:

Список использованных источников

1. Справочник технолога — машиностроителя. В 2 — х т. Т. 2 / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. — 4 — е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1985. — 496 с.: ил.

2. Справочник технолога — машиностроителя. В 2 — х т. Т. 2 / Под ред. А. Н. Малова. — 3 — е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1973. — 568 с.: ил.

3. Нефедов Н. А., Осипов К. А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. — 5 — е изд. перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1990. — 448 с.: ил.

4. Общемашиностроительные нормативы режимов резания: Справочник: В 2 т. Т. 2 / А. Д. Локтев, И. Ф. Гущин и др. — М.: Машиностроение, 1991. — 304 с.: ил.