Режим чернового точения шлицевого вала
Выбор способа получения заготовки, проведение предварительной термической обработки и расчёт режимов чернового точения. Получение заготовки литьем. Проверка экономически выгодного режима точения по мощности электродвигателя главного привода станка.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.02.2013 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Cодержание
- Введение
- 1.1 Выбор способа получения заготовки
- 1.1.2 Получение заготовки литьем
- 1.2 Обоснование проведения предварительной термической обработки
- 1.3 Расчет режима чернового точения
- 1.3.1 Расшифровка буквенно-цифрового обозначения и краткая техническая характеристика металлорежущего станка 1Д63А.
- 1.3.2 Обоснование по назначению нормативного периода стойкости резца
- 1.3.3 Выбор глубины резания
- 1.3.4 Назначение величины подачи и проверка ее по основным прочностным показателям
- 1.4 Экономические обоснования курсовой работы
- 1.4.1 Расчет экономически выгоднейшей скорости резания
- 1.4.2 Проверка экономически выгоднейшего режима точения по мощности электродвигателя главного привода станка
- 1.4.3 Расчет основного технологического времени
- Литература
Исходные данные
Оборудование - станок модели 1Д63А.
1. Сталь 30ХМ, НВ 205 кГс/мм2.
2. В х Н = 30 х 30 мм.
3. Шлицевый вал Д = 220 мм, d = 100 мм, L = 600 мм, 2Z0 = 7,6м.
Введение
Выполнение курсовой работы студентами механических специальностей имеет целью закрепить теоретические основы изучаемых дисциплин кафедры и получить навыки по расчету технологических процессов по получению заготовок типа валов, валов-шестерен, гильз цилиндров, золотниковых втулок и их черновой лезвийной обработки. Основанием для разработки методики к курсовой работе послужила типовая технология на получение заготовки коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания и черновая токарная обработка шеек вала. В курсовой работе предлагается решение следующих задач: выбор способа получения заготовки, обоснование проведения предварительной термической обработки и расчёт режимов чернового точения.
1.1 Выбор способа получения заготовки
Процесс горячей объемной штамповки осуществляется принудительным перераспределением металла заготовки в штампе. Горячая объемная штамповка является основным способом при производстве стальных заготовок сложной формы в условиях серийного и массового производства.
Прессованием называется процесс выдавливания (экструзии) находящегося в полости контейнера металла через отверстие в матрице. Прессование чаще применяют для обработки цветных сплавов и реже сталей.
Прессование сталей требует использования высоких температур и усилий обработки, что не всегда осуществимо, вследствие недостаточной стойкости рабочих элементов технологической оснастки.
Свободной ковкой называется процесс свободного течения металла под действием периодических ударов или статических воздействий инструмента. Свободная ковка находит преимущественное применение при получении фасонных заготовок стальных деталей с высокими механическими свойствами в условиях индивидуального и мелкосерийного производства. Это предопределяется ее технологическими особенностями, а именно: ее широкой универсальностью в отношении веса, формы и размеров партии изготовляемых заготовок; обеспечением высоких механических, технологических и эксплуатационных характеристик металла в готовых деталях; отсутствием затрат на дорогостоящую технологическую оснастку.
Свободная ковка разделяется на ручную и машинную. Ручная ковка применяется в основном в ремонтных условиях. Машинная ковка производится на ковочных молотах и прессах. На молотах изготовляют поковки массой от 0,5 до 100 кг. На гидравлических ковочных прессах изготовляют поковки от сортового проката массой от 100 кг до: 230 т. Из стальных слитков массой от 1,2 до 350 т.
Нагрев стали для ковки и горячей объемной штамповки является одним из решающих факторов, определяющих производительность и качество поковки. Целью нагрева металла перед горячей обработкой давлением является снижение его сопротивления деформированию и повышение пластичности. При нагреве металла до максимально допустимых температур поковки, что для сталей различных марок лежит в пределах от 1100 до 1250С, сопротивление металла деформированию снижается в 15_20 раз по сравнению с обычным холодным состоянием.
Дефектами нагрева являются перегрев и пережог. Нагрев стали при высоких температурах, лежащих выше 1050С, вызывает быстрое увеличение размеров зерен аустенита за счет слияния более мелких зерен в крупные, что наблюдается при перегреве металла. Крупнозернистый металл имеет низкое сопротивление удару и может дать, трещины при ковке. Перегрев исправляется термической обработкой.
Пережогом называется явление сквозного окисления металла заготовки при высоких температурах нагрева, близких к линии солидус, сопровождающиеся появлением окислов по границам зерен металла и нарушением механической связи между зернами. Пережженная сталь, рассыпается на куски под ударами молота. Этот брак требует переплавки стали в мартенах или других плавильных агрегатах.
Заканчивать ковку следует при наиболее низкой температуре, при которой деформация еще является горячей и не появляется наклеп. При наклепе металла происходит образование новых дислокаций, дробление зерен и искривление плоскостей скольжения. Это вызывает увеличение твердости металла, пределов прочности и текучести и резкое снижение его пластичности. При несоблюдении допустимого нижнего предела температуры возможно образование дефектов в виде микро - и макротрещин в металле поковки и штамповки. Чтобы исключить отрицательное влияние наклепа на механические свойства детали, необходимо завершать горячую обработку металла при достаточно высоких температурах, которые исключают образование наклепа.
Температурный интервал ковки имеет нижний и верхний пределы, которые определяют максимальную температуру нагрева металла в печи и температуру окончания ковки поковки. Температурный интервал ковки стали зависит от химического состава сплава, металлургической технологии, структуры, скорости деформирования, схемы напряженного состояния и массы поковки.
Таблица. Температуры ковки.
|
Марка стали |
Максимальная температура металла перед ковкой |
Минимальная температура окончания ковки |
|
|
Сталь 30ХМ |
1220 |
800 |
Чтобы обеспечить высокую пластичность стали под ковку и горячую объемную штамповку, необходимо при нагреве выдержать не только рекомендуемую максимальную температуру, но и для заданной марки стали и массы заготовки продолжительность нагрева. От выдержки при нагреве зависит равномерное распределение температуры по поверхности и по сечению заготовки, сохранение целостности нагреваемого металла, т.к. отсутствуют микро - и макротрещины.
Различают технически возможную и допустимую скорость нагрева. Технически возможная скорость нагрева зависит в основном от разности температуры печи и конечной температуры нагрева заготовки.
В машиностроении для изготовления деталей используются заготовки. Отличие заготовки от готовой детали заключается в том, что все поверхности, которые по рабочему чертежу детали должны быть обработаны лезвийным или абразивным инструментом, имеют припуск на механическую обработку. Припуск - это тот объем металла, который удаляется при обработке резанием. Величина припуска зависит от ряда факторов. Основные из них - массы заготовки, размеры готовой детали, сложность формы, точность и класс чистоты рабочих поверхностей, способ получения заготовки, масштаб производства, то есть изготовление деталей единичное, серийное или массовое. С учетом указанных факторов по справочной литературе рассчитывают величину припуска. Для деталей типа валов, втулок, гильз, шкивов, зубчатых колес припуск на обработку обозначается 2Z0 мм по диаметру.
В курсовой работе для обрабатываемых номинальных диаметров валов заготовка должна иметь размеры по упомянутым диаметрам, равным номинальному размеру, плюс 2Z0, а для втулок, гильз - номинальному размеру отверстия минус 2Z0.
Размеры деталей устанавливаются конструкторами на основе расчетов на прочность или на жесткость для заданной конструкции. Расчетные размеры округляются для диаметров до значений нормальных диаметров, принимаемых из рядов нормальных диаметров и длин по ГОСТ 6636-83. Использование нормальных диаметров и длин при разработке любой конструкции имеет большое народнохозяйственное значение, так как ведет к сокращению разновидностей режущего и измерительного инструментов.
Размеры, наблюдаемые в производственных условиях с достижимой точностью, называются действительными размерами. Эти размеры, как правило, несколько отличаются от номинальных размеров. Причина в том, что изготовить какую угодно деталь абсолютно точно невозможно, да и это не всегда диктуется соображениями служебного назначения детали. Поэтому на номинальный размер детали предусматривается допуск на обработку, т.е. возможные отклонения от заданного размера. Это значит, что при обработке деталей на металлорежущих станках режущее лезвие инструмента должно войти в номинальный размер, но не должно выходить из допуска на обработку. В силу этого при обработке валов, номинальный размер этих деталей является началом отсчета допуска на обработку. Именно поэтому допуск на обработку валов принимается от номинального размера с минусом, т.е. в тело детали.
1.1.2 Получение заготовки литьем
Заготовки из серого, белого, ковкого, высокопрочного чугунов, из литейных сплавов на основе меди, алюминия, олова, свинца, магния, титана получают различными способами литейного производства. Это предопределяется тем, что эти сплавы обладают высокими литейными свойствами, т.е. хорошей жидкотекучестью, малой усадкой, небольшой склонностью к образованию литейных напряжений, низкой способностью к поглощению газов в жидком состоянии незначительной ликвацией примесей.
Литейным производством называется процесс изготовления как готовых деталей, так и заготовок, основанный на заполнении жидким металлом полости формы, соответствующей по конфигурации отливаемой детали.
Заготовки, полученные литьем, называются отливками. Отливки из серого чугуна, являющегося основным литейным конструкционным материалом в машиностроении, имеют широкий технологический диапазон, обеспечивающий получение любой сложной заготовки с размерами и массой практически без ограничений.
Литейное производство обеспечивает получение отливок следующими способами: литье в разовые формы и получение отливок специальными методами. Литье в разовые формы является основным способом в условиях единичного производства и ремонтной практики. Получение отливок специальными методами - это литье в оболочковые формы, производство отливок по выплавляемым моделям, в металлические формы, производство отливок под давлением, центробежное литье, изготовление отливок вакуумным всасыванием металла и другими способами.
Специальные методы литья, основанные на использовании сложной технологической оснастки с применением дорогостоящих материалов и автоматизированного оборудования, имеют высокие технико-экономические показатели лишь в условиях серийного и массового производства.
Метод литья по выплавляемым моделям особенно эффективно использовать для изготовления изделий из сплавов, которые характеризуются плохой обрабатываемостью резанием, и в тех случаях, когда небольшие по размерам отдельные отливки собирают в один сложный узел, позволяющий через одну литниковую систему залить жидким металлом большое количество форм.
1.2 Обоснование проведения предварительной термической обработки
Технологические процессы получения заготовок из сталей и чугунов имеет одну общую закономерность. Она заключается в том, что начало ковки или заливка жидкого металла в форму должны производиться при наивысших, допустимых для данных конкретных условий температурах. Высокие температуры для большинства марок железоуглеродистых сплавов предопределяют крупнозернистую структуру и образование значительных термических и структурных напряжений в получаемых заготовках. Поскольку оба этих фактора вызывают существенное снижение динамической вязкости, ухудшение показателей механических свойств и понижают стабильность эксплуатационной надежности готовой детали, то заготовки всех ответственных и тяжелонагруженных деталей подвергают предварительной термической обработке. Целью этой обработки является получение однородной мелкозернистой структуры, улучшение комплекса механических свойств, снятие наклепа, снижение уровня внутренних напряжений, улучшение обрабатываемости металла лезвийным инструментом.
Цель окончательной термической обработки - это придание металлу требуемых механических свойств, обеспечивающих получение наивысших эксплуатационных показателей при стабильной надежности. Окончательная термообработка проводится перед финишными операциями, которые, как правило, выполняются абразивным инструментом.
При использовании заготовок из сортового или профильного проката технология получения требует обоснования способа разделения металла на нужные по длине заготовки. Рациональным способом разрезки будет тот, который, обеспечивая получение заготовок необходимого качества, наиболее экономичен при заданном объеме производства. Самым производительным, металлосберегающим и экономичным способом разделения проката на точные заготовки является разрезка в штампах и на ножницах. Резка проката в штампах и на современных сортовых ножницах, имея наибольшую производительность, обеспечивает существенную экономию металла по сравнению с разрезкой зубчатыми пилами, отрезкой на токарных станках, разрезкой абразивными отрезными кругами, резкой кислородной, кислородно-флюсовой и воздушно-дуговой. К отмеченным преимуществам разрезки на сортовых ножницах следует добавить и то, что заготовка, не подвергаясь тепловому воздействию, не требует предварительной термообработки после разрезки. Поэтому предпочтительным способом разделения проката на заготовки следует признать разрезку его на современных сортовых ножницах.
Для условий ремонтной практики лесозаготовительных производств и деревообрабатывающих предприятий нельзя не учитывать того, что они практически не располагают сортовыми ножницами. В этом случае основным способом является кислородная или кислородно-флюсовая резка. Кислородная резка стали влияет на структуру металла в зоне резки. Для низкоуглеродистых сталей не происходит образование закалочных структур в зоне реза, и обработка таких поверхностей лезвийным инструментом не сопряжена с какими-либо трудностями.
При полном, неполном и изотермическом отжиге легированных конструкционных сталей достигается повышение однородности структуры, снижение твердости, повышение пластичности, снижение уровня остаточных напряжений, что способствует обработке таких сталей резанием.
Общим для всех режимов термической обработки поковок из доэвтектоидных сталей является нагрев и выдержка выше критической точки Ас3 (на 20_40С). Это позволяет за счет фазовой перекристаллизации получить однородную структуру невысокой твердости с хорошей обрабатываемостью резанием. Выдержка при температуре отжига должна быть достаточной для протекания фазовой перекристаллизации и выравнивания температуры по объему. Обычно время выдержки должно быть не менее 2,5_3 часов.
В расчетно-графической работе способом получения заготовки принимаю ковку, а термической обработкой - изотермический отжиг.
1.3 Расчет режима чернового точения
1.3.1 Расшифровка буквенно-цифрового обозначения и краткая техническая характеристика металлорежущего станка 1Д63А
1-группа токарных станков;
Д-модернизация;
6-тип токарные винторезные и лобовые;
3-основной эксплуатационный размер станка расстояние от оси центров до направляющих станины;
А-модификация.
Таблица. Техническая характеристика
|
Техническая характеристика Основные размеры |
Модель станка |
|
|
1Д63А |
||
|
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, устанавливаемой над станиной, мм |
630 |
|
|
Расстояние между центрами, мм |
3000 |
|
|
Наибольший размер обрабатываемой заготовки над суппортом, мм |
345 |
|
|
Количество ступеней чисел оборотов шпинделя |
18 |
|
|
Пределы чисел оборотов шпинделя в минуту; прямое вращение |
14-750 |
|
|
Наибольшее сечение резца |
30-30 |
|
|
Пределы подач на один оборот шпинделя, мм/об: продольных поперечных |
0.15-8.65 0.05-0.90 |
|
|
Электродвигатель гл. движения, мощность, кВт |
10 |
|
|
Наибольшее усилие, допускаемое механизмом подач станка, кг |
420 |
|
|
КПД станка |
0,80 |
Технологическую оснастку по закреплению обрабатываемой заготовки выбираем с учетом исходных условий - черновое точение при единичной обработке деталей. В этих условиях в основном используется универсальные токарные патроны - самоцентрирующиеся трехкулачковые, несамоцентрирующиеся четырехкулачковые и специальные. Трехкулачковые патроны имеют преимущественное применение для обработки круглых заготовок с диаметром не более 200 мм.
Для изготовления резцов применяют следующие инструментальные материалы: быстрорежущие стали, твердые сплавы, минералокерамику, природные и искусственные алмазы, новые сверхтвердые режущие материалы - эльбор, композиты, гексанит Р и другие. Для черновых режимов точения, фрезерования, растачивания выбирается инструмент из быстрорежущей стали, либо инструмент, оснащенный пластинами твердого сплава. Резцами из быстрореза обрабатывают внутренние поверхности малых диаметров и проводят наружную обточку поверхностей деталей, имеющих
неуравновешенные инерционные массы. Твердосплавный инструмент пока остается основным режущим материалом для чернового точения.
Расшифровка и размеры твердого сплава.
Твёрдые сплавы делят на три группы а) ВК - вольфрамокобальтовая группа; б) ТВК - титановольфрамокобальтовая группа; в) ТТВК - титано-тонталовольфрамокобальтовая группа.
Твердый сплав марки T5K10 используется для черновой обработки с большими сечениями среза при прерывистом резании и переменном сечении среза: T14K8, T15K6 - для получистовых операций с умеренным и постоянным по величине сечением среза и при относительно высоких скоростях резания; T30К4 - тонкое и чистовое резание на высоких скоростях резания до 1000 м/мин.
Принимаем для курсового проекта твёрдый сплав марки Т15К6.
Т15К6 6% чистого кобальта, 15% карбида титана, остальное - карбид вольфрама.
Применение твердосплавного инструмента обеспечивает получение наивысшей производительности при черновом точении различных марок железоуглеродистых сплавов.
Форма и размеры твердосплавных напайных пластин регламентируются ГОСТом, одинаковым для всех трех групп твердых сплавов. Форма пластины зависит от технологического назначения резца - проходной, подрезной, отрезной, резьбовой, расточной, фасонный и др. Для чернового точения используются проходные резцы, режущая часть которых оснащается пластиной с прямоугольным сечением. Эти пластины, выпускаемые в Российской Федерации серийно, характеризуются следующими размерами:
по толщине - от 2,0 до 12,0 мм;
по ширине - от 3,0 до 22,0 мм;
по длине - от 5,0 до 60,0 мм.
Геометрические параметры проходного резца.
|
Обрабатываемый материал |
Материал режущей части |
, |
, |
, |
1, |
r, мм |
||
|
Машиноподелочные материалы |
Твердый сплав |
6 |
6 |
60 |
10 |
1,0 |
0 |
Толщина пластины является основным размером, т.к. от него зависит возможность применения больших величин подач и, следовательно, достижения наибольшей производительности при черновом точении. Толщина пластины рассчитывается в зависимости от припуска 2Z0 на механическую обработку.
S=H (0,15-0,2) =30*0,2=6 мм
По ГОСТ 25395-82 принимаем ширину b=6 мм и длину l=10 мм, главный угол .
Пластина прямоугольного сечения оказывается обеспечивает наивысшую технологичность при изготовлении, пайке, заточке, доводке и установке резца, то есть перечисленные операции будут иметь наименьшую трудоемкость при полном удовлетворении всех технологических требований, предъявляемых к резцу. Толщина пластины является основным размером, так как от него зависит возможность применения больших величин подач и, следовательно, достижение наибольшей производительности при черновом точении. Наименьшая толщина пластины для резцов чернового резания должна быть не менее 4 мм для станков с высотой линии центров до 160 мм и не менее 6 мм для станков с высотой линии центров 200_300 мм. Такая толщина пластин позволяет выполнять производительное черновое точение, если припуск на обработку будет в пределах 2Z0 = 4,0_6,0 мм. Пластины крепятся к державке при помощи клина и винта.
В качестве припоя используем медь МО t=1083 С; латунь Л68 t=905C; МН медноникелевый t=1205C.
Резец выбираем по техническому назначению - точение; по конструктивному оформлению - проходной, правой подачи.
1.3.2 Обоснование по назначению нормативного периода стойкости резца
Описание углов токарного резца.
Токарный резец является наиболее простым и распространенным инструментом. Он состоит из головки и тела (стержня).
Головка имеет поверхности, режущие кромку и вершину.
Передняя поверхность - поверхность, по которой сходит стружка.
Задние поверхности - поверхности, обращенные к обрабатываемой заготовке.
Режущие кромки - линии, образующиеся при пересечении передней и задней поверхностей.
Вершина резца - место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок.
Режущая часть резца имеет форму клина, заточенного под определенным углом.
Исходные плоскости для определения углов резца:
1) плоскость резания - плоскость, касательная к поверхности резания, проходящая через главную режущую кромку;
2) основная плоскость - плоскость, параллельная продольной и поперечной подаче станка или опорная поверхность призматического резца);
3) главная секущая плоскость - плоскость, перпендикулярная проекции главной режущей кромки на основную плоскость.
Режущая часть резца имеет форму клина, заточенного под определенным углом.
Главные углы резца измеряются в главной секущей плоскости:
главный задний угол - угол между задней режущей поверхностью резца и плоскостью резания;
угол заострения - угол между передней и главной задней поверхностями;
главный передний гол - угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания, проходящей через
главную режущую кромку;
угол резания - угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.
Между этими углами существует соответствие:
Главный угол при вершине - угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.
Угол при вершине в плане - угол между проекциями режущих кромок на основную плоскость.
Вспомогательные углы 1, 1, 1, рассматриваются во вспомогательной секущей плоскости, перпендикулярной проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.
Угол наклона главной режущей кромки - угол между режущей кромкой и линией, проведенной через вершину угла резца параллельно основной плоскости.
Выбор геометрических параметров резца имеет важное значение для обеспечения наилучших условий процесса резания с наибольшей производительностью, при которых стойкость инструмента будет наибольшей. Понятие "геометрические элементы режущей части инструмента" включает в себя углы, формы передней поверхности и режущих кромок. Они зависят от материала обрабатываемой заготовки и режущей части инструмента, условий обработки.
Передний угол - затачивают для облегчения процесса резания. Это имеет положительное значение при обработке мягких металлов, а для твердых металлов и чугунов передний угол уменьшают. Причем вследствие хрупкости твердых сплавов передний угол для них берется меньшим, чем для быстрорежущих сталей. При работе в тяжелых условиях вдоль лезвия затачивается фаска под углом f = (0_5).
Задний угол - затачивают для уменьшения трения задней грани об обрабатываемую поверхность. Но слишком большое его значение снижает прочность режущей кромки. Поэтому он берется в пределах 6_12. Вспомогательный задний угол 1 обычно берется равным главному заднему углу.
Главный угол в плане и вспомогательный 1. Чем меньше эти угла, тем выше стойкость резца, допускаемая скорость резания, чистота обрабатываемой поверхности. Но при этом увеличиваются силы, отжимающие резец от заготовки. При недостаточной жесткости системы СПИД возникают вибрации, ухудшается точность и чистота обработки.
принимается 60-70 т.к. при работе вершина резца ломается и в следствии этого, легче заточить при поломке на 60 из-за меньших затрат.
Угол наклона главной режущей кромки - влияет на направление хода стружки. При положительном значении угла стружка сходит на обрабатываемую поверхность. При этом наматывается на нее, царапает, мешает следить за процессом обработки, но в то же время положительное значение угла делает головку резца более массивной и стойкой, особенно при обточке прерывистых поверхностей, так как при этом удар приходится не на более чувствительную вершину резца, а на среднюю часть режущей кромки. При чистовой обработке рекомендуется отрицательное значение угла .
Радиус закругления при вершине резца повышает стойкость резца и улучшает качество обработанной поверхности. Вместе с тем увеличение радиуса ведет к вибрации, поэтому не рекомендуется делать r>5.
Влияние СОЖ на процесс резания.
СОЖ позволяет увеличить производительность и получить более высокую частоту обработки и точность. Производительность повышается в 1,5 раза. Учитывая что мы находимся в ремонтной практике (партия деталей не привышает3-5 штук) использовать СОЖ не целесообразно т.к. выигрыш производительности при обработке с СОЖ будет меньше чем время затрачиваемое на уборку станка.
При расчете режимов резания переточку инструмента в процессе работы определяют по нормативному периоду стойкости резца.
Нормативная стойкость определяется (по таблице 9 ) исходя из поперечного сечения державки резца.
2540 принимаем 75мин.
Чтобы уменьшить потери на переточку инструмента. в расчет фактического нормативного периода стойкости инструмента вводится поправочный коэффициент К, равный 1,2_1,5. Тогда фактический нормативный период стойкости инструмента рассчитываем по формуле:
Тфакт. = Тнорм. К.
Тфакт = 75 1,5 =112,5 мин.
где Тфакт - фактический нормативный период стойкости инструмента при индивидуальной переточке в условиях ремонтной практики и единичного производства, мин;
Тнорм - нормативный период стойкости инструмента при централизованной переточке, мин;
К - поправочный коэффициент, учитывающий влияние неблагоприятных факторов на переточку инструмента в условиях ремонтной практики и единичного производства при индивидуальной переточке инструмента.
Заготовка крепится в патроне и крепление считается жёстким т.к. L/D =600/220 не превышает 5.
1.3.3 Выбор глубины резания
При черновых режимах глубина резания назначается так, чтобы весь припуск на обработку - 2Z0 был срезан за один проход. Это диктуется требованиями максимальной производительности при обработке металлов резанием. Для заготовок диаметром до 100 мм, оптимальное значение припуска составляет не более 2Z0 = 6_7 мм, диаметром до 200 мм - 2Z0 = 12_14 мм, диаметром до 400 мм - 2Z0 =18_20 мм.
Такие припуски при обработке заготовок на соответствующем оборудовании с гарантированным запасом по мощности станка срезаются в один проход с высокой производительностью.
1.3.4 Назначение величины подачи и проверка ее по основным прочностным показателям
Величина подачи для режимов резания может быть рассчитана по опытным зависимостям или принимается из таблиц справочной литературы. Для режимов, когда шероховатость обработанной поверхности характеризуется параметром (принимаем из таблицы 10) 5 класса и выше, величину подачи определяют по зависимости:
где Smax - допустимое максимальное значение подачи, об/мин;
Cs - постоянный коэффициент, принимаемый по справочной литературе, в зависимости от обрабатываемого материала и условий обработки, с применением смазывающе-охлаждающих жидкостей или резания без охлаждения, принимаем по таблице 11;
Rz - параметр шероховатости, определяемый из таблицы 10 на основании заданного класса шероховатости на обрабатываемую поверхность, мм;
r - радиус при вершине резца, мм;
t - глубина резания, мм;
- главный угол резца в плане, в градусах;
1 - вспомогательный угол резца в плане, в градусах;
y, u, x, z - показатели степени, принимают по таблице 11.
Подача S [мм\об] - это перемещение режущей кромки инструмента за один оборот шпинделя в направлении подачи. Величина подачи для режимов резания, может быть рассчитано по опытным зависимостям или принимается из таблиц справочной литературы. Для черновых режимов параметр шероховатости характеризуется значением 3-го класса (RZ80) включительно, величину подачи устанавливают по справочной литератеру в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала резца; .
Учитывая не благоприятные условия работы определяем фактическую подачу:
Sф=Sн*К=1,8*0,7=1,26 мм\об
Принятую подачу необходимо проверить по следующим условиям:
1. По прочности пластины твёрдого сплава;
2. По прочности державки резца на изгиб;
3. По правильности геометрической формы обрабатываемой детали;
4. По усилию допускаемого механизмом подачи станка.
Чтобы определить подходит ли принятая подача по прочностным показателям необходимо определить силы сопротивления резания.
Pz - фактическая вертикальная составляющая силы резания.
Py - фактическая радиальная составляющая силы резания, она влияет на правильность геометрической формы обрабатываемой поверхности.
Px - фактическая осевая составляющая силы резания, ее рассчитывают для проверки усилия допускаемого механизмом станка.
Определяем действительную вертикальную составляющую силы резания, необходимую для проверки пластинки сплава, и державки резца на прочность и на изгиб:
Где Pz - вертикальная составляющая силы резания при точении, кГс;
Cpz - постоянный коэффициент, принимаемый из таблицы 13 и 14 на основании исходных условий чернового точения,
t - глубина резания, мм;
S - величина подачи, принятая ориентировочно по таблице 12, мм/об;
HB - твердость обрабатываемого материала, HB кГс/мм2;
, - поправочный коэффициент, учитывающий влияния свойств обрабатываемого материала на величину силы резания, при обработки горячекатаной, отожженной и нормализованной стали и чугуна ;
- поправочный коэффициент, учитывающий влияния главного угла резца в плане ц на величину силы резания, принимают по таблицы 15,
- поправочный коэффициент, учитывающий влияния переднего угла г на величину силы резания, принимают по таблице 16, =0,925;
- поправочный коэффициент, учитывающий влияния износа по задней поверхности твердо сплавного резца на величину силы резания, определяют по таблице 17, =1;
показатели степен xpz, ypz, учитывающие не линейную взаимосвязь между параметрами режима резания и составляющими силы резания, приведены в таблице 18, xpz=1, ypz=0,75.
По прочности пластины твердого сплава
[Pz] пл = 770-7,6=693 кГс, 792,2кГс=Pz > [Pz] пл. =693кГс
Условие не выполняется и в следствии этого величину подачи уменьшаем на 30%, и она составит S=0,88мм/об.
Далее по этой же формуле пересчитываем Pz;
.
По прочности пластины твердого сплава
[Pz] пл = 770-7,6=693 кГс,
599,1кГс=Pz < [Pz] пл. =693кГс.
Проверке величины подачи по прочности державки резца на изгиб Pz.
. > Pz; 2000>599,1
где [Pz] - допускаемая составляющая силы резания в вертикальной плоскости для державки реза прямоугольного сечения, кГс;
В - ширина державки резца, B=30 мм;
Н - высота державки резца, H=30 мм;
[u] - допускаемое напряжение материала державки резца, lzk среднеуглеродистых конструкционных сталей - 20 кГс/мм2;
l - вылет резца от опорной поверхности резцедержателя, l=45 мм.
При выборе величины подачи для обработки валов малой жесткости является обязательной проверка правильности геометрической формы обрабатываемой детали. В этом случае доминирующей погрешностью механической обработки считается прогиб вала в середине пролета, вызываемый действием радиальной составляющей силы резания. Определим допускаемое значение этой составляющей [Py] для принятого способа закрепления заготовки - в патроне по формуле
где [Py] - допускаемое значение радиальной составляющей силы резания, кГс;
f - допускаемая величина стрелы прогиба в середине пролета обрабатываемого вала, f = 0,25 0,115 = 0,03 мм;
70 - постоянный коэффициент;
Е - модуль упругости обрабатываемого материала - сталь 20.000 кГс/мм2;
J - момент инерции поперечного сечения обрабатываемого вала рассчитываем по формуле;
L - длина детали, мм;
;
где d - диаметр обрабатываемого вала, мм.
Фактически действующую радиальную составляющую силы резания рассчитываем по эмпирической зависимости.
Если в результате расчета получим, что Py < [Py], то следует взять меньшее значение подачи и провести проверку ее по этому признаку.
132,5<22000.
При проверке величины подачи по усилию, допускаемому механизмом подачи станка, исходят из того, что по краткой технической характеристике станка определяем допустимое усилие механизма подачи станка - [Px] =420 кГс.
Рассчитывают фактически действующую осевую составляющую силы резания по эмпирической зависимости.
1.4 Экономические обоснования курсовой работы
1.4.1 Расчет экономически выгоднейшей скорости резания
Расчет выполняем по эмпирической функциональной зависимости
где Vэк. н. - экономически наивыгоднейшая скорость резания при наружном продольном точении, определяемая с учетом основных технологических факторов, м/мин;
Cv - постоянный коэффициент, принимаемый из таблицы 20, в зависимости от обрабатываемого материала, марки твердого сплава, величины подачи и условий точения - с применением охлаждения или без охлаждения, Cv =259;
T - нормативный период стойкости резца, принятый по справочной литературе для заданных условий резания, мин;
t - глубина резания, мм;
S - величина подачи, значение которой удовлетворяет всем требованиям проверки ее по прочности и силовым показателям, мм/об;
HB - твердость обрабатываемого металла, кГс/мм2;
m - показатель относительной стойкости резца, назначаемый по таблице 21, m=0,125;
xv, yv - показатели степени, учитывающие нелинейную зависимость от t и S, принимаем по таблице 20, xv=0,18, yv =,45;
K1, K2, K3, K4 - поправочные коэффициенты, учитывающие влияние поперечных размеров резца в плане, радиуса при вершине резца на экономическую наивыгоднейшую скорость резания, принимают по таблице 22;
=;
q - площадь поперечного сечения, 3030 мм;
- коэффициент. Для стали = 0,08;
=;
х - показатель степени. Для стали, алюминиевых и магниевых сплавов при обработке быстрорежущими резцами х=0,6;
=;
Для твердосплавных резцов а = 15;
=;
- показатель степени, для черновой обработки = 0,1;
K5, K6, K7, K8, K9 - поправочные коэффициенты, учитывающие влияние материала режущей части резца, вида и скорости состояния поверхностного слоя заготовки, формы передней поверхности резца на экономически наивыгоднейшую скорость резания, принимают по таблицам 23 и 24;
Материал режущей части резца - K5= 1,0 для Т15К6;
Вид обрабатываемого материала - K6=1,1;
Вид заготовки обрабатываемого материала К7= 0,9 для отожженного материала;
Состояние поверхностного слоя заготовки cталь без окалины К8= 1,0 cталь без окалины;
Форма передней грани К9= 1,02 для радиусной;
n - значение показателя степени, принимают:
для углеродистых сталей HB>130 n=1,75;
1.4.2 Проверка экономически выгоднейшего режима точения по мощности электродвигателя главного привода станка
Мощность, затрачиваемая непосредственно на осуществление процесса резания определяется по формуле:
где Nрез. - мощность, потребляемая на резание;
Pz - вертикальная составляющая силы резания, кГ с;
Vэк. н. - экономически наивыгоднейшая скорость резания, м/мин.
Мощность станка Nст, используемую для осуществления процесса резания, определяем с учетом КПД станка. КПД станка учитывает потери во всех подвижных сопряжениях как цепи главного движения, так и цепи движения подачи (трение в подшипниках шпинделя и валов, в зубчатых передачах коробок скоростей и подачи).
Nст = Nэл кВт,
где Nэл - мощность электродвигателя главного движения станка принимаем по технической характеристике станка;
- коэффициент полезного действия станка по паспортным данным станка.
Экономически наивыгоднейший режим чернового точения считается принятым, если Nст Nрез.3,25>2,6
Если же это неравенство не удовлетворяется, то следует уменьшить величину подачи, привести перерасчет так, чтобы указанное выше неравенство было соблюдено.
При врезании режущей кромки резца в обрабатываемый материал последний давит на резец с силой Рz, направленной вниз. С такой же силой Рz с какой стружка давит на резец, резец давит на обрабатываемую деталь, чтобы снять с нее стружку. Эта сила препятствует вращению детали и нагружает механизмы привода станка. Противодействие резца вращению шпинделя станка будет тем сильнее, чем больше расстояние от вершины резца до оси вращения детали. Если силу резания умножить на половину диаметра обрабатываемой детали, то получим величину, называемую крутящим моментом на детали или фактически действующим крутящим моментом. Этот момент показывает сопротивление вращению детали, которое должен преодолеть привод станка. Чтобы движение станка не остановилось, крутящий момент привода станка (шпинделя станка) должен быть не меньше фактически действующего крутящего момента на детали.
При обработке заготовок, диаметр которых близок к наибольшему предельному значению краткой технической характеристики станка, производим проверку экономически наивыгоднейшей скорости резания по крутящему моменту на шпинделе станка. Для этого рассчитываем фактически действующий крутящий момент по формуле:
где Мк - крутящий момент, необходимый для осуществления процесса точения по принятым параметрам режима резания, кГ м;
Рz - вертикальная составляющая силы резания, кГ с;
R - радиус обрабатываемой детали, мм.
Крутящий момент, действующий на шпинделе станка, определяют из соотношения:
где [Mk] - допускаемый крутящий момент на шпинделе станка для принятой ступени частоты вращения шпинделя, кГм;
Nэл. - мощность электродвигателя главного привода станка, кВт;
- к. п. д. станка принимаем по краткой технической характеристике станка;
n - частота вращения шпинделя, соответствующая экономически наивыгоднейшей скорости резания, об/мин.
Для принятия экономически наивыгоднейшего режима резания необходимо, чтобы [Mk] Mk. 201>65,9
станок резание заготовка вал
1.4.3 Расчет основного технологического времени
Чтобы знать, на какую ступень настраивается станок при черновом точении с Vэк. н., необходимо рассчитать ступени частот вращения шпинделя до nстанка, ближайшей наименьшей к расчетному значению n.
где nэк. н. - число оборотов заготовки. соответствующее экономически наивыгоднейшей скорости резания, об/мин;
Д - наибольший диаметр заготовки вала, т.е. той поверхности, на которую по заданию курсовой работы рассчитываются режимы чернового точения, мм.
Для обработки поверхности "Д" вала рассчитываем ступени чисел оборотов шпинделя.
Зная, что структура ряда чисел оборотов шпинделя универсального металлорежущего станка отвечает требованиям ряда геометрической прогрессии, получаем ряд, имеющий следующую закономерность:
nmin = n1=14об/мин;
n2 = n1 =148об/мин;
n3 = n12 =14184 =252 об/мин;
n4 = n13 =14183 =4536об/мин;
n12 = nmax= n1z-1
где nmin - минимальная ступень частоты вращения шпинделя, об/мин;
nmax - максимальная ступень частоты вращения шпинделя, об/мин;
z - количество ступеней чисел оборотов шпинделя;
nmin, nmaх, z - принимаем по технической характеристике станка.
Из последнего выражения рассчитываем знаменатель ряда геометрической прогрессии
принимаем = 1,26
Полученное по расчету позволяет принять для дальнейшего исчисления стандартное значение , регламентируемое ГОСТом для универсального металлорежущего оборудования, стандартное принимают равным: ст. = 1,26 или ст. = 1,41.
Далее, приняв для расчета ст., определяем частоты вращения шпинделя до той ступени, которая окажется ближайшей меньшей к расчетному значению nэк. н.
Вычислив ту ступень, на которую настраивается станок для чернового точения поверхности "Д" вала, рассчитывают основное технологическое время:
где Т0 - основное технологическое время, называемое иногда машинным, мин;
L - длина хода резца в направлении подачи за один проход, L =мм
Значение L рассчитываем по зависимости:
где l - длина обрабатываемой поверхности детали по чертежу, l=300 мм;
l1 - длина, предусматриваемая для плавного врезания резца в обрабатываемый металл, зависящая от диаметра заготовки, главного угла в резца в плане, глубины резания, последовательности построения технологических операций, обычно для заготовок диаметром до 100 мм лежит в пределах от 1,0 до 5 мм;
l2 - длина перебега, определяемая в основном значением главного угла резца в плане и глубиной резания, достигает значений 1,0_5,0 мм при обработке заготовок диаметром до 100 мм;
n - частота вращения шпинделя, соответствующая экономически наивыгоднейшей скорости резания, об/мин;
S - величина подачи, мм/об;
i - число проходов, необходимое для срезания припуска, который предусматривается для чернового точения.
Литература
1. Ковка и штамповка: Справочник. Том 1 и 2. - М.: Машиностроение, 1985.
2. Стандарт СЭВ: Справочник, единая система допусков и посадок СЭВ. Утвержден постоянной комиссией по стандартизации. - Братислава, 1975. - 28 с.
3. Справочник технолога-машиностроителя. Том 1 и 2. - М.: Машиностроение, 1986.
4. Грановский Г.Э. Резание металлов - М.: Машгиз, 1984. - 304 с.
5. Глазов Г.А. Технология металлов и других конструкционных материалов. - Л.: Машгиз, 1972. - 430 с.
6. Термическая обработка в машиностроении: Справочник/ Под ред. Ю.М. Лахтина, А.Г. Рахштадта. - М.: Машиностроение, 1980. - 783 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Выбор станка, типа резца и его характеристик для обработки заданной поверхности. Влияние параметров режима резания на протекание процесса точения. Расчёт режимов резания при черновом и чистовом точении. Уравнения кинематического баланса токарного станка.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 18.12.2013Принцип обработки деталей на автомате продольного точения. Наладка токарного автомата модели АД-16. Требования к прутковому материалу. Разработка технологического процесса обработки детали. Проектирование кулачков автомата. Расчёт режимов резания.
курсовая работа [168,6 K], добавлен 17.01.2014Оценка влияния режима точения проходным резцом на температуру контактирующих поверхностей инструмента и заготовки с использованием аналитических моделей и экспериментальным методом. Расчет плотности тепловых потоков и величины источников тепловыделения.
лабораторная работа [190,4 K], добавлен 23.08.2015Выбор параметров режима резания при точении на проход вала. Способы крепления заготовки. Основные технические характеристики токарно-винторезного станка модели 16К20. Глубина резания для точения. Подача, допустимая прочностью твердосплавной пластины.
курсовая работа [710,9 K], добавлен 06.04.2013Выбор материала и способа получения заготовки, технология ее обработки. Технологические операции получения заготовки методом литья в металлические формы (кокили). Технологический процесс термической и механической обработки материала, виды резания.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 23.07.2013Разработка технологического процесса ремонта детали. Расчёт режимов наплавки и точения. Определение нормы штучно-калькуляционного времени. Разработка приспособления для ремонта детали. Этапы гладкого точения. Формула определения скорости наплавки.
курсовая работа [295,7 K], добавлен 04.06.2009Проектирование двух методов получения заготовки для последующего изготовления из нее детали. Получение заготовки литьем в песчаные формы отверждаемые в контакте с оснасткой. Получение заготовки штамповкой на кривошипных горячештамповочных прессах.
курсовая работа [36,6 K], добавлен 19.07.2009Выбор способа получения заготовки. Расчет критериев сравнения для нахождения коэффициентов соответствия. Технологический процесс обработки детали. Исследование влияния режимов обработки и геометрии инструмента на шероховатость обработанной поверхности.
отчет по практике [206,0 K], добавлен 20.05.2014Получение заготовок типа "вал-шестерня" различными способами литейного производства и пластическим деформированием. Техническая характеристика металлорежущего станка, технологической оснастки и инструмента. Выбор конструкции резца и режимов точения.
курсовая работа [451,1 K], добавлен 27.02.2012Выбор заготовки и материала детали "гайка". Расчет режимов резания, усилий, мощности, машинного времени. Описание процессов точения, резьбонарезания, фрезерования и сверления. Составление карты наладок и технологической карты на изготовление детали.
курсовая работа [72,8 K], добавлен 26.10.2014
