Размещено на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э. БАУМАНА

Кафедра «Инструментальная техника и технологии»

Расчетно-пояснительная записка

«Физические основы процессов резания и режущий инструмент»

Студент

Виноградов Д.В.

Москва, 2016



Оглавление

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Чертеж детали

1.2 Геометрические характеристики детали и придъявляемые требования

1.3 Физико-химические свойства стали 20Х

1.4 Выбор размера и способа изготовления заготовки

1.5 Выбор оборудования

1.6 Выбор приспособлений

1.7 Маршрутная технология

1.8 Операционная технология

2. Конструкторская часть

2.1 Выбор инструментального материала

2.2 Фреза концевая

2.3 Сверло спиральное

2.4 Развертка

2.5 Метчик

2.6 Плашка

2.7 Резцы

3. Расчет режимов резания

3.1 Расчет режимов резания при точении

3.2 Расчет режимов резания при сверления

3.3 Расчет режимов резания для фрезерования

Заключение

Список использованных источников



Введение

Цели проекта:

Развитие навыков проектирования технологических операций, рационального выбора режущих инструментов и составления их рабочих чертежей, работы с технической литературой, расчета режимов резания, освоение конструкций режущего инструмента общего и специального назначения.

Задачи проекта:

1) Разработка маршрута обработки основных поверхностей детали на основе чертежа детали и технологических требований, предъявленных к ней;

2) Обоснование выбора и проектирование режущих инструментов, используемых в процессе механической обработки;

3) Маршрутно-операционное описание технологического процесса с расчетом режимов резания.

4) Изготавливаем деталь в рамках единичного производства. Начать необходимо с разработки технологического процесса, затем следует выбрать инструментальную оснастку.

При проектировании технологического процесса исходим из начальных условий и поставленных задач, при этом необходимо:

1) Обеспечить выполнение технологических требований, предъявляемых детали;

2) Обеспечить наиболее простой технологический процесс при минимальных экономических затратах;

3) Обеспечить изготовление детали на универсальном оборудовании.

При выборе инструмента:

1) Назначение оптимальных геометрических параметров режущей части и инструментального материала под требуемую обработку для обеспечения наибольшей производительности и стойкости;

2) Целесообразно использовать стандартный инструмент (с обоснованием), в рамках единичного производства для снижения затрат;

Объем проекта: 2,5 листа формата А1, расчетно-пояснительная записка на листах формата А4.

Исходные данные к проекту:

Чертеж детали.

Производство единичное.

Оборудование универсальное.

Инструмент неразъемный с режущей частью из быстрорежущей стали или твердого сплава.

Материал детали сталь 40Х



1. Технологическая часть

1.1 Чертеж детали

Рабочий чертеж со всеми техническими требованиями представлен в приложении 1.

1.2 Геометрические характеристики детали и придъявляемые требования

Деталь типа тела вращения, имеет ступенчатый вид. Деталь с одной стороны имеет 1 глухое ступенчатое отверстия и мм. К предъявлены повышенные требования к точности и шероховатости. На нарезана внутреняя резьба М16.С другой сторону на цилиндрической поверхности нарезана наружная резьба М20. 1 одна из ступеней детали имеет вид правильного шестиугольной призмы, вторая правильной четырехугольной призмы.

Требования к точности обработки и шероховатости поверхности детали заданы по условию IT12, Ra 6,3; более точно выполнено отверстие Н9, Ra 1,6.

1.3 Физико-химические свойства стали 20Х

Марка :	40Х
Заменитель:	45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР
Классификация :	Сталь конструкционная легированная
Дополнение:	Сталь хромистая
Применение:	оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности

Химический состав в % материала 40Х (ГОСТ 4543 - 71)

C	0,36 - 0,44
Si	0,17 - 0,37
Mn	0,5 - 0,8
Ni	до 0,3
S	до 0,035
P	до 0,035
Cr	0,8 - 1,1
Cu	до 0,3
Fe	~97

Технологические свойства материала 20Х .

Удельный вес: 7820 кг/м3

Твердость материала: HB 10 -1 = 217 Мпа

Температура критических точек: Ac1 = 743 , Ac3(Acm) = 815 , Ar3(Arcm) = 730 , Ar1 = 693

Флокеночувствительность: чувствительна

Свариваемость: трудносвариваема. Способы сварки: РДС, ЭШС, необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС - необходима последующая термообработка.

Обрабатываемость резанием: в горячекатаном состоянии при HB 163-168 и ув=610 МПа, К х тв. спл=1,2 и Кх б.ст=0,95

Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.

Склонность к отпускной хрупкости: склонна

Механические свойства при Т=20oС материала 20Х.

Механические свойства стали 40Х
ГОСТ	Состояние поставки, режим термообработки	Сечение, мм	КП	у0,2 (МПа)	ув(МПа)	д5 (%)	ш %	KCU (кДж / м2)	НВ, не более
4543-71	Пруток. Закалка 860 °С, масло. Отпуск 500 °С, вода или масло	25		780	980	10	45	59

Сечение, мм	у0,2 (МПа)	ув(МПа)	д4 (%)	ш %	KCU (кДж / м2)	HB
Закалка 840-860 °С, вода, масло. Отпуск 580-650 °С, вода, воздух.
101-200	490	655	15	45	59	212-248

1.4 Выбор размера и способа изготовления заготовки

Производство единичное, материал детали сталь 40Х, диаметр 125 мм, следовательно рационально выбрать заготовку из проката горячекатанного круглого сечения повышенной точности.

Расчёт припуска для механической обработки

В качестве заготовки выбирается сортовой прокат круглого сечения ГОСТ 2590-88 повышенной точности прокатки с предельными отклонениями по диаметру .



,

,

Диаметр проката примем в соответствии с ГОСТ 2590-88 равным 130 мм.

Прокат из легированной стали изготовляют длиной 2-6м.

Появляется необходимость в заготовительной операции - отрезка нужного количества прутков на пиле Геллера. Выполняем на круглопильном автомате 8Г642. Отрезаем от прутка заготовку длиной 54мм. Заготовительную операцию опускаем из рассмотрения.

Таким образом, выбрали заготовку: пруток диаметра мм, длиной 54 мм..

Эскиз заготовки:

1.5 Выбор оборудования

Для фрезерных операций выбираем вертикально-фрезерный станок 6Р12. Для токарных операций выбираем токарно-винторезный станок 16К20.

Токарно-винторезный станок 16К20. Технические характеристики:

Его параметры:

Мах диаметр обработки над станиной 400 мм

Мах диаметр обработки над суппортом 220 мм

Длина обрабатываемой заготовки 750...1500 мм

Диаметр отверстия в шпинделе 55 мм

Число ступеней вращения шпинделя 23

Размер конуса в шпинделе Морзе 6

Частота вращения шпинделя 12.5...2000 об/мин.

Число ступеней продольных подач 42

Число ступеней поперечных подач 42

Диапазон продольных подач, мм/об 0,05..2,8

Диапазон поперечных подач, мм/об 0,025..1,4

Число нарезаемых метрических резьб 45

Шаг нарезания метрической резьбы 0.5...192 мм

Наибольшее перемещение пиноли задней бабки 200 мм

Поперечное смещение корпуса задней бабки +/-15 мм

Наибольшее сечение резца 25

Мощность электродвигателя главного привода 10 кВт

Габаритные размеры (длина*ширина*высота) 2812*1166*1324 мм

Вертикально-фрезерный станок 6Р12. Технические характеристики:

Станки модели 6р12 предназначены для сверления, фрезерования и растачивания заготовок любой формы из различных материалов - стали, чугуна, цветных металлов, а также их сплавов.

Рабочая поверхность стола, мм 1250х320

на одно деление лимба (продольное, поперечное, вертикальное), мм 0,05

на один оборот лимба

продольное и поперечное 6

вертикальное 2

Перемещение пиноли шпинделя на одно деление / оборот лимба, мм 0,05 / 4

Перемещение гильзы шпинделя (вертикальное) 70

Диаметр фрез при черновой обработке, мм, наибольший 160

Расстояние, мм

от торца вертикального (оси горизонтального) шпинделя до рабочей поверхности стола, мм 30-450

от оси шпинделя до направляющих станины 380

Скорость быстрого перемещения стола, мм/мин

продольного и поперечного 4000

вертикального 1330

Количество скоростей шпинделя 18

Частота вращения горизонтального или вертикального шпинделя, мин-1 31,5-1600

Количество подач стола 22

Подача, мм/мин

продольная и поперечная 12,5-1600

вертикальная 4,1-530

Угол поворота шпиндельной головки, град 45

Мощность, кВт

привода главного движения 7,5

привода подач 3

Масса обрабатываемой детали (вместе с приспособлением), кг 400

1.6 Выбор приспособлений

Т.к. деталь имеет форму типа тела вращения, для закрепления заготовки в токарном станке используеется трехкулачковый самоцентрирующий патрон. Он наиболее распространен. Кулачки перемещаются одновременно при помощи диска с архимедовой спиралью. Кулачки изготовляют обычно трехступенчатыми, для повышения износостойкости их закаливают.

По назначению различают кулачки для внутреннего и наружного закрепления заготовок. При внутреннем закреплении заготовка должна иметь отверстие, которое дает возможность установить ее на кулачки. Выбираются кулачки для наружного закрепления, в связи с тем, что заготовка не имеет отверстия.

Во время работы на фрезерном станке в связи с особенностью получения геометрической формы детали (правильная шестиугольная призма, правильная четырехугольная призма) используем универсальную делительную головку.

Для закрепления заготовки на фрезерном станке также используем трехкулачковый самоцентрирующий патрон (в связи с использованием универсальной делительной головки).

1.7 Маршрутная технология

Маршрутная технология -- Технологический процесс, выполняемый в определённой последовательности операций без указания переходов и режимов обработки.

Построение маршрутной технологии во многом зависит от конструктивно-технологических особенности детали и качественных требований к ее наиболее ответственным поверхностям. Учитывая тип производства (единичный), выше проведенный анализ детали на технологичность предлагается следующий технологический маршрут:

№	Наименование операции
000	Заготовительная
005	Токарная
010	Вертикально-фрезерная
015	Контрольная



1.8 Операционная технология

Операционные эскизы представлены в Приложении 2.

Операция 005 - Токарная

Технологическое оборудование: станок токарно-винторезный 16К20

Инструмент измерительный: ШЦ-I-125-0,05 ГОСТ 166-89, нутромер НИ 18-50-1 ГОСТ 868-82

Приспособления: патрон трехкулачковый самоцентрирующий ГОСТ 2675-80, плашкодержатель

Инструмент режущий: резец проходной отогнутый 2102-0079 Т15К6 ГОСТ 18877-73, сверло спиральное 2301-0046 ГОСТ 10903-77, сверло спиральное 2301-0030 ГОСТ 10903-77, резец расточной для глухих отверстий 2141-0025 Т15К6 ГОСТ 18883-73, резец специальный, метчик 2620-1513 ГОСТ 3266-81, зенковка 2353-0154 ГОСТ 14953-80, развертка 2363-3471 Н9 ГОСТ1672-80, резец упорный 2103-1127 ГОСТ 18879-73, плашка 2650-2131 6 g ГОСТ 9740-71

Установ А

1. Подрезать торец «как чисто»

2. Точить Ш100 мм на длину 55 мм

Установ Б

3. Подрезать торец выдерживая 110 мм

4. Точить Ш100 мм согласно эскизу

5. Центровать отверстие глубиной 2 мм

6. Сверлить отверстие Ш10,2 мм на длину 65 мм

7. Расточить отверстие Ш23,6 мм, выдерживая 35 мм

8. Точить канавку Ш26 мм согласно эскизу

9. Точить фаску 1х450

10. Нарезать резьбу М12

11. Зенковать фаску 1,6х450

12. Развернуть отверстие Ш24 мм

Установ В

13. Точить Ш85 мм, выдерживая 90 мм

14. Точить Ш47, выдерживая 60 мм

15. Точить Ш20, выдерживая 30 мм

16. Точить канавку согласно чертежу

17. Точить фаску согласно чертежу

18. Нарезать резьбу М12

Операция 010 - Вертикально-фрезерная

Оборудование: вертикально-фрезерный станок 6Р12

Инструмент измерительный: штангенциркуль ШЦ-I-125-0,05 ГОСТ 166-89

Приспособления: патрон трехкулачковый самоцентрирующий ГОСТ 2675-80, универсальная делительная головка, втулка разрезная

Инструмент режущий: фреза концевая 2223-0015 ГОСТ 17026-71

1. Фрезеровать лыски, выдерживая размер 30 мм

2. Фрезеровать лыски, выдерживая размер 20 мм



2. Конструкторская часть

2.1 Выбор инструментального материала

Для обработки стали 20Х в единичном производстве используем инструменты из быстрорежущей стали Р6М5. Данный инструментальный материал предназначен для инструментов всех видов, подходит для обработки конструкционных и легированных сталей в условии динамических нагрузок. Р6М5 обладает повышенной прочностью. Обладает узким интервалом оптимальных закалочных температур. Обладает повышенной склонностью к обезуглероживанию и выгоранию молибдена.

Твёрдые сплавы получают методами порошковой металлургии в виде пластин. Основными компонентами таких сплавов являются карбиды вольфрама (WC), титана (TiC) и тантала (ТаС), мельчайшие частицы которых соединены сравнительно мягким и менее тугоплавким кобальтом. Карбиды придают сплаву высокую твёрдость и теплостойкость, кобальт - прочность на изгиб.

Твердые сплавы имеют высокую твердость - 72...76 HRC и теплостойкость до 850... 1000 °С. Это позволяет работать со скоростями резания в 3 - 4 раза большими, чем инструментами из быстрорежущих сталей.

Сплавы с малым количеством кобальта обладают повышенной твердостью и износостойкостью, но минимальной прочностью, Поэтому их используют для чистового точения; наоборот, сплавы с большим содержанием кобальта являются более вязкими, обладают высокой прочностью на изгиб и применяются при снятии стружек большого сечения на черновых операциях.

Пластины из твердого сплава для резцов выбираем из Т15К6.



2.2 Фреза концевая

Концевые фрезы применяются для обработки глубоких пазов в корпусных деталях контурных выемок, уступов, взаимно перпендикулярных плоскостей. Концевые фрезы в шпинделе станка крепятся коническим или цилиндрическим хвостовиком. У этих фрез основную работу резания выполняют главные режущие кромки, расположенные на цилиндрической поверхности, а вспомогательные торцовые режущие кромки только зачищают дно канавки. Такие фрезы, как правило, изготовляются с винтовыми или наклонными зубьями. Угол наклона зубьев доходит до 30--45*. Диаметр концевых фрез выбирают меньшим (до 0,1 мм) ширины канавки, так как при фрезеровании наблюдается разбивание канавки.

Концевая фреза в данном случае используется для фрезерования лысок. Выбирается стандартная концевая фреза 2220-015 ГОСТ 17025-71 выполненная из быстрорежущей стали Р6М5 по ГОСТ17026-71, крепежная часть - цилиндрическая, хвостовик выполнен из стали 40Х по ГОСТ 4543-71.

Выбор фрезы основан на анализе исходных данных. По рекомендации выбора диаметра по ширине и глубине фрезерования выбираем фрезу наибольшего диаметра, для получения максимальной производительности.

2.3 Сверло спиральное

Сверло представляет собой режущий инструмент для обработки отверстий в сплошном материале, либо для рассверливания отверстий при двух одновременно происходящих движениях: вращении сверла вокруг его оси и поступательном движении подачи вдоль оси инструмента. Сверла изготовляются из быстрорежущей стали марок Р18, Р12, Р9, Р6МЗ, Р9К5 и др.

Материал 20Х обрабатывается быстрорежущим сплавом. Свёрла из твёрдого сплава нецелесообразно применять по экономическим соображениям - их использование повышает производительность, однако стоимость сверла из быстрорежущей стали значительно ниже.

Выбираем наиболее распространенную быстрорежущую сталь марки Р6М5 по ГОСТ 19265-73. Она обладает хорошими режущими свойствами и свойствами обрабатываемости, что обеспечивает легкость переточки.

Обработать нужно отверстие диаметром 14 мм. Выбираем спиральное сверло диаметром 14 мм 2301-0046 по ГОСТ 10903-77.

2.4 Развертка

Развёртка - режущий инструмент, который нужен для окончательной обработки отверстий после сверления, зенкерования или растачивания. Развёртыванием достигается точность до 6-9 квалитета и шероховатость поверхности до Ra = 0,32…1,25 мкм.

Высокое качество обработки обеспечивается тем, что развертка имеет большое число режущих кромок (4-14) и снимает малый припуск. Развёртка выполняет работу при своём вращении и одновременном поступательном движении вдоль оси отверстия. Развертка позволяет снять тонкий слой материала (десятые-сотые доли миллиметра) с высокой точностью. Помимо цилиндрических отверстий развертывают конические отверстия (например, под инструментальные конусы) специальными коническими развертками.

Стандартные развёртки делают с неравномерным окружным шагом с целью предупреждения появления в развёртываемом отверстии продольных рисок. Из-за неоднородности обрабатываемого материала на зубьях развёртки происходит периодическое изменение нагрузки, что ведёт к отжиму развёртки и появлению на обработанной поверхности следов в виде продольных рисок.

Принимаем решение об изготовлении развертки из быстрорежущей стали Р6М5 ГОСТ 19265-73. Она обладает хорошими режущими свойствами и свойствами обрабатываемости, что обеспечивает легкость переточки. Крепежную часть развертки также изготовим из стали Р6М5, чтобы облегчить возможность переплавки развертки.

Выбираем развертку диаметром 24 мм из Р6М5 по ГОСТ 16087-70.

2.5 Метчик

Метч?к -- инструмент для нарезания внутренних резьб, представляет собой винт с прорезанными прямыми или винтовыми стружечными канавками, образующими режущие кромки. Метчик хвостовой частью крепится в вороток, рабочей частью вводится в отверстие, в котором при проворачивании воротка возвратно-поступательными движениями нарезается резьба. Рабочая часть метчика имеет режущую и калибрующую части. Задняя поверхность для исключения трения её об обрабатываемую деталь выполняется затылованной (некруглой). Профиль резьбы метчика должен соответствовать профилю нарезаемой резьбы.

Метчики изготавливаются из твёрдого сплава, либо из быстрорежущей стали. Выбирается метчик из быстроредущей стали из экономических соображений

Метчик 2620-1617 по ГОСТ 3266-81 используется для нарезания внутренней метрической резьбы М20 с шагом P=2,5 мм. Исходя из твердости обрабатываемого материала -179 HB, принимаем решение об изготовлении метчика из стали Р6М5 ГОСТ 19265-75.

2.6 Плашка

Плашки предназначены для нарезания или калибрования наружных резьб за один проход. Наиболее распространены плашки для нарезания резьб диаметром до 52 мм. Плашка представляет собой закалённую гайку с осевыми отверстиями, образующими режущие кромки. Как правило, на плашках делают 3-6 стружечных отверстий для отвода стружки. Толщина плашки 8-10 витков. Режущую часть плашки выполняют в виде внутреннего конуса. Длина заборной части 2-3 витка. Плашки выполняются из легированных сталей (9ХС, ХВСГФ), быстрорежущих сталей (Р18, Р6М5, Р6М5К5, Р6М5К8), а в последнее время -- и из твёрдых сплавов. На них маркируется обозначение и степень точности нарезаемой резьбы, марка стали (9ХС не указывается).

Выбирается из экономических соображений плашка из быстрорежущей стали Р6М5 ГОСТ 19265-75. По ГОСТ 9740-71 выбирается исходя из получения резьбы необходимого диаметра плашка 2650-2131.

2.7 Резцы

В курсовом проекте рассматриваются резцы для выполнения различного перечня операций.

На листах курсового проекта представлены следующие резцы:

· резец проходной отогнутый 2102-0079 Т15К6 ГОСТ 18877-73

· резец расточной 2141-0023 Т15К6 ГОСТ 18883-73

· резец упорный 2103-1127 ГОСТ 18879-73

Материал режущей части резцов - Т15К6. При точении будем применять пластины для попадания на высоту центров станка.

Заточка инструмента назначается на основе анализа свойств обрабатываемого материала.

При расчёте режимов резания также учитываем влияние материала заготовки.



3. Расчет режимов резания

К элементам режима резания относятся глубина резания, подача и скорость резания.

Глубина резания определяется в основном величиной припуска на обработку. Припуск на обработку выгодно удалять за один проход. Глубина резания оказывает большое влияние на силы резания, поэтому иногда возникает необходимость разделить припуск на несколько проходов. Суммарный припуск разделяется следующим образом: 60%--на черновую обработку, 20--30% -- на получистовую и 10--20%--на чистовую.

Для черновой обработки глубину резания принимают t = 3-- 5 мм, получистовой -- 2--3 мм и чистовой -- 0,5--1,0 мм.

Величина подачи ограничивается силами, действующими в процессе резания; эти силы могут привести к поломке режущего инструмента, деформации и искажению формы заготовки, поломке станка. Целесообразно работать с максимально возможной подачей. Обычно подача назначается из таблиц справочников по режимам резания, составленным на основе специальных исследований и изучения опыта работы машиностроительных заводов. После выбора величины подачи из справочников ее корректируют по кинематическим данным станка, на котором будет вестись обработка (берется ближайшая меньшая величина подачи).

Для черновой обработки принимают s = 0,3--1,5 мм/об, для чистовой -- 0,1 --0,4 мм/об. сталь заготовка деталь фрезерование

При одинаковой площади поперечного сечения среза нагрузка на резец меньше при работе с меньшей подачей и большей глубиной резания; нагрузка на станок (по мощности), наоборот, меньше при работе с большей подачей и меньшей глубиной резания, так как на силу резания глубина оказывает большее влияние, чем подача.

Скорость резания зависит от конкретных условий обработки, которые влияют на, стойкость инструмента (время работы инструментом от переточки до переточки). Чем большую скорость резания допускает инструмент при одной и той же стойкости, тем выше его режущие свойства, тем более он производителен.

На скорость резания, допускаемую резцом, влияют следующие факторы: стойкость режущего инструмента, физико-механические свойства обрабатываемого металла, подача и глубина резания, геометрические элементы режущей части резца, размеры сечения державки резца, смазочно-охлаждающая жидкость, максимально допустимая величина износа резца.

3.1 Расчет режимов резания при точении

Процесс обработки всегда сводится к последовательному снятию с заготовки слоёв материала с целью улучшения её точности и шероховатости, глубина резания определяется этапом обработки.

Заготовка имеет h16 квалитет точности

1 этап обработки - черновая обработка, h14,

2 этап обработки - получистовая обработка, h12, (достигается требуемая точность)

Рассматриваем 2 этап обработки.

Диаметр заготовки после 1 этапа обработки 70-41.6=61.2 мм

Назначение подачи:

Величину подачи на один оборот заготовки So мм/об, выбирают с учётом диаметра обрабатываемой заготовки, глубины резания и этапа обработки. Для черновой и получистовой обработки So можно рассчитать по формуле:

,

Сталь 20Х - низколегированная. Для получистовой обработки:



СS = 0,031 ZS = 0,57 XS = 0,35 КМ = 1 (по таблице 2[1])

KmS - поправочный коэффициент, характеризующий марку инструментального материала KmS = 1…1,15 (выбираем по таблице 3[1] в зависимости от обрабатываемого материала - сталь 20Х и этапа обработки - получистовая)

При обработке обычных конструкционных сталей следует использовать двухкарбидные твердые сплавы группы ТК. В нашем случае резец имеет пластину из Т15К6. Тогда

KmS = 1

KHS- поправочный коэффициент, который характеризует механические свойства обрабатываемого материала, для стали:

,

KS - поправочный коэффициент, учитывающий геометрические параметры резца в плане.

Пластина четырехугольная напаянная.

,

-- угол при вершине резца ,град;

-- главный угол в плане, град.

KЖ - поправочный коэффициент, учитывающий жесткость заготовки и способ ее крепления на станке:

,



L = 115 мм -- длина заготовки;

D = 110 мм -- диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

Значения Сж для различных способов крепления заготовки приведены в табл. 6.[1]

- способ крепления заготовки на станке - в трехкулачковом патроне.

KК - поправочный коэффициент, характеризующее состояние поверхности заготовки. Для получистовой обработки KК = 1.

Kпр - поправочный коэффициент, характеризующий прочность режущей части резца.

,

Толщина пластины h = 6,5 мм

Радиус при вершине пластины r = 0,8 мм

,

Но т.к. обработка окончательная, проверяем по критерию шероховатости Табл.8 [1]. Значение подачи не более , поэтому принимаем

Назначение скорости резания:

Скорость резания V, м/мин может быть рассчитана по формуле:

Значения коэффициента и показателей степени ХV и YV выбираются в зависимости от материала (легированная сталь) и подачи (> 0,4 мм/об)

= 478

ХV = 0,15

YV = 0,4

KHV - поправочный коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала в зависимости от материала (сталь):

,

и выбираются в зависимости от обрабатываемого материала (сталь)

Kv- поправочный коэффициент, учитывающий геометрические параметры резца в плане:

,

Kv - поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий марку материала режущей части резца выбирается в зависимости от обрабатываемого материала (сталь 20Х), вида обработки (получистовая - без корки) T15K6.

Kv = 1

,

Определение частоты вращения шпинделя станка:

Частоту вращения шпинделя n, об/мин, определяют по формуле:

,

Полученное значение n проверяют на возможность его использования на данном оборудовании по таблице в зависимости от модели станка.

Модель станка - 16К20 n=500 об/мин

Частота оборотов шпинделя n = 12,5…2000 об/мин (в нашем случае 500 об/мин)

,

Определение главной составляющей силы резания:

Главная составляющая силы резания Pz, Н равна:

Значения коэффициента CP и показателей степени, входящих в формулу, для случая работы резцом из твердого сплава по стали и чугуну приведены в таблице в зависимости от обрабатываемого материала (сталь 20Х)

CP = 1950

ХP = 1

YP = 0,81

CH = 0,04

nP = 0,61

KH - поправочный коэффициент на силу резания, учитывающий свойства обрабатываемого материала, можно рассчитать по формуле:



,

,

Проверка назначенных режимов по допустимой силе резания:

После расчета главной составляющей силы резания Pz необходимо провести проверочные расчеты, подтверждающие возможность работы при назначенных глубине резания t и подаче Sо. Проверку проводят по следующим критериям:

1) по прочности державки резца;

2) по жесткости державки резца;

3) по прочности твердосплавной пластины;

4) по прочности механизма подач станка;

5) по жесткости обрабатываемой заготовки.

1) Проверка по прочности державки резца. Допускаемое значение главной составляющей силы резания [Pz]пр, н, по прочности державки резца вычисляют по формуле:

,

W -- момент сопротивления изгибу

,

B -- ширина державки резца

H -- высота державки

l -- вылет резца из резцедержки

l1,5Н=1,520=38мм (форма обрабатываемой заготовки позволяет обрабатывать заданную поверхность без увеличенного вылета резца)

[уи] -- допускаемое напряжение на изгиб материала державки резца.

Для углеродистых конструкционнох сталей [уи] = 250 МПа.

,

Допускаемая главная составляющая силы резания больше полученной ранее ( Н), следовательно, проверка по прочности державки выполнена.

2) Проверка по жесткости державки резца. Допускаемое жесткостью державки резца значение [Pz]ж, н, можно вычислить по формуле:

,

[fр] = 1,710-4 м - допускаемый прогиб резца при получистовом точении

Е = 220103 МПа - модуль упругости материала державки резца для сталей

Ix -- осевой момент инерции

,

,

Допускаемая главная составляющая силы резания больше полученной ранее (), следовательно, проверка по жесткости державки выполнена.

3) Проверка по прочности твердосплавной пластины. Допустимая сила резания, разрушающая пластину, может быть вычислена по формуле:

,



h - толщина используемой твердосплавной пластины, мм.

Допускаемая главная составляющая силы резания больше полученной ранее (), следовательно, проверка по прочности твердосплавной пластины выполнена.

4) Проверка по прочности механизма подач станка. Допускаемую силу подачи станка [Px]ст нужно сравнить с осевой составляющей силы резания Px. Необходимо, чтобы выполнялось условие [Px]ст > Px. Значение осевой составляющей силы резания можно приближенно вычислить по формуле:

,

Для 16K20 допускаемая сила подачи [Px]ст составляет не менее 5884 Н, поэтому проверка по прочности механизма подачи станка выполнена.

5) Проверка по жесткости обрабатываемой заготовки. Прогиб обрабатываемой заготовки будет осуществляться равнодействующей двух составляющих Pz и Py, т. е. силой Pzy. Значение этой силы будет зависеть от угла в плане и может быть приближенно определено по формуле:

,

Ограничения по жесткости заготовки будут зависеть от метода крепления заготовки на станке. При креплении заготовки в трехкулачковом патроне прогиб равен:

,

L -- длина заготовки, мм

момент инерции круглого сечения:

м4

Допускаемый прогиб заготовки [fз] можно принимать равным при получистовом точении -- 710-5 м = 0,07 мм

Проверка по жесткости обрабатываемой заготовки выполнена.

Определение необходимой мощности станка:

Необходимую мощность станка Nст, кВт, находят по формуле:

,

-- КПД станка, = 0,75.

Рассчитанное значение сравнивается с паспортными данными станка. Мощность 10 кВт.

3.2 Расчет режимов резания при сверления

При обработке отверстия заданной точности и шероховатости поверхности необходимо сначала установить последовательность работы осевых инструментов и их диаметры.

(По таблице 15[1]) Последовательность обработки в зависимости от квалитета квалитета точности отверстия:

I) черновой этап -- сверление;

II) получистовой этап -- зенкерование;

III) чистовой этап --развертывание однократное;

1.Выбор диаметра сверла.

Принимаем значение диаметра из стандартного ряда (уточняем диаметр по ГОСТ 10903-77): 14 мм

2.Выбор значения подачи на оборот сверла.

Подача за оборот сверла S0, мм/об, зависит прежде всего от диаметра d, а также от физико-механических свойств обрабатываемого материала,глубины отверстия и др. факторов:

Для сверл с d >10мм:

Где KS -- коэффициент, учитывающий влияние марки обрабатываемого материала (табл. 16[1]); KS=0,9

KHBS и KlS -- коэффициенты, учитывающие соответственно влияние твердости обрабатываемого материала и глубины отверстия lо, мм (табл.17);

K1S -- коэффициент, характеризующий условия сверления: для нормальных условий K1S = 0,6. Под тяжелыми условиями подразумевается сверление отверстий в деталях малой жесткости, для получения сквозных отверстий, отверстий на наклонных поверхностях и т. п.

Процесс сверления сквозных отверстий отличается от процесса сверления глухих отверстий. Когда при сверлении сквозных отверстий сверло выходит из отверстия, сопротивление материала заготовки значительно уменьшается.

Если не уменьшить в это время подачу сверла, оно резко опустится, захватит большой слой материала и, заклинясь, может сломаться. Особенно это возможно при сверлении отверстий в тонких заготовках, сквозных прерывистых отверстий и отверстий, расположенных под прямым углом друг к другу.

Поэтому сверление сквозного отверстия производится с большой механической подачей шпинделя. В конце сверления нужно выключить механическую подачу и досверлить отверстие с ручной подачей, меньшей, чем механическая.

При сверлении с ручной подачей величину ее перед выходом сверла из отверстия следует несколько уменьшить и подачу производить осторожно, плавно.

,

3.Назначение скорости резания для режима нормальной интенсивности.

Скорость резания v,м/мин, присверлении может быть рассчитана по формуле (при сверлении стали):

,

где Т -- заданная стойкость сверла, мин; рекомендуемое значение стойкости может быть подсчитано по приближенным эмпирическим зависимостям (табл. 18[1])

,

Поправочный коэффициент Kv, характеризующий влияние марки обрабатываемого материала (табл. 16[1]);

Поправочный коэффициент KHBv, характеризующий влияние твердости обрабатываемого материала( табл. 17[1]);

,1,



Поправочный коэффициент Klv, характеризующий длину (глубину) обрабатываемого отверстия l0, (табл. 17[1]);

Поправочный коэффициент Kм, характеризующий инструментальный материал сверла (табл. 19[1]);

При выборе инструментального материала для изготовления сверла следует принимать во внимание, что для обработки рекомендуется применять сверла из стали Р6М5.

,

Поправочный коэффициент Kп характеризует наличие износостойкого покрытия, сверл без покрытия принимают Kп =1,0;

Поправочный коэффициент Kт, характеризующий степень точности сверла(табл. 20[1]) .

,

Поправочный коэффициент Kс характеризует длину рабочей части сверла.

Длина рабочей части l1=160 мм,

Поправочный коэффициент Kф, характеризующий форму заточки режущей части сверла (табл. 21[1]) ( без подточек)



,

4. Определение частоты вращения шпинделя.

Частоту вращения шпинделя n, об/мин, определяют по формуле:

,

.

Полученное значение n уточняют в меньшую сторону по паспортным данным оборудования.

,

5. Определение фактического значения скорости резания

Фактическое значение скорости резания vф, м/мин:

,

6.Определение осевой составляющей силы резания РХ и эффективной мощности на резание Nэ

Осевая составляющая силы резания РХ, Н, при сверлении стали:

Мощность, затрачиваемая на резание стали при сверлении:



,

, з- КПД станка;

Где Nст=10 кВт,; РX ст=14000 Н для станка 16К20 и условие выполняется.

7.Определение основных параметров нормирования.

Основное технологическое( машинное) время операции сверления t0, мин:

,

где L -- длина хода сверла с рабочей подачей, мм ;

L = lвр +lпод +lо + lвых =0,5•14+65+2= 74 мм;

(lвр -- величина врезания сверла, для сверл с двойной заточкой lвр +lпод = 0,5•d;

lо -- глубина отверстия, мм;

мин

3.3 Расчет режимов резания для фрезерования

1. Выбор подачи на зуб фрезы

Подача на зуб фрезы Sz , мм/зуб, при обработке уступов, контуров и плоскостей может быть рассчитана по формуле

,

Значения Cz , z, x и u приведены в табл. 26[1] в зависимости от вида обработки. В нашем случае черновая

Cz=0,41; z=0,83; x=0,42; u=0,42

Поправочный коэффициент KмS характеризует твердость обрабатываемого материала (табл. 27[1] обрабатываемый материал сталь):

,

,

Для стандартных фрез, в первом приближении вылет фрезы из шпинделя:

мм

Поправочный коэффициент KlS характеризует жесткость фрезы и зависит от ее диаметра D и величины вылета фрезы из шпинделя l:

,

,

2. Выбор скорости резания

Скорость резания v, м/мин, при обработке плоскостей, уступов, контуров может быть подсчитана по формуле

,

Значения Cv , z2, x2 и y2 приведены в табл. 28[1]

Cv=5,88 , z2=0,23, x2=0,23; y2=0,21

Поправочный коэффициент учитывает группу обрабатываемого материала (табл. 29[1]).

Поправочный коэффициент учитывает твердость обрабатываемого материала:

Пот табл 28[1]: 1952 1,42

,

Поправочный коэффициент Kиv учитывает инструментальный материал (табл. 30[1]).

Поправочный коэффициент учитывает принятый период стойкости фрезы (нормативный период стойкости для фрез 60 мин). Значения и n3 приведены в табл. 28[1]. n3=60

,

Поправочный коэффициент учитывает состояние обрабатываемой поверхности. При работе без корки . Значения параметров Cv , z2, x2, и y2 приведены в табл. 28[1].



Cv=5,88; z2=0,48; x2=0,23; y2=0,21

,

3. Скорость резания и частота вращения шпинделя

Расчетная частота вращения шпинделя:

n= = 240,8 об/мин.

По паспорту станка выбирают такую ступень скорости, при которой число оборотов фрезы будет равно расчётному или меньше его, т.е. nф n, где nф - фактическое число оборотов фрезы, которое должно быть установлено на станке.

Для станка 6Р12:

nф = 200 об/мин

Фактическая скорость резания равна:

Vф==

Необходимая скорость подачи вычисляется по формуле:

Vs мм/мин

Из паспортных значений скорости подачи станка 6Р12 выбираем ближайшее меньшее значение подачи VSст= 63 мм/мин.

Мощность при фрезеровании

Эффективная мощность на резание при обработке плоскостей, уступов и контуров может быть определена по формуле:



,

Значения CN, z3, x3 и y3 приведены в табл. 31[1].

=0,12; z3=0,65; x3=0,64; y3=0,51

Поправочный коэффициент учитывает группу обрабатываемого материала (см. табл. 30[1]).

Поправочный коэффициент учитывает твердость обрабатываемого материала:

Значения и n5=1,3 приведены в табл. 31[1].

,

Поправочный коэффициент учитывает инструментальный материал (см. табл. 30[1]).

Поправочный коэффициент учитывает принятый период стойкости фрезы. Значения и n4=0,436 приведены в табл. 31[1]

,

Поправочный коэффициент учитывает состояние обрабатываемой поверхности. При работе без корки = 1.

,



Силы резания при фрезеровании. Проверка выбранного режима

Значения параметров из таблицы:

\

Следовательно, фрезерование можно осуществить на вертикально-фрезерном станке 6Р12

Основное технологическое( машинное) время операции сверления t0, мин:

,

где L -- длина рабочего хода фрезы, мм ;

L = lвр +lпод +lо + lвых =0,5•32+60+2= 78 мм;

lо -- глубина отверстия, мм;

,



Заключение

Проект выполнен на 2.5 А1 листах и РПЗ. Были сконструированы следующие детали: упорно-проходной резец, расточной резец, проходной отогнутый резц, плашка, спиральное сверло, концевая фреза, метчик. В ходе работы произошло ознакомление с конструктивными особенностями инструмента, инструментальными материалами, способами применения инструментов. По разработанным инструментам рассчитаны режимы резания и составлены операционные эскизы.



Список использованных источников

1. «Выбор режимов резания». Б.Д. Даниленко, Н.Н. Зубков, под редакцией В.С. Булошникова, Москва 2005г.

2. «Расчет режимов резания при фрезеровании». Методические рекомендации. Москва 2002

3. «Справочник технолога-машиностроителя». В 2-х Т. Т.1 Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. - 4-е изд., исправленное. - М.: Машиностроение, 1986.

4. «Справочник технолога-машиностроителя». В 2-х Т. Т.2 Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова. - 4-е изд., исправленное. - М.: Машиностроение, 1968.

5. «Проектирование и применение спиральных свёрл», Н.П. Малевский, Б.Д. Даниленко, Москва 2000г.

6. Режимы резания металла под редакцией Барановский Ю.В.

Размещено на Allbest.ru