Контрольная работа: Теория резания и режущий инструмент
Название: Теория резания и режущий инструмент Раздел: Промышленность, производство Тип: контрольная работа | |||||||||||||||||||||||||||||||
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Северо-Западный государственный заочный технический университет
Институт управления производственными и инновационными программами
Кафедра технологии автоматизированного машиностроения
Контрольная работа по дисциплине «Теория резания и режущий инструмент».
Выполнила студентка: Шестакова Мария Дмитриевна ИУПиИП Курс: III Специальность: 80502.65 Шифр: 5780304393 Оценка: Преподаватель: Алексеева Любовь Борисовна Подпись преподавателя: Дата:
Санкт-Петербург 2008 Задача 1. На токарно-винторезном станке модели 1К62 производится обтачивание цилиндрического валика. Дано: Заготовка: штамповка с коркой. Крепление заготовки на станке: патрон. Шероховатость обработанной поверхности: Rz = 20 мкм (Ra = 5 мкм). Жесткость технологической системы СПИД: не жесткая. Материал валика: СТ45; предел прочность: σB = 700 МПа. Диаметр заготовки: в = 60 мм. Диаметр валика: в = 55h12. Длина заготовки: L = 385 мм. Длина обработки: l = 385 мм. Найти: Рассчитать рациональные режимы резания при одноинструментальной обработке. Валик обработать за два прохода: черновой и чистовой. Токарная. Токарно-винторезный станок модели 1К62. Рис. 1. Операционный эскиз обработки наружной поверхности токарным проходным прямым резцом.
Решение.
I. Выбор инструмента. 1. Тип резца – прямой проходной (Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. С74 Т.2/ под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. 496 с., ил. В дальнейшем - Т-2) , (Т-2, стр. 119) 2.
Выбор сечения: 3. Материал режущей части: черновой проход – твердый сплав Т15К6 (Т-2, стр. 116, таблица 3), чистовой проход – твердый сплав Т30К4 (Т-2, стр. 117, таблица 3). 4. Геометрические элементы выбранного резца: Черновой проход : — передний угол — главный задний угол — главный угол в плане — вспомогательный угол в плане φ1 = 45º, — форма передней поверхности – плоская с отрицательной фаской, — допустимый износ 0,1 мм. Чистовой проход : — передний угол — главный задний угол — главный угол в плане — вспомогательный угол в плане φ1 = 45º, — форма передней поверхности – криволинейная с фаской, — допустимый износ 0,1 мм. Стойкость инструмента Т=60 мин. II. Расчет глубины резания t, мм. Общая величина t = 60 - 55 . = 5 . = 2,5; t чист = 0,25 x 2,5 = 0,625 мм 2 2
t черн = 1,875 мм t чист = 0,625 мм
III. Выбор подачи S, мм/об. 1. Подбор по таблицам (нормативы): черновое точение S черн = 0,8 мм/об (Т-2, стр. 266, таблица 11), чистовое точение S чист = 0,25 мм/об (при Rz = 20 мкм ), (Т-2, стр. 268, таблица 14). 2. Корректировка подач по паспорту станка (МУ, приложение 1, стр. 54): черновое точение S черн = 0,78 мм/об ; чистовое точение S чист = 0,23 мм/об . IV. Расчет скорости резания V , м/мин . 1. Расчет теоретической скорости резания
C v — коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, вида работ и толщины среза, m, Xv , yv — показатели степени при значениях стойкости инструмента T, t — глубина резания, S — подача, K v — общий поправочный коэффициент на скорость резания. Коэффициент C v и показатели степеней m, Xv , yv подбираем по Т-2, стр.269, табл. 17. В свою очередь расчет общего поправочного коэффициента производится по формуле: K м v — поправочный коэффициент на физико-механические свойства обрабатываемого материала, рассчитывается по формуле: (K r = 1 для материала режущего инструмента из твердого сплава, nv = 1 показатель степени при обработке резцами из твердого сплава (Т-2, стр. 262, KП v — поправочный коэффициент на состояние поверхности заготовки (Т-2,стр.263, табл.5), KИ v — поправочный коэффициент на марку инструментального материала(Т-2,стр.263,т. 6), K φv — поправочный коэффициент на величину главного угла в плане φ, выбранного ранее для резца, K φ1 — поправочный коэффициент на вспомогательный угол в плане φ1 (учитывает влияние параметров резца на скорость резания), K rv — поправочный коэффициент, учитывающий влияние параметров резца на скорость резания (учитывают только для резцов из быстрорежущей стали). K φv , K φ1 (Т-2, стр. 271, табл. 18). Произведем расчеты.
Черновое точение: D = 60 мм t черн = 1,875 мм Sчерн = 0,78 мм/об Инструмент: φ = 45º φ1 = 45º Общий поправочный коэффициент K v : K м v = 1 x (750/700)1 = 1,07; KП v = 0,8 (т.к. материал заготовки – штамповка (поковка) с коркой); KИ v = 1,00 (т.к. марка инструментального материала Т15К6); K φv = 1,0 (т.к. главный угол в плане φ = 45º); K φ1 = 0,87 (т.к. вспомогательный угол в плане φ1 = 45º); K rv — не учитываем, т.к. материал резца – твердый сплав Т15К6. Итак:
По основной формуле C v = 340 (т.к. подача S > 0,7 (S черн = 0,78 мм/об )), m = 0,20 (т.к. наружное продольное точение прямым проходным резцом марки Т15К6), Xv = 0,15 (т.к. наружное продольное точение прямым проходным резцом марки Т15К6), yv = 0,45 (т.к. подача S > 0,7 (S черн = 0,78 мм/об )), T = 60 мин , t черн = 1,875 мм ; Sчерн = 0,78 мм/об ; K v = 0,745. VT черн = (340 / (600,20 x 1,8750,15 x 0,780,45 )) x 0,745 = (340 / (2,27 x 1.099 x 0.894)) x 0,745 = = (340 / 2,23) x 0,745 = 152,466 x 0,745 = 113,587 мм/мин ≈ 114 мм/мин = 0,114 м/мин . Чистовое точение: D' = в – (2 x t черн ) = 60 - 2 x 1,875 = 60 – 3,75 = 56,25 мм t чист = 0,625 мм Sчист = 0,23 мм/об Инструмент: φ = 45º φ1 = 45º
Общий поправочный коэффициент K v : K м v = 1 x (750/700)1 = 1,07; KП v = 0,8 (т.к. материал заготовки – штамповка (поковка) с коркой); KИ v = 1,4 (т.к. марка инструментального материала Т30К4); K φv = 1,0 (т.к. главный угол в плане φ = 45º); K φ1 = 0,87 (т.к. вспомогательный угол в плане φ1 = 45º); K rv — не учитываем, т.к. материал резца – твердый сплав Т30К4. Итак: По основной формуле C v = 420 (т.к. подача S > 0,3 (S чист = 0,23 мм/об )), m = 0,20 (т.к. наружное продольное точение прямым проходным резцом марки Т30К4), Xv = 0,15 (т.к. наружное продольное точение прямым проходным резцом марки Т30К4), yv = 0,20 (т.к. подача S > 0,3 (S чист = 0,23 мм/об )), T = 60 мин , t чист = 0,625 мм ; Sчист = 0,23 мм/об ; K v = 1,042. VT чист = (420 / (600,20 x 0,6250,15 x 0,230,20 )) x 1,042 = (420 / (2,27 x 0,931 x 0,745)) x 1,042 = = (420 /1,574) x 1,042 = 266,836 x 1,042 = 278,043 мм/мин ≈ 278 мм/мин = 0,278 м/мин . Итак: VT черн = 0,114 м/мин VT чист = 0,278 м/мин. 2. Определение частоты вращения шпинделя для черновой и чистовой обработки: Корректировка полученных значений по паспорту станка Черновое точение: n черн = (1000 x 114 ) / (3,14 x 60 ) = 114000 / 188,4 = 605,09 об/мин ≈ 605 об/мин. Чистовое точение: D' = в – (2 x t черн ) = 60 - 2 x 1,875 = 60 – 3,75 = 56,25 мм nчист = (1000 x 278 ) / (3,14 x 56,25 ) = 278000 / 176,625 = 1573,96 об/мин ≈ 1574 об/мин. Итак: n черн = 605 об/мин, nчист = 1574 об/мин. Корректировка полученных значений по паспорту станка (МУ, приложение 1, стр. 54):
3. Определение фактической скорости резания Vф , м/мин.
Vф. черн = (3,14 x 60 x 500) / 1000 = 94,2 м/мин, Vф. чист = (3,14 x 56,25 x 1250) / 1000 = 220,78 м/мин ≈ 221 м/мин. Vф. черн = 94,2 м/мин, Vф. чист = 221 м/мин.
V. Проверочный расчет режимов резания. Проводят в два этапа.
V .1 . Первый этап. Проверка выбранной скорости резания по критерию
η – коэффициент полезного действия механизма главного привода станка.
Для нахождения N рез необходимо рассчитать тангенциальную составляющую силы резания (для чернового прохода). 1. Расчет тангенциальной составляющей силы резания (только для чернового точения)
Значение коэффициента
KPz
–
общий поправочный коэффициент, представляющий собой произведение поправочных коэффициентов на механические свойства обрабатываемого материала и на выбранные геометрические параметры резца :
K M p = (700/750)0,75 = 0,930,75 = 0,947
KPz = 0,947 x 1 x 1 x 1 = 0,947 Pz = 10 x 300 x 1,8751 x 0,780,75 x 94,2-0,15 x 0,947 = 10 x 300 x 1,875 x 0,829 x 0,550 x 0,947 = 22300 Н Pz = 22300 Н 2. Расчет N рез = (22300 x 94,2) / ( 60 x 1020) = 2100660 / 61200 = 34,33 кВт N рез
= 34,33 кВт
; N эф
= 7,5 кВт
=> N
рез
> N
эф
, то есть условие а) наибольшей скорости резания VN , допускаемой станком — производят по формуле : VN = (7,5 x 60 x 1020) / 22300 = 459000 / 22300 = 20,58 м/мин . б) частоты вращения шпинделя n черн по формуле: n черн = (1000 x 20,58) / (3,14 x 60) = 20580 / 188,4 = 109,24 об/мин . Принимаем ближайшее по паспорту станка: n черн = 100 об/мин (МУ, приложение 1, стр. 54). в)
пересчитываем Vф. черн = (3,14 x 60 x 100) / 1000 = 18840 / 1000 = 18,84 м/мин Vф. черн = 18,84 м/мин г)
пересчитываем Pz =10 x 300 x 1,8751 x 0,780,75 x 18,84-0,15 x 0,947=10 x 300 x 1,875 x 0,829 x 0,643 x 0,947=2839,47 Н Pz = 2839,47 Н А теперь, произведя дополнительные расчеты, мы можем пересчитать
N рез = (2839,47 x 18,84) / ( 60 x 1020) = 53495,6 / 61200 = 0,874 кВт N рез
= 0,87 кВт
; N эф
= 7,5 кВт
=> N
рез
< N
эф
, то есть условие V .2 . Второй этап. Проверка выбранной подачи S, мм/об. а)
Из расчета прочности державки резца на изгиб (предельное значение)
l – вылет корпуса резца, мм ; принимаем l = (1,5…2) x H , где H – высота резца; Н = 25, В = 16 – размеры выбранного сечения резца => l = 1,5 x 25 = 37,5 t черн = 1,875 мм Vф. черн = 18,84 м/мин Значения коэффициентов KPz
,
S пр = 0,75 √ (16 x 252 x 200) / (10 x 6 x 37,5 x 300 x 1,8751 x 18,84-0,15 x 0,947) = = 0,75 √ (16 x 625 x 200) / (10 x 6 x 37,5 x 300 x 1,875 x 0,643 x 0,947) = = 0,75 √ (2000000) / (770665,64) = 0,75 √ 2,595 = 2,5951 / 0,75 = 2,5951,333 = 3,56 мм/об S пр
= 3,56 мм/об
; S ст
черн
= 0,78 мм/об
=> S пр
> S ст
черн
, то есть выполняется условие б)
Из расчета жесткости державки резца
l – вылет корпуса резца, мм ; принимаем l = (1,5…2) x H , где H – высота резца; Н = 25, В = 16 – размеры выбранного сечения резца => l = 1,5 x 25 = 37,5 t чист = 0,625 мм Vф. чист = 221 м/мин. Значения коэффициентов KPz
,
S ж = 0,75 √ (16 x 253 x (2,2 x 105 ) x (5 x 10-4 ) / (10 x 4 x 37,53 x 300 x 0,6251 x 221-0,15 x 1,07) = = 0,75 √ (16 x 15625 x 220000 x 0,0005) / (10 x 4 x 52734,375 x 300 x 0,625 x 0,44 x 1,07) = = 0,75 √ (27500000) / (186205078) = 0,75 √ 0,147 = 0,1471 / 0,75 = 0,1471,333 = 0,07 мм/об S
ж
= 0,07 мм/об
, S ст чист
= 0,23 мм/об =>
условие в) Проверка по заданной шероховатости (чистовое и п/чистовое точение) из расчета, что:
где
S ст ≤ 0,08 x 201,40 . = 0,08 x 66,29 . = 5,303 = 7,2 ≈ 7 мм/об 0,6250,30 x 0,7850,35 x 0,7850,35 0,868 x 0,92 x 0,92 0,735 S ст чист = 0,23 мм/об , то есть выполняется условие (0,23 ≤ 7) S ст ≤ 7 мм/об VI. Определение основного времени обработки
ί - число проходов, n – частота вращения шпинделя, S – подача. Общее время Черновой проход:
ί — 2 n — 500 об/мин S – 0,78 мм/об Tо черн = ((385 + 2,875 + 3) / (500 x 0,78)) x 2 = (390,875 / 390) x 2 = 1,002 x 2 = 2,004 ≈ 2 мин. Tо черн = 2 мин.
Чистовой проход:
ί — 2 n — 1250 об/мин S – 0,23 мм/об Tо чист = ((385 + 1,625 + 3) / (1250 x 0,23)) x 2 = (389,625 / 287,5) x 2 = 1,35 x 2 = 2,7 Tо чист = 2,7 мин . Общее время Tобщ ≈ 5 мин
Ответ: Нами были произведены расчеты рациональных режимов резания при одноинструментальной обработке при обтачивании цилиндрического валика прямым проходным резцом на токарно-винторезном станке модели 1К62. Расчеты производились для обработки валика за два прохода: черновой и чистовой. После согласования с паспортом станка были получены данные: Черновой проход : t - 1,875 мм ; S - 0,78 мм/об ; n - 500 об/мм ; V – 94,2 м/мин. Чистовой проход : t - 0,625 мм ; S - 0,23 мм/об ; n - 1250 об/мм ; V – 221 м/мин. Также было определено основное время обработки: Черновой проход : Tо - 2 мин. Чистовой проход : Tо - 2,7 мин . И общее время обработки: Тобщ – 5 мин. Однако при расчетах мы выявили, что максимальная подача по жесткости державки данного нам резца не удовлетворяет требованию Sж = 0,07 мм/об , S ст чист = 0,23 мм/об ; то есть S ж < S ст Из чего можно сделать вывод, что при такой подаче станка необходимо использовать резец с большей жесткостью державки. Задача 2. На вертикально-сверлильном станке модели 2А135 производится рассверливание отверстия под последующую обработку. Обработка производится с применением смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ). Дано: Материал заготовки: чугун серый. Вид отверстия: глухое. Предел прочности: 170HB . Диаметр отверстия до обработки: в = 20 мм . Диаметр отверстия после обработки: в = 30 мм . Глубина сверления: l = 50 мм . Сверлильная. Вертикально-сверлильный станок мод. 2А135 Рис. 1. Операционный эскиз рассверливания отверстия.
Решение. I . Выбор инструмента. 1.Тип сверла: для рассверливания отверстий выбирают сверло спиральное из быстрорежущей стали с коническим (нормальным) хвостовиком, ГОСТ 10903-77. 2. Материал сверла: Р6М5 (Т-2, стр.115, табл.2) 3. Геометрические размеры сверла (Т-2, стр.149, табл.42): — Ø = 30 мм ; — длина режущей части: — общая длина: 4. Геометрические параметры режущей части сверла (Т-2, стр.150, рис. а; стр. 151 табл.44): — задний угол α = 11º — угол наклона поперечной кромки ψ = 55º — форма заточки сверла: нормальная. — стойкость сверла: Т=75 мин (Т-2, стр.280, табл.30). II . Расчет режимов резания.
1. Расчет глубины резания t , мм. t = D – d , где 2 D – диаметр отверстия после обработки, d – диаметр отверстия до обработки. t = 30 – 20 = 10 = 5 мм 2 2 t = 5 мм. 2. Расчет подачи S , мм/об . Выбираем из – по нормативам S = 0,54 мм/об (Т-2, стр.277, табл.25), – по прочности сверла
S max = 0,13 x 300,6 = 0,13 x 7,69 = 0,9997 ≈ 0,99 мм/об . S max = 0,99 мм/об .
– по прочности механизма подачи стола (при рассверливании) Dqp - не учитывается (учитывается только при сверлении) S' max = 0,4 √ 10660 / (10 x 23,5 x 51,2 x 1) = 0,4 √ 10660 / (10 x 23,5 x 6,89 x 1) = = 0,4 √ 10660 / 1619,15 = 0,4 √ 6,58 = 6,581/0,4 = 6,582,5 = 107,7 мм/об . S ' max = 107,7 мм/об .
– по прочности коробки скоростей S'' max = 0,8 √ 1114,285 /(10 x 0,085 x 301 x 50,75 x 1,1) = 0,8 √ 1114,285/(10 x 0,085 x 301 x 3,34 x 1,1) = = 0,8 √ 1114,285 / 93,687 = 0,8 √ 11,89 = 11,891/0,8 = 11,891,25 = 22 S ' max = 22
S = 0,54 мм/об ; S max = 0,99 мм/об ; S ' max = 107,7 мм/об ; S ' max = 22 мм/об Наименьшее значение:
Согласовываем с паспортом станка: S = 0,5 мм/об III . Расчет скорости резания. 1. Теоретическая скорость резания
Kv = 1,15 x 1 x 1 = 1,15 Т=75 мин . Итак: Vт = ((23,4 x 300,25 ) / (750,125 x 50,1 x 0,5 0,4 )) x 1,15 = ((23,4 x 2,34) / (1,715 x 1,17 x 0,76 )) x 1,15 = = (54,756 / 1,52) x 1,15 = 36,02 x 1,15 = 41,4 м/мин . V т = 41,4 м/мин . 2. Определение потребной частоты вращения (по диаметру сверла): n = 439,5 об/мин 3. Расчет частоты вращения по мощности станка
Итак: 4. Выбор наименьшего из Корректируем по паспорту станка:
5. Расчет фактической скорости резания: V ф = 0,031 м/мин . IV . Проверочный расчет режимов резания по мощности станка. 1. Расчет мощности резания: N рез = (14,8 x 333) / 9750 = 4928,4 / 9750 = 0,505 кВт ≈ 0,5 кВт
N рез = 0,5 кВт.
2. N = 6 x 0,8 = 4,8 кВт 0,5 кВт < 4,8 кВт => выполняется условие N рез ≤ N
V
. Определение основного времени обработки l = 50 мм ; l 1 = (5 x 0,6) + 2 = 3 + 2 = 5 мм l 2 = 0 L = 50 + 5 + 0 = 55 мм Итак: T о = (55 / (333 x 0,5)) x 1 = (55 / 166,5) x 1 = 0,33 мин T о = 0,33 мин Ответ: Нами были произведены расчеты режимов резания при рассверливании отверстия под последующую обработку. Рассверливание необходимо произвести на вертикально-сверлильном станке модели 2А135. Обработка должна производиться с применением смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ). После согласования с паспортом станка (МУ, стр.55, приложение 2) мы получили такие данные:
Также мы определили основное время обработки: T о = 0,33 мин. |