Теория резания и режущий инструмент

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:  D = 60 мм.

Диаметр валика:  d = 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:   25 x 16, согласовываем с паспортом станка (МУ, стр. 54).

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    ;   = 0,25 t; 

t =   60  -  55 .   =   5 .  = 2,5;           t чист = 0,25 x 2,5 = 0,625 мм

                          2                  2

=  2,5  -  0,625  =  1,875 мм     

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   для черного и чистового точения:

,   где

Cv  —  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,

Kv  — общий поправочный коэффициент на скорость резания.

Коэффициент Cv  и показатели степеней m, Xv, yv  подбираем по Т-2,  стр.269, табл. 17.

В свою очередь  расчет общего поправочного коэффициента производится по формуле:                   ,   где

Kмv  — поправочный коэффициент на физико-механические свойства обрабатываемого

материала, рассчитывается по формуле:  — для стали (Т-2, стр. 261, табл. 1)

 (Kr = 1  для материала режущего инструмента из твердого сплава,

nv = 1 показатель степени при обработке резцами из твердого сплава

(Т-2, стр. 262,

KПv — поправочный коэффициент на состояние поверхности заготовки (Т-2,стр.263, табл.5),

KИv —  поправочный коэффициент на марку инструментального материала(Т-2,стр.263,т. 6), 

Kφv  —  поправочный коэффициент на величину главного угла в плане φ, выбранного ранее для резца,

Kφ1 —  поправочный коэффициент на вспомогательный угол в плане φ1 (учитывает влияние

параметров резца на скорость резания),

Krv —  поправочный коэффициент, учитывающий влияние параметров резца на скорость

резания (учитывают только для резцов из быстрорежущей стали).

Kφv , Kφ1 (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  Kv :

Kмv  =  1 x (750/700)1  =  1,07;

KПv =  0,8  (т.к. материал заготовки – штамповка (поковка) с коркой);

KИv =  1,00 (т.к. марка инструментального материала Т15К6);

Kφv  =  1,0 (т.к. главный угол в плане φ = 45º);

Kφ1  =  0,87 (т.к. вспомогательный угол в плане φ1 = 45º);

Krv  —  не учитываем, т.к. материал резца – твердый сплав Т15К6.

Итак:   =  1,07 x  0,8 x 1,00 x 1,0 x 0,87 = 0,745;     Kv = 0,745

По основной формуле  :

Cv  = 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;

Kv  = 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' = D – (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  Kv :

Kмv  =  1 x (750/700)1  =  1,07;

KПv =  0,8  (т.к. материал заготовки – штамповка (поковка) с коркой);

KИv =  1,4 (т.к. марка инструментального материала Т30К4);

Kφv  =  1,0 (т.к. главный угол в плане φ = 45º);

Kφ1  =  0,87 (т.к. вспомогательный угол в плане φ1 = 45º);

Krv  —  не учитываем, т.к. материал резца – твердый сплав Т30К4.

Итак:   =  1,07 x  0,8 x 1,4 x 1,0 x 0,87 = 1,042;     Kv = 1,042

По основной формуле  :

Cv  = 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;

Kv  = 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:       , об/мин

Корректировка полученных значений по паспорту станка   ….,   …..

Черновое точение:

nчерн =  (1000 x 114 ) / (3,14 x 60 ) =    114000 / 188,4 = 605,09 об/мин ≈ 605 об/мин.

Чистовое точение:

D' = D – (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:

nчерн =  605 об/мин,                          nчист =  1574 об/мин.

Корректировка полученных значений по паспорту станка (МУ, приложение 1, стр. 54):

 500 об/мин,                    1250 об/мин.

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 , где

 – мощность, потребляемая на резание,

 – мощность на шпинделе.

,  где Nд – мощность главного электродвигателя,  

η – коэффициент полезного действия механизма главного привода станка.

 = 7,5 кВт,         т.к.  0,75;      кВт   (МУ, приложение 1, стр. 54)

Для нахождения  Nрез  необходимо рассчитать тангенциальную составляющую силы резания (для чернового прохода).

1. Расчет тангенциальной составляющей силы резания (только для чернового точения)

 ,[Н]

Значение коэффициента  и показателей степеней , , (Т-2,  стр.273,  табл.22), зависят от обрабатываемого материала (СТ 45), материала рабочей части резца (твердый сплав), вида обработки (наружное продольное точение).

=  300,          

  =  1,0;           

  =  0,75;           

   =  - 0,15.

KPz – общий поправочный коэффициент, представляющий собой произведение поправочных коэффициентов на механические свойства обрабатываемого материала и на выбранные геометрические параметры резца :     ,  где

 , где  n = 0,75   (Т-2,  стр.264,  табл.9),

,  ,  , (Т-2,  стр.275,  табл.23),

 - не учитываем, так как резец из твердого сплава.

KM p =  (700/750)0,75 = 0,930,75 = 0,947

 = 1,0

 = 1,0

 = 1

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  , кВт.

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  не выполняется, поэтому пересчитываем.    Для этого произведем дополнительные расчеты:

а) наибольшей скорости  резания VN , допускаемой станком — производят по формуле :  

                                      , м/мин.

        VN = (7,5 x 60 x 1020) / 22300 = 459000 / 22300 = 20,58 м/мин.

б) частоты вращения шпинделя n черн  по формуле:

                                                  , об/мин

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   , об/мин  с учетом того, что    n черн = 100 об/мин: 

Vф. черн = (3,14 x 60 x 100) / 1000 = 18840 / 1000 = 18,84 м/мин

Vф. черн = 18,84 м/мин

г) пересчитываем     ,[Н]    (коэффициенты те же):

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 , если , то выбранная нами скорость была правильной.

, кВт.

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    выполняется.

V.2.  Второй этап.

Проверка выбранной подачи  S, мм/об.

а)  Из расчета прочности державки резца на изгиб    (только при черновом точении)

(предельное значение)    ,  мм/об;         где

 МПа  –  допускаемое напряжение для материала 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 черн  =  1,875 мм   

Vф. черн = 18,84 м/мин

Значения коэффициентов  KPz ,  и показателей степеней , ,  такие же, как и при расчете первого этапа:

= 0,75,     = 300,      = 1,       = -0,15,       = 0,947 (при черновом точении)

Страницы: 1, 2