Контрольная работа на тему Теория резания и режущий инструмент
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2014-06-30Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
от 25%
договор
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.
SHAPE \* MERGEFORMAT
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)
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 (только для чистового точения)
, мм/об; где
МПа – модуль упругости державки резца,
м – допустимая стрела прогиба,
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 , и показателей степеней , , такие же, как и в предыдущих случаях:
= 0,75, = 300, = 1, = -0,15, = 1,07 (при чистовом точении)
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 не выполняется.
в) Проверка по заданной шероховатости (чистовое и п/чистовое точение) из расчета, что:
, мм/об
где , – главный и вспомогательный углы в плане, в рад;
– радиус при вершине резца (мм) не учитывается, так как этот показатель включается если материал режущей части – быстрорежущая сталь, а у нас, как известно из условия задачи, твердый сплав.
= 0,008; = 0,30; = 1,40; =0,35 (МУ, стр.33, табл. 5)
, = π / 4 => , = 3,14 / 4 = 0,785 рад
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
, мин; где
– заданная длина обработки,
– врезание резца, мм,
– перебег резца, равный 3 мм,
ί - число проходов,
n – частота вращения шпинделя,
S – подача.
Общее время , где для чернового прохода, а — для чистового.
Черновой проход:
— 385 мм
= (1,875 / 1) + 1 = 2,875 мм
— 3 мм
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.
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.
SHAPE \* MERGEFORMAT
Рис. 1. Операционный эскиз обработки наружной поверхности токарным проходным прямым резцом.
Режимы резания | ||||
t, мм | S, мм/об | n, об/мм | V, м/мин | |
Черновой проход | 1,875 | 0,78 | 500 | 94,2 |
Чистовой проход | 0,625 | 0,23 | 1250 | 221 |
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
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:
Kмv — поправочный коэффициент на физико-механические свойства обрабатываемого
материала, рассчитывается по формуле:
(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:
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:
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:
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):
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 Nрез 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 :
KM 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:
— 385 мм
= (0,625 / 1) + 1 = 1,625 мм
— 3 мм
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 = 2 + 2,7 = 4,7 мин ≈ 5 мин.
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 , так как в нашем случае:
Sж = 0,07 мм/об, S ст чист = 0,23 мм/об; то есть Sж < Sст
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: d = 20 мм.
Диаметр отверстия после обработки: D = 30 мм.
Глубина сверления: l = 50 мм.
Сверлильная. Вертикально-сверлильный станок мод. 2А135
SHAPE \* MERGEFORMAT
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: = 175 мм;
— общая длина: = 296 мм.
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 , , , наименьшее значение и согласовываем с паспортом станка:
– по нормативам S = 0,54 мм/об (Т-2, стр.277, табл.25),
– по прочности сверла , где = 0,13 (МУ, стр.37, табл. 8);
Smax = 0,13 x 300,6 = 0,13 x 7,69 = 0,9997 ≈ 0,99 мм/об.
Smax = 0,99 мм/об.
– по прочности механизма подачи стола (при рассверливании)
– максимальная осевая сила, допускаемая механизмом подачи;
Н (МУ, стр.55, приложение 2)
= 23,5; = 1,2; = 0,4; (Т-2, стр.281, табл.32, (для осевой силы)),
Dqp - не учитывается (учитывается только при сверлении)
= (170 / 170)0,6 = 10,6 = 1
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
= 0,085; = 0,75; = 0,8; = 1 (Т-2, стр.281, табл.32, (для крутящего момента)),
– максим. крутящий момент станка; , Нм,
= 6 кВт; = 42; (МУ, стр.55, приложение 2)
= (9750 x 6 x 0,8) / 42 = 46800 / 42 = 1114,285 Нм
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 ; Smax = 0,99 мм/об ; S'max = 107,7 мм/об ; S'max = 22 мм/об
Наименьшее значение: = 0,54 мм/об
Согласовываем с паспортом станка: S = 0,5 мм/об
III. Расчет скорости резания.
1. Теоретическая скорость резания (при рассверливании):
, м/мин; где
= 23,4; = 0,25; = 0,1; = 0,4; =0,125 (Т-2, стр.279, табл.29),
– общий поправочный коэффициент, = 1,15 x 1 x 1 = 1,15
= 1,15 , (Т-2, стр.263, табл.5), = 1 (Т-2, стр.280, табл.31),
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 0,50,4)) 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.
Vт = 41,4 м/мин.
2. Определение потребной частоты вращения (по диаметру сверла):
= (1000 x 41,4) / (3,14 x 30) = 41400 / 94,2 = 439,49 об/мин ≈ 439,5 об/мин
n = 439,5 об/мин
3. Расчет частоты вращения по мощности станка , об/мин; где
, Нм;
= 0,085; = 0,75; = 0,8; = 1 (Т-2, стр.281, табл.32, (для крутящего момента)),
= (170 / 170)0,6 = 10,6 = 1
= 6 кВт; = 42; (МУ, стр.55, приложение 2)
Итак:
= 10 x 0,085 x 301 x 50,75 x 0,10,8 x 1 = 10 x 0,085 x 301 x 3,34 x 0,158 x 1 = 14,8 Нм
= (9750 x 6 x 0,8) / 14,8 = 46800 / 14,8 = 3162,162 об/мин.
= 3162,162 об/мин.
4. Выбор наименьшего из и : n = 439,5 об/мин, = 3162,162 об/мин.
Корректируем по паспорту станка: = 333 об/мин
5. Расчет фактической скорости резания:
= (3,14 x 30 x 333) / 1000 = 31,37 / 1000 = 0,03137 м/мин ≈ 0,031 м/мин.
Vф = 0,031 м/мин.
IV. Проверочный расчет режимов резания по мощности станка.
1. Расчет мощности резания:
, кВт
– из расчета скорости резания = 333 об/мин
– момент резания при рассверливании, = 14,8 Нм
N рез = (14,8 x 333) / 9750 = 4928,4 / 9750 = 0,505 кВт ≈ 0,5 кВт
N рез = 0,5 кВт.
2. , если условие выполняется, то расчеты по этому пункту заканчиваются.
N = 6 x 0,8 = 4,8 кВт
0,5 кВт < 4,8 кВт => выполняется условие N рез ≤ N
V. Определение основного времени обработки .
, мин; где:
, мм
– глубина сверления, мм
– глубина врезания, , мм
– половина угла при вершине сверла (стр. 150)
– перебег сверла, для глухих
– частота вращения сверла, об/мин;
- подача, мм/об
– число проходов,
l = 50 мм;
l 1 = (5 x 0,6) + 2 = 3 + 2 = 5 мм
l 2 = 0
L = 50 + 5 + 0 = 55 мм
Итак:
Tо = (55 / (333 x 0,5)) x 1 = (55 / 166,5) x 1 = 0,33 мин
Tо = 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:
= 5 мм; S = 0,5 мм; n = 333 об/мин; V = 41,4 м/мин.
Также мы определили основное время обработки: Tо = 0,33 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 Sж < Sст
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: d = 20 мм.
Диаметр отверстия после обработки: D = 30 мм.
Глубина сверления: l = 50 мм.
Сверлильная. Вертикально-сверлильный станок мод. 2А135
SHAPE \* MERGEFORMAT
Рис. 1. Операционный эскиз рассверливания отверстия.
Режимы резания | |||
| S, мм/об | | |
5 | 0,5 | 333 | 41,4 |
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
Smax = 0,13 x 300,6 = 0,13 x 7,69 = 0,9997 ≈ 0,99 мм/об.
Smax = 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 ; Smax = 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 0,50,4)) 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.
Vт = 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:
Vф = 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:
Tо = (55 / (333 x 0,5)) x 1 = (55 / 166,5) x 1 = 0,33 мин
Tо = 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: Tо = 0,33 мин.