Анотація Аносов В. М.
Розрахунок оптимального режиму різання і сконнструірованное спіральне свердло:
Контрольна робота з предмету «Ріжучий інструмент». -
Челябінськ: ЮУрГУ, 2008. - 14.,
Бібліографія літератури - 7 найменування, іллюстрцій - 8, 1 аркуш креслень формату А3.
В результаті виконання
контрольної роботи були проведені
розрахунки оптимального режиму різання спіральним свердлом і зроблено розрахунки витраченого часу. Для виконання роботи було задано оброблюваний
матеріал і виконувану роботу. Провівши розрахунки з виконання призначеної роботи був обраний інструмент, який надалі було потрібно сконструювати. Обрано
матеріал і
геометричні параметри свердла, тип і габаритні розміри. Виконано робочий креслення свердла в форматі А3.
ЗМІСТ Введення
1. Вибір обладнання
1.1 Загальні дані
верстата 1.2 Загальні відомості про обробку
2. Порядок виконання роботи
2.1 Вибір інструмента
2.2 Вибір режиму різання
2.3 Вибір швидкості й числа оборотів
2.4 Перевірка режиму ...
3. Другий етап «Разветиваніе»
3.1 Вибір подачі
3.2 Вибір швидкості різання і числа обертів
4. Визначення основного технологічного часу
5. Проектування спірального свердла
5.1 Обгрунтування вибору матеріалу
5.2 Обгрунтування вибору геометрії ...
5.3 Розрахунок і призначення ...
Визначення кількість переточувань
6. Література
ВСТУП Сутність технології виготовлення деталей машин полягає в послідовному використанні різних технологічних способів впливу на оброблювану заготовку з метою надати їй задану форму і розміри вказаної точності.
Одним з таких способів є механічна
обробка заготовок різанням. Вона здійснюється металорізальних інструментом і ведеться на металорізальних верстатах.
Всі способи та види обробки металів засновані на зрізанні припуску і
перетворення його в стружку, складають різновиди, що визначаються
терміном «різання металів».
Найвигіднішим режимом різання називається
такий, при якому забезпечуються найбільша
продуктивність і найменша
собівартість обробки при цьому не порушуючи якості виробу.
При призначенні елементів режиму різання необхідно найбільш повно використовувати ріжучі властивості інструменту, а також
кінематичні та динамічні дані верстата. При цьому повинно бути забезпечено задану якість обробленої деталі. Призначення режиму різання - це вибір швидкості, подачі та глибини різання, що забезпечує необхідний період стійкості інструмента.
Вибір методу розрахунку диктується конкретними умовами.
В основному це витрачений час і якість обробки. Для цього випущено достатня кількість літератури, яке зі зміною технології і новими вимогами все більше поповнюється. Єдино що потрібно правильно в них орієнтуватися і більш точно використовувати їх за призначенням.
ЗАВДАННЯ: На виконання контрольної роботи за курсом «Ріжучий інструмент». Розрахувати і сконструювати спіральне свердло зі швидкорізальної сталі для свердління отвору ш
40 - завглибшки
100 мм. У заготівлі, під наступне технологічну операцію, (отвір розгорнути розгорткою
ci =
40 мм.). Матеріал заготовки -
Сталь 45ХН, НВ 207. Форму заточення вибрати самостійно.
Діаметр свердла вибрати за довідником.
1. ВИБІР ОБЛАДНАННЯ 1.1 Обробку заготівлі проведемо на вертикально - свердлильному
верстаті 2А135 представленому на Рис. 1.1.
ПРИЗНАЧЕННЯ ВЕРТИКАЛЬНЕ - свердлильних верстатів: Вертикально -
свердлильні верстати (див.рис. 5.3.) Призначені для виконання наступних
робіт: свердління, розсвердлювання, зенкування і розгортання отворів, а також нарізування внутрішніх різьблень машинними мечики. Свердлильний
верстат складається з:
1 - станина, 2 - електродвигун, 3 - коробка швидкостей, 4 - рукоятки
управління механізму швидкостей; 5 - рукоятки управління механізму коробки подач; 6 - коробка подач; 7 - рукоятка включення механічною подачі, 8 - рукоятка пуску, зупинки і реверсу шпинделя; 9 - шпиндель; 10 - стіл, 11 - рукоятка підйому столу
ЗАГАЛЬНІ ДАНІ ВЕРСТАТА:
Вертикально-свердлильний верстат 2Н135
Потужність двигуна N
дв. = 4,5 кВт.
ККД верстата h = 0,8.
Частота обертання шпинделя, об / хв: 31,5; 45; 63; 90; 125; 180; 250; 355; 500; 710; 1000; 1440.
Подачі, мм / об: 0,1; 0,14; 0,2; 0,28; 0,4; 0,56; 0,8; 1,12; 1,6.
Максимальна осьова сила різання, що допускається
механізмом подачі верстата Р
max = 15000 Н.
ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ З ОБРОБКИ Найбільш розпрощався-поранений метод одержання отворів різанням -
свердління. Рух різання (головний рух) при свердлінні -
обертач-ное рух, рух подачі -
поступальний. Як інструмент при свердлінні примі-ються свердла. Найпоширеніші з них -
спіральні, призначені для свердління і рассвер-ливания отворів, глибина яких не перевищує
10 діаметрів свердла.
Шорсткість поверхні після свердління
Ra =
12,5 ¸
6,3 мкм., Точність по
11 -
14 квалітету. Градація діаметрів спіральних свердел повинна
відповідати:
ГОСТ 885 -
64. Для отримання більш точних отворів
(8 -
9 квалітет) з шорсткістю
поверхні Ra =
6,3 ¸
3,2 мкм., Застосовують зенкування. Виконавчі діаметри
стандартних зенкерів
відповідають ГОСТ 1677 -
75. Розгортання забезпечує виготовлення отворів підвищеної точності
(5 -
7 квалітет) низької шорсткості до
Ra =
0,4 мкм. Виконавчі розміри діаметрів розгорток з інструментальних сталей наведені в
ГОСТ 11174 -
65, з пластинками з твердого сплаву в
ГОСТ 1173 -
65. Відмінною особливістю призначення режиму різання при свердлінні є те, що глибина різання
t =
D /
2, при розсвердлювання, зенкування і розгортання.
При розсвердлювання отворів подача, рекомендована для свердління, може бути збільшена в
2 рази.
2. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
На вертикально-свердлильному верстаті
2Н135 обробити наскрізний отвір діаметром
40 Н7 (Ra =
6,3 мкм.), L =
100 мм. Матеріал заготовки, сталь
45ХН НВ 207. Механічні властивості «Сталь 45ХН» (Дані взяті з довідника сталей)
|
Стан поставки КП 395
| Перетин 100 - 300 мм.
| σ 0,2 = 395 МПа
| δ5 = 15%
| KCU = 54 Дж / м 2
|
σ В = 615 МПа
| ψ = 40%
| НВ = 187 - 229
|
Призначення матеріалу Сталь 40ХН: - колінчаті вали, шатуни, шестерні, шпинделі, муфти, болти та інші відповідальні деталі. Необхідно: вибрати ріжучий інструмент, призначити режим різання за таблицями нормативів, визначити основний час.
2.1 Вибір інструмента. Згідно вихідних даних, (заданих за завданням),
операція виконується в
два етапи: свердління, і розгортання.
Для свердління
Сталь 45ХН НВ207 згідно [7] вибираємо свердло
D =
39,5 мм., Зі сталі
Р18, ГОСТ 10903 -
77 заточене за методом В.І. Жирова,
2 j =
118 °, 2 j 0 =
70 °; для розгортання - цільну розгортку
D =
40 мм,
j =
5 ° зі сталі
Р18. Рис. 2.2 Геометричні і конструктивні елементи свердла з конічним хвостовиком: 1 - передня поверхня леза; 2 - головна ріжуча кромка; 3 - допоміжна ріжуча кромка, 4 - головна задня поверхню леза; 5 - допоміжна задня поверхня леза; 6 - вершина леза; 7 - кріпильна частину інструменту. Перший етап: 2.2 Вибір режиму різання. Розрахунок режимів різання виконаємо в традиційній
послідовності з використанням даних роботи [7].
2.2.1 Вибір подачі. Для свердління
заготовки НВ 2.2.2
207 свердлом діаметром
39,5 мм., Вибираємо подачу (за
таблицею 25 стор 277 [2]),
S =
0,48 ¸
0,58 мм. /
Об. При свердлінні отвору глибиною
l ≤ 3 D поправочний коефіцієнт
К l S =
1 з цього випливає:
S = 0,48 ¸ 0,58
мм. /
Об. За паспортом верстата встановлюємо найближчу подачу до
розрахункової: -
S =
0,56 мм. /
Об. 2. 3 Вибір швидкості й числа оборотів. Виходячи з діаметра свердла
39,5 мм. (Вибраної за таблицею 42 стор 142 [2]) швидкість різання для даного випадку
V =
21 ¸
24 м. /
хв., (Вибираємо за таблицею 10 стор 309 [2] том 1), число оборотів шпинделя обчислимо за формулою:
За теоретично найденої частоті обертання шпинделя (приймають найближчим меншою) підберемо число оборотів шпинделя існуючі за паспортом верстата, воно состовляет
n Н =
125 об. /
Хв. Враховуючи поправочні коефіцієнти на заточування свердла за методом В.І. Жирова (ЖДП)
Кф v =
1,05, на довжину свердління
(l ≤
3 D), К l v =
1,0 (таблиця 31, стор 280 [2]) і на механічні властивості заготовкм
НВ 207 Км v =
1,196 (Поправочний коефіцієнт
Км v, обчислимо за формулою взятої з
таблиці 1 стор 261 [2] том 2):
отримуємо
розрахункова кількість оборотів в хвилину:
n = n
н × Кф
v × КL
v × Км
v = 125 × 1,05 × 1,0 × 1,196 = 157
об /
хв. Найближче число оборотів за паспортом верстата
n =
125 об / хв. Тоді фактична швидкість різання буде дорівнює
2. 4 Перевірка обраного режиму по осьовому зусилля і потужності. Для встановлених умов свердління
D =
39,5 мм, S =
0,56 мм. /
Об. і
n =
125 об. /
хв., проведемо наступні обчислення:
Крутний момент,
Н ·
м, і осьову силу,
Н, при свердлінні расчитаем за формулами:
де коеффіціенти: (з таблиці 32, стор 281 [2] том 2)
крутний момент: -
З М =
0,0345; q =
2,0; у =
0,8 осьової сили: -
З Р =
68; q =
1,0; у =
0,7 Обчислимо необхідну потужність затрачену на обробку заготовки деталі за формулою: (взятої з [2] стор 280 том 2)
Обчислимо потужність на шпинделі
N шп. І можна порівняти з затрачуваної потужністю на обробку заготовки,
N тобто N шп. =
N дв. ·
h = 4,5 ·
0,8 =
3,6 кВт. З даного розрахунку режиму різання, ми бачимо що верстат опинився на
межі потужності, але виходячи із запасу міцності верстата, даний виріб можливо виготовляти на даному обладнанні, в крайньому випадку доведеться замінити верстат на більш потужний.
Другий етап: Розгортання 3. 1 Вибір подачі. Для розгортання отвори в
Стали 45ХН НВ> 200 машинної розгорткою
D =
40 мм. (Зі вставними ножами зі швидкорізальної сталі
ГОСТ 883 -
80 з конічним хвостовиком, табл 49 стор 156 [2] том 2), з чистотою поверхні отвору
Ra =
1,6 мкм. рекомендується подача
S =
1,4 ¸
1,5 мм. /
об. Найближча подача за паспортом верстата
S =
1,12 мм. /
Об. 3. 2 Вибір швидкості різання і числа оборотів. Для розгортання отвори діаметром
40 мм. з подачею
S =
1,12 мм. /
об. рекомендується число оборотів
n н =
105 об. /
хв. З урахуванням поправочного коефіцієнта на оброблюваний матеріал
Сталь 40ХН НВ> 200 Км n =
0,88. Тоді:
Швидкість різання
V, м. / хв., При розгортання обчислимо за формулою:
де: (з таблиці 29 стор 279 [2] том 2)
З V =
10,5; q =
0,3; х =
0,2 y =
0,65; m =
0,4. де: (з таблиці 30 Стор. 280 [2] том 2)
Т =
80 хв. Загальний поправочний коефіцієнт K
V, що впливає на швидкість різання, визначимо за формулою:
де: (з таблиці 1 - 4, 6 стор 261 - 263 [2] том 2)
K м V =
1,196; K і V =
1,0; K l V =
1,0 Число оборотів визначимо за формулою:
n = n
н × Км
n = 105 × 0,88 = 1992
об /
хв. Найближче число оборотів за паспортом верстата
n =
90 об /
хв. Фактична швидкість різання:
4. Визначення основного (технологічного) часу. Величина врізання й перебігаючи інструментів
l 1 при роботі на прохід для свердла з подвійною заточуванням дорівнює
21 мм.; Для розгорнення
30 мм. При довжині отвору
l =
100 мм., Основне (технологічне) час кожного переходу одно:
Основний час операції: T
0 = t
01 + t
02 = 1,73 + 1,29 = 3,02
хв.
5. Проектування спірального свердла. Обгрунтування використання інструменту. Спіральне свердло
39,5 призначено для свердління наскрізного отвору діаметра
39,5 + мм. на глибину
100 мм. у заготівлі деталі.
5.1 Обгрунтування вибору матеріалу ріжучої і хвостовій частині свердла. Для економії швидкорізальної сталі все свердла з циліндричним хвостовиком діаметром більше 8 мм і свердла з
конічним хвостовиком більше 6 мм виготовляються зварними.
В основному, свердла роблять з швидкорізальних сталей. Твердосплавні свердла роблять для обробки конструкційних сталей високої твердості
(45 ...
56 HRC). Виходячи з твердості оброблюваного матеріалу -
207 НВ, приймаємо рішення про виготовлення свердла зі швидкорізальної сталі
Р18 ГОСТ 10903 -
77. Направляючу частина свердла виготовимо зі сталі
40Х (ГОСТ 454 -
74). 5.2 Обгрунтування вибору геометричних параметрів свердла. Задній кут . Величина заднього кута на сверл залежить від положення розглянутої точки ріжучого леза. Задній кут має найбільшу величину в серцевини свердла і найменшу величину - на зовнішньому діаметрі. Рекомендовані величини заднього кута на зовнішньому діаметрі наведені в (2, стр.151, табл.44). За цим рекомендаціям вибираємо:
. = 8 °.
Рис. 5.1 Кути спірального свердла в системі координат а) - статичної; б) - кінематичної. Передній кут. Також є величиною змінною вздовж різального леза і залежить, крім
того, від кута нахилу гвинтових канавок і кута при вершині 2 . Передня поверхня на свердла не заточується і величина переднього кута на кресленні не проставляється.
Кут при вершині свердла. Значення кутів 2 для свердел, використовуваних для різних оброблюваних
матеріалів наведені в (2, стор.152, табл.46). За цим рекомендаціям приймаємо: 2 118 °.
Кут нахилу гвинтових канавок. Кут нахилу гвинтових канавок визначає жорсткість свердла, величину переднього кута, свободу виходу стружки та ін Він вибирається залежно від оброблюваного матеріалу і діаметра свердла. За (6, табл.5) призначаємо = 30 °.
Кут нахилу поперечної кромки. При одному і тому ж вугіллі визначеного положення задніх поверхонь
відповідає цілком певна величина кута і довжина поперечної кромки і тому кут служить до певної міри критерієм правильності заточування свердла. За рекомендаціями (2, стр152, табл.46) призначаємо: = 45 °.
5.3 Розрахунок і призначення конструктивних розмірів свердла. Спіральні свердла одного і того ж діаметру в залежності від серії бувають різної довжини. Довжина свердла характеризується його серією. У зв'язку з тим, що довжина робочої частини свердла визначає його
стійкість, твердість, міцність і вібростійкість, бажано у всіх випадках вибирати свердло мінімальної довжини. Серія свердла повинна бути вибрана таким чином, щоб
l про ГОСТ ≥
l про розр. Розрахункова довжина робочої частини свердла
l про , Дорівнює відстані від вершини свердла до кінця стружкової канавки, може бути визначена за формулою:
SHAPE \ * MERGEFORMAT
l о =
l р +
l вих +
l д +
l в +
l п +
l до +
l ф, де:
l р - довжина ріжучої частини свердла l
р = 0.3 · d
св = 0.3 · 39,5 = 11.85
мм.; l вих - величина виходу свердла з отвору l
вих = 3
мм.; l д - товщина деталі або глибина свердління, якщо отвір наскрізний
l д =
100 мм.; l в - товщина кондукторної в тулку l
в = 0;
l п - запас на переточування l
п = l · (i +1), де
l - величина, Зрізати за одну переточування, виміряна в напрямку осі,
l = 1 мм.;
i - число переточувань
i =
40; l п =
1 ·
(40 +
1) =
41 мм.; l до - величина, що
характеризує збільшення довжини свердла для можливості вільного виходу стружки при повністю сточеним сверл;
l ф - величина, що характеризує зменшення глибини канавки, отриманої при роботі канавкових фрези:
l до +
l ф =
1,2 ·
d св =
1,2 ·
39,5 =
47,4 мм., тоді:
l 0 =
11,85 +
3 +
100 +
0 +
41 +
47,4 =
203,25 мм. Відповідно до
ГОСТ 10903 -
77 ("Свердла спіральні зі швидкорізальної сталі з конічним хвостовиком") уточнюємо значення
l 0 і загальної довжини
L: l 0 ГОСТ =
200 мм, L =
349 мм. Положення зварного шва на сверл:
l з =
L 0 +
(2 ...
3) =
203 мм. Діаметр серцевини свердла
d з вибирається залежно від діаметра свердла та інструментального матеріалу (6, стор.12):
d з =
0,15 ·
d св =
0,15 ·
39,5 ≈
6 мм. Ширина стрічки
f л =
(0,45 ...
0,32) · sqrt
(d с) =
(0,45 ...
0,32) ·
6 =
2,7 мм. Висота стрічки
h л =
(0,05 ...
0,025) ·
d з =
(0,05 ...
0,025 ·
6 =
0,3 мм. Хвостовик свердла виконується конічним -
конус Морзе
№ 4 АТ8
ГОСТ 2848 -
75 (6, табл.2 і 3).
Центрові отвори на свердлах виготовляються
відповідно до
ГОСТ 14034 -
74 (6, рис.5).
Визначення кількості переточувань. Загальна довжина сточування: l про =
L до -
L вих -
Δ -
l р, де:
l вих - Величина, що характеризує збільшення довжини свердла для можливості вільного виходу стружки при повністю сточеним сверл;
l р - Довжина ріжучої частини свердла
l р =
0,3 ·
d св =
0,3 ·
39,5 =
11,85 мм.; l
до - довжина стружкової канавки;
D =
17 мм; l про =
200 -
3 -
17 -
11,85 =
168,15 мм. Число переточувань:
n =
l o /
D l =
168,15 /
0,8 = 2
10 переточувань.
D l - величина сточування за одну переточування.
6.0 СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Аршинов В.А., Алексєєв Г.А. Різання металів і різальний інструмент. - М.:
Машинобудування, 1976.
2.
Довідник технолога-машинобудівника. У двох томах. Т.2. Під ред. А.Г. Косилової і Р.К. Мещерякова. - М.: Машинобудування, 1985.
3.
Довідник технолога-машинобудівника. У двох томах. Т.2. Під ред. А.А. Малова. - М.: Машинобудування, 1972.
4. Загальномашинобудівні нормативи режимів різання для технічного нормування робіт на металорізальних верстатах. Частина 1. - М.: Машинобудування, 1967.
5. Загальномашинобудівні нормативи режимів різання для технічного нормування робіт на металорізальних верстатах. Частина 2. - М.: Машинобудування, 1967.
6. Довідник по обробці металів різанням. Абрамов Ф.Н. та ін - К.:
Техніка, 1983.
7. Довідник нормувальника-машинобудівника: у 2 т. / За ред. Є.М. Стружестраха. - М.: Госиздат, 1961. - Т, 2. - 892 с.