Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа вищої професійної освіти
Магнітогорський державний технічний університет
ім. Г.І. Носова
Кафедра Технології машинобудування
Контрольна робота
з дисципліни «Різання матеріалів»
Варіант 6, 17
Магнітогорськ 2010
Варіант завдання № 6
У відповідності з варіантом завдання (додаток 1, варіант № 6) та ескізу деталі (додаток 2, рис. 3) підрізати торець деталі з діаметра Ø52 мм на діаметр Ø45 мм шорсткістю 80 мкм. Матеріал заготовки - сірий чавун Сч 15-32 твердість 1800 НВ. Оброблювана поверхня виливок з ливарної кіркою. Система верстат - пристосування - інструмент - заготівля жорстка. Ескіз заготівлі зображений на рис. 1. Задана шорсткість досягається чорновим гострінням, тому вибір різального інструменту та режими різання визначаємо для чорнової токарної операції.
Рис. 1. Ескіз заготовки
1. Загальні відомості про токарних операціях
Токарні верстати складають близько 50% верстатного парку машинобудівної промисловості.
На токарних верстатах виконуються основні операції з виготовлення типових деталей машин: обточування валиків циліндричної та конічної форми, розточування отворів, нарізування різьблення зовнішніх і внутрішніх, торцювання, відрізка, прорізання торців і галтелей.
Для зовнішнього точіння застосовуються прохідні різці. Якщо поздовжня подача не паралельна лінії центрів, то можна отримати не циліндричну поверхню, а конічну.
Розточування застосовується для обробки внутрішніх поверхонь отворів, для збільшення діаметрів отворів. При розточуванні застосовують розточувальні глухі і наскрізні різці.
Відрізання застосовується для відрізки готової деталі, для розрізання заготовок. Для відрізання застосовуються вузькі відрізні різці.
Прорізка застосовується для нарізування різних канавок. Прорізні - це ті ж самі різці, що і відрізні, але ширина ріжучої кромки у них повинна дорівнювати ширині паза.
Підрізування застосовується для обробки торців заготовки, а також для обробки похилих поверхонь. Підрізування проводиться підрізними різцями.
Отже, на токарних верстатах можна отримати майже всі види деталей, що мають форму тіл обертання.
Основні положення теорії різання металів при експлуатації верстатів та інструментів зводяться до призначення режимів різання з найбільш повним використанням ріжучих властивостей інструменту, кінематичних та динамічних даних верстата за неодмінної умови отримання якісної обробленої поверхні.
Призначити основні елементи режиму різання - це значить визначити глибину різання, подачу, швидкість різання (число оборотів) і основний час.
Для призначення елементів режиму різання необхідно знати матеріал оброблюваної деталі (заготовки) та його фізико-механічні властивості, розміри заготовки, розміри деталі і технічні умови її виготовлення, матеріал і геометрію ріжучого інструменту, його розміри, максимально - допустимий знос і стійкість, кінематичні дані верстата , на якому будуть обробляти заготовку.
2. Вибір формоутворювального інструменту для чорного точіння Ø 52
Для чорнового точіння зовнішньої поверхні по шкірці вибираємо різець [1]. Вибираємо різець і встановлюємо його геометричні елементи. Приймаються токарний прохідний різець відігнутий правий (рис. 2). Матеріал робочої частини - пластини - твердий сплав ВК6 (табл. 3, с. 116); матеріал корпусу різця - сталь 45; перетин корпусу різця 16 х 25 мм, завдовжки різця 150 мм.
Вибираємо геометричні елементи різця за довідником [5]: форма передньої поверхні - плоска з фаскою типу II б (табл. 29, с. 187); γ = 12 о; γ ф =- 3 о; α = 10 о; λ = 0 о (табл. 30, с. 188); φ = 45 о; φ 1 = 45 о (табл. 31, с. 190); r = 1мм (табл. 32, с. 190 і табл. 4, приміт. 3 , с.420).
Рис. 2. Різець токарний прохідний відігнутий
3. Розрахунок режимів різання для чорнового зовнішнього точіння поверхні Ø 52
Встановлюємо глибину різання t = 3,5 мм, при чорновому точінні припуск на обробку дорівнює глибині різання ([1], с. 256), отже приймаємо t = h = 3,5 мм при знятті припуску на один прохід.
Призначаємо подачу ([1] за табл. 11, с. 268), для параметра шорсткості R z = 80 мкм при обробці чавуну різцем з r = 1 мм рекомендується s 0 = 0,66 мм / об (для r = 0,8 ) і s 0 = 0,81 мм / об (для r = 1,2).
Приймаємо для r = 1 мм середнє значення s 0 = 1,005 мм / об, коригуючи за паспортом верстата, встановлюємо s 0 = 1 мм / об.
Швидкість різання, м / хв
V = (C ν / T m t х S y) K V, | (1) |
де Т-60 хв - стійкість інструменту;
C ν = 292; х = 0,15; у = 0,20; m = 0,20 - коефіцієнт і показники ступеня ([1] за табл. 17, с. 270);
До V = К mV K nV K uV, | (2) |
Де До mV - коефіцієнт, що враховує вплив матеріалу заготовки на швидкість різання:
До mV = (190/НВ) nV, | (3) |
де n V = 1,25 - показник ступеня ([1] за табл. 2, с. 262);
НВ = 180 - фактичний параметр, який характеризує матеріал, мПа
До mV = (190/180) 1,25 = 1,07,
де K nV - Коефіцієнт, що враховує стан поверхні заготовки ([1] за табл. 5, с. 263);
K nV = 0,8.
K uV = 1,0 - коефіцієнт враховує вплив інструментального матеріалу ([1] за табл. 6, с. 263).
До V = 1,07 х0, 8х1, 0 = 0,86.
З урахуванням всіх знайдених коефіцієнтів:
V = (292/60 0,2 3,5 0,15 1 0,2) х0, 86 = 91,32 м / хв.
Частота обертання заготовки, об / хв
n = 1000V / (πD), | (4) |
де D - діаметр оброблюваної заготовки, мм;
n = 1000х91, 32 / (3,14 х52) = 91320/163, 28 = 559,3 об / хв.
За паспортними даними верстата приймаємо частоту обертання заготовки n = 500 об / хв. Тоді дійсна швидкість складе, м / хв:
V д = π Dn / 1000; | (5) |
V д = 3,14 х52х500/1000 = 81,64 м / хв.
Потужність різання, кВт
N = P z V/1020 х60 | (6) |
де P z - Тангенціальна складова сили різання, Н
P z = 10С р t x s y V n K P, | (7) |
де
З р = 92;
х = 1,0;
у = 0,75;
n = 0 - постійна і показники ступеня ([1] за табл. 22, с. 274);
К р - поправочний коефіцієнт
К р = K mP K φP K γP K λP, | (8) |
де K mP - коефіцієнт, що враховує вплив якості оброблюваного матеріалу на силові залежності:
До m Р = (190/НВ) n, | (9) |
де n = 0,4 - показник ступеня ([1] за табл. 9, с. 264).
До m Р = (190/180) 0,4 = 1,02,
де K φP = 1,0;
K γP = 1,0;
K λP = 1,0 - коефіцієнти, що враховують фактичні умови різання ([1] за табл. 23, с. 275).
К р = 1,02 х1х1х1 = 1,02.
P z = 10х92х3, 5 1 х1 0,75 х81, 64 0 х1, 02 = 3284,4 Н.
N = 3284,4 х81, 64/1020х60 = 4,38 кВт.
Виконуємо перевірку по потужності.
N шп = N дв η, | (1 0) |
де η - ККД = 0,75 ... 0,8
N шп = 10х0, 75 = 7,5 кВт.
N = 4,38 кВт <N шп = 7,5 кВт
Так як умова N <N шп виконується, то обробка поверхні можлива.
4. Розрахунок основного часу для чорнового зовнішнього точіння поверхні Ø 52
Розрахунок основного часу, хв
Т 0 = l i / V s, | (11) |
де l - розрахункова довжина оброблюваної поверхні, мм;
i - число проходів;
V s - швидкість руху подачі, мм / хв.
Швидкість руху подачі, мм / хв
V s = ns 0, | (12) |
де n - частота обертання шпинделя, об / хв;
s 0 - подача, мм / об.
Розрахункова довжина оброблюваної поверхні, мм
l = l обр + l вр + l п + l сх, | (13) |
l обр - довжина оброблюваної поверхні в напрямку подачі, мм;
l вр - довжина врізання інструменту, мм;
l п - довжина підведення інструмента до заготівлі, мм;
l сх - довжина перебігаючи (сходу) інструменту, мм.
Довжину l обр беруть з креслення оброблюваної заготовки l вр, l п, l сх визначають за нормативами l п = l сх ≈ 1 ... 3 мм. Значення l вр = t ctg φ = 3,5 ctg 45 про = 3,5 мм.
Т 0 = 100 +3,5 +3 / 500х1 = 0,213 хв.
Варіант завдання № 17
У відповідності з варіантом завдання (див. дод.1, варіант № 17) і ескізу деталі (див. дод. 2, рис. 10) на радіально-свердлильному верстаті моделі 2А53 просвердлити отвір і розгорнути на D = 30Н6 з шорсткістю поверхні R a = 3,2 мкм (рис. 3). У нашому випадку згідно вихідних даних операцію виконуємо в 2 переходу.
Рис. 3. Ескіз деталі
1. Загальні відомості про операції свердління та розгортання
Свердління є одним з найпоширеніших методів отримання отвори. Головне рух при свердлінні - обертальний, рух подачі - поступальний. Засвердлюванням можна отримати отвори 10 ... 13 квалітетів точності з шорсткістю поверхні 80 ... 40 мкм по параметру R z.
Операція свердління виконується на свердлильних, токарних і розточувальних верстатах і часто є попередньої операціями різьбонарізання, розточування, зенкерування і розгортання.
Різальним інструментом є свердло. По конструкції свердла зводяться до наступних основних групах: спіральні свердла, свердла з прямими канавками, перові свердла, свердла для глибоких отворів, свердла для кільцевого свердління, центрувальні свердла і спеціальні комбіновані свердла. Найбільш широке застосування отримали спіральні свердла. Розгортання - застосовують для остаточної обробки отворів з метою отримання високої точності і чистоти поверхні. Операція розгортання виконується - розгорткою.
2. Вибір різального інструменту для операції свердління
Перший перехід операція свердління. Свердло - осьовий інструмент для отримання отворів в суцільному матеріалі. У деталі необхідно просвердлити отвір і розгорнути на D = 30 H 6. Спіральне свердло, що застосовується для отримання отвори, складається з конічної кріпильний-приєднувальних частини, виконаної із сталі 40; робочої і ріжучої частин, виконаних з швидкорізальної сталі Р6М5 ГОСТ 19265-73.
Так як в даному завдання свердління не є заключною операцією формування отвори, необхідний діаметр свердла визначаємо за формулою;
d = D - 2 t разв.чіст, мм, | (14) |