Токарно–винторезный станок 16К20

Расчет режимов резания с помощью нормативно–справочной литературы Режимы резания устанавливаются в следующем порядке:1. Определение глубины резания t мм и числа проходов i. При черновой обработке весь припуск целесообразно снимать за один проход (в ряде случаев, когда имеется лимит мощности станка, бывает выгодно снимать припуск за несколько проходов). Целесообразность этого должна определяться сравнительным расчетом продолжительности оперативного времени. Деление припусков на несколько проходов производится также при получистовом и чистовом точении, а также при обработке резцами с дополнительной режущей кромкой (φ1=0).2. Выбор подачи S мм/об. Подача выбирается в зависимости от площади сечения державки резца, диаметра обработки и глубины резания. Выбранная подача проверяется на допустимость по мощности электродвигателя, прочности державки резца, прочности пластин из твердого сплава и от заданной чистоты поверхности.3. Определение нормативной скорости резания V, м/мин, и соответствующей ей частоты вращения n, об/мин. По значению скорости выбирается потребная частота вращения шпинделя, которая корректируется по паспорту станка.4. Определяются усилия и мощности резания по выбранным значениям t, S и V.5. Проверка возможности осуществления выбранного режима резания на заданном станке по его эксплуатационным данным. Если найденный режим не может быть осуществлен на заданном станке, а выбранная подача удовлетворяет, необходимо уменьшить скорость резания. Уменьшение скорости V осуществляется вводом поправочного коэффициента изменения скорости Kv в зависимости от отношения мощности на шпинделе, допустимой станком, к мощности по нормативам.6. Корректировка выбранного режима по станку в соответствии с его паспортными данными. ЗАДАНИЕ №1 Расчет режима резания при точении аналитическим способомТочение широко распространенный метод обработки резанием тел вращения.Применяется для удаления наружных, внутренних и торцовых поверхностных слоев заготовок (цилиндрических, конических и фасонных). Рассматривают следующие виды точения:1) черновое точение ("обдирка") – удаление дефектных слоев заготовки, разрезка, отрезка и подрезка торцов заготовки. Срезается поверхностная "корка" и основная (>70%) часть припуска на обработку, позволяет получать шероховатость 50...12,5 Ra;2) получистовое точение – снятие 20...25% припуска и позволяет получать шероховатость 6,3...3,2 Ra и точность 10...11–го квалитетов. Заготовка получает форму, близкую к детали.3) чистовое точение – обеспечивает получение шероховатости 3,2...1,6 Ra и точность 7–9 квалитетов. Деталь получает окончательную форму и размеры;4) тонкое точение – позволяет при срезании очень тонких стружек получать на поверхностях детали шероховатость 0,40..0,20 Ra и точность 5–7–го квалитетов.Определение режимов резания состоит в выборе по заданным условиям обработки наивыгоднейшего сочетания глубины резания, подачи и скорости резания, обеспечивающих наименьшую трудоемкость и себестоимость выполнения операции.Обработка заготовки точением осуществляется при сочетании двух движений: равномерного вращательного движения детали – движения резания (или главное движение) и равномерного поступательного движения резца вдоль или поперек оси детали – движение подачи. К элементам режима резания относятся:глубина резания t, подача S, скорость резания V.Глубина резания – величина срезаемого слоя за один проход, измеренная в направлении, перпендикулярном обработанной поверхности, т.е. перпендикулярном направлению подачи. При черновой обработке, как правило, глубину резания назначают равной всему припуску, т.е. припуск срезают за один проход: где z – припуск, мм;D – диаметр заготовки, мм;d – диаметр детали, мм.При чистовой обработке припуск зависит от требований точности и шероховатости обработанной поверхности.Подача – величина перемещения режущей кромки инструмента относительно обработанной поверхности в направлении подачи за единицу времени (минутная подача Sм) или за один оборот заготовки. При черновой обработке назначают максимально возможную подачу исходя из жесткости и прочности системы СПИД, прочности пластинки, мощности привода станка; при чистовой обработке – в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обработанной поверхности.Скорость резания – величина перемещения точки режущей кромки инструмента относительно поверхности резания в направлении движения резания за единицу времени. Скорость резания зависит от режущих свойств инструмента и может быть определена при точении по таблицам нормативов [2] или по эмпирической формуле:  где СV – коэффициент, учитывающий условия обработки;m, x, y – показатели степени;T – период стойкости инструмента;t – глубина резания, мм;S – подача, мм/об;KV – обобщенный поправочный коэффициент, учитывающий изменения условий обработки по отношению к табличным: , где KMv – коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;  – для стали;  – для серого чугуна;  – для ковкого чугуна.Knv – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;Kuv – коэффициент, учитывающий материал инструмента;Kφv – коэффициент, учитывающий главный угол в плане резца;Krv – коэффициент, учитывающий радиус при вершине резца – учитываетсятолько для резцов из быстрорежущей стали.При настройке станка необходимо установить частоту вращения шпинделя,обеспечивающую расчетную скорость резания. , об/минДля изучения действия силы сопротивления резанию принято ее раскладывать на три взаимно перпендикулярные составляющие силы, направленные по осям координат станка: Px – осевая сила; Py – радиальная сила; Pz – тангенциальная сила, которую обычно называют силой резания [1].Осевая сила Px действует вдоль заготовки, при продольном точении противодействует механизму подач. Радиальная сила Py – отжимает резец, ее реакция изгибает заготовку. Сила резания Pz направлена по касательной к поверхности резания, определяет расходуемую мощность на резание N.Составляющие силы резания при точении рассчитывают по аналитической формуле [2], H: где Cp – коэффициент, учитывающий условия обработки;x,y,n – показатели степени;t – глубина резания, мм;S – подача, мм/об;V – скорость резания, м/мин;Кр – обобщенный поправочный коэффициент, учитывающий изменение условий по отношению к табличным. , где KMр – поправочный коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала;  – для стали;  – для серого чугуна;  – для ковкого чугуна.  – коэффициенты, учитывающие соответствующие геометрические параметры резца.Мощность резания рассчитывают по формуле  где Pz – сила резания, Н;V – скорость резания, м/мин.Основное технологическое (машинное) время – время, в течение которого происходит снятие сружки без непосредственного участия рабочего , мин (2.4)где L – путь инструмента в направлении рабочей подачи, мм;i – количество проходов.L=l+l1+l2 , мм где l – размер обрабатываемой поверхности в направлении подачи;l1 – величина врезания, мм;l1=t×ctgφ ,где t – глубина резания;φ – главный угол в плане резца.l2– величина перебега, мм, l2=1÷2 мм.

Пример решения задачи

На токарно–винторезном станке 16К20 производится черновое обтачивание на проход вала D=68 мм до d=62h12 мм. Длина обрабатываемой поверхности 280 мм; длина вала l= 430 мм.Заготовка – поковка из стали 40Х с пределом прочности σ_в=700 МПа. Способ крепления заготовки – в центрах и поводковом патроне.Система СПИД недостаточно жесткая. Параметр шероховатости поверхности Ra=12,5 мкм. Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить режим резания; определить основное время.Решение:1. Выполнение эскиза обработки. Рисунок 1.2. Выбор режущего инструментаДля обтачивания на проход вала из стали 40Х принимаем токарный проходной резец прямой правый с пластинкой из твердого сплава Т5К10 [2] или [3]. Форма передней поверхности радиусная с фаской [3]; геометрические параметры режущей части резца:γ=10^° ; α=12°; λ=0 [3],φ=60^° ; φ₁=15^°; [3], r=1 мм.3. Назначение режимов резанияГлубина резания. При черновой обработке припуск срезаем за один проход, тогда  мм.Назначаем подачу. Для черновой обработки заготовки из конструкционной стали диаметром до 100 мм резцом сечением 16×25 (для станка 16К20) при глубине резания до 3 мм:S=0,6÷1,2 мм/об [2], [3].В соответствии с примечанием 1 к указанной таблице и паспортным данным станка (см. Приложение 1 к данным методическим указаниям) принимаем S=0,8 мм/об.Скорость резания, допускаемая материалом резца , м/мингде C_V=340; x=0,15; y=0,45; m=0,2; T=60 мин [2].Поправочный коэффициент для обработки резцом с твердосплавной пластиной , [2], где K_r=1; n_v= 1 [2],тогда K_nv=0,8 [2] или [3],K_uv=0,65 [2] или [3],K_φv=0,9 [2] или [3].  м/мин Частота вращения, соответствующая найденной скорости резания, об/мин: .Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка n=315 об/мин.Действительная скорость резания, м/мин: .4. Силы резания при точении Определяем значения постоянной и показателей степени [2],C_Pz=300; х=1,0; y=0,75; n= – 0,15C_Px=339; x=1,0; y=0,5; n= – 0,4C_Py=243; x=0,9; y=0,6; n= – 0,3Определяем значения поправочных коэффициентов  – для стали; n=0,75 [2], Поправочные коэффициенты, учитывающие геометрию резца [2],для тангенциальной силы P_z – К_φр = 0,94; К_γр = 1,0; К_λр = 1,0;для осевой силы P_x –      К_φр = 1,11; К_γр = 1,0; К_λр = 1,0;для радиальной силы P_y – К_φр = 0,77; К_γр = 1,0; К_λр = 1,0;К_ρР– учитывается только для резцов из быстрорежущей стали.Силы резания, Н:P_z=10×300×3¹×0,8^0,75×67^–0,15×0,95×0,94×1,0=3240P_x=10×339×3¹×0,8^0,5×67^–0,4×0,95×1,11×1,0=759,2P_y=10×243×3^0,9×0,8^0,6×67^–0,3×0,95×0,77×1,0=1046,1Мощность резания, кВт: Мощность на шпинделе станка N_э=N_д×η.N_д=10 кВт; η=0,8 (по паспорту станка).N_э=10×0,8=8 кВт.Так как N_э=8 кВт >N=3,8 кВт, то обработка возможна.5. Основное время [3], мин: .Путь резца L=l+l₁+l₂, ммВрезание резца l₁=t×ctgφ =3×ctg 60^°=3×0,58=1,7 ммПробег резца l₂=1,3 мм.Тогда L=280+1,7+1,3=283 мм.  мин.Задание на практическое занятие №1Выполнить расчет режимов резания аналитическим способом (по эмпирической формуле) по заданному варианту для обработки на токарно–винторезном станке 16К20.Исходные данные приведены в таблице 1.Порядок выполнения работы1. Пользуясь инструкцией и дополнительной литературой, изучить методику определения режима резания. Ознакомиться со справочником [2] и [3].Ознакомиться с условием задания.2. Выполнить эскиз обработки.3. Выбрать режущий инструмент.4. Назначить глубину резания.5. Определить подачу.6. Рассчитать скорость резания.7. Определить частоту вращения шпинделя и скорректировать по паспорту станка.8. Определить действительную скорость резания.9. Рассчитать основное технологическое время.Таблица 1

№ вар.	Заготовка, материал и его свойства	Вид обработки и параметр шероховатости	Параметры обрабатываемой поверхности			Геометрические параметры резца
			D, мм	d, мм	l, мм	φ°	α°	γ°	λ°	ρ, мм

 

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Отливка с коркой. Серый чугун СЧ 20, НВ200	Обтачивание на проход Ra=12,5 мкм	90	82h12	260	45	8	10	5	1
2	Поковка. Сталь 20Х, σв=580 МПа	Обтачивание на проход Ra=12,5 мкм	120	110h12	310	60	8	5	10	1
3	Обработанная. Сталь 50, σв=750 МПа	Обтачивание в упор Ra=1,6 мкм	52	50e9	400	90	12	10	0	2
4	Отливка с коркой. Бронза БрАЖН 10–4, НВ170	Растачивание в упор Ra=3,2 мкм	90	93H11	30	90	12	10	0	2
5	Прокат. Латунь ЛМцЖ 52–4–1, НВ220	Растачивание на проход Ra=3,2 мкм	80	83H11	50	45	10	5	–5	2
6	Обработанная. Серый чугун СЧ 30, НВ220	Растачивание на проход Ra=12,5 мкм	120	124H12	100	45	10	12	0	1
7	Обработанная. Серый чугун СЧ 20, НВ220	Обтачивание на проход Ra=12,5 мкм	76	70h12	315	60	8	10	5	1,5
8	Поковка. Сталь 30ХН3А, σв =800 МПа	Растачивание на проход Ra=3,2 мкм	97	100H11	75	60	12	15	0	2
9	Прокат. Сталь 30ХМ, σв=780 МПа	Обтачивание в упор Ra=12,5 мкм	129	120h12	340	90	8	5	0	1
10	Обработанная. Сталь 45, σв=650 МПа	Подрезание сплошного торца Ra=12,5 мкм	80	0	3,5	45	10	10	5	2
11	Прокат. Сталь ШХ15, σв=700 МПа	Растачивание на проход Ra=3,2 мкм	77	80H11	45	60	12	10	–5	2
12	Поковка. Ковкий чугун КЧ30, НВ163	Подрезание торца Ra=12,5 мкм	90	0	5	60	10	5	0
13	Отливка с коркой. Серый чугун СЧ 15, НВ163	Обтачивание в упор Ra=0,8 мкм	68	62e9	250	90	12	10	–5	1,5
14	Прокат. Бронза Бр АЖ 9–4, σв =500 МПа	Растачивание на проход Ra=12,5 мкм	73	80H12	35	45	8	10	5	1
15	Прокат. Сталь 35Г2, σв=618 МПа	Обтачивание на проход Ra=12,5 мкм	62	58h12	210	60	8	5	10	2
16	Прокат. Сталь 20, σв=500 МПа	Подрезание втулки Ra=3,2 мкм	80	40	2,5	45	10	5	0	1,5
17	Отливка с коркой. Серый чугун СЧ 20, НВ160	Растачивание сквозное Ra=1,6 мкм	48	50H9	50	45	12	15	0	2
18	Поковка. Сталь 12Х18Н9Т, НВ180	Подрезание торца втулки Ra=3,2 мкм	60	20	2,0	60	10	12	5	2
19	Прокат. Сталь 14Х17Н2, НВ200	Обтачивание на проход Ra=1,6 мкм	88	85e12	140	60	6	20	10	1
20	Отливка без корки СЧ30, НВ220	Растачивание в упор Ra=3,2 мкм	48	53H11	65	90	8	25	–5	1
21	Отливка с коркой. Серый чугун СЧ 20, НВ210	Подрезание торца Ra=1,6 мкм	65	0	1,5	45	10	8	0	1,5
22	Прокат. Сталь 38ХА, σв=680 МПа	Обработка в упор Ra=3,2 мкм	74	80H11	220	90	8	10	–5	2
23	Обработанная. Сталь 35, σв=560 МПа	Обработка на проход Ra=12,5 мкм	105	115H12	260	60	12	12	–5	1
24	Отливка с коркой. Серый чугун СЧ 15, НВ170	Подрезание торца Ra=1,6 мкм	80	0	2,5	45	10	10	2	2
25	Обработанная. Серый чугун СЧ 10, НВ160	Обработка на проход Ra=1,6 мкм	72	80H9	100	60	8	15	0	2
26	Поковка. Сталь 40ХН, σв=700 МПа	Растачивание на проход Ra=3,2 мкм	90	95H11	60	45	6	8	5	1,5
27	Обработанная. Сталь Ст3, σв=600 МПа	Обтачивание на проход Ra=12,5 мкм	115	110h7	150	90	8	10	0	1
28	Прокат. Сталь 40Х, σв=750 МПа	Обтачивание в упор Ra=6,3 мкм	150	142h8	70	60	12	5	–5	2
29	Обработанная. Сталь Ст5, σв=600 МПа	Растачивание в упор Ra=12,5 мкм	60	69H11	50	45	10	12	10	2
30	Отливка с коркой. Серый чугун СЧ 20, НВ180	Подрезание торца втулки Ra=6,3 мкм	100	80	3,0	90	8	5	0	1,5

ЗАДАНИЕ №2 Назначение режима резания при сверлении, зенкеровании и развертыванииНаиболее распространенный метод получения отверстий резанием – сверление.Движение резания (главное движение) при сверлении – вращательное движение, движение подачи – поступательное. В качестве инструмента при сверлении применяются сверла. Самые распространенные из них – спиральные, предназначены для сверления и рассверливания отверстий, глубина которых не превышает 10 диаметров сверла. Шероховатость поверхности после сверления Ra=12,5÷6,3 мкм, точность по 11–14 квалитету. Градация диаметров спиральных сверл должна соответствовать ГОСТ 885–64.Для получения более точных отверстий (8–9 квалитет) с шероховатостью поверхности Ra=6,3÷3,2 мкм применяют зенкерование. Исполнительные диаметры стандартных зенкеров соответствуют ГОСТ1677–75.Развертывание обеспечивает изготовление отверстий повышенной точности (5–7 квалитет) низкой шероховатости до Ra=0,4 мкм. Исполнительные размеры диаметров разверток из инструментальных сталей приведены в ГОСТ 11174–65, с пластинками из твердого сплава в ГОСТ 1173–65.Отличительной особенностью назначения режима резания при сверлении является то, что глубина резания t=D/2. При рассверливании, зенкеровании и развертывании  , мм.Средние значения припусков на диаметр, снимаемых зенкерами и развертками см. в приложении 4.При сверлении, зенкеровании, развертывании подача назначается по справочным таблицам [2]. При рассверливании отверстий подача, рекомендуемая для сверления, может быть увеличена в 2 раза.Расчет скорости при сверлении. где С_V – коэффициент, учитывающий условия обработки;m, q, y – показатели степени;T – период стойкости инструмента;S – подача, мм/об;K_V – обобщенный поправочный коэффициент, учитывающий изменения условий обработки по отношению к табличным: , где K_Mv – коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;K_uv – коэффициент, учитывающий материал инструмента;K_lv – коэффициент, учитывающий длину отверстия.Расчет скорости при зенкеровании и при развертывание: Расчет числа оборотов. , об/мин.Крутящий момент при сверлении, Н×м: .Осевая сила при сверлении, Н: .Крутящий момент при рассверливании и зенкеровании, Н×м: .Осевая сила при рассверливании и зенкеровании, Н: .Мощность резания рассчитывают по формуле, кВт:  где M_кр – крутящий момент, Н×м;n – число оборотов, об/мин.

Пример решения задачи

На вертикально–сверлильном станке 2Н135 обработать сквозное отверстие диаметром 25Н7 (Ra=1,6 мкм), l=125 мм. Материал заготовки СЧ18, НВ 210.Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить режим резания по таблицам нормативов, определить основное время.Решение: Рисунок 2.1. Выбор инструмента.Согласно исходных данных операция выполняется в три перехода: сверление, зенкерование и развертывание.Диаметральный припуск на развертывание (согласно приложению 3) равен 0,05 мм, припуск на зенкерование – 1,4 мм.С учетом припуска для сверления чугуна СЧ18 НВ 210 выбираем сверло D=22,5 мм из стали Р18, 2φ=118°; 2φ₀=70°; для зенкерования – цельный зенкер D=24,9 мм из стали Р18; φ =45°; α_р=10°; для развертывания – цельную развертку D=25 мм, φ =5° из стали Р18 [3].2. Выбор режима резания.Расчет режимов резания выполним в традиционной последовательности с использованием данных работы [2].Первый переход.Выбор подачи.Для сверления чугуна НВ 210 сверлом диаметром 22,5 мм выбираем подачу S=0,47÷0,54 мм/об. С учетом поправочного коэффициента на длину сверления К_ls=0,9 получаем расчетные величины подач S=0,42÷0,48 мм/об.По паспорту станка устанавливаем ближайшую подачу S=0,4 мм/об.Выбор скорости и числа оборотов. где С_V=17,1 – коэффициент, учитывающий условия обработки;m=0,125; q=0,25; y=0,4 – показатели степени;T=75 – период стойкости инструмента, мин.K_V – обобщенный поправочный коэффициент, учитывающий изменения условий обработки по отношению к табличным: ,где K_Mv – коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки; , [2], где K_r=1; n_v= 0,6 [2],тогда .K_uv =1 – коэффициент, учитывающий материал инструмента;K_lv = 0,75 – коэффициент, учитывающий длину отверстия. м/мин.При настройке станка необходимо установить частоту вращения шпинделя,обеспечивающую расчетную скорость резания. По паспорту станка принимаем n = 250 об/мин.Фактическая скорость резания, м/мин: Крутящий момент при сверлении, Н×м: .где С_М=0,021;q=2; y=0,8;К_Р = K_Mр = Осевая сила при сверлении, Н: .По паспорту станка наибольшее усилие, допускаемое механизмом подачи, равно 15000 Н.Проверка выбранного режима по осевому усилию и мощности.Мощность резания рассчитывают по формуле, кВт: где M_кр – крутящий момент, Н×м;n – число оборотов, об/мин.По паспорту станка мощность на шпинделеN_э=N_д×η=4,5×0,8=3,6 кВт; N_э=3,6>N=1,39 кВт.Следовательно, станок не лимитирует выбранного режима резания.Второй переход.Глубина резания, мм: Выбор подачи. Для зенкерования отверстия в сером чугуне НВ 210 зенкером диаметром 24,9 мм при последующей обработке отверстия одной разверткой рекомендуется подача S=0,7÷0,8 мм/об.K_os = 0,7S=0,7×0,8=0,56Ближайшая подача по паспорту станка S=0,56 мм/об.Выбор скорости резания и числа оборотов. где С_V = 18,8; K_V =0,6;m=0,12; x=0,1; q=0,2; y=0,4;T =40 мин;t = 0,7 мм.Частота вращения шпинделя, об/мин: По паспорту станка принимаем n = 180 об/мин.Фактическая скорость резания, м/мин: Крутящий момент при зенкеровании, Н×м: .где С_М=0,085;q=0; y=0,8; х=0,75;К_Р = K_Mр = Осевая сила при зенкеровании, Н: Мощность резания рассчитывают по формуле, кВт: Третий переход.Глубина резания, мм: Выбор подачи. Для развертывания отверстия в сером чугуне НВ>200 механической разверткой D=25 мм с чистотой поверхности отверстия Ra=1,6 мкм рекомендуется подача S=2,2 мм/об. Ближайшая подача по паспорту станка S=1,6 мм/об.Выбор скорости резания и числа оборотов. где С_V = 15,6; K_V =0,6;m=0,3; x=0,1; q=0,2; y=0,5;T =120 мин;t = 0,05 мм.Частота вращения шпинделя, об/мин: По паспорту станка принимаем n = 45 об/мин.Фактическая скорость резания, м/мин: Проверка выбранного режима по осевому усилию и мощности не производится.4. Определение основного (технологического) времени.Величина врезания и перебега инструментов l₁ при работе на проход для сверла равна 12 мм; для зенкера 5 мм и для развертки 30 мм.При длине отверстия l=125 мм основное (технологическое) время каждого перехода равно, мин: Основное время операции, мин:T₀=T₀₁+T₀₂+T₀₃=0,98+1,29+2,15=4,42 Задание на практическое занятие №2.Выполнить расчет режима резания по таблицам нормативов для обработки сквозного отверстия на вертикально–сверлильном станке 2Н135 по заданному варианту. Исходные данные в таблице 2.

Таблица 2.

№

Материал заготовки и его характеристики

Диаметр отверстия D, мм

Параметр шероховатости, мкм

Длина отверстия l, мм

 

1	2	3	4	5
1	Сталь 50, σв =750 МПа	18Н7	Ra=1,6	50
2	Бронза Бр АЖН 10–4, НВ170	25Н5	Ra=0,4	60
3	Латунь ЛМцЖ 52–4–1, НВ220	30Н5	Ra=0,4	80
4	Серый чугун СЧ30, НВ220	35Н7	Ra=1,6	90
5	Серый чугун СЧ20, НВ220	28Н7	Ra=1,6	55
6	Сталь 30ХН3А, σв =800 МПа	38Н8	Ra=6,3	75
7	Сталь 30ХМ, σв =780 МПа	45Н9	Ra=3,2	45
8	Сталь 45, σв =650 МПа	17Н7	Ra=1,6	50
9	Сталь 20, σв =500 МПа	45Н9	Ra=6,3	100
10	Силумин АЛ4, НВ50	50Н9	Ra=6,3	60
11	Чугун КЧ35, НВ163	22Н5	Ra=0,4	95
12	Сталь 38ХС, σв =950 МПа	16Н5	Ra=0,4	30
13	Сталь 50, σв =900 МПа	38Н9	Ra=6,3	85
14	Чугун ЖЧХ, НВ280	50Н9	Ra=3,2	50
15	Чугун ВЧ60, НВ250	20Н5	Ra=0,4	40
16	Сталь 12ХН2, σв =800 МПа	30Н7	Ra=1,6	60
17	Сталь 12ХН3А, σв =950 МПа	28Н7	Ra=1,6	55
18	Серый чугун СЧ30, НВ200	40Н9	Ra=3,2	80
19	Серый чугун СЧ20, НВ210	23Н5	Ra=0,4	45
20	Сталь 38ХА, σв =680 МПа	32Н7	Ra=1,6	35
21	Сталь 35, σв =560 МПа	20Н7	Ra=1,6	60
22	Серый чугун СЧ15, НВ170	55Н8	Ra=3,2	110
23	Серый чугун СЧ10, НВ160	48Н9	Ra=6,3	96
24	Сталь 40ХН, σв =700 МПа	50Н8	Ra=3,2	100
25	Сталь Ст3, σв =600 МПа	35Н7	Ra=1,6	60
26	Сталь 40Х, σв =750 МПа	42Н9	Ra=6,3	50
27	Сталь Ст5, σв =600 МПа	22Н5	Ra=0,4	45
28	Серый чугун СЧ20, НВ180	37Н9	Ra=6,3	70
29	Серый чугун СЧ20, НВ200	32Н7	Ra=1,6	65
30	Сталь 20Х, σв =580 МПа	27Н5	Ra=0,4	55

ЗАДАНИЕ №3Расчет режима резания при фрезерованииФрезерование – один из самых производительных методов обработки. Главное движение (движение резания) при фрезеровании – вращательное; его совершает фреза, движение подачи обычно прямолинейное, его совершает фреза.Фрезерованием можно получить деталь точностью по 6–12 квалитету шероховатостью до Ra=0,8 мкм. Фрезерование осуществляется при помощи многозубого инструмента – фрезы. Фрезы по виду различают: цилиндрические, торцевые, дисковые, прорезные и отрезные, концевые, фасонные; по конструкции – цельные, составные и сборные.При торцевом фрезеровании (обработка торцевой фрезой) диаметр фрезы D должен быть больше ширины фрезерования В, т.е. D=(1,25÷1,5)В.Для обеспечения производительных режимов работы необходимо применять смещенную схему фрезерования (есть симметричная схема), для чего ось заготовки смещается относительно оси фрезы.При цилиндрическом фрезеровании различают встречное фрезерование, – когда вектор скорости (направление вращения фрезы) направлен навстречу направлению подачи; и попутное фрезерование, когда вектор скорости и направление подачи направлены в одну сторону. Встречное фрезерование применяют для черновой обработки заготовок с литейной коркой, с большими припусками. Попутное фрезерование применяют для чистовой обработки нежестких, предварительно обработанных заготовок с незначительными припусками.Глубина резания (фрезерования) t во всех видах фрезерования, за исключением торцевого фрезерования и фрезерования шпонок, представляет собой размер слоя заготовки срезаемой при фрезеровании, измеряемый перпендикулярно оси фрезы.При торцевом фрезеровании и фрезеровании шпонок шпоночными фрезами – измеряют в направлении параллельном оси фрезы.При фрезеровании различают подачу на один зуб S_z подачу на один оборот фрезы S и минутную подачу S_м мм/мин, которые находятся в следующем соотношении:S_м= S×n= S_z×z×nгде n – частота вращения фрезы, об/мин;z – число зубьев фрезы.При черновом фрезеровании назначают подачу на зуб; при чистовом фрезеровании – подачу на один оборот фрезы.Скорость резания – окружная скорость фрезы, определяется режущими свойствами инструмента. где С_V – коэффициент, учитывающий условия обработки;m, q, y, x, u, p – показатели степени;T – период стойкости инструмента;S_z – подача на зуб фрезы, мм/зуб;K_V – обобщенный поправочный коэффициент, учитывающий изменения условий обработки по отношению к табличным: , где K_Mv – коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;K_uv – коэффициент, учитывающий материал инструмента;K_пv – коэффициент, учитывающий состояние поверхностного слоя заготовки.Расчет числа оборотов. , об/мин.Окружная сила резания при фрезеровании, Н: .где K_Mр – поправочный коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала;  – для стали;  – для серого чугуна;  – для ковкого чугуна.C_p – коэффициент, учитывающий условия обработки;x, y, n, q, w – показатели степени;t – глубина резания, мм;S_z – подача на зуб фрезы, мм/зуб;V – скорость резания, м/мин;В – ширина фрезерования, мм;D – диаметр фрезы, мм.Крутящий момент на шпинделе, Н×м: .Мощность резания рассчитывают по формуле, кВт: Пример решения задачи.На вертикально–фрезерном станке 6Р12 производится торцевое фрезерование плоской поверхности шириной В=80 мм, длиной l=400 мм, припуск на обработку h=1,8 мм. Обрабатываемый материал серый чугун СЧ30, НВ 220. Заготовка предварительно обработана. Обработка окончательная, параметр шероховатости обработанной поверхности Ra=3,2 мкм. Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить режим резания с использованием таблиц нормативов, определить основное (технологическое) время.Решение: Рисунок 3.1. Выбор инструмента.Для получистового фрезерования на вертикально–фрезерном станке заготовки из чугуна выбираем торцевую фрезу с пластинками из твердого сплава ВК4 [2, 3], диаметром D=(1,25÷1,5)×В=(1,25÷1,5)×80=100÷120 мм.Принимаем D=100 мм; z=10, ГОСТ 9473–71 [2, 3].Геометрические параметры фрезы: φ=60°, α=12°, γ=10°, λ=20°, φ₁=5°.Схема установки фрезы – смещенная.2.Режим резания.Глубина резания. Заданный припуск на чистовую обработку срезают за один проход, тогда t=1,8 мм.Назначение подачи. Для получения шероховатости Ra=6,3 мкм подача на оборот S₀=0,5÷1,0 мм/об [2].Тогда подача на зуб фрезы, мм/зуб: .Период стойкости фрезы.Для фрез торцевых диаметром до 110 мм с пластинками из твердого сплава применяют период стойкости Т=180 мин [2].Расчет скорости резания для фрезерования ведется по эмпирическим формулам [2], м/мин: где С_V = 445;m = 0,32; q =0,2; y=0,35; x=0,15; u=0,2; p=0; T = 180; ;K_uv = 1,1; K_пv =1,0. Расчет числа оборотов шпинделя, об/мин: .По паспорту станка принимаем n = 630 об/мин.Фактическая скорость резания, м/мин: Минутная подача S_м=S_z×z×n=0,1×10×630=630 мм/мин. Это совпадает с паспортными данными станка.3. Проверка по мощности станка.Окружная сила резания при фрезеровании, Н: . ;C_p =54,5; x=0,9; y=0,74; u =1,0; q=1,0; w =0;Мощность, затрачиваемая на резание, кВт. Мощность на шпинделе станка N_э=N_д×η.N_д=7,5 кВт; η=0,8 (по паспорту станка).N_э=7,5×0,8=6 кВт.Так как N_э=6 кВт >N=3,8 кВт, то обработка возможна.4. Для торцового фрезерования фрезой диаметром 100 мм, ширине фрезерования 80 ммl₁=23 мм [3].Основное время, мин: Задание на практическое занятие №3Выполнить расчет режима резания по таблицам нормативов по заданному варианту.Исходные данные приведены в таблице 3.

Таблица 3

№

Вид заготовки и ее характеристика

В, мм

l, мм

h, мм

Вид обработки и параметр шероховатости, мкм

Модель станка

 

1	2	3	4	5	6	7
1	Латунь ЛМцЖ 52–4–1, НВ220	100	600	5	Торцовое фрезерование, Ra=12,5	6Р12
2	Серый чугун СЧ30, НВ220	150	500	4	Торцовое фрезерование, Ra=1,6	6Р12
3	Серый чугун СЧ20, НВ220	80	400	6	Торцовое фрезерование, Ra=12,5	6Р12
4	Сталь 30ХНЗА, σв=800 Мпа	90	480	3,5	Торцовое фрезерование, Ra=1,6	6Р12
5	Сталь 30ХН, σв=780 МПа	50	300	3,5	Цилиндрическое фрезерование, Ra=3,2	6Р82Г
6	Сталь 45, σв=650 МПа	80	250	1,5	Цилиндрическое фрезерование, Ra=3,2	6Р82Г
7	Сталь 20, σв=500 МПа	70	320	4	Цилиндрическое фрезерование, Ra=12,5	6Р82Г
8	Силумин АЛ4, НВ50	85	600	1,5	Цилиндрическое фрезерование, Ra=3,2	6Р82Г
9	Сталь 30ХМ, σв=950 МПа	10	100	5	Фрезеровать паз, Ra=6,3	6Р12
10	Сталь 18ХГТ, σв=700 МПа	12	80	8	Фрезеровать паз, Ra=6,3	6Р12
11	Чугун ВЧ60, НВ250	20	120	10	Фрезеровать паз, Ra=6,3	6Р12
12	Сталь 50, σв=900 МПа	15	75	8	Фрезеровать паз, Ra=6,3	6Р82Г
13	Чугун КЧ60, НВ169	8	110	8	Фрезеровать паз, Ra=6,3	6Р82Г
14	Сталь 18ХГТ, σв=700 МПа	12	120	6	Фрезеровать паз, Ra=6,3	6Р82Г
15	Чугун ВЧ38, НВ170	100	300	4	Торцовое фрезерование, Ra=12,5	6Р12
16	Серый чугун СЧ30, НВ200	60	180	1,5	Торцовое фрезерование,  Ra=1,6	6Р12
17	Серый чугун СЧ20, НВ210	180	200	4,5	Торцовое фрезерование,  Ra=12,5	6Р12
18	Сталь 38ХА, σв=680 Мпа	110	280	2,5	Торцовое фрезерование,  Ra=3,2	6Р12
19	Сталь 35, σв=360 Мпа	80	320	5	Цилиндрическое фрезерование, Ra=12,5	6Р82Г
20	Серый чугун СЧ15, НВ170	115	300	3	Цилиндрическое фрезерование, Ra=3,2	6Р82Г
21	Серый чугун СЧ10, НВ160	40	280	1,8	Цилиндрическое фрезерование, Ra=1,6	6Р82Г
22	Сталь 40ХН, σв=700 Мпа	35	400	3,5	Цилиндрическое фрезерование, Ra=6,3	6Р82Г
23	Сталь Ст3, σв=600 Мпа	55	250	4	Торцовое фрезерование, Ra=6,3	6Р12
24	Сталь 40Х, σв=750 Мпа	70	310	4,5	Торцовое фрезерование, Ra=12,5	6Р12
25	Сталь Ст5, σв=600 Мпа	85	350	2,5	Торцовое фрезерование, Ra=3,2	6Р12
26	Серый чугун СЧ20, НВ180	120	300	5	Торцовое фрезерование, Ra=12,5	6Р12
27	Серый чугун СЧ20, НВ200	60	250	6	Торцовое фрезерование, Ra=6,3	6Р12
28	Сталь 20Х, σв=580 Мпа	200	450	5,5	Торцовое фрезерование, Ra=3,2	6Р12
29	Сталь 50, σв=750 Мпа	85	300	4,5	Цилиндрическое фрезерование, Ra=12,5	6Р82Г
30	Бронза Бр АЖН 10–4 НВ170	65	200	3	Цилиндрическое фрезерование, Ra=3,2	6Р82Г

ЗАДАНИЕ №4Расчет режима резания при шлифованииШлифование – процесс резания материалов с помощью абразивного инструмента, режущими элементами которого являются абразивные зерна. Движение резания при шлифовании – вращение шлифовального круга, движение подачи – возвратно–поступательное движение стола станка с заготовкой и (или) поступательное движение шлифовальной бабки со шлифовальным кругом.Различают круглое наружное шлифование, внутреннее круглое шлифование, плоское шлифование, бесцентровое шлифование. Круглое наружное шлифование применяется для обработки цилиндрических наружных поверхностей и осуществляется двумя способами: с продольной подачей (метод врезания) – применяется если длина шлифуемой поверхности меньше ширины круга.Разработку режимов резания при шлифовании начинают с выбора характеристики шлифовального круга.Для этого устанавливают [2]: тип (форму) шлифовального круга или, материал абразивного зерна, зернистость, индекс зернистости, твердость, структура, класс круга.Выбор характеристики шлифовального круга следует перевести в новое обозначение (приложение 4).Выбор характеристики шлифовального круга можно провести по приложению 1.После выбора элементов характеристики следует записать полную характеристику, которая содержит такие параметры: форму (тип), марку зерна, зернистость, индекс зернистости, твердость круга, структуру, тип связки, класс круга, допустимую окружную скорость.Основными элементами режима резания при шлифовании являются:- окружная скорость в м/с (указывается в конце характеристики круга и является максимальной допускаемой прочностью круга);- скорость вращательного или поступательного движения детали в м/мин;- глубина шлифования t мм – слой металла, снимаемый шлифовальным кругом за один или двойной ход при круглом или плоском шлифовании или же равная всему припуску на сторону при врезном шлифовании;- продольная подача S – перемещение шлифовального круга вдоль своей оси в мм на оборот заготовки при круглом шлифовании или в мм на каждый ход стола при плоском шлифовании периферией круга;- радиальная подача S_p – перемещение шлифовального круга в радиальном направлении в мм на один оборот детали при врезном шлифовании.Эффективная мощность (мощность необходимая для резания) рассчитывается по эмпирической формуле [2], или определяется по таблицам нормативов.Основное время при круглом шлифовании с продольной подачей , мингде h – припуск на сторону, мм;V_c – скорость продольного хода стола , м/мин;t – глубина шлифования, мм;K – коэффициент выхаживания;K=1,4 – при чистовом шлифовании;K=1,1 – при предварительном шлифовании;L – величина хода стола, ммL=l–(1–K·m)·B_к , мм где l – длина шлифуемой поверхности;K – число сторон перебега круга (K=2 – при сбеге круга в обе стороны, K=1 – при сбеге круга в одну сторону, K=0 – без сбега);m – перебег в долях ширины круга;B_к – ширина шлифовального круга, мм.При круглом наружном шлифовании методом врезания , мин,где n_з – частота вращения заготовки, об/мин;S_p – радиальная подача, мм/об.При круглом шлифовании , мин где S – продольная подача, мм/об.При круглом внутреннем шлифовании перебег круга в обе стороны равен 0,5·В, тогдаL=l–(1–2·0,5)·B, т.е. L=l.Плоское шлифование , мингде Н – перемещение шлифовального круга в направлении поперечной подачи, мм;L – величина хода стола, мм;h – припуск на сторону;V_c – скорость движения стола, м/мин;g – число одновременно шлифуемых заготовок.Н=В_з+В_к+5, ммгде В_з – суммарная ширина заготовок, установленных на столе, мм.В_к – величина шлифовального круга, мм.L=l+(10÷15), мм где l – суммарная длина заготовок, установленных на столе, мм.Пример решения задачиНа круглошлифовальном станке 3М131 шлифуется шейка вала диаметром D=80h6 мм длиной l=300 мм, длина вала l₁=550 мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности Ra=0,4 мкм. Припуск на сторону 0,2 мм. Материал заготовки – сталь 45 закаленная, твердостью HRC45.Необходимо: выбрать шлифовальный круг, назначить режим резания; определить основное время.Решение Рисунок 5.1. Выбор шлифовального круга.Для круглого наружного шлифования с продольной подачей (шлифовать с радиальной подачей нельзя из–за большой длины шлифуемой поверхности), параметра шероховатости Ra=0,4 мкм, конструкционной закаленной стали до HRC45 принимаем по [2] шлифовальный круг формы ПП, характеристика материала зерна – 24А, индекс зернистости – 40, твердость – С1, структура – 5, связка – К, класс точности – А, класс неуравновешенности – 2.Полная маркировка круга:ПП 24 А40 С1 5 К А2 35 м/с.Современное обозначение по приложению 4:1 WA F40 M 5 V A2 35 м/с.Размеры шлифовального круга D_к=600 мм; В_к=63 мм (по паспорту станка). 2. Режим резанияСкорость шлифовального круга V_к =35 м/с [2].Частота вращения шпинделя шлифовальной бабки  об/мин.Корректируя по паспортным данным станка, принимаем n_ш=1112 об/мин. (корректируется только в меньшую сторону).Режимы резания для окончательного круглого наружного шлифования конструкционных сталей с подачей на каждый ход определяют по [2].Окружная скорость заготовки V_з =15÷55 м/мин; принимаем V_з=30 м/мин.Частота вращения шпинделя передней бабки, соответствующая принятой окружной скорости заготовки,  об/мин.Так как частота вращения заготовки регулируется бесступенчато, принимаем n_з=120 об/мин.Глубина шлифованияt=0,005÷0,015 мм. Принимаем, учитывая бесступенчатое регулирование поперечной подачи шлифовального круга на ход стола, t=0,005 мм.Продольная подача S=(0,2÷0,4)·В_к, мм/об.Принимаем S=0,25·В_к=0,25·63=15,75 мм/об.Скорость продольного хода стола  м/мин.С учетом паспортных данных (бесступенчатое регулирование скорости продольного хода стола) принимаем V_c=1,9 м/мин.3. Проверка достаточности мощности станкаМощность затрачиваемая на резание:N_p=C_N·V_з^z·t^x·S^y·d^q , кВт [2],где C_N – коэффициент, учитывающий условия шлифования;x, y, z, q – показатели степени;V, t, S – элементы режима резания;d – диаметр шлифования, мм.Для круглого наружного шлифования закаленной стали с подачей на каждый ход шлифовальным кругом зернистостью 40, твердостью СМ1 C_N=2,65; z=0,5; х=0,5; y=0,55; q=0,тогда N_p=2,65·30^0,5·0,005^0,5·15,75^0,55·1=2,65·5,48·0,07·4,55=4,63 кВт.Мощность на шпинделе станкаN_шп=N_д·η , кВтгде N_д =7,5 кВт; η=0,8 – паспортные данные станка (см. приложение 2).N_шп=7,5·0,8=6 кВт. Так как N_шп=6 кВт>N_p=4,63 кВт, то обработка возможна.4. Основное время , мин K=1,4 – коэффициент выхаживанияL=l–(1–K·m)·B_к , мм где m – доля перебега круга , принимаем m=0,5 (т.е. половина круга); K=1 – число сторон перебега круга (см. эскиз обработки), тогдаL=l–(1–1·0,5)·В_к=l–0,5·В_к=300–0,5·63=268,5 мм  мин.Задание на практическое занятие №4Выполнить расчет режима резания аналитическим способом по заданному варианту.Исходные данные приведены в таблице 4.Таблица 4

№

Материал заготовки и его свойства

Вид обработки и шероховатость поверхности, мкм

Размер поверхности, мм

Припуск на сторону, мм

Модель станка

 

1	2	3	4	5	7
1	Сталь 35 НRC30	Окончательное круглое наружное шлифование, Ra=0,8	D=60h8 l=240	0,22	3М131
2	Сталь 45 закаленная, НRC40	Окончательное круглое наружное шлифование, Ra=0,4	D=55h7 l=40	0,15	3М131
3	Серый чугун СЧ10, НВ180	Предварительное круглое внутреннее шлифование, Ra=1,6	D=120H8 l=140	0,25	3К228В
4	Серый чугун СЧ30, НВ220	Окончательное круглое внутреннее шлифование, Ra=0,8	D=80H7 l=60	0,2	3К228В
5	Сталь 40, НRC30	Предварительное плоское шлифование, Ra=1,6	B=250 l=300	0,4	3П722
6	Сталь 40Х закаленная, НRC50	Окончательное круглое внутреннее шлифование, Ra=0,4	D=55H7 l=50	0,18	3К228В
7	Сталь 50Г НRC55	Окончательное плоское шлифование, Ra=0,8	B=200 l=300	0,25	3П722
8	Сталь 45Х закаленная, НRC52	Предварительное плоское шлифование, Ra=1,6	B=280 l=650	0,5	3П722
9	Серый чугун СЧ20, НВ200	Окончательное круглое наружное шлифование, Ra=0,8	D=45h7 l=120	0,2	3М131
10	Сталь 30ХГТС закаленная, НRC55	Окончательное круглое наружное шлифование, Ra=0,4	D=84h7 l=300	0,1	3М131
11	Сталь 40Х закаленная, НRC40	Предварительное круглое наружное шлифование, Ra=1,6	D=120h8 l=48	0,25	3М131
12	Латунь ЛМцЖ 52–4–1	Окончательное круглое наружное шлифование, Ra=0,8	D=85h7 l=60	0,18	3М131
13	Сталь 40ХНМА закаленная, НRC55	Окончательное плоское шлифование, Ra=0,8	B=120 l=270	0,2	3П722
14	Сталь 35ХН НRC40	Предварительное круглое внутреннее шлифование, Ra=1,6	D=120H8 l=80	0,25	3К228В
15	Сталь 48А закаленная, НRC55	Окончательное круглое внутреннее шлифование, Ra=0,4	D=80H7 l=70	0,15	3К228В
16	Сталь 45ХН закаленная, НRC45	Предварительное круглое наружное шлифование, Ra=1,6	D=75h8 l=55	0,3	3М131
17	Сталь 40Х НRC30	Окончательное круглое наружное шлифование, Ra=0,8	D=38h7 l=100	0,15	3М131
18	Серый чугун СЧ30, НВ220	Предварительное круглое наружное шлифование, Ra=1,6	D=65h7 l=90	0,2	3М131
19	Серый чугун СЧ15, НВ190	Окончательное плоское шлифование, Ra=0,8	B=45 l=250	0,25	3П722
20	Сталь 12Х18Н9Т НRC30	Предварительное круглое внутреннее шлифование, Ra=1,6	D=58H8 l=60	0,3	3К228В
21	Сталь 40Х закаленная, НRC52	Окончательное круглое внутреннее шлифование, Ra=0,4	D=65H7 l=70	0,25	3К228В
22	Сталь 47А закаленная, НRC60	Предварительное плоское шлифование, Ra=1,6	B=55 l=150	0,45	3П722
23	Серый чугун СЧ20, НВ200	Предварительное плоское шлифование, Ra=1,6	B=80 l=250	0,35	3П722
24	Бронза Бр АЖН 10–4 НВ170	Предварительное круглое наружное шлифование, Ra=1,6	D=110h8 l=280	0,2	3М131
25	Сталь 40 закаленная, НRC35	Окончательное круглое наружное шлифование, Ra=0,4	D=65h7 l=50	0,25	3М131
26	Сталь 30ХГТ НRC30	Окончательное круглое наружное шлифование, Ra=0,8	D=65h7 l=200	0,3	3М131
27	Сталь 45Х закаленная, НRC45	Окончательное плоское шлифование, Ra=0,8	B=300 l=210	0,25	3П722
28	Сталь 40ХНМА закаленная, НRC55	Предварительное круглое внутреннее шлифование, Ra=1,6	D=180H8 l=100	0,15	3К228В
29	Латунь ЛМцЖ 52–4–1	Окончательное круглое внутреннее шлифование, Ra=0,4	D=60H7 l=20	0,25	3К228В
30	Сталь 48А закаленная, НRC60	Предварительное круглое наружное шлифование, Ra=1,6	D=115h8 l=45	0,15	3М131

ЛИТЕРАТУРА

1. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий  инструмент. – М.: Машиностроение, 1976. 2. Справочник технолога–машиностроителя. В двух томах. Т.2. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985.3. Справочник нормировщика–машиностроителя: в 2 т./Под ред. Е.М. Стружестраха. – М.: ГОСИздат, 1961. – Т.2. – 892 с. Приложение 1ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

Токарно–винторезный станок 16К20

---

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 4563; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!