Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Курсовая работа
«Резание материалов: выбору режима резания»
СОДЕРЖАНИЕ
1.Введение …………………………………………………………………………….3
2.Точение ………………………………………………………………………………4
3.Сверление …………………………………………………………………………...11
4.Фрезерование………………………………………………………………………..15
5.Шлифование…………………………………………………………………………20
6.Вывод……………. ...………………………………………………………….…….23
7.Список литературы …………………………………………………………………24
1.Введение
Параметры режима резания – скорость резания V, подача S и глубина резания t в одинаковой степени влияют на объем металла, срезаемого в единицу времени (Q = VSt). Однако они по-разному влияют на стойкость режущего инструмента
, где
СТ, n, yT, xT – эмпирический коэффициент и показатели степени. При этом
n > yT > xT
Таким образом, наибольшее влияние на стойкость и износ инструмента оказывает скорость резания и наименьшее – глубина резания, поэтому скорость рассчитывается после назначения глубины резания и подачи.
2. Точение
На токарно-винторезном станке модели 16К20 обрабатываются шейки вала диаметром до на длине . Длина вала. Способ крепления трех кулачковый патрон с поджатием торца центром.
Сталь 40 ХГТ .
Шероховатость .
Точность .
Паспортные данные токарно-винторезного станка 16К20.
Высота центров, 215
Расстояние между центрами, до 2000
Мощность двигателя, 11
КПД станка .
Частота вращения шпинделя, об/мин: 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600.
Продольные подачи, мм/об: 0,05; 0,06; 0,075; 0,09; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,36; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,4; 2,8.
Поперечные подачи, мм/об: 0,025; 0,03; 0,0375; 0,045; 0,05; 0,0625; 0,075; 0,0875; 0,1; 0,125; 0,15; 0,175; 0,2; 0,25; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4.
Максимальная осевая сила резания, допускаемая механизмом подачи.
.
1. При назначении элементов режимов резания учитываем характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.
Элементы режима резания обычно устанавливают в следующем порядке:
а) глубина резания;
б) подача;
в) скорость резания;
г) стойкость;
д) сила резания.
2. Выбор режущего инструмента
Для обтачивания шеек вала из стали 40ХГТ принимаем токарный проходной резец прямой правый с пластиной из твердого сплава Т15К6, (толщина пластинки твёрдого сплава ; сечение державки , [4, стр. 45]; вылет резца [4, стр. 45]).
Форма передней поверхности радиусная с фаской; геометрические параметры режущей части резца: .
3. Выбор параметров режима резания.
Глубина резания.
Подача, допустимая прочностью державки резца, рассчитывается по формуле
где поправочный коэффициент
поправочные коэффициенты учитывающие влияние соответственно механических свойств обрабатываемого материала, главного угла в плане, переднего угла, радиуса при вершине угла, угла наклона главной режущей кромки [6, стр. 430, табл. 9, 10 ,23].
, , ,
– допустимое напряжение на изгиб материала державки резца, МПа [3, стр. 86];
, , – эмпирические коэффициенты и показатели степеней в
формуле [6, стр. 273];
Подача, допускаемая жесткостью державки определяется, по формуле
допускаемая величина прогиба резца, для чистовой обработки ;
Е – модуль упругости материала державки;
Подача, допустимая твердостью твердосплавной пластины.
При черновой обработке резцами, оснащенными пластинками из твердого сплава, подача часто ограничивается прочностью этой пластинки:
.
Подача, допустимая прочностью механизма подач станка, рассчитывается по формуле:
мм/об, (9)
где – максимально–допустимое усилие подачи по паспорту станка, Н.
.
Подача, допустимая заданной шероховатостью обработанной поверхности, определяется по формуле:
мм/об (12)
где – высота микронеровностей, мкм;
– радиус при вершине резца в плане, мм;
, , , , – эмпирические коэффициент и показатели степеней (табл. 5).
Подача, допустимая заданной точностью обработки, вычисляется из выражения:
где – жесткость станка (D– максимальный диаметр обрабатываемой детали по паспорту станка);
– жесткость детали;
– диаметр детали, м;
– коэффициент, определяющий жесткость закрепления детали (консольно в патроне с поджимом задним центром – А = 110);
– длина детали, м;
– жесткость резца;
– величина поля допуска выполняемого размера, мм;
– коэффициент, определяющий допустимую долю погрешности обработки ();
Подача не должна превышать ни одну из рассчитанных выше подач. Она подбирается из ряда подач, имеющихся на выбранном станке.
В соответствии с паспортными данными станка принимаем .
Стойкость инструмента: .
Скорость резания, допускаемая материалом резца
где ;; ; . [6. стр. 269, табл. 17].
Поправочный коэффициент для обработки резцом с твердосплавной пластиной
где ,;[6. стр. 262, табл. 2].
; ; ; [6. стр. 263-271, табл. 5, 6, 18],
тогда
.
Частота вращения, соответствующая найденной скорости резания
.
Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка
.
Действительная скорость резания
.
Элементы срезаемого слоя
;
.
4 .Сила резания.
Мощность резания.
Вычислим требуемую мощность, затрачиваемую на обработку заготовки детали по формуле:
.
Вычислим мощность на шпинделе . и сопоставим с затрачиваемой мощностью на обработку заготовки, .
.
Следовательно, станок не лимитирует выбранного режима резания.
5. Основное время
где - длина рабочего хода, мм;
- количество проходов.
где - размер обрабатываемой поверхности в направлении подачи;
- величина врезания;
- величина перебега.
.
3. Сверление
На вертикально – сверлильном станке 2Н135 производится сверление отверстия диаметром и глубиной сверления в заготовке . Способ крепления в тисах.
Сталь 40 ХГТ .
Шероховатость .
Точность .
Паспортные данные вертикально – сверлильного станка 2Н135
Мощность двигателя, 4
КПД станка .
Частота вращения шпинделя , об/мин: 31,5; 45; 63; 90; 125; 180; 250; 355; 500; 710; 1000; 1440.
Подачи, мм/об: 0,1; 0,14; 0,2; 0,28; 0,4; 0,56; 0,8; 1,12; 1,6.
Максимальная осевая сила резания, допускаемая механизмом подачи станка .
1. При назначении элементов режимов резания учитываем характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.
Элементы режима резания обычно устанавливают в следующем порядке:
а) глубина резания;
б) подача;
в) сила резания.
г) стойкость;
д) скорость резания;
Наиболее распространенный метод получения отверстий резанием – сверление.
Движение резания (главное движение) при сверлении – вращательное движение инструмента, движение подачи поступательное движение инструмента относительно детали.. 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. Градация диаметров спиральных сверел должна соответствовать: ГОСТ 885 – 77. Отличительной особенностью назначения режима резания при сверлении является то, что глубина резания .
2. Выбор режущего инструмента
Для сверления стали 40 ХГТ() выбираю сверло , из стали Р18, ГОСТ 10903 – 77 заточенное по методу В.И. Жирова, угол привершения сверла ; задний угол ; угол наклона поперечной кромки , [6. стр. 146, табл. 42], [6. стр. 151, табл. 44].
3. Эскиз инструмента.
4. Выбор параметров режима резания.
Глубина резания.
.
Выбор подачи.
Для сверления заготовки сталь 40 ХГТ (), сверлом диаметром , выбираем подачу [6. стр. 277, табл. 25]
При сверлении отверстия глубиной поправочный коэффициент из этого следует: .
По паспорту станка устанавливаем ближайшую подачу к расчетной: .
Стойкость инструмента: , [6. стр. 279, табл. 30].
Выбор скорости и числа оборотов.
Скорость резания, м/мин, при сверлении:
Значение коэффициентов Сv и показателей степеней приведены для сверления в [6. стр. 278, табл. 28].
Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания,
.
; .
.
По найденной скорости резания подсчитывается необходимое число оборотов инструмента в минуту:
.
По теоретически найденной частоте вращения шпинделя (принимают ближайшее меньшее значение) подберем число оборотов шпинделя, существующие по паспорту станка, она составляет .
Тогда фактическая скорость резания будет равна;
.
Параметры срезаемого слоя.
;
.
5. Проверка выбранного режима по осевому усилию и мощности.
Для установленных условий сверления , и
, проведем следующие вычисления:
Крутящий момент и осевую силу при сверлении рассчитаем по формулам:
где коэффициенты:
крутящий момент: ;;.
осевой силы: ;;[6. стр. 281, табл. 32].
[6. стр. 264, табл. 9].
Так как меньше , следовательно механизмы подачи станка выдержат выбранные режимы резания.
Вычислим требуемую мощность, затрачиваемую на обработку заготовки детали по формуле:
.
Вычислим мощность на шпинделе и сопоставим с затрачиваемой мощностью на обработку заготовки, .
.
Следовательно, станок не лимитирует выбранного режима резания.
6. Расчет машинного времени на обработку.
;
;
.
4. Фрезерование
При решении задачи следует проанализировать предложенные для заданных условий методы обработки и сопоставить эффективность их применения по машинному времени и качеству обработки.
Обработать заготовка: длина , ширина , толщиной , материал Чугун СЧ18 (НВ = 207). Требуемое значение шероховатости поверхности . Припуск на обработку .
Назначить режимы резания для обработки плоской поверхности на вертикально-фрезерном станке модели 6Р12.
Паспортные данные вертикально – фрезерного станка 6Р12:
Рабочая поверхность стола:
ширина 320
длина 1250.
Мощность электродвигателя главного движения 7.
КПД станка .
Частота вращения шпинделя, мин-1 : 30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 750; 950; 1180; 1500.
Подачи стола (мм/мин) : 19; 23,5; 30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 235; 300; 375; 475; 600; 750; 900.
Наибольшее усилие, допускаемое механизмом продольной подачи стола, .
1. При назначении элементов режимов резания учитываем характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования.
Элементы режима резания обычно устанавливают в следующем порядке:
а) глубина резания;
б) подача;
в) скорость резания;
г) стойкость;
д) сила резания;
е) ширина фрезерования.
Фрезерованием называется процесс обработки металлов резанием при помощи многолезвийного режущего инструмента – фрезы. Фрезерование является весьма распространенным прогрессивным методом обработки плоских и фасонных поверхностей.
При фрезеровании различают подачу на один зуб , подачу на один оборот фрезы и минутную подачу , которые находятся в следующем соотношении:
Где – частота вращения фрезы, ;
– число зубьев фрезы.
2. Выбор инструмента.
Для фрезерования на вертикально-фрезерном станке заготовки из чугуна выбираем торцевую фрезу с механическим креплением пластин из твердого сплава ВК6, диаметром , угол в плане . Принимаем ; , ГОСТ 22085 – 76, [6. стр. 188, табл. 96].
3. Режим резания.
Глубина резания.
Заданный припуск на чистовую обработку срезают за один проход, тогда
.
Назначение подачи.
Для получения шероховатости Rz = 40 мкм подача на оборот , [6. стр. 283, табл. 33].
Период стойкости фрезы.
Для фрез торцевых диаметром до 110 мм с пластинками из твердого сплава применяют период стойкости
, [6. стр. 290, табл. 40].
Скорость резания определяем по формуле:
Значения коэффициента и показателей степени определяем по таблице [6. стр. 288, табл. 39].
Для чернового и чистового фрезерования серого чугуна с применением твердосплавных пластин:
, ; ; ; ; ; .
Общий поправочный коэффициент: .
Кv находим по таблице [6. стр. 261, табл. 1], для обработки чугуна расчетная формула:
[6. стр. 262, табл. 2],
; [6. стр. 263, табл. 5 и 6],
Скорость резания при чистовом фрезеровании равна:
Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости резания
.
Корректируем по паспорту станка
.
Перегруз не превышает значения в 5% следовательно разрешено взять данные обороты.
Действительная скорость резания
.
Для уточнения величин подач необходимо рассчитать движения подачи по величине подачи на зуб и на оборот
.
По паспорту станка находим возможную подачу, выбираю значения, .
Исходя из принятых величин уточняем значения подач на зуб и на оборот
;
.
4. Параметры срезаемого слоя.
;
.
5. Проверка выбранного режима резания.
Выбранный режим резания проверяем по характеристикам станка: мощности на шпинделе станка и максимально допустимому усилию, прилагаемому к механизму подачи.
Мощность, затрачиваемая на резание, должна быть меньше или равна мощности на шпинделе: .
Мощность на шпинделе определится по формуле
.
где - мощность электродвигателя привода главного движения резания, .
Мощность резания при фрезеровании определяется по формуле
где - главная составляющая (касательная) силы резания, .
Крутящий момент на шпинделе станка определится по формуле:
- крутящий момент на шпинделе, .
Главная составляющая силы резания при фрезеровании определяется по формуле:
где - коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и другие условия;
- коэффициент, учитывающий свойства материала обрабатываемой заготовки,
; [6. стр. 264, табл. 9],
Значения коэффициента и показателей степеней , , , , приведены [6. стр. 291, табл. 41],
; ; б; ; ; .
.
Следовательно, станок не лимитирует выбранного режима резания.
6. Основное время
где .
.
Строгальная обработка.
Паспортные данные поперечно – строгального станка 736.
Наименьший ход ползуна 95
Наибольший ход ползуна 650.
Пределы рабочих скоростей 3-37
Число двойных ходов ползуна – 12,5; 17,9; 25,0; 36,5; 52,5; 73,0 .
Пределы горизонтальной подачи – 0,33; 0,67; 1,00; 1,23; 1,67; 2,00; 2,33;
2,67; 3,00; 3,30 .
Наибольшее усилие 1700 .
Мощность 2,8 .
1. Выбор инструмента.
Для обработки плоскости из серого чугуна марки СЧ18 твердостью НВ=207 принимаем строгальный проходной прямой с пластиной из твердого сплава ВК6.
Параметры срезаемого слоя.
2. Глубину резания принимаем равной . Согласно требованиям шероховатости и величине припуска подачу выбираем ; .
В соответствии с паспортом станка принимаем ближайшую из имеющих на станке скоростей резания .
Длина хода определяется по формуле
,
где - длина строгания;
- величина перебега резца.
.
Находим число двойных ходов стола в минуту по формуле;
.
По паспорту станка принимаем ближайшее из имеющихся на станке чисел двойных ходов .
При получистовом строгании и надобность в проверке соответствия станка на мощность отпадает.
3. Определяем машинное время.
.
.
В результате расчёта выбираю обработку фрезерованием, так как время на обработку значительно меньше.
5. Шлифование
На круглошлифовальном станке мод. 3М131 шлифуется участок вала и длиной . Припуск на обработку , длина вала . Способ крепления заготовки – в центрах.
Сталь 40 Х – закаленная 45…47 HRC.
Шероховатость .
Круглошлифовальный станок 3М131
Наибольший диаметр шлифуемой заготовки 280.
Наибольшая длина заготовки 700.
Мощность двигателя шлифовальной бабки 7,5 .
КПД станка .
Частота вращения круга, об/мин: 1112 и 1285.
Частота вращения обрабатываемой заготовки регулируется бесступенчато: 40400 .
Скорость продольного хода стола регулируется бесступенчато: 505000 .
Периодическая поперечная подача шлифовального круга регулируется бесступенчато: 0,0020,1.
Непрерывная подача для врезного шлифования: 0,14,5.
Размеры шлифовального круга , .
1. Выбор шлифовального круга.
Для круглого наружного шлифования с продольной подачей (шлифовать с радиальной подачей нельзя из-за большой длины шлифуемой поверхности), параметра шероховатости , конструкционной закаленной стали до HRC45 принимаем шлифовальный круг формы ПП, [2],
характеристика – 24 А401К, [6],
индекс зернистости – Н, [2],
структура – 5, [6],
класс – А, [2],
Полная маркировка круга ПП24 А40НС15КА 35.
Размеры шлифовального круга , (по паспорту станка).
2. Режим резания
Скорость шлифовального круга Vk =35 м/с [2].
Частота вращения шпинделя шлифовальной бабки
Корректируя по паспортным данным станка, принимаем
.
Окружная скорость заготовки ; принимаем .
Частота вращения шпинделя передней бабки, соответствующая принятой окружной скорости заготовки,
Так как частота вращения заготовки регулируется бесступенчато, принимаем .
Глубина шлифования
.
Принимаем, учитывая бесступенчатое регулирование поперечной подачи шлифовального круга на ход стола,
.
2.4 Продольная подача
.
Принимаем .
Скорость продольного хода стола
.
С учетом паспортных данных (бесступенчатое регулирование скорости продольного хода стола) принимаем
.
3. Проверка достаточности мощности станка
Мощность затрачиваемая на резание
[2], [3],
где – коэффициент, учитывающий условия шлифования;
, , , – показатели степени;
Для круглого наружного шлифования закаленной стали с подачей на каждый ход шлифовальным кругом зернистостью 40, твердостью СМ1
; ; ; ; ,
тогда
.
Мощность на шпинделе станка
.
Так как , то обработка возможна.
4. Основное время
где – доля перебега круга, принимаем (т.е. половина круга); – число сторон перебега круга,
тогда
– коэффициент выхаживания
.
6.Вывод
Для повышения производительности процесса резания выгодно работать с большими сечениями среза, чем с большими скоростями резания. При больших скоростях резания повышается износ инструмента, тепловыделение и как следствие ухудшение качества обработанной поверхности и низкая стойкость инструмента.
Поэтому первый режим, который следует выбрать это глубина резания t, во вторую очередь подачу S, и на конец скорость V.
Такой порядок выбора режимов резания объясняется тем что глубина, подача и скорость в неодинаковой степени влияет на стойкость инструмента.
Показатели степени соответственно n1>n2>n3, так как на температуру резания в большей мере влияет скорость, а значит и на износ тоже.
Кроме того, при заданном сечении среза более выгодно увеличивать глубину резания, чем подачу.
Однако необходимо учесть, что большое сечение среза скажется на качестве, точности обработки, а так же на силах резания.
7. Список литературы.