Міністерствоосвіти і науки України
Житомирськийдержавний технологічний університет
КафедраТМ і КТС
Група
Контрольнаробота
зкурсу „Теорія різання”
ТЕМА:«Розрахунок режимів різання при обробці деталі – Шайба ступінчаста»
Виконав:
Перевірив:
Житомир
1. Вибір деталі та методів обробки
Обрана деталь(рис. 1) являє собою ступінчасту шайбу, виготовлену з сірого чавуну СЧ20,σв=196 МПа = 19,6 кг/мм2; НВ 170…241.
/>
Рис. 1. Шайбаступінчаста. Ескіз
Для подальшихрозрахунків призначимо наступні методи обробки:
1) обточуваннядіаметру ñ 113,3 мм(токарна операція);
2) фрезеруванняпазу 56,65 мм (фрезерна операція);
3) свердлінняотворів 1 і 3 (див. рис. 1) – (свердлильна операція);
4) зенкуванняфасок 2 і 4 (свердлильна операція);
5) зенкеруванняотворів 1 і 3 (свердлильна операція);
6) розвертанняотворів 1 і 3 (свердлильна операція).
Для кожного видуобробки вибираємо різальні інструменти, керуючись рекомендаціями [1], виходячиіз оброблюваного матеріалу та заданих початкових умов:
– для обточуваннядіаметруñ 113,3 – токарний прохідний різець ГОСТ 18878–73 зпластинами з твердого сплаву ВК6 [с. 120, 1].
– дляфрезерування пазу 56,65 мм – фреза торцева насадна ø125 ГОСТ 9473–80, матеріалтвердосплавних пластин – ВК6, кількість зубів z =12, ширина B = 42 мм [табл.94, с. 187, 1]; геометричні параметри фрези за ГОСТ 9473–80;
– для свердлінняотворів 1 і 3 – свердла ø18,5 і ø30 ГОСТ 10903–77[табл. 42, с. 147, 1], матеріал – швидкорізальна сталь Р6М5;
– для зенкуванняфасок 2 і 4 – конічна зенковка ø22, матеріал –швидкорізальна сталь Р6М5;
– длязенкерування отворів 1 і 3 – зенкери ø19,9 і ø31,8 ГОСТ12489–71, матеріал – швидкорізальна сталь Р6М5;
– для розвертанняотворів 1 і 3 – розвертки ø20 і ø33 ГОСТ 1672–80,матеріал – швидкорізальна сталь Р6М5.
2. Виконання ескізів
Ескіз деталі наведенийі п. 1 (рис. 1).
Ескізи різальних інструментів(свердла та торцевої фрези) подано на рис. 2 і 3.
/>
Рис. 2. Свердлоø18,5. Ескіз.
/>
Рис. 3. Торцевафреза. Ескіз.
3. Розрахунок режимів різання
Для токарної тафрезерної операції визначимо режими різання розрахунково-аналітичним способом,а для свердлильної – табличним способом.
3.1 Розрахунокрежимів різання розрахунково-аналітичним методом
Токарнаоперація
Оскільки точністьповерхні ñ 113,3 після обробки не задана, приймемо для даноїповерхні – чорнове точіння. Верстат 16К20. Призначимо глибину різання t =1 мм. Розрахунок режиму різання будемо вести у такій послідовності:
1. Для чорнового точінняза [табл. 11, с.266, 1] при заданому діаметрі обробки –133,3 мм та глибинірізання 1 мм рекомендується подача S = 0,3...0,4 мм/об.
Приймаємо подачуза паспортом верстатаS = 0,35 мм/об.
2. Швидкостірізання визначатимемо за формулами теорії різання, згідно [п. 3, с.265, 1]:
/>.
Період стійкостіприймемо Т = 30 хв за [с.268, 1].
Значеннякоефіцієнтів та показників степені знаходимо за [табл. 17, с.270, 1]:
/>.
Швидкіснийкоефіцієнт: />.
В цій формулі:
За [табл. 1, с.261, 1]: />,
За[табл.5, с. 263, 1]: />;
За[табл.6, с. 263, 1]:/>.
Отже, загальнийшвидкісний коефіцієнт: />.
Таким чиномшвидкість різання:
/>(м/хв);
3. Розрахунковачастота обертання шпинделя визначається за наступною формулою: />, розраховане значенняуточнюємо за паспортом верстата:
/> (об/хв); /> об/хв;
4. Уточнюємозначення швидкості різання: />.
/> (м/хв).
5. Визначаємосили різання при обробці:
Величинитангенційної PZ, радіальної PYіосьової PX складових сили різання визначаються за формулою:
/>.
За [табл. 22, с.274, 1] знаходимо коефіцієнти для визначення складових сили різання:
/>;
/>;
/>.
Поправочнийкоефіцієнт на силу різання являє собою добуток наступних коефіцієнтів:
/>.
За [табл.9, с.264і табл.23, с.275, 1] визначаються поправочні коефіцієнти для складових силирізання в залежності від:
- механічнихвластивостей матеріалу, що оброблюється:
/>;
Поправочнікоефіцієнти що враховують вплив геометричних параметрів:
— головного кутав плані:
КРφХ= 1; КРφУ =1; КРφZ =1;
— передньогокута:
КРγХ= КРγУ = КРγZ =1,0;
— кута нахилу різальної кромки:
КРλХ= 1; КРλУ = 1; КРλZ = 1.
Складові силирізання:
/> (Н);
/> (Н);
/> (Н);
6. Потужністьрізання розраховують за формулою:
/>:
/> (кВт);
7. Визначенняосновного часу:
Основнийтехнологічний час на перехід, підраховується за формулою згідно [р. ІІ, с. 55,4]:
/>,
де l –довжина оброблюваної поверхні (за кресленням) = 44 мм;
l1 – величина на врізання іперебіг інструменту, що визначається за [4].
/>(хв);
Фрезернаоперація
Оскільки точністьповерхні 56,6 мм після обробки не задана, приймемо для даної поверхні – чорновефрезерування. Верстат 6Р12. Призначимо глибину різання t = 1 мм.
Розрахунок режимурізання будемо вести у такій послідовності:
1. Визначаємоподачу:
Приймаємо подачуна зуб фрези sz в межах 0,14...0,24 мм/зуб за [табл.33, с. 283, 1] в залежності від потужності верстата (5...10 кВт),оброблюваного та оброблюючого матеріалів. Враховуючи примітку до [табл. 33, с.283, 1], оскільки ширина фрезерування більша 30 мм, зменшуємо табличнезначення подачі на 30%:
sz ≈0,1 мм/зуб.
Тоді подача наоберт складе:
/> (мм/об).
2. Визначимошвидкість різання (колову швидкість фрези):
/>,
де D = 125мм – діаметр фрези;
B = 56,65 мм – ширинафрезерування;
z = 12 – кількість зубівінструменту.
Значеннякоефіцієнта СV та показників степенів в цій формулівизначаємо за [табл. 39, с. 288, 1] в залежності від типу фрези, виду операції,матеріалу ріжучої частини:
СV =445, q = 0,2, x = 0,15, y = 0,35, u = 0,2, p = 0, m = 0,32.
Т = 180 хв – період стійкості фрези за[табл.40, с. 290, 1], взалежності від її діаметру;
Загальнийпоправочний коефіцієнт на швидкість різання:
/>,
В цій формулі:
За [табл. 1, с.261, 1] поправочний коефіцієнт, що враховує вплив фізико-механічнихвластивостей оброблюваного матеріалу на швидкість різання для сірого чавуну:
/>,
де /> – показник степені,що визначається за [табл. 2, с. 262, 1].
За [табл. 5, с.263, 1] визначаємо поправочний коефіцієнт, що враховує вплив стану поверхнізаготовки на швидкість різання за: />.
За[табл.6, с. 263, 1] визначаємо поправочний коефіцієнт, що враховує впливінструментального матеріалу на швидкість різання: />.
Отже,розрахункова швидкість різання:
/>(м/хв).
3. Розрахунковачастота обертанняінструменту:
/> (об/хв).
4. Хвилиннаподача:
/> (мм/хв)
5. Узгодимо запаспортними даними верстата і остаточно приймемо фактичну частоту обертання: /> (об/хв).
Тоді фактичнахвилинна подача: /> (мм/хв).
Уточнимо значенняшвидкості різання:
/>(м/хв).
6. Визначимозначення складових сили різання:
Знайдемо значенняголовної складової сили різання (при фрезеруванні – колова сила):
/>.
Значеннякоефіцієнта Ср та показників степенів в цій формулівизначаємо за [табл. 41, с. 291, 1] в залежності від типу фрези, оброблюваногоі оброблюючого матеріалів:
Ср =54,5, q = 1,0, x = 0,9, y = 0,74, u = 1,0, w= 0.
Поправочнийкоефіцієнт на якість оброблюваного матеріалу знаходимо в [табл. 9, с. 264, 1]: />.
Отже, колова силадорівнює:
/> (Н).
Величини рештискладових сили різання визначаємо із їх співвідношення з головною складовою –коловою силою за [табл. 42, с. 292, 1]:
Горизонтальнасила (сила подачі): /> (Н).
Вертикальна сила:/> (Н).
Радіальна сила: /> (Н).
Осьова сила: /> (Н).
7. Визначимокрутний моментна шпинделі:
/> (Н∙м).
8. Ефективнапотужність різання:
/>(кВт)
9. Основнийтехнологічний час згідно [п. ІІ, с. 190, 4]:
/>(хв),
деL – довжинашляху, що проходить інструмент в напрямку подачі;
l – довжина оброблюваноїповерхні (за кресленням) = 113,3 мм;
l1 – величина на врізання іперебіг інструменту, що визначається за [дод. 4, арк. 6, с. 378, 4] взалежності від типу фрези (торцева), схеми її установки (несиметрична) й ширинифрезерування (за кресленням = 56,65 мм);
sхв – хвилинна подача фрези,визначена раніше;
3.2 Розрахунокрежиму різання табличним методом
Свердлильнаоперація
Обробкапроводиться на верстаті 2Н55.
Приймаємопопередньо:
покарті 46, с. 110, [4] подачу для свердління поверхонь 1 і 3
Длясвердла Ø30 мм, група подач I – S=0,47–0,57 мм/об
Длясвердла Ø18,5 мм, група подач I – S=0,34–0,43 мм/об
Узгоджуємоза верстатом:
S1=0,45мм/об,
S2=0,315мм/об.
Покарті 58, с. 122, [4] подачу для зенкування поверхонь 1 і3
Длязенкера Ø19,9 мм и зенкера Ø31,8 мм, група подач II – S=0,7мм/об. Узгоджуємо за верстатом:
S3=S4=0,63мм/об.
Дляконічної зенковки (поверхні 2, 4) приймаємо аналогічно, як и длязенкера S=0,7 мм/об
Узгоджуємоза верстатом:
S5=S6=0,63мм/об
Покарті 62, с. 125, [4] подачу для розвертання поверхні 1
Длярозверток Ø20 и Ø32, група подач III – S=1,9 мм/об.
Узгоджуємоза верстатом:
S7=S8= 1,8 мм/об
Швидкістьрізання попередньо визначаємо по карті 47, с. 111, [4], для свердління поверхонь1 і 3.
Дляобробки чавуну група твердості 170-255 НВ і подачі S=0,4:
Придіаметрі свердла більше 20:V1=31 м/хв.
Придіаметрі свердла до 20:V2=27 м/хв.
Покарті 60, с. 123, [4], для зенкування поверхонь 1 і 3 для обробкичавуну група твердості 170-255 НВ, подачі S=0,75, зенкер суцільний Р6М5, глибинарізання 1мм:
V3=V4=22 м/хв.
Приймаємоаналогічну швидкість різання для конічної зенковки (поверхні 2 і 4):
V5=V6=22 м/хв.
Покарті 64, с. 127, [4], для розвертання поверхонь 1 і3 для обробкичавуну група твердості 170-255 НВ, подачі S=2:
V7=V8=5,8 м/хв.
Знаходимочастоти обертання шпинделя для кожної поверхні:
Поверхні1, 3 свердління Ø18,5:
n1=1000V1/(pd1)=1000*27/(3,14*18,5)=464,6хв-1.
Приймаємопо верстату n1=400 хв-1.
Поверхня1, розсвердлювання Ø30.
n2=1000V2/(pd2)=1000*31/(3,14*30)=328,9хв-1.
Приймаємопо верстату n2=315 хв-1.
Поверхня3, зенкування Ø19,9.
n3=1000V3/(pd3)=1000*22/(3,14*19,9)=351,9хв-1.
Приймаємопо верстату n3=315 хв-1.
Поверхня1, зенкування Ø31,8.
n4=1000V4/(pd4)=1000*22/(3,14*31,8)=220,2хв-1.
Приймаємопо верстату n4=200 хв-1.
Поверхня2, зенкування фаски 2х45º конічною зенковкою.
n5=1000V5/(pd5)=1000*22/(3,14*(32+2*2))=194,5хв-1.
Приймаємопо верстату n5=200 хв-1.
Поверхня4, зенкування фаски 1,6х45º конічною зенковкою.
n6=1000V6/(pd6)=1000*22/(3,14*(20+2*1,6))=301,8хв-1.
Приймаємопо верстату n6=315 хв-1.
Поверхня1, розвертання Ø32Н7.
n7=1000V7/(pd7)=1000*5,8/(3,14*32)=57,7хв-1.
Приймаємопо верстату n=50 хв-1.
Поверхня3, розвертання Ø20Н7.
n8=1000V8/(pd8)=1000*5,8/(3,14*202)=92,3хв-1.
Приймаємопо верстату n8=80 хв-1.
Результатирозрахунків режимів різання зводимо в табл. 1.
Таблиця1 Режими різання на свердлильній операції
Номер
поверхні Зміст переходу
Частота обертання шпинделя,
хв-1
Подача,
мм/об 1 Свердління Ø18,5 400 0,315 Розсвердлювання Ø30 315 0,45 Зенкування Ø31,8 200 0,63 Розвертання Ø32Н7 50 1,8 2 Зенкування фаски 2*45º 200 0,63 3 Свердління Ø18,5 400 0,315 Зенкування Ø19,9 315 0,63 Розвертання Ø20Н7 80 1,8 4 Зенкування фаски 1,6*45º 315 0,63
4. Стислі відомості про інструментальні матеріали
Матеріал інструментівна свердлувальній операції (зенкерів, свердел, розверток, зенковки) –швидкорізальна сталь Р6М5.
Основні відомостіщодо матеріалу свердла для обробки отворів визначимо згідно [с. 48, п. 3.4., 5].
Основним легуючимелементом швидкорізальних сталей є вольфрам (Р), який взаємодіє з вуглецем,завдяки чому сталь набуває високої твердості, температуро- і зносостійкості.Окрім того, сталь містить молібден (М), який є хімічним аналогом вольфраму. Легуваннямолібденом сприяє підвищенню теплопровідності сталі. Вольфрамо-молібденовісталі більш пластичні і куються краще, ніж вольфрамові, мають нижчий балкарбідної неоднорідності.
До хімічного складусталі Р6М5 входить 6% вольфраму (W) та 5% молібдену (Mo).
Сталь Р6М5доцільно застосовувати при виготовленні інструментів, що використовуються при невеликихшвидкостях різання, але з великими перерізами шару, що зрізається, тобто приважкому силовому режимі. Внаслідок високої пластичності сталь придатна длявиготовлення інструментів методами пластичного деформування.
Основнівластивості сталі Р6М5:
- твердість:62...64 HRC;
- теплостійкість,θ: 620°С;
- границяміцності на згин, σзг: 2900...3100 МПа;
- швидкостірізання, v: 25...35 м/хв.
Матеріалтвердосплавних пластин торцевої фрези та прохідногоо різця – вольфрамовий(однокарбідний) твердий сплав ВК6 [с. 50, п. 3.5., 5]. Основою твердогосплаву ВК6 є карбіди вольфраму (WC), що мають високу тугоплавкість імікротвердість, їх зерна з’єднуються між собою кобальтом (Co). Чимбільше в сплаві WC, тим вища твердість і теплостійкість і менша міцністьсплаву. Твердий сплав ВК6 характеризується високою твердістю, теплостійкістю ташвидкостями різання, проте має відносно низьку міцність на згин. Застосовуєтьсядля чорнової і напівчистової обробки чавунів і кольорових сплавів.
Хімічний складсплаву ВК6: 6% кобальту (Co), решта – 94% карбідів вольфраму (WC).
Основні властивостітвердого сплаву ВК6:
- твердість:87...90 HRА;
- теплостійкість,θ: 800...900 °С;
- границяміцності на згин, σзг: 1000...1200 МПа;
- швидкостірізання, v: 90...300 м/хв.
5. Встановлення взаємозв’язку елементів режиму різання та параметрівперерізу шару, що зрізається
Точіння
На (рис. 4)зображені елементи різання при обточуванні заготовки прохідним різцем згідно[6]. Глибина різання рівна припуску на обробку на даному переході: t = 1мм.
Подача на обертзаготовки встановлена у п.3. даної роботи і рівна S = 0,35 мм.
Товщина шару, щозрізається, рівна: /> (мм).
Ширина шару, щозрізається: /> (мм).
/>
Рис. 4. Елементирізання при розточуванні
Торцевефрезерування
/>
а б
Рис. 5. Схемизрізання припуску при торцевому фрезеруванні
На (рис. 5)зображені схеми зрізання припуску при фрезеруванні поверхні торцевою фрезоюзгідно [с. 228, 6]. На (рис 1, а) глибина різання t = 1 ммрівна припуску на обробку на заданому переході. В = 56,65 мм –ширина фрезерування (рівна ширині оброблюваного пазу). D = 125 мм –діаметр фрези.
Приймемо длянашого випадку симетричне фрезерування (рис. 5). Кут контакту торцевої фрези />. Товщина шару, щозрізається, яка відповідає кожному значенню кута /> визначаєтьсяспіввідношенням />. Ширина шару, щозрізається для торцевих фрез рівна />, де /> – кут нахилу ріжучоїкромки, /> – головний кут в планіріжучої кромки зуба торцевої фрези.
Свердлильнаоперація
/>
Рис. 6. Елементирізання при: а – свердлінні, б – розсвердлюванні (розвертанні, зенкеруванні)
При свердлуваннів суцільному матеріалі (рис. 6, а) глибина різання рівня половині оброблюваногодіаметру (діаметру свердла):
/> (мм).
Щоб знайти подачуна зуб інструменту, слід розділити на кількість зубів знайдену в п. 3 подачу наоберт (кількість зубів для свердла –
2): /> (мм/зуб).
Товщина шару, щозрізається, рівна:
/> (мм).
Ширина шару, щозрізається:
/> (мм).
При обробціпопередньо обробленого отвору (розсвердлювання, зенкерування, розвертання) –рис. 6, б – глибина різання визначається так:
/> (мм).
Товщина шару іширина шару, що зрізаються, визначаються аналогічно.
Література
1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./ Подред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.:Машиностроение, 1985. – Т2 – 496 с.
2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./ Подред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.:Машиностроение, 1985. – Т1 – 657 с.
3. Режимы резания металлов: Справочник / Под ред. Ю.В.Барановского. – М.: Машиностроение, 1972. – 364 с.
4. Общемашиностроительные нормативы режимов резаниядля технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть І. Токарные,карусельные, токарно-револьверные, алмазно-расточные, сверлильные, строгальные,долбежные и фрезерные станки. Изд. 2-е, М: Машиностроение, 1974. – 406 с.
5. Виговський Г.М. Теорія різання: Навч. посібн. –Житомир: ЖДТУ, 2006. – 250 с.
6. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов:Учебн. для вузов. – М.: Высш. шк., 1985. – 304 с.