Резание металлов

В результате выполнения контрольной работы были произведены расчёты оптимального режима резания спиральным сверлом и произведены расчёты затраченного времени. Для выполнения работы был задан обрабатываемый материал и исполняемую работу. Проведя расчёты по выполнению назначеной работы был выбран инструмент, который в последствии требовалось сконструировать. Выбран материал и геометрические параметры сверла, тип и габаритные размеры.

Выполнен рабочий чертёж сверла в формате А3. СОДЕРЖАНИЕ Введение 1. Выбор оборудования 1.1 Общие данные станка 1.2 Общие сведения об обработке 2. Порядок выполнения работы 2.1 Выбор инструмента 2.2 Выбор режима резания 2.3 Выбор скорости и числа оборотов 2.4 Проверка режима… 3. Второй этап «Развётывание» 3.1

Выбор подачи 3.2 Выбор скорости резания и числа оборотов 4. Определение основного технологического времени 5. Проектирование спирального сверла 5.1 Обоснование выбора материала 5.2 Обоснование выбора геометрии… 5.3 Расчёт и назначение… Определение количество переточек 6. Литература ВВЕДЕНИЕ Сущность технологии изготовления деталей машин состоит в последовательном использовании

различных технологических способов воздействия на обрабатываемую заготовку с целью придать ей заданную форму и размеры указанной точности. Одним из таких способов является механическая обработка заготовок резанием. Она осуществляется металлорежущим инструментом и ведётся на металлорежущих станках. Все способы и виды обработки металлов основаны на срезании припуска и преобразования его в стружку, составляют разновидности, определяемые термином «резание металлов».

Самым выгодным режимом резания называется такой, при котором обеспечиваются наибольшая производительность и наименьшая себестоимость обработки при этом не нарушая качества изделия. При назначении элементов режима резания необходимо наиболее полно использовать режущие свойства инструмента, а также кинематические и динамические данные станка. При этом должно быть обеспечено заданное качество обработанной детали.

Назначение режима резания – это выбор скорости, подачи и глубины резания, обеспечивающий требуемый период стойкости инструмента. Выбор метода расчёта диктуется конкретными условиями. В основном это затраченное время и качество обработки. Для этого выпущено достаточное количество литературы, которое с изменением технологии и новыми требованиями всё больше пополняется. Единственно что требуется правильно в них ориентироваться и более точно использовать

их по назначению. ЗАДАНИЕ: На выполнение контрольной работы по курсу «Режущий инструмент». Расчитать и сконструировать спиральное сверло из быстрорежущей стали для сверления отверстия ø40– глубиной 100 мм. в заготовке, под последующую технологическую операцию, (отверстие развернуть развёрткой ci = 40 мм.). Материал заготовки – Сталь 45ХН, НВ 207. Форму заточки выбрать самостоятельно. Диаметр сверла выбрать по справочнику.

1. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ 1.1 Обработку заготовки проведём на вертикально – сверлильном станке 2А135 представленном на Рис. 1. НАЗНАЧЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНО – СВЕРЛИЛЬНОГО СТАНКА: Вертикально – сверлильные станки (см.рис. 5.3.) предназначены для выполнения следующих работ: сверление, рассверливание, зенкерование и развёртывание отверстий, а также нарезание внутренних резьб машинными мечиками. Сверлильный станок состоит из: 1 – станина;

2 – электродвигатель; 3 – коробка скоростей; 4 – рукоятки управления механизма скоростей; 5 – рукоятки управления механизма коробки подач; 6 – коробка подач; 7 – рукоятка включения механи-ческой подачи; 8 – рукоятка пуска, останова и реверса шпинделя; 9 – шпиндель; 10 – стол; 11 – рукоятка подъёма стола ОБЩИЕ ДАННЫЕ СТАНКА: Вертикально-сверлильный станок 2Н135

Мощность двигателя Nдв.= 4,5 кВт. КПД станка  = 0,8. 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 Рmax =15000 Н. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ОБРАБОТКЕ Наиболее распрост-раненный метод получения отверстий резанием

– сверление. Движение резания (главное движение) при сверлении – вращатель-ное движение, движение подачи – поступательное. В качестве инструмента при сверлении приме-няются сверла. Самые распространенные из них – спиральные, предназначены для сверления и рассвер-ливания 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 сверел 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 ГОСТ 1677 – 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. При рассверливании отверстий подача, рекомендуемая для сверления, может быть увеличена в 2 раза.

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ На вертикально-сверлильном станке 2Н135 обработать сквозное отверстие диаметром 40 Н7 (Ra = 6,3 мкм.), l = 100 мм. Материал заготовки, сталь 45ХН НВ 207. Механические свойства «Сталь 45ХН» (Данные взяты из справочника сталей) Состояние поставки КП 395 Сечение 100 – 300 мм. σ0,2 = 395 МПа δ5 = 15 % KCU = 54 Дж/м2 σВ = 615

МПа ψ = 40 % НВ = 187 – 229 Предназначение материала Сталь 40ХН: – коленчатые валы, шатуны, шестерни, шпиндели, муфты, болты и другие ответственные детали. Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить режим резания по таблицам нормативов, определить основное время. 2.1 Выбор инструмента. Согласно исходных данных, (заданных по заданию), операция выполняется в два этапа: сверление, и развёртывание. Для сверления

Сталь 45ХН НВ207 согласно [7] выбираем сверло D = 39,5 мм из стали Р18, ГОСТ 10903 – 77 заточенное по методу В.И. Жирова, 2 = 118; 2 0 = 70; для развертывания – цельную развертку D = 40 мм,  = 5 из стали Р18. Рис. 2.2 Геометрические и конструктивные элементы сверла с коническим хвостовиком:

1 – передняя поверхность лезвия; 2 – главная режущяя кромка; 3 – вспомогательная режущая кромка; 4 – главная задняя поверхность лезвия; 5 – вспомогательная задняя поверхность лезвия; 6 – вершина лезвия; 7 – крепёжная часть инструмента. Первый этап: 2.2 Выбор режима резания. Расчет режимов резания выполним в традиционной последовательности с использованием

данных работы [7]. 2.2.1 Выбор подачи. Для сверления заготовки НВ 2.2.2 207 сверлом диаметром 39,5 мм выбираем подачу (по таблице 25 стр. 277 [2]), S = 0,48  0,58 мм./об. При сверлении отверстия глубиной l ≤ 3D поправочный коэффициент КlS = 1 из этого следует: S = 0,48  0,58 мм./об. По паспорту станка устанавливаем ближайшую подачу к расчетной: –

S = 0,56 мм./об. 2.3 Выбор скорости и числа оборотов. Исходя из диаметра сверла 39,5 мм. (выбранной по таблице 42 стр. 142 [2]) скорость резания для данного случая V = 21  24 м./мин (выбираем по таблице 10 стр. 309 [2] том 1), число оборотов шпинделя вычислим по формуле: По теоретически найденой частоте вращения шпинделя (принимают ближайшее меньшее значение) подберём

число оборотов шпинделя существующие по паспорту станка, оно состовляет nН = 125 об./мин. Учитывая поправочные коэффициенты на заточку сверла по методу В.И. Жирова (ЖДП) Кфv = 1,05, на длину сверления (l ≤ 3D), Кlv = 1,0 (таблица 31, стр. 280 [2]) и на механические свойства заготовкм НВ 207 Кмv = 1,196 (Поправочный коэффициент Кмv, вычислим по формуле взятой из таблицы 1 стр.

261 [2] том 2): получаем расчетное число оборотов в минуту: n = nн  Кфv  Кlv  Кмv = 125  1,05  1,0  1,196 = 157 об/мин. Ближайшее число оборотов по паспорту станка n = 125 об/мин. Тогда фактическая скорость резания будет равна 2.4 Проверка выбранного режима по осевому усилию и мощности.

Для установленных условий сверления D = 39,5 мм, S = 0,56 мм./об. и n = 125 об./мин проведём следующие вычисления: Крутящий момент, Н•м, и осевую силу, Н, при сверлении расчитаем по формулам: где коэффициэнты: (из таблицы 32, стр. 281 [2] том 2) крутящий момент: – СМ = 0,0345; q = 2,0; у = 0,8 осевой силы: – СР = 68; q = 1,0; у = 0,7 Вычислим требуемую мощность затрачиваемую на обработку заготовки детали по формуле: (взятой из [2] стр.

280 том 2) Вычислим мощность на шпинделе Nшп. и сопоставим с затрачиваемой мощностью на обработку заготовки, Nе. Nшп. = Nдв. •  = 4,5 • 0,8 = 3,6 кВт. Из данного расчёта режима резания, мы видим что станок оказался на пределе мощности, но исходя из запаса прочности станка, данное изделие возможно изготавливать на данном оборудовании, в крайнем случае придётся заменить станок на более мощный. Второй этап: Развёртывание 3.1

Выбор подачи. Для развертывания отверстия в Стали 45ХН НВ  200 машинной разверткой D = 40 мм (со вставными ножами из быстрорежущей стали ГОСТ 883 – 80 с коническим хвостовиком, табл 49 стр. 156 [2] том 2), с чистотой поверхности отверстия Ra = 1,6 мкм. рекомендуется подача S = 1,4  1,5 мм./об. Ближайшая подача по паспорту станка

S = 1,12 мм./об. 3.2 Выбор скорости резания и числа оборотов. Для развертывания отверстия диаметром 40 мм. с подачей S = 1,12 мм./об. рекомендуется число оборотов nн = 105 об./мин. С учетом поправочного коэффициента на обрабатываемый материал Сталь 40ХН НВ200 Кмn = 0,88. Тогда: Скорость резания

V, м./мин при развёртывания вычислим по формуле: где: (из таблицы 29 стр. 279 [2] том 2) СV = 10,5; q = 0,3; х = 0,2 y = 0,65; m = 0,4. где: (из таблицы 30 Стр. 280 [2] том 2) Т = 80 мин. Общий поправочный коэффициент KV, влияющий на скорость резания, определим по формуле: где: (из таблицы 1 – 4, 6 стр. 261 – 263 [2] том 2) KмV = 1,196 ; KиV = 1,0 ; KlV = 1,0

Число оборотов определим по формуле: n = nн  Кмn = 105  0,88 = 92 об/мин. Ближайшее число оборотов по паспорту станка n = 90 об/мин. Фактическая скорость резания: 4. Определение основного (технологического) времени. Величина врезания и перебега инструментов l1 при работе на проход для сверла с двойной заточкой равна 21 мм.; для развертки 30 мм. При длине отверстия l = 100 мм основное (технологическое) время каждого перехода

равно: Основное время операции: T0 = t01 + t02 = 1,73 + 1,29 = 3,02 мин. 5. Проектирование спирального сверла. Обоснование использования инструмента. Спиральное сверло 39,5 предназначено для сверления сквозного отверстия диаметра 39,5+ мм. на глубину 100 мм. в заготовке детали. 5.1 Обоснование выбора материала режущей и хвостовой части сверла. Для экономии быстрорежущей стали все сверла с цилиндрическим хвостовиком диаметром более 8 мм и сверла

с коническим хвостовиком более 6 мм изготовляются сварными. В основном, сверла делают из быстрорежущих сталей. Твердосплавные сверла делают для обработки конструкционных сталей высокой твердости (45 56 HRC). Исходя из твердости обрабатываемого материала – 207 НВ, принимаем решение об изготовлении сверла из быстрорежущей стали

Р18 ГОСТ 10903 – 77. Крепежную часть сверла изготовим из стали 40Х (ГОСТ 454 – 74). 5.2 Обоснование выбора геометрических параметров сверла. Задний угол . Величина заднего угла на сверле зависит от положения рассматриваемой точки режущего лезвия. Задний угол имеет наибольшую величину у сердцевины сверла и наименьшую величину – на наружном диаметре. Рекомендуемые величины заднего угла на наружном диаметре приведены в (2, стр.151,

табл.44). По этим рекомендациям выбираем: .= 8°. Рис. 5.1 Углы спирального сверла в системе координат а) – статической; б) – кинематической. Передний угол. Также является величиной переменной вдоль режущего лезвия и зависит, кроме того, от угла наклона винтовых канавок  и угла при вершине 2. Передняя поверхность на сверле не затачивается и величина переднего угла на чертеже не проставляется.

Угол при вершине сверла. Значение углов 2для свёрл, используемых для различных обрабатываемых материалов приведены в (2, стр.152, табл.46). По этим рекомендациям принимаем: 2&am p;#61472;118°. Угол наклона винтовых канавок. Угол наклона винтовых канавок определяет жесткость сверла, величину переднего угла, свободу выхода стружки и др. Он выбирается в зависимости от обрабатываемого материала

и диаметра сверла. По (6,табл.5) назначаем  = 30°. Угол наклона поперечной кромки. При одном и том же угле  определенному положению задних поверхностей соответствует вполне определенная величина угла  и длина поперечной кромки и поэтому угол служит до известной степени критерием правильности заточки сверла. По рекомендациям (2, стр152, табл.46) назначаем:  = 45°.

5.3 Расчет и назначение конструктивных размеров сверла. Спиральные сверла одного и того же диаметра в зависимости от серии бывают различной длины. Длина сверла характеризуется его серией. В связи с тем, что длина рабочей части сверла определяет его стойкость, жесткость, прочность и виброустойчивость, желательно во всех случаях выбирать сверло минимальной длины. Серия сверла должна быть выбрана таким образом, чтобы lо

ГОСТ ≥ lо расч. Расчетная длина рабочей части сверла lо , равна расстоянию от вершины сверла до конца стружечной канавки, может быть определена по формуле: lо = lр + lвых + lд + lв + lп + lк + lф, где: lр – длина режущей части сверла lр = 0.3 • dсв = 0.3 • 39,5 = 11.85 мм.; lвых – величина выхода сверла из отверстия lвых = 3 мм.; lд – толщина детали или глубина сверления, если отверстие сквозное lд = 100 мм.; lв – толщина кондукторной в тулки lв = 0 ; lп – запас на переточку lп =  l

• (i +1), где  l – величина, срезаемая за одну переточку, измеренная в направлении оси,  l = 1 мм.; i – число переточек i = 40; lп = 1 • (40 + 1) = 41 мм.; lк – величина, характеризующая увеличение длины сверла для возможности свободного выхода стружки при полностью сточенном сверле; lф – величина, характеризующая уменьшение глубины канавки, полученной при работе канавочной фрезы: lк + lф = 1,2 • dсв = 1,2 • 39,5 = 47,4 мм тогда: l0 = 11,85 + 3 + 100 + 0 + 41 + 47,4 = 203,25 мм.

В соответствии с ГОСТ 10903 – 77 ("Сверла спиральные из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком") уточняем значения l0 и общей длины L : l0 ГОСТ = 200 мм; L = 349 мм. Положение сварного шва на сверле : lс = l0 + (2 3) = 203 мм. Диаметр сердцевины сверла dс выбирается в зависимости от диаметра сверла и инструментального материала (6, стр.12): dс = 0,15 • dсв = 0,15 • 39,5 ≈ 6 мм.

Ширина ленточки fл = (0,45 0,32) • sqrt(dс) = (0,45…0,32) • 6 = 2,7 мм. Высота ленточки hл = (0,05 0,025) • dс = (0,05…0,025 • 6 = 0,3 мм. Хвостовик сверла выполняется коническим – конус Морзе № 4 АТ8 ГОСТ 2848 – 75 (6, табл.2 и 3). Центровые отверстия на сверлах изготовляются в соответствии с ГОСТ 14034 – 74 (6, рис.5). Определение количества переточек.

Общая длина стачивания: lо = lк – lвых – Δ – lр, где: lвых – величина, характеризующая увеличение длины сверла для возможности свободного выхода стружки при полностью сточенном сверле; lр – длина режущей части сверла lр = 0,3 • dсв = 0,3 • 39,5 = 11,85 мм.; lк – длина стружечной канавки;  = 17 мм; lо = 200 – 3 – 17 – 11,85 = 168,15 мм. Число переточек: n = lo/l = 168,15/0,8 = 210 переточек. l – величина стачивания за одну переточку.

6.0 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 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 технолога-машиностроителя.

В двух томах. Т.2. Под ред. А.А. Малова . – М.: Машиностроение, 1972. 4. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 1. – М.: Машиностроение, 1967. 5. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 2. – М.: Машиностроение, 1967. 6. Справочник по обработке металлов резанием.

Абрамов Ф.Н. и др. – К.: Техника, 1983. 7. Справочник нормировщика-машиностроителя: в 2 т./Под ред. Е.М. Стружестраха. – М.: ГОСИздат, 1961. – Т,2. – 892 с.