“Різання матеріалів, верстати та інструменти”
Завдання № 1
Вимоги, що ставляться до матеріалів, зяких виготовляють різальний інструмент (привести марки найбільш вживанихматеріалів з легованих сталей, твердих сплавів, мінералокерамічних ісинтетичних матеріалів).
В сучасному машинобудуванні застосовуютьвелику кількість найрізноманітніших різальних інструментів.
Продуктивність різального інструментузначною мірою залежить від фізико-механічних властивостей матеріалу з якогойого виготовлено. Наприклад, при роботі різцем із швидкорізальної сталіпродуктивність у 3 – 5 разів вища, ніж при роботі різцем з вуглецевоїінструментальної сталі.
У процесі різання різальна частинаінструменту зазнає великого тиску, тертя і нагрівання. Ці режими роботизумовлюють ряд вимог, яким повинні відповідати матеріали, призначені длявиготовлення різального інструменту.
Робоча частина різального інструментуповинна перш за все виготовлятися з матеріалу з високою твердістю. Різанняможливе тільки тоді, коли твердість матеріалу інструменту у кілька разівперевищує твердість оброблюваного матеріалу. Матеріал для різальнихінструментів повинен бути теплостійким, тобто зберігати свої різальнівластивості, зокрема твердість, при високих температурах.
Матеріал з якого виготовляєтьсярізальний інструмент повинен мати високі механічні характеристики та відповіднув'язкість.
Під впливом тертя, що виникає під часрізання, різальна частина інструменту спрацьовується і він затуплюється. Чимшвидше відбувається спрацювання, тим нижча стійкість інструменту. Томуінструментальні матеріали мають бути стійкими проти спрацювання.
Матеріал, який застосовують длявиготовлення різального інструменту, повинен також бути недефіцитним і матинизьку вартість.
Різні металорізальні інструментипрацюють не в однакових умовах. Знімають, наприклад, різні стружки по товщині зрізними швидкостями. Багато інструментів у процесі роботи нагріваються довисокої температури, а деякі залишаються маже холодними. На різальніінструменти діють різні по величині сили тертя об оброблюваний матеріал, томувідповідний матеріал для виготовлення інструменту вибирають залежно від умовйого роботи.
Для виготовлення різального інструментузастосовують вуглецеву інструментальну, леговану інструментальну ішвидкорізальну сталі, тверді сплави, мінералокерамічні і абразивні матеріали,алмази.
З легованих сталей найбільшогозастосування у виробництві металорізального інструменту набули хромисті (9Х, Х),хромокременисті (6ХС, 9ХС), хромовольфрамові (ХВ5, 4Х8В2) іхромовольфрамомарганцевисті (ХВГ, 9ХВГ) сталі. З них виготовляють мітчики,плашки, свердла, розвертки, різці, протяжки, фрези ті інший різальнийінструмент.
Інструментальні леговані сталі зпідвищеним вмістом вольфраму, хрому, ванадію, кобальту і молібдену називаютьсяшвидкорізальними. Найбільш поширеними швидкорізальними сталями, яківикористовують для виготовлення різального інструменту є Р18, Р9, Р12, Р6М5,Р18Ф2, Р9К5, Р9Ф5, Р10К5Ф5.
Застосування твердих сплавів даєможливість збільшити швидкість різання у 8 – 10 разів порівняно зшвидкорізальними сталями.
Металорізальні тверді сплави, якізастосовують для виготовлення різального інструменту поділяють на три групи:
а) вольфрамові (ВК2, ВК4, ВК6, ВК8 таін.);
б) титановольфрамові (Т30К4, Т15К6,Т14К8 та ін.);
в) титанотанталовольфрамові (ТТ7К12,ТТ7К15, ТТ20К9 та ін.).
Основу мінералокерамічних сплавівстановить спечкний окис алюмінію (Al2O3). Найкращі марки міералокерамічнихінструментальних матеріалів, які мають високі різальні властивості – це Цм-332та ВОК-60.
Абразивні матеріали, яківикористовують, в основному, для остаточної обробки деталей машин, поділяютьсяна природні і штучні.
Із штучних абразивних матеріалів тепернайпоширеніші електрокорунд, карбід кремнію, карбід бору, алмаз. Залежно відпроцентного вмісту карбіду кремнію розрізняють карбід кремнію зелений, звмістом не менш як 97% SiC, і карбід кремнію чорний, з вмістом SiC до 95%. Карбідкремнію зелений використовують в основному для заточування твердосплавного імінералькерамічного різального інструменту.
Завдання №2
Проводиться зовнішнє точіння деталірізцем з головним кутом в плані />, глибиною різання t = 4мм.Визначити величину активної частини різальної кромки різця.
/>
Дано: />;
t = 4мм.
/>
Знайти: b — ?
Розв'язування.
Активною частиною різальної кромкирізця при зовнішньому точінні деталі буде ширина зрізуваного шару b, якавизначається за формулою:
/>; />
Відповідь: b = 4,62 мм.
Завдання № 3
За приведеними німими кінематичнимисхемами головного руху металорізальних верстатів згідно свого варіанту показатиспособи закріплення на валах елементів приводу (шківи, шестерні, муфти та ін.)та визначити:
а) групу верстата;
б) можливе число ступенів частотиобертання шпинделя;
в) найбільшу і найменшу частотуобертання шпинделя верстата за хвилину;
г) описати роботу коробки швидкостей поприведеній схемі.
/>
Розв'язування.
а) верстат відноситься до першої групи (токарна).
б) можливе число ступенів частотиобертання шпинделя: />.
в) 1. найбільша частота обертанняшпинделя верстата за хвилину:
/>
2. найменша частота обертання шпинделяверстата за хвилину:
/>
г) обертання шпинделя передається віделектродвигуна (N = 4,5 кВт;
n = 1440 хв-1) через клинопасовупередачу /> навал ІІ; з вала ІІ на вал ІІІ передача руху йде через блок шестерень Б1 ішестерні вала ІІІ, при цьому будуть такі варіанти передачі руху 41 – 26 або 39– 31. На валу IV знаходяться два подвійні блоки шестерень Б2 і Б3, шестерні,яких входячи в зачеплення з нерухомими шестернями вала ІІІ, надають валу IVчотири різні частоти обертання: 19 – 38, 14 – 44, 26 – 32,
31 – 25. На валу VI знаходитьсякулачкова одностороння муфта М. При включенні муфти М, рух з вала IV на валшпинделя VI передається через клинопасову передачу />. Якщо муфта М виключена, тодіпередача руху йде: з вала IV на вал V через клинопасову передачу /> і зубчасті колеса />; з вала V навал шпинделя VI обертання передається через зубчасті колеса 20 – 80.
Завдання № 4
Згідно свого варіанта заданої деталі,розробити маршрутний технологічний процес виготовлення деталі з виборомзаготовки відповідно заданому кресленню і виду виробництва. Завданнявиконується в слідуючому порядку:
Подати креслення деталі в масштабі 1:1на форматі А4 або А3.
Розробити маршрутний технологічнийпроцес виготовлення деталі з вибором заготовки відповідно до заданого кресленняі виду виробництва.
Вибрати типи верстатів, інструменти іпристрої для виготовлення деталі.
Розрахувати режими різання для однієїоперації.
Матеріал заготовки: сталь 45,виробництво дрібносерійне.
Вибір заготовки
Так як виробництво дрібносерійне, тоекономічно вигідно отримувати заготовки для виготовлення даної деталі (зубчастеколесо) у виді поковок.
Розміри поковки: Ø1 = 314 мм; Ø2= 204 мм; L = 108 мм.
/>
Маршрутний технологічний процесвиготовлення деталі.
05. Заготівельна.
Поковка: розміри Ø1 = 314 мм; Ø2= 204 мм; L = 108 мм.
10. Токарна.
Обладнання: Токарно-гвинторізальнийверстат мод. 16К50П.
Установити, закріпити і зняти заготовкуза Ø1 = 314 мм в трьохкулачковому патроні.
Підрізати торець в розмір L = 105 мм; Ø2= 204 мм (чорнова обробка).
Підрізати торець в розмір L = 104 мм; Ø2= 204 мм (чистова обробка).
Інструмент: різець підрізний зпластиною із твердого сплаву Т5К10.
Проточити зовнішню циліндричну поверхнюз Ø2 = 204 мм до Ø 200 мм на довжині L = 50 мм.
Проточити фаску на ободі Ø 200мм, 3×45°
Інструмент: різець прохідний відігнутийз пластиною із твердого сплаву Т5К10.
15. Токарна.
Обладнання: Токарно-гвинторізальнийверстат мод. 16К50П.
Установити, закріпити і зняти заготовкуза Ø = 200 мм в трьохкулачковому патроні.
Підрізати торець в розмір L = 101 мм; Ø1= 314 мм (чорнова обробка).
Підрізати торець в розмір L = 100 мм; Ø1= 314 мм (чистова обробка).
Інструмент: різець підрізний зпластиною із твердого сплаву Т5К10.
Проточити зовнішню циліндричну поверхнюз Ø = 314 мм до Ø 310 мм на довжині L = 50 мм.
Проточити фаску на торці Ø 310мм; 1×45° мм.
Проточити фаску на Ø 310 мм; 1×45° мм із сторони хвостовика.
Інструмент: різець прохідний відігнутийз пластиною із твердого сплаву Т5К10.
Свердлити отвір в розмір Ø 24мм; L = 100 мм.
Інструмент: свердло спіральне Ø24 мм.
Розточити центральний отвір наскрізь з Ø24 мм до Ø 145 мм; L = 100 мм.
Проточити в центральному отворі фаску 1×45° мм.
Інструмент: різець розточний для обробкинаскрізних отворів з пластиною із твердого сплаву Т5К10.
20. Токарна.
Обладнання: Токарно-гвинторізальнийверстат мод. 16К50П.
Установити, закріпити і зняти заготовкуза Ø = 310 мм в трьохкулачковому патроні.
Проточити фаску в центральному отворі 1×45° мм.
Інструмент: різець розточний дляобробки наскрізних отворів з пластиною із твердого сплаву Т5К10.
25. Протягувальна.
Обладнання: горизонтально-протяжнийверстат мод. 7Б55.
Установити, закріпити і зняти заготовкув захватах верстата.
Протягнути шпоночний паз в розмір b =28H9 мм, де b – ширина паза;
t = 6,5 мм.
Інструмент: протяжка плоска: z = 23; b= 28 мм.
30. Свердлильна.
Обладнання: вертикально-свердлильнийверстат мод. 2Н135.
Установити, закріпити і зняти заготовкув захватах верстата.
Свердлити два глухі отвори в розмір Ø16 мм; l = 25 мм.
Інструмент: Свердло спіральне дляобробки глухих отворів Ø 16 мм.
Зняти фаски на обох отворах 1×45° мм.
Інструмент: Свердло спіральне Ø20 мм.
35. Зубо-фрезерна.
Обладнання: зубофрезерувальний верстатмод. 5К324.
Установити, закріпити і зняти заготовкуна оправці верстата.
Фрезерувати зуби: m = 3; z = 100; />; L = 50 мм; Dc= 300 мм,
де Dс – діаметр ділильного кола.
Інструмент: черв'ячна фреза підвищеноїточності класу АА (ГОСТ93-24-60), матеріал фрези Р18, m = 3; d = 40 мм; Dс =112 мм.
40. Термічна.
Обладнання: електропіч.
Відпустити заготовку з наступнимгартуванням.
45. Контрольна.
Розрахунок режимів різання.
15. Токарна.
Обладнання: Токарно-гвинторізальнийверстат мод. 16К50П.
Установити, закріпити і зняти заготовкуза Ø = 200 мм в трьохкулачковому патроні.
Перехід 4. Проточити зовнішнюциліндричну поверхню з Ø = 314 мм до Ø 310 мм на довжині L = 50мм.
Вибираємо токарний прохідний відігнутийрізець з пластиною із твердого сплаву Т5К10: В×Н = 16×25 мм.
Геометричні параметри різальної частинирізця: /> [4, С. 188, 190 ]. Довжина різця 150 мм.
Глибина різання:
/>
Назначаємо по табл. [ 4 ] подачу:
S = 0,7 …1,2 мм/об.
Коректуємо по паспорту верстата S = 0,7мм/об.
Вибираємо по табл. [ 4 ] періодстійкості різця: Т = 60 хв.
Визначаємо швидкість різання, допустимурізцем:
/> м/хв.
Постійний коефіцієнт /> беремо з табл. [ 4, С.422 ], а також показники степенів />:
/>= 340 (при S > 0,7 мм/об);
/>
/>загальний поправочний коефіцієнт.
/>
Поправочні коефіцієнти вибираємо зтабл. 9 – 13 [ 4 ].
/>
/> />
/> м/хв.
Визначаємо число обертів шпинделяверстата:
/> об/хв.
Коректуємо по паспорту верстата: /> об/хв.
Тоді /> м/хв.
Силу різання Рz визначаємо по формулі:
/> (кгс).
/> [ 4, С. 429 ]. />
/> />, табл. [ 4 ]; />
/> />
/> кгс.
Потужність різання визначаємо заформулою:
/> кВт.
Потрібна потужність електродвигунаверстата:
/> кВт.
Машинний час визначаємо за формулою:
/>;
/> /> /> /> />
/> хв.
Література
1. Різання матеріалів, верстати таінструменти під ред. О.І. Гедвило 1980 р.
2. М.Е. Егоров «Технологиямашиностроения» 1965 г. – М. «Высшая школа».
3. С.А. Картавов «Технологиямашиностроения». – К. 1984 г.
4. А.Н. Малов и др. «Справочниктехнолога машиностроителя» т.2. – 1972 г.
5. В.В. Лоскутов «Шлифованиеметаллов». – 1979 г.
6. А.М. Кучер «Металлорежущиестанки». – 1965 г.