Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Кафедра «Технология машиностроения»

Методические указания

к лабораторным работам по дисциплине

«Современные методы проектирования процесс

сов механической обработки»

для студентов направления 151900.68

«Конструкторско-технологическое обеспечение

машиностроительных производств»

Магнитогорск, 2012

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Современные методы проектирования процессов механической обработки» для студентов по направлению 151900.68 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» - Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «МГТУ» , 2012.

Составитель Н.Н. Огарков, Е.С.Шеметова

В оформлении методических указаний принимал участие

С.А. Савиных, студент гр. КТМа-12

Лабораторная работа №1 выбор геометрических параметров токарных резцов

Цель работы: изучение требований к выбору геометрических параметров резцов, ознакомление с методикой выбора углов, заточки резца и их измерениями с использованием угломеров, а так же обоснованием соответствия выбранных геометрических параметров резцов техническим условиям на обработку заданной поверхности.

Оборудование, приспособление и инструменты:

1. Токарно-винторезный станок.

2. Набор резцов с различными конструкциями, материалами и геометрией заточки режущей части резцов.

3. Настольный угломер.

4. Штангенциркуль.

5. Методические указания по выполнению лабораторной работы.

Основные положения по выбору режущего инструмента.

Выбор инструментального материала. Режущая часть то­карных проходных резцов в большинстве случаев выполняется из быстрорежущей стали и металлокерамических твердых сплавов. Выбор группы твердого спла­ва определяется родом и механическими свойствами обрабатывае­мого материала.

При выборе марки твердого сплава в пределах каждой группы необходимо руководствоваться следующим основным правилом: чем тяжелее условия работы инструмента в силовом отношении, тем боль­ше кобальта должен содержат твердый сплав. Свойства твердых спла­вов определяются не только их составом, но и размером зерен карби­да вольфрама. Уменьшение размеров зерен несколько снижает проч­ность, но повышает твердость и износостойкость сплава.

В табл.1 приведены рекомендации по выбору марок твер­дых сплавов при обтачивании заготовок из стали и чугуна.

Таблица 1.

Рекомендации по выбору марок твердого сплава

Условия обработки	Марка твердого сплава при обтачивании
	стали	чугуна
Черновое точение с большими сечениями среза, точение по литейной или штамповочной корке, точение с ударами Непрерывное черновое точение со средними сече­ниями среза, получистовое точение Чистовое точение с малыми сечениями среза при. высоких скоростях резания	Т5К12В Т5К10 Т14К8 Т15К6 Т30К4	ВК8 ВК8В ВК'6 ВК6М ВКЗМ ВК4

Выбор геометрических элементов лезвия резца.

Выбор величины переднего угла. Механические свойства об­рабатываемого материала и условия его обработки определяют форму передней поверхности лезвия резца и величину его переднего угла. При назначении величины переднего угла обязательно необходимо учитывать свойства и инструменталь­ного материала. У резцов из инструментальных сталей передние углы целесообразно назначать только положительными, так как ин­струментальные стали допускают большие напряжения на изгиб.

Рекомендуемые формы заточки передней поверхности резцов из быстрорежущей стали приведены в табл. 2

У металлокерамических твердых сплавов предел прочности на изгиб (σ_u 1000...1400 н/мм²) почти в три раза ниже, чем у быстро­режущих сталей, поэтому положительные значения передних углов у твердосплавных резцов значительно меньше, чем у быстроре­жущих, вдоль режущей кромки затачивается фаска с отрицатель­ным значением угла, при тяжелых условиях резания передний угол принимается отрицательным.

Таблица 2.

Форма заточки передней поверхности резцов

из быстрорежущей стали (ГОСТ 18868 – 73*

Форма передней поверхности		Обрабатываемый материал
Вид	Номер формы, эскиз
Плоская с по­ложительным пе­редним углом		Сталь с σв > 800 МПа, серый чугун (>220 НВ), бронза и другие хрупкие материалы
		Сталь с σв ≤ 800 МПа, чугун (≤220 HB)
Криволинейная с фаской		Сталь с σв ≤800 МПа, вязкие цветные, металлы и легкие сплавы при необходимости завивания стружки
Криволинейная		Материалы с σв = 800÷1000 МПа

При выборе формы передней поверхности (см.табл. 3) и на­значении величины переднего угла для резцов, оснащенных плас­тинками твердого сплава, существуют следующие рекомендации.

Таблица 3.

Формы заточки передней поверхности резцов с напаянными пластинками из твердого сплава (ГОСТ 18877—73*)

Форма передней поверхности		Обрабатываемый материал
Вид	Номер формы, эскиз
Плоская с по­ложительным пе­редним углом		Серый чугун, бронза и другие хрупкие материалы
Плоская с отрицательной фаской		Ковкий чугун, сталь и стальное литье с σв ≤ 800 МПа, а также об­работка при недостаточной жесткости технологической системы. Для отвода и дробления стружки следует применять стружколом
Криволинейная с отрицательной фаской		Сталь с σв ≤ 800 МПа при необходимости зави­вания и дробления стружки
Плоская с отрицательным передним углом		Сталь и стальное литье с σв =800 МПа и загрязненное неметалли­ческими включениями (черновая обработка). Работа с ударами в усло­виях жесткой техноло­гической системы
		Коррозионно-стойкая сталь с σв=800 МПа

Во всех случаях необходимо знать, что передний угол зави­сит от прочности и твердости обрабатываемого материала, умень­шаясь и переходя в область отрицательных значений при увеличе­нии σ_в и НВ.

Выбор задних углов. Задние углы обеспечивают зазор между трущимися поверхностями резца, поверхностью резания и обработанной поверхностью детали. Чем больше подача, тем меньше значе­ния задних углов, при которых стойкость резца наибольшая. У резцов, оснащенных твердым сплавом при

s < 0,3 мм/об задние углы a= a1=10...12°,а при s ≥0,3 мм/об a =а,=6…8°.

Выбор углов в пане. Величина главного угла в плане влияет на соотношение между шириной в и толщиной а срезаемого слоя пои равных значениях глубины резания и подачи. Чем больше угол φ, тем меньше отношение ширины к толщине среза, выше температура резания, выше термодинамическая нагрузка на единицу длины режущей кромки, интенсивнее изнашивание резца и, следовательно, меньше его стойкость. Поэтому резцы с малыми углами φ допускают (при прочих равных условиях) большую ско­рость резания, а также обеспечивают малую шероховатость обра­ботанной поверхности.

С уменьшением угла φ значительно увеличи­вается сила резания, особенно ее радиальная составляющая, сни­жается точность обработки, могут возникнуть вибрации. Поэтому угол в плане целесообразно назначать в зависимости от жесткости технологической системы СПИД.

Для проходных резцов φ= 30° в случае обработки в условиях особо жесткой системы СПИД, при отношении длины детали L к ее диаметру Д меньше 6 (L/Д< 6) и при малых глубинах резания; φ= 45° берется в условиях достаточно жесткой системы и при L/Д =6... 12; φ= 60...75° принимается при обработке в условиях недо­статочной жесткости системы СПИД при L/Д =12... 15; φ= 90° бе­рется при обтачивании в условиях нежесткой системы, при L/Д> 15 и при сопряжении цилиндрических поверхностей под углом 90°.

Вспомогательный угол в плане влияет на допускаемую скорость резания и шероховатость обработанной поверхности. У проходных резцов при чистовой обработке φ₁= 5... 10°, при черновой обработке φ₁=10... 15°.

Выбор угла наклона главной режущей кромки λ. Угол λ вли­яет на направление отходящей стружки и определяет точку перво­начального контакта режущей кромки и срезаемого слоя при прерывистом резании. При работе проходным резцом с λ = 0 стружка может отклоняться в сторону обработанной поверхности и оставлять на ней риски и царапины. Поэтому у резцов, предназначенных для чистовой обработки, рекомендуется отрицательное значение угла λ = ­­-(2... 4°).

При черновой обработке предпочтительнее положительные зна­чения угла λ: при точении стали λ = 0... 5°, чугуна λ = 10°, при точе­нии с ударами

λ = 12... 15°.

Объясняется это тем, что при положительных значениях угла λ лезвие резца более массивное и стойкое, а точка первоначального контакта режущей кромки со срезаемым слоем удалена от верши­ны - наиболее уязвимой точки режущей кромки.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Ознакомиться с основными положениями по выбору режущегося инструмента;

2. Получить задание на выполнение работы;

3. Установить тип, конструкцию, материал режущей части и геометрические параметры токарного резца в соответствии с выданным заданием;

4. Замерить действительные углы резцов с использованием настольного угломера и рассчитать остальные углы заточки резцов;

5. Результаты замеров и расчетов занести в таблицу;

6. Сделать обоснование рациональности характеристик выбранных резцов

7. Сделать вывод по результатам лабораторной работы;

8. Оформить отчет.

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы;

2. Данные по оборудованию, приспособлениям и инструменту;

3. Индивидуальное задание;

4. Краткие сведения об основных положениях по выбору режущего инструмента;

5. Методика измерений и расчетов углов резцов;

6. Таблица с результатами измерений и расчетов;

7. Обоснование корректности характеристик выбранных резцов;

8. Вывод по работе.

Таблица

Результаты измерений. Результаты замеров и выбора

№

V, м/с

S мм/ об

t, мм

Форма Передней поверх-ти

γ, град

φ

λ

γф

n, мм

Мате- риал режущей части

Обрабатыва- емый материал

1

2

3

4

5

параметров резца

Контрольные вопросы

1. Какие требования предъявляются к выбору конструкции резца?

2. Какие требования предъявляются к материалу режущей части резца?

3. Какие требования предъявляются к назначению геометрии заточки резца и какие ограничения накладываются на выбор углов заточки резца?

4. Какие факторы ограничивают назначение геометрии заточки резца при чистовой обработке?

5. Каким образом зависит назначение главного угла от конструкции и жесткости обрабатываемой детали?

6. Как зависит величина γ от твердости обрабатываемого материала?

7. В каких случаях используются проходные упорные токарные резцы с углом заточки главного угла в плане φ=90⁰?

8. Какие значения угла резца λ рекомендуются при чистовой и черновой операциях точения?

9. Какой угол заточки резца определяет направление схода стружки и точку первоначального контакта режущей кромки с обрабатываемым материалом?