ТКМ методичка
.pdf
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ
Инженерно-технологический факультет Кафедра автомобили, тракторы и технический сервис
М Е Т О Д И Ч Е С К И Е У К А З А Н И Я
к самостоятельной работе на тему: «Расчет режимов резания при изготовлении детали»
по специальностям: 110.301.65 «Механизация сельского хозяйства»
110.303.65 «Механизация переработки сельскохозяйственной продукции
Для самостоятельной работы студентов 2 курса по дисциплине
«Материаловедение. Технология конструкционных материалов» Раздел «Обработка материалов резанием»
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2009
1
Рекомендованы к изданию методическим советом университета, протокол № от . .2014 г.
Составители: А.А.Зуев, А.А.Федорищев.
Под обшей редакцией А.А.Зуева
2
Оглавление
Общие методические указания…………………………………………..... 4
1.Содержание индивидуального задания….……………………….......... 4
2.Общие сведения о составлении маршрута обработки детали..………. 4
3.Назначение режима резания при точении…………………………….. 5
4.Назначение режима резания при сверлении.………………………….. 8
5.Назначение режима резания при фрезеровании……..………………... 10
6. Назначение режима резания при круглом продольном шлифовании |
12 |
7.Оформление самостоятельной работы…………………………………. |
14 |
Список используемых источников.……………………………………….. |
15 |
Приложения………………………………………………………………… 16
3
Общие методические указания
Самостоятельная работа позволит будущим инженерам закрепить и углубить материал, полученный на лекциях и лабораторных занятиях по решению конкретных инженерных задач, технически обоснованно выбирать металлорежущее оборудование и режущий инструмент, назначать наивыгоднейший режим обработки деталей машин, производить нормирование станочных работ.
Выполнение самостоятельной работы явится основной для последующего успешного выполнения отчета по учебной практике, изучение дисциплин: «Основы машиностроения», «Технология машиностроения» и «Ремонт машин», выполнения курсового и дипломного проектов.
Для выполнения самостоятельной работы каждый студент получает индивидуальное задание.
1 Содержание индивидуального задания
1.Вычертить чертеж заготовки и детали со всеми размерами (см. индивидуальное задании) на форматах А4.
2.Назначить маршрут обработки заготовки, который должен состоять из технологических операций в последовательности их выполнения.
3.Назначить операционные припуски на все поверхности.
4.Выбрать станок, приспособление и режущий инструмент на все технологические операции.
5.Рассчитать режимы резания на все технологические операции для наружных и внутренних поверхностей детали.
6.Заполнить таблицу основными результатами выполненной работы.
2 Общие сведения о составлении маршрута обработки детали
При разработке маршрута изготовления детали используют типовой маршрут соответствующего класса детали (классы «валы», «втулки» и т.п.) с учетом заданных конструктором технических требований (точностью, шероховатостью, твердостью и т.п.)
При составлении маршрута обработки детали, в индивидуальном задании следует наметить следующие технологические операции и переходы:
«Вал»
1.Токарная
Подрезать торцы, сверлить центровые отверстия, точить предварительно и окончательно наружную поверхность.
2.Фрезерная
Фрезеровать лыски.
3.Шлифовальная
Шлифовать наружную поверхность.
«Втулка»
1.Токарная
4
Подрезать торцы, сверлить и развернуть центральное отверстие.
2.Токарная
Точить предварительно и окончательно наружную поверхность.
3.Сверлильная
Сверлить радиальное отверстие.
Общий припуск на обработку наружной поверхности заготовки определить по формуле:
z |
0 |
d |
заг |
d |
дет . |
|
|
|
В тоже время z0 при обработке наружной поверхности втулки составляет:
zо =zТ.пр + zТ.ок ,
где zТ.пр – припуск на предварительное точение; zТ.ок. – припуск на окончательное точение.
Общий припуск при обработке наружной поверхности вала составляет:
z |
z |
0 |
Т .пр. |
где zш – припуск на шлифование. Операционные припуски принять в
z |
z |
Т .ок. |
ш , |
следующих пределах:
zш = 0,2…0,6 мм; zТ.ок = 0,4…1,0 мм. |
|||
Припуск zТ.пр следует снимать при предварительном точении за один |
|||
рабочий ход: |
|
|
|
z |
z |
z |
z |
Т .пр. |
0 |
Т .ок. |
ш . |
3 Назначение режима резания при точении
3.1 Определить глубину резания
Припуск на каждую операцию целесообразно ход, т.е.
|
|
z |
|
|
|
z |
|
|
Т .пр. |
|
|
|
|
t |
; |
t |
Т .ок. |
|||
|
|
|
|
|
||
Т .пр. |
|
2 |
Т .ок. |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
снимать за один рабочий
,
где tТ.пр.– глубина резания при предварительном точении; tТ.ок.- глубина резания при окончательном точении.
3.2 Определить наибольшую технологически допустимую подачу Подачу при предварительной обработке ограничивают крутящий момент
на шпинделе станка, прочность механизма подачи, жесткость заготовки и способ ее крепления, требуемая шероховатость поверхности, прочность и жесткость стержня резца, прочность твердосплавной пластинки.
Из всех величин подач, ограниченных указанными факторами, выбирать наименьшую. Эта величина подачи и будет являться наибольшей допустимой подачей при заданных условиях обработки.
5
При окончательной токарной обработке величина подачи обычно ограничивается только заданной шероховатостью поверхности.
Для принятой глубины резания при выборе подачи целесообразно использовать данные, приведенные в таблице 1.
Таблица 1 Подачи при токарной обработке, мм/об
Диаметр |
|
Глубина резания, мм |
|
||
обрабатываемой |
0,2 |
0,5 |
2 |
3 |
4 |
заготовки, мм |
окончательное точение |
предварительное точение |
|||
до 30 |
0,08 - 0,11 |
0,11 - 0,15 |
0,2 - 0,4 |
0,25 - 0,45 |
0,3 - 0,5 |
до 50 |
0,90 - 0,15 |
0,14 - 0,20 |
0,3 - 0,5 |
0,35 - 0,55 |
0,4 - 0,6 |
до 80 |
0,11 - 0,18 |
0,16 - 0,25 |
0,4 - 0,6 |
0,45 - 0,65 |
0,6 - 0,8 |
до 120 |
0,16 - 0,23 |
0,20 - 0,30 |
0,5 - 0,7 |
0,55 - 0,75 |
0,6 - 0,8 |
3.3 Рассчитать допустимую скорость резания Vдоп (м/мин), определяемую заданным периодом стойкости резца, по формуле:
кv,
где t – глубина резания, мм; S – подача, мм/об; Т – период стойкости резца, мин; 
- обобщенный поправочный коэффициент:
|
|
|
|
. |
|
Значения , |
, |
и m приведены в табл. 2 |
|
|
|
Поправочный |
коэффициент |
, учитывающий выбранную марку |
|||
материала режущего инструмента, принимает значения, данные в табл. 3. |
|||||
Поправочный |
|
коэффициент |
, |
учитывающий |
свойства |
обрабатываемого материала, для углеродистой конструкционной стали равен:
=1.0.
Поправочный коэффициент K , учитывающий влияние главного угла в плане , равен K = 1 при = 45 .
При растачивании на Vдоп вводится поправочный коэффициент Kр=0,9.
Таблица 2 Значения |
, |
и m для проходных резцов |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Материал |
Обрабатываемый материал |
Cv |
Xv |
yv |
m |
T |
|||
резца |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Твердый |
Углеродистая сталь, σв = 735 МПа |
|
|
|
|
|
|||
сплав Т15К6 |
420 |
0,15 |
0,2 |
0,2 |
60 |
||||
|
|
|
|||||||
Твердый |
Серый чугун, НВ190 |
|
|
|
|
|
|
||
сплав ВК6 |
|
292 |
0,15 |
0,2 |
0,2 |
60 |
|||
|
|
|
|||||||
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 Значения Ku в зависимости от марки твердого сплава резца
Марка инструментального |
Т5К10 |
Е15К6 |
ВК8 |
ВК6 |
ВК3 |
|
материала |
||||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Ku |
0,65 |
1 |
1 |
1,2 |
1,5 |
3.4 Определить допускаемую частоту вращения шпинделя (мин-1):
n |
|
|
1000V |
ДОП |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
ДОП |
|
d |
|
|
|
|
|
заг |
||
|
|
|
|
||
,
Из частот вращения шпинделя станка выбрать ближайшую наименьшую. Тогда 
3.5 Определить действительную скорость резания (м/мин):
V dзаг * nСТ ,
p 1000
где dзаг - диаметр наружной поверхности заготовки, мм; nст - принятая частота вращения шпинделя станка , мин-1.
3.6 Определить силу резания (Н):
Pz = 9,81 Cp t S 0,75 Vp -0,15 KMp,
|
|
|
|
|
0,35 |
|
|
НВ |
|
0,4 |
||
где Сp = 300, |
KM p |
|
|
- для стали; Сp = 92, |
KM p |
- для чугуна. |
||||||
|
|
в |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
735 |
|
|
|
|
|
190 |
|
|
|
Для стали 45 принять в = 735 МПа.
в – предел прочности материала заготовки, МПа.
3.7 Определить необходимую мощность электродвигателя привода главного движения при резании (кВт):
N |
p |
|
P *V |
p |
z |
|
60*102 |
|
.
Сравнить мощность электродвигателя, установленного на станке, с необходимой мощностью. Следует выдержать условие:
N
N
ДВ N p.n ,
p.n N p ,
CТ
где ст – коэффициент полезного действия станка:
ст =0,8…0,85.
7
Если необходимая при резании мощность Np.n превышает мощность установленного электродвигателя, то скорость резания Vp соответственно снижают. Можно допускать перегрузку электродвигателя станка не более 15%.
Основное технологическое время при точении определить по формуле:
T |
L |
i |
, |
p |
|
||
|
|
|
|
0 |
n |
S |
|
|
|
||
|
СТ |
|
|
где Lp – расчетная длина рабочего хода, мм, T0 – основное технологическое время, мин; nСТ – частота вращения шпинделя, мин-1; S – подача, мм/об; i – число рабочих ходов.
Расчетная единица рабочего хода равна:
L |
p |
L |
|
|
где L – длина обточенного участка, мм; l1 резца, мм.
l |
l |
, |
1 |
2 |
– путь врезания, мм; l2 – перебег
4 Назначение режима резания при сверлении
4.1. Глубину резания при сверлении определить по зависимости:
t |
D |
, |
|
2 |
|||
|
|||
|
|
где D – диаметр сверла, мм.
4.2. Наибольшую допустимую подачу рассчитать по эмпирической зависимости:
S |
ДОП |
|
С D |
0,6 |
|
|
S |
|
,
где Cs – коэффициент, зависящий от свойств обрабатываемого материала.
Обычно: Cs = 0,02 – 0,17.
Для твердых и прочих материалов принимают наименьшие значения Cs. Из числа подач данного станка выбрать ближайшую наименьшую к расчетной подаче:
S |
S |
ДОП |
СТ |
|
Принятую подачу проверить по осевой силе, допускаемой прочностью механизма подачи станка:
P0
C |
q |
S |
ур |
K |
|
D |
СТ |
p |
|||
p |
|
|
|
*9.81
,
принять при обработке сверлом из Р18:
Ср = 68; q = 1; ур = 0,7; кр = 1 для стали 45
Механизм подачи станка 2Н125 допускает P0max 9000Н .
4.3. Определить скорость резания Vдоп, допускаемую принятым периодом стойкости сверла, по формуле:
8
V |
|
|
С D |
||
|
|
V |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
ДОП |
|
T |
m |
S |
|
|
|
|
||
xV yV
K |
m |
|
V |
K |
L |
|
.
Коэффициент Cv и показатели степеней Xv, yV и m принимают для сверл из быстрорежущей стали при обработке углеродистой стали в = 735 МПа, равными:
при
при
S |
|
0, 2 |
мм |
C |
5; |
СТ |
|
||||
|
|
об |
V |
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
0, 2 |
мм |
C |
7; |
СТ |
|
||||
|
|
об |
V |
|
|
|
|
|
|
|
x |
0, 4; y |
0, 7; |
V |
V |
|
x |
0, 4; y |
0,5; |
V |
V |
|
m 0, 2. |
|
|
Период стойкости сверл из быстрорежущей стали принимают равным:
|
T (1,5 2, 0)D, |
|
мин. |
KL – коэффициент, учитывающий глубину сверления отверстия. |
|
При L = 3D |
KL =1,0 |
L = 5 |
KL =0,75 |
L = 10 |
KL =0,5. |
Значение Kmv определяют по формуле:
K |
m |
|
V |
|
|
1,1 |
|
735 |
|
||
|
|
|
|
в |
|
||
|
|||
.
4.4. Допускаемую частоту вращения шпинделя определить по формуле:
n |
|
|
1000V |
ДОП |
|
|
|
|
|
, |
|
|
ДОП |
|
D |
||
|
|
|
|
||
из имеющихся на станке выбрать ближайшую наименьшую: Определить действительную скорость резания:
n |
n |
ДОП |
СТ |
|
.
Vp DnСТ .
1000
4.5. Определить крутящий момент на шпинделе станка по формуле (Нм):
Мкр 9,81Cm D1,9S0,8 KМР .
Принять Ст =0,0345; KМр =1.
4.6. Определить необходимую мощность электродвигателя (кВт):
N p М * nСТ ,
9750* CТ
где СТ – кпд станка.
СТ =0,8.
9
4.7. Расчетное значение Np сравнить с мощностью электродвигателя, установленного на станке. Должно быть выдержано условие:
N |
ДВ |
N |
p . |
|
|
4.8. Основное технологическое время определить по формуле:
T |
L |
p |
|
|
|
, |
|
0 |
ns |
||
|
|
||
где Lp– расчетная глубина сверления, мм:
L |
p |
L l |
l |
, |
|
1 |
2 |
где L – глубина сверления отверстия (длина рабочего хода, мм), l1 – путь врезания, мм, l2 – длина пути выхода сверла (перебег), мм.
Можно принять l1 = 0,3 мм; l2 = 2,0 – 6,0 мм.
5 Назначение режима резания при фрезеровании
5.1.Определить глубину резания. При припуске свыше 5 мм обработка цилиндрическими фрезами выполняется за два рабочих хода.
5.2.Выбрать подачу на один зуб фрезы Sz. Для дисковых и цилиндрических фрез из быстрорежущей стали подача берется в пределах Sz =
=0,05 - 0,15 мм/зуб. При обработке чугуна подачу увеличивают вдвое. Для фрез, оснащенных пластинками твердых сплавов, подачу на зуб принимают равной:
Sz =0,2 - 0,6 мм/зуб.
Подачу в одну минуту равна:
S |
|
S n |
n S |
z |
|
M |
z |
||||
|
0 g |
g |
где ng - частота вращения шпинделя станка, мин-1, (определяется по Vp – см. ниже).
5.3. Определить скорость резания Vт, допускаемую принятым периодом стойкости фрезы:
|
|
|
С D |
q |
K |
|
|
|
||||
V |
|
|
v |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
v |
|
ф |
|
|
v |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
ДОП |
T |
m |
x |
S |
y |
z |
n |
|
B |
z |
|
|
|
t |
v |
|
v |
v |
v |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
,
где В – ширина фрезерования, мм; Dф – диаметр фрезы, мм.
Период стойкости дисковых и цилиндрических фрез из быстрорежущей стали принимают равным:
|
|
|
T (1,5 3, 0)Dф , мин. |
|
При |
обработке |
фрезой заготовки |
из углеродистой стали принимают: |
|
СV 35, 4; |
XV 0,3; YV |
0, 4; |
nV 0,1; ZV |
0,1; m 0,33. |
Поправочный коэффициент:
КV KmV Ku ,
10