Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
Уфимский государственный авиационный технический университет
КУРСОВАЯ РАБОТА
Расчет режимов резания
при механической обработке
по дисциплине
«Физические основы рабочих процессов»
Выполнил: студент гр. МХС-205-д Миняева А.В.
Проверил: Дерябин
Стерлитамак 2007
Содержание
Точение
…………………………………………………………3-7
Сверление
……………………………………………………….8-10
Фрезерование
……………………………………………………11-14
Литература
……………………………………………………….15
Точение.
Задание
:
Провести оптимизацию режимов резания в целях достижения наибольшей производительности обработки.
Исходные данные
:
Тип производства – серийное
Материал детали – 12Х18Н9Т.
Наружные поверхности обрабатывать одним резцом.
Тип лезвийной обработки –
получистовая (Rz
40
)
Содержание операции: точить наружный 28
, обеспечив длинновой размер 26
h
11
и шероховатость Rz
40.
Закрепление заготовки – в центрах.
Решение.
1. Выбор марки инструментального материала и геометрии режущей части инструмента.
Сталь 12Х18Н9Т относится к группе коррозионно-стойких хромоникелевых сталей, для получистового и чистового точения которых рекомендуются твердые сплавы ВК8(ВК4) [К.,табл.3.стр.117]. Принимаем сплав ВК8.
Выбираем проходной прямой левый резец (ГОСТ 18879 -73) со следующей геометрией В= 10 мм, Н=16 мм, l =30 мм и геометриейН=16 мм, режущей части: .
2. Выбор глубины резания
t
и числа проходов
.
Для нормирования выбираем окончательный проход с максимальной глубиной резания (для обеспечения максимальной производительности) t
=2мм
, предельной для обработки с 20
Rz
80.
Таким образом мы обеспечиваем заданную шероховатость обработанной поверхности Rz
=40.
3. Выбор подачи инструмента
Далее производится выбор подачи из следующих ограничивающих факторов:
3.1 шероховатости обработанной поверхности;
3.2 прочности пластины твердого сплава;
3.3 прочности механизма подачи станка;
3.4 жесткости детали с учетом способа крепления;
3.5 прочности державки резца;
3.6 жесткости державки резца.
3.1
По величине шероховатости обработанной поверхности подача выбирается табличным способом ().
Для чистовой обработки подачу S
принимаем в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обрабатываемой поверхности с учетом радиуса при вершине резца [К.,табл.14.стр. 268] при Rz
= 40,
rb
= 0,5 мм,
d
b
= 550 МПа, .
3.2
По прочности пластины твердого сплава – табличным способом
().
S=1,3 мм/об, Кσ
=1,2, ks
=1 [К., табл.13 стр. 268]
Кσ
– коэффициент, зависящий от мех. свойств стали ( для σ = 550 МПа )
ks
– поправочный коэффициент на главный угол в плане φ бл.
3.3
По прочности механизма подачи станка
=1000 Н (величина предельно допустимой силы ).
Ср=204,
xp
=1 yp
=0,75 [ К., табл.22 стр.273]
3.4
По жесткости детали с учетом способа крепления:
С учетом того, что деталь закреплена в центрах - , получим
Ср=204,
xp
=1 yp
=0,75 [ К., табл.22 стр.273]
Допустимая стрела прогиба принимается равной при чистовой обработке
, где допуск на .
Δ=130 мм (с учетом квалитета точности) [ К., табл.2 стр.441] бразом механизма подачи
– модуль упругости материала детали (для стали Е= 200 кН/ мм2
) ;
- момент инерции; , для круглого сечения.
3.5 По прочности державки резца:
, а , где
- момент сопротивления;
– допускаемое напряжение на изгиб.
Для прямоугольного сечения
;
где В
и H
–
толщина и высота державки резца соответствнно;
; , откуда
Ср =204,
xp
=1 yp
=0,75 [ К., табл.22 стр.273]
[ σи
]= 20 кг/мм2
(ГОСТ 5949-51)
3.6 По жесткости державки резца
:
Стрелка прогиба при получистовом и чистовом точении =0,03…0,05 мм; момент инерции для квадратного сечения .
Отсюда
,
Е= 200 кН/ мм2
Ср =204,
xp
=1 yp
=0,75 [ К., табл.22 стр.273]
Самая малая из этих шести подач - , значит принимаем для дальнейших расчетов максимальную технологически допустимую подачу
.
4. Расчет периода стойкости инструмента
из обеспечения максимальной производительности обработки.
,
где m
– показатель степени в зависимости
m
=0,2 [ К., табл.17 стр.269]
- время на смену затупившегося инструмента и поднастройку его на размер за период стойкости (нормативная величина) = 1,6мин.
мин.
5. Расчет скорости резания
из условия обеспечения максимальной производительности обработки проводят по формуле:
Cv
=420,
m
=
0,2, x
=
0,15, y
=
0,2 [ К., табл.17 стр.269]
Ki
=
1×0,87×0,94=0,82 [ К., табл.18 стр.271]]
м/мин
6. Уточнение скорости резания по ряду чисел оборотов шпинделя
.
об/мин
Так как nmax
=
2000об/мин [для станков типа 16К20Ф3], то полученное число оборотов не удовлетворяет условию максимальной производительности. Необходимо уменьшить скорость. Для этого найдем период стойкости исходя из экономического фактора:
где Е – стоимость станкомитуты,
– стоимость эксплуатации инструмента за период стойкости.
Возьмем Е=1,84 руб.,
=25 руб.
Тогда м/мин
об/мин
Корректируем число оборотов по паспорту станка n= 1900 об/мин.
V
=
м/мин
7. Рассчитываем ограничения по силе резания
7.1
. Составляющая - тангенциальная сила
С
p
=204 xp
=1 yp
=0,75 np
=0 [К., табл.22 стр.273]
поправочный коэффициент kPz
[К., табл.23 стр.275]
PZ
=10·204×21
×0,160,75
×0,69=704 Н.
7.2
. Составляющая - радиальная сила
PY
=10×243×20,9
×0,160,60
×155-0,3
×(550/750)0,75
×1×1×1×0,66=172 Н
7.3.
Составляющая - осевая сила
PX
=10×339×21
×0,160,5
×155-0,4
×(550/750)0,75
×1×1×1×1=279 Н
8.
Ограничение по мощности резания
кВт. < N
станка
=10 кВт., значит обработка возможна.
9.
Расчет машинного времени.
, ; где
– величина врезания
величина перебега инструмента .
– длина обраб
Сверление.
Исходные задания
:
Материал детали – 12Х18Н9Т.
D = 18 мм, d= 8 мм
Глубина отверстия – L= 50 мм
Тип отверстия - глухое
1. Выбор марки инструментального материала и геометрии режущей части инструмента.
Для стали 12Х18Н9Т принимаем сплав ВК8. [К.,табл.3.стр.117]
Выбираем спиральное сверло с коническим хвостовиком (ГОСТ 22736 -77) со следующей геометрией D=18 мм, L=140 мм, l =60 мм и геометриейН=16 мм, режущей части :
. [Режимы лезвийной обработки деталей ГТД , табл. 3.10 стр.22 ]
2.
Выбор глубины резания
t
и числа проходов.
При рассверливании глубина резания равна
Выбор подачи инструмента
При рассверливании отверстий подача, рекомендуемая для сверления, увеличивается в 2 раза. Значения подач рассчитаны на обработку отверстий глубиной менее 3D в условиях жесткой технологической системы.
S = 0,45·2 = 0,9 мм/об [К.,табл.25.стр.277]
Расчет скорости резания при рассверливании :
,
,
где – коэффициент на обрабатываемый материал; – коэффициент на инструментальный материал; – коэффициент, учитывающий глубину сверления.
KГ
= 0,8, nv
=1 [К.,табл.2.стр.262], Kи
=1 [К.,табл.6.стр.263], Кl
=1 [К.,табл.31.стр.280]
T – период стойкости инструмента : T = 20 мин [К.,табл.30.стр.279]
СV
=10,8, q=0,6, x=0,2, y=0,3, m=0,25 [К.,табл.29.стр.279]
T = 20 инструмента
5.
Уточнение скорости резания по ряду чисел оборотов шпинделя.
об/мин
Применяем nшп
=
400 об/мин [для станков типа 2Н135 - К.,табл.11.стр.20 ]
V
Ш
=
м/мин
6.
Определение осевой силы и крутящего момента .
При рассверливании:
, Нм;
, Н.
С
m
=0,106, q
=1, x
=0,9, y
=0,8, С
o
=140 x
=1,2, y
=0,65 [К., табл.32 стр.281]
7.
Расчет мощности.
Мощность, затрачиваемую на сверление, подсчитывают по формуле
, кВт,
где
– число оборотов сверла;
- суммарный крутящий момент.
Мощность электродвигателя станка определяется по формуле
,
где – КПД станка.
8.
Определение машинного времени
.
Машинное время при сверлении и рассверливании подсчитывается по формуле
, ,
где L
– длина прохода сверла в направлении подачи, ;
,
где
– глубина сверления, ;
-
величина врезания, ;
– величина перебега, .
Приближенно для сверл с одинарным углом в плане 2φ
принимается
.
Фрезерование.
Задание:
Провести оптимизацию режимов резания в целях достижения наибольшей размерной стойкости инструментов.
Исходные задания:
Материал детали – 12Х18Н9Т.
Вид обработки ( фреза ) - концевая
Наружные поверхности шириной 12 мм.
Глубина резания – t=15 мм
Диаметр фрезы – D=15 мм
Длина фрезы – L=80 мм
Решение.
Выбор марки инструментального материала, типа фрезы, ее конструктивных и геометрических параметров.
Для стали 12Х18Н9Т для получистового и чистового фрезерования выбираем в качестве материала инструмента Т14К8 [К.,табл.3.стр.117].
Тип фрезы: концевая с коническим хвостовиком, оснащенная прямыми пластинами из твердого сплава (по ТУ 2-035-591-77).
Диаметр фрезы D=15мм.
Длина фрезы L=80 мм.
Длина рабочей части l=16мм.
Число зубьев z = 4
Конус Морзе 2.
.
2. Выбор глубины резания и количества проходов
.
Оставляем на чистовой проход t= 1мм
Допустимая величина чернового фрезерования – до 5 мм [К., табл.36. стр.285]. В итоге разбиваем глубину резания на 4 прохода:
t
1
=5 мм
t
2
=5 мм
t
3
=4 мм
t
4
=1 мм
3. Выбор подачи инструмента
.
= 0,04 мм/ зуб
= 0,03 мм/ зуб
мм/ зуб [К.,табл.36.стр.285].
4. Определение оптимальной скорости фрезерования
из условия максимальной размерной
стойкости фрезы.
Принимая Т
max
= 80 мин [К.,табл.40.стр.290],
Cv
=22,5;
q
= 0,35;
x
= 0,21;
y
= 0,48;
u
= 0,03;
p
=0,1;
m
= 0,27
[К.,табл.39.стр.287]
где - поправочный коэффициент;
,
Частота вращения фрезы
об/мин.
об/мин.
об/мин.
Принимаем для вертикально-фрезерного станка 6T104 [К.,табл.37.стр.51]:
n1,2
=900 мин-1
n3
=1000 мин-1
n4
=2000 мин-1
Отсюда скорость резания равна:
4имаем для вертикально-фрезерного станка 6Е
5.
Ограничение по температуре резания
q
опт
=
1000 0
С – постоянная оптимальная температура для любых сочетаний v
,
S
,
t
,
B
и износа инструмента .
6.
Ограничения по силе резания и крутящему моменту .
Ср
=82, x
=0,75, y
=0,6, q
=1, u =1, w=0 [К., табл.41 стр.291]
КМр
=,
n = 0,3 [К., табл.9 стр.264]
Ph
=1.1
Pz
– сила подачи
Py
=0.5
Pz
– радиальная составляющая.
7.
Ограничение по мощности резания
кВт < Nстанка
= 2,2 кВт – обработка возможна
кВт< Nстанка
= 2,2 кВт– обработка возможна
кВт< Nстанка
= 2,2 кВт– обработка возможна
8.
Расчет машинного времени.
Машинное время определяют по формуле
;
где – общая длина прохода фрезы в направлении подачи;
– длина обработанной поверхности, ;
– перебег фрезы (1–5 );
– путь врезания фрезы;
=12 мм , =5 мм,
Список литературы
1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. 656 с.
2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. 656 с.
Режимы лезвийной обработки деталей ГТД6 Учеб. пособие / В.Ц. Зориктуев, В.В. Постнов, Л.Ш. Шустер и др. Уфа: УАИ, 1991. 80 с.