Контрольная работа: Розрахунок режимів різання при обробці деталі
0,056 |
0,08 |
0,112 |
0,16 |
0,224 |
0,315 |
0,45 |
0,63 |
0,90 |
1,25 |
1,80 |
2,5 |
|
Згідно з рекомендаціями
[С-1, с. 104, 3] розрахунок вестимемо у наступній послідовності:
1. Розрахуємо довжину робочого ходу:
(мм),
де мм – довжина різання;
– додаткова довжина ходу, викликана
в окремих випадках особливостями налагодження і конфігурації деталі (в нашому випадку
= 0);
у = 4 мм – довжина підводу,
врізання і перебігу інструменту, визначається за [дод. 3, с. 303, 3] в залежності
від виду обробки і діаметру оброблюваного отвору.
2. По карті [С-2,
с. 110–114, 3] призначимо подачу на оберт:
- виходячи із умов
обробки, група подач – І [С-2, с. 110, 3];
- оскільки оброблюваний
матеріал – чавун, відношення довжини різання до діаметру < 3, згідно з [С-2,
с. 112, 3] рекомендована подача на оберт мм/об.
- остаточно приймаємо
найближчу подачу на оберт за паспортом верстату: мм/об.
3. За картою [С-3,
с. 114, 3] визначаємо період стійкості інструменту:
(хв),
де хв – стійкість машинної
роботи верстату, визначається в залежності від кількості інструментів в налагодженні
(1) та діаметру обробки за [табл., с. 114, 3];
– коефіцієнт довжини різання інструменту.
4. Визначаємо швидкість
різання та число обертів шпинделя за хвилину:
- визначаємо розрахункову
швидкість різання для обробки сірого чавуну:
(м/хв),
де м/хв – табличне значення
швидкості в залежності від подачі і діаметру обробки, визначається за [С-4, табл.,
с. 118, 3];
– коефіцієнт, що залежить від
твердості оброблюваного матеріалу, за [С-4, табл., с. 118, 3];
– коефіцієнт, що залежить від
стійкості інструменту та інструментального матеріалу, за [С-4, табл., с. 119,
3];
– коефіцієнт, що залежить від
відношення довжини до діаметру обробки, за [С-4, табл., с. 119, 3];
- визначаємо розрахункове
значення числа обертів шпинделя:
(об/хв),
- уточнюємо фактичне
значення частоти обертання за паспортом верстату, приймаючи найближче значення,
об/хв.
- уточнюємо фактичне
значення швидкості різання о прийнятому значенню числа обертів:
(м/хв),
5. Розраховуємо основний
машинний час обробки:
(хв).
6. Виконуємо перевірочні
розрахунки:
- визначаємо осьову
силу різання:
(кГ),
де кГ – табличне значення
осьової сили при обробці сірого чавуну в залежності від подачі і діаметру обробки,
визначається за картою [С-5, табл., с. 124, 3];
– коефіцієнт, що залежить від
оброблюваного матеріалу та його твердості [С-5, табл., с. 126, 3];
- визначаємо потужність
різання:
(кВт),
де кВт – табличне значення
потужності при обробці сірого чавуну в залежності від подачі і діаметру обробки,
визначається за картою [С-6, табл., с. 127, 3];
– коефіцієнт, що залежить від
оброблюваного матеріалу та його твердості [С-5, табл., с. 126, 3]
Знайдені значення
потужності різання та осьової сили не перевищують допустимі за паспортом верстату.
3.2 Розрахунок режимів різання
розрахунково-аналітичним методом
Чорнове фрезерування (операція 15)
Вихідні дані:
матеріал: СЧ20, HB 230, МПа;
вид обробки: фрезерування
інструмент: фреза
торцева ш160 , матеріал твердосплавних пластин – ВК6, кількість зубів z
=16, ширина B = 46 мм (ГОСТ 9473-80);
шорсткість поверхні
після обробки : Rz = 40 мкм;
обробка без охолодження
згідно [табл. 39, с. 288, 1];
глибина фрезерування:
t = 1,8 мм (рівна припуску на обробку на цьому переході);
довжина оброблюваної
поверхні: l = 318 мм (за кресленням);
верстат: 6Р13Ф3;
потужність двигуна
головного руху: 7,5 кВт;
діапазон частоти обертання
шпинделя: 40...2000 об/хв;
діапазон подач за
координатами X, Y, Z: 3...4800 мм/хв;
число ступенів регулювання
частоти обертання: 18;
регулювання: ступінчасте.
Частота обертання
шпинделя верстата мод. 6Р13Ф3, хв-1
40 |
50 |
63 |
80 |
100 |
125 |
160 |
200 |
250 |
315 |
400 |
500 |
630 |
800 |
1000 |
1250 |
1600 |
2000 |
Подачі
верстату мод. 6Р13Ф3, мм/хв
3 |
4 |
5 |
6,3 |
8 |
10 |
12,5 |
16 |
20 |
25 |
31,5 |
40 |
50 |
63 |
80 |
100 |
125 |
160 |
200 |
250 |
315 |
400 |
500 |
630 |
800 |
1000 |
1250 |
1600 |
2000 |
2500 |
3150 |
4000 |
|
Розрахунок режиму
різання будемо вести у наступній послідовності:
1. Визначаємо подачу:
Приймаємо подачу на
зуб фрези sz в межах 0,14...0,24 мм/зуб за [табл. 33, с.
283, 1] в залежності від потужності верстата (5...10 кВт), оброблюваного
та оброблюючого матеріалів. Враховуючи примітку до [табл. 33, с. 283, 1], оскільки
ширина фрезерування більша 30 мм, зменшуємо табличне значення подачі на
30%:
sz ≈
0,1 мм/зуб.
Тоді подача на оберт
складе:
(мм/об).
2. Визначимо швидкість
різання (колову швидкість фрези):
,
де D = 160
мм – діаметр фрези;
B = 46 мм – ширина фрези;
z = 16 – кількість зубів інструменту.
Значення коефіцієнта
СV та показників степенів в цій формулі визначаємо за [табл.
39, с. 288, 1] в залежності від типу фрези, виду операції, матеріалу ріжучої частини:
СV =
445, q = 0,2, x = 0,15, y = 0,35, u = 0,2, p = 0, m = 0,32.
Т = 190 хв – період стійкості фрези за [табл.
40, с. 290, 1];
Загальний поправочний
коефіцієнт на швидкість різання:
,
В цій формулі:
За [табл. 1, с.
261, 1] поправочний коефіцієнт, що враховує вплив фізико-механічних властивостей
оброблюваного матеріалу на швидкість різання для сірого чавуну:
,
де – показник степені,
що визначається за [табл. 2, с. 262, 1].
За [табл. 5, с.
263, 1] визначаємо поправочний коефіцієнт, що враховує вплив стану поверхні заготовки
на швидкість різання за: .
За [табл. 6, с. 263, 1]
визначаємо поправочний коефіцієнт, що враховує вплив інструментального матеріалу
на швидкість різання: .
Отже, розрахункова
швидкість різання:
(м/хв).
3. Розрахункова
частота обертання інструменту:
(об/хв).
4. Хвилинна подача:
(мм/хв)
5. Узгодимо за паспортними
даними верстата і остаточно приймемо фактичну частоту обертання: (об/хв).
Тоді фактична хвилинна
подача: (мм/хв).
Уточнимо значення
швидкості різання:
(м/хв).
6. Визначимо значення
складових сили різання:
Знайдемо значення
головної складової сили різання (при фрезеруванні – колова сила):
.
Значення коефіцієнта
Ср та показників степенів в цій формулі визначаємо за [табл.
41, с. 291, 1] в залежності від типу фрези, оброблюваного і оброблюючого матеріалів:
Ср =
54,5, q = 1,0, x = 0,9, y = 0,74, u = 1,0, w= 0.
Поправочний коефіцієнт
на якість оброблюваного матеріалу знаходимо в [табл. 9, с. 264, 1]: .
Отже, колова сила
дорівнює:
(Н).
Величини решти складових
сили різання визначаємо із їх співвідношення з головною складовою – коловою силою
за [табл. 42, с. 292, 1]:
Горизонтальна сила
(сила подачі): (Н).
Вертикальна сила:
(Н).
Радіальна сила: (Н).
Осьова сила: (Н).
7. Визначимо крутний
момент на шпинделі:
(Н∙м).
8. Ефективна
потужність різання:
(кВт)
9. Основний технологічний
час згідно [п. ІІ , с. 190, 4] та [п. 2.2.6., с. 104, 2]:
(хв),
де L – довжина
шляху, що проходить інструмент в напрямку подачі;
l – довжина оброблюваної поверхні
(за кресленням) = 318 мм;
l1 – величина на врізання і перебіг
інструменту, що визначається за [дод. 4, арк. 6, с. 378, 4] в залежності від типу
фрези (торцева), схеми її установки (симетрична) й ширини фрезерування (за кресленням
= 220 мм);
sхв – хвилинна подача фрези, визначена
раніше;
Чорнове розточування (операція 15)
Вихідні дані:
матеріал: СЧ20, HB 230, МПа;
вид обробки: розточування
інструмент: розточувальний
різець 2142-0444 з пластинами з твердого сплаву ВК6 за ГОСТ 9795–84 типу 4, виконання
1;
глибина фрезерування:
t = 1,6 мм (рівна припуску на обробку на цьому переході);
нормативний період
стійкості різців за [Д. 2.10., с.459, 2]: Т = 30 хв;
діаметри обробки:
ш92 мм та ш82 мм (на подальших операціях напівчистового і чистового
розточування отвори будуть оброблені до діаметрів, вказаних на кресленні ш95Н7 та
ш85Н7);
довжини оброблюваних
поверхонь: 45 мм і 35 мм (за кресленням);
верстат: 6Р13Ф3 (характеристики наведені
вище).
Розрахунок режиму
різання будемо вести у наступній послідовності:
1. Для чорнового розточування
за [табл. 12, с.267, 1] при заданому перерізі різця та глибині різання рекомендується
подача S = 0,2...0,3 мм/об.
Приймаємо подачу
S = 0,22 мм/об.
2. Швидкості різання
визначатимемо за формулами теорії різання, згідно [п. 3, с.265, 1]:
.
Значення коефіцієнтів
в цій формулі знаходимо за [табл. 17, с.266, 1]:
.
Швидкісний коефіцієнт:
.
В цій формулі:
За [табл. 1, с.
261, 1]:
,
За [табл.
5, с. 263, 1]: ;
За [табл.
6, с. 263, 1]:.
Отже, загальний швидкісний
коефіцієнт: .
При внутрішній обробці
(розточуванні) згідно рекомендацій за [табл. 17, с. 270, 1] на швидкість
різання додатково водиться поправочний коефіцієнт 0,9:
Таким чином швидкість
різання:
(м/хв);
3. Розрахункова частота
обертання шпинделя визначається за наступною формулою: , розраховане значення уточнюємо
за паспортом верстата:
Поверхня 1 (ш92 мм):
(об/хв); об/хв;
Поверхня 2 (ш82 мм):
(об/хв); об/хв;
4. Уточнюємо значення
швидкості різання: .
Поверхня 1 (ш92 мм):
(м/хв);
Поверхня 2 (ш82 мм): (м/хв).
5. Визначаємо сили
різання при обробці:
Величини тангенційної PZ,
радіальної PY і осьової PX складових
сили різання при розточуванні визначаються за формулою:
.
За [табл. 22, с.
274, 1] знаходимо коефіцієнти для визначення складових сили різання:
;
;
.
Поправочний коефіцієнт
на силу різання являє собою добуток наступних коефіцієнтів:
.
За [табл.9, с.264
і табл.23, с.275, 1] визначаються поправочні коефіцієнти для складових сили різання
в залежності від:
- механічних властивостей
матеріалу, що оброблюється:
;
Поправочні коефіцієнти
що враховують вплив геометричних параметрів:
- головного кута в плані: КРцХ
= 1,11; КРцУ =0,77; КРцZ = 0,94;
- переднього кута: КРгХ
= КРгУ = КРгZ =1,0;
- кута нахилу різальної кромки: КРлХ
= 0,8; КРлУ = 1,3; КРлZ = 1,0.
Тоді:
;
;
.
Складові сили різання:
(Н);
(Н);
(Н);
6. Потужність різання
розраховують за формулою: .
Поверхня 1 (ш92 мм):
(кВт);
Поверхня 2 (ш82 мм):
(кВт);
7. Визначення основного
часу:
Основний технологічний
час на перехід, підраховується за формулою згідно [р. ІІ , с. 55, 4]:
,
Поверхня 1 (ш92 мм):
(хв);
Поверхня 2 (ш82 мм):
(хв).
4. Стислі відомості
про інструментальні матеріали
Матеріал свердла –
швидкорізальна сталь Р6М5.
Основні відомості
щодо матеріалу свердла для обробки отворів визначимо згідно [с. 48, п. 3.4., 5].
Основним легуючим
елементом швидкорізальних сталей є вольфрам (Р), який взаємодіє з вуглецем, завдяки
чому сталь набуває високої твердості, температуро- і зносостійкості. Окрім того,
сталь містить молібден (М), який є хімічним аналогом вольфраму. Легування молібденом
сприяє підвищенню теплопровідності сталі. Вольфрамо-молібденові сталі більш пластичні
і куються краще, ніж вольфрамові, мають нижчий бал карбідної неоднорідності.
До хімічного складу
сталі Р6М5 входить 6% вольфраму (W) та 5% молібдену (Mo).
Сталь Р6М5 доцільно
застосовувати при виготовленні інструментів, що використовуються при невеликих швидкостях
різання, але з великими перерізами шару, що зрізається, тобто при важкому силовому
режимі. Внаслідок високої пластичності сталь придатна для виготовлення інструментів
методами пластичного деформування.
Основні властивості
сталі Р6М5:
-
твердість:
62...64 HRC;
-
теплостійкість,
и: 620°С;
-
границя міцності
на згин, узг: 2900...3100 МПа;
-
швидкості
різання, v: 25...35 м/хв.
Матеріал твердосплавних
пластин торцевої фрези та розточувального різця – вольфрамовий (однокарбідний) твердий
сплав ВК6 [с. 50, п. 3.5., 5]. Основою твердого сплаву ВК6 є карбіди вольфраму
(WC), що мають високу тугоплавкість і мікротвердість, їх зерна з’єднуються
між собою кобальтом (Co). Чим більше в сплаві WC, тим вища твердість
і теплостійкість і менша міцність сплаву. Твердий сплав ВК6 характеризується високою
твердістю, теплостійкістю та швидкостями різання, проте має відносно низьку міцність
на згин. Застосовується для чорнової і напівчистової обробки чавунів і кольорових
сплавів.
Хімічний склад сплаву
ВК6: 6% кобальту (Co), решта – 94% карбідів вольфраму (WC).
Основні властивості
твердого сплаву ВК6:
- твердість: 87...90 HRА;
- теплостійкість, и: 800...900 °С;
- границя міцності на згин, узг:
1000...1200 МПа;
- швидкості різання, v: 90...300
м/хв.
5. Встановлення взаємозв’язку
елементів режиму різання та параметрів перерізу шару, що зрізається
Торцеве фрезерування
а б
Рис. 1. Схеми зрізання
припуску при торцевому фрезеруванні
На (рис. 1) зображені
схеми зрізання припуску при фрезеруванні поверхні торцевою фрезою згідно [с.
228, 6]. На (рис 1, а) глибина різання t = 1,8 мм рівна припуску
на обробку на заданому переході. В = 130 мм – ширина фрезеруванні
(рівна ширині оброблюваної поверхні). D = 160 мм – діаметр фрези.
Приймемо для нашого
випадку симетричне фрезерування (рис. 1). Кут контакту торцевої фрези . Так як фрезерування симетричне,
в точці 1 (рис. 1, б) має місце рівність: .
Цьому значенню кута відповідає товщина шару, що зрізається, . Протягом першої половини робочого
циклу зубу товщина шару, що зрізається, зростає і в точці 3, що лежить на осі симетрії
оброблюваної заготовки, товщина шару, що зрізається зубом, максимальна і рівна . Тобто для нашого випадку максимальна
товщина зрізу рівна 0,1 мм. На (рис. 1, б) умовно показана епюра товщини
шару, що зрізається, яка в графічній формі виражає закономірність зміни величини
за робочий цикл зуба фрези.
Ширина шару, що зрізається
для торцевих фрез рівна , де – кут нахилу ріжучої кромки,
– головний кут в плані ріжучої
кромки зуба торцевої фрези.
Свердлування
Рис. 2. Елементи різання
при свердлуванні
При свердлуванні в
суцільному матеріалі глибина різання рівня половині оброблюваного діаметру (діаметру
свердла):
(мм).
Щоб знайти подачу
на зуб інструменту, слід розділити на кількість зубів знайдену в п. 3 подачу на
оберт (кількість зубів для свердла – 2):
(мм/зуб).
Товщина шару, що зрізається,
рівна:
(мм).
Ширина шару, що зрізається:
(мм).
Розточування
На (рис. 3) зображені
елементи різання при обробці отвору розточувальним різцем згідно [с. 185, 6]. Глибина
різання рівна припуску на обробку на даному переході: t = 1,6 мм.
Подача на оберт заготовки
встановлена у п.3. даної роботи і рівна S = 0,22 мм.
Товщина шару, що зрізається,
рівна:
(мм).
Ширина шару, що зрізається:
(мм).
Рис. 3. Елементи різання
при розточуванні
Література
1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./ Под
ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение,
1985. – Т2 – 496 с.
2. Кирилович В.А., Мельничук П.П., Яновський В.А. – Нормування
часу та режимів різання для токарних верстатів з ЧПК: Навчальний посібник для студентів
машинобудівних спеціальностей / Під заг. ред. В.А. Кириловича. – Житомир: ЖІТІ,
2001. – 600 с.
3. Режимы резания металлов: Справочник / Под ред. Ю.В.
Барановского. – М.: Машиностроение, 1972. – 364 с.
4. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для
технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть І. Токарные, карусельные,
токарно-револьверные, алмазно-расточные, сверлильные, строгальные, долбежные и фрезерные
станки. Изд. 2-е, М: Машиностроение, 1974. – 406 с.
5. Виговський Г.М. Теорія різання: Навч. посібн. – Житомир:
ЖДТУ, 2006. – 250 с.
6. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов: Учебн.
для вузов. – М.: Высш. шк., 1985. – 304 с.
|