Визначення частоти обертання заготовки

Факультет конструювання та дизайну машин та систем природокористування

Кафедра технології конструкційних

матеріалів і матеріалознавства

Розрахункова робота

з дисципліни: «Теорія різання, металообробні верстати, інструменти»

на тему: «Розрахунок режимів різання під час механічного оброблення вала»

Виконав: студент 2 курсу 2групи

Факультету КД Гудим Дмитро.

Перевірив: Роговський Л.Л

Київ 2012

Завдання

Варіант (14) і назва деталі –вал. Варіант розмірів – 4. Варіант матеріалу – 4. Назва і марка матеріалу –Чавун ВЧ 60; НВ=200…280 МПа. Варіант виду заготовки -. Заготовка – відливок.

Визначити

1. Призначити припуски на механічне оброблення.

2. Призначити види механічного оброблення деталі.

3. Визначити режими різання під час точіння поверхні 5

4. Визначити режими різання під час шліфування поверхні 6

5. Визначити режими різання під час фрезерування поверхні 10

6. Визначити режими різання під час свердління поверхні 11 (табл.)

Послідовність виконання

1. Даємо ескіз деталі (рис.1) з розмірами відповідно до завдання і позначаємо поверхні, які потрібно обробляти.

Рис. 6.1. Ескіз вала.

2. Вибираємо вид заготовки і призначаємо припуски на механічне оброблення і даємо ескіз заготовки (рис.2).

Так як матеріал Чавун ВЧ 60, то вибираємо заготовку – відливок. Приймаємо з дод. 3, припуск на діаметр 50 мм і довжину 410 мм 2

Д₄ =45±5 мм.

Д₁ =35±5 мм.

Д₃ =35±5 мм.

D₃₄=35±5 мм;

D₃₁₄=45±5 мм.

L=410±5 мм; L₄=220 мм L₁₄=120 мм

Рис. 6.2. Ескіз заготовки

3. Призначаємо види оброблення вала, користуючись типовою технологією (табл.11), вибираємо верстати з дод. 6…9, вибираємо інструмент та подаємо у вигляді табл. 6.1.

Таблиця 6.1. Види оброблення вала.

№ п/п	Назва виду оброблення поверхні і її номер	Розміри оброблення	Назва і модель верстата	Назва інструменту
від Ø мм	до Ø мм	по довжині, мм
	Підрізання торця 1				токарний 16К20	різець підрізний
	Свердління центрового отвору пов. 13				токарний	свердло центрове
	Точіння пов. 3			72.5	токарний 16К20	різець прохідний упорний
	Підрізання торця 4			7,5	Токарно-гвинторізний	підрізний
	Точіння пов. 5				токарний 16К20	різець прохідний упорний
	Точіння пов. 6			122.5	токарний	різець прохідний
	Підрізання торця 8			22.5		різець підрізний
	Свердління отвору пов. 9				свердлильний	свердло ø11
	Нарізування різі пов.9
	Точіння фасок пов. 2 і 7
	Фрезерування шпонкових пазів пов. 10 і 12				Вертикально-фпезерний верстат 6Р11	Фреза пальцева шпонкова ø10
	Свердління отворів пов. 11				Вертикально-свердлильний	Свердло ø9

Визначаємо режими різання під час точіння пов.5

Найвигідніший режим різання розраховують за умови досягнення найвищої продуктивності і найменшої вартості оброблення при забезпеченні необхідної якості виготовлення деталі (точність розмірів, шорсткість поверхні тощо).

1 Вибір устаткування

Модель токарного верстата вибирають залежно від габаритних розмірів заготовки (довжина, найбільший діаметр з урахуванням вимог до точності і шорсткості обробленої поверхні (дод. 7; [2], с. 7...19).

Необхідно вибрати основні паспортні дані верстата: частоти обертання шпинделя; велечини подач; допустимі значення крутного моменту на шпинделі для різних частот його обертання; силу допустиму механізмом подачі верстата, коефіцієнт корисної дії верстата, розміри державок різців, що використовують на верстаті.

Тип верстата вибирають залежно від виду оброблення і типу виробництва. Для індивідуального дрібносерійного і серійного виробництва бажано вибирати універсальне устаткування, верстати з ЧПК. Для великосерійного і масового виробництв необхідно застосовувати верстати-автомати і напівавтомати, агрегатні, багаторізцеві а також спеціальні верстати.

Верстат 16Б16А

Частота обертання шпинделя,об/хв. 20;25;31;40;50;63;80;100;125;160;200:250; 315;400;500; 630; 800;1000;1250; 1600;2000

Подача, мм/об 0,065;0,08;0,115;0,13;0,16; 0,195;0,23;0,26; 0,29; 0,32;0,39;0,455;0,585;0,78;0,91

2. Вибір різального інструменту

Матеріал різальної частини інструменту вибирають залежно від оброблюваного матеріалу і його фізико-механічних властивостей, характеру оброблення і припуску, типу устаткування, глибини різання.

При цьому необхідно прагнути до застосування інструментальних матеріалів, що допускають великі швидкості різання, таких як тверді сплави із зносостійкими покриттями, мінерало-кераміка, синтетичні надтверді матеріали.

Марку інструментального матеріалу вибирають за рекомендаціями наведеними в дод.10.

Тип різця і розміри державки вибирають залежно від виду оброблення типо- розміру верстата, габаритних розмірів оброблюваної заготовки (деталі) характеру оброблення і припуску, матеріалу різальної частини інструменту по [1], с. 119... 136. Перевагу слід віддавати збірим різцям з механічним закріпленням змінних багатогранних пластин. Рекомендації по вибору конструкцій збірних різців наведено в дод. 11.

Вибарають форму заточування різців залежно від умов різання і оброблюваного матеріалу за дод. 12, а геометричні параметри за дод. 13 і 14.

Студент повинен виконати ескіз вибраного різця в двох проекціях, показати складові частини різця, основні розміри і кути.

Вибираємо різець підрізний. Марку інст. матеріалу вибираємо ВК4. Розмір державки різця 20х20 мм

3. Вибір глибини різання

Вибирають глибину різання залежно від величини припуску на оброблення, шорсткості поверхні і виду точіння (чорнове, чистове, тонке).

Під час чорнового оброблення (R_z≥40мкм) глибину різання приймають рівною половині найбільшого припуску. У випадку для поперечного точіння.

;

де L_з – довжина заготовки=415, мм;

L_д - довжина заготовки (деталі) після точіння=410, мм.

4. Вибір величини подачі

Величину подачі S визначають з дод. 15...18, або таблиць подач

([1] с 266...269) залежно від глибини різання і діаметра заготовки,виду точіння.

S=0.4…0.5 мм/об при глибині різання t= 2.5 мм

Перевіряємо вибране значення подачі:

а) Визначають силу різання за формулою:

де С_р_z – коефіцієнт, що враховує умови оброблення=92;

t – глибина різання=2.5, мм;

V – швидкість різання=60, м/хв;

x_р_z=1.0 y_р_z=0.75 n_р_z=0 – показники степенів, відповідно, при глибині, подачі і швидкості різання;

К_р_z – поправочний коефіцієнт який враховує фактичні умови точіння.

де - коефіцієнт, що враховує якість оброблюваного матеріалу;дод.19.20

-коефіцієнт, що враховує головний кут у плані різця;

-коефіцієнт, що враховує передній кут різця;

-коефіцієнт, що враховує кут нахилу головної різальної кромки;

-коефіцієнт, що враховує радіус при вершині різця.

Значення коефіцієнтів приймають з дод.21

Значення С_р_z=92, x_р_z=1.0, y_р_z=0.75, n_р_z=0 знаходять з дод.22, а коефіцієнтів приймають з дод. 21.Швидкість різання приймають заздалегідь, ν =60 м/хв.

б) Перевіряють подачу за міцністю різця за умови:

Силу, що допускається міцністю державки різця, визначають за формулою:

де [σ_зг] – напруження, що допускається, на згин матеріалу державки різця: [σ_зг] =2400 МПа для нормалізованої сталі марок 45 і 40Х;

W – момент опору перерізу державки різця, мм³:

- для державки прямокутного перерізу; В=20 і Н=20-відповідно ширина і висота державки різця, мм.

в) Перевіряють подачу, виходячи з жорсткості деталі.

Необхідно забезпечити таку умову:

[P_z]_ж - сила різання, що допускається жорсткістю деталі.

де Е – модуль пружності матеріалу деталі.

Е=1,55·10⁵, Н/мм² – для чавуну;

J – момент інерції перерізу деталі, мм⁴.

J=π D ⁴(1-β⁴)=0,05 D_з⁴=0.05*55⁴=457531- для круглого порожнистого перерізу,

D=55- зовнішній діаметр деталі, мм;

[f₃] - допустимий прогин заготовки, мм;

Для чорнової обробки [f₃]=Z_чист/4=2,5/4=0.625,

де Z_чист =2.5– припуск на наступне чистове оброблення, мм;

L =415 довжина деталі, мм;

С _з =46– коефіцієнт, що враховує спосіб закріплення заготовки;

в) Перевіряємо подачу, виходячи з міцності пластини твердого сплаву:

_пл.,

де [ Р_z ]_пл – сила різання, що допускається міцністю пластини твердого сплаву.

де С – товщина пластини твердого сплаву; С =5 мм.

5. Розрахунок швидкості різання:

а)швидкість різання допустима різцем

де, С_v=292, m=0.20, х_v=0.15, у_v=0.20 – значення постійного коефіцієнта і показників степеня. Вибирають з дод. 23 залежно від умов оброблення;

К_v – поправочний коефіцієнт, що враховує дані умови оброблення:

К_v = К_м_v·К_nv ·К_iv·К_φv · ·К_Т_v ·К_в_v=0.93*0.8*1.0*1.2*0.97*1.0*1.0=0.866

Коефіцієнти враховують вплив таких факторів:

К_м_v – оброблюваність матеріалу заготовки, який розраховують за формулами:

для сірого чавуну,

К_nv =0.8– стан поверхні заготовки;

К_iv =1.0– матеріал інструменту;

К_φv =1.2– головного кута в плані різця;

=0.97– допоміжного кута в плані різця;

радіуса при вершині різця;

К_Т_v=1.0 – період стійкості різця;

К_в_v =1.0– вид оброблення.

Значення поправочних коефіцієнтів вибирають з дод. 25...29.

де - ефективна потужність верстата, кВт

=2.8- потужність електродвигуна головного руху, кВт

=0.75- к.к.д. верстата

Визначають розрахункову частоту обертання шпинделя (хв.^-1)

, (2.13)

отримане значення коректують за паспортом верстата (дод.7), приймаючи найближче менше значення nb <n, після чого визначають дійсну швидкість різання:

6.Розрахунок основного технологічного (машинного) часу

Основний технологічний час (хв) для одного переходу розраховують за формулою:

де L - довжина переміщення інструменту в напрямі подачі, мм;

L'= L_d+l_вр+l_пер=220+221+1=442,

де =220 – довжина оброблюваної поверхні, мм;

l_вр - довжина шляху врізування, мм;

l_пер=1 - довжина перебігу інструменту, мм.

l_вр=tctgφ+(1…2)=2.5ctg30+1=221,

де φ =30 – головний кут у плані, град.

Розрахунок режимів різання під час шліфування пов. 6

1 Вибір устаткування

При виборі типу і моделі верстата необхідно враховувати вид шліфування, габаритні розміри деталі,точність розмірів після оброблення і шорсткість обробленої поверхні. Модель верстата вибирають з дод. 9 і літератури [1],с.29…40, табл. 18…24). Студент повинен дати паспортні дані вибраної моделі.

Верстат вертикально-фрезерний 6Р11

Робоча поверхня стола – 250х1000 мм. Нб. перемiщення стола (мм): повздовжнє - 630, поперечне – 200, вертикальне – 250. Потужнiсть електродвигуна Nд – 5,5 кВт ККД верстата – 0,8. Частота обертання шпинделя (об/хв): 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600. Подачi стола (мм/хв): повздовжні i поперечнi 36; 45; 56; 70; 88; 110; 137; 171; 214; 267; 334; 418; 522; 653; 816; 1020; вертикальні: 14; 17; 21; 27; 34; 42; 52; 65; 82; 102; 128; 160; 200; 250; 312; 390

2 Вибір шліфувального круга і його характеристик

Форму і розміри абразивного інструменту вибирають по ([2],табл. 168, табл. 170, с. 253, 252…254) залежно від типу шліфування. При виборі характеристик шліфувального круга необхідно враховувати властивості оброблюваного матеріалу, вид шліфування, точність і шорсткість обробленої поверхні. Характеристики абразивного круга (матеріал абразиву, зернистість, твердість круга, зв’язку, структуру та ін.) вибирають з дод. 51, 52 або літератури ([2], с. 161…169, с.242…259). Після вибору всіх характеристик абразивного інструменту необхідно дати розміри даного інструменту і його маркування відповідно до вимог ДСТУ.

ПП 700х60х80 шорсткість 2.5мкм, марка абразиву 53с, номер зерна 63, категорія твердості С2, номер структури 4.5, марка зв’язку К5

3 Визначення глибини різання

Глибину різання для круглого шліфування визначають величиною поперечної передачі, а для плоского шліфуванні – величиною вертикальної подачі шліфувальної бабки за один хід столу. Величину подач, що рекомендуються, визначають користуючись дод. 53 ([2], с. 301…302), залежно від виду шліфування і якості обробленої поверхні. Отримані значення подач коректують за паспортом верстата, приймаючи ближче менше значення.

t=0.1…0.025 попереднє t=0.005…0.015 заключне

4 Визначення величини поздовжньої або поперечної подачі

Поздовжню подачу за один оберт заготовки під час круглого шліфування і поперечну подачу за один хід під час плоского шліфування з дод. 53 або

([2] табл. 55, с. 301) при круглому, а подача при плоскому шліфуванні задається в долях ширини круга і залежить від характеру шліфування і якості обробленої поверхні.

S (0.3…0.7)B-попереднє S (0.2…0.4)В-заключне

5 Визначення швидкості різання

Швидкість різання визначають залежно від виду шліфування. Для звичайного шліфування швидкість різання вибирають з дод. 53 або ([2], табл. 55, с. 301…302).

Після вибору швидкості різання визначають частоту обертання абразивного інструменту (хв.^-1).

Отриманне значення n_кр коректують за паспортом верстата приймаючи найближче значення за умови

Визначають дійсну швидкість різання

D_kp=700

Визначення частоти обертання заготовки

Для круглошліфувальних верстатів швидкість обертання заготовки вибирають з дод. 53 або [2], табл. 55, с.301…302 залежно від виду шліфування і оброблюваного матеріалу. Знаючи V_з =55 визначають частоту її обертання, за формулою

Отримане значення слід скоректувати за паспортом верстата, приймаючи ближче менше значення.

Визначають дійсну швидкість обертання заготовки.

7 Визначення швидкості поздовжнього переміщення стола

Для плоскошліфувальних верстатів швидкість поздовжнього руху стола вибирають з дод. 53 або за даними довідників. У сучасних шліфувальних верстатах швидкість руху стола регулюється безступінчасто. Знаючи швидкість руху стола і довжину ходу,слід визначити число подвійних ходів стола за хвилину.Знаючи величину поздовжньої подачі і частоту обертання заготовки n_зв необхідно визначити швидкість переміщення стола під час круглого шліфування, м/хв.

Визначення основного часу

Під час круглого зовнішнього і внутрішнього шліфування основний час визначається за формулою.

де L – довжина ходу стола, мм; при перебіганні круга на кожну сторону рівному 0.5 Вк, L=l+Bk=122.5+60=182.5, тут (Вк ширина круга, мм) l – довжина деталі, що шліфується, мм.

Z₀=0.3 - припуск на сторону, мм; Значення припусків наведені в дод. 54.

К =1.2- коефіцієнт точності, що враховує час «виходжування», тобто шліфування без поперечної подачі.

t=0.15

S_nz=0.4

nз=389

Розрахунок режиму різання під час фрезерування пов. 10

1.Вибір устаткування.

Модель верстата вибирають залежно від виду фрезерування, розмірів заготовки, глибини різання і типу виробництва (дод.9). При великосерійному і масовому типах виробництва рекомендується застосовувати менш універсальні, але більш автоматизовані фрезерні верстати. У решті випадків рекомендується застосовувати універсальні і широкоуніверсальні верстати, що забезпечують виконання ширшого круга робіт.

Вертикально-фрезерний 6Р11

2.Вибір різального інструменту.

Вибирають типи стандартної фрези і її розміри з урахуванням форми і розмірів оброблюваної поверхні. Для оброблювання площин беруть торцеву або цилиндричну фрезу, відкритого паза – дискову і т.п.

Шпонкова фреза. Матеріал різальної частини ВК8 D=12 z=2

3. Призначення глибини різання і ширини фрезерування

Глибину різання по можливості встановлюють максимальною, рівною припуску на оброблення, за винятком випадків підвищених вимог до точності і шорсткості обробленої поверхні, коли обробку ведуть за два або більше проходів.Кількість проходів і глибину різання для кожного проходу визначають так само, як і для точіння. При розрахунку глибини різання і ширини фрезерування необхідно звернути увагу на їх взаємне розташування при різних видах фрезерування.

t=5 мм ширина фрезерування 12 мм

4. Призначення подачі

Для чорнового фрезерування подачу призначають на 1 зубець фрези S_z залежно від типу фрези, її розмірів і матеріалу різальної частини, від глибини різання, жорсткості технологічної системи і потужності верстата з дод.43,44.

S=0.29

5. Розрахунок швидкості різання

Швидкість різання розраховують за формулою:

Значення постійного коефіцієнта і показників ступеня q_v, m, x_v,z_v, y_v, u_v, p_v визначають з дод.48. Значення періоду стійкості Т визначають з дод.49 залежно від типу фрези і її діаметра. Величину поправочного коефіцієнта на швидкість різання, що враховує відмінні від табличних умови різання, визначають за формулою:

К_v = К_м_v· К_nv ·К_iv=0.7*0.8*0.83=0.46,

де К_м_v=0.7, К_nv=0.8, К_iv=0.83 – коефіцієнти, що враховують вплив, відповідно, оброблюваного матеріалу, стану поверхні і матеріалу фрези, значення яких приймають як і для точіння з дод.24.,25,.26,.27