Вариант 3.7 дз1 (Дз 1,2 Вариант 3.7)

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Баумана

Домашнее задание №1

«Назначение режимов резания для операции наружного продольного точения на станке с ЧПУ»

По курсу:

«Основы процесса резания и режущий инструмент»

Группа МТ3-69

Вариант №3.7

Москва

2016

Назначение припусков на обработку (глубины резания):

Процесс обработки всегда сводится к последовательному снятию с заготовки слоёв материала с целью улучшения её точности и шероховатости, глубина резания определяется этапом обработки.

Заготовка имеет h16 квалитет точности

1 этап обработки – черновая обработка, h14,

2 этап обработки – получистовая обработка, h12,

3 этап обработки – чистовая обработка, h10, (достигается требуемая точность)

Для достижения точности h14 необходимо назначить припуск для 1 этапа обработки.

• Припуск на обработку (глубина резания) для 1ого этапа обработки t₁ = 4,5 мм(не менее)

• Припуск на обработку для 2ого этапа обработки t₂= 1,7 мм(не менее)

• Припуск на обработку для 3его этапа обработки t₃ = 0,9 мм(не менее)

Общий припуск равен сумме припусков t = 4,5+1,7+0,9 = 7,1 мм

Диаметр заготовки 90+27.1=104.2 мм

Смотрим таблицу стандартного проката, ближайшее значение d=105 мм

Тогда t₁ = 4,5 мм, t₂= 2 мм, t₃ = 1 мм.

t = 4,5+2+1 = 7,5 мм, d=90+27.5=105 мм

Рассматриваем 2 этап обработки.

Диаметр заготовки после 1 этапа обработки 105-24.5=96 мм

Назначение подачи:

Величину подачи на один оборот заготовки S_o мм/об, выбирают с учётом диаметра обрабатываемой заготовки, глубины резания и этапа обработки. Для черновой и получистовой обработки S_o можно рассчитать по формуле:

Сталь 50 - углеродистая. Для получистовой обработки:

С_S = 0,031 Z_S = 0,57 X_S = 0,35 К_М = 1 (выбираем по таблице 2 в методических указаниях)

K_mS - поправочный коэффициент, характеризующий марку инструментального материала K_mS = 1…1,15 (выбираем по таблице 3 в зависимости от обрабатываемого материала – сталь 50 и этапа обработки – получистовая)

При обработке обычных конструкционных сталей следует ис- пользовать двухкарбидные твердые сплавы группы ТК. Для нор- 15 мальных условий обработки сталей обычно используются сплавы марок Т15К6 или Т14К8. Для черновой обработки по корке рекомендуется использовать сплав с увеличенным содержанием кобальтовой связки Т5К10, воспользуемся рекомендацией, выбираем Т14К8. Тогда

KmS = 1

K_HS- поправочный коэффициент, который характеризует механические свойства обрабатываемого материала, для стали:

K_S – поправочный коэффициент, учитывающий геометрические параметры резца в плане. Наиболее применяемые формы СМП и углы в плане  приведены в табл. 5.

для повышения стойкости пластины и прочности ее вершины желательно использовать пластинку с наименьшими главными углами в плане ϕ (форма пластин 3–5).

Выбираем пятиугольную СМП.

 — угол при вершине резца (угол при вершине СМП), град;
 — главный угол в плане, град.

K_Ж – поправочный коэффициент, учитывающий жесткость заготовки и способ ее крепления на станке:

L = 650 мм — длина заготовки;

D = 96 мм (без учёта трех припуска на 1 этап обработки) — диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

Значения С_ж для различных способов крепления заготовки приведены в табл. 6.

– способ крепления заготовки на станке – в центрах с поводком.

K_К – поправочный коэффициент, характеризующее состояние поверхности заготовки. Для получстовой обработки K_К = 1.

Kпр – поправочный коэффициент, характеризующий прочность режущей части резца.

Определяют сечение державки резца и толщину режущей пластины в зависимости от глубины резания.

Толщина пластины h = 5,7 мм (по таблице толщина пятиугольной пластины может быть 4,7; 5,7; 6,7). Выбираем второй вариант

Радиус при вершине пластины r = 1 мм

Назначение скорости резания:

Скорость резания V, м/мин может быть рассчитана по формуле:

Значения коэффициента и показателей степени Х_V и Y_V выбираются в зависимости от материала (углеродистая сталь) и подачи (< 0,4 мм/об)

= 548

Х_V = 0,15

Y_V = 0,25

K_T – поправочный коэффициент, учитывающий заданный период стойкости.

Коэффициент используют в том случае, если заданный период стойкости отличается от нормативного. Нормативный период стойкости, являющийся экономическим периодом стойкости для резцов, оснащенных СМП и используемых при работе на станках с ЧПУ, обычно составляет 30 минут. Заданный период стойкости не задан, поэтому коэффициент равен единице.

K_HV – поправочный коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала в зависимости от материала (сталь):

и выбираются в зависимости от обрабатываемого материала (сталь)

K v– поправочный коэффициент, учитывающий геометрические параметры резца в плане:

K v – поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий марку материала режущей части резца выбирается в зависимости от обрабатываемого материала (сталь 50), вида обработки (получистовая – без корки) T14K8.

K v = 0,95

Определение частоты вращения шпинделя станка:

Частоту вращения шпинделя n, об/мин, определяют по формуле:

Полученное значение n проверяют на возможность его использования на данном оборудовании по таблице в зависимости от модели станка.

Модель станка – 16Б16Т1

Диаметр заготовки (в нашем случае диаметр заготовки равен 196 мм)

Длина заготовки (в нашем случае длина заготовки равна 650 мм с учётом шеек на концах вала)

Число оборотов шпинделя n = 40…2000 об/мин (в нашем случае 503 об/мин)

Определение скорости подачи резца:

На станках с ЧПУ механизм подачи обеспечивает ее бесступенчатое регулирование, и эта величина характеризуется значением скорости подачи v_S, мм/мин:

Значение V_S необходимо сверить с паспортными данными модели станка.

Скорость подачи V_S = 2…1200 мм/мин (в нашем случае мм/мин)

Определение главной составляющей силы резания:

Главная составляющая силы резания P_z, Н равна:

Значения коэффициента C_P и показателей степени, входящих в формулу, для случая работы резцом из твердого сплава по стали и чугуну приведены в таблице в зависимости от обрабатываемого материала (сталь 50)

C_P = 1950

Х_P = 1

Y_P = 0,81

C_H = 0,04

n_P = 0,61

K_H – поправочный коэффициент на силу резания, учитывающий свойства обрабатываемого материала, можно рассчитать по формуле:

Проверка назначенных режимов по допустимой силе резания:

После расчета главной составляющей силы резания P_z необходимо провести проверочные расчеты, подтверждающие возможность работы при назначенных глубине резания t и подаче S_о. Проверку проводят по следующим критериям:

1) по прочности державки резца;

2) по жесткости державки резца;

3) по прочности твердосплавной пластины;

4) по прочности механизма подач станка;

5) по жесткости обрабатываемой заготовки.

1. Проверка по прочности державки резца. Допускаемое значение главной составляющей силы резания [P_z]_пр, н, по прочности державки резца вычисляют по формуле:

W — момент сопротивления изгибу

B — ширина державки резца

H — высота державки

l — вылет резца из резцедержки

l1,5Н=1,520=30мм=0,03м (форма обрабатываемой заготовки позволяет обрабатывать заданную поверхность без увеличенного вылета резца)

[σ_и] — допускаемое напряжение на изгиб материала державки резца.

Для углеродистых сталей [σ_и] = 250 МПа.

Допускаемая главная составляющая силы резания больше полученной ранее ( Н), следовательно, проверка по прочности державки выполнена.

1. Проверка по жесткости державки резца. Допускаемое жесткостью державки резца значение [P_z]_ж, н, можно вычислить по формуле:

[f_р] = 1,710^–4 м - допускаемый прогиб резца при получистовом точении

Е = 22010³ МПа - модуль упругости материала державки резца для сталей

I_x — осевой момент инерции

Допускаемая главная составляющая силы резания больше полученной ранее ( ), следовательно, проверка по жесткости державки выполнена.

1. Проверка по прочности твердосплавной пластины. Допустимая сила резания, разрушающая пластину, может быть вычислена по формуле:

h – толщина используемой твердосплавной пластины, мм.

Допускаемая главная составляющая силы резания больше полученной ранее ( ), следовательно, проверка по прочности твердосплавной пластины выполнена.

1. Проверка по прочности механизма подач станка. Допускаемую силу подачи станка [P_x]_ст нужно сравнить с осевой составляющей силы резания P_x. Необходимо, чтобы выполнялось условие [P_x]_ст > P_x. Значение осевой составляющей силы резания можно приближенно вычислить по формуле:

Для станков с ЧПУ токарной группы допускаемая сила подачи [P_x]_ст чаще всего составляет не менее 4000 Н, поэтому проверка по прочности механизма подачи станка выполнена.

1. Проверка по жесткости обрабатываемой заготовки. Прогиб обрабатываемой заготовки будет осуществляться равнодействующей двух составляющих P_z и P_y, т. е. силой P_zy. Значение этой силы будет зависеть от угла в плане  и может быть приближенно определено по формуле:

Ограничения по жесткости заготовки будут зависеть от метода крепления заготовки на станке. При креплении заготовки в центрах станка прогиб равен:

L — длина заготовки, мм (с учетом шеек по 80 мм)

момент инерции круглого сечения:

Допускаемый прогиб заготовки [f_з] можно принимать равным при gjkexbcnjdjv точении — 710^–5 м = 0,07 мм

Проверка по жесткости обрабатываемой заготовки выполнена.

Определение необходимой мощности станка:

Необходимую мощность станка N_ст, кВт, находят по формуле:

 — КПД станка, можно принимать равным  = 0,75.

Рассчитанное значение сравнивается с паспортными данными станка. Мощность 7,1 кВт.

Определение основных параметров нормирования:

Основное технологическое (машинное) время t_o, мин, рассчитывают по формуле: