ДЗ 1 (Готовое ДЗ)

Домашнее задание №1

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

По курсу:

«Основы процесса резания и режущий инструмент»

Гречушниковой Ксении

Группа МТ1-62

Вариант №6

Москва

2014 год

Исходные данные:

1. Обрабатываемая деталь:
Требуется получить гладкий вал длиной L = 415 мм и диаметром d = 165 мм. Для обеспечения возможности точения на проход на концах вала имеются шейки длиной 80 мм и диаметром d – 12 = 153 мм. Поверхность диаметром d должна быть выполнена по h9 квалитету точности.
2. Обрабатываемый материал чугун , твердость НВ =210.
3. Заготовка:
Вид заготовки - литье. Состояние поверхности – без корки.
Наружный диаметр заготовки имеет h16 квалитет точности.
4. Режущий инструмент:
Токарный резец, оснащенный СМП (сменной многогранной пластиной) из твердого сплава.
5. Оборудование
Токарный станок с ЧПУ модели РТ755Ф301.
6. Этап обработки - 1.

Требуется:

1. Выбрать СМП. Назначить режимы резания для соответствующего этапа обработки.
2. Выполнить операционный эскиз в соответствие с требованиями п.2.1 Методического пособия.
3. Выполнить поверочные расчеты.
2. Определить элементы нормирования для нормальных режимов резания.

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, h11, (достигается требуемая точность)

Рассматриваем 1 этап обработки.

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

Припуск на обработку (глубина резания) для 1ого этапа обработки t₁ = 5 мм

Припуск на обработку для 2ого этапа обработки t₂= 2 мм

Припуск на обработку для 3его этапа обработки t₃ = 1 мм

Общий припуск равен сумме припусков t = 5+2+1 = 8 мм

Диаметр детали до обработки 165+28=183 мм

Диаметр детали после 1 этапа обработки 183-25=173 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:

С_S = 0,042 Z_S = 0,6 X_S = 0,25 К_М = 1,75 (выбирают по таблице в зависимости от обрабатываемого материала – Чугун и этапа обработки – черновой этап)

K_mS - поправочный коэффициент, характеризующий марку инструментального материала

K_mS = 1…1,15 (выбирают по таблице в зависимости от обрабатываемого материала – чугун и этапа обработки – черновая)

K_mS = 1 (возьмем однокрбидный сплав группы ВК для обработки чугуна, для черновой обработки используем сплав ВК8)

K_HS- поправочный коэффициент, который характеризует механические свойстваобрабатываемого материала, для чугуна:

K_S – поправочный коэффициент, учитывающий геометрические параметры резца в плане:

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

Наиболее применяемые формы СМП и углы в плане  при использовании этих пластин приведены в табл. 5.

Для повышения стойкости пластины и прочности ее вершины желательно использовать пластинку с наименьшими главными углами в плане  (квадратная, пятиугольная и шестиугольная форма пластин). Выбираем пятиугольную СМП.

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

L = 415 мм — длина заготовки;

D = 183 мм (с учётом трех припусков 1, 2 и 3 этапа 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 заготовок без корки K_К = 1.

K_пр – 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 3,7; 4,7; 5,7). Подходит только последний 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 (чугун) и подачи (> 0,4 мм/об)

= 405

Х_V = 0,15

Y_V = 0,4

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 (чугун):

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 (чугун), вида обработки (без корки) – ВК8.

K v = 1,1

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 – РТ755Ф301

Диаметр заготовки (в нашем случае диаметр заготовки равен 183 мм)

Длина заготовки (в нашем случае длина заготовки равна 575 мм с учётом шеек на концах вала)

Число оборотов шпинделя n = 6,3…1250 об/мин (в нашем случае 136 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 = 1…1200 мм/мин (в нашем случае 121,04 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 (чугун)

C_P = 1200

Х_P = 1

Y_P = 0,7

C_H = 0,0065

n_P = 0,96

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25=37,5мм=0,0375м (форма обрабатываемой заготовки позволяет обрабатывать заданную поверхность без увеличенного вылета резца)

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

Для чугуна [σ_и] = 250 МПа.

Допускаемая главная составляющая силы резания больше полученной ранее (6085,2 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] = 310^–4 м - допускаемый прогиб резца при черновом 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 (6085,2 н), следовательно проверка по жесткости державки выполнена.

1. 111Проверка 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 (6085,2 Н), 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: