Теория резания

Задачи по резанию металлов и режущему инструменту

Задача 1

Обточить цилиндрический валик

Материал вала - сталь 40ХН ( НВ 207 σв = 78 кг/мм2 )

Вид заготовки - прокат без корки

Крепление заготовки – патрон и центр

Параметры шероховатости: Ra 1,5

Жесткость технологической системы: средняя

Диаметр заготовки - 60 мм

Вала - 55f9 мм

Длина обрабатываемой поверхности - 600 мм

Модель станка 1К62

Расчет режимов резания (1) стр.29

Черновое точение - глубина резания t = 2,0 мм

1.расчет длины рабочего хода суппорта Lр.х мм

Lр.х =Lрез+у

Lрез – длина резания, мм

у – подвод, врезание и перебег инструмента ,мм

у= 2+6= 8 мм

Lр.х = 600 +8 = 608 мм

2.назначение подачи S= 0,7 мм/об (2)стр.266

3.определение стойкости инструмента Т= 50 мин

4.расчет скорости резания, определение рекомендуемой скорости по нормативам (1) стр.31

V=VтаблК1К2К3 м/мин

Vтабл - табличная скорость резания Vтабл= 100 м/мин

К1 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала К1 =0,9

К2 – от стойкости и марки твердого сплава К2 = 1,0

К3 – от вида обработки К3 = -

V = 100•0,9•1,0 = 90 м/мин

Расчет рекомендуемого числа оборотов шпинделя станка

n = = = 478 об/мин

Уточнение числа оборотов шпинделя по паспорту станка n = 400 об/мин

Уточнение скорости резания по принятому числу оборотов шпинделя

V = = = 75,4 = 75 м/мин

5.определяем силы резания (2) стр.271

Рx,y,z=10•Cp•tx •Sy•Vn •Kp

Для Рz : Cp=300 х =1,0 у =0,75 n = - 0,15

Для Ру : Cp= 243 х =0,9 у =0,6 n = - 0,3

Для Рх : Cp=339 х =1,0 у =0,5 n = - 0,4

Kp – поправочный коэффициент

Kp = Кμр·Кφр·Кγр·Кλр·Кrр

Для Рz : Кφр= 0,94 Кγр= 1,0 Кλр= 1,0 Кrр = 0,93

Для Ру : Кφр= 0,77 Кγр= 1,0 Кλр= 1,25 Кrр = 0,82

Для Рх : Кφр= 1,11 Кγр= 1,0 Кλр= 0,85 Кrр = 1,0

Кμр= n= 0,75 ; Кμр= = 0,18

Для Рz : Kp = 0,18 •0,94•1,0•1,0•0,93 = 0,157

Для Ру : Kp = 0,18 •0,77•1,0•1,25•0,82 = 0,142

Для Рх : Kp = 0,18 •1,11•1,0 •0,85 •1,0 = 0,169

Рz =10•300•21.0 •0,70,75 •75-0,15 •0,157 = 376,9 Н

Ру = 10•243•20,9 •0,70,6 •75-0,3 •0,142 = 152,3 Н

Рх =10 •339•21,0 •0,70,5 •75-0,4 •0,169 = 170,1 Н

6.мощность резания

N = кВт , N = = 0,46 кВт

Сравниваем с мощностью на шпинделе станка

Nэф = Nдв • ' = 7,3• 0,75= 5,5 кВт

Мощности станка достаточно

7. проверяем по осевой силе Рх

максимальная осевая сила , допускаемая механизмом подачи Рх доп =3,6 кН

расчетная сила Рх = 0,170 кН , условие выполняется , т.е.

Рх < Рх доп

8.проверяем по точности обработки

стрела прогиба детали под действием силы Ру не должна превышать 0,25 допуска на размер детали

допуск на размер δ = 0,074 мм

f = 0,25·0,074 = 0,0185 мм

допустимое значение силы

- для детали, закрепленной в патроне и прижатой центром

Ру = f

l – длина детали , мм

E – модуль упругости , для стали Е = 2 •105 н/мм2

Ix – момент инерции поперечного разреза детали

Ix = 0,05D4 =0,05·604

f – допустимая стрела прогиба детали , мм

Ру = 0,0185 = 1443 н

Ру расч < Ру 152 < 1443 – условие выполнено

9.определяем основное время

tм1 = = = 2,17 мин

Задача 2

Фрезеровать плоскую поверхность

Ширина детали - 90 мм

Длина детали - 604 мм

Припуск на обработку - 5,8 мм

Материал заготовки - чугун СЧ 15-32 ( НВ 163-229 , σ = 15 кг/мм2 )

Вид заготовки - отливка без корки

Характер обработки - получистовая

Модель фрезерного станка - 6Н82

Выбирая тип фрезы исходим из модели станка, на котором производится обработка. Станок 6Н82 – горизонтально – фрезерный, предусматривает обработку цилиндрическими фрезами

длина рабочей части фрезы L = В + (5…6) = 90+6 = 96 мм

В - ширина обрабатываемой детали , мм

Диаметр фрезы принимаем D = 100 мм

Число зубьев z = m , где m – коэффициент пропорциональности , зависящий от назначения и конструкции фрезы. Для цельных фрез с мелким зубом m = 2

Z = 2 =20.

Материал цилиндрической фрезы – быстрорежущая сталь Р6М5. Для плавного входа зубьев фрезы в срезаемый слой и выхода из него ,а так-же

для увеличения одновременно работающих зубьев, фрезы имеют винтовую стружечную канавку. Угол наклона винтовой канавки ω назначают в пределах 25 '…35 '.Принимаем ω = 30 '.

Расстояние t – между зубьями по торцу называют окружным шагом

t = = = 15,7 мм. Высота зуба Н = 0,5…0,65 t = (0,5…0,65)·15,7 = 7,85…10,21 мм. Принимаем Н = 8 мм.

Передним углом γ называют угол между плоскостью , касательной к передней поверхности и нормалью к плоскости, касательной к цилиндрической поверхности. Его величина зависит от прочности и твердости материала обрабатываемой детали.

Для чугуна γ = 10 ' (НВ >160 кг/мм2)

Задний угол α - угол между плоскостями, касательными к задней поверхности зуба и цилиндрической поверхности.У фрез с мелким зубом α=15 '.

Ленточка f - круглошлифованная полоска шириной f = 0,2…0,8 мм, оставляемая на задних поверхностях у вершин лезвий зубьев фрезы для обеспечения их концентричности после заточки. Принимаем f = 0,6.

Угол зуба ψ =50 '. В канавке делают радиус r = 3,5…4,5 мм , который гарантирует отсутствие трещин при закалке. Принимаем r = 4 мм.

Расчет режимов резания (1.стр73)

1.определяем рекомендуемую подачу на зуб фрезы по нормали Sz мм/зуб (1)стр.83

Sz = 0,1 мм/зуб

2. определяем стойкость инструмента по нормативам Тр = 170 мин

3. определение рекомендуемой нормативами скорости резания

V=VтаблК1К2К3 м/мин

Vтабл - табличная скорость резания Vтабл= 35 м/мин

К1 – коэффициент, зависящий от размеров обработки К1 = 0,7

К2 – от состояния обрабатываемой поверхности и её твердости К2 = 0,9

К3 – от стойкости и материала инструмента К3 = 0,9

V = 35•0,7•0,9•0,9 = 19,8 м/мин

4. Расчет рекомендуемого числа оборотов шпинделя станка

n = = = 63,1 об/мин

Уточнение числа оборотов шпинделя по паспорту станка n = 63 об/мин

Уточн.скорости резания по принятому числу оборотов шпинделя

V = = = 19,8 м/мин

5. расчет минутной подачи Sм по принятому значению числа оборотов шпинделя Sм = Sz •Zи• n = 0,1 •20 •63= 126 мм/мин

уточнение расчетной минутной подачи по паспорту станка

Sм = 125 мм/мин

6.расчет основного машинного времени

tм =

Lрх – длина рабочего хода

Lр.х =Lрез+у

Lрез – длина резания, мм

у – подвод,врезание и перебег инструмента ,мм

Lр.х = 604+28= 632 мм

tм = = 5,06 мин

7.определяем окружную силу ( 2 ) стр.282

Рz = ;

Kμp – поправочный коэффициент Kμp = n= 1,0

Cp = 30 x = 0,83 y = 0,65 u = 1,0 q = 0,83 w = 0

Pz = =13714 н

8.мощность резания

N = кВт, N = =4,43 кВт

Сравниваем с мощностью на шпинделе станка

Nэф = Nдв • ' = 7,5 • 0,75 = 5,6 кВт

Мощности станка достаточно

Задача 3

Просверлить отверстие

Диаметр отверстия - 32 мм

Глубина отверстия - 115 мм

Материал детали - чугун ковкий КЧ30-6 ( НВ163 , σ = 30 кг/мм2)

Вид сверления - сквозное

Обработку данного отверстия будем производить на вертикально- сверлильном станке 2А135 (наибольший диаметр сверления – 35 мм) (2)стр.21

Расчет режимов резания ( 1 ) стр.104

1.

расчет длины рабочего хода

Lр.х =Lрез+у

Lрез – длина резания, мм

У – длина подвода, перебега мм, у = 12 мм ( для сквозных отв.)

Lр.х = 115+12 = 127 мм

2.назначение подачи S= 0,65 мм/об

уточнение подачи по паспорту станка S= 0,56 мм/об

3.определение стойкости инструмента Т= 50 мин

4.расчет скорости резания, определение рекомендуемой скорости по нормативам (1.стр115)

V=VтаблК1К2К3 м/мин

Vтабл - табличная скорость резания Vтабл= 16 м/мин

К1 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала К1 = 1,15

К2 – от стойкости инструмента К2 = 1,15

К3 – от отношения длины резания к диаметру К3 = 1,0

V =16•1,15•1,15•1,0= 21,16 м/мин

Расчет рекомендуемого числа оборотов шпинделя станка

n = = = 210,6 об/мин

Уточнение числа оборотов шпинделя по паспорту станка n = 180 об/мин

Уточнение скорости резания по принятому числу оборотов шпинделя

V = = = 18,1 м/мин

5. определяем основное машинное время

tм = = = 1,26 мин

6. осевая сила резания ( 2 ) стр.277

Ро = 10 ,

Kp – поправочный коэффициент Kp = Кμр= n= 0,6

Ср = 43,3 q = 1,0 y = 0,8

Ро = 10•43,3•321,0•0,560,8• = 7947,8 н

Сравниваем с максимальной осевой силой, допускаемой механизмом подачи Ро доп = 15,0 кН

Ро < Ро доп , условие выполнено 6.

крутящий момент

Мкр = 10•См • Dq • Sy • Kp

См = 0,021 q = 2,0 x = -- y = 0,8

Kp – поправочный коэффициент Kp = Кμр= n= 0,6

Мкр = 10•0,021•322•0,560,8• = 123,3 нм 7.

мощность резания

N = кВт , N = = 2,28 кВт

Сравниваем с мощностью на шпинделе станка

Nэф < 1,2Nдв • ' = 1,2•4,5 • 0,8 = 4,32 кВт

Мощности станка достаточно

Задача 4

Шлифование детали

Материал детали - сталь Р6М5

Диаметр заготовки - 42,6 мм

Детали - 42 f7

Длина обрабатываемой поверхности - 380 мм

Механические свойства 62 НRС

Шероховатость поверхности Ra 1,25

Способ шлифования - наружное

Выбор шлифовального круга

По паспортным данным, по размерам обрабатываемой детали выбираем модель станка – круглошлифовальный станок 3М153.

Для получистовых, чистовых работ выбирают электрокорунд белый – изготовляют из чистого глинозема, имеет высокие режущие свойства. Выпускают 4-х марок : 22А, 23А, 24А, 25А. Электрокорунд 24А более качествен, чем 22А и его применяют для абразивного инструмента класса А. Абразивные материалы дробят в шаровых мельницах , после чего полученные зерна сортируют по размерам. В зависимости от размера зерен установлены следующие их номера (зернистость): 200, 160, 100, 63, 40, 25,16 и т.д. Выбираем зернистость 40 (2) стр.247. Для соединения зерен в одно целое применяют связующие вещества – связки. От связок зависит прочность удержания зерен в круге и прочность самого круга. Керамическая связка (К0, К1, К3, К5) получила наибольшее распространение. Выбираем К5 (для инструмента из электрокорунда). Под твердостью абразивного инструмента подразумевается способность связки удерживать зерно в инструменте при воздействии на него внешних сил. Твердость характеризуется и определяется стандартом: М1– М3 – мягкий, СМ1-СМ2 – среднемягкий, С1-С2 – средний и т.д. Цифры 1,2,3 характеризуют твердость абразивного инструмента в порядке возрастания. Выбираем СМ1. Абразивный инструмент определяет еще и структура. Структура характеризует строение абразивного инструмента в зависимости от количественного соотношения между зернами, связкой и порами в ед. объема. Абразивный инструмент имеет 13 основных номеров структур : (0-12), которые разделены на 3 группы : плотные (0-3), средние (4-6), открытые (7-12). Номер структуры определяет расстояние между зернами. Выбираем номер структуры 3 (2.табл.167,стр.249).

Пример маркировки круга: 1.250 х 50 х 32 24А 40 СМ1 3 К5 35м/с А 1кл ГОСТ 2424-83

1 – прямой профиль, наружный диаметр D = 250 мм, высота Н = 50 мм, диаметр посадочного отверстия d = 32 мм, из белого электрокорунда марки 24А, зернистости 40, степени твердости СМ1, номер структуры – 3, на керамической связке К5, рабочая скорость 35 м/с, класс точности А, 1-го класса неуравновешенности.

Расчет режимов резания (1.стр168)

1.глубина шлифования

t = = 0,325 мм 2.

выбор минутной поперечной подачи

Sм = Sм.табл.· К1 · К2 · К3,

Sм.табл – минутная подача по таблице Sм.табл = 0,3 мм/мин

К1 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала К1 = 1,1

К2 – от припуска и точности К2 = 2,1

К3 – от диаметра круга К3 = 1,0

Sм = 0,3 ·1,1 ·2,1 · 1,0 = 0,693 мм/мин 3.

скорость вращения детали V = 25 м/мин 4.

расчет числа оборотов шпинделя

n = = = 186,9 мин-1

уточняем по паспорту станка n = 150 мин-1

Уточнение скорости резания по принятому числу оборотов шпинделя

V = = = 20,1 м/мин 5.

мощность резания

N = CN · Vзr · tx • Sy • dq ,

d – диаметр шлифования ,мм

t – глубина шлифования

Vз – скорость движения заготовки

CN = 2,2 r = 0,5 x = 0,5 y = 0,55 q = --

N = 2,2 •20,1 0,5 •0,325 0,5 •0,6930,55 •42,60 = 4,6 кВт

Мощность привода шлифовального круга по паспорту станка

Nдв = 7,5 кВт 6.

расчет машинного времени

tм = + tвых мин

а – припуск на сторону а = 0,325 мм

авых – слой, снимаемый при выхаживании (1.стр196) авых = 0,01 мм

tвых - время выхаживания (1.стр175), tвых = 0,16 мин

tм = мин

Задача 1

Обточить цилиндрический валик на проход

Материал вала - сталь 45 (σв =750 МПа)

Вид заготовки - прокат без корки

Крепление заготовки – центры

Параметры шероховатости: Rz 80

Диаметр заготовки - 180 мм

Вала - 146 мм

Длина обрабатываемой поверхности - 400 мм

№53

На вертикально-фрезерном станке 6Т13 производится торцовое фрезерование плоской поверх¬ности шириной В = 120 мм и длиной L = 280 мм; при¬пуск на обработку к = 3,5 мм. Материал обрабатываемой заготовки — серый чугун СЧ 25 твердостью 180 НВ. Обработка — черновая по корке. Необходимо: выбрать режущий инструмент; назначить режим резания (до¬пускаемую фрезой скорость главного движения резания и главную составляющую силы резания Рг подсчитать по эмпирическим формулам). Определить основное время.

№67

На горизонтально-протяжном станке 7534 про¬тягивают цилиндрическое отверстие диаметром D=65H7мм и дли¬ной l=110 мм. Параметр шероховатости обработанной поверх¬ности Ra = 2 мкм. За¬готовка штампованная из стали 12ХН3 твердостью 215 НВ. Обрабатывается одна заготовка. Производство — массо¬вое. Протяжка круглая, переменного резания, из быстро¬режущей стали Р18. Подача (подъем) черновых зубьев на сторону S0 = 0,08 мм/зуб. Шаг черновых зубьев t0 = 18 мм. Число зубьев в секции zс = 2. Общая длина протяжки L= 780 мм; длина протяжки до первого зуба 11= 320 мм . Геометрические элементы протяжки: перед¬ний угол γ =15 '; задний угол на черновых зубьях α = 3 '; на чистовых зубьях

α = 2°; на калибрующих зубьях α = 1°.

Требуется: назначить режим резания; определить ос¬новное время.

№72

На зубофрезерном станке 53А50 производится нарезание червячной фрезой косозубого цилиндрического зубчатого одновенцового колеса с плос¬кими обработанными торцами, с числом зубьев z = 56, модулем т = 5 мм, шириной венца b = 42 мм и углом наклона зубьев β=30 '. Материал заготовки — сталь 12XH3, 210 НВ. Нарезание чистовое. Одновременно обрабатываются четыре за¬готовки, установленные на оправке. Необходимо: выбрать режущий инстру¬мент; назначить режим резания по таблицам нормативов; определить основное время.

Задача 8

Фрезеровать плоскую поверхность

Ширина детали - 120 мм

Длина детали - 250 мм

Припуск на обработку - 10 мм

Материал заготовки - сталь 9ХС (σв =850 МПа)

Вид заготовки - поковка с коркой

Характер обработки - Ra 1,6

Модель фрезерного станка - 6Н13П

Станок 6Н13П - вертикально – фрезерный, предусматривает обработку торцевыми фрезами. Диаметр фрезы зависит от ширины В фрезеруемой детали и равен D = ( 1,4…1,5 )В = ( 1,4…1,5 )120 = 180 мм

Задача 6

Просверлить отверстие

Диаметр отверстия - 30,5 мм

Глубина отверстия - 75 мм

Материал детали - СЧ 32 (НВ220)

Вид сверления - сквозное

Обработку данного отверстия будем производить на вертикально- сверлильном станке 2А135 (наибольший диаметр сверления – 35 мм) (2)стр.21

Задача 13

Шлифование детали

Материал детали - 45Х

Высота заготовки - 65,5 мм

Припуск – 0,5 мм

Длина обрабатываемой поверхности - 400 мм

Механические свойства НRC 44

Шероховатость поверхности Ra 0,8

Способ шлифования - плоской периферией круга


Способ заказа и контакты