Розрахунок режимів різання при обробці деталі "Шайба ступінчаста"

Міністерство освіти і науки України

Житомирський державний технологічний університет

Кафедра ТМ і КТС

Група

Контрольна робота

з курсу „Теорія різання”

ТЕМА: «Розрахунок режимів різання при обробці деталі – Шайба ступінчаста»

Виконав:

Перевірив:

Житомир

1. Вибір деталі та методів обробки

 

Обрана деталь (рис. 1) являє собою ступінчасту шайбу, виготовлену з сірого чавуну СЧ20, σ_в=196 МПа = 19,6 кг/мм²; НВ 170…241.

Рис. 1. Шайба ступінчаста. Ескіз

Для подальших розрахунків призначимо наступні методи обробки:

1)  обточування діаметру ñ 113,3 мм (токарна операція);

2)  фрезерування пазу 56,65 мм (фрезерна операція);

3)  свердління отворів 1 і 3 (див. рис. 1) – (свердлильна операція);

4)  зенкування фасок 2 і 4 (свердлильна операція);

5)  зенкерування отворів 1 і 3 (свердлильна операція);

6)  розвертання отворів 1 і 3 (свердлильна операція).

Для кожного виду обробки вибираємо різальні інструменти, керуючись рекомендаціями [1], виходячи із оброблюваного матеріалу та заданих початкових умов:

– для обточування діаметруñ 113,3 – токарний прохідний різець ГОСТ 18878–73 з пластинами з твердого сплаву ВК6 [с. 120, 1].

– для фрезерування пазу 56,65 мм – фреза торцева насадна ø125 ГОСТ 9473–80, матеріал твердосплавних пластин – ВК6, кількість зубів z =12, ширина B = 42 мм [табл. 94, с. 187, 1]; геометричні параметри фрези за ГОСТ 9473–80;

– для свердління отворів 1 і 3 – свердла ø18,5 і ø30 ГОСТ 10903–77 [табл. 42, с. 147, 1], матеріал – швидкорізальна сталь Р6М5;

– для зенкування фасок 2 і 4 – конічна зенковка ø22, матеріал – швидкорізальна сталь Р6М5;

– для зенкерування отворів 1 і 3 – зенкери ø19,9 і ø31,8 ГОСТ 12489–71, матеріал – швидкорізальна сталь Р6М5;

– для розвертання отворів 1 і 3 – розвертки ø20 і ø33 ГОСТ 1672–80, матеріал – швидкорізальна сталь Р6М5.

 2. Виконання ескізів

 

Ескіз деталі наведений і п. 1 (рис. 1).

Ескізи різальних інструментів (свердла та торцевої фрези) подано на рис. 2 і 3.

Рис. 2. Свердло ø18,5. Ескіз.

Рис. 3. Торцева фреза. Ескіз.

3. Розрахунок режимів різання

Для токарної та фрезерної операції визначимо режими різання розрахунково-аналітичним способом, а для свердлильної – табличним способом.

 

3.1 Розрахунок режимів різання розрахунково-аналітичним методом

Токарна операція

Оскільки точність поверхні ñ 113,3 після обробки не задана, приймемо для даної поверхні – чорнове точіння. Верстат 16К20. Призначимо глибину різання t = 1 мм. Розрахунок режиму різання будемо вести у такій послідовності:

1. Для чорнового точіння за [табл. 11, с.266, 1] при заданому діаметрі обробки –133,3 мм та глибині різання 1 мм рекомендується подача S = 0,3...0,4 мм/об.

Приймаємо подачу за паспортом верстата S = 0,35 мм/об.

2. Швидкості різання визначатимемо за формулами теорії різання, згідно [п. 3, с.265, 1]:

.

Період стійкості приймемо Т = 30 хв за [с.268, 1].

Значення коефіцієнтів та показників степені знаходимо за [табл. 17, с.270, 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: .

Таким чином швидкість різання:

(м/хв);

3. Розрахункова частота обертання шпинделя визначається за наступною формулою: , розраховане значення уточнюємо за паспортом верстата:

 (об/хв);  об/хв;

 

4. Уточнюємо значення швидкості різання: .

 (м/хв).

5. Визначаємо сили різання при обробці:

Величини тангенційної P_Z, радіальної P_Yі осьової P_X складових сили різання 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:

К_РφХ = 1; К_РφУ =1; К_РφZ =1;

 

- переднього кута:

 

 К_РγХ = К_РγУ = К_РγZ =1,0;

- кута нахилу різальної кромки:

 

К_РλХ = 1; К_РλУ = 1; К_РλZ = 1.

 

Складові сили різання:

 (Н);

 (Н);

 (Н);

 

6. Потужність різання розраховують за формулою:

:

 

 (кВт);

 

7. Визначення основного часу:

Основний технологічний час на перехід, підраховується за формулою згідно [р. ІІ , с. 55, 4]:

 

,

 

де l – довжина оброблюваної поверхні (за кресленням) = 44 мм;

 l₁ – величина на врізання і перебіг інструменту, що визначається за [4].

(хв);

Фрезерна операція

Оскільки точність поверхні 56,6 мм після обробки не задана, приймемо для даної поверхні – чорнове фрезерування. Верстат 6Р12. Призначимо глибину різання t = 1 мм.

Розрахунок режиму різання будемо вести у такій послідовності:

1. Визначаємо подачу:

Приймаємо подачу на зуб фрези s_z 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%:

 

s_z ≈ 0,1 мм/зуб.

 

Тоді подача на оберт складе:

 (мм/об).

2. Визначимо швидкість різання (колову швидкість фрези):

,

де D = 125 мм – діаметр фрези;

B = 56,65 мм – ширина фрезерування;

z = 12 – кількість зубів інструменту.

Значення коефіцієнта С_V та показників степенів в цій формулі визначаємо за [табл. 39, с. 288, 1] в залежності від типу фрези, виду операції, матеріалу ріжучої частини:

С_V = 445, q = 0,2, x = 0,15, y = 0,35, u = 0,2, p = 0, m = 0,32.

 

Т = 180 хв – період стійкості фрези за [табл. 40, с. 290, 1], взалежності від її діаметру;

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 С_р та показників степенів в цій формулі визначаємо за [табл. 41, с. 291, 1] в залежності від типу фрези, оброблюваного і оброблюючого матеріалів:

 

С_р = 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]:

 

(хв),

 

де L – довжина шляху, що проходить інструмент в напрямку подачі;

 l – довжина оброблюваної поверхні (за кресленням) = 113,3 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 (несиметрична) й ширини фрезерування (за кресленням = 56,65 мм);

s_хв – хвилинна подача фрези, визначена раніше;