Лабораторный практикум по дисциплине «Резание материалов» (стр. 8 )

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

ВЫБОР РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА и оптимального

режима резания при точении

8.1. Цель работы

8.1.1. Рассмотрение факторов, влияющих на выбор и использование режущего инструмента для точения.

8.1.2. Назначение оптимального режима резания при точении.

8.1.3. Проверка правильности выбора инструмента и режима резания на токарном станке.

8.2. Теоретическая часть

Технологический метод формообразования поверхностей заготовок точением характеризуется двумя движениями: вращательным движением заготовки (главное движение резания) и поступательным движением режущего инструмента – резца (движение подачи). Движение подачи осуществляется параллельно оси вращения заготовки (продольная подача), перпендикулярно к оси вращения заготовки (поперечная подача), под углом к оси вращения заготовки (наклонная подача).

Для выбора инструмента и режима резания необходимо знать:

1. Материал заготовки, его химический состав, структуру и физико-механические свойства.

2. Размеры заготовки, способ ее получения и состояние поверхностного слоя.

3. Размеры готовой детали.

4. Технические условия на обработку (точность выполнения размеров, предельные отклонения размеров, шероховатость обработанных поверхностей).

5. Требуемую стойкость режущего инструмента.

6. Паспортные данные станка, на котором будет производиться обработка детали.

8.3. Выбор режущего инструмента

8.3.1. Общие конструктивные элементы резцов

Рабочая часть характеризуется инструментальным материалом, твердостью, формой, размерами, способом присоединения к корпусу. Материал рабочей части – быстрорежущие стали (HRC 63-66), твердые сплавы, минералокерамика, сверхтвердые синтетические и природные материалы. Инструментальные материалы и область их применения приведены в табл. 8.1.

Форма и размеры рабочей части резцов зависят от их назначения и от формы и размеров пластин, выпускаемых централизованно.

Режущие твердосплавные пластины можно разделить на две группы по способу их крепления на державку: напайные и многогранные неперетачиваемые с механическим креплением. На применение той или иной формы пластин и тех или иных способов крепления существенно влияет вид производства и технологические особенности операции.

Пластины из быстрорежущих сталей и твердых сплавов для неразъемных соединений с корпусом характеризуются длиной l (определяет длину режущей кромки резца), шириной b (определяет площадь опоры и число переточек по задней грани) и толщиной s (определяет прочность пластины и число переточек по передней грани).

Таблица 8.1

Выбор марок твердого сплава для различных видов токарной обработки

Характер обработки	Марка твердого сплава при обработке
сталей	сплавов	чугунов
Углеродистых марок Ст.2 – Ст. 7, сталь10, сталь 20, сталь 30, сталь 45 и др.	Легированных марок 40Х, ШХ15, 35ХГСА, 40ХНМА и др.	Инструментальных Р18, Р6М5, ХВГ, У13А и др.	Нержавеющих марок 12Х18Н10Т, 14Х17Н12 и др.	Титановых типа ВТ5, ВТ8, ВТ14, ВТ 20 и др.	Жаропрочных типа ЖС6К, ЭИ893, ЭИ696 и др.	Серых НВ 240, типа СЧ15-32, СЧ21-40 и др.	Ковких отбеленных высокопрочных НВ 400-700, типа ВЧ45-5, КЧ35-10
Чистовое точение	ТН20 Т30К4	ТН20 Т30К4	ТН20 Т15К6	Т15К6 ТТ20К9 ТТ8К6	ВК60М ВК6М	ВКЗМ ВК6ОМ	ВОК60 ВК3М	ВК60М ВК3М
Получистовое точение	ТН20 КНТ16 Т15К6	ТН20 КНТ16 Т15К6 Т14К8	ТН20 Т15К6 Т14К8 КНТ16	ТТ20К9 ТТ10К8	ВК6ОМ ВК6М	ВК6М ВК6	ВК6 ВК60М	ТТ8К6 ВК6
Черновое точение	Т5К10 Т14К8	Т14К8 Т5К10	Т14К8 Т5К10	ВК6М ВК10ОМ	ВК6 ВК8	ВК6 ВК8	ВК6 ВК8	ВК6 ВК8
Отрезка и прорезка канавок	Т15К6 Т5К10 Т14К8	Т15К6 Т14К8	Т15К6 Т14К8	ВК6М ВК8	ВК6 ВК8	ВК6 ВК8	ВК6М ВК6	ВК6М ВК6

Обычно s = (0,18 – 0,25)H, где Н – высота корпуса резца, мм;

b = (1 – 1,6)s, мм.

Корпус резцов характеризуется формой и размерами поперечного сечения, материалом, твердостью. Форма сечения – прямоугольная, квадратная или круглая – зависит от назначения резца.

Прямоугольную форму с отношением Н/В = 1,6 имеют чистовые и получистовые резцы, с отношением Н/В = 1,25 – черновые резцы. Квадратная форма – у автоматно-револьверных и расточных резцов, круглая форма – у расточных и резьбовых резцов.

Стандартные резцы имеют следующие размеры Н´ В державки, мм:

-  с прямоугольным сечением:

16 ´ 10; 20 ´ 12; 25 ´ 16; 30 ´ 20; 30 ´ 25; 40 ´ 25; 45 ´ 30; 60 ´ 40;

-  с квадратным сечением:

6 ´ 6; 10 ´ 10; 12 ´ 12; 16 ´ 16; 20 ´ 20; 25 ´ 25; 30 ´ 30; 40 ´ 40.

В качестве материала для корпуса резцов используют конструкционные стали марок 45, 50 (ГОСТ 1051 или ГОСТ 1050), стали 40Х, 45Х (ГОСТ 4543) или инструментальные стали У8, У10.

Рабочая часть с корпусом соединяется посредством сварки (быстрорежущие пластины), пайки (твердосплавные пластины и режущие элементы из СТМ), механического крепления (быстрорежущие, твердосплавные, минералокерамические пластины или пластины из СТМ).

8.3.2. Геометрия резцов

Геометрические параметры режущей части рассматриваются в статическом состоянии и при условии, что вершина резца расположена на высоте центра перемещения заготовки, а резец – перпендикулярно к оси вращения заготовки. Передние, задние углы, форма передней и задней поверхностей зависят от вида резца и условий обработки. Значения передних и задних углов для условий обработки, отличающихся от табличных, следует назначать с учетом рекомендаций, приведенных в табл. 8.2.

Вспомогательный задний угол резцов a1 = a, за исключением отрезных и прорезных резцов, для которых a1 = 1–2° (большие значения при большей ширине резца).

Главный угол в плане j в зависимости от условий обработки принимается равным 10–95° (см. табл. 8.3).

Вспомогательный угол в плане j1 может принимать значения от 1 до 30° (табл. 8.4).

Углы j и j1 при контурном точении определяют возможности обработки контура, а в инструментах, оснащенных сменными пластинами, они еще и взаимосвязаны: изменение одного из углов приводит к изменению другого.

Угол наклона режущей кромки l = (-15) – (+ 45). У чистовых резцов l £ 0 для направления стружки в сторону обрабатываемой поверхности; у черновых резцов l > 0, что упрочняет вершину резца.

Таблица 8.2

Ориентировочные значения углов g и a при обработке различных

материалов

Обрабатываемый материал	Резцы из быстрорежущей стали	Резцы из твердых сплавов напайные	Резцы с механическим креплением твердосплавных пластин
a,°	g,°	a,°	g,°	a,°	g,°
Углеродистые и легированные стали: sВ £ 800 МПа sВ = 800 – 1100 МПа sВ > 1100 МПа	8	10–20	6–8	0–15	6	12–15
8	10–15	6–8	0–10	6	10
8	10–15	6–8	0–6	6	(-5)–(-10)
Коррозионно-, кислото-, жаростойкие хромоникелевые стали с sВ = 600 – 900 МПа	-	-	6	20–24	-	-
Титановые сплавы sВ = 600 – 1400 МПа	-	-	11	0–(-5)	-	-
Серый чугун: £ 220 НВ > 220 НВ	6–8	6–12	6–8	10–15	6	12
6	0–6	6–8	0–10	6	5–8
Медь	до 14	15–25	10–15	10–20	-	-
Бронза	6	10–20	8–10	5–10	-	-
Алюминий, легированный алюминий: £ 60 НВ 60–110 НВ	до 10	до 10	10	20–35	10–15	15–20
10	до 25	8–10	10–20	10–15	15–20

Таблица 8.3

Значения угла j в зависимости от вида обработки

Вид обработки	j,°
Чистовая обработка с малыми глубинами резания при высокой жесткости технологической системы	10–20
Точение, строгание в условиях достаточной жесткости технологической системы	30–45
Точение, строгание в условиях пониженной жесткости технологической системы	60–75
Подрезка, прорезка, отрезка, обтачивание, растачивание и строгание ступенчатых поверхностей в условиях малой жесткости (большая длина заготовки)	90
Отрезка без бобышки	80
Обработка ступенчатых и фасонных поверхностей с продольной и поперечной подачами по копиру или с управлением от ЧПУ	90; 93; 95

Таблица 8.4