Процессы формообразования и инструменты (стр. 5 )

Пример № 1(задачи 61-80)

На токарно-винторезном станке модели 16К20 производят наружное продольное обтачивание заготовки от диаметра d до диаметра D на длине L.

Необходимо определить:

1.  Мощность, затрачиваемую на резание (скорость резания, допускаемую режущими свойствами резца, силу резания и мощность, затрачиваемую на резание, подсчитать по эмпирическим формулам теории резания).

2.  Достаточна ли мощность привода станка для заданных условий обработки.

3.  Основное технологическое время.

Исходные данные (выбираются по таблице 2):

d = 110 мм - диаметр заготовки;

D = 104 мм - диаметр обработанной поверхности;

L = 90 мм - длина обработки;

Φ = 450 - главный угол в плане;

γ = 00 - главный передний угол;

λ = 00 - угол наклона главной режущей кромки;

S = 0.7 мм/об - подача;

Материал заготовки - сталь Ст.3, σ= 460 МПа; состояние поверхности заготовки - прокат без корки; материал режущей части резца - твердый сплав Т 5 К 10.

Решение:

( по таблицам приложения настоящих методических указаний)

1.  Мощность, затрачиваемую на резание, определим по формуле:

Nрез =Pz·V; Вт

где Pz- сила резания, Н

V- Действительная скорость резания, м/с;

Для определения действительной скорости резания находим скорость резания, допускаемую режущими свойствами материала резца по формуле:

Vu= (Cv / Tm · tx · Sy) · Kv

Из таблицы П 1 выписываем значение коэффициента Сv, и показателей степени: Сv= 300; XV= 0,15; Yv= 0,35; m =0,2.

Учитываем общий поправочный коэффициент на скорость резания для заданных условий отличных от табличных:

Kv=Km·Kn· Ku ·Kφ·Ko;

где Кm – коэффициент, учитывающий влияние механических свойств

обрабатываемого материала на скорость резания.

По таблице П 2 при обработке стали :

Км= 750/s = 750/460

где Кn - Коэффициент учитывающий состояние

поверхности заготовки на скорость резания. В нашем случае Кп= 1.0 (табл. П. 3);

Ku - Коэффициент, учитывающий влияние материала режущей части резца на скорость резания. При обработке сталей резцами с пластинкой из твердого сплава, для Т 5 К 10 К u=0,65.

Кφ - Коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане на скорость резания. При φ=450 Кu= 1,0

Ko - Коэффициент учитывающий влияние вида обработки на скорость резания. При наружном продольном точении Ko= 1,0

Таким образом,

Ku= 1,63 · 1,0 · 0,65 · 1,0 · 1,0 = 1,06

Назначаем период стойкости резца. При одноинструментной обработке рекомендуется период стойкости резца Т =60ммн. Глубина резания в предположении, что припуск на обработку снимается за один проход

(i = 1), равна:

t = d – D/2 = / 2 = 3 мм

Подставляя полученные значения в формулу скорости, получим:

Vu= (350 / (600.2 · 30.15 · 0,70.35)) ·1,06= 350 ·1,06 / (2,268 · 1,18 · 0,883) =157 м/мин (~2,6 м/с)

Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости резания:

nu = 1000 · Vu /( π·d )= 1000 ·157 / 3,14 · 110 = 454,5 об/мин

Корректируем частоту вращения по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения n = 400 об /мин, тогда действительная скорость резания:

n = π ·d · n / 1000 = 3,14 · 110 · 400 / 1000 = 138 м/мин (= 2,3 м/с)

Силу резания определяем по формуле:

Pz = Cp · tx · Sy · Vn ·Kp

Из таблицы П6 выписываем значения коэффициента Ср = 300; Хр = 1,0;

Yp = 0,75; np = -0,15.

Общий поправочный коэффициент на силу резания для заданных условий, отличных от табличных, при обработке резцом с пластинкой из твердого сплава равен:

Кр = Км· Кφ· Кγ· Кλ

где Км - коэффициент, учитывающий влияние механических

свойств обрабатываемого материала на силу резания. При обработке сталей по таблице П7 находим:

Км= (sв / 750)0.75 = (460 / 750)0,75 = 0,610.75=0,69;

Кφ - коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане на силу резания. При φ= 45 0 Кφ = 1,0

Кγ - коэффициент, учитывающий влияние главного переднего угла на силу резания. Для γ = 00 Кγ = 1,1

Кλ - коэффициент, учитывающий влияние угла наклона главной режущей кромки на силу резания

Кλ = 1,0 , так как λ = 00

Таким образом, Кр =0,69 ·1,0 · 1,1 · 1,0 = 0,76

Следовательно, р = 300 · 3 · 0,7 0,75 · 1,38 – 0,15 · 0,76 = 249,5кгс ~ 2495 Н

Тогда, мощность, затраченная на резание

Nрез = 2495 · 2,3 = 5738,5 Вт ~5,7кВт

Проверяем, достаточна ли мощность привода станка для заданных условий обработки.

Nрез ≤ Nшп

По паспортным данным станка 16 К 20 мощность электродвигателя

Nдв = 10кВТ, а кпд η = 0,75, тогда мощность на шпинделе

Nшп =Nдв · η = 10 ·0,75 =7,5 кВт

Следовательно, условие Nрез ≤ Nшп соблюдается, так как

5,7 кВт < 7,5 кВт

Определяем основное технологическое время. При продольном наружном точении:

Т0 = L · i / (n ·S)

где i = 1 число проходов;

n = 400 об/мин – действительная частота вращения шпинделя;

S = 0,7 мм/об – подача;

L= l + y + Δ – длина прохода резца, здесь l = 90 мм – длина обработки;

y = t · Ctg φ = 3 · сtg 450 = 3 мм – величина врезания резца;

Δ = 1…3 мм – величина перебега резца, принимаем за 2 мм, тогда L = 90 + 3 + 2 = 95 мм

Следовательно,

Т0 = 95 · 1 / 400 · 0,7 = 0,34 мин.

ЗАДАЧИ 81 – 100

На вертикально - сверлильном станке производят сверление отверстия диаметром D и глубиной L сверлом из быстрорежущей стали Р 18. Необходимо:

1.  по таблице нормативов назначить оптимальные элементы режима резания;

2.  определить основное технологическое время

Исходные данные для решения принять согласно своего варианта по таблице 3

Примечание: двойной угол в плане принимается равным 2φ = 116 +1200

Таблица 3

№	Материал заготовки и его характеристики	Диаметр отверстия D мм, параметр шероховатости, мкм	Длина отверстия l, мм	отверстие	обработка	Модель станка
1	2	3	4	5	6	7
81	Сталь 12ХН2, в=800 МПа	18Н7, Ra=1,6	50	Сквозное	Без охлаждения	2 Н 125
82	Сталь 12ХН3А, в=950 МПа	25Н5, Ra=0,4	60	Сквозное	С охлаждением	2 Н 125
83	Серый чугун СЧ30, НВ200	30Н5, Ra=0,4	80	Сквозное	Без охлаждения	2 Н 125
84	Серый чугун СЧ20, НВ210	35Н7, Ra=1,6	90	Глухое	Без охлаждения	2 Н 125
85	Сталь 38ХА, в=680 МПа	28Н7, Ra=1,6	55	Сквозное	С охлаждением	2 Н 125
86	Сталь 35, в=560 МПа	38Н8, Ra=6,3	75	Глухое	Без охлаждения	2 Н 125
87	Серый чугун СЧ15, НВ170	45Н9, Ra=3,2	45	Сквозное	С охлаждением	2 Н 135
88	Серый чугун СЧ10, НВ160	17Н7, Ra=1,6	50	Глухое	Без охлаждения	2 Н 135
89	Сталь 40ХН, в=700 МПа	45Н9, Ra=6,3	100	Сквозное	С охлаждением	2 Н 135
90	Сталь Ст3, в=600 МПа	50Н9, Ra=6,3	60	Глухое	Без охлаждения	2 Н 135
91	Сталь 40Х, в=750 МПа	22Н5, Ra=0,4	95	Глухое	С охлаждением	2 Н 135
92	Сталь Ст5, в=600 МПа	16Н5, Ra=0,4	30	Глухое	Без охлаждения	2 Н 135
93	Серый чугун СЧ20, НВ180	38Н9, Ra=6,3	85	Глухое	С охлаждением	2 Н 135
94	Серый чугун СЧ20, НВ200	50Н9, Ra=3,2	50	Сквозное	Без охлаждения	2 Н 125
95	Сталь 20Х, в=580 МПа	20Н5, Ra=0,4	40	Глухое	С охлаждением	2 Н 135
96	Сталь 50, в=750 МПа	30Н7, Ra=1,6	60	Сквозное	Без охлаждения	2 Н 125
97	Бронза Бр АЖН 10-4, НВ170	28Н7, Ra=1,6	55	Глухое	Без охлаждения	2 Н 125
98	Латунь ЛМцЖ 52-4-1, НВ220	40Н9, Ra=3,2	80	Глухое	С охлаждением	2 Н 125
99	Серый чугун СЧ30, НВ220	23Н5, Ra=0,4	45	Сквозное	Без охлаждения	2 Н 125
100	Серый чугун СЧ20, НВ220	32Н7, Ra=1,6	35	Глухое	С охлаждением	2 Н 135

ПРИМЕР 2. (задачи

На вертикально - сверлильном станке производят сверление отверстия диаметром D и глубиной L сверлом из быстрорежущей стали Р 18. Необходимо:

1.  по таблице нормативов назначить оптимальные элементы режима резания;

2.  определить основное технологическое время

Исходные данные (выбираются по таблице 3)

D = 25 мм - диаметр отверстия;

L = 95 мм - глубина отверстия

Материал заготовки - чугун серый, НВ 220;

Отверстие сквозное;

Обработка - без охлаждения;

Модель станка - 2 Н 125;

2 φ = 118 0 – двойной угол в плане.

Решение:

( но таблицам приложения настоящих методических указаний)

1. По таблице 119 при обработке чугуна с НВ > 200 сверлом диаметром D=25 мм рекомендуется подача Sтабл. = 0,470,57 мм /об. Учитываем поправочный коэффициент на подачу. Так как l/ D = 95/25 = 3,8, т. е. l=3,8 D> 3 D, то Кl = 0,9 и тогда подача

S =Sтабл.· Кl = (0,47+0,57)·0,9 = 0,423 ÷0,513 мм / об.

Корректируем подачу по паспорту станка и принимаем

S = 0,4 мм/об

Проверяем принятую подачу по осевой силе, допускаемой мощности механизма подачи станка. Должно быть:

Ро ≤ Р max

Осевая сила

Po = C p · D q · t x · S yp · K p

Из таблицы П 15 выписываем значения коэффициента Ср = 42,7; q = 1,04 x =0; yp = 0,8

Поправочный коэффициент на осевую силу при обработке серого чугуна сверлом из быстрорежущей стали

K p = K m = (HB / 1= (220 / 1,16 0.6~ 1,09

Глубина резания при сверлении t = D/2 = 25/2 = 12,5мм

Тогда Po = 42,7 · 25 1 · 12,5 0 · 0,4 0.8 · 1,09 = 559 кгс ~ 5590 H

Для станка 2 Н 125 максимальная осевая сила резания, допускаемая механизмом станка Pmax = 900 кгс ~ 9000 Н.

Таким образом, Po 5590 Н < Pmax 9000 Н, следовательно, назначаемая подача

S =0,4 мм/об в полнее допустима.

2. Назначаем период скорости сверла. При обработке чугуна сверлом из быстрорежущей стали диаметром D = 25 мм, рекомендуемый период стойкости сверла Т = 40-50 мин, принимаем Т = 45 мин.

3. Определяем скорость резания, допускаемою режущими свойствами сверла. По таблице П. 11 находим v табл. = 29 м/мин, при D = 25 мм и S = 0,4 мм/об.

Определяем поправочные коэффициенты на скорость резания: коэффициент Кl, учитывающий влияние глубины сверления на скорость резания, при l/D = 3,8 по таблице П 13 находим Кl = 0,9; коэффициент K m, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания по таблице П 12 при сверлении чугуна НВ 210 находим K m = 0,65.