ЗАДАЧА № 8

Рассчитать и сконструировать и сконструировать согласно варианту токарный проходной отогнутый правый резец с пластиной из твердого сплава для обтачивания вала. Диаметр заготовки D (мм), глубина резания t (мм), подача S (мм/об), вылет резца из резцедержателя ℓ (мм), главный угол в плане φ^о.

№ варианта	Материал заготовки	D /мм/	Т /мм/	S /мм/об/	/мм/	ц0
1	Сталь СТ2 дв=400 МН/м2	300	1	0,5	60	30
2	Сталь 7 дв=750 МН/м2	200	3	0,25	20	60
3	Сталь 20 НВ 150	100	1	0,2	60	45
4	Сталь 60 НВ 225	50	4	0,15	40	45
5	Сталь 65Г дв=650 МН/м2	20	1	0,1	60	45
6	Сталь 45Х дв=1000 МН/м2	150	3	1,5	30	30
7	Сталь 40ХН дв=80 МН/м2	75	2,5	1	60	45
8	Серый чугун СЧ32-52 НВ 243	125	3	0,5	20	30
9	Серый чугун СЧ21-40	175	3	0,3	40	30
10	Серый чугун СЧ15-32 НВ 175	275	2	0,15	30	30
11	Серый чугун СЧ32-52 НВ 243	300	1	1,5	60	45
12	Серый чугун СЧ21-40	200	4	1	20	30
13	Серый чугун СЧ15-32 НВ 175	100	3	0,5	60	45
14	Сталь СТ2 дв=400 МН/м2	50	1	0,3	40	30
15	Сталь 7 дв=750 МН/м2	20	1	0,15	60	30
16	Сталь 20 НВ 150	150	3	1,5	30	30
17	Сталь 60 НВ 225	75	2,5	1	60	60
18	Сталь 65Г дв=650 МН/м2	125	3	0,5	20	45
19	Сталь 45Х дв=1000 МН/м2	175	1	0,3	40	45
20	Сталь 40ХН дв=80 МН/м2	275	1	0,15	30	45
21	Сталь СТ2 дв=400 МН/м2	300	1	1,5	60	45
22	Сталь 7 дв=750 МН/м2	200	3	1	20	30
23	Сталь 20 НВ 150	100	2,5	0,5	60	45
24	Сталь 45Х дв=1000 МН/м2	50	1	0,3	40	30
25	Сталь 40ХН дв=80 МН/м2	20	3	0,15	60	30
26	Сталь 60 НВ 225	150	4	0,5	30	30
27	Сталь 65Г дв=650 МН/м2	75	1	0,25	60	60
28	Сталь 45Х дв=1000 МН/м2	125	2,5	0,2	20	45
29	Сталь 40ХН дв=80 МН/м2	175	3	0,15	40	45
30	Сталь СТ2 дв=400 МН/м2	275	1	0,1	30	45
31	Сталь 7 дв=750 МН/м2	300	1	0,5	60	45
32	Сталь 20 НВ 150	200	1	0,25	20	30
33	Сталь 45Х дв=1000 МН/м2	100	1	0,2	60	45
34	Сталь 40ХН дв=80 МН/м2	50	1	0,15	40	30
35	Сталь 60 НВ 225	20	3	0,1	60	30
36	Сталь 60 НВ 225	150	3	0,5	30	30
37	Сталь 65Г дв=650 МН/м2	75	3	0,25	60	60
38	Сталь 45Х дв=1000 МН/м2	125	4	0,2	20	45
39	Сталь 40ХН дв=80 МН/м2	175	4	0,15	40	45
40	Сталь 7 дв=750 МН/м2	275	4	0,1	30	45

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача № 1
Материалом для режущей части резцов могут быть быстрорежущие стали, твердые сплавы, алмазы, эльбор. В настоящее время наибольшее применение находят пластинки из твердых сплавов группы ТК, ВК или ТТК.

Материалом державок являются, как правило, углеродистые качественные конструкционные стали марок 40,45,50.

Для решения задачи № 1 можно использовать литературу [1,2, 9]

Пример № 1. Выбрать материалы режущей части державки резца, предназначенного для предварительного нарезания резьбы на заготовке из стали 40Х.

РЕШЕНИЕ: Для обработки заготовок из стали, рекомендуется выбирать в качестве материала режущей части твердые сплавы группы ТК. Для предварительного нарезания резьбы справочник [(1,стр.117,таб.3) Приложение 1] рекомендуется твердый сплав Т15К6 и Т14К8. Так как в данном случае осуществляется резание по предварительно обработанной поверхности без ударных нагрузок, принимаем сплав Т15К6.

Титановольфрамовый двухкарбидный твердый сплав Т15К6 содержит 6% кобальта, 15% твердого раствора карбида титана и около 79% карбида вольфрама.

Державка резца изготовляется из качественной конструкционной стали группы 1 марки 45.

Сталь 45 имеет предел прочности при растяжении σ_в = 510МН/м², твердость по Бринеллю в отоженном состоянии НВ 197 [9, стр. 32, таблица 1.18, Приложение 1].

Задача № 2
При выборе значения геометрических параметров резца следует учитывать материал заготовки, вид обработки, материал режущей части инструмента, сечения державки, стержня, резца и жесткой системы станок-приспособление-инструмент-деталь /СПИД/.

При решении задачи № 2 следует использовать справочники [4,2,3] .

Пример №1. Выбрать геометрические параметры токарного проходного резца с пластинкой из твердого сплава, предназначенного для предварительного обтачивания на проход безударных нагрузок заготовки из стали 45 с пределом прочности σ_в = 700М Н/м². Система СПИД – жесткая. Размеры поперечного сечения корпуса резца 16х25 мм.

РЕШЕНИЕ

• 
  По справочнику [4, стр.294 – 298, табл. 8.8 и 8.9, Приложение 2] выбираем радиусную форму передней поверхности резца, криволинейную, с отрицательной фаской / таб.8.9,стр.295 /. Фаску с отрицательным передним углом делают для упрочнения режущей кромки резцов с пластинкой из твердого сплава. Радиусная лунка обеспечивает завивание сходящей стружки.
  
• 
  Передний угол γ=15º /таб.8.12.,стр.304, Приложение 2 /, для обработки конструкционно-стойкой стали σ_в = 850 МПа.
  
• 
  Передний угол фаски γ _ф = -3 ÷ -5˚ , принимаем γ_ф = - 3˚.
  
• 
  Главный задний угол на пластине из твердого сплава α = 8˚.
  
• 
  Угол наклона главной режущей кромки λ = 0º, так как осуществляется течение без ударных нагрузок / в таблице 8.9. величина угла λ не приведена/.
  
• 
  Главный угол в плане φ =30…45˚ /таб.8.13,стр.304, Приложение 2 /, так как точение производится на проход в условиях жесткой системы СПИД, принимаем φ = 45º.
  

• 
  вспомогательный угол в план φ=15º /таб.8.14.,стр.305, Приложение 2/; обработка ведется проходным резцом с пластиной из твердого сплава без врезания.
  
• 
  радиус при вершине r = 1 мм, так как резец проходной с пластиной из твердого сплава, с корпусом сечения 16х25 мм /таб.8.11., стр. 303, Приложение 2/.
  
• 
  размеры радиусной /стружкоотводящей /лунки / таб.8.11., стр.302/: ширина лунки В = 2÷ 2,5 мм, радиус лунки R=4÷ 6 мм, глубина лунки h =0,1÷ 0,15 мм.
  

Так как, при черновой обработке снимается стружка большего сечения, чем при чистовой обработке, принимаем наибольшее значение размеров лунки: В = 2,5 мм, R = 6 мм, h = 0,15 мм.

Таблица 1 - Формы передней поверхности резца

Задача № 3
Скорость резания существенно влияет на производительность обработки металлов резанием. Чем больше будет скорость резания, тем меньше машинное время Т, мин. Однако скорость резания нельзя назначать без учета конкретных условий обработки, так как при ее увеличении резко возрастает температура в зоне резания [5] и резко повышается интенсивность износа резца, т.е. снижается его стойкость.

На скорость резания, допускаемую режущими свойствами инструмента, влияют следующие факторы:

• 
  стойкость инструмента;
  

• 
  физико-механические свойства обрабатываемого материала;
  
• 
  подача;
  
• 
  глубина резания;
  
• 
  материал режущей части инструмента;
  
• 
  геометрические параметры резца;
  
• 
  смазочно-охлаждающая жидкость;
  
• 
  максимально-допустимая величина износа резца.
  

При решении задачи № 3 следует руководствоваться учебником [5] и справочником [4] .

Пример №1. Описать влияние формы передней поверхности резца на скорость резания, допускаемую режущими свойствами инструмента.

РЕШЕНИЕ: Форма передней поверхности резца в значительной степени влияет на скорость резания. Наиболее часто применяемые формы передней поверхности резцов ([4] ,таб.8.8.,8.9., стр.294-295; (Рис.1)):

• 
  плоская форма с положительным передним углом (I);
  
• 
  плоская форма с фаской (II);
  
• 
  радиусная форма с фаской (III);
  
• 
  плоская плоская с передним отрицательным углом (IV).
  

Форма передней поверхности пластины выбирается в зависимости от материала заготовки и его механических свойств, от вида резца и условий обработки. На величину скорости резания большое влияние оказывают механические свойства материала, глубина резания и подача. Чем прочнее материал и больше глубина резания, тем меньше скорость резания и наоборот.

Например, для обработки заготовок из чугуна рекомендуется передняя форма – плоская с положительным передним углом

Если для резца, оснащенного пластинкой из твердого сплава, с плоской формой передней поверхности [5] скорость резания принять равной единице, то для передней поверхности плоской с фаской или радиусной формы с фаской /формы II и III / поправочный коэффициент на скорость резания будет 1,15̀, а для плоской с отрицательным передним углом γ = -10º /форма IV/ этот коэффициент равен 1,2. Это говорит о том, что режущий инструмент имеющий пластину с плоской передней поверхностью может использоваться при меньших скоростях резания, чем инструмент, имеющий пластины с криволинейной передней поверхностью.

Задача № 4
При токарной обработке в условиях несвободного резания на резец действует противодействующая сила Р (Рис.2), которую можно разложить на три взаимно перпендикулярные силы:

Рисунок 2

• 
  Рz –тангенциальная сила;
  
• 
  Рy–радиальная сила, действующая на механизм поперечной подачи;
  
• 
  Рх – осевая сила, или сила продольной подачи;
  

Все эти силы зависят от многих факторов и рассчитываются по эмпирическим формулам:

Рz = C_Рz ∙ t ^Xpz ∙ S ^Ypz ∙ K _Pz ∙ V^npz

Ру = C_Рy ∙ t ^Xpy ∙ S ^Ypy ∙ K_Py ∙ V^npy

Рх = C_Рx ∙ t ^Xpx ∙ S^Ypx ∙ K_Px ∙ V^npx

где C_Рz, C_Рy, C_Рx, - постоянные коэффициенты, характеризующие свойства обрабатываемого материала и другие факторы;

t - глубина резания в мм;

S - подача в мм/об;

V - скорость резания в м/мин.

X_pz, X_py, X_px, Y_pz, Y_py, Y_px, n_Pz, n_Py, n_Px – показатели степеней, характеризующие закон изменения составляющих сил резания в зависимость от глубины резания, подачи и скорости резания.

К_Pz, К_Py, К_Px – поправочные коэффициенты, учитывающие конкретные условия резания.

При вычислении сил поправочные коэффициенты и показатели степеней следует назначать по справочнику [1, таб.22,23 стр.273-275, Приложение 3].

Пример. Определить силы резания Р_z, P_y, P_x при продольном точении заготовки из углеродистой стали 40 с пределом прочности σ_в = 650 МПа резцом с пластинкой из твердого сплава Т5К10. Глубина резания t = 4мм; подача S = 0,6 мм/об; скорость резания V = 110 м/мин. Геометрические параметры резца: форма передней поверхности – радиусная с фаской; φ = 60º; φ₁ = 10º; α = 8º; λ = 5º; γ = 10º; τ =1м.

РЕШЕНИЕ: 1. Из справочника [1, таб.22., стр.273, Приложение 3] выписываем коэффициенты и показатели степеней для заданных условий обработки:

С_Pz=300; X_Pz=1; Y_Pz=0,75; n_Pz=-0,15;

C_Py=243; X_Py= 0,9; Y_Py=0,6; n_Py=-0,3;

C_Px=339; X_Px=1; Y_Px=0,5; n_Px=-0,4;

2. Отличие заданных условий обработки от нормативных должно быть учтено при подсчете сил резания путем введения соответствующих поправочных коэффициентов. Поправочные коэффициенты на характеристики механических свойств обрабатываемого материала находим в табл. 9 и 10, стр.

264-265, Приложение 3. В табл. 23 на стр. 275 (Приложение 3) даны поправочные коэффициенты в зависимости от геометрических элементов резца. Приведенные выше значения коэффициентов C_P и показателей степеней X_p, Y_P, n_P действительны лишь для точения стали с σ_В = 750 МПа резцом из твердого сплава с углом φ=45˚, γ =10˚,

λ =0, так как только для этих условий обработки каждый поправочный коэффициент равен единице.

Поэтому вводим следующие поправочные коэффициенты для заданных условий обработки:

• 
  на характеристику механических свойств обрабатываемой стали с σ_В=650МПа
  

К_МPz (σ_в/750)^np; n_P = 0,75; К_МPx = (σ_в/750)^np; n_P = 1;

К_МPz = (650/750)^0,75 = 0,87^0,75 = 0,9; К_МPx = (650/750) =0,87.

К_МPy = (σ_В/750)^np ; n_P = 1,35;

К_МPy = (650|750)^1,35 = 0,8^1,35 =0,83

• 
  на главный угол в плане φ = 60˚.
  

К_φPz = 0,94; К_φPy = 0,77; К_φPx = 1,11;

• 
  на угол наклона главной режущей кромки λ = + 5˚.
  
• 
  К_λPz =1; К_λPy = 1,25; К_λPx = 0,85.
  

<предыдущая страница | следующая страница>