Перейти на главную страницу
PZ = 10 CPz∙ tXpz ∙ S0Ypz ∙ VnP∙ КМPz ∙ КφPz ∙ КλPz = 10 ∙ 300 ∙ 4 ∙ 0,60,75 ∙ 110-0,15 ∙0,9∙0,94∙1=3417 Н .
PY = 10∙ 243∙40,9∙0,60,6 ∙110-0,3∙0,83∙0,771.25 =1220 Н.
PX = 10∙ 339∙ 4∙ 0,60,5 ∙110-0,4∙0,87∙1.11∙0,85 = 1308 Н.
При продольном точении заготовки мощность, затрачиваемая на резание, определяется исходя из величины силы резания Pz:
где Pz – сила резания (кгс);
V - скорость резания (м/мин).
Процесс обработки на данном станке возможен, если выполняется следующее неравенство Nрез. ≤ N эф.,
где Nэф. - эффективная мощность резания.
Nэф. = Nдв ∙η ,
где η – к.п.д. станка (%);
Момент сопротивления резанию определяется по формуле:
где D – диаметр заготовки (мм).
При решении задачи №5 рекомендуется использовать следующую литературу[1, таб.22 и 23 стр.273-275, Приложение 3], [7,стр.421, Приложение 4], [8, карта7, стр.48, Приложение 4].
Пример. Определить с помощью нормативов режимов резания мощность, затрачиваемую на резание, при обтачивании резцом из твердого сплава заготовки из стали 40Х с σв= 700 МПа. Режим резания: t = 3,8 мм; S0= 0,7 мм/об; V = 105 м/мин. Геометрические элементы резца: φ = 45˚; γ = +10˚;
λ =0˚; r = 1мм. Диаметр заготовки D= 70 мм. Обработка ведется на токарно-винторезном станке 16К20.
СPz = 300 ; XPz =1; YPz = 0,75; nPz = -0,15; КφPz = 1; КγPz=1; КλPz=1; КrPz =0,93. Находим силу Pz
Pz = 10∙300∙3,8 ∙ 0,70,75∙ 105 -0,15∙1∙1∙1∙0,93 = 4156 Н (415,6 кгс).
б) Мощность, затрачиваемая на резание
Nрез = (Pz ∙ V)/ 60∙102 = 415,6 ∙105 / 60∙102 = 7,13 кВт.
в) Эффективная мощность станка 16К20 Nэф. = 10*0,75 = 7,5 кВт.
Обработка на станке возможна т.к. Nрез. ≤ Nэф. (7,13 < 7,5 ).
г) Определяем момент сопротивления резанию.
Мс.р. = Pz∙ D/2 = 4156 70/2 ∙10-3 = 145,5 Н∙м.
Задача №6
В зависимости от обрабатываемого материала, вида заготовки, условия обработки, а также от материала режущей части резца, его параметров определить скорость резания, допускаемую режущими свойствами инструмента. По найденной скорости определить частоту вращения шпинделя станка.
Скорость резания, допускаемая режущими свойствами инструментов, определяется по эмпирической формуле:
где
Коэффициент Kv = Кмv ∙ Кпv ∙ Киv ∙ Кφv ∙ Кφ1v ∙Кrv
Где Кмv – коэффициент, учитывающий механические свойства обрабатываемого материала;
Киv – коэффициент, учитывающий материал резца;
Кпv – коэффициент, учитывающий наличие корки у заготовки;
Кφv – коэффициент, учитывающий величину главного угла в плане;
Кrv – коэффициент, учитывающий величину радиуса закругления при вершине резца.
При решении задачи № 6 можно использовать литературу [(1, стр.269-271, табл.17,18; стр.261-263, таб.1-6), 9, стр. 213 – 216, Приложение 5]
Пример. Определить скорость резания и частоту вращения шпинделя, допускаемую режущими свойствами резца при продольном точении заготовки из легированной стали 20ХН с пределом прочности σВ = 600 МПа. Заготовка – прокат горячекатаный диаметром D = 100 мм. Резец, оснащенный пластинкой из твердого сплава Т14К8; сечение державки 16 х 25 мм; глубина резания t = 2,5 мм, подача S = 0,5 мм/об, период стойкости резца Т = 60 мин. Геометрические параметры резца: форма передней поверхности – радиусная с отрицательной фаской, φ = 60º, φ1 = 10º, r = 1 мм.
РЕШЕНИЕ:
1. Допустимая резцом скорость резания [1, стр.265, Приложение 5] :
Vи = (Cv / (tХv ∙ SYv ∙Tmv ))∙ Kv м/мин.
углеродистой стали, так как для этих условий обработки каждый поправочный коэффициент равен единице (табл.5,6,18, Приложение 5).
Поправочный коэффициент Кмv, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала (таб.1,стр.261, Приложение 5):
Кмv = Кг (750/σв)nv. Коэффициент Кг характеризует группу стали по обрабатываемости. Для хромоникелевой стали марки 20ХН Кг = 0,8 (таб.2, стр.262, Приложение 5). Находим показатель степени nv для резца с пластиной из твердого сплава (табл.2, стр.262, Приложение 5) nv =1.
Кмv = 750/600 = 1,25;
Киv = 0,8 (таб.6, стр.263);
Кпv = 0,9 (таб.5, стр.263);
Кrv = 0,94 (таб.18, стр.271);
Кφv = 0,9 (таб.18,стр.271);
Кφ1v = 1.
5. Таким образом, для заданных условий точения скорость резания, допускаемая резцом:
Vи = (Cv / (tXv ∙ SYv ∙ Tmv )) ∙ Kмv ∙ Kпv ∙ Kиv ∙ Kφv ∙ Кφ1v
Подставляем значения коэффициентов и показателей степеней, получаем:
Vи = 350 / (2,50,15 ∙ 0,50,35 ∙600,2) 1,25 ∙ 0,9 ∙ 0,8 ∙0,94∙ 0,9 = 131 м/мин.
6. Определяем частоту вращения шпинделя станка
n = 1000 Vи / π ∙ D об/мин.
Где D – диаметр обрабатываемой заготовки в мм
n = 131000 / 3,14 ∙ 100 = 417,19 об/мин.
Выбор режущего инструмента производится на основе материала заготовки, вида обработки, глубины резания (припуска), шероховатости поверхности и ряда других факторов. При обработке плоскостей на горизонтально-фрезерных станках предпочтительней выбирать цилиндрическую фрезу. Цилиндрическая фреза характеризуется следующими размерами:
Все перечисленные выше параметры цилиндрической фрезы выбираются по ГОСТу в справочнике.
Скорость резания, допускаемая режущими свойствами фрезы, при фрезеровании определяется как по эмпирическим формулам, так и по справочникам. При решении предложенной задачи допускается использование табличных значений скорости резания
(Vтабл.) V = Vтабл. ∙ Кv м/мин.,
где Кv – общий поправочный коэффициент на скорость резания.
Машинное время Тм при фрезеровании определяется по формуле:
Тм = L / Sм; L = l + Y + ∆ ,
где Sм – подача в минуту (мм/мин);
∆ - длина перебега фрезы в (мм).
При решении задачи № 7 рекомендуется пользоваться литературой [ 1, стр.281-292 ], [4, стр.320-351], [ 8 ], [6], (9), Приложение 6.
Пример. На горизонтально фрезерном станке модели 6Т82Г производится цилиндрическое фрезерование плоской поверхности шириной В = 75 мм и длиной L = 300 мм; припуск на обработку h = 3 мм. Обрабатываемый материал – сталь 40Х с σв = 680 МПа ( ≈ 68 кгс/мм2); заготовка – поковка. Обработка предварительная; охлаждение эмульсией. Необходимо:
Для данного случая, при снятии припуска за один проход целесообразно применить стандартную фрезу диаметром D = 90 мм с числом зубьев Z = 8
( 8, карта 113, стр.248-249; 9, стр. 416 -418, Приложение 6). Геометрические элементы фрезы принимаем по Приложению 6, табл. 17.6 : γ = 15º; α = 12º.
2. Назначаем режим резания. Припуск снимается за один проход; следовательно, t = h = 3 мм.
По (8, карте 132, стр. 247 или 9, стр. 473 -474, табл. 19.6, 19.7, Приложение 6) назначаем подачу Sz. Для станка мощностью 7 кВт со средней жесткостью системы СПИД Sz = 0,12… 0,2 мм/зуб; принимаем Sz= 0,2 мм/зуб.
Кпv = 0,85, так как обработка ведется по корке стальной поковки с σв = 680 МПа;
Кмv = 0,9, выбирается в зависимости от группы и механической характеристики стали.
Скорость резания Vи = Vтаб. ∙ К пv ∙ К мv = 37∙ 0,85 ∙ 0,9 = 28,4 м/мин
Корректируем частоту вращения по паспорту станка и устанавливаем действительную частоту вращения n дейст. = 100 об/мин.
V действ. = (π ∙ D ∙ n действ.) / 1000 = (3,14 ∙ 90 ∙ 100) / 1000 = 28,3 м./мин.
Т м = L /Vs ;
L = l + y + Δ мм.
Длина врезания определяется по формуле:
y =
=
= 16 мм.
Перебег ∆ = 1 ÷ 5 мм; принимаем 3 мм; l = 300 мм –длина обрабатываемой поверхности заготовки. Тогда L = 300 + 16 + 3 = 319 мм.
Скорость движения подачи (старое обозначение Sм) Vs = 0,2 ∙ 8 ∙ 100 = 160 мм/мин. Эта величина полностью совпадает с паспортными данными станка, тогда: Тм = 319 / 160 = 1,99 мин.
Задача № 8
Наиболее распространенными токарными резцами являются резцы призматические общего назначения, которые в свою очередь подразделяются на проходные прямые (левые, правые), проходные упорные, подрезные (торцевые), расточные для сквозных и глухих отверстий, отрезные, галтельные, затыловочные, резьбовые и специальные.
Рабочая часть резцов характеризуется инструментальным материалом, твердостью, формой, размерами, способом присоединения к корпусу. Материал рабочей части – быстрорежущие стали (63-66 НRCЭ), твердые сплавы, минералокерамика, сверхтвердые синтетические и природные материалы. Форма и размеры рабочей части резцов зависят от их назначения и формы и размеров пластин, выпускаемых централизованно. Рабочая часть резца в большинстве случаев представляет собой пластину из твердого сплава, которую крепят на резцах следующими способами: напайкой непосредственно на корпус; механически; с помощью сил резания; механическим креплением вставки с напаянной пластиной.
Геометрические элементы токарных лезвия определяют по литературе [2, 4, 8, 9] или другим справочникам по обработке материалов резанием.
Корпус резцов (державка) характеризуется формой и размерами поперечного сечения, материалом, твердостью. Форма сечения –
прямоугольная, квадратная или круглая – зависит от назначения резца.
Прямоугольную форму с отношением Н х В = 1,6 имеют чистовые резцы, с отношением Н х В = 1,25 – у черновых резцов. Квадратная форма – у
автоматно-револьверных и расточных резцов, круглая форма – у расточных и резьбовых резцов. Размеры поперечного сечения корпуса резца выбирают в зависимости от силы резания, материала корпуса, вылета резца и других факторов. Нормализованные размеры поперечного сечения корпуса резцов выбирают по ГОСТу.
Взаимное расположение рабочей части и корпуса следующее: у токарных резцов вершина резца располагается на уровне верхней плоскости корпуса, у строгальных резцов – на уровне опорной плоскости корпуса, у расточных резцов с корпусом круглого сечения – по оси корпуса или ниже ее. Корпус отрезных резцов в зоне резания может иметь несколько большую высоту (для увеличения прочности и жесткости).
Материалом державок является, как правило, углеродистая конструкционная сталь 45 ,50 (ГОСТ 1051-73 или ГОСТ 1050-74), стали 40Х, 45Х (ГОСТ4543 – 71), или инструментальные стали У8, У10.
Основные размеры резца из твердого сплава приведены в ГОСТ 18877-73, ГОСТ 18884-73.
Ширина В или диаметр d поперечного сечения корпуса определяются по формулам:
где Рz – главная составляющая силы резания, кгс;
ℓ – вылет резца из резцедержателя, мм;
σ и.д – допускаемое напряжение на изгиб материала корпуса, кгс/мм2; для корпуса из незакаленной углеродистой стали σи.д = 200…300 МПа (≈ 20..30 кгс/мм2), для корпуса из углеродистой стали подвергнутого термической обработке по режиму быстрорежущей стали, σи.д можно максимально увеличить в 2 раза, при прерывистом процессе снятия стружки и скоростном резании принимают σи.д = 100…150 МПа (≈ 10..15 кгс/мм2).
При расчете отрезных резцов на прочность учитывают, что опасным сечением отрезного резца является место перехода от рабочей части к корпусу. Для резцов с наиболее часто встречающимся соотношением размеров сечения
Высота сечения резца Н определяется по формуле Н = 1,6 ∙ В.
Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца при известных размерах сечения державки резца:
для резца прямоугольного сечения Pz доп. = (В∙ Н2 ∙ σи.д) / 6 ∙ ℓ , кгс;
для резца круглого сечения Pz доп. = (π ∙ d2 ∙ σи.д )/32 ∙ ℓ ≈( d2 ∙ σи.д) /10∙ℓ.
Максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью резца, определяется с учетом допустимой среды прогиба резца:
где f – допустимая стрела прогиба резца в миллиметрах; при предварительном точении, f = 0,1 ∙ 10-3 м (≈ 0,1 мм), при окончательном точении f =0,05 ∙ 10 -3 м (≈ 0,05 мм);
ℓ – вылет резца (расстояние от вершины резца до рассматриваемого (опасного) сечения), мм.
Необходимо, чтобы величина силы Рz была чуть меньше максимально допустимых нагрузок Рz и Рz жестк. или равна им:
Рz доп. ≥ Рz ≤ Рz жестк.
После расчета инструмента выполняется его рабочий чертеж, на котором указываются основные данные, необходимые для изготовления сконструированного резца. Чертеж должен удовлетворять всем требованиям ЕСКД.
При решении задачи № 8 следует руководствоваться литературой [1, 4].
Пример. Рассчитать и сконструировать составной токарный проходной резец с пластинкой из твердого сплава для чернового обтачивания вала из стали 45 с пределом прочности σв = 750 МПа (≈ 75 кгс/мм2). Диаметр заготовки D = 80 мм, глубина резания t = 3,5 мм, подача S = 0,2 мм/об, вылет резца ℓ = 60 мм, главный угол в плане φ = 45º.
РЕШЕНИЕ:
1. В качестве материала для державки резца выбираем углеродистую сталь 50 с σв = 650 МПа (≈65 кгс/мм2) и допускаемым напряжением на изгиб σи.д = 200 МПа (≈20 кгс/мм2).
2. Сила резания. Для расчета силы резания по данной формуле необходимо использовать [1, том 2, стр.273-275, таб. 22,23, Приложение 3].
Рz = 9,81 ∙ СPz ∙ tXpz ∙ SYpz ∙ КPz = 9,81 ∙ 300 ∙ 3,5 ∙ 0,30,75 ∙ 1 = 4170 Н
(≈ 451 кгс),
где КPz – суммарный поправочный коэффициент, для предварительных расчетов принимаем КPz=1.
3. Ширина прямоугольного сечения державки резца при условии, что Н = 1,6 В.
В = 3√ 6 Pz ∙ ℓ/ 2,56 ∙ σ и. д = 3√ 6∙ 415 ∙ 60 /2,56 · 20 ≈ 14,3 мм.
Принимаем ближайшую по ГОСТу большую ширину державки В=16 мм. Высота державки резца Н = 1,6 ∙ В = 25,6 мм. По ГОСТу 10224-72 принимаем Н = 25 мм.
4. Проверяем жесткость и прочность резца:
максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца:
Рz доп. = (В ∙ Н2 ∙ σ и.д) / 6 ∙ ℓ = (16 ∙ 252 ∙ 20) / (6 ∙ 60) = 555,5 кгс.
максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью резца:
Ря жестк. = (3f ∙ E∙ J) / ℓ3 = (3 ∙0,1 ∙ 20 000 ∙ 20 800) / 603 = 577,7 кгс,
Где f = 0,1 мм – допускаемая стрела прогиба резца при черновом точении;
Е = 20 000 кгс/мм2 – модуль упругости материала державки резца;
ℓ – 60 мм вылет резца;
J – момент инерции прямоугольного сечения державки;
J = (В ∙ Н3) / 12 = (16 ∙ 253 ) / 12 = 20800 мм4.
Резец обладает достаточной прочностью и жесткостью, т.к.
Рz доп.> Рz < Рz жестк. ( 555>451<577 ).
5. Конструктивные размеры резца берем по ГОСТ 18878-73, ГОСТ 18877-73 (СТ СЭВ 190-75); общая длина резца L = 140 мм; расстояние от вершины резца до боковой поверхности в направлении главной режущей кромки m = 6 мм; радиус закругления вершины головки резца rв = 1 мм; пластинка из твердого сплава группы ТК, ℓ = 16 мм, форма по ГОСТ 25393-82.
6. Геометрические элементы лезвия резца подбираем по справочнику [ 4, стр. 294-305 ], [2].
7. По ГОСТ 5688-61, ГОСТ18877-73 принимаем: качество отделки (параметры шероховатости) передней и задней поверхности лезвия резца и опорной поверхности корпуса; предельные отклонения габаритных размеров резца; марку твердого сплава пластины и материала корпуса; содержание и место маркировки.
8. Выполняем рабочий чертеж резца с указанием основных технических требований (пример на рис.3).
Рисунок 3
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Внимательно прочитайте «опросы и варианты ответов. При выполнении заданий аi – А30 в бланке ответов под номером выполняемого вами задания поставьте знак «х» в клеточку, номер котор
14 12 2014
1 стр.
Прочитай внимательно слова, сверь их написание с орфографическим словариком 3 класса. Исправь ошибки, если они есть. Запиши слова, в которых допущены ошибки ещё раз, поставь ударен
13 10 2014
1 стр.
Конденсат пара отводится при температуре конденсации. Варианты заданий приведены в таблицах 4а, 4б и 4в
01 09 2014
1 стр.
Выбрать материал для изготовления режущего инструмента при заданных условиях обработки. Обосновать выбор материала режущей части и державки резца
14 10 2014
5 стр.
Решить систему линейных уравнений методом последовательного исключения неизвестных (методом Гаусса). Найти ранг основной и расширенной матрицы
06 10 2014
1 стр.
Эти задачи входят в различные сборники заданий по подготовке к итоговой аттестации по математике за курс основной школы и включаются в варианты егэ и гиа
25 12 2014
1 стр.
Объявить объект (класс) и необходимые функции класса. Варианты заданий приведены в таблице 1, пример объявления класса – в приложении А
11 10 2014
1 стр.
17 12 2014
1 стр.