Обтачивание цилиндрического валика. Методы обработки изделий из стали
Контрольная работа №1
Задание 1
Обточить цилиндрический
валик при заданных условиях. При этом необходимо:
·
выбрать модель
станка, по паспорту определить все параметры расчета.
·
выбрать материал
режущей части резца, обеспечивающей наибольшую производительность. Определить
основные размеры резца и пластинки, форму передней грани, геометрические
параметры режущей части, форму передней грани, геометрические параметры режущей
части, критерии износа и период стойкости, оптимальные для заданных условий.
Если целесообразно для заданных условий, следует применить СОЖ, соответственно
выбрав ее.
·
произвести
аналитический расчет наивыгоднейшего режима резания в потребной мощности при
точении в заданных условиях с учетом наибольшего использования возможностей
станка и режущих способностей резца при обеспечении заданной шероховатости
обработанной поверхности.
·
произвести анализ
полученного режима путем определения коэффициента использования станка по
мощности и инструмента по скорости резания.
·
определить
основное технологическое время, требуемое на операцию.
Исходные данные:
диаметр заготовки:
диаметр после обработки:
длина обработки:
шероховатость
обработанной поверхности:
материал валика: Сталь
марка: 18ХГТ
предел прочности:
твердость:
способ крепления на
станке: патрон
число оборотов станка:
Для обтачивания
цилиндрического валика выбираем токарный многошпиндельный горизонтальный
прутковый автомат 1Б290-4К.
Станок 1Б290-4К
предназначен для обработки деталей из прутка и штучных заготовок в условиях серийного
и крупносерийного производства.
На станках могут
выполняться такие виды обработки, как обтачивание, растачивание, протачивание
канавок (внешних и внутренних), сверление, зенкерование, нарезание резьб
плашками, метчиками, самораскрывающимися резьбонарезными головками и
устройствами.
У станка
1Е165револьверная головка с вертикальной осью вращения с шестью гнездами, в
которых устанавливаются стойки и втулки для крепления вспомогательных и режущих
инструментов. Этот станок снабжен поперечным суппортом, что расширяет его
технологические возможности.
Передний держатель станка
– четырехпозиционный.
Рис. 1 - Параметры
токарного многошпиндельного горизонтального пруткового автомата 1Б290-4К
При точении поверхности
валика используем резец по ГОСТ 18868-73, при этом пластинки необходимо
выполнить из твердосплавного материала ВК8.
Ширина державки:
Высота державки:
Длина резца:
Ширина режущей кромки:
Стойкость резца
Диаметр обрабатываемой
детали:
Число оборотов станка:
Подача резца:
Глубина резания:
Скорость резания:
где
, т.к. стойкость резца
, т.к. вылет резца равен
, т.к. главный угол в плане
Тогда скорость резания
будет равен:
Округляем до ближайшего
минимального значения скорости для выбранного станка:
Сила резания:
где – коэффициент на обрабатываемый
материал;
Сила резания:
Эффективная мощность
резания:
Мощность станка на
приводе:
где – КПД станка.
Тогда получим:
Коэффициент использования
станка по мощности:
Коэффициент использования
инструмента по скорости резания:
Общая длина хода резца:
где – величина врезания резца;
Расчет времени:
Задание 2
Обработать отверстие
диаметром , полученным после штамповки, до
диаметра на длину .
Сопоставить эффективность обработки при различных процессах резания:
рассверливание, зенкерование.
При решении задачи
следует проанализировать предложенные для заданных условий методы обработки и
сопоставить эффективность их применения. Для этого необходимо:
·
выбрать материал
режущей части инструмента, обеспечивающий наибольшую производительность,
геометрические параметры режущей части, критерии износа, оптимальный период
стойкости для заданных условий; дать эскизы режущей части инструмента со всеми
размерами геометрических параметров;
·
показать схемы
резания предложенных методов обработки с назначением элементов срезаемого слоя;
·
назначить
оптимальный режим резания с помощь нормативных таблиц;
·
определить
основное технологическое время.
·
сопоставить
эффективность применения указанных размеров.
Исходные данные:
диаметр отверстия до
обработки: d1=14мм
диаметр отверстия после
обработки: d2=14,8мм
длина отверстия: l=30мм
шероховатость поверхности
после обработки: Rz=28
материал: Сталь
марка: 35
предел прочности:
твердость:
Модель станка –
вертикально-сверлильный 2Н125А.
Для рассверливания
выбираем сверло спиральное с коническим хвостовиком 035-2301-1029 (по ОСТ
2И20-2-80).
Материал режущей части
сверла при обработке данного материала должен быть Т15К6.
Диаметр режущей части:
Общая длина:
Длина режущей части:
Угол наклона режущей
кромки:
Стойкость сверла:
При рассверливании:
глубина резания:
Подача
Скорость сверления
где – стойкость режущего инструмента.
– подача.
Тогда скорость сверления
получится:
Тогда частота вращения
шпинделя будет равна:
По паспорту станка .
Тогда
Крутящий момент можно
вычислить по формуле:
где – номинальный диаметр отверстия,
– коэффициент;
– поправочный коэффициент;
Тогда
Эффективная мощность
резания:
Расчетная длина пути
сверла равна:
где – величина врезания резца;
– величина перебега резца.
Тогда основное
технологическое время будет равно:
Для зенкерования выбираем
зенкер цельный с коническим хвостовиком (ГОСТ 12509-75) (рис. 2).
Диаметр режущей части:
Общая длина:
Длина режущей части:
Рис. 2
Задний угол a на задней поверхности лезвия 10°, на калибрующей части 8°.
Передний угол g = 25°.
Угол наклона винтовой
канавки w = 25°.
Главный угол в плане j = 60°.
Обратную конусность по
длине рабочей части принимаем равной 0,04 мм.
При зенкеровании:
глубина зенкерования:
Подача
Скорость зенкерования
где – стойкость режущего инструмента.
– подача.
Тогда скорость
зенкерования получится:
Тогда частота вращения
шпинделя будет равна:
По паспорту станка .
Тогда
Крутящий момент можно
вычислить по формуле:
где – номинальный диаметр отверстия,
– коэффициент;
– поправочный коэффициент;
Тогда
Эффективная мощность
резания:
Расчетная длина пути
сверла равна:
где – величина врезания резца;
– величина перебега резца.
Тогда основное
технологическое время будет равно:
Вывод: таким образом данное отверстие
выгоднее обрабатывать зенкерованием, т.к. при одинаковой необходимой мощности
время обработки немного меньше.
Задание 3
Квалитет вала – h9
квалитет отверстия – H7
диаметр вала:
диаметр отверстия:
длина валика:
материал: сталь 45
В качестве заготовки
предлагается пруток, сортамент выбирается по каталогам из справочников. Исходя
из габаритов детали и параметров поверхности – рассчитывают минимальный и
максимальный припуск. По стандартной методике припуск разбивают на операционные
припуски, строят соответствующую схему с указанием допусков и припусков,
определяют геометрические параметры инструментов.
Заготовка из стали 45
ГОСТ 1050-88 получена штамповкой на молотах.
1. Рассчитываем массы
детали и заготовки (ρ=7825 кг/м3) масса готовой детали:
масса заготовки:
2. Технологический
маршрут обработки поверхности Ø24h9 состоит из четырех операций: чернового и чистового
обтачивания и чернового шлифования. Все операции производятся в центрах.
4. Технологический
маршрут обработки заносим в таблицу. Так же записываем значения элементов
припуска, соответствующие заготовке и каждому технологическому переходу.
5. Так как обработка
ведется в центрах, погрешность установки в радиальном направлении равна нулю,
что имеет значение для рассматриваемого размера. В этом случае величина
исключается из основной формулы для расчета минимального припуска, и
соответствующую графу можно не включать в расчетную таблицу 1.
6. Суммарное значение
пространственных отклонений для заготовки данного типа определяется по формуле
·
смещение осей
поковок:
·
кривизна
заготовок (коробление):
·
смещение оси
заготовки в результате погрешности зацентровки:
для штампованных изделий
.
7. Остаточное пространственное
отклонение:
после предварительного
обтачивания:
;
после чистового
обтачивания:
;
после предварительного
шлифования:
;
8. Рассчитаем минимальные значения
припусков
Минимальный припуск:
;
под чистовое обтачивание
;
под предварительное
шлифование
;
9.
Последовательно
определяем расчетные размеры для каждого предшествующего перехода путем
последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого
технологического перехода, и заносим данные в таблицу:
10.
Записываем в
соответствующей графе расчетной таблицы значения допусков на каждый
технологический переход и заготовку, в графе «Наименьший предельный размер»
определим их значения для каждого технологического перехода, округляя расчетные
размеры увеличением их значением. Округление производим до того же знака
десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода.
11.
Наибольшие
предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному наименьшему
предельному размеру:
12.
Предельные
значения припусков определяем как разность
наибольших предельных размеров и – как разность
наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:
13.
Общие припуски и рассчитываем
так же, как и в предыдущем примере, суммируя промежуточные припуски и записывая
их значения внизу соответствующих граф.
14.
Аналогично
проверяется правильность произведенных расчетов и строится схема графического
расположения полей припусков и допусков, учитывая в данном случае, что
построение производится на наружную, а не на внутреннюю поверхность.
Таблица 1
технологические
переходы обработки поверхности
|
элементы припуска
|
расчетный припуск, мкм
|
расчетный размер, мм
|
Допуск , мкм
|
предельный размер, мм
|
предельные значения припусков, мкм
|
, мкм
|
, мкм
|
,мкм
|
|
|
|
|
заготовка
|
200
|
300
|
1949
|
–
|
23,565
|
1,700
|
25,2
|
23,5
|
–
|
–
|
обтачивание предварительное
|
50
|
50
|
116,94
|
4898
|
18,667
|
180
|
18,84
|
18,66
|
6360
|
4840
|
обтачивание чистовое
|
30
|
30
|
77,96
|
433,88
|
18,233
|
70
|
18,3
|
18,23
|
540
|
430
|
шлифование
|
10
|
20
|
38,98
|
275,92
|
17,957
|
18
|
17,957
|
300
|
273
|
Для точения внешней
поверхности выбираем токарный проходной прямой резец с пластинами из
быстрорежущей стали по ГОСТ 18869-73:
, , , , , .
Для сверления внутреннего
отверстия выбираем сверло спиральное с коническим хвостовиком по ГОСТ 10903-77:
, , .
Для шлифования выбираем
шлифовальный круг на керамической связке , ,
шлифовальный материал: 1А
зернистость: 50
Задание 4
Квалитет – h9
квалитет паза – Н7
материал: сталь 45
В качестве заготовки
предлагается прокат в виде плиты, сортамент выбирается по каталогам из
справочников. Исходя из габаритов детали и параметров поверхности –
рассчитывают минимальный и максимальный припуск. По стандартной методике
припуск разбивают на операционные припуски, строят соответствующую схему с
указанием допусков и припусков, определяют геометрические параметры
инструментов. Для обработки паза требуется подобрать характеристики,
представить эскизы инструмента. Для фрезерной обработки назначить режимы
резания, подобрать по справочной литературе оборудование, пронормировать
обработку и оформить операционную технологическую карту.
масса готовой детали:
масса заготовки:
В качестве заготовки
выбираем стальной горячекатаный лист толщиной 16 мм, шириной 200 мм и длиной 45
мм.
Для обработки шпоночного
паза выбираем цилиндрическую фрезу по ГОСТ 9140-78; , .
Глубина фрезерования .
Число проходов:
Подача .
Скорость фрезерования:
где – диаметр отверстия;
– частота вращения фрезы.
Тогда скорость резания
будет равна:
Частота вращения фрезы:
Принимаем
Окружная сила :
где
, , , , – показатели степени зависимости силы от глубины резания , от подачи , от
ширины фрезерования , от диаметра фрезы , от частоты вращения .
– поправочный коэффициент на
окружную силу и зависимости от типа фрезы и материала режущей части.
– поправочный коэффициент на
качество обрабатываемого материала.
Тогда окружная сила будет
равна:
Крутящий момент на
шпинделе:
Мощность резания
(эффективная):
Для фрезерования паза
выбираем вертикально-фрезерный консольный станок 6Т104 (рис. 3):
Рис. 3
Расчетная длина пути
фрезы равна:
Тогда основное
технологическое время будет равно: