Выбор станка для обработки детали
Содержание
Задание 1
Задание 2
Список используемой
литературы
Задание 1
Выбрать параметры режима резания при точении на проход вала диаметром D
до диаметра d на длине l1. Длина вала l. Станок токарно-винторезный
модели 16К20. Способ крепления заготовки выбрать самостоятельно.
Исходные параметры:
Марка обрабатываемого материала - Сталь 25ХГТ. Механические свойства: σв = 1200 МПа. Диаметр заготовки D = 84 мм, диаметр
детали d = 79 мм, длина детали l = 450 мм, шероховатость Ra = 5 мкм, точность =
0,120 мм.
Решение:
Схема обработки:
Для обработки данной детали выбран токарно-винторезный станок модели
16К20. Основные технические характеристики станка представлены в таблице 1.
Для обработки вала из Сталь 25ХГТ выбираем резец и устанавливаем его
параметры. Принимаем токарный проходной резец с пластинами из твердого сплава
марки Т5К10 (ГОСТ 18878 - 73).
Таблица 1 - Технические характеристики станка 16К20
Параметры
|
16К20
|
Наибольший диаметр
обрабатываемой детали, мм
|
400
|
Число ступеней частоты
вращения шпинделя
|
22
|
Частота вращения шпинделя,
1/мин
|
12,5 - 1600
|
Число ступеней подач
суппорта
|
24
|
Подача суппорта, мм/об
|
0,05 - 2,8
|
Допустимая сила поддачи, Н
|
15000
|
Мощность главного
электродвигателя, кВт
|
11
|
КПД
|
0,75
|
Наибольшая сила подачи, Н
|
3528
|
Форма передней поверхности радиусная с фаской, h = 20 мм, b = 16 мм, L =
120 мм. Геометрические параметры режущей части резца: R = 1 мм, γ = 150,
α = 120,
φ = 600,
φ1 = 150, λ
= 00 [1, с.120].
Эскиз инструмента:
Определяем режим резания.
Припуск на обработку при продольном точении:
0
= (D - d) / 2 = (84 - 79) / 2 = 2,5 мм.
Глубина резания:
t = t0 = 2,5 мм.
Выбираем подачу.
Подача, допустимая прочностью твердосплавной пластины:
,
где
q = 4 - 5 мм - толщина пластинки твердого сплава;
Кр
- поправочный коэффициент.
Ср
= 300, хр = 1, ур = 0,75 [1, с. 273].
Поправочный
коэффициент:
Кр
= Кмр х Кφр х Кγр х Кλр.
По
таблице [1, с. 264]:
Кмр = (σв / 750)0,75
= (1200 / 750)0,75 = 1,42
По
таблице [1, с. 275]:
Кφр = 0,94;
Кγр = 1;
Кλр = 1;
Кр
= 1,42 х 0,94 х 1 х 1 = 1,33;
0,016
мм/об.
Подача,
допустимая прочностью механизма подач станка:
,
где
[Q] - максимально допустимое усилие подачи по паспорту
станка, Н.
0,71
мм/об.
Подача,
допустимая заданной шероховатостью обработанной поверхности:
,
где
Ra - высота микронеровностей, мкм;
r - радиус при
вершине резца в плане, мм.
По
таблице 6 методических указаний:
Cr =
125; х = 0,3; у = 0,4; z = 0,35; u = 0,7
0,0011
мм/об.
Подача,
допустимая заданной точностью обработки:
где
Jст -
жесткость станка, Н/м;
Jд - жесткость детали, Н/м;
Jр - жесткость резца, Н/м;
δ = 0,74 - величина поля допуска выполняемого размера, мм;
α = 0,4 - 0,5 - коэффициент, определяющий допустимую долю
погрешности обработки.
Жесткость
станка:
Jст = 5290 Dmax0,24,
где
Dmax - максимальный диаметр обрабатываемой детали по
паспорту станка.
Jст = 5290 х 0,40,24 = 4246 Н/м.
Жесткость
детали:
Jд = (0,03 х А х Е х d4) / L3,
где
d - диаметр детали, м;
А
- коэффициент, определяющий жесткость закрепления детали (в патроне с поджимом
заднего центра А = 110);
L - длина
детали, м;
Е
= 20 х 1010 Па - модуль упругости стали.
Jд = (0,03 х 110 х 20 х 1010 х 0,0794)
/ 0,453 = 28,2 х 107 Н/м.
Жесткость
резца:
Jр = (Е х b x h3) / (4 Ip3),
где
Iр - момент
инерции державки резца, м4.
Ip =
(bh3) / 12 =
(0,016 х 0,023) / 12 = 0,11 х 10-7 м4;
Jp =
(20 х 1010 х 0,016 х 0,023) / (4 х (0,11 х 10-7)3)
= 4,81 х 1027 Н/м.
= 0,39
мм/об.
Исходя
из рассчитанных ограничений и технических параметров станка принимаем подачу S
= 0,05 мм/об.
Скорость
резания [1, с. 265]:
,
где
Сv - коэффициент, учитывающий условия резания;v
- общий поправочный коэффициент;
m, x, y, -
показатели степени.
Сv
= 420; хv = 0,15; уv = 0,2; m
= 0,2 [1, с. 269].
Общий
поправочный коэффициент определяется по формуле:
Кv
= Kmv Kпv Kиv Кφv
х Krv,
где
Kmv - коэффициент, учитывающий влияние материала
заготовки;
Kпv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности
заготовки;
Kиv - коэффициент, учитывающий материал фрезы;
Kφv - коэффициент, учитывающий угол φ;
Кrv
- коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине.
При
обработке стали:
Kmv =
(750
/ σв)n = (750 / 1200)1 = 0,625
Kпv = 1; Kиv = 0,65;
Kφv = 0,9; Krv = 0,94
Кv
= 0,625 х 1 х 0,65 х 0,9 х 0,94 = 0,35
Стойкость
резца
Т
= 90 - 120 мин; принимаем Т = 100 мин.
Тогда
скорость резания:
92,5
мм/мин
Определяем
частоту вращения шпинделя:
1/мин
Корректируем
по паспортным данным станка и принимаем nст = 315 1/мин
По
принятому значению nст определяем фактическую скорость резания:
83,08
мм/мин
Проверим
достаточность мощности принятого станка.
Эффективная
мощность, затрачиваемая на резание:
;
1,5 кВт
Полученный
результат сравниваем с паспортной мощностью станка:
Nэ Nстη,
где
Nст -
мощность двигателя главного движения станка;
η - кпд станка.
Nэ = 1,5 кВт < 11 х 0,75 = 8,25 кВт
Условие
выполняется, следовательно, обработка возможна.
Определяем
машинное время:
tм = Lрт / nS,
где
Lрт - длина
рабочего хода инструмента с учетом врезания и перебега, мм.
Lрт = L + l1 + l2,
где
L - длина обрабатываемой поверхности, мм;
l1 - длина пути врезания, мм;
l2 - перебег, мм.
l1 = t / tgφ = 2,5 / tg600 = 1,44 мм;
l2 = 0,672 t = 0,672 х 2,5 = 1,68 мм;
Lрт = 450 + 1,44 + 1,68 = 452,12 мм;
tм = 452,12 / (315 х 0,05) = 28,7 мин.
Задание 2
Выбрать режимы резания при сверлении отверстия диаметром D и глубиной
сверления l, в заготовке толщиной Н. Станок вертикально-сверлильный модели
2Н135.
Марка обрабатываемого материала - Сталь 25ХГТ. Механические свойства: σв = 1200 МПа. D = 28 мм, L = 30 мм, Н = 70
мм.
Решение:
Схема обработки:
Основные технические характеристики станка представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Технические характеристики станка 2Н135
Параметры
|
2Н135
|
Наибольший условный диаметр
сверления, мм
|
35
|
Наибольший ход шпинделя, мм
|
250
|
Число ступеней вращения
шпинделя
|
12
|
Частота вращения шпинделя,
1/мин
|
31 - 1400
|
Число ступеней подач
|
9
|
Подача шпинделя, мм/об
|
0,1 - 1,6
|
Наибольшая допустимая сила
подачи, Н
|
9000
|
Мощность электродвигателя
главного движения, кВт
|
4
|
КПД
|
0,8
|
Для сверления отверстий в детали из сталь 25ХГТ принимаем спиральное
сверло ГОСТ 10903-77 и устанавливаем его параметры: материал режущей части -
быстрорежущая сталь; d = 28
мм, L = 180 мм, l = 90 мм [1, с.
137].
Стойкость сверла Т = 50 мин.
Эскиз инструмента:
Определяем режим резания.
Глубина резания:= 0,5D = 0,5 х 28 = 14 мм.
По таблице 25 [1, с. 277] выбираем подачу при сверлении:
S =
0,26 мм/об
Скорость резания:
.
где
Сv - коэффициент, учитывающий условия резания;v
- общий поправочный коэффициент;
m, y -
показатели степени.
Сv
= 9,8; у = 0,5; q = 0,4; m = 0,2.
Общий
поправочный коэффициент определяется по формуле:
Кv
= Kmv Kиv Klv,
где
Kmv - коэффициент, учитывающий влияние материала
заготовки;
Klv - коэффициент, учитывающий глубину сверления;
Kиv - коэффициент, учитывающий материал сверла.
При
обработке стали:
Kmv =
(750 / σв)0,9
= (750 / 1200)0,9 = 0,66
Klv = 1
Kиv = 1,15
Тогда
общий поправочный коэффициент:
Кv
= 0,66 х 1 х 1,15 = 0,76
Скорость
резания:
25,3
мм/мин
Определяем
частоту вращения шпинделя станка:
1/мин
Корректируем
по паспортным данным станка и принимаем nст = 250 1/мин
Определяем
крутящий момент и осевую силу:
,
,
где
См и Ср - коэффициенты, учитывающие условия резания.
для
крутящего момента:
См
= 0,0345, q = 2, у = 0,8.
для
осевой силы:
Ср
= 68, q = 1, у = 0,7.
Кр
= (σв / 750)0,75
= (1200 / 750)0,75 = 1,42
винторезный
сверлильный станок резание
Тогда крутящий момент и осевая сила:
131 Н м
8426 Н
Силу
Р0 = 8426 Н сравниваем по паспорту станка с наибольшей допускаемой
механизмом подачи Р0 ст = 9000 Н. Таким образом, Р0 <
Р0 ст, следовательно, условие резания выполняются.
Определим
эффективную мощность резания:
Потребная
мощность резания:
Nп = Nэ / ηст,
где
ηст - КПД
станка. Nп = 3,3 /
0,8 = 4 кВт
Определяем
основное технологическое время:
То
= L / Sстnст,
где
L - расчетная глубина отверстия, мм.
Расчетная
глубина отверстия:
L = l + l1 + l2,
где
l - чертежный размер глубины отверстия, мм;
l1 - величина врезания инструмента, мм;
l2 - величина перебега инструмента, мм.
Можно
принять
l1 + l2 = 0,35D =
0,35 х 28 = 9,8 мм;
L = 30 + 9,8 =
39,8 мм;
То
= 39,8 / (0,26 х 250) = 0,61 мин
Список используемой литературы
1. Справочник
технолога-машиностроителя. Т2. / Под ред. А.Г. Касилова, Р.К. Мещерякова. - М.:
Машиностроение, 1985. - 496 с.