Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Калужский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» (КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана) ФАКУЛЬТЕТ «Машиностроительный» КАФЕДРА «Технологии машиностроения» ОТЧЕТ ДОМАШНЯЯ РАБОТА ДИСЦИПЛИНА: «Инструментальное обеспечение машиностроительных производств» ТЕМА: «Расчет сборных токарных резцов» Выполнил: студент гр. ТМД Б-51 Ковалева Н. Л. Проверил: Зенкин Н. В. Дата сдачи(защиты) домашней работы: Результат сдачи(защиты): Количество рейтинговых баллов Оценка Калуга, 2019г. Оглавление Определение режимов резания…………………………………………………..3 Назначение элементов режущей пластины……………………………………..8 Определение сечения корпуса резца…………………………………………...12 Назначение параметров расположения режущей пластины………………….12 Кодирование державок токарных резцов………………………………………13 Список литературы……………………………………………………………....14 2 Определение режимов резания Рассчитать режимы резания для операции точения поверхности ∅35f9. Исходные данные: Наименование детали – палец. Материал – сталь 50Г. Заготовка – прокат, ∅42 мм. Состояние поверхности – без корки. Припуск на обработку поверхности ∅35 – 3,5 мм. Оборудование – станок токарно-винторезный мод. 1М63: - Наибольший диаметр устанавливаемого изделия – 350 мм - Наибольшие размеры державки резца: ширина – 25 мм, высота – 32 мм - Частота вращения шпинделя – 10 – 1250 об/мин - Мощность главного привода – 15 кВт Выбор стадий обработки. Для получения размеров, соответствующих 9-му квалитету, из заготовки 17-го квалитета необходимо вести обработку за 3 стадии: черновую (I), получистовую (II) и чистовую (III). Выбор глубины резания. При чистовой стадии обработки глубина резания рекомендуется t=0,6 мм. Аналогично на получистовой стадии обработки рекомендуется t=1 мм. Глубину резания для черновой стадии обработки определяют исходя из общего припуска на обработку и суммы глубин резания на чистовой и получистовой стадиях обработки: t=1,9 мм. Выбор инструментального материала. Исходя из условий обработки принимаем марку материала режущих пластин: Т15К6. Выбор геометрических параметров. Исходя из условий обработки выбираем углы в плане 𝜑 = 60°, 𝜑1 = 5°. Остальные геометрические параметры режущей части: 𝛼 = 8°, 𝛾 = 15° - для черновой и получистовой стадий обработки, 𝛼 = 6°, 𝛾 = 10° - для чистовой стадии обработки. 3 Назначение радиуса вершины резца. Для черновой стадии: 𝑟𝑏 ≤ 3∗1,9 2 Для получистовой стадии: 𝑟𝑏 ≤ Для чистовой стадии: 𝑟𝑏 ≤ 3∗0,6 2 = 2,85 мм; 𝑟𝑏 = 2,4 мм 3∗1 2 = 1,5 мм; 𝑟𝑏 = 1,2 мм = 0,9 мм; 𝑟𝑏 = 0,8 мм Нормативный период стойкости принимаем Т=30 мин. Выбор подачи. Для черновой стадии обработки подача SOT=0,45 мм/об, поправочный коэффициент в зависимости от инструментального материала KSИ=1,0. Для получистовой стадии обработки подача SOT=0,33 мм/об, поправочный коэффициент в зависимости от инструментального материала KSИ=1,0. Определим поправочные коэффициенты. Для черновой и получистовой стадий обработки: KSM=0,9; KSП=1,0; KSJ=0,75. Окончательную подачу для черновой и получистовой стадий обработки при наружном точении определяют по формуле 𝑆𝑂 = 𝑆𝑂𝑇 𝐾𝑆И 𝐾𝑆𝑀 𝐾𝑆П 𝐾𝑆𝐽 . Следовательно подача для черновой стадии обработки 𝑆𝑂 = 0,45 ∗ 1,0 ∗ 0,9 ∗ 1,0 ∗ 0,75 = 0,3 мм/об для получистовой 𝑆𝑂 = 0,33 ∗ 1,0 ∗ 0,9 ∗ 1,0 ∗ 0,75 = 0,22 мм/об Выберем значение подачи для чистовой стадии обработки: SOT=0,14 мм/об. Определим поправочные коэффициенты для чистовой стадии обработки: KSM=0,9; KSr=0,85; KSK=0,8. Окончательную подачу для чистовой стадии обработки при наружном точении определяют по формуле 𝑆𝑂 = 𝑆𝑂𝑇 𝐾𝑆𝑀 𝐾𝑆𝑟 𝐾𝑆𝐾 . Следовательно, подача для чистовой стадии обработки 𝑆𝑂 = 0,14 ∗ 0,9 ∗ 0,85 ∗ 0,8 = 0,08 мм/об 4 Полученные данные заносим в таблицу 1. Выбор скорости резания. Для черновой и получистовой стадий обработки выбираем значение скорости резания: для черновой VT=210 м/мин, для получистовой VT=241 м/мин, поправочный коэффициент в зависимости от инструментального материала для обеих стадий KVИ=1,0. Выбираем поправочные коэффициенты: KVC=0,9; KVO=1,0; KVM=0,8; KVJ=0,75; KVT=1,0; KVЖ=1,0. Значения скорости для черновой и получистовой обработки определяют по формуле 𝑉 = 𝑉𝑇 𝐾𝑉И 𝐾𝑉𝐶 𝐾𝑉𝑂 𝐾𝑉𝑀 𝐾𝑉𝐽 𝐾𝑉𝑇 𝐾𝑉Ж . С учетом поправочных коэффициентов скорость резания на черновой стадии обработки 𝑉 = 210 ∗ 1,0 ∗ 0,9 ∗ 1,0 ∗ 0,8 ∗ 0,75 ∗ 1,0 ∗ 1,0 = 113,4 м/мин для получистовой стадии обработки 𝑉 = 241 ∗ 1,0 ∗ 0,9 ∗ 1,0 ∗ 0,8 ∗ 0,75 ∗ 1,0 ∗ 1,0 = 130,14 м/мин Для чистовой стадии обработки скорость резания VT=430 м/мин. С учетом поправочных коэффициентов скорость резания для чистовой стадии обработки равна 𝑉 = 430 ∗ 0,9 ∗ 1,0 ∗ 0,8 ∗ 0,75 ∗ 1,0 ∗ 1,0 = 232,2 м/мин Определим частоту вращения шпинделя и фактическую скорость резания для черновой стадии обработки: 𝑛= 1000 ∗ 113,4 об = 860 3,14 ∗ 42 мин 𝑛ф = 800 об/мин 𝑉ф = 3,14 ∗ 42 ∗ 800 = 105,5 м/мин 1000 для получистовой: 𝑛= 1000 ∗ 130,14 об = 1085 3,14 ∗ 38,2 мин 𝑛ф = 1000 об/мин 5 𝑉ф = 3,14 ∗ 38,2 ∗ 1000 = 119,95 м/мин 1000 для чистовой: 𝑛= 1000 ∗ 232,2 об = 2043 3,14 ∗ 36,2 мин 𝑛ф = 1250 об/мин 𝑉ф = 3,14 ∗ 36,2 ∗ 1250 = 142 м/мин 1000 Необходимо произвести проверку подачи по обеспечению требуемой шероховатости на последней стадии обработки. Для получения шероховатости Ra 2,5 мкм на чистовой стадии обработки резцом с радиусом при вершине rb=0,8 мм и скорости резания V>100 м/мин рекомендуемая подача SOT=0,27 мм/об. Определим поправочные коэффициенты: KSM=1,1; KSИ=1,0; KSО=1,0; KSЖ=1,0. Окончательно максимально допустимая подача по параметру шероховатости для чистовой стадии обработки: 𝑆𝑂 = 0,27 ∗ 1,1 ∗ 1,0 ∗ 1,0 ∗ 1,0 = 0,3 мм/об Подача для чистовой стадии обработки, рассчитанная выше, не превышает этого значения. Проверка выбранных режимов резания по мощности привода главного движения. Для черновой и получистовой обработки необходимо выбрать мощность и скорректировать в зависимости от твердости обрабатываемого материала KNM=1,05. Мощность, необходимая для резания: 𝑁 = 𝑁𝑇 𝐾𝑁𝑀 𝑉Ф 𝑉𝑇 На черновой стадии обработки 𝑁𝑇 = 6,3 кВт, следовательно 6 𝑁 = 6,3 ∗ 1,05 ∗ 105,5 = 3,32 кВт 210 На получистовой стадии 𝑁𝑇 = 5,7 кВт, следовательно 119,95 = 2,98 кВт 241 Ни одно из рассчитанных значений не превышает мощности привода 𝑁 = 5,7 ∗ 1,05 ∗ главного движения станка. Следовательно, установленный режим резани осуществим. Определение тангенциальной составляющей силы резания. Тангенциальную составляющую силы резания PZ определяем с помощью выражения 𝑃𝑍 = 60 ∗ 1020 ∗ 𝑁 𝑉Ф Следовательно, при черновой стадии обработки 𝑃𝑍 = 60 ∗ 1020 ∗ 3,32 = 1925,9 Н 105,5 Таблица 1 Параметр режима резания Стадия обработки Чистовая Получистовая Черновая Без корки Без корки Без корки 0,6 1,0 1,9 Т15К6 Т15К6 Т15К6 Главный угол в плане φ, ˚ 60 60 60 Вспомогательный угол в плане φ1, ˚ 5 5 5 Задний угол α, ˚ 8 8 6 Передний угол γ, ˚ 15 15 10 Радиус вершины резца rb, мм 2,4 1,2 0,8 Табличная подача SOT, мм/об 0,45 0,33 0,12 Состояние поверхности Глубина резания t, мм Марка инструментального материала 7 Принятая подача SO, мм/об 0,3 0,22 0,08 Табличная скорость резания VT, 210 241 430 113,4 130,14 232,2 800 1000 1250 105,5 119,95 142 6,3 5,7 - 3,32 2,98 - м/мин Принятая скорость резания V, м/мин Фактическая частота вращения шпинделя nф, об/мин Фактическая скорость резания VФ, м/мин Табличная мощность резания NТ, кВт Фактическая мощность резания N, кВт Назначение элементов режущей пластины Выбор формы пластины. Исходя из условий обработки принимаем: - для черновой и получистовой стадий обработки при 𝜑 = 60°, принимаем форму пластины S с углом при вершине 𝜀 = 90°. Следовательно фактический вспомогательный угол в плане 𝜑1 = 180° − 𝜑 − 𝜀 = 180° − 60° − 90° = 30° - для чистовой стадии обработки при 𝜑 = 60°, принимаем форму пластины С с углом при вершине 𝜀 = 80°. Следовательно фактический вспомогательный угол в плане 𝜑1 = 180° − 𝜑 − 𝜀 = 180° − 60° − 80° = 40° Поученные данные заносим в таблицу 2. Выбор заднего угла пластины. Исходя из заданного переднего угла примем: 8 - для черновой и получистовой стадий обработки при 𝛼 = 8°, принимаем пластину с задним углом 𝛼 = 11° тип Р (без отверстия); - для чистовой стадии обработки при 𝛼 = 6°, принимаем пластину с задним углом 𝛼 = 7° тип С (с отверстием). Выбор класса точности. Исходя из определенных выше формы пластины и ее заднего угла принимаем: для черновой и получистовой стадий обработки класс точности G, для чистовой – М. Выбор формы передней поверхности пластины (тип пластины). Определим способ крепления пластины: для черновой и получистовой стадий обработки примем систему крепления С, для чистовой - М. Исходя из способа крепления пластины, выберем для черновой и получистовой стадий форму N, для чистовой – A. Назначение геометрических параметров пластины. Минимальная длина режущей грани l должна превосходить максимальную глубину резания t примерно в 2 раза: 𝑙 = 2( 𝑡 ) 𝑠𝑖𝑛𝜑 Следовательно: - для черновой стадии обработки 𝑙 = 2( 1,9 ) = 4,4 мм 𝑠𝑖𝑛60° - для получистовой стадии обработки 𝑙 = 2( 1,0 ) = 2,3 мм 𝑠𝑖𝑛60° - для чистовой стадии обработки 𝑙 = 2( 0,6 ) = 1,4 мм 𝑠𝑖𝑛60° Определим габаритные размеры пластин: - для черновой стадии обработки: l=15,875 мм, d=15,875 мм, s=4,76 мм, r=1,6 мм; 9 - для получистовой стадии обработки: l=12,7 мм, d=12,7 мм, s=3,18 мм, r=1,2 мм; - для чистовой стадии обработки: l=8,1 мм, d=7,94 мм, s=3,18 мм, r=0,8 мм, do=3,4 мм. Кодирование режущей пластины. Принятой в процессе проектирования режущей пластине присваивают буквенно-цифровой код: Для черновой стадии обработки: SPGN-150416 Для получистовой стадии обработки: SPGN-120312 10 Для чистовой стадии обработки: СCMA-080308 Таблица 2 Параметр режущей пластины Стадия обработки черновая получистовая чистовая Форма пластины S S C Угол при вершине пластины 𝜀, ° 90 90 80 Задний угол пластины 𝛼, °/код 11/P 11/P 7/C Класс точности пластины G G M Форма передней поверхности N N A Способ крепления пластины C C M Длина режущей грани l, мм 15,875 12,7 8,1 Диаметр вписанной окружности 15,875 12,7 7,94 Толщина пластины s, мм 4,76 3,18 3,18 Радиус вершины пластины r, мм 0,8 1,2 1,6 - - 3,4 пластины пластины d, мм Диаметр отверстия пластины d0, мм 11 Определение сечения корпуса резца Поперечное сечение корпуса резца определяют из расчета на прочность, учитывая только составляющую PZ силы резания, которая вызывает изгиб на прочность. Ширина державки резца определяется из следующих соотношений: 3 2,34 ∙ 1925,9 ∙ 30 3 2,34𝑃 𝑙 𝑍 𝐵=√ =√ = 8,15 мм 𝜎И 250 Принимаем размер державки резца 25 × 16 мм. Назначение параметров расположения режущей пластины Для обеспечения заданного заднего угла 𝛼 = 8° у резцов для черновой и получистовой стадий обработки необходимо повернуть режущую пластину в плоскости N-N, перпендикулярной главной режущей кромке, на угол 3°. После поворота получим у резца главный задний угол 𝛼 = 8°, главный передний угол 𝛾 = 3°. 12 Для обеспечения заданного заднего угла 𝛼 = 6° у резцов для черновой и получистовой стадий обработки необходимо повернуть режущую пластину в плоскости N-N, перпендикулярной главной режущей кромке, на угол 1°. После поворота получим у резца главный задний угол 𝛼 = 6°, главный передний угол 𝛾 = 1°. Кодирование державки резца Принятой в процессе проектирования державке присваивают буквенноцифровой код. Код державки для черновой стадии обработки: CSTPR2516M15 Код державки для получистовой стадии обработки: CSTPR2516M12 Код державки для чистовой стадии обработки: MCTCR2516M08 13 Список литературы 1. Кожевников, Д.В. Режущий инструмент. [Электронный ресурс] / Д.В. Кожевников, В.А. Гречишников, С.В. Кирсанов, С.Н. Григорьев. — Электрон. дан. — М. : Машиностроение, 2014. — 520 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/63256. 2. Схиртладзе, А.Г. Проектирование металлообрабатывающих инструментов. [Электронный ресурс] / А.Г. Схиртладзе, В.А. Гречишников, С.Н. Григорьев, И.А. Коротков. — Электрон. дан. — СПб. : Лань, 2015. — 256 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/64341. 3. Кожевников, Д.В. Резание материалов. [Электронный ресурс] / Д.В. Кожевников, С.В. Кирсанов. — Электрон. дан. — М. : Машиностроение, 2012. — 304 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/63221. 4. Богатырева, Г.П. Инструменты из сверхтвердых материалов. [Электронный ресурс] / Г.П. Богатырева, В.В. Бурыкин, В.В. Гаргин, Р.А. Гурвич. — Электрон. дан. — М. : Машиностроение, 2014. — 608 с. — Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/63213. 5. ГОСТ 2.105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. 6. Косилова, А. Г., Мещеряков Р. К. Справочник технолога- машиностроителя. В 2-х т. Т. 2. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985 – 656 с. 14
