Теория Резания

Теория Резания

Министерство образования Украины

Национальная горная академия Украины

Методические указания

по практическим занятиям

для студентов специальностей 7.09.02.02

Кафедра технологии горного машиностроения

Днепропетровск, 1998

Общие указания

Методические указания разработаны в соответствии с программой предмета

(Теория резания, тепловые процессы в технологических системах( для

специальности 1201 (Технология машиностроения(.

Цель данного методического указания - оказать помощь при изучении и

приобретении практических навыков при выборе инструмента и его геометрии,

определении параметров режимов резания, сил резания, а также при расчете

основного технологического времени.

Практическое занятие № 1.

Определение сил, действующих при точении, и мощности.

Цель работы: изучить методику расчета сил резания и мощности,

затрачиваемой на резание, аналитическим способом.

Ознакомиться и приобрести навыки работы со справочной литературой.

Общие сведения

Для изучения действия силы сопротивления резанию принято ее раскладывать

на три взаимно перпендикулярные составляющие силы, направленные по осям

координат станка: Px - осевая сила; Py - радиальная сила; Pz -

тангенциальная сила, которую обычно называют силой резания [1] .

Осевая сила Px действует вдоль заготовки, при продольном точении

противодействует механизму подач.

Радиальная сила Py - отжимает резец, ее реакция изгибает заготовку.

Сила резания Pz направлена по касательной к поверхности резания,

определяет расходуемую мощность на резание Np.

Составляющие силы резания при точении рассчитывают по аналитической

формуле :

Pz(x,y)=10CptxSyVnKp , H

где Cp - коэффициент , учитывающий условия обработки;

x,y,n - показатели степени;

t - глубина резания, мм;

S - подача, мм/об;

V - скорость резания, м/мин;

Кр - обобщенный поправочный коэффициент, учитывающий изменение

условий по отношению к табличным.

[pic],

где [pic] - поправочный коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого

материала;

[pic] - коэффициенты, учитывающие соответствующие геометрические

параметры резца .

Мощность резания рассчитывают по фориуле

[pic]

где Pz - сила резания, Н;

V - скорость резания, м/мин.

Пример решения задачи

Определить силы, действующие при продольном точении заготовки из стали

40Х с пределом прочности [pic], резцом с пластиной из твердого сплава

Т5К10. Определить мощность резания. Глубина резания t=3 мм, подача S=0,8

мм\об, скорость резания V=67 м/мин.

Геометрические параметры резца: форма передней поверхности - радиусная

с фаской; [pic][pic][pic][pic][pic][pic]

Решение

1. Силы резания при точении

Pz(x,y)=10CptxSyVnKp

1 Определяем значения постоянной и показателей степени [2],

[pic] х=1,0 y=0,75 n= - 0,15

[pic] x=1,0 y=0,5 n= - 0,4

[pic] x=0,9 y=0,6 n= -0,3

1.2 Определяем значения поправочных коэффициентов

[pic]

[pic] n=0,75 [2],

[pic]

[pic]; n=1 [3],

[pic]

[pic] n=1,35 [2],

[pic]

Поправочные коэффициенты, учитывающие геометрию резца [2],

[pic] [pic] [pic]

[pic] [pic] [pic]

[pic]

[pic]- учитывается только для резцов из быстрорежущей стали

Pz=10(300(31(0,80,75(67-0,15(0,95(0,94(1,25=4050 H

Px=10(339(31(0,80,5(67-0,4(0,93(1,11(2=1685,5 H

Py=10(243(30,9(0,80,6(67-0,3(0,91(0,77(2=1611 H

2. Мощность резания

[pic]

Задание на практическое занятие №1

Выполнить расчет силы резания (Pz) и мощности, затрачиваемой на резание

по заданному варианту.

Исходные данные приведены в таблице1.

Порядок выполнения работы

1. Пользуясь инструкцией и литературой [1,2], изучить методику и выполнить

расчет по заданию.

2. Составить отчет по форме 1.

Форма 1

1. Наименование работы.

2. Цель работы.

3. Задание.

4. Расчет силы резания и мощности, затрачиваемой на резание.

Таблица 1

Варианты задания к практическому занятию 1

|Номер|Материал заготовки |Режим резания |Геометрические параметры |

|вари-| | |резца* |

|анта | | | |

| | |t, |S, |V, |(( |(( |(( |((|r, |Форма |

| | | |мм |м/мин| | | | |мм |перед-ней|

| | |мм | | | | | | | |повер-хно|

| | | | | | | | | | |сти |

|1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |9 |10 |11 |

| |Сталь 20, (в=550 МПа |4 |0,7 |140 |45 |8 |10 |5 |1 |Радиусная|

| | | | | | | | | | |с фаской |

|2 |Серый чугун СЧ10, НВ |5 |0,78|60 |60 |8 |5 |10|1 |Плоская |

| |160 | | | | | | | | | |

|3 |Сталь 12Х18Н9Т; НВ180 |1 |0,21|265 |90 |12 |10 |0 |2 |Радиусная|

| | | | | | | | | | |с |

|4 |Сталь 14Х17Н2; НВ200 |1,5|0,19|250 |90 |12 |10 |0 |2 |фаской |

| | | |5 | | | | | | | |

|5 |Серый чугун СЧ30, НВ |1,5|0,26|150 |45 |10 |5 |-5|2 |Плоская |

| |220 | | | | | | | | | |

|6 |Серый чугун СЧ20, НВ |2 |0,35|155 |45 |10 |12 |0 |1 |Радиусная|

| |210 | | | | | | | | |с |

|7 |Сталь 38ХА, (в=680 МПа|3 |0,61|120 |60 |8 |10 |5 | |фаской |

|8 |Сталь 35, (в=560 МПа |1,5|0,2 |390 |60 |12 |15 |0 | | |

|9 |Серый чугун СЧ15, НВ |4,5|0,7 |65 |90 |8 |5 |0 | |Плоская |

| |170 | | | | | | | | | |

|10 |Серый чугун СЧ10, НВ |3,5|0,6 |65 |45 |10 |10 |5 | | |

| |160 | | | | | | | | | |

|11 |Сталь 40ХН, (в=700 МПа|1,5|0,3 |240 |60 |12 |10 |-5|2 |Радиусная|

| | | | | | | | | | |с |

|12 |Сталь Ст3, (в=600 МПа |5 |0,8 |240 |60 |10 |5 |0 | |фаской |

|13 |Сталь 40Х, (в=750 МПа |1,0|0,15|240 |90 |12 |10 |-5| | |

|14 |Сталь Ст5, (в=600 МПа |3,5|0,52|130 |45 |8 |10 |5 |1 | |

|15 |Серый чугун СЧ20, НВ |4,0|0,87|75 |60 |8 |5 |10| |Плоская |

| |180 | | | | | | | | | |

|16 |Серый чугун СЧ20, НВ |2,5|0,25|100 |45 |10 |5 |0 | | |

| |200 | | | | | | | | | |

Продолжение табл. 1

|1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |9 |10 |11 |

|17 |Сталь 20Х, (в=580 МПа |1,0|0,12|180 |45 |12 |15 |0 | |Радиусная|

| | | |5 | | | | | | |с |

|18 |Сталь 50, (в=750 МПа |2,0|0,25|150 |60 |10 |12 |5 |2 |фаской |

|19 |Бронза Бр АЖН 10-4, |1,5|0,15|130 |60 |6 |20 |10| |Плоская с|

| |НВ170 | | | | | | | | | |

|20 |Латунь ЛМцЖ 52-4-1, |2,5|0,3 |80 |90 |8 |25 |-5|1 |фаской |

| |НВ100 | | | | | | | | | |

|21 |Серый чугун СЧ30, НВ |1,5|0,1 |130 |45 |10 |8 |0 |15 |Плоская |

| |220 | | | | | | | | | |

|22 |Серый чугун СЧ20, НВ |3 |0,4 |90 |90 |8 |10 |-5| | |

| |200 | | | | | | | | | |

|23 |Сталь 30ХН3А, (в=800 |5 |0,8 |110 |60 |12 |12 |-5| |Радиусная|

| |МПа | | | | | | | | |с |

|24 |Сталь 30ХМ, (в=780 МПа|2,5|0,2 |100 |45 |10 |10 |2 |2 |фаской |

|25 |Сталь 45, (в=650 МПа |4 |1,2 |90 |60 |8 |15 |0 | | |

|26 |Сталь 15Х, (в=687 МПа |2,0|0,35|100 |45 |6 |8 |5 |1,5| |

|27 |Ковкий чугун КЧ30, НВ |3,0|0,5 |120 |90 |8 |10 |0 |1 |Плоская |

| |163 | | | | | | | | | |

|28 |Сталь 20ХНР, (в=700 |4,5|0,06|80 |60 |12 |5 |-5| | |

| |МПа | | | | | | | | | |

|29 |Сталь 30Г, (в=550 МПа |1,5|0,35|120 |45 |10 |12 |10|2 | |

|30 |Сталь 35ХГСА, (в=700 |2,5|0,05|140 |90 |8 |5 |0 | | |

| |МПа | | | | | | | | | |

* Для всех вариантов принять резец с пластиной из твердого сплава.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2

Расчет режима резания при точении аналитическим способом

Цель работы: изучить методику расчета режима резания аналитическим

способом. Ознакомиться и приобрести навыки работы со справочной

литературой.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Обработка заготовки точением осуществляется при сочетании двух движений:

равномерного вращательного движения детали - движения резания (или главное

движение) и равномерного поступательного движения резца вдоль или поперек

оси детали - движение подачи. К элементам режима резания относятся: глубина

резания t, подача S, скорость резания V.

Глубина резания - величина срезаемого слоя за один проход, измеренная в

направлении, перпендикулярном обработанной поверхности, т.е.

перпендикулярном направлению подачи. При черновой обработке , как правило,

глубину резания назначают равной всему припуску, т.е. припуск срезают за

один проход

[pic]

где h - припуск , мм;

D - диаметр заготовки, мм;

d - диаметр детали, мм.

При чистовой обработке припуск зависит от требований точности и

шероховатости обработанной поверхности.

Подача - величина перемещения режущей кромки инструмента относительно

обработанной поверхности в направлении подачи за единицу времени (минутная

подача Sм) или за один оборот заготовки. При черновой обработке назначают

максимально возможную подачу исходя из жесткости и прочности системы СПИД,

прочности пластинки, мощности привода станка; при чистовой обработке - в

зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обработанной

поверхности.

Скорость резания - величина перемещения точки режущей кромки инструмента

относительно поверхности резания в направлении движения резания за единицу

времени. Скорость резания зависит от режущих свойств инструмента и может

быть определена при точении по таблицам нормативов [4] или по эмпирической

формуле

[pic]

где Сv - коэффициент, учитывающий условия обработки;

m, x, y - показатели степени;

T - период стойкости инструмента;

t - глубина резания, мм;

S - подача, мм/об;

Kv - обобщенный поправочный коэффициент, учитывающий изменения

условий обработки по отношению к табличным

[pic],

где Kmv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

Knv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

Kuv - коэффициент, учитывающий материал инструмента;

K(v - коэффициент, учитывающий главный угол в плане резца;

Krv - коэффициент, учитывающий радиус при вершине резца - учитывается

только для резцов из быстрорежущей стали.

При настройке станка необходимо установить частоту вращения шпинделя,

обеспечивающую расчетную скорость резания.

[pic], об/мин (2.3)

Основное технологическое (машинное) время - время, в течение которого

происходит снятие сружки без непосредственного участия рабочего

[pic], мин (2.4)

где L - путь инструмента в направлении рабочей подачи, мм;

i - количество проходов.

L=l+y+[pic] , мм

где l - размер обрабатываемой поверхности в направлении подачи;

y - величина врезания, мм;

[pic]- величина перебега, мм, [pic]=1(2 мм.

y=t(ctg( ,

где t - глубина резания;

( - главный угол в плане резца.

Пример решения задачи

На токарно-винторезном станке 16К20 производится черновое обтачивание на

проход вала D=68 мм до d=62h12 мм. Длина обрабатываемой поверхности 280 мм;

длина вала l1= 430 мм. Заготовка - поковка из стали 40Х с пределом

прочности (в=700 МПа. Способ крепления заготовки - в центрах и поводковом

патроне. Система СПИД недостаточно жесткая. Параметр шероховатости

поверхности Ra=12,5 мкм. Необходимо: выбрать режущий инструмент, назначить

режим резания; определить основное время.

Решение

1. Выполнение эскиза обработки.

рис. 1

2. Выбор режущего инструмента

Для обтачивания на проход вала из стали 40Х принимаем токарный проходной

резец прямой правый с пластинкой из твердого сплава Т5К10 [2] или [3].

Форма передней поверхности радиусная с фаской [3]; геометрические

параметры режущей части резца:

(=150 ; (=12; (=0 [3],

(=600 ; (1=150; [3],

r=1 мм; f=1 мм; [3].

3. Назначение режимов резания

3.1. Глубина резания. При черновой обработке припуск срезаем за один

проход, тогда

[pic]

2. Назначаем подачу. Для черновой обработки заготовки из конструкционной

стали диаметром до 100 мм резцом сечением 16х25 (для станка 16К20) при

глубине резания до 3 мм:

S=0,6(1,2 мм/об [2], [3].

В соответствии с примечанием 1 к указанной таблице и паспортным данным

станка (см. Приложение 1 к данным методическим указаниям) принимаем S=0,8

мм/об.

3. Скорость резания , допускаемая материалом резца

[pic] , м/мин

где Cv=340; x=0,15; y=0,45, m=0,2, T=60 мин [2], [3]

Поправочный коэффициент для обработки резцом с твердосплавной пластиной

Kv=Kmv(Knv(Kuv(K(v

[pic], [2], [3],

где Kr=1; nv=1 [2],

тогда [pic]

Knv=0,8 [2] или [3],

Kuv=0,65 [2] или [3],

K(v=0,9 [2] или [3].

[pic] м/мин

3.4. Частота вращения, соответствующая найденной скорости резания

[pic], об/мин

[pic] об/мин.

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка

nд=315 об/мин.

5. Действительная скорость резания

[pic] , м/мин; [pic] м/мин.

4. Основное время

[pic] , мин

Путь резца L=l+y +[pic] , мм

Врезание резца y=t(ctg(=3(ctg 600=3(0,58=1,7 мм

Пробег резца [pic]=1,3 мм.

Тогда L=280+1,7+1,3=383 мм.

[pic] мин.

Задание на практическое занятие №2

Выполнить расчет режимов резания аналитическим способом (по эмпирической

формуле) по заданному варианту для обработки на токарно-винторезном станке

16К20.

Исходные данные приведены в таблице 2.

Порядок выполнения работы

1. Пользуясь инструкцией и дополнительной литературой, изучить методику

определения режима резания. Ознакомиться со справочником [2] или [3].

Ознакомиться с условием задания.

2. Выполнить эскиз обработки.

3. Выбрать режущий инструмент.

4. Назначить глубину резания.

5. Определить подачу.

6. Рассчитать скорость резания.

7. Определить частоту вращения шпинделя и скорректировать по паспорту

станка.

8. Определить действительную скорость резания.

9. Рассчитать основное технологическое время.

10. Составить отчет по форме 2.

Таблица 2

|Номер|Заготовка, материал и его |Вид обработки и |D, |d, мм |l, мм|

|вари-|свойства |параметр |мм | | |

|анта | |шероховатости | | | |

|1 |2 |3 |4 |5 |6 |

|1 |Прокат. Сталь 20, (в=500 МПа |Обтачивание на проход|90 |82h12 |260 |

| | |Ra=12,5 мкм | | | |

|2 |Отливка с коркой. Серый чугун |Обтачивание на проход|120 |110h12|310 |

| |СЧ 20, НВ160 |Ra=12,5 мкм | | | |

|3 |Поковка. Сталь 12Х18Н9Т, НВ180|Обтачивание в упор |52 |50e9 |400 |

| | |Ra=1,6 мкм | | | |

|4 |Прокат. Сталь 14Х17Н2, НВ200 |Растачивание в упор |90 |93H11 |30 |

| | |Ra=3,2 мкм | | | |

|5 |Отливка без корки СЧ30, НВ220 |Растачивание на |80 |83H11 |50 |

| | |проход Ra=3,2 мкм | | | |

|6 |Отливка с коркой. Серый чугун |Растачивание на |120 |124H12|100 |

| |СЧ 20, НВ210 |проход Ra=12,5 мкм | | | |

|7 |Прокат. Сталь 38ХА, (в=680 МПа|Обтачивание на проход|76 |70h12 |315 |

| | |Ra=12,5 мкм | | | |

|8 |Обработанная. Сталь 35, (в=560|Растачивание на |97 |100H11|75 |

| |МПа |проход Ra=3,2 мкм | | | |

|9 |Отливка с коркой. Серый чугун |Обтачивание в упор |129 |120h12|340 |

| |СЧ 15, НВ170 |Ra=12,5 мкм | | | |

|10 |Обработанная. Серый чугун СЧ |Подрезание сплошного |80 |0 |3,5 |

| |10, НВ160 |торца Ra=12,5 мкм | | | |

|11 |Поковка. Сталь 40ХН, (в=700 |Растачивание на |77 |80H11 |45 |

| |МПа |проход Ra=3,2 мкм | | | |

|12 |Обработанная. Сталь Ст3, |Подрезание сплошного |90 |0 |5 |

| |(в=600 МПа |торца Ra=12,5 мкм | | | |

|13 |Прокат. Сталь 40Х, (в=750 МПа |Обтачивание в упор |68 |62e9 |250 |

| | |Ra=0,8 мкм | | | |

|14 |Обработанная. Сталь Ст5, |Растачивание на |73 |80H12 |35 |

| |(в=600 МПа |проход Ra=12,5 мкм | | | |

|15 |Отливка с коркой. Серый чугун |Обтачивание на проход|62 |58h12 |210 |

| |СЧ 20, НВ180 |Ra=12,5 мкм | | | |

|16 |Отливка с коркой. Серый чугун |Подрезание втулки |80 |40 |2,5 |

| |СЧ 20, НВ200 |Ra=3,2 мкм | | | |

|17 |Поковка. Сталь 20Х, (в=580 МПа|Растачивание сквозное|48 |50H9 |50 |

| | |Ra=1,6 мкм | | | |

|18 |Обработанная. Сталь 50, (в=750|Подрезание торца |60 |20 |2,0 |

| |МПа |втулки Ra=3,2 мкм | | | |

|19 |Отливка с коркой. Бронза Бр |Обтачивание на проход|88 |85e12 |140 |

| |АЖН 10-4, НВ170 |Ra=1,6 мкм | | | |

|20 |Прокат. Латунь ЛМцЖ 52-4-1, |Растачивание в упор |48 |53H11 |65 |

| |НВ220 |Ra=3,2 мкм | | | |

Продолжение табл. 2

|1 |2 |3 |4 |5 |6 |

|21 |Обработанная. Серый чугун СЧ |Подрезание торца |65 |0 |1,5 |

| |30, НВ220 |Ra=1,6 мкм | | | |

|22 |Обработанная. Серый чугун СЧ |Обработка в упор |74 |80H11 |220 |

| |20, НВ220 |Ra=3,2 мкм | | | |

|23 |Поковка. Сталь 30ХН3А, (в=800 |Обработка на проход |105 |115H12|260 |

| |МПа |Ra=12,5 мкм | | | |

|24 |Прокат. Сталь 30ХМ, (в=780 МПа|Подрезание торца |80 |0 |2,5 |

| | |Ra=1,6 мкм | | | |

|25 |Обработанная. Сталь 45, (в=650|Обработка на проход |72 |80H9 |100 |

| |МПа |Ra=1,6 мкм | | | |

|26 |Прокат. Сталь ШХ15, (в=700 МПа|Растачивание на |90 |95H11 |60 |

| | |проход Ra=3,2 мкм | | | |

|27 |Поковка. Ковкий чугун КЧ30, |Обтачивание на проход|115 |110h7 |150 |

| |НВ163 |Ra=12,5 мкм | | | |

|28 |Отливка с коркой. Серый чугун |Обтачивание в упор |150 |142h8 |70 |

| |СЧ 15, НВ163 |Ra=6,3 мкм | | | |

|29 |Прокат. Бронза Бр АЖ 9-4, |Растачивание в упор |60 |69H11 |50 |

| |(в=500 МПа |Ra=12,5 мкм | | | |

|30 |Прокат. Сталь 35Г2, (в=618 МПа|Подрезание торца |100 |80 |3,0 |

| | |втулки Ra=6,3 мкм | | | |

Практическое занятие №3

Расчет режимов резания при токарных работах с помощью нормативно-

справочной литературы

Цель работы: Изучить методику назначения режима резания по таблицам

нормативов. Ознакомиться и приобрести навыки работы с нормативами.

Общие положения

Точение широко распространенный метод обработки резанием тел вращения.

Применяется для удаления наружных, внутренних и торцовых поверхностных

слоев заготовок (цилиндрических, конических и фасонных). Рассматривают

Страницы: 1, 2, 3, 4