lобр
– длина обрабатываемой поверхности в направлении подачи, мм;
lвр
– длина врезания инструмента, мм;
lп
– длина подвода инструмента к заготовке, мм;
lсх
– длина перебега (схода) инструмента, мм.
Длину
lобр
берут из чертежа обрабатываемой заготовки lвр,
lп,
lсх определяют по нормативам lп=
lсх≈1 … 3 мм. Значение lвр
= t ctg φ = 3,5ctg
45о=3,5 мм.
Т0=100+3,5+3/500х1=0,213мин.
Вариант
задания № 17
В
соответствии с вариантом задания (см. прил.1, вариант №17) и эскиза детали (см.
прил. 2, рис. 10) на радиально-сверлильном станке модели 2А53 просверлить
отверстие и развернуть на D=30Н6
с шероховатостью поверхности Ra=3,2
мкм (рис. 3). В нашем случае согласно исходных данных операцию выполняем в 2
перехода.
Рис.
3. Эскиз детали
1.
Общие сведения об операции сверления и развертывания
Сверление
является одним из самых распространенных методов получения отверстия. Главное
движение при сверлении – вращательное, движение подачи – поступательное.
Сверлением можно получить отверстия 10…13 квалитетов точности с шероховатостью
поверхности 80…40 мкм по параметру Rz.
Операция
сверления выполняется на сверлильных, токарных и расточных станках и часто
является предшествующей операциям резьбонарезания, растачивания, зенкерования и
развертывания.
Режущим
инструментом является сверло. По конструкции сверла сводятся к следующим
основным группам: спиральные сверла, сверла с прямыми канавками, перовые
сверла, сверла для глубоких отверстий, сверла для кольцевого сверления,
центровочные сверла и специальные комбинированные сверла. Наиболее широкое
применение получили спиральные сверла. Развертывание – применяют для окончательной
обработки отверстий с целью получения высокой точности и чистоты поверхности.
Операция развертывания выполняется – разверткой.
2.
Выбор режущего инструмента для операции сверления
Первый
переход операция сверления. Сверло - осевой инструмент для получения отверстий
в сплошном материале. В детали необходимо просверлить отверстие и развернуть на
D=30H6.
Спиральное сверло, применяемое для получения отверстия, состоит из конической
крепежно-присоединительной части, выполненной из стали 40; рабочей и режущей
частей, выполненных из быстрорежущей стали Р6М5 ГОСТ 19265-73.
Так
как в данном задание сверление не является заключительной операцией
формирования отверстия, необходимый диаметр сверла определяем по формуле;
d = D – 2tразв.чист, мм,
|
(14)
|
где,
tразв.чист — припуск под чистовое развертывание.
Полученный
диаметр сверла необходимо уточнить на соответствие ГОСТ 885-77 (переиздание 1986 г.). устанавливающий диаметры спиральных сверл. Принимаем ближайшее меньшее значение диаметра из
стандартного ряда
tразв.чист=0,001D + 0,03, мм,
|
(15)
|
tразв.чист=0,001х30
+ 0,03 = 0,06 мм;
d =30-0,12=29,88 мм.
Из
стандартного ряда принимаем сверло d
= 29,75 мм.
Конструкция
инструмента принята стандартная (рис. 4) по ГОСТ 10903-77, сверло спиральное с
нормальным коническим хвостовиком ([2], с.368).
Другие
параметры сверла([2], с.372):
Диаметр
рабочее части – D=29,75 мм.
Длина
рабочей части – l=175 мм.
Конус
Морзе - №3.
Рис 4. Элементы резания при сверлении
и геометрические параметры сверла
3.
Расчет режимов обработки, операции сверления для отверстия Ø 29,75 мм
Отверстие
Ø 29,75 мм формируется при черновой обработке заготовки. Из этого
отверстия на последующей операции рассверливания формируется отверстие Ø
30Н6 мм. Глубина отверстия равна максимальной толщине заготовки и составляет 40 мм.
Для
осуществления операции выбрано сверло спиральное d
= 29,75 мм с материалом режущей части из быстрорежущей стали Р6М5,
двухсторонней заточки с подточенной перемычкой. Хвостовик нормальный конический
по ГОСТ 10903-77. Операция осуществляется за один проход. Поскольку позволяет
достичь заданные параметры [1].
Глубина
резания t при сверлении равна
половине диаметра сверления t=0,5х29,75=14,875
мм.
Ограничивающими
факторами при расчете подачи являются длина отверстия, превосходящая диаметр
более чем в 5 раз; высокое качество поверхности для последующего резьбо -
нарезания или развертывания; недостаточная жесткость системы СПИД. В данном
случае нет ограничивающих факторов, исходя из прочности сверла из быстрорежущей
стали: при диаметре сверления 29,75 мм, σв = 800 МПа выбрана
подача sо=
0,4 мм/об ([1] по табл.27, с.433).
Скорость
резания рассчитывается по следующей зависимости, м/мин:
V=(CVDq/TmtxSy)KmVKIV,
|
(16)
|
где
коэффициенты и показатели степеней, характеризующие группу обрабатываемых
материалов, CV=9,8,
q=0,40, m=0,2,
у=0,5, х=0 ([1] по табл. 28, с. 278);
период
стойкости инструмента Т=50 мин ([1] по табл. 30, с. 279);
KmV=0,802 – коэффициент,
учитывающий качество обрабатываемого материала ([1] по табл.
1-4, с. 261-263);
KIV=1,0 – коэффициент,
учитывающий длину сверления ([1] по табл. 31, с. 280).
Подставляя
все значения в формулу (16), рассчитываем значение скорости
V=(9,8х29,750,40/500,2х14,8750х0,40,5)х0,802х1=
22,1 м/мин.
Крутящий
момент рассчитан по формуле, Нм
Мкр=CМDqtxSyKmР (17)
где
СМ=0,041,
q=2,0,
у=0,7,
х=0
– коэффициенты и показатели степени в формуле крутящего момента при сверлении
([1] по табл. 32, с. 281);
КМР=1,05
– коэффициент, характеризующий группу обрабатываемых материалов ([1] по табл.
9, с. 264).
Мкр=9,81х0,0345х29,752х14,8750х0,40,7х1,05=165,627
Нм.
Осевая
сила рассчитана по формуле, кН
где
СР=68,
q=1,0,
у=0,7,
х=0
– коэффициенты и показатели степени в формуле осевой силы при сверлении ([1] по
табл. 32, с. 281);
КМР=1,05
– коэффициент, характеризующий группу обрабатываемых материалов ([1] по табл.
9, с. 264).
Ро=9,81х68х29,751х0,40,7х1,05=10973,244
Н.
Необходимо
выполнить условие
где
Рmax – максимальное
значение осевой составляющей силы резания, допускаемой механизмом подачи
станка. По паспортным данным станка
2А53
Рmax=12500 Н. Так
как 10973,244 Н<12500 Н, то назначенная подача sо=
0,4 мм/об.
Частота
вращения инструмента рассчитана по формуле, об/мин
n=1000х22,1/(3,14х29,75)=236,579
об/мин.
Частота
вращения инструмента принята из ряда стандартных частот вращения для станка 220
об/мин. Скорость резания при стандартной частоте вращения инструмента, м/мин:
Vфакт=nфакт(πD/1000);
|
(21)
|
Vфакт=220(3,14х29,75/1000)=20,55
м/мин.
Мощность
резания по формуле, кВт:
Ne=165,627х220/9750=3,73
кВт.
Мощность
привода главного движения станка 2А53, применяемого в существующем
технологическом процессе, 12,5 кВт, в нашем случае мощности станка достаточно
для выполнения операции сверления.
4.
Выбор режущего инструмента для операции развертывания
Второй
переход операция развертывания. На радиально – сверлильном станке развернуть
сквозное отверстие d=29,75 мм до D=30H6
на глубину толщины заготовки l=40
мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности Ra=3,2
мкм. Обрабатываемый материал – сталь 20Х с σ=800 МПа; заготовка – поковка
отожженная.
Принимаем
[3] машинную насадную развертку D=30
мм с напаянными пластинами из твердого сплава [3]. Марка твердого сплава Т15К6,
так как осуществляется окончательная обработка конструкционной стали.
Геометрические
элементы развертки принимаем по справочнику ([1] табл. 53. с. 160): γ = 0;
α = 8о; угол в плане φ = 45о, эскиз развертки
(рис. 5).
Рис 5. Элементы резания: а) - при
зенкеровании, б) – развертывании; в) – профиль режущей и г) – калибрующей
частей зуба развертки.
3.
Расчет режимов обработки, операции развертывания для отверстия Ø 30Н6 мм
Глубина
резания
t=30-29,75/2=0,125 мм.
Назначаем
подачу, согласно справочника ([1] стр. 278, таб. 27), С учетом рекомендаций при
чистовом развертывании в один проход с параметром шероховатости Rа =
3,2÷6,3 мкм, табличное значение подачи умножаем на коэффициент Коs=0,8,
отсюда Sо=
Sо
Коs=1,3х0,8=1,04 мм/об, подачу принимаем Sо=1
мм/об.
Период
стойкости развертки Т=50 мин ([1] табл. 30. с. 280).
Скорость
резания, м/мин, при развертывании рассчитывается по формуле ([1], стр. 276);
Значение
коэффициента CV
= 100,6 показатели степени q=0,3, x=0, y=0,65, m=0,4([1], с.279, табл. 29).
KV
–
общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия
резания,
KМV=
0,89 - коэффициент на обрабатываемый материал ([1], с.261-262, таб.1-2), KИV
= 1,15- коэффициент учитывающий влияние инструментального материала([1], с.
263, таб. 6), KlV.=
1 - коэффициент, учитывающий глубину сверления ([1], с. 280, таб. 31).
V=(100,6х300,3/500,4х0,1250х10,65)х1,02=59,53
м/мин
Для
определения крутящего момента при развертывании каждый зуб инструмента можно
рассматривать как расточный резец. Тогда при диаметре инструмента D крутящий
момент, Н м [1],
Мкр=СР
tх szу D z/2х100,
|
(26)
|
здесь
sz – подача, мм на один зуб инструмента, равная s/z = 1/3=0,33 мм,
где s – подача, мм/об, z – число зубьев развертки, принимаем z = 3 [1].
Значение коэффициента СР = 339, показатели степени х = 1, у = 0,5
[1],
Мкр=339х
0,1251х0,330,5х30х3/2х100=10,7 Н м
Частоту
вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания
определяем по формуле (20).
n=1000х59,53/3,14х30=631,95 об/мин.
Корректируем
частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка и устанавливаем
действительную частоту вращения шпинделя и устанавливаем действительную
вращения nфакт=600 об/мин.
Действительная
скорость главного движения резания по формуле (21):
Vфакт=600х(3,14х30/1000)=56,52
м/мин.
Мощность
резания определяем по формуле (22):
Nе=10,7х600/9750=0,66
кВт
Мощность
привода главного движения станка 2А53, применяемого в существующем
технологическом процессе, 12,5 кВт, в нашем случае мощности станка достаточно
для выполнения операции сверления.
Для
сверления, зенкерования, рассверливания основное время с учетом вывода
инструмента из обработанного отверстия, мм:
где
L – длина отверстия;
n – частота вращения заготовки;
Y1
= t ctg φ – расчитанная
величина врезания (φ – главный угол в плане, t – глубина резания);
Y2
– 2…3 мм – величина перебега для сквозной обработки;
s0
= подача на оборот.
Тогда
для операции сверления
Т0=(14,875х
ctg59о+40+2)/(0,4х220)=0,5 мин;
Для
операции развертывания
Т0=(0,125х
ctg45о+40+3)/(1х600)=0,078 мин;
Библиографический
список
1.
Справочник технолога-машиностроителя /Под. ред. А.Р. Косиловой, Р.К.
Мещерякова. М.: Машиностроение, 1963, 1972, 1986. Т 1,2
2.
Справочник инструментальщика /И.А. Ординарцев, Г.В. Филлипов, А.Н. Шевченко и
др.; Под общей ред. И.А. Ординарцева. Л.: Машиностроение, 1979.
3.
Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания, Москва 1990 г.
4.
Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник / Под
ред. В.И. Баранникова. М.: Машиностроение, 1990.
5.
Справочник технолога-машиностроителя. Т. 2/В. Н. Гриднев, В.В. Досчатов, В.С.
Замалин и др./Под ред. А.Н. Малова. Изд.3-е. М.: Машиностроение, 1972.
6.
Конспект лекций по резанию материалов. Под ред. Н.Н. Огаркова.