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: σ_в = 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

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;

К_р - поправочный коэффициент.

С_р = 300, х_р = 1, у_р = 0,75 [1, с. 273].

Поправочный коэффициент:

К_р = К_мр х К_φр х К_γр х К_λр.

По таблице [1, с. 264]:

К_мр = (σ_в / 750)^0,75 = (1200 / 750)^0,75 = 1,42

По таблице [1, с. 275]:

К_φр = 0,94;

К_γр = 1;

К_λр = 1;

К_р = 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:

C_r = 125; х = 0,3; у = 0,4; z = 0,35; u = 0,7

0,0011 мм/об.

Подача, допустимая заданной точностью обработки:

где J_ст - жесткость станка, Н/м;

J_д - жесткость детали, Н/м;

J_р - 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:

J_ст = 5290 D_max^0,24,

где D_max - максимальный диаметр обрабатываемой детали по паспорту станка.

J_ст = 5290 х 0,4^0,24 = 4246 Н/м.

Жесткость детали:

J_д = (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.

J_д = (0,03 х 110 х 20 х 10¹⁰ х 0,079⁴) / 0,45³ = 28,2 х 10⁷ Н/м.

Жесткость резца:

J_р = (Е х b x h³) / (4 I_p³),

где I_р - момент инерции державки резца, м⁴.

I_p = (bh³) / 12 = (0,016 х 0,02³) / 12 = 0,11 х 10^-7 м⁴;

J_p = (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 С_v - коэффициент, учитывающий условия резания;_v - общий поправочный коэффициент;

m, x, y, - показатели степени.

С_v = 420; х_v = 0,15; у_v = 0,2; m = 0,2 [1, с. 269].

Общий поправочный коэффициент определяется по формуле:

К_v = K_mv K_пv K_иv К_φv х K_rv,

где K_mv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

K_пv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

K_иv - коэффициент, учитывающий материал фрезы;

K_φv - коэффициент, учитывающий угол φ;

К_rv - коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине.

При обработке стали:

K_mv = (750 / σ_в)ⁿ = (750 / 1200)¹ = 0,625

K_пv = 1; K_иv = 0,65; K_φv = 0,9; K_rv = 0,94

К_v = 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 n_ст = 315 1/мин

По принятому значению n_ст 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:

N_э  N_стη,

где N_ст - мощность двигателя главного движения станка;

η - кпд станка.

N_э = 1,5 кВт < 11 х 0,75 = 8,25 кВт

Условие выполняется, следовательно, обработка возможна.

Определяем машинное время:

t_м = L_рт / nS,

где L_рт - длина рабочего хода инструмента с учетом врезания и перебега, мм.

L_рт = 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;

L_рт = 450 + 1,44 + 1,68 = 452,12 мм;

t_м = 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: σ_в = 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

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 С_v - коэффициент, учитывающий условия резания;_v - общий поправочный коэффициент;

m, y - показатели степени.

С_v = 9,8; у = 0,5; q = 0,4; m = 0,2.

Общий поправочный коэффициент определяется по формуле:

К_v = K_mv K_иv K_lv,

где K_mv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

K_lv - коэффициент, учитывающий глубину сверления;

K_иv - коэффициент, учитывающий материал сверла.

При обработке стали:

K_mv = (750 / σ_в)^0,9 = (750 / 1200)^0,9 = 0,66

K_lv = 1

K_иv = 1,15

Тогда общий поправочный коэффициент:

К_v = 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 n_ст = 250 1/мин

Определяем крутящий момент и осевую силу:

,

,

где С_м и С_р - коэффициенты, учитывающие условия резания.

для крутящего момента:

С_м = 0,0345, q = 2, у = 0,8.

для осевой силы:

С_р = 68, q = 1, у = 0,7.

К_р = (σ_в / 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 Р_{0 ст} = 9000 Н. Таким образом, Р₀ < Р_{0 ст}, следовательно, условие резания выполняются.

Определим эффективную мощность резания:

Потребная мощность резания:

N_п = N_э / η_ст,

где η_ст - КПД станка. N_п = 3,3 / 0,8 = 4 кВт

Определяем основное технологическое время:

То = L / S_стn_ст,

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.