Резание металла

  • Вид работы:
    Курсовая работа (т)
  • Предмет:
    Другое
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    476,02 Кб
  • Опубликовано:
    2013-04-06
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Резание металла

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ

имени первого Президента России Б. Н. Ельцина»

Кафедра «Металлорежущие станки и инструменты»






Курсовая работа

«Резание металла»

Студент группы ТМ,

МЗ-300104 Журавлев А.А.










Екатеринбург 2013г.

Содержание

Задание 1

Задание 2

Задание 3

Задание 4

Задание 5

Список 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 = 15º, α = 12º, φ = 60º, φ1 = 15º, λ = 0º [1, с.120].

Эскиз инструмента


Определяем режим резания.

Припуск на обработку при продольном точении -

Глубину резания для точения определяют по формуле:

;

Тогда:

Глубина резания:

Выбираем подачу.

Под действием сил резания державка резца деформируется и в результате отклонения вершины резца от первоначального положения возникают погрешности.

Подача, допустимая прочностью твердосплавной пластины:


где q = 4-5 мм - толщина пластинки твердого сплава;

Кр - поправочный коэффициент.

Ср = 300, хр = 1, ур = 0,75 - таб.22 [1, с. 273].

Поправочный коэффициент:

;

По таб. 9 [1, с. 264]:

 таб.9 1, с.264;

Где показатель степени;

предел прочности;

По таблице 23 [1, с. 275]:

Кφр = 0,94;

Кγр = 1;

Кλр = 1;

Тогда поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания равен:

.

Подача, допустимая прочностью механизма подач станка:

,

где [Q] - максимально допустимое усилие подачи по паспорту станка, н.


Подача, допустимая заданной шероховатостью обработанной поверхности:


где Ra - высота микронеровностей, мкм;

r - радиус при вершине резца в плане, мм.

По таб. 6 методических указаний:

Cr = 125;

х = 0,3;

у = 0,4;= 0,35;= 0,7


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 = 5290Dmax0,24

Где Dmax = 400 мм = 0,4 м - максимальный диаметр обрабатываемой детали по паспорту станка.

Jст = 5290 х 0,40,24 = 4246 н/м.

Жесткость детали:


Где d - диаметр детали, м;

А - коэффициент, определяющий жесткость закрепления детали (в патроне с поджимом заднего центра А = 110);

L - длина детали, м;

 - модуль упругости стали.

.

Жесткость резца:

,

где Iр - момент инерции державки резца, м4.

Тогда

 =

,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 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

Из таблицы 1 - 4 [1, с. 261 - 263]:

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

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:

 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 / tg60º = 1,44 мм;

Тогда:

l2 = 0,672t = 0,672 х 2,5 = 1,68 мм;

Lрт = 450 + 1,44 + 1,68 = 452,12 мм;

Получаем:

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.

Исходные данные:

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 Ø28 2301-10903 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.

По таб. 28 [1, с. 278]:

Сv = 9,8; у = 0,5; q = 0,4; m = 0,2.

Общий поправочный коэффициент определяется по формуле:

Кv = Kmv Kиv Klv

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 - таб. 31 [1, с. 280];

Kиv = 1,15 - таб. 6 [1, с. 280];

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:

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.

См = 0,0345, q = 2, у = 0,8 - для крутящего момента, таб. 32 [1, с. 281];

Ср = 68, q = 1, у = 0,7 - для осевой силы, таб. 32 [1, с. 281];

Кр = (σв / 750)0,75 = (1200 / 750)0,75 = 1,42

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:

Nэ = Мкрnст / 9750 = (131 х 250) / 9750 = 3,3 кВт

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

Задание 3

резание точение пластина заготовка

Выбрать параметры режима резания при обработке плоскости А х В заготовки толщиной С. Припуск на обработку h, мм. Модели станков: горизонтально-фрезерный 6Р82 или вертикально-фрезерный 6Р12.

Исходные параметры:

Марка обрабатываемого материала - Сталь 20. Механические свойства: σв = 500 МПа. Размеры заготовки: А = 325 мм, В = 180 мм, С = 100 мм. Припуск h = 2,5 мм. Шероховатость Ra = 5 мкм.

Решение:

Для обработки данной плоскости выбираем фрезерный станок модели 6Р12. Основные технические характеристики станка представлены в таб. 3.

Таблица 3 - Технические характеристики станка 6Р12

Параметры

6Р12

Рабочая поверхность стола, мм

520 х 1250

Число ступеней частоты вращения шпинделя

18

Частота вращения шпинделя, 1/мин

31,5 - 1600

Число ступеней подач

18

Подача стола, мм/мин

25 - 1250

Допустимая сила поддачи, Н

15000

Мощность главного электродвигателя, кВт

7,5

КПД

0,7


Для обработки плоскости из Сталь 20 выбираем фрезу и устанавливаем ее параметры. Принимаем торцевую фрезу с многогранными твердосплавными пластинками по ГОСТ 26595-85.

Диаметр фрезы выбираем из соотношения:

D = (1,25…1,5 В) = 1,4 х 180 = 252 мм.

Материал режущей части фрезы выбираем для получистового фрезерования углеродистой стали - Т15К6.

Геометрические параметры фрезы: γ = -5º, α1 = 8º, φ = 60º, φ0 = 30º (переходной кромки), φ1 = 5º, λ = 15º [1, с.188].

Эскиз инструмента


Определяем режим резания.

Глубина резания t = h = 2,5 мм.

Подача на один зуб:

Sz = 0,006 мм/зуб [1, с. 283].

Скорость резания [1, с. 282]:


где Сv - коэффициент, учитывающий условия резания;v - общий поправочный коэффициент;

m, x, y, q, u, p - показатели степени.

Сv = 332; х = 0,1; у = 0,4; m = 0,2; q = 0,2; u = 0,2; р = 0 [1, с. 286].

Общий поправочный коэффициент определяется по формуле:

Кv = Kmv Kпv Kиv Кφv

где Kmv - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

Kпv - коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

Kиv - коэффициент, учитывающий материал фрезы;

Kφv - коэффициент, учитывающий угол φ.

При обработке стали:

Kmv = (750 / σв)n = (750 / 500)1 = 1,5

Из таблицы 1 - 4 [1, с. 261 - 263]:

Kпv = 1; Kиv = 1; Kφv = 1

Кv = 1,5 х 1 х 1 х 1 = 1,5

Тогда скорость резания:

 1246,2 мм/мин

Определяем частоту вращения шпинделя:

 1/мин

Корректируем по паспортным данным станка и принимаем:

nст = 1250 1/мин

По принятому значению nст определяем фактическую скорость резания:

 981,3 мм/мин

Окружная сила резания при фрезеровании [1, с. 282]:

Ср = 825, х = 1, у = 0,75, q = 1,3; u = 1,1; w = 0,2 [1, с. 291].

Поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала Кмр при обработке сталей фрезами с режущей частью из твердого сплава:

Кмр = (σв / 750)0,3 = (500 / 750)0,3 = 0,89

Тогда сила резания:

 315 н

Определим остальные составляющие силы резания:

Рх = (0,3…0,4) Pz = 0,3 х 315 = 94,5 н

Силу Рх = 94,5 н (сила подачи) сравниваем по паспорту станка с наибольшей допускаемой механизмом подачи Рх ст = 15000 н. Таким образом, Рх < Рх ст, следовательно, условие резания выполняются.

Определим эффективную мощность резания:

Nэ = PzVф / (1020 х 60) = (315 х 981,3) / (1020 х 60) = 5,1 кВт

Потребная мощность на шпинделе станка:

Nп = Nэ / ηст,

где ηст - КПД станка.

Nп = 5,1 / 0,7 = 7,3 кВт

Определяем основное технологическое время:

То = Li / Sм,

где L - расчетная длина обрабатываемой поверхности, мм;

i - количество проходов;

Sм - минутная подача.

L = l + l1 + l2,

где l - чертежный размер обрабатываемой поверхности, мм;

l1 - величина врезания, мм;

l2 - величина перебега, мм.

При обработке торцовой фрезой:

l1 = D = 250 мм,

l2 = (2..4) мм = 3 мм,

L = 325 + 250 + 3 = 578 мм

Минутная подача:

Sм = Sznстz = 0,006 х 1250 х 14 = 105 мм/мин.

Принимаем по станку Sм = 100 мм/мин.

То = (578 х 1) / 100 = 5,78 мин

Задание 4


Выбрать параметры режима резания при шлифовании участка вала диаметром d и длиной l1. Припуск на обработку h, длина вала l. Способ крепления заготовки - в центрах. Станок круглошлифовальный модели 3М131.

Исходные данные:

Обрабатываемый материал - Сталь 35 незакаленная. Шероховатость поверхности Ra = 1,25 мкм. d = 90 мм, l1 = 175 мм, l = 335 мм, h = 0,15 мм.

Основные технические характеристики станка представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Технические характеристики станка 3М131

Параметры

3М131

Наибольший размеры устанавливаемой заготовки, мм - диаметр - длина

 100 360

Скорость перемещения стола (бесступенчатая), м/мин

0,02 - 4

Частота вращения детали, 1/мин

20 - 1000

Частота вращения круга, 1/мин

2350

Наибольшие размеры круга, мм: - наружный диаметр - ширина

 400 40

Мощность электродвигателя главного движения, кВт

4

КПД

0,85


Для обработки вала из стали 35 выбираем шлифовальный круг и устанавливаем его параметры.

Принимаем круг на керамической связке ПП: диаметр D = 80 мм; высота Н = 15 мм; отверстие d = 25 мм; шлифовальный материал 2А; зернистость 50 - 40 [1, с. 252]

Стойкость шлифовального круга Т = 30 - 45 мин.

Эскиз инструмента


Определяем режим резания.

Глубина шлифования t = 0,15 мм.

По таблице 55 [1, с.301] выбираем поперечную подачу при круглом внешнем шлифовании:

Sпоп = 0,005 мм

Определяем продольную подачу по формуле:

Sпр = Нβ

где Н - ширина шлифовального круга, мм;

β - расчетный коэффициент.

По таблице 55 [1, с.301] для круглого наружного шлифования β = 0,2.

Sпр = 15 х 0,2 = 3 мм.

Определим расчетную скорость вращения детали:


где Сv - коэффициент, учитывающий условия резания;

Dд - диаметр шлифуемой поверхности, мм;

Т - стойкость шлифовального круга;

m, x, k - показатели степени.

По таблице 56 [1, с. 303]:

Сv = 0,27; х = 1; k = 0,3; m = 0,5.

Тогда скорость вращения детали:

 5,87 мм/мин

Расчетная частота вращения детали:

 1/мин

Значение nд находится в пределах, указанных в паспортных данных станка.

Определяем скорость вращения шлифовального круга:


где Dк - диаметр шлифовального круга, мм;

nк - частота вращения шлифовального круга, 1/мин (выбирается по паспортным данным станка).

590,3 м/мин

Скорость перемещения стола определяется по формуле:

0,062 м/мин

Полученное значение VC находится в пределах скоростей перемещения стола.

Тангенциальная сила резания определяется по формуле:


Из таблицы 56 [1, с. 303]:

Ср = 2,2, х = 0,55, у = 0,5, u = 0,5.

Тогда сила резания:

 38 Н

Определим эффективную мощность на вращение шлифовального круга:

Nэк = PzVк / (1020 х 60) = (38 х 590,3) / (1020 х 60) = 0,37 кВт

Потребная мощность на вращение шлифовального круга:

Nпк = Nэк / η

где η - КПД шлифовального станка.

Nпк = 0,37 / 0,85 = 0,44 кВт

Определяем основное технологическое время:

То = 2LhK / Sпрnдt

где L - длина продольного хода детали, мм;

h - припуск на обработку, мм;

Длина продольного хода детали:

L = l + Н

где l - длина обрабатываемой поверхности, мм;

Н - ширина круга, мм.

L = 175 + 15 = 190 мм;

То = (2 х 190 х 0,15 х 1,5) / (3 х 20,7 х 0,15) = 9,2 мин

 

Задание 5


Выбрать параметры режима резания при нарезании цилиндрического зубчатого колеса червячной модульной фрезой на зубофрезерном станке модели 53А50. Параметры нарезаемого колеса: модуль m, число z1 и угол β1 наклона нарезаемых зубьев, ширина В нарезаемого венца, шероховатость Ra поверхности зубьев, материал.

Исходные данные:

Обрабатываемый материал - Сталь 20ХНМ, НВ 160. Параметры нарезаемого зубчатого колеса: m = 5,5 мм, z1 = 60, β1 = 20º, В = 66 мм, Ra = 6,3 мкм.

Решение:

Схема процесса резания


Основные технические характеристики станка представлены в таблице 5.

Для нарезания цилиндрического зубчатого колеса принимаем червячную модульную фрезу из быстрорежущей стали Р6М5.

Геометрические характеристики фрезы [1, с. 193]: d0 = 112 мм, d = 40 мм, d1 = 60 мм, L = 112 мм, z0 = 10.

Таблица 5 - Технические характеристики станка 53А50

Параметры

53А50

Наибольший диаметр нарезаемых колес, мм

500

Наибольший модуль зубьев нарезаемых колес, мм

8

Частота вращения шпинделя фрезы, 1/мин

40 - 405

Подача, мм/об: - вертикальная - радиальная - осевая

 0,75 - 7,5 0,2 - 2,25 0,13 - 2,6

Мощность главного электродвигателя, кВт

8/10/12,5

КПД



Эскиз фрезы


Глубина резания:

t = 2,2m = 2,2 х 5,5 = 12,1 мм

Движение подачи [2, с. 294]:

S = 2,6 мм/об

При S = 2,6 мм/об и m = 5,5 мм принимаем скорость резания V = 26,5 м/мин.

Число оборотов фрезы в минуту:

 75,4 об/мин

Основное время при обработке цилиндрических колес червячной модульной фрезой:


где l - путь фрезы в направлении подачи, мм;

n - частота вращения фрезы в минуту;

z1 - число зубьев нарезаемого колеса;

S - подача в мм/об заготовки;

К - число заходов фрезы;

i - число проходов.

Путь фрезы в направлении подачи:

l = qB + l' + l''

где q - количество колес, одновременно обрабатываемых на станке;

В - ширина венца нарезаемого колеса, мм;

l' - величина врезания, мм;

l'' - величина перебега, мм.

Величина врезания

 37 мм.

Величина перебега l'' = 3 мм.

Тогда:

l = 1 х 66 + 37 + 3 = 106 мм.

Основное время:

 16,2 мин.

Список используемой литературы


1.     Справочник технолога-машиностроителя. Т1. / Под ред. А.Г. Касилова, Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1986. - 656 с.

2.      Справочник технолога-машиностроителя. Т2. / Под ред. А.Г. Касилова, Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985. - 496 с.

.        Резание металлов. Учебн. для вузов. / Г.И. Грановский, В.Г. Грановский. М.: Высш. шк., 1985. - 304 с.

.        Металлорежущие инструменты. Учебн. для вузов. / Г.Н. Сахаров, О.Б. Арбузов. - М.: Машиностроение, 1989. - 328 с.

Похожие работы на - Резание металла

 

Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!