Фрезерование плоских поверхностей
Задание 1
отливка серый чугун
фрезерование
Для фрезерования плоской поверхности шириной В =
190 мм. и длиной l = 300 мм. с
припуском на обработку Z
= 4,0 мм., необходимо:
выбрать режущий инструментов;
выполнить эскиз инструмента с указанием его
геометрических параметров;
выполнить схему обработки;
назначить режимы резания;
определить основное технологическое время.
Исходные данные:
Вид заготовки - отливка серый чугун 190 НВ;
Параметр шероховатости Ra = 12,5 мкм;
Характер обработки - черновая, по корке;
Модель станка - 6Т12.
Решение:
Эскиз обработки приведен на рис. 1.1.
Рисунок 1.1 - Эскиз обработки
Решение:
Выбираем фрезу и устанавливаем значение ее
геометрических элементов.
Принимаем торцовую фрезу со вставными ножами,
оснащенными пластинами из твердого сплава (табл. 94, [1]).
Диаметр фрезы определяется по формуле:= 1,6В;=
1,6∙190 = 304 мм.
Принимаем стандартную фрезу D = 315 мм, z = 30.
Материал режущей части фрезы - твердый сплав ВК8 [1]. Из-за отсутствия в
используемом справочнике рекомендаций по выбору геометрических элементов фрезы
принимаем их по справочнику (табл. 81, [2]): α
= 12° (считая при черновом фрезеровании толщину среза а > 0,08 мм); γ
= 0; λ
= +20° (для чугуна 210НВ); φ
= 45°; φ0
= 20°; φ1
= 5°.
Назначаем режим резания
Устанавливаем глубину резания. Припуск снимаем
за один рабочий ход, следовательно, t = h = 4 мм.
Назначаем подачу на зуб фрезы [1].
Для чернового фрезерования чугуна, твердого
сплава ВК8, мощности станка 6Т12 NД = 10 кВт. Sz = 0,20 ... 0,29 мм/зуб.
Считая, что система станок -
приспособление-инструмент-заготовка жесткая, принимаем наибольшее значение Sz =
0,29 мм/зуб из диапазона.
Назначаем период стойкости фрезы [1]. Для
торцовых фрез с пластинами из твердого сплава в диапазоне диаметров свыше 300
мм и до 400 мм нормативами рекомендуется период стойкости Т = 300 мин.
Принимаем для фрезы с D = 315 мм Т = 300 мин.
Определяем скорость (м/мин) главного движения
резания, допускаемую режущими свойствами фрезы:
Выписываем из [2] коэффициенты и показатели
степеней формулы для серого чугуна с 190 НВ, торцовой фрезы и материала режущей
части - сплава ВК6 (с последующим учетом поправочных коэффициентов): Сv = 445;
qv = 0,2; хv = 0,15; yv = 0,35; uv = 0,2, Pv = 0, m = 0,32.
Учитываем поправочные коэффициенты. КПv [1]: при
обработке чугунных отливок по корке КПv = 0,8; КИv [1]: для материала режущей
части ножей фрезы - твердого сплава ВК8 КИv = 0,83. Кроме того, в соответствии
с примечанием к табл. 39, с. 290 [1] при угле в плане φ
= 45° вводится поправочный коэффициент на скорость резания К φv
= 1,1:
. Частота вращения шпинделя,
соответствующая найденной скорости главного движения резания:
Корректируем частоту вращения
шпинделя по станку и устанавливаем действительную частоту вращения: nД = 63
мин-1.
. Действительная скорость главного
движения резания:
. Определяем скорость движения
подачи (минутная подача SM):
= SM = SzznД;
= 0,29 ∙30 ∙ 63 = 548
мм/мин.
Корректируем величину vs по данным
станка и устанавливаем ее действительное значение: vs = 500 мм/мин.
Действительное значение подачи на
зуб фрезы:
. Определяем главную составляющую
силы резания (окружную силу):
Выписываем из [1] коэффициент и
показатели степеней формулы для серого чугуна с 190 НВ и торцовых фрез с
пластинами из твердого сплава: Ср = 54,5; хр = 0,9; yр = 0,74; uр = 1, ωр = 0, qp =
1.
. Определяем мощность, затрачиваемую
на резание:
. Проверяем, достаточна ли мощность
привода станка. Необходимо, чтобы ;
У станка 6Т12 следовательно
обработка возможна.
III Определяем основное время (мин):
Длина обработки L
определяется по формуле:
L = l + y + Δ;
При черновом торцевом фрезеровании у
определяется как:
Принимаем Δ = 3 мм.
Тогда:
Задание 2
На круглошлифовальном станке
шлифуется вал диаметром D = 45h6 мм. и
длиной l = 300 мм.
Длина вала L = 550 мм.
Припуск на диаметр 2Z = 0,25 мм.
Материал заготовки - Сталь 35
незакаленная.
Движение подачи - радиальное.
Модель станка - 3152.
Требуется:
выбрать шлифовальный круг;
сделать эскиз обработки;
назначить режимы резания;
определить основное технологическое
время.
Решение:
Выбираем шлифовальный круг
Характеристика шлифовального круга включает в
себя следующие элементы: материал абразивных зерен; размер абразивных зерен;
материал связки; твердость круга (твердость связки); структуру круга
(количественное соотношение между абразивными зернами, связкой и порами в
единице объема круга). В справочнике [2], приведены характеристики шлифовальных
кругов (при работе с окружными скоростями до 35 м/с). Выписываем из таблицы
характеристику круга для данного вида шлифования, параметра шероховатости
поверхности Ra = 1,6 мкм и конструкционной стали с HRС < 30: Э,ЭБ40СТ1К. В
качестве материала абразивных зерен при шлифовании заготовок из сталей
применяют электрокорунд. В данном случае справочник рекомендует нормальный электрокорунд
(Э), марку которого устанавливаем по табл. 167, [2]: Э5. Выбрана марка
электрокорунда нормального с содержанием 95 % А1203.
Зернистость круга выбирают в зависимости от качества обработанной поверхности,
свойств материала заготовки и других факторов. С уменьшением параметра
шероховатости обработанной поверхности зернистость уменьшается. В данном случае
рекомендуется зернистость 40.
При выборе твердости круга руководствуются
следующим общим правилом: чем тверже шлифуемый материал, тем мягче должен быть
круг, и наоборот. Для круглого наружного шлифования заготовок из незакаленной
стали по существующей шкале твердости рекомендуется круг СТ1 (среднетвердый 1-й
степени). Для заданных условий работы рекомендуется круг на керамической связке
(К), так как этот вид связки обеспечивает высокую производительность
шлифования, возможность работы с использованием охлаждающих жидкостей и хорошее
сохранение профиля шлифующей части круга.
В используемом справочнике ряд характеристик
обозначен по старому стандарту, а некоторые - не приведены. Поэтому с помощью
табл. 143 [3] вносим следующие уточнения и дополнения в принятую маркировку
характеристики круга:
Переводим старое обозначение маркировки
абразивного материала Э5 в новое 15А.
После принятой зернистости 40 проставляем
буквенный индекс зернистости, характеризующий процентное содержание основной
фракции. Наиболее часто применяемые индексы зернистости кругов - Н и П.
Принимаем индекс Н, указывающий, что в принятой зернистости 40 содержание
основной фракции составляет 45 %.
Приводим номер структуры круга (после
обозначения твердости СТ1). Структура указывает количественное соотношение
зерен, связки и пор в единице объема круга. С увеличением номера структуры
уменьшается относительное число зерен и увеличивается пористость круга ([2],
табл. 174). Для плоского шлифования периферией круга обычно рекомендуется
средняя структура № 7, для круглого шлифования - № 5 и 6.
Указываем разновидность принятой керамической
связки. Для карбидкремниевых кругов наибольшее распространение получила связка
КЗ, а для электрокорундовых - связки К1 и К8 для обычного шлифования и К5 для
скоростных кругов; принимаем связку К1.
Приводим тип (форму) принятого круга ([2], табл.
170). Для круглого наружного шлифования обычно применяют тип ПП (плоские
прямого профиля); принимаем этот тип.
Указываем класс шлифовального круга, которым
обусловлены допуски его размеров и геометрической формы, а также некоторые
другие параметры. Стандартом предусмотрены три класса: АА, А и Б. Предельные
отклонения размеров и формы для класса А меньше, чем для класса Б, а для класса
АА меньше, чем для класса А. Для предварительного шлифования принимаем круг
класса Б.
Приводим допустимую окружную скорость круга, при
которой обеспечивается безопасная работа. У кругов для обычного шлифования в
маркировке указывается 35 м/с; круги для скоростного шлифования имеют красную
диаметральную полосу и обозначение 50 м/с. Принимаем круг для обычного
шлифования и указываем в маркировке 35 м/с.
Таким образом, принятая маркировка характеристики
круга будет иметь вид: ПП15А40НСТ16К1А 35 м/с.
Эскиз обработки представлен на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 - Эскиз обработки вала шлифованием с
радиальной подачей.
Размеры нового круга: Dк = 600 мм., ширина круга
Вк = 250 мм.. Назначаем режим резания. Рекомендации по режимам резания
приведены в справочнике [2] табл. 69.
1. Скорость
шлифовального круга vK
= 30 - 35 м/с. Она определяется по формуле:
По паспортным данным станка 3152 у нового круга
Dк = 600 мм; nк = 1112
об/мин. Тогда:
т. е. в пределах рекомендуемого
диапазона.
Окружная скорость заготовки v3 = 20 - 50 м/мин. Принимаем
среднее значение v3 = 35
м/мин (≈ 0,58 м/с).
Определяем частоту вращения,
соответствующую принятой окружной скорости:
Найденное значение n3 = 247 мин-1 может быть установлено на станке
3152, имеющем бесступенчатое регулирование частоты вращения заготовки в пределах 40 - 400 об/мин.
Глубина шлифования (поперечная подача круга) t = 0,0025 - 0,075 мм/об детали;
учитывая требования, предъявляемые к точности обработки (поле допуска h6) и
шероховатости поверхности Ra
= 1,6 мкм, принимаем t =
0,005 мм/об. Так как на станке
3152 поперечные подачи регулируются бесступенчато в пределах 0,002 - 0,1 мм/об,
то принимаем 0,005 мм/об.
Определяем мощность, затрачиваемую на резание:
Выписываем из табл. 70 справочника
[2] коэффициент и показатели степеней формулы: для круглого наружного
шлифования с радиальной подачей, обработки стали, зернистости круга 40,
твердости СТ1 CN = 0,14; r = 0,8; у =
0; q = 0,2; z = 1. Тогда:
. Проверяем, достаточна ли мощность
двигателя шлифовальной бабки. У станка 3152 т.е. обработка возможна.
III. Основное
время:
где - разность диаметров заготовки; - врезание;
-
радиальная подача, - частота
вращения заготовки.
Задание 3
На зубофрезерном станке 53А50
нарезают червячной фрезой цилиндрическое зубчатое одновенцовое колесо с
плоскими обработанными торцами с числом зубьев z = 48 мм.,
модулем m = 2 мм,
шириной венца b = 20 мм и
углом наклона зубьев β = 200.
Необходимо: выбрать режущий инструмент, сделать эскиз обработки, назначить
режим резания (при помощи аналитических расчетов и по таблицам нормативов);
определить основное время. Материал заготовки Сталь 30ХГТ, 200 НВ. Чистовая
обработка (по сплошному металлу) Ra 2,0. Число обрабатываемых
одновременно заготовок - 10 штук.
Решение:
I. Выбираем режущий инструмент. Принимаем
червячную модульную фрезу цельную из быстрорежущей стали Р18. Для повышения
производительности чистового нарезания зубьев принимаем однозаходную червячную
фрезу; класс точности фрезы - С [2].
Основные параметры черновой двухзаходной
червячной фрезы модуля m
= 2 мм: наружный диаметр D
= 70 мм, число зубьев z
= 12 принимаем по табл. 117 [3]. Угол заточки передней поверхности зубьев фрезы
γз
= 10°. Наклон зуба (витка) фрезы и зуба нарезаемого колеса одноименный.
Рисунок 3.1
Назначаем режим резания
Определяем глубину резания. Нарезаем зубья за
один рабочий ход. В этом случае глубина резания будет равна высоте зуба
нарезаемого колеса: t = h. Тогда t = h =2,2m
= 2,2∙2 = 4,4 мм.
Назначаем подачу на один оборот нарезаемого
зубчатого колеса. Сначала определяем классификационную группу, к которой по
нормативам относится используемый зубофрезерный станок (карта 1, с. 25). Станок
53А50 относится к III группе станков, так как мощность его электродвигателя 8
кВт (см. паспортные данные). По карте 3 (с. 27) устанавливаем подачу. Для
однозаходной фрезы, стали 45 170 - 207 НВ, модуля m от 1,5 до 2,5 мм и III группы
станков sо табл 0,8 - 1,0 мм/об.
Согласно примеч. 1 к карте 3 принимаем верхний
предел диапазона подач sо табл = 1,0 мм/об (так как число зубьев нарезаемого
колеса z > 25). Учитываем поправочные коэффициенты на подачу: Кмs = 0,9, так
как у нас сталь 30ХГТ твердостью 200 НВ; Кβs
= 0,7, так как угол наклона зуба колеса β
= 20°, а наклон зубьев колеса и витков фрезы одноименный.
Тогда:
sо = sо
табл ∙ Кβs ∙
Кмs;
sо = 1,0∙0,9∙0,7 = 0,63 мм/об.
Корректируем подачу по станку: s0 = 0,75 мм/об.
По карте 1.3 [4] назначаем период стойкости
фрезы. При чистовой обработке, для материала сталь рекомендуемая стойкость
инструмента 240 мин.
Определяем скорость главного движения резания,
допускаемую режущими свойствами фрезы (карта 1.5, [4]). Для чистового нарезания
однозаходной фрезой при s0 = 0,75 мм/об и m от 1,5 до 2,5 мм vтабл = 49,5 м/мин
(найдено интерполированием значений vтабл = 50 м/мин для s0 = 0,5 мм/об и vтабл
= 49 м/мин для s0 = 0,8 мм/об).
Учитываем поправочные коэффициенты на скорость
главного движения резания: Кмv = 0,8, так как у нас сталь 30ХГТ твердостью 200
НВ; Кβs
= 0,84, так как угол наклона зуба колеса β
= 20°.
Тогда:
vо = vо
табл ∙ Кβv ∙
Кмv;
vо = 49,5∙0,8∙0,84 = 33,3 мм/об.
Частота вращения фрезы, соответствующая
найденной скорости главного движения резания:
Корректируем частоту вращения по
данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения nд = 160 мин-1.
Действительная скорость главного
движения резания:
. Мощность. Требуемую на резание
мощность рассчитывают по формулам в зависимости от типа инструмента:
для червячных модульных фрез:
Выписываем из табл. 67 и 68
справочника [2] коэффициенты и показатели степеней формулы: CN = 124; уN = 0,9;
xN = 1,7; uN = - 1; qN = 0; КN = 1,1.
Тогда:
Проверяем, достаточна ли мощность
привода станка. У станка 53А50 NШП = 8∙0,65 = 5,2 кВт; 0,17 < 5,2, т.
е. обработка возможна.
III. Основное
время:
где L - длина рабочего хода фрезы; L
= b + l1.
Врезание l’1 и перебег l’’1 фрезы
(см. эскиз обработки) определяются по справочнику [2]. В нашем случае l1 = 50 мм.
При одновременной обработке на
оправке десяти заготовок длина
рабочего хода фрезы L = 10∙20 + 50 = 250 мм. Число
заходов фрезы k = 1.
Тогда:
Основное время, затрачиваемое на одну заготовку:
Список
использованных источников
.
Справочник технолога - машиностроителя. В 2 - х т. Т. 2 / Под ред. А. Г.
Косиловой и Р. К. Мещерякова. - 4 - е изд., перераб. и доп. - М.:
Машиностроение, 1985. - 496 с.: ил.
2.
Справочник
технолога - машиностроителя. В 2 - х т. Т. 2 / Под ред. А. Н. Малова. - 3 - е
изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1973. - 568 с.: ил.
3.
Нефедов Н. А., Осипов К. А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и
режущему инструменту. - 5 - е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990.
- 448 с.: ил.
4.
Общемашиностроительные нормативы режимов резания: Справочник: В 2 т. Т. 2 / А.
Д. Локтев, И. Ф. Гущин и др. - М.: Машиностроение, 1991. - 304
с.: ил.