4.3 Выбор и описание режущего инструмента

При выборе режущего инструмента необходимо исходить из способа обработки и типа станка, формы и расположения обрабатываемых поверхностей, материала заготовки и его механических свойств .

Инструмент должен обеспечить получение заданной точности формы и размеров, требуемую шероховатость обработанных поверхностей, высокую производительность и стойкость, должен быть достаточно прочным, виброустойчивым, экономичным.

Для обработки поверхностей детали используем следующие инструменты:

1. Токарный подрезной резец 2112-0013 ГОСТ 18880 - 73

Рисунок 2 – Токарный подрезной резец 2112-0013 ГОСТ 18880 – 73

2. Токарный проходной отогнутый резец 2102-0503 ГОСТ 18868 - 73

Рисунок 3 – Токарный проходной отогнутый резец 2102-0503

ГОСТ 18868 – 73

3. Токарный расточной резец для глухих отверстий 2141-0557 ГОСТ 18873-73

Рисунок 4 – Токарный расточной резец для глухих отверстий 2141-0557 ГОСТ 18873-73

4. Токарный расточной резец для сквозных отверстий 2140-0005 ГОСТ 18882-73

Рисунок 5 – Токарный расточной резец для сквозных отверстий 2140-0005

ГОСТ 18882-73

ПРОТЖКА

5. Сверло 2301-0020 ГОСТ 10903-77

Рисунок 7 – Сверло 2301-0020 ГОСТ 10903-77

6. Зенковка 2353-0133 ГОСТ 14953-80

Рисунок 8 – Зенковка 2353-0133 ГОСТ 14953-80

7. Метчик 2620-1433.2 ГОСТ 3266-81

Рисунок 9 – Метчик 2620-1433.2 ГОСТ 3266-81

Шлифовальна головка

4.4 Выбор измерительного инструмента

Для межоперационного и окончательного контроля линейных размеров выберем штангенциркуль ШЦ-II ГОСТ 166-89, для контроля диаметра Ø70/s6 – калибр-скобу.

5.Расчёт режимов резания

5.1Расчет режима резани при точении

Вначале определим для заданной обрабатываемой поверхности глубину резания t, мм поверхность (I), из условия максимального числа проходов. Количество черновых и чистовых проходов зависит от материала и качества поверхности заготовки, величины припуска, требуемых точности и шероховатости обработанной поверхности, материала режущей части инструмента.

1) Глубина резания t, мм, (при наружном продольном точении)

t= , (1)

где D₀ –диаметр поверхности до обработки , мм;

D₁ – диаметр поверхности после обработки, мм.

t= мм,

Так как глубина резания не превышает 5 мм, то обработку производим за один проход.

2) Найдём значение подачи S, мм/об по формуле :

S= , (2)

где r – радиус скругления вершины резца, мм;

R_z – высота неровностей по ГОСТ 2789 – 73, мм.

S= мм/об;

Для дальнейших расчётов значение подачи принимается ближайшее меньшее по паспорту станка.

S₁=0,05 S₄=0,09 S₇=0,15 S₁₀=0,25 S₁₃=0,4 S₁₆=0,7 S₁₉=1,2 S₂₂=2

S₂=0,06 S₅=0,1 S₈=0,175 S₁₁=0,3 S₁₄=0,5 S₁₇=0,8 S₂₀=1,41 S₂₃=2,4

S₃=0,075 S₆=0,125 S₉=0,2 S₁₂=0,35 S₁₅=0,6 S₁₈=1 S₂₁=1,6 S₂₄=2.8

Принимаем фактическую подачу S_ф = 0,06 , мм/об.

3) Расчётная скорость резания при точении V_p, м/мин, вычисляется по эмпирической формуле

, (3)

где Cv – коэффициент, зависящий от материала инструмента, заготовки и условий обработки;

T – расчётная стойкость инструмента;

Xv, Yv – показатели степени влияния t и S на Vp;

Kv – поправочный коэффициент на изменённые условия, который определяется последующей формуле

K_V= K_MV K_nV K_UV K_ΨV K_ФV, (4)

Значения коэффициентов и показателей степени :

С_v=350; X_v=0,15; Y_v=0,35; m=0,2; K_Mv=750/σ_в=750/980=0,77; K_nv=0,8; K_Uv=1,00; K_φv=1,0; K_Фv=1,0.

По формуле (4) получаем

Kv = 0,77·0,8·1·1·1 = 0,62

Тогда по формуле (3) подсчитываем расчётную скорость резания

, м/мин

4) По расчётной скорости резания определяется частота вращения шпинделя, об/мин

, (5)

где D₀ –диаметр поверхности до обработки , мм;

С учётом полученных величин, частота вращения шпинделя станка равна

Из паспортных данных станка принимается фактическая величина частоты вращения шпинделя:

n₁= 12,5 n₄= 25 n₇=50 n₁₀=100 n₁₃=200 n₁₆=400

n₂= 16 n₅=31,5 n₈=63 n₁₁=125 n₃₁₄=250 n₁₇=500

n₃= 20 n₆= 40 n₉=80 n₁₂=160 n₁₅=315 n₁₈=630

n₁₉=800 n₂₀=1000 n₂₁=1250 n₂₂=1600

Принимаем фактическую частоту вращения шпинделя– n_Ф = 1000,об/мин.

Фактическая скорость резания определяется по формуле

, (6)

где D₀ –диаметр поверхности до обработки , мм;

n_Ф – фактическая частота вращения шпинделя;

Фактическая скорость резания равна

5) Определяем приемлемость найденных режимов резания

Найденные режимы могут быть приняты только в том случае, если развиваемый при этом крутящий момент на шпинделе М_шп будет больше момента создаваемого силами резания М_рез, или равен ему.

М_шп ≥М_рез (7)

Определяем тангенциальную силу Р_z, создающую крутящий момент М_рез определим по формуле

P_z=C_pzt^XpzS_ф^Ypz V_ф^npzK_p (8)

где C_pz-коэффициент, зависящий от материала и условий обработки;

X_pz, Y_pz, n_pz-показатели степени влияния режимов резания на силу P_z;

Поправочный коэффициент на измененные условия, подсчитываемый как произведение ряда поправочных коэффициентов, вычисляется по формуле:

K_p=K_MPK_pK_pK_upK_p (9)

Числовые значения коэффициентов и показателей степеней приведены в литературе [1]:

C_pz=300*9,8=2940 H; x_Pz=1,0; y_Pz=0,75; n_Pz=-0,15; K_Mр=(σ_в/750)^0,75=(980/750)^0,75=1,22; K_φр=1,0; K_γр=1,1; K_rр=1,0; K_λр=1,0.

Таким образом по формуле (9)получаем :

K_p = 1,22·1,0·1,1·1,0·1,0 = 1,34

Тогда по формуле (8) находим тангенциальную силу Р_Z

P_z=29402,7¹0,06^0,75173^-0,151,34=587, H

Крутящий момент, Н·м, потребный на резание, подсчитываем по формуле

, Н·м (10)

Подставляя численные значения в формулу (10) получаем

, Нм

Крутящий момент, развиваемый на шпинделе и рассчитанный по слабому звену, принимается из паспортных данных станка, Н·м

, Н·м (11)

где -мощность приводного электродвигателя, кВт;

ή – КПД станка.

Подставляя численные значения в формулу (11) получаем

Нм,

Условие приемлемости режимов резания М_шп ≥ М_рез выполняется, то есть потребляемый на резание крутящий момент получился меньше развиваемого на шпинделе, значит станок выбран правильно.

6) Определяем коэффициент использования полезной мощности станка по формуле

, (12)

где N_под – потребная мощность на шпинделе

, кВт (13)

где N_э = эффективная мощность на резание, кВт, определяемая по формуле

, кВт (14)

Подставляя полученные значения в формулу (14) получим

, кВт

Найденную эффективную мощность подставим в формулу (13)

, кВт

Тогда найдём коэффициент использования мощности по формуле (15)

7) Подсчитываем фактическую стойкость инструмента Т_Ф мин, с учётом показателя стойкости m по формуле

, мин (16)

где V_P и T- расчётные значения скорости и стойкости инструмента

Т = 100 мин; V_p = 212,6 м/мин; V_ф = 60, м/мин

Подставим в формулу (17) численные значения и определим Т_Ф

8) Определяем основное технологическое (машинное) время, мин, то есть время затраченное на процесс резания по формуле

, мин (17)

где L – расчётная длина обработки, равная сумме длин: обработки – l, врезания - l₁, и перебега - l₂;

L = l+l₁+l₂, (18)

i – число проходов;

n_ф - частота вращения шпинделя, об/мин;

S_ф - подача, мм/об;

За длину обработки l, мм, принимается путь, пройденный вершиной инструмента в процессе резания и измеренный в направлении подачи. Величина врезания l₁, мм, при точении вычисляется из соотношения

, (19)

где t – глубина резания, мм;

φ – главный угол резца в плане.

Подставим в формулу (19) значения и получим

Найдём расчётную длину обработки по формуле (18)

L = 79+2,7+3 = 84,7 , мм

Тогда по формуле (17)найдём время, затраченное на процесс резания