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 фасок применяем проходной отогнутый резец 2102-0027 ВК6 по ГОСТ18877-73 (рисунок 4).

h=20; b=16; L=14; ϕ=45⁰; ϕ₁=45⁰.

Рисунок 4– Резец проходной отогнутый 2102-0027

Для обработки торцевых поверхностей используем подрезной отогнутый резец 2112-0013 по ГОСТ18880-73 (рисунок 5).

h=20; b=16; L=120; ϕ=100⁰; ϕ₁=10⁰.

Рисунок 5 – Резец подрезной отогнутый 2112-0013

Для точения паза применяем отрезной резец 2130-0505 по ГОСТ18874-73 (рисунок 6).

H=10; B=10; L=60; a=2; ϕ=90⁰.

Рисунок 6 – Резец отрезной 2130-0505

Для сверления центрального отверстия используем спиральное сверло с коническим хвостовиком 2301-0007 по ГОСТ10903-77 (рисунок 7).

d=7; l=69; L=150; конус морзе 1.

Рисунок 7 – Сверло спиральное с коническим хвостовиком 2301-0007

Для сверления отверстий Ø8 ипользуем спиральное сверло с коническим хвостовиком 2301-0015 по ГОСТ10903-77(рисунок 8).

d=8; l=75; L=156; конус морзе 1.

Рисунок 8 – Сверло спиральное с коническим хвостовиком 2301-0015

Для фрезерования плоских поверхностей используем дисковую трехстороннюю фрезу 2240-0839 по ГОСТ28527-90 (рисунок 9).

D=200; d=40; c=0.3; d₁=55; L=32.

Рисунок 9 – Фреза дисковая трехсторонняя общего назначения 2240-0839

Для шлифования цилиндрических поверхностей применяем шлифовальный круг 1 600Х80Х305 25А 10 С2 7 К1А 50м/с 1кл по ГОСТ2424-83.(рисунок 10)

H=80; D=600; d=305.

Рисунок 10 – Круг шлифовальный ПП600х80х305 по ГОСТ2424-83

4.4 Выбор измерительного инструмента.

Для межоперационного и окончательного контроля линейных размеров выберем штангенциркуль ШЦ-I-250-0,05 ГОСТ166-89.

5 Расчет режимов резания.

Токарная операция

Исходные данные:

Диаметр заготовки D = 32,4 мм;

Материал: СЧ 25;

Глубина резанья мм.

Для получистовой и чистовой обработки на скоростных режимах твердосплавным инструментом максимально допустимую подачу подсчитаем по формуле:

,

где r – радиус скругления вершины резца, мм;

R_z – высота неровностей по ГОСТ 2789-73, мм

Принимаем r = 0,4;

R_z = 6,3

Тогда:

Принимаем S_ф = 0,05 мм/об (ближайшая меньшая подача из числа подач осуществимых на данном станке).

Расчётная скорость резания при точении v_р, м/мин, вычисляется по эмпирической формуле

,

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

K_v – поправочный коэффициент на измененные условия, равный произведению ряда коэффициентов, учитывающих влияние различных факторов на скорость резания:

,

где K_мv – коэффициент, учитывающий механических свойств обрабатываемого материала;

K_пv – коэффициент, учитывающий качество (состояния поверхности) заготовки;

K_иv – коэффициент, учитывающий материал режущей части инструмента;

К_φv – коэффициент, учитывающий главный угол в плане;

К_фv – коэффициент, учитывающий формы передней грани инструмента;

Т – расчётная стойкость инструмента (принимается из раздела 6);

X_v, Y_v – показатели степени влияния t и S на v_р.

Для начала рассчитаем поправочный коэффициент:

Для стали:

Принимаем K_nv = 0,8;

K_uv = 1,0;

K_фv = 1,05;

K_φv = 0,81.

Тогда:

Из литературы по имеющимся данным выбираем значения:

С_v = 420;

x_v = 0,15;

Y_v = 0,2;

m = 0,2.

Получаем:

По расчетной скорости резания подсчитаем частоту вращения шпинделя, об/мин:

,

где D₀  диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

Принимается фактическая величина n_ф, ближайшая меньшая из паспортных данных станка.

Принимаем n_ф = 1600 об/мин.

Корректировка скорости резания:

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

М_шп  М_рез.

Тангенциальную силу Р_z, создающую крутящий момент М_рез, определяем по формуле

,

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

Х_pz, У_pz, n_pz, – показатели степени влияния режимов резания на силу Р_z;

К_p – поправочный коэффициент на измененные условия, подсчитываемый как произведение ряда поправочных коэффициентов:

Значения коэффициентов и показателей выбираем из литературы по уже имеющимся данным:

Сpz = 300·g = 300·9,8 = 2940; Хpz = 1,0; Уpz = 0,75; npz = -0,15;

Kφp = 0,89; Kγp = 1,1; Krp = 0,87; Kλp = 1,0.

Рассчитаем K_p :

Рассчитаем силу резания:

Крутящий момент, Н∙м, потребный на резание,

.

Крутящий момент на шпинделе подсчитывается по мощности приводного электродвигателя.

где N_эд – мощность приводного электродвигателя, кВт;

η – КПД станка.

Определяем коэффициент использования мощности станка по формуле

где N_пот – потребная мощность на шпинделе,

где N_э – эффективная мощность на резание, кВт,

Тогда:

А коэффициент использования мощности станка:

Фактическая стойкость инструмента:

Основное технологическое время, непосредственно затраченное на процесс резания:

где L – расчетная длина обработки;

I – число проходов;

N_ф – частота вращения шпинделя, об/мин;

S_ф – подача, мм/об.

Расчетную длину обработки находим по формуле:

где l – длина обработки;

l₁ – длина врезания;

l₂ – длина перебега инструмента.

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

где t – глубина резания;

ϕ – главный угол резца в плане.

Величина перебега l₂ принимается равной 2-5 мм.

Шлифовальная операция.

Глубина резания при наружном черновом шлифовании: t = 0,015…0,05 мм/ход, а при чистовом t = 0,005…0,015 мм/ход. Принимаем t = 0,015 мм/ход.

Продольная подача при шлифовании S – это перемещение обрабатываемой детали (или круга) за один оборот детали. Подачу принимают в долях ширины B шлифовального круга: при черновой обработке – (0,3…0,8)B, при чистовой обработке – (0,2…0,4)B. Принимаем подачу S = 0,2·80 = 16мм.

Скорость шлифовального круга ν_к, м/с, определяем по формуле:

где D_к – диаметр круга, мм (принимается из паспорта станка);

n_к – частота вращения шпинделя (принимается из паспорта станка.)

Допускаемая скорость шлифовального круга при скоростном шлифовании ν_{к доп} = 50 м/с.

Скорость вращения детали задается в зависимости от вида шлифования: наружное круглое ν_д = 15…55 м/мин; внутреннее ν_д = 20…40 м/мин. Принимаем скорость вращения детали ν_д = 25 м/мин.

Расчетное значение частоты вращения обрабатываемой детали, об/мин:

где ν_д – среднее значение скорости вращения детали, м/мин;

D_д – диаметр обрабатываемой детали, мм.

Так как изменение частоты вращения детали на станке 3М151 происходит бесступенчато, то n_ф.д = n_рд,, а следовательно ν_ф.д = ν_д, = 40 м/мин.

Скорость перемещения станка, м/мин:

Тангенциальная сила резания, Н:

C_р = 2,2·9,8 = 21,56;

U_р = 0,7;

X_р = 0,7;

Y_р = 0,5.

Тогда Н.

Эффективная мощность на вращение обрабатываемой детали, кВт:

Эффективная мощность на вращение шлифовального круга, кВт:

Потребная мощность на вращение шлифовального круга, кВт:

где η – КПД станка.

Коэффициент использования станка по мощности:

где N_ст – мощность главного электродвигателя.

Основное технологическое (машинное) время, мин:

Где L – длина продольного хода детали или круга, мм;

h – припуск на сторону, мм;

K – коэффициент, учитывающий добавочное число проходов без поперечной подачи (на выхаживание). Для грубого шлифования K = 1,2…1,4; для чистового – K = 1,25…1,7.

Длина продольного хода детали или круга, мм:

где l – длина шлифования, мм.

Тогда