Содержание

1.	Задача 1. Обточить цилиндрический валик при заданных условиях, из которых известны размеры детали, припуск на обработку, обрабатываемый материал и его прочность σВ или твердость НВ, шероховатость обработанной поверхности.	3
2.	Задача № 2. Проанализировать предложенные для заданных условий методы обработки и сопоставить эффективность их применения.	10
3.	Рассверливание	11
4.	Зенкерование	14

5. Список использованной литературы 18

Задача 1. Обточить цилиндрический валик при заданных условиях, из которых известны размеры детали, припуск на обработку, обрабатываемый материал и его прочность σ_В или твердость НВ, шероховатость обработанной поверхности. При этом необходимо:

а) выбрать модель станка и из паспорта определить все необходимые параметры расчета;

б) выбрать материал режущей части резца, обеспечивающий наибольшую производительность. Определить основные размеры резца и пластинки, форму передней грани, геометрические параметры режущей части, критерий затупления (износа) и период стойкости, оптимальные для заданных условий. Следует применять смазывающе-охлаждающую жидкость, если это целесообразно для заданных условий, соответственно выбрав ее марку;

в) произвести аналитический расчет наивыгоднейшего режима резания и потребной мощности при точении в заданных условиях с учетом наибольшего использования возможности станка и режущих способностей резца при обеспечении заданной шероховатости обработанной поверхности;

г) произвести анализ полученного режима путем определения коэффициента использования станка по мощности:

К_N = · 100%,

и инструмента по скорости резания:

К_V = · 100%;

д) определить основное технологическое время, потребное на заданную операцию.

Данные к задаче 1 (работы производятся на токарных станках)

Диаметр заготовки, мм	Диаметр после обработки, мм	Длина обработки, мм	Шероховатость обработанной поверхности, мкм	Материал валика	Марка	НВ	Способ крепления на станке
100	96	500	Rz 25	Чугун	СЧ15	197	Патрон и центр

Примечания:

1. Обработку производить за один проход, если позволяют заданные условия. При обработке за два прохода (черновой и получистовой) режим резания должен быть рассчитан для обоих проходов и должно быть подсчитано общее основное технологическое время. 2.Допуски на заготовку выбрать в соответствии с ГОСТом на ассортимент заданного материала. Состояние поставки выбрать самостоятельно, допуски на готовый валик – по 11 квалитету.

Решение:

1. Выбор станка

Для обработки цилиндрического валика с заданными условиями выбираем токарно-винторезный станок модели 16К20.

L

Рис.1.1 Схема закрепления заготовки в патроне с поджатием задним центром

2. Выбор токарного резца

1. Выбор материала режущей части резца

Исходя из общего припуска на обработку и требований к шероховатости поверхности, обработку проводим в один проход. По табл.3 справочника технолога машиностроителя выбираем твердый сплав группы ВК – ВК6.

2. Назначение размеров резца

Для станка 16К20 с высотой центров 215 мм размеры сечения державки резца принимаем: Н х В = 32 х 20 мм, L = 170 мм.

Для обработки выбираем проходной отогнутый резец (правый) с пластинкой из твердого сплава: резец 2102-0031 ГОСТ 18877-73.

3. Назначение геометрических параметров режущей части резца

В зависимости от материала режущей части резца и условий обработки выбираем форму заточки передней поверхности резца с пластинами из твердого сплава, согласно ГОСТ 18877-73, плоская с положительным передним углом. По таблицам выбираем геометрические параметры резца: γ_ф= -3⁰, γ= 12⁰, α= 10⁰, φ = 60⁰, φ₁ = 15⁰, λ = 0⁰.

Рис. 1.2 Геометрические параметры резца

Рис. 1.3 Форма заточки

3. Назначение глубины резания

Учитывая, что шероховатость обработанной поверхности R_z 25, принимаем решение обработку производить, снимая припуск за один проход. Глубину резания принимаем t = 2 мм.

t = = = 2 мм.

4. Назначение величины подачи

Подачу выбираем по таблице в зависимости от обрабатываемого материала, диаметра заготовки и глубины резания в пределах 0,4-0,6 мм/об. Принимаем S = 0,5 мм/об, что соответствует паспортным данным станка 16К20.

Определим наиболее технологически допускаемую подачу.

4.1 Рассчитаем подачу, допускаемую прочностью державки резца

S_п.р. = ,

где В = 20 мм; Н = 32 мм; σ_и = 200Мпа; l = 1,5Н = 1,5·32 = 48 мм; С_Pz = 92; x_Pz= 1; y_Pz = 0,75; n_Pz = 0

K_Pz = K_мрK_φрKγ_рK_λpK_rp,

K_мр = = = 1,01

K_φр = 0,94; Kγ_р = 1,0; K_λp = 1,0; K_rp = 1,0

K_Pz = 1,01 · 0,94 · 1,0 · 1,0 · 1,0 = 0,95

S_п.р. = = 16,4 мм/об.

2. Рассчитаем подачу, допускаемую жесткостью державки резца

S_ж.р. = ,

где f = 0,1 мм; Е = 2 · 10⁵ Мпа.

S_ж.р. = = 43,5 мм/об.

4.3 Рассчитаем подачу, допускаемую прочностью твердосплавной пластины

S_п.п. = ,

где C = 5 мм.

S_п.п. = = 4,16 мм/об.

4.4 Рассчитаем подачу, допускаемую прочностью механизма подачи станка

S_м.п. = ,

где = 6000Н; k ≈ 0,4

S_м.п. = = 17,6 мм/об.

4.5 Рассчитаем подачу, допускаемую жесткостью заготовки

S_ж.з. = ,

где L =570 мм – длина между точками опоры заготовки;

Е = 2· 10⁵ Мпа – модуль упругости обрабатываемого материала;

J = 0,05 ·D⁴ = 0,05·100⁴ = 5·10⁶ мм – момент инерции сечения заготовки;

f = 0,3 – допускаемая стрела прогиба заготовки;

α = 140 – коэффициент, зависящий от метода закрепления заготовки.

S_ж.з. = = 578,4 мм/об.

4.6 Подача, допускаемая шероховатостью поверхности

Согласно требованиям к обработанной поверхности по таблице справочника S_Н = 0,4 - 0,6 мм/об. Выбираем S_Н = 0,5 мм/об.

4.7 Подбираем подачу по паспорту станка

При точении максимально допускаемая подача ограничивается: - S_п.р. = 16,4 мм/об – прочностью державки резца, - S_ж.р. = 43,5 мм/об – жесткостью державки резца, - S_п.п. = 4,16 мм/об – прочностью твердосплавной пластины, - S_м.п. = 17,6 мм/об – прочностью механизма подачи станка, - S_ж.з. = 578,4 мм/об – жесткостью обрабатываемой заготовки, - S_Н = 0,5 мм/об – требуемой шероховатостью детали.

Наименьшая из рассчитанных является наибольшей технологически допускаемой подачей. S_ст= 0,5 мм/об. Выбираем фактическую подачу S_ф = 0,5 мм/об.

5. Определяем скорость резания

V_доп = K_v ,

где С_v = 243; x_v = 0,15; y_v = 0,40; m = 0,20; T = 60мин;

K_v =K_мv ·K_пv ·K_иv ·Kφ ·Kφ₁ ·K_r ,

где K_мv = = = 0,96; K_пv = 1,0; K_иv = 1,0; Kφ = 0,9; Kφ₁ = 0,97; K_r= 1; K_v =0,96 ·1,0 · 1,0 · 0,9 · 0,97 · 1,0 = 0,84

V_доп = 0,84 = 107 м/мин.

6. Определим частоту вращения заготовки

n = = = 340,8 об/мин .

Согласно паспортным данным станка выбираем n_ст = 315 об/мин.

7. Определим фактическую скорость резания

V_факт = = = = 98,91 м/мин.

8. Определяем главную составляющую силы резания

P_z= 10 · C_Pz· · · · K_pz = 10 · 92 · 2¹· 0,5^0,75· 98,91⁰· 0,95 = 1039 Н

9. Определим мощность, затрачиваемую на процесс резания

N_рез = = = 1,68 кВт.

10. Определим необходимую мощность на валу электродвигателя

N_э = = = 2,1 кВт,

где ŋ = 0,8 – коэффициент полезного действия электродвигателя.

N_э = 2,1 кВт < N_ст = 13,4 кВт

Действительная мощность электродвигателя станка больше необходимой мощности.

Коэффициент использования станка по мощности

К_N = · 100 % = · 100 % = 16 %

Коэффициент использования инструмента по скорости резания

К_V = · 100 % = · 100 % = 92 %

11. Основное технологическое время

Т₀ = ,

где l = 500 мм – длина обработки,

y = t · ctg φ = 2· 0,577 = 1,15 мм – величина врезания инструмента,

Δ = 3 мм – величина перебега инструмента

Т₀ = = 3,2 мин.

Задача № 2. Проанализировать предложенные для заданных условий методы обработки и сопоставить эффективность их применения. Для этого необходимо:

1. Выбрать материал режущей части, обеспечивающей наибольшую производительность, геометрические параметры режущей части, критерий износа, оптимальный период стойкости для заданных условий; дать эскизы режущей части инструментов со всеми размерами геометрических параметров;

2. Показать схемы резания предложенных методов обработки с обозначением элементов срезаемого слоя;

3. Назначить оптимальный режим обработки с помощью нормативных таблиц;

4. Определить основное технологическое время;

5. Сопоставить эффективность применения указанных процессов.

Данные к задаче 2.

Обработать отверстие диаметром d₁, полученным после штамповки, до диаметра d₂ на длину l. Сопоставить эффективность обработки при различных процессах резаний: рассверливание; зенкерование

d1 отверстия до обработки, мм	d2 отверстия после обработки, мм	Длина отверстия, мм	Шероховатость обработанной поверхности, мкм	Материал	Марка	σВ, МПа	НВ
20	20,9	40	Rz 32	Сталь	40ХН	700	207

Решение:

Рассверливание.

1. Выбор станка

Для обработки отверстия с заданными условиями выбираем вертикально-сверлильный станок модели 2Н135А.

2. Выбор сверла

2.1 Выбор материала режущей части сверла

В основном, сверла делают из быстрорежущих сталей. Твердосплавные сверла делают для обработки конструкционных сталей высокой твердости (45...56 HRC). Исходя из твердости обрабатываемого материала – 207 НВ, принимаем решение о применении сверла из быстрорежущей стали Р18 ГОСТ 10903 – 77. Крепежную часть сверла изготовим из стали 40Х (ГОСТ 454 – 74).

2.2 Назначение размеров сверла

Для обработки отверстия Ø20,9 мм выбираем сверло спиральное с коническим хвостовиком по ГОСТ10903-77: d = 20,90 мм; L = 243 мм; l=145 мм. Конус Морзе – № 2.

Сверло нормальной точности диаметром d=20,90 мм, класса точности В: Сверло 2301-0072 ГОСТ 10903-77.

Рис. 2.1 Конструкция спирального сверла

l – рабочая часть, включающая в себя режущую и направляющую части; l₁ - режущая часть, имеющая главные режущие кромки 3; l₂ – направляющая часть, имеющая ленточки 5 и стружечные винтовые канавки - служит для направления сверла в отверстие; l₃ – крепежная часть (состоит из шейки 7, хвостовика 8, лапки 9); 1 – передняя поверхность; 2 – главная задняя поверхность; 3 – главная режущая кромка; 4 – поперечная кромка (перемычка) – определяет жесткость и прочность сверла и отрицательно сказывается на процессе сверления из-за отрицательного переднего угла на данной кромке; 5 – ленточка, часть которой (длиной ) служит вспомогательной режущей кромкой (6).