Технологии, оборудование и автоматизация машиностроительных производств

Задание №1 Проектирование процесса формообразования поверхностей при токарной обработке. Расчет режимов резания
К режиму резания при точении относятся:
- диаметр изделия D_Д;
- глубина резания t;
- подача s_0;
- частота вращения n;
- время резания до смены инструмента Т.
Согласно заданию, необходимо выполнить обработку:
- подрезать торец в размер 165 мм;
- точить цилиндрическую поверхность, выдерживая размеры ∅70, длиной 70 мм.
Шероховатость поверхности Ra6,3 – поэтому применяем черновое точение с максимально возможной глубиной резания для повышения производительность.
Исходные данные для задания:
- материал заготовки – ковкий чугун КЧ37;
- подрезка торца в размер 165 мм;
- точение цилиндрической поверхности, выдерживая размеры ∅70, длиной 70 мм;
- вид обработки – черновая.
Эскиз обработки представлен на рисунке 3.
Для снижения времени на замену инструмента, принимаем резец, которым можно как подрезать торец, так и обработать цилиндрическую поверхность - токарный подрезной отогнутый:
- резец 2112-0019, ВК8, ГОСТ 18880-73 (сечение резца 40х32 мм).


Рисунок 3 – Эскиз обработки

Глубина резания при окончательной обработке не должна превышать величины равной:
t_ОК=0,125×〖Ra〗^1,2, мм;
где, Ra – шероховатость обработанной поверхности, мкм. Согласно чертежу, шероховатость обработанных поверхностей равна Ra6,3 мкм.
Подставляем данные в формулу и рассчитываем:
t_ОК=0,125×〖6,3〗^1,2=1,1 мм.
Принимаем, t_ОК=1 мм.
Поскольку глубина резания для черновой обработки мала (ввиду большого объема снимаемого припуска), тогда введем черновую обработку предварительную и окончательную.
Глубина резания при предварительной обработке определяется по формуле:
t_ПР=П-t_ОК, мм.
Подставляем данные в формулу и рассчитываем:
t_ПР=5-1=4 мм.
Тогда, для чернового подрезания торца и чернового точения цилиндрической поверхности принимаем глубину резания:
t_ПР=4 мм.
Для чистового подрезания торца и чистового точения цилиндрической поверхности принимаем глубину резания:
t_ОК=1 мм.
Допустимая шероховатостью обработанной поверхности изделия Ra и радиусом при вершине резца r подача s_0 при окончательной обработке определяется по таблице 1.1 [1]. Допустимая подача s_0 при предварительной обработке определяется по таблице 1.2 [1].
Подача при предварительном точении чугуна при диаметре заготовки до 100 мм определяется по формуле:
s_О=(c×D_Д^(a_1 ))/t^(a_2 ) ,
где, c,a_1,a_2 коэффициенты. По данным таблицы 1.2 [1], принимаем для точения чугуна при диаметре заготовки до 100 мм: c=0,15; a_1=0,55; a_2=0,25.
Подставляем данные в формулу и рассчитываем:
s_(О_ПР)=(0,15×62^0,55)/〖4,0〗^0,25 =1,02 мм/об.
Подача при окончательном точении чугуна определяется по формуле:
s_(О_ОКОН)=c×〖Ra〗^(a_1 )×r^(a_2 ),
где, c,a_1,a_2 коэффициенты. По данным таблицы 1.1 [1], принимаем для точения чугуна: c=80×10^(-3); a_1=0,7; a_2=0,36.
r – радиус при вершине резца, мм. Принимается равным r=0,8 мм.
Подставляем данные в формулу и рассчитываем:
s_(О_ОКОН)=80×10^(-3)×〖6,3〗^0,7×〖0,8〗^0,36=0,267 мм/об.
По максимальным габаритам заготовки выбираем токарно-винторезный станок модели 16К20.
По паспорту станка 16К20 уточняем подачу и выбираем ближайшую меньшую:
s_(О_ПР)=(0,15×62^0,55)/〖4,0〗^0,25 =1,0 мм/об.
s_(О_ОКОН)=80×10^(-3)×〖6,3〗^0,7×〖0,8〗^0,36=0,25 мм/об.
Частота вращения детали при точении определяется по формуле:
n=(c×k_1×k_2×k_3)/(D_Д×t^(a_1 )×s_О^(a_2 )×T^(a_3 ) ),
где, c,a_1,a_2,a_3 – коэффициенты. Для обработки чугуна твердым сплавом согласно данным таблицы 1.6 [1], принимаем:
- для чернового точения при подаче больше 0,4 мм/об:
- c=32,9×10^3; a_1=0,15; a_2=0,2; a_3=0,2.
- для чистового точения при подаче меньше 0,4 мм/об:
- c=77,3×10^3; a_1=0,15; a_2=0,4; a_3=0,2.
k_1,k_2,k_3 – поправочные коэффициенты. Принимаем по данным таблицы 1.10 [1] равными:
где, k_1 – поправочный коэффициент на обрабатываемый материал. Для чугуна и обрабатывающего материала из твердого сплава определяется по формуле:
k_1=(190/HB)^1,25,
где, HB – твердость обрабатываемого материала. Для ковкого чугуна КЧ37 принимаем HB=163 МПа.
Подставляем данные в формулу и рассчитываем:
k_1=(190/163)^1,25=1,21;
k_2 – поправочный коэффициент на марку твердого сплава. Для твердого сплава ВК8, принимаем k_2=0,83;
k_3 – поправочный коэффициент на главный угол в плане. Для главного угла в плане φ=45°, принимаем k_3=1,0.
T – время резания до смены инструмента, мин. При обработке резцами с напайными пластинами время резания до смены резца 60 минут. Принимаем T=60 мин.
Отсюда, подставляем данные в формулу и определяем частоту вращения при черновом точении:
n=(32,9×10^3×1,21×0,83×1,0)/(72×〖4,0〗^0,15×〖1,0〗^0,2×60^0,2 )=164 об/мин.
Отсюда, подставляем данные в формулу и определяем частоту вращения при чистовом точении:
n=(77,3×10^3×1,21×0,83×1,0)/(70×〖1,0〗^0,15×0,25^0,4×60^0,2 )=851 об/мин.
По паспорту станка 16К20 уточняем частоту вращения и выбираем ближайшую меньшую:
- для чернового точения: n_ПР=160 мм/об;
- для чистового точения: n_ОК=800 мм/об.
Скорость резания V, м/мин, определяется по формуле:
V=(π×D×n)/(1 000),
Задание №1 Проектирование процесса формообразования поверхностей при токарной обработке. Расчет режимов резания
К режиму резания при точении относятся:
- диаметр изделия D_Д;
- глубина резания t;
- подача s_0;
- частота вращения n;
- время резания до смены инструмента Т.
Согласно заданию, необходимо выполнить обработку:
- подрезать торец в размер 165 мм;
- точить цилиндрическую поверхность, выдерживая размеры ∅70, длиной 70 мм.
Шероховатость поверхности Ra6,3 – поэтому применяем черновое точение с максимально возможной глубиной резания для повышения производительность.
Исходные данные для задания:
- материал заготовки – ковкий чугун КЧ37;
- подрезка торца в размер 165 мм;
- точение цилиндрической поверхности, выдерживая размеры ∅70, длиной 70 мм;
- вид обработки – черновая.
Эскиз обработки представлен на рисунке 3.
Для снижения времени на замену инструмента, принимаем резец, которым можно как подрезать торец, так и обработать цилиндрическую поверхность - токарный подрезной отогнутый:
- резец 2112-0019, ВК8, ГОСТ 18880-73 (сечение резца 40х32 мм).


Рисунок 3 – Эскиз обработки

Глубина резания при окончательной обработке не должна превышать величины равной:
t_ОК=0,125×〖Ra〗^1,2, мм;
где, Ra – шероховатость обработанной поверхности, мкм. Согласно чертежу, шероховатость обработанных поверхностей равна Ra6,3 мкм.
Подставляем данные в формулу и рассчитываем:
t_ОК=0,125×〖6,3〗^1,2=1,1 мм.
Принимаем, t_ОК=1 мм.
Поскольку глубина резания для черновой обработки мала (ввиду большого объема снимаемого припуска), тогда введем черновую обработку предварительную и окончательную.
Глубина резания при предварительной обработке определяется по формуле:
t_ПР=П-t_ОК, мм.
Подставляем данные в формулу и рассчитываем:
t_ПР=5-1=4 мм.
Тогда, для чернового подрезания торца и чернового точения цилиндрической поверхности принимаем глубину резания:
t_ПР=4 мм.
Для чистового подрезания торца и чистового точения цилиндрической поверхности принимаем глубину резания:
t_ОК=1 мм.
Допустимая шероховатостью обработанной поверхности изделия Ra и радиусом при вершине резца r подача s_0 при окончательной обработке определяется по таблице 1.1 [1]. Допустимая подача s_0 при предварительной обработке определяется по таблице 1.2 [1].
Подача при предварительном точении чугуна при диаметре заготовки до 100 мм определяется по формуле:
s_О=(c×D_Д^(a_1 ))/t^(a_2 ) ,
где, c,a_1,a_2 коэффициенты. По данным таблицы 1.2 [1], принимаем для точения чугуна при диаметре заготовки до 100 мм: c=0,15; a_1=0,55; a_2=0,25.
Подставляем данные в формулу и рассчитываем:
s_(О_ПР)=(0,15×62^0,55)/〖4,0〗^0,25 =1,02 мм/об.
Подача при окончательном точении чугуна определяется по формуле:
s_(О_ОКОН)=c×〖Ra〗^(a_1 )×r^(a_2 ),
где, c,a_1,a_2 коэффициенты. По данным таблицы 1.1 [1], принимаем для точения чугуна: c=80×10^(-3); a_1=0,7; a_2=0,36.
r – радиус при вершине резца, мм. Принимается равным r=0,8 мм.
Подставляем данные в формулу и рассчитываем:
s_(О_ОКОН)=80×10^(-3)×〖6,3〗^0,7×〖0,8〗^0,36=0,267 мм/об.
По максимальным габаритам заготовки выбираем токарно-винторезный станок модели 16К20.
По паспорту станка 16К20 уточняем подачу и выбираем ближайшую меньшую:
s_(О_ПР)=(0,15×62^0,55)/〖4,0〗^0,25 =1,0 мм/об.
s_(О_ОКОН)=80×10^(-3)×〖6,3〗^0,7×〖0,8〗^0,36=0,25 мм/об.
Частота вращения детали при точении определяется по формуле:
n=(c×k_1×k_2×k_3)/(D_Д×t^(a_1 )×s_О^(a_2 )×T^(a_3 ) ),
где, c,a_1,a_2,a_3 – коэффициенты. Для обработки чугуна твердым сплавом согласно данным таблицы 1.6 [1], принимаем:
- для чернового точения при подаче больше 0,4 мм/об:
- c=32,9×10^3; a_1=0,15; a_2=0,2; a_3=0,2.
- для чистового точения при подаче меньше 0,4 мм/об:
- c=77,3×10^3; a_1=0,15; a_2=0,4; a_3=0,2.
k_1,k_2,k_3 – поправочные коэффициенты. Принимаем по данным таблицы 1.10 [1] равными:
где, k_1 – поправочный коэффициент на обрабатываемый материал. Для чугуна и обрабатывающего материала из твердого сплава определяется по формуле:
k_1=(190/HB)^1,25,
где, HB – твердость обрабатываемого материала. Для ковкого чугуна КЧ37 принимаем HB=163 МПа.
Подставляем данные в формулу и рассчитываем:
k_1=(190/163)^1,25=1,21;
k_2 – поправочный коэффициент на марку твердого сплава. Для твердого сплава ВК8, принимаем k_2=0,83;
k_3 – поправочный коэффициент на главный угол в плане. Для главного угла в плане φ=45°, принимаем k_3=1,0.
T – время резания до смены инструмента, мин. При обработке резцами с напайными пластинами время резания до смены резца 60 минут. Принимаем T=60 мин.
Отсюда, подставляем данные в формулу и определяем частоту вращения при черновом точении:
n=(32,9×10^3×1,21×0,83×1,0)/(72×〖4,0〗^0,15×〖1,0〗^0,2×60^0,2 )=164 об/мин.
Отсюда, подставляем данные в формулу и определяем частоту вращения при чистовом точении:
n=(77,3×10^3×1,21×0,83×1,0)/(70×〖1,0〗^0,15×0,25^0,4×60^0,2 )=851 об/мин.
По паспорту станка 16К20 уточняем частоту вращения и выбираем ближайшую меньшую:
- для чернового точения: n_ПР=160 мм/об;
- для чистового точения: n_ОК=800 мм/об.
Скорость резания V, м/мин, определяется по формуле:
V=(π×D×n)/(1 000),