Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Резание материалов

Методические указания к лабораторным работам

 

Омск

Издательство ОмГТУ

 2012

Составители: В. Г. Гребень, П. Е. Попов, Е. В. Васильев, Д. С. Реченко

 

Изложены методические указания к лабораторным работам «Геометрические параметры режущих инструментов», «Нарост при резании» и «Силы резания» и домашней работе, состоящей из пяти задач.

Методические указания включают выполнение расчётных и графических работ на основе материала нескольких разделов программы курса: «Резание материалов», «Режущий инструмент» и «Обеспечение вторичного ресурса работоспособности современных инструментов».

Методические указания предназначены для студентов для студентов всех форм обучения по специальностям 151002 и 151001.

 

Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета

 

© ОмГТУ, 2012

Оглавление

1. Лабораторная работа №1. Геометрические параметры режущих инструментов
2. Лабораторная работа №2. Нарост при резании
3. Лабораторная работа №3. Силы резания
4. Домашнее задание
Структура домашнего задания и выбор индивидуального шифра студента
Содержание задач и выбор варианта домашнего задания
Общие рекомендации к выполнению домашнего задания
Рекомендации к решению задачи 1
Рекомендации к решению задачи 2
Рекомендации к решению задачи 3
Рекомендации к решению задачи 4
Рекомендации к решению задачи 5
5. Требования к оформлению домашнего задания
6. Библиографический список
7. Приложения

 

Лабораторная работа №1

 

Геометрические параметры режущих инструментов

Цель работы: изучить геометрические параметры режущего клина, зависимости периода стойкости режущего инструмента от скорости резания, принципы и методики расчета и оптимизации режимов резания.

Кинематика резания

В кинематике резания рассматриваются движения тел вне связи с причинами, которые вызывают это движение или изменяют его. В процессе резания принимают участие инструмент и заготовка, которые совершают движения относительно друг друга. Эти движения называются рабочими (исполнительными) или движения формообразования. Для описания движения за систему отсчета могут быть приняты или режущий инструмент, или заготовка. При резании принято рассматривать движение режущего инструмента относительно заготовки. В этом случае рассматривается тело, находящееся в покое.

По ГОСТ 25762-80 различают главное движение D_r , происходящее с небольшой скоростью V, и движение подачи D_s, скорость которой V_s  меньше скорости главного движения (V_s < V). Движение подачи необходимо для того, чтобы распределять отдельные слои материала на всю обрабатываемую поверхность. Так, например, при продольном точении главным движением является вращательное движение заготовки вокруг своей оси, а движением подачи – прямолинейное поступательное перемещение режущего инструмента вдоль оси заготовки (рис. 1,а). При сверлении на вертикально-сверлильном станке главным будет вращательное движение сверла вокруг своей оси, а движение подачи – прямолинейное поступательное перемещение сверла вдоль оси (рис. 1,б). При цилиндрическом фрезеровании главное движение – это вращательное движение фрезы вокруг своей оси, а движение подачи – прямолинейное поступательное перемещение заготовки перпендикулярно оси фрезы (рис. 1,в).

Поверхность резания образуется главной режущей кромкой. Для продольного точения и сверления – это винтовая поверхность, для фрезерования – циклоида. 

Результирующее движение – суммарное движение V_e режущего инструмента относительно заготовки, включающее главное движение V и движение подачи V_s (рис. 1):

V_e = V + V_s .                                           (1)

Угол скорости резания η – угол между векторами V и V_e.

Порядок выполнения работы

1. Получить задание.

2. Определить кинематические характеристики резания.

3. Дать эскиз резца и показать его рабочие поверхности и режущей кромки.

4. Показать статические углы резца в буквенных обозначениях.

5. Измерить геометрические параметры резца и занести результаты измерения в табл. 1.

                                                                                               Таблица 1

Тип резца	Углы режущей части, …°
	γ	α	β	φ	φ 1	ε	α1	λ

 

Лабораторная работа №2

 

Нарост при резании

Цель работы: научиться рассчитывать и изображать на эскизах геометрические параметры режущего клина, а также рассчитывать элементы режимов резания и выполнять проверочные расчеты и корректировку выбранных режимов резания.

 

Наростообразование

При резании большинства конструкционных материалов в определенных условиях и режимах резания на передней поверхности инструмента возникает нарост (рис. 1). Нарост состоит из частиц обрабатываемого материала и имеет форму клина. Твердость нароста в 2-3 раза выше твердости обрабатываемого материала. Благодаря этому нарост выполняет роль режущего лезвия, изменяя действительный передний угол инструмента γ_д.

Нарост всегда увеличивает передний угол. В связи с этим он оказывает существенное влияние на процесс деформации материала, переходящего в стружку, силы и температуру резания. Нарост может выступать за режущую кромку резца (рис. 1), изменяя тем самым размеры обрабатываемой поверхности. Важнейшей особенностью нароста является его неустойчивость. В процессе обработки нарост разрушается и вновь образуется в течение очень коротких отрезков времени (миллисекунд). При этом часть нароста уходит со стружкой, а другая – остается на обработанной поверхности, увеличивая тем самым шероховатость обработанной поверхности. В тех случаях, когда нарост достаточно устойчив, он способен защищать заднюю и переднюю поверхности резца от изнашивания. Таким образом, нарост оказывает существенное влияние на процесс резания. С практической точки зрения при одинаковых условиях влияние нароста может производить положительный эффект (снижение сил, деформаций, температуры, защитная роль нароста), при других – отрицательный (увеличение шероховатости, снижение точности, вибрации). Поэтому следует уметь управлять наростообразованием, чтобы использовать достоинства нароста и эффективно бороться с его вредным влиянием.

 

 

Рис. 1. Схема образования нароста

H – высота нароста

 

Известно, что при малых температурах в процессе резания (это имеет место при работе с очень малыми скоростями резания) нароста не образуется. Это связанно с тем, что недостаточно велики силы молекулярного схватывания (адгезии), удерживающие основание нароста на передней поверхности инструмента. С увеличением температуры резания условия схватывания улучшаются. Заторможенный слой на передней поверхности принимает форму клина, ибо только в такой форме нарост способен резать обрабатываемый материал. Так как температура резания еще не слишком велика, нарост способен упрочняться и принимать большие размеры (высота Н) и большие действительные передние углы γ_д. Однако, нарост больших размеров очень неустойчив, он быстро разрушается и возникает вновь. При этих условиях он оказывает особо сильное влияние на шероховатость обработанной поверхности. Таким образом, с увеличением температуры резания действительный передний угол резца увеличивается (рис. 2), γ_{д max} = 45°.

Рис. 2. Схема влияния температуры резания θ

на высоту нароста H и действительный передний угол γ_д

 

Увеличение γ_д в связи с повышением устойчивости нароста (упрочнением) наблюдается лишь до некоторой температуры резания. Для сталей эта температура примерно равна 300 °С. При этом, нарост начинает разупрочняться, уменьшается действительный передний угол γ_д. При температуре 600 °С нарост исчезает, действительный передний угол становится равным статическому углу (γ_д = γ).

Планирование эксперимента

При проведении опытов необходимо выбрать независимые переменные и функцию отклика. В данной работе целесообразно выбрать независимыми переменными глубину резания t и подачу S, а в качестве функции отклика – скорость резания V, при которой происходит исчезновение нароста. На границе области исчезновения нароста стружка становится сливной, цвет стружки – синий, а прирезцовая поверхность стружки приобретает зеркальный блеск. Возможный план эксперимента оформляется в табл.

Таблица

№ опыта	t, мм	S, мм/об	n, об/мин	V, м/мин	а, мм	V·a·10-3 м2/мин	Примечание
1	1,0	0,17
2	1,5	0,17
3	2,0	0,17
4	2,5	0,17
5	1,5	0,08
6	1,5	0,17
7	1,5	0,26
8	1,5	0,34

Методика проведения опытов

Опыты проводятся на токарно-винторезном станке модели ФТ-11. Обрабатываемый материал – Ст. 45, резец – Т15К6 (φ = 45°, γ = 0°). В каждом опыте ступенчато увеличивается частота вращения шпинделя n. При этом анализируется вид стружки. При получении в опыте сливной стружки синего цвета с зеркальной прирезцовой поверхностью в табл. записывается предельная частота вращения шпинделя.

 

Содержание отчета

1. Описание цели работы и формулировка гипотезы, подлежащей экспериментальной проверке.

2. Общие сведения о наросте, условия возникновения и исчезновения, влияния на процесс обработки.

3. Планирование эксперимента.

4. Методика проведения опытов.

5. Обработка результатов эксперимента.

6. Анализ полученных результатов и выводы.

 

Лабораторная работа №3

Силы резания

Цель работы: ознакомление с методами определения сил при резании материалов; экспериментальное исследование влияния режимов резания (скорости, подачи и глубины резания) на главную составляющую силы резания.

 

Методика проведения опытов

Опыты проводятся на токарном станке с ЧПУ. Обрабатываемый материал – Ст. 45, резец – Т15К6 (φ = 45°, γ = 10º). В современных станках с ЧПУ отсутствуют зубчатые колеса, что обусловливает бесшумную и практически безвибрационную работу станка. Привод главного движения состоит из регулируемого электродвигателя постоянного тока (мощностью до 30 кВт) от которого вращение передается через ременную зубчатую передачу непосредственно на шпиндель. Диапазон регулирования частот вращения шпинделя от 0 до 10000 об/мин. Рабочая зона станков полностью герметизирована, что позволяет применять интенсивное охлаждение и благоприятно сказывается на отводе стружки из рабочей зоны. Станки обеспечивают работу с повышенными скоростями резания (200…400 м/мин) при относительно малой глубине и подаче.

На станках предусмотрен контроль нагрузки (мощности) по координатным осям. Наибольшая нагрузка действует на шпиндель станка (ось z). Во время работы мощность на шпиндель станка высчитывается на панели управления. Часто «состояние» станка по мощности изображается по принципу «светофора»: зеленый, желтый и красный цвет. Зеленый цвет сигнализирует о нормальном состоянии станка, красный цвет – недопустим и требует изменения режимов обработки. Обычно о нагрузке на шпинделе судят по его деформации. Деформацию измеряют, как правило, с помощью тензометрических датчиков сопротивления. Тензодатчик преобразует деформацию шпинделя в электрический сигнал. Работа тензодатчика сопротивления основана на свойстве металлической проволоки диаметром 20-30 мкм при деформации (растяжение, сжатие) измерять свое электрическое сопротивления. Датчики включаются в мостиковую схему, сигнал, с которой поступает на панель управления. Нагрузка (мощность) измеряется в процентах, которые можно пересчитать в киловаттах, зная мощность привода главного движения (потери в приводе можно в первом приближении не учитывать).

 

Порядок выполнения работы

1. Составить план эксперимента

2. Провести измерения мощности резания в четырех независимых опытах при двух параллельных опытах для каждого независимого опыта и выполнить расчеты сил резания (4, 5) для этих опытов. Результаты записать в табл. 1.

Таблица 1

№ опыта	t, мм	S, мм/об	N, %		Pz, Н		Р z ср, Н	Примечание
			1	2	1	2
1	tH	SH	N11	N12	P11	P12	Р1
2	t В	SH	N21	N22	P21	P22	Р2
3	tH	S В	N31	N32	P31	P32	Р3
4	t В	S В	N41	N42	P41	P42	Р4

 

3. Рассчитать коэффициенты математической модели С_р, x _р , y _р по формулам 6, 7 и 8.

4. Сравнить расчетные значения показателей степени x _р и y _р с нормативными.

5. Сделать выводы.

 

Исходные данные к расчету режимов резания при точении (к задаче 4)

№ варианта	Характер обработки	Диаметры		Шерохо­ватость обработанной поверхности	Длина детали l, мм	Обрабатываемый материал			Модель станка
		до обработки d, мм	после обработки D, мм			Марка	Твердость по Бринелю, НВ	Предел прочности σв, МПа
00	Черновое прерывистое точение по корке	36	28	Ra 12,5	140	Ст. 3кп		410	1К62
01		70	62		160	Ст. 30Х		900	16Л20
02		60	50		50	Чугун серый СЧ 35	275		16К20
03		48	38		142	Ст. 45		600	1Е61М
04		52	46		255	Ст. 65Г		850	16К20
05		32	28		140	Чугун серый СЧ 25	245		1К62
06	Получистовое точение	66	62	Ra 6,3	100	Ст. 5пс		500	16Л20
07		53	50		150	Ст. 40X13		850	1К62
08		42	40		142	Ст. 35		530	16К20
09		52	46		155	Чугун серый СЧ 35	275		16К20
10		33	28		80	Ст. 3кп		410	1К62
11		55	50		160	Ст. 6		620	16Л20
12	Черновое непрерывное точение по корке	52	44	Ra 12,5	250	Ст. 20		410	1Е61М
13		50	40		150	Ст. 30		490	16К20
14		46	40		120	Ст. ХН60ВТ		750	16К20
15		80	70		140	Чугун серый СЧ 30	260		1К62
16		75	66		255	Ст. 3кп		410	16Л20
17		58	50		142	Ст. 35		530	1Е61М
18	Черновое прерывистое точение по корке	36	33	Ra 12,5	130	Ст. 14Х17Н2		800	1К62
19		46	40		260	Чугун серый СЧ 20	230		16К20
20		80	70		240	Ст. 45		600	1К62
21		82	72		135	Ст. 20		410	16Л20
22		56	50		244	Ст. 35		530	16К20
23		68	58		180	Ст. ХН78Т		780	1Е61М
24	Чистовое точение	45	44	Ra 2,5	80	Чугун серый СЧ 30	260		1К62
25		56	55		150	Ст. ХН35ВТ		950	16К20
26		65	64		120	Ст. 45		600	16Л20
27		75	74		260	Ст. 6		620	1К62
28		49	48		180	Ст. 30		490	16К20
29		81	80		250	Ст. ХН78Т		780	16К20

Таблица 5

Исходные данные к расчету режимов резания при сверлении (к задаче 5)

№ варианта	Вид обработки	Размеры обрабатываемого отверстия			Сверло спиральное	Материал заготовки			Модель станка
		Диаметры		Длина l, мм	Заточка	Марка	Твердость по Бринелю, НВ	Предел проч-ности σв, МПа
		до обработки d, мм	после обработки D, мм
00	Сверление в сплошном металле	0	18Н12	50	Нормальная	Ст. 20	156	410	2Н118
01		0	25Н14	180		Ст. 45	241	600	2Н135
02		0	12Н12	25		Ст. 20	156	410	2Н125
03		0	30Н11	90		Чугун СЧ 30	260	—	2Н118
04		0	22Н13	110		Ст. 30Х	187	900	2Н135
05		0	18Н12	30		Чугун СЧ 25	245		2Н150
06		0	9Н11	15		Ст. 35	187	530	2М57
07		0	12Н19	25	Двойная с подточкой поперечной кромки	Ст. ХН78Т	150	780	2Н150
08		0	15Н10	50		Ст. 50	217	630	2А135
09		0	25Н12	130		Ст. 45	241	600	2Н118
10		0	28Н10	60		Ст. 20Х	179	820	2Н125
11		0	24Н11	70		Чугун СЧ 35	275	—	2Н135
12		0	20Н9	55		Ст. 50Г	229	650	2Н150
13		0	32Н14	75		Ст. 30	160	490	2М57
14		0	30Н12	90		Чугун СЧ 20	230	—	2М57
15		0	28Н9	105		Ст. 40	197	570	2Н150
16	Рассверливание предварительно полученного отверстия	20	30Н12	80	Нормальная	Ст. 45	241	600	2Н118
17		20	35Н14	130		Чугун СЧ 30	260	—	2Н135
18		16	36Н12	186		Ст. 20	156	410	2Н125
19		25	40Н14	120		Ст. 40	197	570	2М57
20		18	32Н12	50		Ст. 15	143	370	2Н150
21		16	28Н9	15		Ст. 50	217	630	2Н125
22		20	42Н14	150		Ст. 30Х	187	900	2Н118
23		18	28Н9	20		Ст. 35	187	530	2Н135
24		10	25Н10	25		Чугун СЧ 35	275	—	2М57
25		8	16Н9	50		Ст. 20Х	179	820	2А135
26		12	24Н12	80		Ст. 25	170	450	2Н125
27		18	38Н12	130		Ст. 20Г	197	430	2Н150
28		20	44Н14	60		Ст. 45	241	600	2М57
29		6	10Н.9	40		Ст. 30	160	490	2Н150
30		10	18Н12	55		Чугун СЧ 25	245	—	2Н135

Общие рекомендации к выполнению домашнего задания

Рекомендации к выполнению задачи 1

1. Выпишите исходные данные из табл. 1.

2. Изобразите схему действительной установки резца, располагая его выше или ниже оси центров на указанную величину h.

– Изобразите поперечное сечение обрабатываемой детали, которое
будет представлять собой круг, диаметром D.

– Изобразите действительное положение резца – выше или ниже
горизонтальной оси на величину h. Вершина резца должна лежать
на окружности изображенного сечения.

– Обозначьте положение следа действительной плоскости резания – он будет перпендикулярен радиусу, проведенному из центра се­чения обрабатываемой детали в точку действительного положения
вершины резца.

– Изобразите положение следа статической плоскости резания – это вертикаль, проведенная через точку действительного положения вершины резца.

– Обозначьте действительные и статические передние и задние углы, пользуясь соответственными обозначениями:

τ – угол, представляющий собой разницу между действительными и статическими углами;

α _ст – статический задний угол, находящийся между задней поверхностью резца и следом статической плоскости резания;

γ_ст – статический передний угол, находящийся между передней поверхностью резца и следом статической плоскости резания;

α_д – действительный задний угол, находящийся между задней поверхностью резца и следом действительной плоскости резания;

γ_д – действительный передний угол, находящийся между передней поверхностью резца и следом действительной плоскости резания.

Углы, представляющие собой разницу между α_ст и α_д, γ_ст и γ_д, обозначьте буквой τ.

Этой же буквой τ обозначьте и равный им угол, заключенный между горизонтальной осью поперечного сечения обрабатываемой детали и радиусом его окружности, проведенным в точку действительного положения вершины резца.

3. Выполните расчеты величины действительных углов рез­ца, используя следующие формулы:

; ; .

Рекомендации к выполнению задачи 2

1. Выпишите исходные данные из табл. 2.

2. Постройте расчетную схему действительной установки резца следующим образом:

– Изобразите обрабатываемую деталь в момент обработки, т.е. обрабатываемую, обработанную и поверхность резания. Нанесите горизонтальную ось симметрии детали.

– Изобразите действительное положение резца в плане, при котором его ось составляет с горизонтальной осью симметрии детали угол ρ ≠ 90º.

– Зеленым или синим цветом изобразите на схеме статическое положение резца, при котором его ось составляет с горизонтальной осью симметрии детали угол 90°.

– Углы, представляющие собой разницу между φ_ст и φ_д, φ_1ст и φ_1д обозначьте буквой θ (тетта). Этой же буквой обозначьте и равный им угол, расположенный между осями резца в действительном и статическом положениях. Отметьте действительные и статические углы в плане, пользу­ясь следующими обозначениями:

θ – угол, представляющий собой разницу между действительным и статическим углом;

φ_ст – главный статический угол в плане, находящийся между направлением подачи и статическим положением главной режущей кромки резца;

φ_1ст – вспомогательный статический угол в плане, находящийся между направлением подачи и статическим положением вспомогательной режущей кромки резца;

φ_д – главный действительный угол в плане, находящийся между направлением подачи и действительным положением главной режущей кромки резца;

φ_1д – вспомогательный действительный угол в плане, находящийся между направлением подачи и действительным положением вспомогательной режущей кромки резца.

3. Выполните расчеты величин действительных углов в пла­не резца, используя следующие формулы:

, (если ρ < 90º); , (если ρ > 90º);

; .

 

Рекомендации к выполнению задачи 3

1. Выпишите исходные данные из табл. 3.

2. Решайте задачу, используя следствия из формул:

,

где V₁ – первоначальная скорость резания (принятая за 100%);

V₂ – изменившаяся скорость резания на n %, т.е. V₂ = (100 + n)% · V₁;

T₁ – период стойкости резца, соответствующий первоначальной скорости резания (30 мин для резца из быстрорежущей стали, 60 мин для резца, оснащенного твердосплавной пластиной);

T₂ – искомый период стойкости резца, соответствующий изменившейся скорости резания;

m – показатель относительной стойкости, который для резцов из быстрорежущей стали равен 0,125, а для резцов, оснащенных твердосплавной пластиной  – 0,2.

 

Рекомендации к выполнению задачи 4

1. Выпишите исходные данные из табл. 4.

2. Зарисуйте схему обтачивания или растачивания (в соответ­ствии с вашими исходными данными), указав диаметры обрабаты­ваемой и обработанной поверхностей; направления главного движе­ния и движения подачи.

3. Выполните выбор резца.

– Выберите тип резца. Для обтачивания следует выбирать резцы проходные с отогнутой головкой или резцы проходные упорные. Для растачивания следует выбирать резцы расточные проходные или резцы расточные упорные.

– Выберите материал режущей части резца. Учитывая высокие
скорости резания, целесообразно выбирать для оснащения режущей части резцов твердые сплавы, принимая во внимание следующие рекомендации.

При обработке конструкционной стали (σ _e < 1000 МПа):

– при черновом точении использовать твердый сплав Т5К10;

– при получистовом точении использовать твердый сплав Т15К6;

– при чистовом точении использовать твер­дый сплав Т30К4.

При обработке чугунов (НВ < 200):

– при черновом точении использовать твер­дый сплав ВК8;

– при получистовом точении использовать твердый сплав ВК6;

– при чистовом точении использовать твер­дый сплав ВКЗ и ВК6М.

– Выберите конструктивные и геометрические параметры резца.

Конструкция резцов. Рекомендуется использовать резцы с напайными пластинками из твердого сплава или с пластинами с механическим креплением. Выбор конструктивных параметров выполняйте по справочни­ку [2].

Геометрические параметры. Для токарных резцов с напайными пластинками из твердого сплава следует выбрать: форму передней поверхности; передний угол γ; задний угол α; углы в плане φ и φ₁; радиус при вершине r. Форма поверхности выбирается:

– плоской, если обрабатывают твердые материалы, дающие сыпучую стружку (стружка надлома);

– криволинейной, если обрабатывают пластичные мате­риалы, дающие лентовидную стружку (сливная струж­ка).

Величину переднего угла γ рекомендуется выбирать в зависимости от обрабатываемого материала:

– для обработки конструкционной стали γ = 10 – 15°;

– для обработки чугунов γ = 5 – 7°;

Величину заднего угла α рекомендуется выбирать в зависимости от вида обработки:

– для чернового точения α = 6 – 8°;

– для чистового точения α = 10 – 12°;

Величину главного угла в плане φ рекомендуется выби­рать в зависимости от жесткости технологической системы:

– при низкой жесткости φ = 90°;

– при нормальной жесткости φ = 45 – 90°;

– при высокой жесткости φ = 30 – 45°.

Величину вспомогательного угла в плане φ₁ рекомендуется принимать в пределах от 7° до 10°.

Величина радиуса при вершине резца r выбирается в зависимости от требований к шероховатости поверхности в пределах от 0,2 мм до 2,0 мм. Чем выше класс шероховато­сти, тем больше величина r.

После выбора резца изобразите его эскиз с указанием конструктивных параметров и геометрических параметров.

4. Определите элементы режимов резания.

Определите глубину резания t по следующим формулам.

Для наружного точения:

,

где D – диаметр обрабатываемой поверхности, мм; d – диаметр обработанной поверхности, мм.

 

Для растачивания:

,

где D – диаметр обработанной поверхности, мм; d – диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

Рекомендуется окончательно назначать глубину резания t максимально возможной с учетом технических требований и вида обработки:

– при черновом точении t = 5 – 7 мм;

– при получистовом точении t = 0,5 – 5 мм;

– при чистовом точении t < 0,5 мм;

Выберите величину подачи на один оборот S_o. При выборе подачи следует пользоваться справочником [2, с. 364 – 367].

Выбранную по справочнику подачу нужно откорректировать по паспорту станка (прил. 1 – 5). Принимать следует величину, бли­жайшую к справочной.

Рассчитайте скорость резания V. Расчёт скорости резания следует выполнять по справочнику [2, с. 363], используя эмпирическую формулу

.

 

Значения постоянной C_V, периода стойкости Т, показателей степеней m , x , y и системы коэффициентов K_V выбирите из справочника [2, с. 367 – 368].

Рассчитав скорость резания, определите соответствующее число оборотов шпинделя станка n по формуле

,

где V – рассчитанная скорость резания, м/мин; D – диаметр обрабатываемой (или обработанной при растачи­вании) поверхности, мм.

Полученное число оборотов n соотнесите с паспортными данны­ми станка (прил. 1 – 5). Выберите ближайшее к рассчитанному – n _ст. Если n и n _ст не совпадают, необходимо рассчитать скорость реза­ния, соответствующую V _ст:

.

Изменение скорости резания по сравнению с рассчитанной требу­ет корректировки принятого периода стойкости Т. Рассчитайте действительный период стойкости Т_д, соответствующий скорости V _ст:

.

 

5. Выполните проверку выбранных режимов резания.

Рассчитайте составляющие силы резания Р_х, Р _y и Р _z, пользуясь справочником [2, с. 372 – 374], по формулам

.

Проверьте величину выбранной подачи по прочности детали.

Условием сохранения прочности обрабатываемой детали является выполнение неравенства

,                                     (1)

Р_ПР.Д. – сила, допускаемая прочностью детали, которая определяется по формуле

,

где C – коэффициент, учитывающий способ крепления детали в приспособлении; W – момент сопротивления детали, мм³; σ_в – предел прочности обрабатываемого материала, МПа; l – длина детали, мм.

 

Коэффициент С может принимать следующие значения:

при установке детали в патроне, С = 3;

при установке детали в центрах, С = 48;

при установке детали в патроне с поджатым задним центром, С = 110.

Момент сопротивления детали W определяется по формуле для тел вращения

,

где D – диаметр детали, мм.

 

Предел прочности обрабатываемого материала σ _в приведен в числе исходных данных в табл. 4

Внимание! Рассчитывая P _ПР.Д. приведите в соответствие единицы измерения величин W и l, учитывая, что МПа = Н/м², а W и l выра­жены в мм³ и мм, и их нужно перевести в м³ и м.

Если неравенство (1) не выполняется, выбранную подачу следует уменьшить.

Проверьте величину выбранной подачи по жесткости детали.

Условием сохранения жесткости и связанной с ней точности изготовления детали является соблюдение неравенства

,                              (2)

где P _Ж.ДЕТ. – сила, допускаемая жесткостью детали, которая определяется по формуле

,

где C – коэффициент, учитывающий способ крепления детали в приспособлении; Е – модуль упругости, Н/мм³; J – момент инерции, мм⁴;       l – длина детали, мм; f – стрела прогиба, мм.

Стрела прогиба определяется по формуле f = 0,0031·l, мм.

Модуль упругости для стали Е = (2,0 – 2,2) · 10⁵, Н/мм, а для чугуна   Е = (0,8 – 1,6) · 10⁵, Н/мм².

Момент инерции J для тел вращения определяется по формуле

.

Если неравенство (2) не выполняется, выбранную подачу следует уменьшить.

Проверьте величину выбранной подачи по прочности резца.

Условием сохранения прочности резца служит соблюдение неравенства

,                                     (3)

где M _изг – момент от силы P_z, изгибающий резец; M _доп – момент, допустимый по прочности державки резца.

Момент от силы P_z определяется по формуле M _изг = P_z · L, H·м, где      L – длина вылета резца, определяемая по формуле L = 1,5 · H, где         Н – высота сечения державки, мм.

Момент, допустимый по прочности державки резца определяется по формуле

,

где σ _изг – допускаемое напряжение на изгиб материала державки резца, МПа. Для Ст. 45 σ_изг = 200 МПа; W – момент сопротивления прямоугольного сечения державки резца, определяемое по формуле

,

где В, Н – соответственно ширина и высота сечения державки, мм.

Внимание! Рассчитывая М_изг и М_доп приведите в соответствие единицы измерения величин, чтобы в результате выразить момент в Н·м.

Если неравенство (3) не выполняется, выбранную подачу следует уменьшить.

Проверьте выбранную подачу по прочности механизма подачи токарного станка. Условием сохранения прочности механизма подачи станка, служит выполнение следующего неравенства:

 

,                                        (4)

где P _р-ш – сила, допускаемая прочностью зуба реечной шестерни механизма подачи станка, Н.

Величина P _р-ш выбирается по паспортным данным станка (прил. 1 – 5) и сравнивается с величиной силы Р_х.

Если неравенство (4) не выполняется, величину подачи следует снизить.

Проверьте величину скорости резания по мощности станка.

Обработка детали на станке с определенной скоростью резания может выполняться, если эффективная мощность резания N _е не будет превышать расчетную мощность станка N _р, т.е. будет выполняться неравенство

.                                            (5)

Расчетная мощность станка N _р определяется по формуле

,

где N _ст – мощность электродвигателя станка, кВт, выбирается по паспортным данным станка [прил. 1 – 5]; η – КПД механизма главного движения станка, выбирается по паспортным данным [прил. 1 – 5].

Эффективная мощность станка определяется по формуле

,

где Р _z – тангенциальная составляющая силы резания, Н; V _ст – скорость резания, рассчитанная по выбранной частоте вращения шпинделя станка, м/мин.

Если неравенство (5) не выполняется необходимо, либо выбрать более мощный станок, либо уменьшить скорость резания. В последнем случае откорректированная скорость резания V _корр может быть определена из неравенства

.

При снижении скорости резания V _корр следует рассчитать соответствующий ей период стойкости Т_корр

.

 

6. Рассчитайте основное машинное время и ресурс режущего инструмента.

Основное машинное время определяется по формуле

,

где l – длина обработанной поверхности детали, мм; n – число оборотов станка, соответствующее либо V _ст, либо V _корр (если скорость резания корректировалась в ходе проверки), об/мин; S_o – откорректированная подача, мм/об.

Ресурс резца Р определяется количеством заготовок, обработанных за период его стойкости, и рассчитывается по форму­ле

,

где Т – период стойкости резца, мин. В расчете используется Т_д или Т_корр (если скорость резания и период стойкости корректирова­лись в ходе проверки); τ_o – основное машинное время, мин.

 

7. Сформулируйте вывод о возможности обработки задан­ной детали на заданном станке в рассчитанном режиме резания и за­пишите окончательные значения t , S _о , V , Т, n , τ _o и Р.

 

Рекомендации к выполнению задачи 5

1. Выпишите исходные данные из табл. 5.

2. Зарисуйте схему сверления или рассверливания (в соответствии с исходными данными). Укажите диаметр обработанной поверхности, при рассверливании и обрабатываемой поверхности, направления главного движения и движения подачи.

3. Выполните выбор спирального сверла.

– Выберите материал режущей части сверла. Рекомендуется для обработки конструкционной стали выбирать сверла из быстрорежущей стали (Р6М5, Р9), а для обработки чугуна – сверла, оснащенные твердым сплавом (ВК4, ВК6, ВК8).

– Выберите конструкцию и геометрию сверла. Выбор спирального сверла из быстрорежущей стали или с пластин­ками из твердого сплава с цилиндрическими или коническими хво­стовиками нормальной или средней серии выполняйте по справочнику [2, с. 214 – 229]. Форма заточки сверла приведена в исходных данных (см. табл. 5).

Таким образом, закончив выбор сверла, следует изобразить его эскиз, указав диаметр, геометрические параметры, форму хвостовика, ГОСТ на изготовление и материал режущей части.

4. Определите элементы режима резания.

– Определите глубину.

Глубина резания при сверлении определяется по формуле

,

где D – диаметр сверления, мм.

 

При рассверливании глубина резания определяется по формуле:

,

где D – диаметр сверла, мм; d – диаметр отверстия до обработки, мм.

– Выберите величину подачи S_о. Величину подачи следует выбирать по справочнику [2, с. 387 – 401]. Выбранную величину подачи корректируют по паспортным дан­ным станка (прил. 6 – 10), принимая ближайшее значение к вы­бранному по справочнику.

– Рассчитайте скорость резания V.

Расчет скорости резания выполняется по эмпирическим формулам.

Для сверления:                  

.

 Для рассверливания:      

.

Значения постоянной C_V, периода стойкости Т, показателей степеней q , x , y , m и системы коэффициентов K_V выбираем из справочника [2, с. 383 – 384].

Рассчитав скорость резания, определите соответствующее ей чис­ло оборотов шпинделя станка n по формуле

,

где V – скорость резания, м/мин; D – диаметр сверла, мм.

Полученное число оборотов n сравните с паспортными данными станка (прил. 6 – 10) и выберите ближайшее к рассчитанному n _ст.

Если рассчитанное n не совпадает с принятым n _ст, необходимо рассчитать скорость резания, соответствующую n _ст:

.

Изменение скорости резания по сравнению с рассчитанной требует корректировки принятого периода стойкости Т. Действительный период стойкости Т_д соответствующей V _ст рассчитывается по формуле

.

5. Выполните проверку выбранного режима резания.

– Растайте крутящий момент M _кр и осевую силу P_o [2, с. 385].

Для сверления:       

,

.

Для рассверливания:   

,

         .

 

Значения постоянных C_P и C_M показателей степеней q , x , y и коэффициент K_P выбираем из справочника [2, с. 385 – 386].

– Рассчитайте эффективную мощность резания N_e [2, с. 386].

.

– Проверьте величину подачи по прочности зуба реечной шестерни, механизма подачи станка. Условием сохранения прочности механизма подачи станка, служит выполнение неравенства

,                                       (1)

где Р_р-ш – сила, допускаемая прочностью зуба реечной шестерни механизма подачи станка, Н.

Величина Р_р-ш берется по паспортным данным станка (прил. 6 – 10) и сравнивается с величиной Р_о.

Если неравенство (1) не выполняется, следует снизить величину подачи или принять другой станок, с большей величиной Р_р-ш.

– Проверьте величину принятой скорости резания по мощности станка. Сверление или рассверливание детали на станке может выполняться, если эффективная мощность резания N _е не будет превышать расчетную мощность, станка N _р, т. е. будет выполняться неравенство

                                             (2)

Расчетная мощность станка определяется по формуле

где N _ст – мощность электродвигателя станка, кВт. Мощность станка выбирается по паспортным данным [прил. 6 – 10]; η – КПД механизма главного движения станка. КПД станка выбирается по паспортным данным [прил. 6 – 10].

Если неравенство (2) не выполняется, необходимо, либо выбрать более мощный станок, либо уменьшить скорость резания. В по­следнем случае откорректированная скорость резания V _корр может быть определена из формулы

.

При снижении скорости резания увеличивается период стойкости Т_корр, который следует определить по формуле

.

6. Рассчитайте основное машинное время обработки и ресурс сверла.

– Основное машинное время τ_o рассчитайте по формуле

,

где l – длина просверленного отверстия, мм; n – число оборотов станка, соответствующее окончательно принятой ско­рости резания, об/мин;            S_o - окончательно принятая подача, мм/об.

– Ресурс сверла рассчитайте по формуле

,

где Т – окончательно принятый период стойкости сверла, мин, т. е. в формулу следует подставить Т_д или Т_корр, в зависимости от того корректировался или нет первоначально принятый период стойко­сти;           τ_o – основное машинное время, мин.

7. Сформулируйте вывод о возможности обработки заданной детали на заданном станке в рассчитанном режиме резания и запиши­те окончательно принятые значения t , S _о , V , Т, n , τ _o и Р.

 

5. Требования к оформлению домашнего задания

1.  Домашнее задание оформляется на листах формата А4 (210x197).
Лист заполняется с одной стороны, выдерживаются поля 20x5x5x5.
Желателен компьютерный вариант оформления.

2.  Титульный лист заполняется так, как показано в прил. 11.

3.  При оформлении решения задач, используемые формулы сначала
приводятся в общем виде, а затем подставляются числовые значения
величин. Обязательны ссылки на используемую литературу.

Библиографический список

 

Основной

1. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов: Учебник для машиностр. и приборостр. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1985. - 304с.

2. 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. - 496с.

3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А. Г. Суслова. - 5-е изд. исправл. - М. : Машиностроение-1, 2003, 944 с.: ил.

Дополнительный

4. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1975. - 440с.

5. Методические рекомендации и задания к выполнению расчетных работ по курсу «Теория резания металлов» /Сост. Н.В. Бородина, Л.И. Ершо­ва.- Свердл. инж.-пед. ин-т. - Свердловск, 1987. - 48с.

 

 

Приложения

Приложение 1

ОСНОВНЫЕ ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ

ОСНОВНЫЕ ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ

ОСНОВНЫЕ ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ

ОСНОВНЫЕ ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ

ОСНОВНЫЕ ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ

ОСНОВНЫЕ ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ

ОСНОВНЫЕ ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ

ОСНОВНЫЕ ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ

ОСНОВНЫЕ ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ

ОСНОВНЫЕ ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ

Пример заполнения титульного листа

МИНОБНАУКИ РОССИИ

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

 

Кафедра «Металлорежущие станки и инструменты»

 

ДОМАШНЯЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«РЕЗАНИЕ МЕТАЛЛОВ»

Индивидуальный шифр 05

 

Выполнил: студент гр. МС - 320

Иванов П.И. ________________

 

Проверил: к.т.н., доцент каф. «МРСиИ» Сидоров И.И. ________________

 

Омск 2012 г.

 

Редактор

Компьютерная верстка –

ИД №

 

Резание материалов

Методические указания к лабораторным работам

 

Омск

Издательство ОмГТУ

 2012

Составители: В. Г. Гребень, П. Е. Попов, Е. В. Васильев, Д. С. Реченко

 

Изложены методические указания к лабораторным работам «Геометрические параметры режущих инструментов», «Нарост при резании» и «Силы резания» и домашней работе, состоящей из пяти задач.

Методические указания включают выполнение расчётных и графических работ на основе материала нескольких разделов программы курса: «Резание материалов», «Режущий инструмент» и «Обеспечение вторичного ресурса работоспособности современных инструментов».

Методические указания предназначены для студентов для студентов всех форм обучения по специальностям 151002 и 151001.

 

Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета

 

© ОмГТУ, 2012

Оглавление

1. Лабораторная работа №1. Геометрические параметры режущих инструментов
2. Лабораторная работа №2. Нарост при резании
3. Лабораторная работа №3. Силы резания
4. Домашнее задание
Структура домашнего задания и выбор индивидуального шифра студента
Содержание задач и выбор варианта домашнего задания
Общие рекомендации к выполнению домашнего задания
Рекомендации к решению задачи 1
Рекомендации к решению задачи 2
Рекомендации к решению задачи 3
Рекомендации к решению задачи 4
Рекомендации к решению задачи 5
5. Требования к оформлению домашнего задания
6. Библиографический список
7. Приложения

 

Лабораторная работа №1