Расчетная работа по теории конструкционных материалов

Расчетная работа по ТКМ

Домашнее  задание № 1

Точение

Вариант № 12

Дано:

1.Марка……….. Сталь  50

2.Предел прочности…….640МПа

3.НВ…………….207кгс/мм²

4. Припуск Н…...4,0 мм

5.Диаметр D (после точения)……..75 мм

6.Длина L ……….90 мм

7.R_a……………….1,25 мкм

8.Станок 16К20 

1. Выбор токарного резца

 

1. Выбор материала режущей части резц.

 

     Исходя  из общего припуска на обработку  и требований  к шероховатости  поверхности обработку проводим в 2 прохода (черновое и чистовое точение). По таблице 2П выбираем материал пластинки из твердого слава:для чернового точения – Т5К10    , для чистового точения – Т15К6 

2. Назначение  размеров резца

 

   Для станка 16К20 с высотой центров 200 мм размеры сечения державки резца принимаем Н X В=25 Х 16 см.

Для обработки  выбираем проходной прямой отогнутый резец с пластинкой из твердого сплава, размеры которого приведены в таблице 3П: резец 2102 – 0055 ГОСТ 18877-73. 

3. Назначение  геометрических параметров режущей части  резца.

 

    В зависимости от материала режущей части  резца и условий обработки выбираем одинаковую форму передней поверхности резцов (для чернового и чистового точения) по таблице 3П: Пб – радиусная с фаской.

Согласно ГОСТ на токарные резцы  по таблице 5П - 7П выбираем геометрические размеры резцов:

γ_ф = 5⁰   _; γ =15⁰  ; α_чер= 8⁰ ; α_чист= 15⁰ ; φ =45⁰  ; φ₁ =45⁰   ; λ = 0⁰. 

2. Назначение  глубины резания

 

   При чистовом  точении глубину резания принимаем  t₂ = 1мм. Тогда. Глубина резания при черновом точении определяется по формуле:

                    t₁ = h/2 – t₂ = 4/2 – 1 = 1мм.  
 
 
 
 

3. Назначение величины подачи.

 

     При черновой обработке подачу выбираем по таблице 10П в зависимости от обрабатываемого материала, диаметра заготовки и глубине резания в пределах 0,6 – 1,2 м/об принимаем S₁= 1,1 мм/об.

     При  чистовой обработке подачу выбираем по таблице 9П в зависимости от шероховатости радиуса при вершине резца, который принимаем равным 1,2 S₂ = 0,165мм/об.

     Выбранные  подачи уточняем по паспортным  данным станка 16К20 по приложению. Назначаем следующие подачи S₁ = 1,0мм/об, S₂ = 0,15 мм/об. 

4.Определение скорости резания. 

4.1 Определяем скорость резания V, м/мин, по формуле: 

                                     V = C_v  K_v/ T^m  t^x  S^y

   Где С_v – коэффициент, зависящий от условий обработки (по таблице 11П для черновой обработки С_v1 = 340 ; для чистовой С_v2 =420 );

   Т – стойкость резца, мин (принимаем Т = Т = 60 мин);

   x, y, m  - показатели степени (табл. 11П);

К_v – общий поправочный коэффициент, представляющий собой произведение отдельных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определённого фактора на скорость резания.

     Для  резцов с пластиной из твердого  сплава К равно:

                           К_v = Кμv К_nv К_uv Кφv Кφ1v К_rv К_qv К_ov

Где Кμv – общий поправочный коэффициент. Учитывающий влияние физико – механических свойств обрабатываемого материала, по табл. 12 и 13 П:

                                 Кμ_V = 1,2(750/640)^1,75 = 1,58 

    К_nv – поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, по табл. 14П – при черновой обработке К_nv1 = 0,8 , при чистовой обработке К_nv2 = 1,0;

    К_uv – поправочный коэффициент, учитывающий материал режущей части, по табл. 15П – К_uv1 = 0,65;К_uv2 – 1,0;

  Кφ – поправочный коэффициент. Учитывающий главный угол в плане резца, по табл. 16П – для φ = 45⁰ Кφv1 = Кφv2 = 1,0;

     Кφ1v, К_rv и К_qv – только для резцов из быстрорежущей стали;

    К_ov – поправочный коэффициент, учитывающий вид обработки (по табл. 17П К_ov = 1,0.

   Общий поправочный коэффициент для резцов (чернового и чистового) равен:

          К_v1 = 1,58 · 0,8 · 0,65 · 1,0 ·1,0 = 0,82

  

          К_v2 = 1,58 ·1,0 ·1,0 ·1,0 ·1.0  = 1,58

Показатели степени  x, y, m по табл. 11П:

для черновой обработки  x₁ =0,15; y₁ = 0,43;m₁ = 0,2 (при S до 0.3 мм/об)

для чистовой обработки  x₂ =0,15; y₂ =0,2 m₂ = 0,2 (при S св. 0,7 мм/об)

   Скорость  резания, м/мин, равна:

           V₁ = 340 · 0,82/ 60^0,2 · 3^0,15 ·1^0,43 = 104,25

           V₂ = 420 · 1,58/60^0,2 · 1^0,15 · 0,15^0,2 = 427,6 

4.2 Определяем частоту вращения шпинделя, об/мин, по расчетной скорости резания: 

 n₁ = 1000 V₁/ π D₁ = 1000 · 104,25/3,14 · 80 = 415

n₂ = 1000 V₂/ π D₂ = 1000 · 427,6/3,14 · 75 = 1815,7 
 
 

 

4.3 Уточняем частоту вращения шпинделя по паспорту станка. 

Для черновой обработки  выбираем 16 ступень коробки скоростей n₁ = 400 мин^-1, для чистовой – 22 ступень, n₂ = 1600 мин^-1. 
 

4.4 Определяем фактическую скорость резания V_ф м/ мин: 

 V_ф1 = π D₁ n₁/1000 =3,14 · 80·400/1000 =  100,48

V_ф2 = π D₂ n₂/1000 = 3,14·75·1600/1000 = 376.8 

5. Проверка выбранного  режима резания. 

Выбранный режим  резания необходимо проверить по мощности привода шпинделя станка, по прочности механизма передачи, по прочности державки резца и по прочности пластинки твердого сплава. 

5.1 Проверка по мощности привода. 

Мощность, затрачиваемая  на резание N_p должна быть меньше или равна мощности на шпинделе N_шп:

       N_p· N_шп = N_э· η

где N_э – мощность электродвигателя токарного станка 16К20, N_э = 10 кВт; η – кпд привода токарного станка = 0,75

                                 N_{p =} Р_z · V_ср/1000

где Р_z - сила резания, Н

 Для определения  мощности резания определяем силу резания при черновой обработке:

                                  Р_z1 = 9,81· С_р· t₁^x ·S₁^y ·V_срⁿ · К_р

где С_р - коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала, материал режущей части резца, а также условия обработки по табл 18 П С_р = 300;

К_р – поправочный коэффициент численно равный произведению ряда коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определённого фактора на силу резания.

                       К_р =Кμр · К φр · К γр · К λр · К_rр

где Кμр – поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала, определяем по таблице 19П:

                    Кμр = (σ_в/750)^0,75 = (640/750)^0,75 = 0,89

К φр – поправочный коэффициент, учитывающий главный угол в плане резца, по табл 20П К φр = 1,0

К γр = 1,25; К λр – поправочный коэффициент, учитывающий угол наклона главного лезвия, по табл 21П, К λр = 1,0;

 Поправочный  коэффициент К_rр учитывающий радиус при вершине резца, учитывается для резцов из быстрорежущей стали.

 Тогда К_р = 0,89·1,0 · 1,25 · 1,0 = 1,11

Показатели степени  x, y, n принимаем по табл. 18П, для черновой обработки:                        x=1; y=0,75; n=-0,15

Сила резания при точении равна: 

                           

Мощность резания:

                                     

Мощность на шпинделе:

                               

т.к. N_p<N_шп., то выбранный режим резания удовлетворяет условию по мощности на шпинделе станка. 

5.2 Проверка по прочности механизма продольной подачи станка.