Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Теория резания, физические и тепловые процессы в технологических системах - файл Контрольная работа №1 .docx


Теория резания, физические и тепловые процессы в технологических системах
скачать (417.8 kb.)

Доступные файлы (1):

Контрольная работа №1 .docx467kb.26.08.2010 22:29скачать


Контрольная работа №1 .docx

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Металлорежущие станки и инструменты»

Контрольная работа №1

по дисциплине «Теория резания, физические и

тепловые процессы в технологических системах»


Минск 2009

  1. 

  2. Первый вопрос


Охарактеризовать влияние на различные стороны процесса резания подачи.

Целью обработки материалов резанием является получение на детали поверхности с заданными характеристиками качества. Достижение этого результата сопровождается упругой и пластической деформацией срезаемого слоя и обработанной поверхности и изнашиванием контактных площадок режущего инструмента. Эти процессы совершаются одновременно, тесно взаимосвязаны и образуют единую систему, которая называется системой резания.

Система резания представляет собой необходимую для обработки данной заготовки регулируемую технологическую систему, т.е. совокупность станка, инструментов, приспособлений, технологической среды, с одной стороны, и процесса резания - с другой. Процесс резания рассматривается как механизм системы регулирования, связывающий технологическую систему и получающиеся в результате обработки технологические параметры детали.

Связи между элементами процесса резания делятся на одно- и двухсторонние, когда оба элемента влияют друг на друга. В этом случае прямое воздействие первого элемента на второй вызывает обратное воздействие, которое может ослабить прямое или резко усилить его. [3, с.408]

Взаимосвязь параметров процесса резания достаточно сложная. Например, долговечность инструмента, которая характеризуется его периодом стойкости и прочностью, определяется совместным действием таких параметров, как напряженное состояние в зоне резания, пластические деформации, трение, сила резания, тепловые явления. На скорость резания, в свою очередь, влияют такие факторы, как физико-механические свойства заготовки, материал режущей части инструмента, подача и глубина резания и т.п.

Что такое подача? Подача S – это перемещение режущей кромки относительно обработанной поверхности в направлении движения подачи. Различают подачи за один оборот заготовки So (мм/об) и за 1мин. Sм = Son (мм/мин). Подача , кроме влияния на скорость резания, оказывает влияние на такие процессы резания, как пластическое деформирование и трение.

   Согласно опытным данным, подача влияет на усадку стружки, причем больше, чем глубина резания, так как с изменением подачи при постоянной скорости резания температура повышается больше, чем с изменением глубины резания. Это повышение влечет за собой снижение коэффициента трения и соответствующее уменьшение усадки стружки. Подача имеет важное значение в обработке материалов, так как напрямую влияет на качество получаемой детали.

  1. 

  2. Второй вопрос

Задача №1

Рассчитать режим резания при токарной обработке детали на станке 16К20. Данные сведены в таблицу 1.
Таблица 1

Вид

обработки

Dзаг., мм

Dпосле

обраб,мм

Длина обраб., мм


Ra, мкм

Тип

заготовки

Марка обраб.

матер.

σв, МПа

НВ, МПа

обтачивание

в упор

110

102

90

2,5

отливка

КЧ30-6

-

160


Эскиз обработки:

2.1 Выбор режущего инструмента:

Выбираем материал режущей части по [4, стр.94-97]: твёрдый сплав ВК3, применяемый для чистового точения.

По [4, стр.304-305] принимаем геометрические характеристики режущей части: φ= 90° (резец упорный); φ1= 15°; γ= 8°; α= 6°.

Окончательно принимаем токарный проходной упорный резец с механическим креплением пластины из твёрдого сплава ВК3 и со следующими геометрическими характеристиками: φ= 90°; φ1= 15°; γ= 8°; α= 6°; сечение державки B×H=16×25 мм; радиус при вершине r= 1,0 мм.



2.1.1 Глубина резания.

Глубину резания находим по формуле:
t=Dзаг- Dдет2 , (2.1)
где Dзаг – диаметр заготовки, мм;

Dдет – диаметр детали после обработки, мм.
t= 110-1022=4 (мм).


      1. Подача.

Подачу выбираем исходя из параметров шероховатости обработанной поверхности [1,с.268,табл.14].
S = 0,2 мм/об [1, с.268, т.14]

Корректируем подачу по паспорту станка: S=0,2 мм/об.


      1. Скорость резания.

Скорость резания при точении в упор определяется по формуле (2.2)

[1, с.265]
υ=СυΤmtxSyKυ , (2.2)
где Сυ – коэффициент;

Т – период стойкости инструмента, мин;

t – глубина резания, мм;

Кυ – поправочный коэффициент;

S – подача, мм/об;

m,x,y – показатели степени.

Поправочный коэффициент Кυ находим по формуле (2.3)
Кυ =KмυKпυKиυ, (2.3)
где Кмυ – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала ;

Кпυ - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

Киυ –коэффициент, учитывающий качество материала инструмента.




Коэффициент Кмυ находим по формуле (2.4) [1, с.261, т.1]
Kмυ=150НВnυ, (2.4)
где nυ –показатель степени.

nυ= 1,25 [1,с.262, т.2]

Kмυ=1501601,25=0,92

Кпυ=0,8 [1,с.263, т.5];

Киυ=1,15 [1,с.263, т.6]

Подставим значения коэффициентов в формулу (2.3)

Кυ =0,92*0,8*1,15=0,85
Сυ= 317 (S<0.4) [1,с.270, т.17];

x= 0,15 [1,с.270, т.17];

у=0,20 [1,с.270, т.17];

m=0,20 [1,с.270, т.17].

Стойкость Т при одноиструментальной обработке принимаем равной 60мин.

Подставляем найденные показатели в формулу (2.2) и вычисляем:
υ=СυΤmtxSyKυ=317600,2040,150,20,2*0,85 =95,55 (м/мин)


      1. Сила резания.

Силу резания определяем по формуле (2.5) [1,с.271]
Pz=10CptxSyvnKp, (2.5)
где Ср – постоянная;

n – показатель степени;

Кр – поправочный коэффициент.

Поправочный коэффициент Кр находим по формуле (2.6)
Кр =KмрKφрKγрKλpKrp , (2.6)
где Кмр –поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости.



Кφр, Кγр, Кλр, К – поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания при обработке чугуна.

Определим коэффициент Кмр по формуле (2.7) [1,с.264, т.9]
Kмр=НВ150n, (2.7)

n= 0,4 [1,с.264, т.9]

Kмр=1601500,4=1,026

Кφр= 0,89 [1,с.275, т.23]

Кγр = 1,0 [1,с.275, т.23]

Кλр = 1,0 [1,с.275, т.23]

К = 1,0 [1,с.275, т.23]

Определим поправочный коэффициент Кр
Кр =1,026*0,89*1,0*1,0*1,0=0,91
Ср = 100 [1,с.274, т.22];

x=1 [1,с.274, т.22];

у=0,75 [1,с.274, т.22];

n=0 [1,с.274, т.22].

Вычисляем силу резания Pz:
Pz=10CptxSyvnKp=10*100*41*0,20,75*133,140*0,91=
= 1092,53 Н.


      1. Мощность резания.

Определяем мощность резания по формуле (2.8) [1,с.271]
Nрез=Pzv1020*60 (2.8)

Nрез=1092.53*133.141020*60=2,4 (кВт).

2.2 Задача №2

Рассчитать режим резания при обработке отверстия в детали на станке 2Н135. Данные сведены в таблицу 2.
Таблица 2

Вид

обработки

Dобр. данного отв., мм

Dотв. до обработки ,мм

Длина обраб., мм


Ra, мкм

Тип

заготовки

Марка обраб.

матер.

σв, МПа

НВ, МПа

Зенкерование

40

30

30

2,5

Отливка

КЧ30-6

-

160



Выбираем насадной зенкер, оснащенный пластинами из твердого сплава ВК8 по ГОСТ 3231-71, D = 40 мм, с числом зубьев z = 4 .

По справочнику [1, с.155, т. 48] для обработки чугуна ( НВ 150 – 200):

γ = 5°; α = 10°; φ = 60°; φ1 = 30°; ω = 10°.
Эскиз обработки


2.2.1 Глубина резания

При зенкеровании глубина резания находится по формуле (2.9) [1, ст.276]


t=0,5D-d, мм (2.9)

t=0,540-30=5 (мм).
2.2.2 Подача

Подачу назначаем в соответствии с [1, ст. 277, т.26]. Для D = 40 мм - S=1,6 – 2,0 мм/об.

Корректируем подачу по паспорту станка: S=1,6 мм/об.
2.2.3 Скорость резания
υ=CυDgTmtxSyKυ , (2.10)
где D – диаметр обработанного отверстия, мм;

g – показатель степени.

Поправочный коэффициент Кυ находим по формуле (2.11)
Кυ =KмυKиυKlυ, (2.11)
где К – коэффициент, учитывающий глубину сверления ;

Коэффициент Кмυ находим по формуле (2.12) [1, с.261, т.1]
Kмυ=150НВnυ, (2.12)
nυ= 1,3 [1,с.262, т.2]

Kмυ=1501601,3=0,92

Киυ=0,83 [1,с.263, т.6];

Кlυ=1,0 [1,с.280, т.31].

Подставим значения коэффициентов в формулу (2.11)

Кυ =0,92*0,83*1,0=0,76
Сυ= 143 [1,с.279, т.29];

g = 0,4 [1,с.279, т.29];

x= 0,15 [1,с.279, т.29];

у=0,45 [1,с.279, т.29];

m=0,4 [1,с.279, т.29].

Обработка с охлаждением.



Материал режущей части инструмента – ВК8.

Период стойкости Т = 50 мин. [1,с.280, т.30].

Подставляем найденные показатели в формулу (2.10) и вычисляем:
υ=СυDgΤmtxSyKυ=143*400,4500,4*50,15*1,60,45*0,76 =63,19 (м/мин)
2.2.4 Крутящий момент

Крутящий момент рассчитываем по формуле (2.13)
Мкр=10СмDgtxSyКр , (2.13)

где См – коэффициент;

Кр – коэффициент, учитывающий фактические условия обработки.

В данном случае Кр мр.

Определим коэффициент Кмр по формуле (2.7).
n= 0,6 [1,с.264, т.9]

Kмр=1601500,6=1,04

Кр= 1,04.
См= 0,17 [1,с.281, т.32];

g = 0,85 [1,с.281, т.32];

x= 0,8 [1,с.281, т.32];

у=0,7 [1,с.281, т.32].

Подставим значения в формулу (2.13)
Мкр=10СмDgtxSyКр= 10*0,17*400,85*50,8××1,60,7*1,04=204,78 (Н∙м).
2.2.5 Осевая сила

Осевую силу рассчитываем по формуле (2.14)
Ро=10СрtxSyКр , (2.14)
Кр= 1,04.
Ср= 38 [1,с.281, т.32];

x= 1,0 [1,с.281, т.32];

у=0,4 [1,с.281, т.32].



Подставим значения в формулу (2.14)
Ро=10СрtxSyКр =10*38*50,8*1,60,4*1,04=1728,39 Н.
2.2.6 Мощность резания

Определяем мощность резания по формуле (2.15) [1,с.280]
Nрез=Мкрn9750 , (2.15)
где n – частота вращения инструмента, об/мин.

Частоту вращения определяем по формуле (2.16)
n=1000υπD (2.16)
n=1000υπD= 1000*63,193,14*40=503,1 (об/мин)
По [2, с.422] корректируем частоту вращения шпинделя и принимаем окончательно:
n = 500 об/мин.
Находим мощность резания:

Nрез=Мкрn9750=195,73*5009750=10,04 (кВт).

2.3 Задача №3

Рассчитать режим резания при фрезеровании деталей на станке 6М12П. Данные сведены в таблицу 3.
Таблица 3

Вид

обрабатыва-емой

пов-ти

Тип фрезы

Ширина обраб. поверхн., мм

Длина обраб., мм


Ra, мкм

Глуби на паза, мм

Марка обраб.

матер.

σв, МПа

НВ, МПа

Паз

Концевой

10

80

2,5

12

65

700

250




Эскиз обработки
Выбираем фрезу концевую по ГОСТ 18372 -73: D= 10 мм, L= 50мм, l=20мм, z= 3, материал – быстрорежущая сталь Р6М5, тип 2.

2.3.1 Глубина фрезерования
Глубина фрезерования: t = 10мм.

Ширина фрезерования: В = 12 мм.
2.3.2 Подача [1, с. 285, т. 36]

Подача для фрезерования стали 65, D=10мм S = 0,02…0,06мм/об. Считая систему станок – приспособление – инструмент – заготовка жесткой, принимаем S = 0,06 мм/об.

Определим подачу на один зуб по формуле (2.17)
Sz= SZ , (2.17)
где z – число зубьев фрезы.
Sz= SZ= 0,063=0,02 (мм/об).
2.3.3 Скорость резания

Определим окружную скорость фрезы по формуле (2.18):
υ=CυDgTmtxSzyBuzpKυ , (2.18)
где В – глубина паза, мм;

u – показатель степени.

Поправочный коэффициент Кυ находим по формуле (2.3).



Коэффициент Кмυ находим по формуле (2.4) [1, с.261, т.1].
nυ= 0,9 [1,с.262, т.2]

Kмυ=1501600,9=0,94

Кпυ=0,8 [1,с.263, т.5];

Киυ=1,0 [1,с.263, т.6].

Подставим значения коэффициентов в формулу (2.3)

Кυ =0,94*0,8*1,0=0,75.


Сυ= 46,7 [1,с.287, т.39];

x= 0,5 [1,с.287, т.39];

у=0,5 [1,с.287, т.39];

g = 0,45 [1,с.287, т.39];

u = 0,1 [1,с.287, т.39];

p = 0,1 [1,с.287, т.39];

m=0,33 [1,с.287, т.39].

Период стойкости фрезы Т = 80мин. [1,с.290, т.40].

Подставим полученные значения в формулу (2.18):
υ=CυDgTmtxSzyBuzpKυ= 46,7*100,45800,33100,50,020,5120,130,1*0,75=36,32 (м/мин).

2.3.4 Определение частоты вращения шпинделя по формуле (2.16):

n=1000∙Vπ∙D=1000∙36,323,14∙10=1156,87 об/мин.


По [2, с.422] корректируем частоту вращения шпинделя и принимаем окончательно:
n = 1200 об/мин.

2.3.5 Сила резания

Главную составляющую силы резания при фрезеровании – окружную силу находим по формуле (2.19):


Pz =10CptxSzyBuzDgnwKмр, (2.19)


где w – показатель степени.

Ср= 68,2 [1,с.291, т.41];

x= 0,86 [1,с.291, т.41];

у=0,72 [1,с.291, т.41];

g = 0,86 [1,с.291, т.41];

u = 1,0 [1,с.291, т.41];

w = 0 [1,с.291, т.41].

Определим коэффициент Кмр по формуле (2.20) [1,с.264, т.9]
Kмр=σв750n, (2.20)

n= 0,3 [1,с.264, т.9]

Kмр=7007500,3=0,98
Подставим полученные значения в формулу (2.20):
Pz =10CptxSzyBuzDgnwKмр= 10*68,2*100,86*0,0130,72121*3100,86*12000= 1076,78 Н.
Величины остальных составляющих силы резания: горизонтальной силы Ph, вертикальной силы Pυ, радиальной силы Ру, осевой силы Рх установим из соотношения с главной составляющей Pz . [1, с. 292, т.42].
Ph : Рz = 0,4;

Ph = Рz · 0,4 = 430,7 Н;

Pυ: Рz = 0,95;

Pυ = Рz · 0,95 = 1022,9Н;

Ру: Рz = 0,4;

Ру = Рz · 0,4 = 430,7 Н;

Рх: Рz = 0,55;

Рх = Рz · 0,55 = 592,2 Н;

Рассчитаем оправку на изгиб по формуле (2.21):


Pyz=Py2+Pz2 (2.21)
Pyz=Py2+Pz2= 430,7 2+1076,78 2=1159,72 Н.
2.3.6 Крутящий момент на шпинделе

Крутящий момент на шпинделе определим по формуле (2.22)
Мкр=Pz ·D2·1000 (2.22)
Мкр=Pz ·D2·1000= 1076,78 ·102000=5,38(Н·м)

2.3.7 Мощность резания

Мощность резания определяем по формуле (2.23) [1, с.290]
Ne= Pz ·υ1020·60 (2.23)
Ne= Pz ·υ1020·60= 1076,78 ·36,3261200=0,64 кВт.
Список литературы.


  1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 /Под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова./- М.: Машиностроение, 1996.

  2. Нефёдов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту: Учеб. пособие для техникумов. – М.: Машиностроение, 1990.

  3. Ящерицын П.И., Фельдштейн Е.Э., Корниевич М.А. Теория резания. Учебное пособие. – Мн.: Новое знание, 2005. – 512с. : ил. – (Техническое образование).

  4. Справочник инструментальщика./Под редакцией Ординарцева А.А./-Л.: Машиностроение, 1990.






Скачать файл (417.8 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации