Контрольная работа: Обтачивание цилиндрического валика Методы обработки изделий из стали

Контрольная работа №1

Задание 1

Обточить цилиндрический валик при заданных условиях. При этом необходимо:

· выбрать модель станка, по паспорту определить все параметры расчета.

· выбрать материал режущей части резца, обеспечивающей наибольшую производительность. Определить основные размеры резца и пластинки, форму передней грани, геометрические параметры режущей части, форму передней грани, геометрические параметры режущей части, критерии износа и период стойкости, оптимальные для заданных условий. Если целесообразно для заданных условий, следует применить СОЖ, соответственно выбрав ее.

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

· произвести анализ полученного режима путем определения коэффициента использования станка по мощности и инструмента по скорости резания.

· определить основное технологическое время, требуемое на операцию.

Исходные данные:

диаметр заготовки:

диаметр после обработки:

длина обработки:

шероховатость обработанной поверхности:

материал валика: Сталь

марка: 18ХГТ

предел прочности:

твердость:

способ крепления на станке: патрон

число оборотов станка:

Для обтачивания цилиндрического валика выбираем токарный многошпиндельный горизонтальный прутковый автомат 1Б290-4К.

Станок 1Б290-4К предназначен для обработки деталей из прутка и штучных заготовок в условиях серийного и крупносерийного производства.

На станках могут выполняться такие виды обработки, как обтачивание, растачивание, протачивание канавок (внешних и внутренних), сверление, зенкерование, нарезание резьб плашками, метчиками, самораскрывающимися резьбонарезными головками и устройствами.

У станка 1Е165револьверная головка с вертикальной осью вращения с шестью гнездами, в которых устанавливаются стойки и втулки для крепления вспомогательных и режущих инструментов. Этот станок снабжен поперечным суппортом, что расширяет его технологические возможности.

Передний держатель станка – четырехпозиционный.

Рис. 1 - Параметры токарного многошпиндельного горизонтального пруткового автомата 1Б290-4К

При точении поверхности валика используем резец по ГОСТ 18868-73, при этом пластинки необходимо выполнить из твердосплавного материала ВК8.

Ширина державки:

Высота державки:

Длина резца:

Ширина режущей кромки:

Стойкость резца

Диаметр обрабатываемой детали:

Число оборотов станка:

Подача резца:

Глубина резания:

Скорость резания:

где

, т.к. стойкость резца

, т.к. вылет резца равен

, т.к. главный угол в плане

Тогда скорость резания будет равен:

Округляем до ближайшего минимального значения скорости для выбранного станка:

Сила резания:

где – коэффициент на обрабатываемый материал;

Сила резания:

Эффективная мощность резания:

Мощность станка на приводе:

где – КПД станка.

Тогда получим:

Коэффициент использования станка по мощности:

Коэффициент использования инструмента по скорости резания:

Общая длина хода резца:

где – величина врезания резца;

– величина перебега резца.

Расчет времени:

Задание 2

Обработать отверстие диаметром , полученным после штамповки, до диаметра на длину . Сопоставить эффективность обработки при различных процессах резания: рассверливание, зенкерование.

При решении задачи следует проанализировать предложенные для заданных условий методы обработки и сопоставить эффективность их применения. Для этого необходимо:

· выбрать материал режущей части инструмента, обеспечивающий наибольшую производительность, геометрические параметры режущей части, критерии износа, оптимальный период стойкости для заданных условий; дать эскизы режущей части инструмента со всеми размерами геометрических параметров;

· показать схемы резания предложенных методов обработки с назначением элементов срезаемого слоя;

· назначить оптимальный режим резания с помощь нормативных таблиц;

· определить основное технологическое время.

· сопоставить эффективность применения указанных размеров.

Исходные данные:

диаметр отверстия до обработки: d₁ =14мм

диаметр отверстия после обработки: d₂ =14,8мм

длина отверстия: l=30мм

шероховатость поверхности после обработки: Rz=28

материал: Сталь

марка: 35

предел прочности:

твердость:

Модель станка – вертикально-сверлильный 2Н125А.

Для рассверливания выбираем сверло спиральное с коническим хвостовиком 035-2301-1029 (по ОСТ 2И20-2-80).

Материал режущей части сверла при обработке данного материала должен быть Т15К6.

Диаметр режущей части:

Общая длина:

Длина режущей части:

Угол наклона режущей кромки:

Стойкость сверла:

При рассверливании:

глубина резания:

Подача

Скорость сверления

где – стойкость режущего инструмента.

– подача.

Тогда скорость сверления получится:

Тогда частота вращения шпинделя будет равна:

По паспорту станка .

Тогда

Крутящий момент можно вычислить по формуле:

где – номинальный диаметр отверстия,

– коэффициент;

– поправочный коэффициент;

Тогда

Эффективная мощность резания:

Расчетная длина пути сверла равна:

где – величина врезания резца;

– величина перебега резца.

Тогда основное технологическое время будет равно:

Для зенкерования выбираем зенкер цельный с коническим хвостовиком (ГОСТ 12509-75) (рис. 2).

Диаметр режущей части:

Общая длина:

Длина режущей части:

Рис. 2

Задний угол a на задней поверхности лезвия 10°, на калибрующей части 8°.

Передний угол g = 25°.

Угол наклона винтовой канавки w = 25°.

Главный угол в плане j = 60°.

Обратную конусность по длине рабочей части принимаем равной 0,04 мм.

Стойкость зенкера:

При зенкеровании:

глубина зенкерования:

Подача

Скорость зенкерования

где – стойкость режущего инструмента.

– подача.

Тогда скорость зенкерования получится:

Тогда частота вращения шпинделя будет равна:

По паспорту станка .

Тогда

Крутящий момент можно вычислить по формуле:

где – номинальный диаметр отверстия,

– коэффициент;

– поправочный коэффициент;

Тогда

Эффективная мощность резания:

Расчетная длина пути сверла равна:

где – величина врезания резца;

– величина перебега резца.

Тогда основное технологическое время будет равно:

Вывод : таким образом данное отверстие выгоднее обрабатывать зенкерованием, т.к. при одинаковой необходимой мощности время обработки немного меньше.

Задание 3

Квалитет вала – h9

квалитет отверстия – H7

диаметр вала:

диаметр отверстия:

длина валика:

материал: сталь 45

В качестве заготовки предлагается пруток, сортамент выбирается по каталогам из справочников. Исходя из габаритов детали и параметров поверхности – рассчитывают минимальный и максимальный припуск. По стандартной методике припуск разбивают на операционные припуски, строят соответствующую схему с указанием допусков и припусков, определяют геометрические параметры инструментов.

Заготовка из стали 45 ГОСТ 1050-88 получена штамповкой на молотах.

1. Рассчитываем массы детали и заготовки (ρ=7825 кг/м³ ) масса готовой детали:

масса заготовки:

2. Технологический маршрут обработки поверхности Ø24h9 состоит из четырех операций: чернового и чистового обтачивания и чернового шлифования. Все операции производятся в центрах.

4. Технологический маршрут обработки заносим в таблицу. Так же записываем значения элементов припуска, соответствующие заготовке и каждому технологическому переходу.

5. Так как обработка ведется в центрах, погрешность установки в радиальном направлении равна нулю, что имеет значение для рассматриваемого размера. В этом случае величина исключается из основной формулы для расчета минимального припуска, и соответствующую графу можно не включать в расчетную таблицу 1.

6. Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки данного типа определяется по формуле

· смещение осей поковок:

· кривизна заготовок (коробление):

· смещение оси заготовки в результате погрешности зацентровки:

для штампованных изделий

.

7. Остаточное пространственное отклонение:

после предварительного обтачивания:

;

после чистового обтачивания:

;

после предварительного шлифования:

;

8. Рассчитаем минимальные значения припусков

Минимальный припуск:

под предварительное обтачивание

;

под чистовое обтачивание

;

под предварительное шлифование

;

9. Последовательно определяем расчетные размеры для каждого предшествующего перехода путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода, и заносим данные в таблицу:

10. Записываем в соответствующей графе расчетной таблицы значения допусков на каждый технологический переход и заготовку, в графе «Наименьший предельный размер» определим их значения для каждого технологического перехода, округляя расчетные размеры увеличением их значением. Округление производим до того же знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода.

11. Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру:

12. Предельные значения припусков определяем как разность наибольших предельных размеров и – как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:

13. Общие припуски и рассчитываем так же, как и в предыдущем примере, суммируя промежуточные припуски и записывая их значения внизу соответствующих граф.

14. Аналогично проверяется правильность произведенных расчетов и строится схема графического расположения полей припусков и допусков, учитывая в данном случае, что построение производится на наружную, а не на внутреннюю поверхность.

Таблица 1

технологические переходы обработки поверхности	элементы припуска			расчетный припуск, мкм	расчетный размер, мм	Допуск , мкм	предельный размер, мм		предельные значения припусков, мкм
	, мкм	, мкм	,мкм
заготовка	200	300	1949	–	23,565	1,700	25,2	23,5	–	–
обтачивание предварительное	50	50	116,94	4898	18,667	180	18,84	18,66	6360	4840
обтачивание чистовое	30	30	77,96	433,88	18,233	70	18,3	18,23	540	430
шлифование	10	20	38,98	275,92	17,957	43	18	17,957	300	273

Для точения внешней поверхности выбираем токарный проходной прямой резец с пластинами из быстрорежущей стали по ГОСТ 18869-73:

, , , , , .

Для сверления внутреннего отверстия выбираем сверло спиральное с коническим хвостовиком по ГОСТ 10903-77:

, , .

Для шлифования выбираем шлифовальный круг на керамической связке , ,

шлифовальный материал: 1А

зернистость: 50

Задание 4

Квалитет – h9

квалитет паза – Н7

материал: сталь 45

В качестве заготовки предлагается прокат в виде плиты, сортамент выбирается по каталогам из справочников. Исходя из габаритов детали и параметров поверхности – рассчитывают минимальный и максимальный припуск. По стандартной методике припуск разбивают на операционные припуски, строят соответствующую схему с указанием допусков и припусков, определяют геометрические параметры инструментов. Для обработки паза требуется подобрать характеристики, представить эскизы инструмента. Для фрезерной обработки назначить режимы резания, подобрать по справочной литературе оборудование, пронормировать обработку и оформить операционную технологическую карту.

масса готовой детали:

масса заготовки:

В качестве заготовки выбираем стальной горячекатаный лист толщиной 16 мм, шириной 200 мм и длиной 45 мм.

Для обработки шпоночного паза выбираем цилиндрическую фрезу по ГОСТ 9140-78; , .

Глубина фрезерования .

Число проходов:

Подача .

Скорость фрезерования:

где – диаметр отверстия;

– частота вращения фрезы.

Тогда скорость резания будет равна:

Частота вращения фрезы:

Принимаем

Окружная сила :

где

, , , , – показатели степени зависимости силы от глубины резания , от подачи , от ширины фрезерования , от диаметра фрезы , от частоты вращения .

– поправочный коэффициент на окружную силу и зависимости от типа фрезы и материала режущей части.

– поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала.

Тогда окружная сила будет равна:

Крутящий момент на шпинделе:

Мощность резания (эффективная):

Для фрезерования паза выбираем вертикально-фрезерный консольный станок 6Т104 (рис. 3):

Рис. 3

Расчетная длина пути фрезы равна:

Тогда основное технологическое время будет равно: