Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту3
..pdfработке знакомить их и с расчетом на ЭВМ. Необходимо учитывать также, что в ближайшие годы технологические службы машиностроительных заводов будут оснащены ЭВМ, дисплеями и будут располагать пакетами приклад ных программ по расчетам режимов резания для раз личных видов обработки на металлорежущих станках. Без этого невозможно реализовать системы автоматизи рованного проектирования (САПР) в области технологи ческой подготовки производства. Поэтому ознакомление будущих техни ков-технологов с вопросами расчета режи мов резания на ЭВМ отвечает требованиям современного производства с учетом перспектив его развития.
Этапы решения практической задачи с помощью ЭВМ. Решение практических задач с использованием ЭВМ раз бивают обычно на пять этапов.
1. Описание объекта исследования в математических терминах, т. е. построение его математической модели, позволяющей свести исследование конкретного объекта к решению математической задачи. Для выполнения рас чета режима резания на ЭВМ такой моделью может яв ляться расчет этого режима резания по эмпирическим формулам.
2.Составление алгоритма расчета. Под алгоритмом понимают предписание, однозначно определяющее со держание и последовательность операций, направленных на достижение конкретной цели или на решение поставлен ной задачи.
3.Запись алгоритма в виде, доступном для использо вания на ЭВМ, т. е. на специальном языке программиро вания или алгоритмическом языке. Под алгоритмическим языком понимают систему обозначений и правил для единообразной и точной записи алгоритмов и их испол нения. Программа, составленная на алгоритмическом языке, переводится на машинные команды автоматически
самой ЭВМ с помощью программы-транслятора (от англ, слова translation — перевод, преобразование).
Для разработки программ, связанных с научно-тех ническими расчетами, получил применение алгоритмиче ский язык ФОРТРАН (FORTRAN от английских слов FORmula TRANslation, что в переводе означает «преобра зование формул»). Программа на языке ФОРТРАН со стоит не из простых машинных команд, а из более круп ных частей, называемых операторами. Оператор — это или математическая формула, написанная в соответствии
с правилами алгоритмического языка, или обозначение какого-нибудь действия ЭВМ. ФОРТРАН является одним из наиболее распространенных алгоритмических языков.
4. Ввод в ЭВМ конкретных исходных данных и полу чение результата расчета, т. е. исполнение алгоритма
спомощью ЭВМ.
5.Анализ полученных результатов с целью определе ния их реальности.
В данном учебном пособии приведены расчеты режи мов резания с использованием ЭВМ при точении (при мер 21) и сверлении (пример 34).
Г Л А В А 2
ТОЧЕНИЕ
§ 1. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ
Пример 1. Выбрать материал режущей пла стины токарного проходного резца, предназначенного для черновой обработки отливки из серого чугуна твер достью 220 НВ по корке при неравномерном припуске
ипрерывистом резании.
Ре ш е н и е . Для обработки заготовок из чугуна ре комендуется твердый сплав вольфрамовой группы (ВК). Важнейшим требованием к материалу режущей части резца для черновой обработки, т. е. для работы с боль шими нагрузками на инструмент, является обеспечение прочности. Для черновой обработки по корке при нерав номерном припуске и прерывистом резании в справоч
нике 116] рекомендуется твердый сплав ВК8 (табл. 3, с. 116). Сплав этой марки содержит 8 % Со и является достаточно прочным.
Пример 2. Выбрать материал режущей пластины резца, предназначенного для предварительного нарезания резьбы
на заготовке из |
стали 40Х. |
Р е ш е н и е . |
Для обработки заготовок из сталей ре |
комендуется твердый сплав титановольфрамовой группы (ТК). Для предварительного нарезания резьбы в справоч нике [16] рекомендуются твердые сплавы Т15К6 и Т14К8 (табл. 3, с. 117), так как в этом случае осуществляется
резание по |
предварительно обработанной поверхности |
без ударных нагрузок. Принимаем сплав Т15К6. |
|
Задача 1. |
Выбрать материал режущей пластины резца |
для заданных условий обработки. Обосновать выбор материала (табл. 10).
|
При решении задач кроме справочника |
[16] |
можно |
пользоваться также источниками [1, 2, 4, |
6, 7, |
10, 11, |
|
12, |
18]. |
|
|
№
вари |
М атериал заготовки |
анта |
|
1Сталь 20Х, ов = = 580 МПа
|
(«58 |
кгс/мм2) |
170 |
НВ |
2 |
Серый |
чугун, |
||
3 |
Сталь Ст5, ав = |
|
||
|
= 600 МПа |
|
|
|
4 |
(«60 |
кгс/мм2) |
200 |
НВ |
Серый |
чугун, |
|||
5 |
Ковкий чугун, |
150 НВ |
||
6 |
Сталь |
45, а в = |
|
|
|
= 700 МПа ' |
|
|
|
|
(«70 |
кгс/мм2) |
|
|
7Бронза Бр АЖ9-4, 120 НВ
8Сталь 45ХН, <тв =
= 750 МПа («75 кгс/мм2)
9 Сталь коррозионностойкая 40Х13, 200 НВ
10 Латунь ЛК80-3, 110 НВ
Вид обработки |
Х арактер |
|
||
обработки |
|
|||
Нарезание |
Черновая |
|
|
|
розьбы |
|
|
|
|
Растачивание |
Черновая |
|
без |
|
|
ударных |
|
нагру |
|
Обтачивание |
зок |
|
после |
|
Черновая |
||||
|
автогенной |
рез |
||
Подрезка |
ки |
|
|
|
Чистовая |
|
|
||
ТЛП11Л |
|
|
|
|
1ирцс1 |
Черновая с удар |
|||
Обтачивание |
||||
|
ными |
|
нагруз |
|
Обработка |
ками |
|
|
|
Чистовая |
|
|
||
фасонным |
|
|
|
|
резцом |
Черновая |
|
|
|
Растачивание |
|
|
||
Обтачивание |
Чистовая |
с |
ма |
|
|
лым |
сечением |
||
Прорезка паза |
среза |
|
(тонкая) |
|
Чистовая |
|
|
Растачивание
§ 2. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЛЕЗВИЯ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ
Пример 3. Выбрать геометрические элементы лезвия токарного проходного прямого резца с пластиной из твердого сплава, предназначенного для предваритель ного обтачивания напроход без ударных нагрузок за готовки из стали 45 с <тв = 700 МПа («70 кгс/мм2). Раз меры поперечного сечения корпуса резца 16x25 мм. Система станок—инструмент—заготовка жесткая.
Р е ш е н и е . 1. По справочнику [18] выбираем ра диусную форму передней поверхности резца с фаской II16 (табл. 29, с. 187). Фаску с отрицательным передним углом делают для упрочнения наименее прочного и наиболее нагруженного участка режущей кромки резцов с пластйной из твердого сплава, предназначенных для обработки заготовок из конструкционных сталей средней прочности.
№ |
|
|
|
П оперечное |
Система ста |
|
вари- |
М атериал заготовки |
Вид обработки |
М атериал инструм ента |
сечение |
н о к —ин стру |
|
держ авки |
||||||
анта |
|
|
|
м е н т -з а г о т о в к а |
||
|
|
|
резца, мм |
|||
|
|
|
|
|
1 |
Сталь 38ХА, ав = |
Растачивание |
|
в. упор |
Твердый |
сплаБ Т14К8 |
|||||||
|
= |
680 МПа |
|
черновое |
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
(« |
68 кгс/мм2) |
220 НВ |
Обтачивание |
|
напроход |
Керамика ЦМ-332 |
||||||
Серый |
чугун, |
|
|||||||||||
3 |
Сталь коррозионно-стой- |
чистовое |
сплошного |
Твердый |
сплав |
ВК6М |
|||||||
Подрезание |
|||||||||||||
|
кая 12Х18Н9, 160 НВ |
торца |
чистовое |
с |
ма |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
лым |
сечением |
среза |
|
|
|
|||
4 |
Ковкий |
чугун, |
150 НВ |
(тонкая) |
|
напроход |
Твердый |
сплав |
ВК8 |
||||
Обтачивание |
|
||||||||||||
5 |
Бронза |
Бр.АЖН 10-4-4, |
черновое |
|
напроход |
Быстрорежущая |
сталь |
||||||
Растачивание |
|||||||||||||
6 |
170 НВ |
40ХН, |
ав = |
чистовое |
|
напроход |
Р18 |
сплав |
T3GK4 |
||||
Сталь |
Обтачивание |
|
Твердый |
||||||||||
|
= |
700 МПа |
|
чистовое с |
малым |
се |
|
|
|
||||
7 |
( « |
70 кгс/мм2) |
170 НВ |
чением среза |
(тонкое) |
Твердый |
сплав |
ВКЗ |
|||||
Серый |
чугун, |
Подрезание торца втул |
|||||||||||
8 |
Сталь |
40ХНМА, ов = |
ки чистовое |
|
напроход |
Твердый |
сплав |
Т5КЮ |
|||||
Растачивание |
|||||||||||||
|
= |
850 МПа |
|
черновое |
|
|
|
|
|
|
|
||
9 |
( » |
85 кгс/мм2) |
|
Обтачивание в упор Быстрорежущая сталь |
|||||||||
Латунь ЛКС 80-3-3, |
|||||||||||||
10 |
90 НВ |
чугун, |
190 НВ |
чистовое |
|
паза |
чер |
Р6М5 |
сплав |
ВК8 |
|||
Серый |
Прорезание |
|
Твердый |
новое
1
25Х 25 |
Нежесткая |
16Х 25 |
Жесткая |
?5Х 40 |
|
20X30 |
Недостаточно |
25X25 |
жесткая |
Нежесткая |
|
16X25 |
Жесткая |
25Х 40 |
Недостаточно |
30X30 |
жесткая |
Нежесткая |
|
20X30 |
Жесткая |
12Х 20 |
Недостаточно |
|
жесткая |
Радиусная лунка обеспечивает завивание сходящей стружки.
2. |
Главный |
передний |
угол у |
= |
15° (табл. 30, с. |
188); |
для |
конструкционной стали <хв -< |
100 кгс/мм2. |
фаске |
|||
3. |
Главный |
передний |
угол |
на |
упрочняющей |
|
Уф = |
—3 ... —5° (табл. 30, с. 188); |
принимаем уф = |
—5°. |
4. Главный задний угол на пластине из твердого
сплава а |
= |
12° (табл. 31, с. 190); на державке а + 3° = |
= 12° + |
3° = 15°. |
|
5. Угол |
наклона кромки к — 0, так как осуществля |
ется точение без ударных нагрузок (в табл. 30 значение
угла |
не приведено). |
6. |
Главный угол в плане ф. = 3 0 ... 60° (табл. 31, |
с. 190), так как по условию задачи точение производится напроход при жесткой системе станок—инструмент—
заготовка; принимаем |
ф = |
45°. |
7. Вспомогательный |
угол |
в плане ф! = 15° (табл. 31, |
с.190), так как обработка осуществляется проходным резцом с пластиной из твердого сплава без врезания.
8.Радиус вершины лезвия г — 1 мм, так как резец проходной с пластиной из твердого сплава, с корпусом сечением 16x25 мм (табл. 32, с. 190 и табл. 4, примеч. 3,
с.420).
9.Размеры радиусной (стружкоотводящей) лунки
(табл. 29, с. 187): ширина лунки В = 2 ... 2,5 мм; радиус лунки R = 4 6 мм; глубина лунки h = 0,1 ... 0,15 мм. Так как при черновой обработке снимается стружка большего сечения, чем при чистовой, принимаем наиболь шие значения размеров лунки: В = 2,5 мм; R = 6 мм; h — 0,15 мм.
Задача 2. Выбрать значения геометрических элементов
лезвия резца для заданных условий обработки (табл. 11). |
||||
При |
решении задач кроме справочника |
[18] |
можно |
|
пользоваться также источниками [1, |
2, 4, 7, |
10, |
11, 12]. |
|
|
§ 3. ЭЛЕМЕНТЫ РЕЖИМОВ |
РЕЗАНИЯ. |
|
|
|
ОСНОВНОЕ (ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ) ВРЕМЯ |
|
||
|
Пример 4. Определить скорость главного дви |
|||
жения |
резания при обработке заготовки диаметром D = |
= 120 мм на токарном станке с частотой вращения шпин
деля п = 500 |
мин-1. |
|
|
|
|
Решение. Скорость главного движения резания при |
|||||
ТОЧеНИИ |
nDn |
з 14. 1 2 0 -5 0 0 |
, оп , |
, |
<х |
v = Тооо”= — Гооо— = 189м/мин 3>2 м^с)*
Wa |
D |
п, |
№ |
D, |
п, |
Лэ |
D |
1П, |
вари ан та |
мм |
мни*”1 |
варианта |
мм |
мин” 1 |
в ар и |
мм |
мин-1 |
|
|
|
|
|
|
анта |
|
|
1 |
80 |
8 6 0 |
5 |
220 |
250 |
8 |
9 5 |
6 3 0 |
2 |
150 |
31 5 |
6 |
180 |
3 1 5 |
9 |
110 |
40 0 |
3 |
45 |
1600 |
7 |
30 |
2 0 0 0 |
10 |
6 0 |
1000 |
4 |
70 |
1250 |
|
|
|
|
|
|
13. Данные |
к задаче 4 |
|
|
|
|
|
|
№ |
|
|
V |
№ |
|
|
V |
D, мм |
|
|
D, мм |
|
|
||
вари ан та |
м/мин |
м/с |
вари ан та |
м/мин |
м/с |
||
|
|
|
|
||||
1 |
140 |
88 |
1,47 |
6 |
64 |
200 |
3 ,3 3 |
2 |
37 |
233 |
3 ,8 9 |
7 |
160 |
80 |
1,33 |
3 |
9 0 |
177 |
2 ,9 5 |
8 |
54 |
170 |
2 ,8 4 |
4 |
120 |
119 |
1,98 |
9 |
43 |
216 |
3 ,6 |
5 |
72 |
280 |
4 ,6 7 |
10 |
210 |
133 |
2 ,2 2 |
Задача 3. Определить скорость главного движения резания при обтачивании заготовки диаметром D на токарном станке с частотой вращения шпинделя п (табл. 12).
Пример 5. Определить частоту вращения шпинделя станка при обтачивании заготовки диаметром D = 80 мм на токарном станке со скоростью главного движения
резания v = |
215 |
м/мин |
(«3,6 м/с). |
токарного |
Р е ш е н и е . |
Частота вращения шпинделя |
|||
станка |
ЮООр |
1000-215 = 860 мин-1. |
|
|
|
|
|||
|
|
пD |
3 ,1 4 - 8 0 |
|
Задача 4. Определить частоту вращения (мин-1) шпин |
||||
деля станка |
(табл. 13) |
при обтачивании заготовки диа |
||
метром D (мм) на токарном станке со скоростью главного |
||||
движения резания v (м/мин). |
подачи v8 |
|||
Пример 6. |
Определить скорость движения |
при обтачивании заготовки на токарном станке с частотой
вращения шпинделя п = 1000 мин"1; подача |
резца за |
один оборот шпинделя S 0 = 0,26 мм/об. |
резца |
Р е ш е н и е . Скорость движения подачи |
|
ve = S 0n = 0,26*1000 = 260 мм/мин. |
|
№ |
П , |
s0, |
№ |
П, |
So. |
I N2 |
я, |
So, |
варианта |
м ин” 1 |
мм/об вари ан та |
мин” 1 |
мм/об |
в ар и |
мин” ' |
мм/o f |
|
|
|
|
|
|
|
анта |
|
|
1 |
40 0 |
0.61 |
5 |
25 0 |
0 ,7 8 |
8 |
160 |
0 ,9 5 |
2 |
6 3 0 |
0 .4 3 |
6 |
1600' |
0 ,1 7 |
9 |
1250 |
0 ,2 3 |
3 |
200 |
0 ,8 7 |
7 |
86 0 |
° . 3 |
10 |
500 |
0 ,5 2 |
4 |
3 1 5 |
0 .7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
15. Данные к задаче 6 |
|
|
|
|
|
|
||
№ |
D |
Do |
й |
№ |
|
D |
Du |
d |
|
|
|
|
|
|
|
||
вари ан та |
|
мм |
|
вари ан та |
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
188 |
182 |
180 |
6 |
|
87 |
8 1 ,5 |
80 |
2 |
67 |
6 1 ,5 |
6 0 |
7 |
|
2 16 |
20 8 |
2 0 6 |
3 |
56 |
51 |
50 |
8 |
|
50 |
'4 3 , 5 |
4 2 |
4 |
120 |
114 |
112 |
9 |
|
140 |
132 |
130 |
5 |
95 |
8 8 ,5 |
87 |
10 |
|
7 3 |
6 6 ,5 |
65 |
Задача 5. Определить скорость движения подачи V, при обтачивании заготовки на токарном станке с частотой вращения шпинделя п ; подача резца за один оборот шпин
деля |
S 0 приведена в табл. |
14. |
|
|||
Пример 7. Определить глубину резания t при обта |
||||||
чивании заготовки диаметром D = |
150 мм на токарном |
|||||
станке |
в два перехода. |
|
|
|||
При предварительной обработке заготовка обтачи |
||||||
вается до Dо = |
142 мм, а при окончательной обработке — |
|||||
до d = |
140 мм. |
|
|
|
|
|
Р е ш е н и е . |
При предварительном обтачивании глу |
|||||
бина |
резания |
D — D0 |
|
|
|
|
|
|
, |
|
150— 142 |
. |
|
|
|
т — |
___________ ” |
— _________________ |
— А |
|
При |
окончательном |
обтачивании |
||||
|
|
4 _ |
D0 — d |
_ |
142— 140 |
ММ. |
|
|
1 “ |
2 |
“ |
2 |
|
|
|
|
Задана 6. Определить глубину резания t при обтачива нии заготовки диаметром D на токарном станке в два перехода. При переходе предварительной обработки за готовка обтачивается до D0, а при окончательной об работке — до d (табл. 15).
|
D |
d 1 |
т |
|
№ |
|
|
X |
о |
|
|
к |
||
вари |
|
мм |
S |
|
анта |
|
е |
СОS |
|
|
|
|
|
|
D |
<1 / |
1 |
|
|
|
№ |
|
|
X |
«о |
|
|
|
|
к |
|
||
|
вари |
|
мм |
S |
о |
|
о |
анта |
|
с |
с 5 |
о |
|
& |
|
|
|
<0 S |
& |
1 |
54 |
50 |
200 |
1000 |
0,32 |
45 |
6 |
43 |
40 |
55 1600 |
0,26 |
45 |
|
2 |
118 |
110 |
350 |
315 |
0,52 |
60 |
•7 |
64 |
60 |
80 |
1000 |
0,34 |
90 |
3 |
80 |
75 |
130 |
800 |
0,43 |
90 |
8 |
37 |
35 |
45 |
2000 |
0,17 |
45 |
4 |
72 |
71 |
60 |
1250 |
0,21 |
30 |
9 |
158 150 480 |
250 |
0,61 |
60 |
||
5 |
90 |
82 |
150 |
630 |
0,57 |
60 |
10 |
142 140 |
75 |
500 |
0,28 |
30 |
Пример 8. Определить основное время при продоль ном обтачивании напроход шейки вала OT-D = 70 мм до d = 64 мм на длине I = 200 мм. Частота вращения шпин деля станка п = 600 мин-1; подача резца S 0 = 0,4 мм/об. Обработка производится за один рабочийход. Резец
проходной с главным |
углом |
в плане ср = 45° |
|
|
|||
Р е ш е н и е . Основное время |
|
при точении |
|
|
|||
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
nS0 ' |
|
|
|
|
|
По условию известны все величины, входящие в фор |
|||||||
мулу, кроме длины рабочего хода резца |
L = I + у + |
А, |
|||||
где врезание резца у — t ctg q>; |
перебег |
резца |
А = |
1 |
|||
3 мм. |
|
|
|
1 глубина резания |
|
||
При числе рабочих ходов i = |
|
|
|||||
D — d |
|
|
мм; |
|
|
||
2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
тогда у = 3 ctg 45° = |
3x1 |
= 3 |
мм. |
|
образом, |
||
Принимаем перебег резца А = |
2 мм. Таким |
||||||
JL == 2QD -I- 3 “|“ 2 = |
205 мм; |
|
|
||||
rj, |
205-1 |
Л0С |
|
|
|
||
То = -боГОГ = 0>85 мин- |
|
|
|
Задача 7. Определить основное время при продольном обтачивании напроход заготовки диаметром D (мм) до диаметра d (мм) на длине / (мм). Частота вращения шпин деля п\ подача резца S0. Обтачивание производится за один рабочий ход. Резец проходной с главным углом в плане ф (табл. 16).
Пример 9. Определить основное время при подрезании сплошного торца заготовки диаметром D — 165 мм на токарном станке за один проход. Частота вращения шпин-
Кв |
D |
h |
п, |
|
Sot |
Кв |
D |
h |
п, |
So, |
в ар и |
|
|
|
вар и |
|
|
||||
|
мм |
мин-1 мм/об |
|
мм |
мин” 1 |
мм/об |
||||
анта |
|
|
|
|
анта |
|
|
|
||
1 |
60 |
2 ,5 |
1000 |
0 |
,4 3 |
6 |
150 |
4 |
50 0 |
0 ,7 8 |
2 |
8 5 |
3 |
8 0 0 |
0 |
,5 2 |
7 |
45 |
2 ,5 |
1250 |
0 ,3 9 |
3 |
30 |
2 |
2 0 0 0 |
0 ,3 0 |
8 |
100 |
3 ,5 |
4 0 0 |
0 ,6 |
|
4 |
120 |
4 |
3 1 5 |
0 |
,7 |
9 |
9 0 |
3 ,5 |
6 3 0 |
0 ,5 7 |
5 |
70 |
3 |
8 0 0 |
0 |
,4 7 |
10 |
40 |
2 ,5 |
1250 |
0 ,3 4 |
деля п = |
480 мин"1; |
подача |
резца |
S 0 = 0,3 |
мм/об. При |
||||
пуск на обработку (на сторону) h '= |
3,5 мм. Резец проход- |
||||||||
ной отогнутый |
с углом |
ф = |
45°. |
|
|
|
|||
Р е ш е н и е . |
Основное время при точении Т0= — |
||||||||
Длина |
прохода |
резца |
при |
подрезке сплошного |
торца |
||||
L — |
|
А. Врезание резца у — t ctg ф. При |
числе |
||||||
рабочих |
ходов |
i = 1 |
глубина резания t = |
h = 3,5 мм. |
|||||
Тогда |
у |
= 3,5 ctg 45° = |
3,5 |
мм. |
Перебег |
резца |
А = |
||
= 1 ... 3 |
мм; |
принимаем |
А = 2 |
мм. |
|
|
|||
Таким |
образом, |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
L = |
+ 3,5 + 2 = |
88 мм; |
|
|
|||
|
|
|
гр |
88*1 |
п с 1 |
|
|
|
|
|
|
|
Г»= |
48ГО- = 0’61 МИН* |
|
|
Задача 8. Определить основное время при подрезании сплошного торца заготовки диаметром D (мм) на токарном станке за один рабочий ход. Припуск на обработку (на
сторону) h; |
частота вращения шпинделя п\ подача резца |
S 0. Резец |
проходной отогнутый с углом <р = 45° |
(табл. 17). |
|
Пример 10. Определить основное время при отрезании кольца от заготовки, имеющей форму трубы, на токарном станке резцом с пластиной из твердого сплава. Наружный диаметр заготовки D = 100 мм;'внутренний диаметр d = = 84 мм. Частота вращения шпинделя п = 250 мин-1; подача резца 5 0 = 0,14 мм/об.
Р е ш е н и е . Основное время