Файл: Методичка по машиностроению.pdf

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина

В.Н. Байкалова, A.M. Колокатов, И.Д. Малинина

РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ

Методические рекомендации по курсу «Технология конструкционных материалов и материаловедение»

(раздел «Обработка конструкционных материалов резанием»)

Москва 2000

УДК 631

Рецензент:

кандидат технических наук, заведующий кафедрой сопротивления материалов Московского государственного агроинженерного университета

имени В.П. Горячкина

Н.И. Бочаров

Авторы: Байкалова В.Н., Колокатов A.M., Малинина И.Д.

Расчет режимов резания при точении. Методические рекомендации по курсу «Технология конструкционных материалов и материаловедение» (раздел «Обработка конструкционных материалов резанием»). Методические рекомендации разработаны с учетом требований Минобразования РФ по изучению технологии конструкционных материалов для студентов специальностей: 311300 «Механизация сельского хозяйства», 150200 «Автомобили и автомобильное хозяйство», 072000 «Стандартизация и сертификация (в АПК)», 311900 «Технология обслуживания и ремонта машин в агропромышленном комплексе», 030500 «Профессиональное обучение (Агроинженерия»), 0608000 «Экономика и управление на предприятии». М.: МГАУ им. В.П. Горячкина, 2000. с.

В методических рекомендациях даны общие теоретические сведения о точении, изложена последовательность расчета режима резания при точении на основе справочных данных. Методические рекомендации могут быть использованы при выполнении домашнего задания, в курсовом и дипломном проектировании студентами факультетов ТС в АПК, ПРИМА и инженернопедагогического, а также при проведении практических и научно- исследовательских работ.

© Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина, 2000

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Назначение режимов резания является важным элементом при разработке технологических процессов изготовления или ремонта деталей на металлорежущих станках, Причем, самой распространенной является обработка ^токарных станках.

Специалисты – инженеры-механики по ремонту и эксплуатации сельскохозяйственной техники должны уметь назначать режимы резания при обработке деталей на основных типах металлорежущих станков.

Студенты механических специальностей сталкиваются с вопросами назначения режимов резания при выполнении домашних заданий по курсам кафедры технологии машиностроения, выполнении курсового проекта по «Технологии машиностроения» и дипломных проектов.

1.1.Классификация токарных резцов

Токарные резцы классифицируют по ряду отличительных признаков: виду обработки, инструментальному материалу, характеру обработки и др. (табл. 1П)х) Большинство резцов изготовляют составными – режущая часть из инструментального материала, крепежная часть из обычных конструкционных сталей (У7, сталь 45 и др.);

1.2.Основные виды точения

К основным видам точения относятся: продольное наружное точение, поперечное наружное точение (подрезка торца), отрезание, прорезание, внутреннее продольное точение (расточка). На рис. 1 приведена схема продольного наружного точения, на которой обозначены поверхности заготовки при резании и указаны главное движение резания, движение подачи и элементы режима резания. На рис. 2–3 приведены некоторые схемы точения.

Для различных видов точения применяются резцы определенных типов. Для продольного наружного точения – проходные прямые и проходные упорные; для поперечного – подрезные, фасонные; для отрезания заготовки и прорезания канавок – отрезные и канавочные; для внутреннего продольного точения – расточные.

1.3.Влияние углов резца на процесс резания

Углы резца рассматриваются в главной Рv и вспомогательной Рτl. секущих плоскостях и в плане (рис. 4). Углы режущей части резца влияют на процесс резания. Задние углы α и α1, уменьшают трение между задними поверхностями инструмента и поверхностью обрабатываемой заготовки, что ведет к снижению силы резания и уменьшению износа резца; однако

х) Таблицы даны в приложениях.

чрезмерное увеличение заднего угла приводит к ослаблению режущей кромки резца. Рекомендуется при обработке стальных и чугунных деталей задние углы выполнять в пределах 6–12º.

Рис. 1. Схема наружного точения (обтачивания);

1 – обрабатываемая поверхность; 2 – обработанная поверхность; Rr – поверхность резания; D – диаметр обрабатываемой поверхности; d – диаметр обработанной поверхности; Dr – главное движение резания; Ds – движение подачи; t – глубина резания; Sv – подача на оборот; А, Б – точки обрабатываемой и обработанной поверхностей, находящиеся на поверхности резания.

Рис. 2. Схемы поперечного точения (а), отрезания (прорезания) заготовки (б)

Рис. 3. Растачивание отверстий: а-сквозных; б –глухих

Рис. 4. Углы токарного резца в статическом состоянии:

1 – след главной секущей плоскости Рτ; 2 – след вспомогательной секущей плоскости Pτl; 3 – след основной плоскости Pv; 4 – след плоскости резания Рп.

С увеличением переднего угла γ уменьшается работа, затрачиваемая на процесс резания, и уменьшается шероховатость обрабатываемой поверхности. При обработке мягких сталей γ = 8–20°, а при обработке весьма твердых сталей делают даже отрицательный угол γ = –5... –10°.

Главный угол в плане φ определяет соотношение между радиальной и осевой силами резания. При обработке деталей малой жесткости φ берут близким или равным 90°, так как в этом случае радиальная сила, вызывающая изгиб детали, минимальна. В зависимости от условий работы принимают φ = 10–90°. Наиболее распространенной величиной угла резца в плане при обработке на универсальных станках является φ = 0–45°. Вспомогательный угол в плане φ = 0–45°, наиболее распространен φ1 = 12–15°.

Угол наклона главной режущей кромки λ определяет направление схода

стружки. При положительном угле λ стружка имеет направление на обработанную поверхность, при отрицательном λ – на обрабатываемую поверхность. Чаще всего угол λ равен 0º. Не рекомендуется при чистовой обработке принимать положительный угол λ.

1.4. Дробление стружки

В процессе обработки сливная стружка часто мешает проводить высокопроизводительно процесс, точения, так как она запутывается вокруг детали и инструмента и вынуждает часто прекращать обработку с целью ее удаления.

Для обеспечения скоростного точения вязких сталей применяют ряд способов дробления стружки в пpoцecсе обработки:

− подбор геометрии инструмента и режимов резания; − изготовление на передней поверхности резцов стружколомных лунок

(рис. 5) и уступов (порожков); − установка на передней поверхности накладных стужколомов (рис. 6).

Дробление стружки можно обеспечить путем придания главной режущей кромке положительного угла + λ, заточки отрицательного переднего угла γ = 10–15° и соответствующего сочетания глубины резания t и подачи S в пределах t/S = 5–8.

Рис. 5. Резец со стружколомной лункой

Рис. 6. Резец с накладным стружколомом и стружкоотражательным экраном

1.5. Оптимальный износ резцов

В процессе резания происходит интенсивное трение поверхностей режущей части инструмента об обработанную поверхность, поверхность резания и трение стружки о переднюю поверхность. Процесс трения сопровождается значительным выделением тепла за счет трения и пластической деформации срезаемого слоя металла.

Эти явления, сопутствующие процессу резания, приводят к износу инструмента по передней и задним поверхностям. Инструмент может нормально работать до какого-то предельно допустимого износа, величина которого определяет стойкость инструмента, измеряемую в минутах, которая характеризует собой время его непрерывной работы до переточки.

Характер износа представлен на рис. 7, 8. Величины допускаемого износа резцов h3, приведены в табл. 2.

а б Рис. 8. Новый (а) и изношенный (б) резцы

Рис. 8, Параметры износа резца: h3 – no задней поверхности; hл, В – по передней поверхности)

2.МЕТОДИКА НАЗНАЧЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНОГО РЕЖИМА РЕЗАНИЯ

Рациональным (наивыгоднейшим) режимом резания будет такой, при котором деталь требуемого качества изготовляют при минимальных затратах средств (с учетом затрат на инструмент). Этот режим соответствует экономическому периоду стойкости инструмента.

При назначении рационального режима резания необходимо учесть следующее; марку обрабатываемого материала, его физико-механические свойства, состояние его поверхности, вид точения, характер обработки (черновая или чистовая), условия обработки (непрерывное или прерывистое) и др. Предварительно выбирается тип токарного резца (по табл. 1 приложений).

Порядок назначения режима резания следующий.

2.1.Выбор материала, геометрических параметров режущей части и размеров токарных резцов

2.1.1. Выбор материала режущей части резца

На выбор материала режущей части токарных резцов оказывают влияние условия и вид обработки (прерывистое или непрерывное резание, наличие литейное корки, чистовое, черновое и др.), а также обрабатываемый материал. Режущая часть токарных размеров изготавливается из металлокерамических, минералокерамических, безвольфрамовых твердых сплавов, реже из быстрорежущей стали и сверхтвердых материалов. Твердые сплавы в виде пластин соединяют с крепежной частью с помощью пайки или специальных высокотемпературных клеев, многогранные твердосплавные пластины закрепляют прихватами, винтами и т.п.

Рекомендуемые материалы для режущей части токарных резцов приведены втабл.2П.

2.1.2. Определение геометрических параметров режущей части и размеров резца

Размеры резцов определяют в зависимости от, их отличительных признаков (см. табл. 1П). Размеры поперечного сечения державки резца берут ъ зависимости от высоты центров станка, на котором выполняется работа. При высоте центров 150–160 мм рекомендуется сечение державки В х Н = 12 х 20 мм) (где В – ширина. Н – высота), при высоте центров 180–200 мм – от 12 х 20 до 16 х 25 мм, при высоте центров 250–300 мм – от 16 х 25 до 20 х 32 мм.

Для токарных станков моделей 1А62, 1А62Б, 1А62Г, 1В62Г, 1К62, 16К20 высота центров составляет 200 мм, для модели 1А616 – 160 мм.

Размеры токарных проходных отогнутых резцов с пластинками из твердого сплава приведены на рис. 9 и в табл. ЗП. Примеры условного обозначения правого резца сечением Н х В = 25 х 16 мм, с углом врезки пластинки в стержень 0º, с пластинкой из твердого сплава марки Т15К6 или Т5К10:Резец 2102-0055 Т15К6ГОСТ 18877-73,

Резец 2102-0055 Т5К10 ГОСТ 18877-73.

Рис. 9. Основные параметры проходного отогнутого резца

В условиях серийного и массового производства применяются резцы с механическим креплением многогранных твердосплавных пластин и минералокерамики. Применение многогранных твердосплавных неперетачиваемых пластин на резцах обеспечивает;

− сокращение вспомогательного времени на смену и переточку резцов; − повышение стойкости на 20-25 % по сравнению с напаянными резцами;

− сокращение затрат на инструмент в 2-3 раза и потерь вольфрама и кобальта в 4-4,5 раза;

− упрощение инструментального хозяйства; − уменьшение расхода абразивов на заточку.

Многогранные пластины различных форм имеют плоскую переднюю поверхность с выкружкой или вышлифованные лунки и могут быть с отверстием или без него.

Сверхтвердые инструментальные материалы предназначены для чисто вой обработки материалов с высокими скоростями резания (св. 500 м/мин), а также материалов с большой твердостью (HRC > 60). Наиболее распространенными сверхтвердыми материалами являются материалы на основе кубического нитрида бора.

Изготовляют резцы, оснащенные режущими пластинами из композита, причем режущие элементы могут быть как перетачиваемыми, так и в виде многогранных неперетачиваемых пластин.

В зависимости от материала режущей части резца и условий обработки выбирается форма передней поверхности резца (табл. 4П).

Углы режущей части резцов в зависимости от условий обработки обрабатываемого материала, материала режущей части и формы передней поверхности определяются по табл. 5П - 7П.

2.2. Назначение глубины резания

Глубину резания t следует брать, равной припуску на обработку на данной операции. В табл. 6 указаны рекомендуемые, значения припуска для обработки, наружных цилиндрических поверхностей. Если припуск нельзя снять за один рабочий ход, то число проходов должно быть возможно меньшим (два рабочих хода: черновой и чистовой):

t = D 2−d ,

где D – диаметр заготовки, мм (диаметр заготовки следует брать с учетом плюсового допуска на се изготовление); d – диаметр после обработки, мм.

Например, припуск на черновое точение (на диаметр) равен 4,4+1,3-0,6 мм. Следовательно, максимальная глубина резания при черновом точении равна:

tmax = 4,4 + 1,3/2 = 2,85 ≈ 2,9 мм,

минимальная глубина резания

tmin = 4,4 – 0,6/2 = 1,9 мм.

В техническую карту механической обработки детали следует записать при черновом точении глубину резания t = 2,9/1,9 мм. Расчет мощности резания при черновом точении следует вести по максимальной глубине резания t = 2,9

мм. При чистовой обработке глубина резания зависит от требуемых точности и шероховатости обработанной поверхности. При параметре шероховатости поверхности до Rz = 20 мкм включительно глубина резания рекомендуется 0,5– 2 мм, при Rz ≤ 0,8 мкм – 0,1–0,4 мм.

В свою очередь, величина припуска зависит от ряда факторов, а именно от размера изготовляемой детали, метода получения заготовки, масштабов производства (числа изготовляемых деталей) и т.п.

Заготовками могут являться прокат (круглый, квадратный и др.), поковки, штамповки, отливки. Припуск на сторону для штамповок колеблется в пределах 1,5–7. мм, для поковок – 2,5–20 мм, для отливок 3–30 мм.

2.3. Назначение величины подачи

При черновой обработке выбирают максимально возможную подачу, исходя из прочности и жесткости системы станок – приспособление – инструмент – деталь, мощности привода станка и других ограничивающих факторов.

При чистовой обработке подачу выбирают в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обработанной поверхности.

Значения подач приведены в табл. 9П, 10П.

После выбора подачи по справочным таблицам Sm ее уточняют по паспорту станка и выбирают фактическую Sф – ближайшую (меньшую).

2.4. Определение скорости резания

Скорость резания, допускаемую режущими свойствами инструмента, рассчитывают по следующим формулам:

3.5. Проверка выбранного режима резания

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