Исходные данные:

1. Заготовка - сталь 20

2. Предел прочности стали 20 - σ = 412 МПа, твердость по Бринеллю НВ = 163 МПа

3. Диаметр заготовки D= 80мм

4. Диаметр детали (после обработки) d= 75 мм

5. Длина обрабатываемой поверхности l = 150 мм

6. Требуемая шероховатость Ra=1мкм

7. Квалитет - 7

8.Станок-1К62

При расчете режима резания необходимо:

1) выбрать тип, размеры и геометрические параметры резца;

4) провести проверку выбранного режима резания по:

а) по мощности привода шпинделя станка,

б) по прочности механизма подач,

в) по прочности державки резца и

г) по прочности пластинки твердого сплава.

5) произвести расчет времени, необходимого для выполнения операции;

6) произвести расчет необходимого количества станков;

7) провести проверку эффективности выбранного режима резания и выбранного оборудования.

1. Выбор токарного резца………………………………………………………….Стр. 3

1.1. Выбор материала режущей части резца…………………………………..стр. 3

1.2. Назначение размеров резца…………………………………………………стр. 3

1.3. Назначение геометрических параметров режущей части резца……….стр. 3

2. Назначение глубины резания…………………………………………………...стр. 3

3. Назначение величины подачи…………………………………………………..стр. 3

4. Определение скорости резания…………………………………………………стр. 4

4.1. Определение скорости резания …………………………………………….стр. 4

4.2. Определение частоты вращения шпинделя по расчетной

скорости резания………………………………………………………………….стр. 5

4.3. Уточнение частоты вращения шпинделя по паспорту станка………...стр. 5

4.4. Определение фактической скорость резания ……………………………стр. 5

5. Проверка выбранного режима резания………………………………………стр. 5

5.1. Проверка по мощности привода шпинделя станка……………………...стр. 5

5.2 Проверка по прочности механизма продольной подачи станка………..стр. 6

5.3 Проверка по прочности державки резца…………………………………...стр. 7

5.4. Проверка по прочности пластинки твердого сплава резца……………..стр. 7

6. Расчет времени выполнения операции………………………………………...стр. 7

6.1. Расчет основного времени……………………………………………………стр. 7

6.2. Расчет штучного времени……………………………………………………стр. 8

7. Расчет потребности в оборудовании……………………………………………стр. 8

8. Технико-экономическая эффективность………………………………………стр. 8

8.1. Коэффициент основного времени…………………………………………..стр. 8

Коэффициент использования станка по мощности……………………...стр. 8

9. Факторы, влияющие на режимы резания……………………………..………стр. 9

9.1. Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ)………………………………..стр. 10

9.2. Вид токарной обработки……………………………………………………...стр. 11

9.3. Подача и глубина резания……………………………………………………стр.12

9.4. Сечение державки резца……………………………………………………...стр. 13

9.5. Допустимая величина износа резца…………………………………………стр. 14

9.6. Состояние поверхности обрабатываемого материала и

химический состав………………………………………………………………...стр. 14

9.7. Скорость резания и стойкость……………………………………………….стр. 14

Список литературы………………………………………………………………….стр. 16

ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………………………………...стр. 17

1. Выбор токарного резца

1.1 Выбор материала режущей части резца

Исходя из общего припуска на обработку и требований к шероховатости поверхности обработку проводим в три прохода (черновое - 1 и чистовое точение - 2). По табл.2П выбираю материал пластинки из твердого сплава:

для чернового точения - Т5К10,

для чистового точения - Т15К6.

1.2. Назначение размеров резца

Для станка 1К62 с высотой центров 200 мм размеры сечения державки резца принимаю: НхВ = 25х16 мм.

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

1.3. Назначение геометрических параметров режущей части резца

В зависимости от материала режущей части резца и условий обработки выбираю одинаковую форму передней поверхности резцов (для чернового и чистового точения) по табл. ЗП: номер ІІ б - плоская, с отрицательной фаской. Согласно ГОСТ на токарные резцы по таблицам 5П - 7П выбираю геометрические параметры резцов: ,
,
,
,
,
,

Назначение глубины резания

Глубину резания tследует брать, равной припуску на обработку на данной операции.

,

где D– диаметр заготовки, мм;

d– диаметр после обработки, мм.

При черновом точении:

При чистовом точении:

;

Назначение величины подачи

При черновой обработке подачу выбираю по таблице 10П в зависимости от обрабатываемого материала, диаметра заготовки и глубины резания в пределах 0,6-1,2 мм/об. Принимаю = 0,8 мм/об.

При чистовой обработке подачу выбираю по таблице 9П в зависимости от шероховатости поверхности и радиуса при вершине резца, который принимаю равным 1,2 мм,

Выбранные подачи уточняю по паспортным данным станка. 1К62 по приложению. Назначаю следующие подачи = 0,78 мм/об,= 0,11 мм/об.,= 0,07 мм/об.

4. Определение скорости резания

4.1. Определяю скорость резания v , м/мин. по формуле:

где - коэффициент, зависящий от условий обработки (по табл.11П для черновой обработки
= 340; для чистовой -
= 420);

Т - стойкость резца, мин (принимаем
= 30 мин);

х, у, m - показатели степени (табл. 11П);

- общий поправочный коэффициент, представляющий собой произведение отдельных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора на скорость резания.

Для резцов с пластиной из твердого сплава равно:

где
- общий поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала табл. 12П,иnнаходим по табл. 1ЗП:

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

- поправочный, коэффициент, учитывающий материал режущей части, по табл. 15П -
= 0,65;
= 1,0;

- поправочный коэффициент, учитывающий главный угол в плане резца, по табл. 16П - для φ = 45°
= 1,0;

- только для резцов из быстрорежущей стали;

- поправочный коэффициент, учитывающий вид обработки, по табл.17П
= 1,0.

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

Показатели степени х, у и mпо табл.11П

для черновой обработки - (приSсв. 0,7 мм/об),

для чистовой обработки - (приSдо 0,3 мм/об).

Скорость резания, м/мин, равна:

5. Приемы нарезания резьбы резцами. Винтовую канаеку прорезают за несколько черновых и чистовых проходов. В конце каждою прохода поперечным движением па себн резец быстро выводят из канавки и обратным ходом станка возвращают суппорт в исходное положение.

Подачу резца па глубину резания можно выполнять различными способами.

При черновых проходах, когда срезается относительно толстая и жесткая стружка, канавку следует прорезать так, чтобы резец резал только одной режущей кромкой, В против но м случае стружки, срезаемые обеими кромками, сталкиваются, тормозят друг друга и резание затрудняется.

Дли того чтобы резец резал одной режущей кромкой, его подают в начале каждого прохода поперечно на глубину резания и продольно. Отношение продольной подачи, выполняемой по лимбу верх них салазок, к поперечной примерно составляет: для метрических резьб"- 0,6, для дюймовых - 0,5.

Тот же результат можно получить при подаче резца параллельно одной из сторон профиля резьбы верхними салазками. Для этого их разворачивают под углом 60° к оси центров станка (для метрических резьб) или 62°30" (для дюймовых резьб). Лучше для этой цели применить односторонний резец. У которого можно заточить положительный передний угол у и тем значительно облегчить процесс резания.

При чистовых проходах, когда срезаются топкие струйки и профилю резьбы придается требуемая форма и чистота, резец углубляют в канавку только поперечной подачей, как показано на 210, г.

Возвращение суппорта в исходное положение после каждого прохода н большинстве случаев выполняется обратным ходом станка. Для сокращения потерь времени на холостые движения обратное вращение шпинделя совершается быстрее прямого. Однако при па резании длинных резьб в некоторых случаях маточную гайку можно выключать и отводить суппорт в исходное положение ручной или ускоренной механической подачей. Так можно поступать только при нарезании четных резьб, когда uiar ходового винта 5к делится без остатка на шаг нарезаемой резьбы Sv. Например, при 5Л=12 мм четными будут резьбы с шагом Sp = 0,25; 0,5; 1,5; 2; 3; 4; b; 12. В этом случае при включении маточной ганки в любом исходном положении суппорта обеспечивается попадание резца в предварительно прорезанную винтовую канавку.

Левые резьбы в отличие от правых нарезаются при движении резца от передней бабки к задней.

Вопроса н задания для повторения

I. Когда применяется нарезание ре.льб резиаш?

а. Изобразите геометрию резьбовых резцов.

3, Укажите особенности ч применение резьбовых гребенок.

4, Как выполняется установка резьбовых резцов на станке?

5, Как подготавливают поверхности заготовок под резьбу?

б. Как выполняют настройку станка на шаг при нарезании стандартных н специальных резьб?

7. Подберите сменные колеса гитары для нарезания резьб с шагом 13 мм. 21 мм, 9п на I", если шаг ходового винта мм,

8. Укажите способы прорезания винтовых канавок.

9. Когда можно выключать маточную гайку при возвращении суппорта в исходное положение?

Торцы и уступы обрабатывают подрезными, проходными отогнутыми или проходными упорными резцами. Подрезной резец, рисунок - а) предназначен для обработки наружных торцовых поверхностей. При подрезании торца подача резца осуществляется перпендикулярно оси обрабатываемой детали. Подрезной резец, рисунок - б) позволяет обрабатывать различные торцовые и другие поверхности с продольной и поперечной подачами. Подрезные резцы изготовляют с пластинами из быстрорежущих сталей и твердых сплавов. Главный задний угол α=10-15 градусов, передний угол γ выбирают в зависимости от обрабатываемого материала. Проходным отогнутым резцом, рисунок - в) можно выполнять подрезку торца при поперечной подаче S2 и обтачивание при продольной подаче S1 резца. Проходным упорным резцом, рисунок - г) можно подрезать торцы и обтачивать уступы при продольной подаче S1. Резцы для подрезания торцов должны устанавливаться точно по оси детали, иначе на торце детали остается выступ. При большом диаметре торцовой поверхности припуск снимают с поперечной подачей в несколько проходов. Уступы более 2-3 мм подрезают проходными резцами в несколько приемов. Сначала уступ образуется при продольной подаче S1 резца, а затем подрезается при поперечной подаче S2, рисунок - д).

Режимы резания . При подрезании торцов и уступов поперечная и продольная подачи определяются так же, как и при обтачивании цилиндрических поверхностей. Поперечная подача обычно берется меньше продольной. Для черновой обработки торцов рекомендуются поперечные подачи 0,3-0,7 мм/об при глубине резания 2-5 мм, а для чистовой обработки 0,1-0,3 мм/об при глубине резания 0,7-1 мм. Скорость резания для обработки торцов и уступов обычно на 20% выше, чем при обработке наружных цилиндрических поверхностей, так как время участия резца в процессе резания незначительно и он не успевает нагреться до критической температуры.

Растачивают отверстия на токарных станках расточными резцами (рис. 118). В зависимости от вида растачиваемого отверстия различают: расточные резцы для сквозных отверстий (рис. 118, а) и расточные резцы для глухих отверстий (рис. 118, б). Эти резцы отличаются между собой главным углом в плане ф. При растачивании сквозных отверстий (рис. 118, а) главный угол в плане ф = 60°. Если растачивается глухое отверстие с уступом 90°, то главный угол в плане ф = 90° (рис. 118, б) и резец работает как упорно-проходной или ф = 95° (рис. 118, в) - резец работает с продольной подачей как упорно-проходной, а затем с поперечной подачей как подрезной.

Углы заточки расточных резцов

На рис. 118 показаны углы заточки расточных резцов, которые выбираются в основном такими же, как у резцов для наружного точения, за исключением заднего угла а, который для расточных резцов обычно имеет повышенное значение. Величина заднего угла зависит от диаметра растачиваемого отверстия: чем меньше диаметр отверстия, тем больше должен быть задний угол резца .

Рис. 118. Расточные резцы, оснащенные пластинками твердого сплава : а - проходной для обработки сквозных отверстий, б и в - упорно-проходной для обработки глухих отверстий

Сложность операции

Растачивание - операция более сложная, чем наружное обтачивание поверхностей , так как:

1. при растачивании размер поперечного сечения резца должен быть значительно меньше диаметра отверстия, а вылет резца из резцовой головки несколько больше длины растачиваемого отверстия (рис. 119), поэтому при растачивании отверстия значительной длины возможен изгиб резца, а при высоких скоростях резания - сильные вибрации. Следовательно, такие резцы не дают возможности срезать стружку большого сечения;
2. при растачивании менее удобно наблюдать за работой резца, так как резание происходит внутри отверстия.

Для растачивания отверстий диаметром до 70 мм токарь-новатор В. К. Семинский предложил специальный расточный резец, оснащенный пластинкой из твердого сплава (рис. 120). Стержень резца имеет квадратное сечение по всей длине, рабочая часть резца повернута путем скручивания при изготовлении на угол 45° относительно опорной части. Такой резец отличается повышенной жесткостью по сравнению с обычным расточным резцом и допускает увеличение сечения стружки в 4-5 раз. При работе таким резцом с повышенной скоростью резания не наблюдается вибраций даже при значительном вылете державки.

Рис. 120. Расточный резец, оснащенный пластинкой твердого сплава , конструкции В. К. Семинского

Чтобы повысить виброустойчивость резца , токарь-новатор В. Лакур предложил новую конструкцию расточного резца с пластинкой из твердого сплава (рис. 121). Особенностью этих резцов является то, что их главная режущая кромка расположена на уровне нейтральной оси стержня. Такое расположение режущей

Рис. 121. Расточный резец конструкции В. Лакура

кромки обеспечивает резцам значительное повышение виброустойчивости и, как следствие, дает возможность работать на больших скоростях резания и достигать улучшения чистоты обработанной поверхности.

Рис. 122. Оправка с резцом для растачивания сквозного отверстия

Установка резца

Отверстия большой длины растачивают резцами, закрепленными в специальных массивных оправках, размеры которых зависят от диаметра отверстия и его длины. Замена цельного расточного резца небольшим резцом, вставленным в расточную оправку, дает значительную экономию дорогостоящего инструментального материала. Способ крепления резца в оправке зависит от ее назначения. На рис. 122 показана оправка для растачивания сквозного отверстия; здесь резец расположен на значительном расстоянии от конца оправки. Для растачивания глухих отверстий резец крепится таким образом, что несколько выступает за передний торец оправки.

Перед растачиванием отверстия необходимо установить резец на требуемый диаметр по лимбу винта поперечной подачи, а затем расточить отверстие ручной подачей на длину 2-3 мм. Измерив диаметр штангенциркулем или другим измерительным прибором и убедившись в правильности размера, растачивают отверстие на остальную длину. Особенно важно правильно установить резец на требуемый диаметр при чистовом растачивании.

Положение режущей кромки резца зависит от вида растачивания. При черновом растачивании режущую кромку рекомендуется устанавливать на высоте центров или немного ниже. При чистовом растачивании режущую кромку нужно располагать выше линии центров примерно на 1/100 диаметра отверстия, учитывая, что вследствие силы, возникающей от сопротивления срезаемой стружки, резец может быть отжат вниз.