Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Процессы формообразования и инструменты»
КОМИТЕТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
государственное бюджетное ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ учреждение
«Себряковский технологический техникум»
Методические указания
к практическим занятиям
по дисциплине «Процессы формообразования и инструменты» для студентов специальности 15.02.01 Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям)
Михайловка, 2016 г
СОДЕРЖАНИЕ
Пояснительная записка 3
1. Практическая работа № 1. Расчет технологических параметров процесса литейного производства 4
2. Практическая работа № 2. Расчет технологических параметров процесса ручной дуговой сварки штучными электродами 9
3. Практическая работа № 3. Расчет технологических параметров процесса резания 15
4. Практическая работа № 4. Расчет физических явлений при токарной обработке 19
5. Практическая работа № 5. Расчет технологических параметров процесса при сверлении, зенкеровании и развертывании 25
6. Практическая работа № 6. Расчет технологических параметров процесса резания при фрезеровании 31
7. Практическая работа № 7. Расчет технологических параметров процесса резания при резьбонарезании 36
8. Практическая работа № 8. Расчет технологических параметров процесса резания при нарезании зубьев зубчатых колес 40
9. Практическая работа № 9. Расчет технологических параметров процесса резания при протягивании 45
10. Практическая работа № 10. Расчет технологических параметров процесса резания при шлифовании 49
11. Практическая работа № 11. Расчет технологических параметров доводочных процессов 54
12. Практическая работа № 12. Расчет технологических параметров процесса холодного выдавливания 59
Список литературы 64
Пояснительная записка
Материал методических указаний изложен таким образом, что все практические работы соответствуют графику учебного процесса и в полной мере отражают объем и содержание всего курса. Изложение каждой практической работы соподчинено одной схеме - рассматривается: теоретические сведения, рассчитываются основные параметры механических обработок материалов, приводятся варианты заданий, последовательность выполнения практических работ.
Такое изложение материала методических указаний способствует его успешному усвоению, развивает навыки у студентов самостоятельно решать проблему выбора того или иного способа механической обработки материала.
Целью выполнения практических работ является закрепление и расширение теоретических знаний, полученных при изучении данной дисциплины, приобретение практических навыков в области расчета основных параметров механических обработок материалов, развитие творческих способностей студентов при решении различных инженерных задач.
Методические указания содержат двенадцать практических работ, рассчитанные на сорок восемь часов.
Целесообразность издания данных методических указаний обусловлена тем, что к настоящему времени нет аналогичных методических указаний, в которых был бы систематизирован материал по расчету основных параметров механических обработок материалов.
Практическая работа № 1
Тема: Расчет технологических параметров процесса литейного производства
Цель работы: изучение методики и приобретение навыков расчета технологических параметров литейного производства аналитическим способом.
Ход занятия:
Повторить теоретический материал.
Записать условия задания и выполнить расчет.
Краткие теоретические сведения
Литье в разовые песчано-глинистые формы является наиболее распространенным и относительно простым способом получения отливок. Разовые песчано-глинистые формы могут быть приготовлены либо непосредственно в почве (в полу литейного цеха) по шаблонам, либо в специальных ящиках-опоках по моделям. В почве получают отливки крупногабаритных деталей, более мелкие отливки обычно получают в опочных формах.
Модели (рис. 1, а) служат для получения полости в земляной форме, которая по размерам и внешним очертаниям соответствует будущей отливке. Так как металл после затвердевания усаживается (уменьшается в объеме), размеры модели делают несколько. Изготовляют модели из дерева, пластмассы или металла.
Модели литниковой системы предназначены для образования в форме каналов и полостей, служащих для подачи металла, задержки шлака и выхода воздуха из полости формы (рис. 1, в). Устройство литниковой системы обеспечивает спокойное, безударное поступление металла в форму, предохраняя ее от повреждения.
Подмодельные плиты служат для размещения на них моделей и установки опоки при изготовлении литейной формы вручную (рис. 1, г).
Опоки - деревянные или металлические рамки, каркасы, основное назначение которых состоит в удерживании песчано-глинистой смеси, обеспечении достаточной прочности и жесткости формы при ее изготовлении, транспортировке и заливке металла (рис. 1, д).
Рисунок 1. Модельная оснастка: а - модель детали; б - стержневой ящик; в - модель литниковой системы; г - подмодельная плита; д - опока
Формовка - наиболее сложная и трудоемкая операция производства отливок в разовых песчано-глинистых формах. Трудоемкость изготовления литейных форм составляет 40...б0 % от общей трудоемкости получения отливок.
Заливка - процесс являются особо ответственными, так как оказывают решающее влияние на качество и себестоимость отливок. Качество отливок во многом зависит от соблюдения правил заливки. Металл в форму заливают плавно, непрерывной струей до тех пор, пока он не покажется в выпорах и прибылях.
Выбивка отливок - одна из самых тяжелых операций литейного производства, сопровождающаяся большими выделениями теплоты и пыли. Сущность процесса выбивки заключается в разрушении формы, освобождении отливок от окружающей их формовочной земли.
Обрубка - операция отделении от отливок прибылей, выпоров и заливов.
Очистка - удалении пригара формовочной земли (корки), окалины, мелких заусениц. Основная цель очистки уменьшение трудоемкости последующей механической обработки и снижение интенсивности изнашивания режущего инструмента.
К процессу литейного производства относятся следующие параметры:
1. Толщину стенки отливки можно определить расчетным путем по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (1)
где L- наибольший габаритный размер детали, мм.
2. Величина оптимальной продолжительности заливки определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (2)
где S1 - коэффициент продолжительности заливки, зависящий от рода сплава, температуры заливки, места подвода металла;
t - толщина стенки отливки, мм;
Q - вес жидкого металла в форме, кг.
3. Линейная скорость заливки металла определяется следующей формулой:
13 EMBED Equation.3 1415 (3)
где
·к - коэффициент истечения стали из ковша;
g - ускорение силы тяжести, равное 981 см/с2;
Нср - высота среднего напора в ковше за время заливки формы, см.
4. Средняя скорость подъема уровня металла в форме определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (4)
где h - высота отливки, мм;
· - продолжительность заливки формы, с.
Условие задания (согласно своего варианта см. табл. 1). Выполнить расчет толщины стенки отливки, линейную скорость заливки металла, величину оптимальной продолжительности заливки, среднюю скорость подъема уровня металла в форме, если известно, что наибольший габаритный размер детали L =__мм, коэффициент продолжительности заливки S1 =___, вес жидкого металла в форме Q =__кг, коэффициент истечения стали из ковша
·к =___, высота среднего напора в ковше Нср =__см, высота отливки от нижней до верхней точки h =__мм.
Таблица 1. Варианты заданий
№ варианта
L, мм
S1
Q, кг
·к
Нср, см
h, мм
1
300
1,3
25
0,8
23
110
2
600
1,4
42
0,85
38
118
3
800
1,4
67
0,88
60
176
4
1200
1,5
100
0,9
92
240
5
1500
1,6
125
0,92
113
92
6
2000
1,8
160
0,95
160
84
Последовательность выполнения практической работы
1. Изучить краткие теоретические сведения.
2. Записать условие задания (согласно своего варианта см. табл. 1).
3. Рассчитать толщину стенки отливки.
4. Рассчитать линейную скорость заливки металла.
5. Рассчитать величину оптимальной продолжительности заливки.
6. Рассчитать среднюю скорость подъема уровня металла в форме.
7. Результаты расчетов занести в табл. 2.
Таблица 2. Результаты расчетов
№ варианта
t, мм
·, сек
Vлин, см/сек
·, мм/сек
Вопросы для самопроверки
1. Этапы процесса заливки.
2. Влияет ли изменение толщина стенки отливки на величину оптимальной продолжительности заливки и как.
3. Влияет ли изменение высоты среднего напора в ковше за время заливки формы на величину линейной скорости заливки металла и как.
4. Влияет ли изменение высоты отливки на величину средней скорости подъема уровня металла в форме и как.
Практическая работа № 2
Тема: Расчет технологических параметров процесса ручной дуговой сварки штучными электродами
Цель работы: изучение методики и приобретение навыков расчета технологических параметров процесса ручной дуговой сварки аналитическим способом.
Ход занятия:
Повторить теоретический материал.
2. Записать условия задания и выполнить расчет.
Краткие теоретические сведения
Электроды - металлические стержни, покрытые смесью веществ для ионизации в зоне дуги, защиты от вредного воздействия окружающей среды и металлургической обработки сварочной ванны. По назначению их подразделяют на несколько типов в зависимости от типа свариваемого металла и требований к металлу шва. Каждому типу электрода может соответствовать несколько марок электродов в зависимости от химического состава покрытия. Для ручной дуговой сварки электроды выпускают длиной 200 - 450 мм.
В зависимости от взаимного расположения свариваемых элементов существуют различные виды сварных соединений (табл. 3).
Для зажигания электрической дуги между электродом и свариваемым изделием сварщик быстро касается свариваемого металла концом электрода и отводит его на расстояние порядка 1 мм. Развиваемая при этом температура оплавляет электрод и кромки свариваемого изделия. В процессе сварки сварщик вручную перемещает электрод по линии стыка свариваемых деталей и по мере плавления электрода подает его в зону горения дуги, совершая, при этом, поперечные, относительно линии стыка, колебания.
Таблица 3. Примеры основных типов сварных соединений, выполняемых ручной дуговой сваркой
Типы соединения
Формы подготовительных кромок
Форма поперечного сечения сварного шва
Толщина свариваемых деталей, мм
стыковое
с отбортовкой кромок
13 EMBED PBrush 1415
1-4
без скоса кромок
13 EMBED PBrush 1415
1-4
со скосом одной кромки
13 EMBED PBrush 1415
3-60
угловое
с отбортовкой одной кромки
13 EMBED PBrush 1415
1-12
без скоса кромок
13 EMBED PBrush 1415
1-30
тавровое
без скоса кромок
13 EMBED PBrush 1415
2-40
с двумя симметричными скосами одной кромки
13 EMBED PBrush 1415
8-100
Нахлесточное
без скоса кромок
13 EMBED PBrush 1415
2-60
13 EMBED PBrush 1415
2-60
Важно, чтобы дуга горела равномерно, что определяется правильным выбором электродов, их качеством, режимом сварки, а также удержанием конца электрода на нужном расстоянии от свариваемого изделия. Принципиальная схема ручной дуговой сварки плавящим электродом представлена на рисунке 2.
При ручной дуговой сварке электрод должен быть наклонен в сторону его движения на 70 - 75°, что обеспечивает хороший провар и улучшает выход шлаков на поверхность. В процессе сварки по мере плавления электроду сообщают движение в трех направлениях: вниз – для поддержания постоянной длины дуги (обычно не более 2 – 4 мм), вдоль оси шва – для заполнения шва, поперек шва – для получения валика заданной ширины.
Рисунок 2. Схема процесса ручной дуговой сварки плавящимся электродом: 1 - покрытие электрода, 2 - металлический стержень электрода,
3 - газовая защита сварочной ванны, 4 - сварочная ванна, 5 наплавленный металл, 6 - шлаковая корка, 7 - сварочный источник
При [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] к параметрам режима сварки относятся:
1. Сила сварочного тока рассчитывается по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (5)
где К - коэффициент, учитывающий диаметр электрода, А/мм;
dЭ - диаметр электрода, мм.
2. Напряжение на дуге при [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] рассчитывается по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (6)
где Iсв - сила сварочного тока, А;
dЭ - диаметр электрода, мм.
3. Расчет скорости сварки производится по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (7)
где
·н - коэффициент наплавки, г/А· ч;
Iсв - сила сварочного тока, А;
Fшв - площадь поперечного сечения шва, см2;
· - плотность металла электрода, г/см3 (для стали
· =7,8 г/см3).
4. Масса наплавленного металла при ручной дуговой сварке производится по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (8)
где Fшв - площадь поперечного сечения шва, см2;
l - длина шва, см;
· - плотность металла электрода, г/см3 (для стали
· =7,8 г/см3).
5. Время горения дуги определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (9)
где Gн - масса наплавленного металла, г;
Iсв - сила сварочного тока, А;
·н - коэффициент наплавки, г/А· ч.
6. Полное время сварки приближенно определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (10)
где t0 - время горения дуги, ч;
kn - коэффициент использования сварочного поста.
Условие задания (согласно своего варианта см. табл. 4). Выполнить расчет силы сварочного тока, напряжения на дуге, скорости сварки, массы наплавленного металла, времени горения дуги, полного времени сварки, если известно, что коэффициент, учитывающий диаметр электрода К =__А/мм, диаметр электрода dЭ =__мм, коэффициент наплавки
·н=__г/А· ч, площадь поперечного сечения шва Fшв =__см2, длина шва l =__см, коэффициент использования сварочного поста kn =__.
Таблица 4. Варианты заданий
№ варианта
dЭ, мм
К, А/мм
·н, г/А· ч
Fшв, см2
l, см
kn
1
1,6
25
8
0,2
3
0,5
2
2
30
8
0,25
4
0,51
3
3
30
9
0,3
5
0,52
4
4
45
9
0,35
6
0,53
5
5
45
10
0,4
8
0,54
6
6
60
10
0,45
10
0,55
Последовательность выполнения практической работы
1. Изучить краткие теоретические сведения.
2. Записать условие задания (согласно своего варианта см. табл. 4).
3. Рассчитать силу сварочного тока.
4. Рассчитать напряжение на дуге.
5. Рассчитать скорость сварки.
6. Рассчитать массу наплавленного металла.
7. Рассчитать время горения дуги.
8. Рассчитать полное время сварки.
9. Результаты расчетов занести в табл. 5.
Таблица 5. Результаты расчетов
№ варианта
Iсв, А
Uд, В
Vсв, см/с
Gн, г
t0, ч
Т, ч
Вопросы для самопроверки
1. Типы сварных соединений.
2. Влияет ли изменение диаметра электрода на силу тока и как.
3. Влияет ли изменение силы сварочного тока на скорость сварки и как.
4. Влияет ли изменение площади поперечного сечения шва на массу наплавляемого металла и как.
Практическая работа № 3
Тема: Расчет технологических параметров процесса резания
Цель работы: изучение методики и приобретение навыков расчета режима резания аналитическим способом.
Ход занятия:
1. Повторить теоретический материал.
2. Записать условия задания и выполнить расчет.
Краткие теоретические сведения
Обработка заготовки точением осуществляется при сочетании двух движений: равномерного вращательного движения детали - движения резания (или главное движение) и равномерного поступательного движения резца вдоль или поперек оси детали - движение подачи. К элементам режима резания относятся: глубина резания t, подача S, скорость резания V.
Глубина резания - величина срезаемого слоя за один проход, измеренная в направлении, перпендикулярном обработанной поверхности, т.е. перпендикулярном направлению подачи. При черновой обработке, как правило, глубину резания назначают равной всему припуску, т.е. припуск срезают за один проход:
13 EMBED Equation.2 1415 (11)
где h - припуск, мм;
D - диаметр заготовки, мм;
d - диаметр детали, мм.
При чистовой обработке припуск зависит от требований точности и шероховатости обработанной поверхности.
Подача - величина перемещения режущей кромки инструмента относительно обработанной поверхности в направлении подачи за единицу времени (минутная подача Sм) или за один оборот заготовки. При черновой обработке назначают максимально возможную подачу исходя из жесткости и прочности системы, прочности, мощности привода станка; при чистовой обработке - в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обработанной поверхности.
Скорость резания - величина перемещения точки режущей кромки инструмента относительно поверхности резания в направлении движения резания за единицу времени. Скорость резания зависит от режущих свойств инструмента и может быть определена при точении по таблицам нормативов или по эмпирической формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (12)
где Сv - коэффициент, учитывающий условия обработки;
m, x, y - показатели степени;
T - период стойкости инструмента, мин;
t - глубина резания, мм;
S - подача, мм/об;
Kv - обобщенный поправочный коэффициент, учитывающий изменения условий обработки, Kv=0,5.
При настройке станка необходимо установить частоту вращения шпинделя, обеспечивающую расчетную скорость резания:
13 EMBED Equation.2 1415 (13)
где V - скорость резания, м/мин;
D - диаметр заготовки, мм.
Действительная скорость резания определяется по следующей формуле:
13 EMBED Equation.2 1415 (14)
где D - диаметр заготовки, мм;
n - частота вращения шпинделя, об/мин.
Основное технологическое (машинное) время - время, в течение которого происходит снятие стружки без непосредственного участия рабочего:
13 EMBED Equation.2 1415 (15)
где L - путь инструмента в направлении рабочей подачи, мм;
n - частота вращения шпинделя, об/мин;
i - количество проходов, шт.
Условие задания (согласно своего варианта см. табл. 6). Выполнить расчет глубины резания, скорости резания, частоты вращения шпинделя, действительной скорости резания, основного технологического времени, при обработке вала диаметром D =__ мм до диаметра d =___ мм, коэффициент, учитывающий условия работы Сv =___, показатели степени m =___, x =___, y =__, период стойкости инструмента T =___мин, подача S =___мм/об, путь инструмента в направлении рабочей подачи L =___ мм, количество проходов i =__шт.
Таблица 6. Варианты заданий
№ варианта
D, мм
d, мм
Сv
m
x
y
T,
мин
S ,
мм/об
L, мм
i ,
шт
1
68
62
340
0,2
0,15
0,45
60
0,8
283
1
2
80
72
360
0,2
0,15
0,45
58
0,8
240
2
3
86
80
380
0,25
0,2
0,5
52
0,6
200
2
4
62
60
310
0,18
0,15
0,4
62
0,9
260
1
5
62
56
320
0,16
0,2
0,4
56
0,7
230
1
6
62
54
380
0,25
0,18
0,5
50
0,6
180
2
Рисунок 3. Эскиз обработки
Последовательность выполнения практической работы
1. Изучить краткие теоретические сведения.
2. Записать условие задания (согласно своего варианта см. табл. 6).
3. Выполнить эскиз обработки.
4. Рассчитать глубину резания.
5. Рассчитать скорость резания.
6. Рассчитать частоту вращения шпинделя.
7. Рассчитать действительную скорость резания.
8. Рассчитать основное технологическое время.
9. Результаты расчетов занести в табл. 7.
Таблица 7. Результаты расчетов
№ варианта
t, мм
V, м/мин
n, об/мин
VД, м/мин
Т0, мин
Вопросы для самопроверки
1. Глубина резания.
2. Подача.
3. Скорость резания.
4. Влияет ли изменение диаметра заготовки на действительную скорость резания и как.
Практическая работа № 4
Тема: Расчет физических явлений при токарной обработке
Цель работы: изучение методики и приобретение навыков расчета физических явлений при токарной обработке аналитическим способом.
Ход занятия:
1. Повторить теоретический материал.
2. Записать условия задания и выполнить расчет.
Краткие теоретические сведения
Современное представление о процессе формоизменения материала может дать схема, приведенная на рисунке 4. В зоне 3 материал заготовки подвергается пластическому деформированию, которое возникает не только в этой зоне, но и в тонком слое материала заготовки 1, расположенном под задней поверхностью режущего клина 5. Зона 3 окружена областью 2, в которой возникают упруго-пластические и упругие деформации.
Рисунок 4. Схема зоны резания
Стружка 4 перемещается по передней поверхности резца. В прирезцовом слое 6 ее материал испытывает вторичное деформирование вследствие процессов, происходящих на площадке контакта с инструментом. На участке, расположенном вблизи режущей кромки, может возникать нарост 7, как результат застойных явлений в материале заготовки в этой части зоны резания. Наличие или отсутствие нароста, его размеры, твердость и устойчивость зависят от свойств материала заготовки и инструмента, геометрии режущего клина, режима резания, наличия смазочно-охлаждающей жидкости.
Стружка имеет суставчатую форму, т. е. состоит из отдельных элементов, сильнее или слабее связанных между собой. При высоких скоростях резания и обработке пластичных материалов толщина этих элементов невелика, они тесно связаны друг с другом, стружка имеет вид сплошной ленты. Такую стружку называют сливной.
При токарной обработке к параметрам физических явлений относятся:
1. Ширина стружки определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (16)
где t - глубина резания, м;
· - угол инструмента в плане, є.
2. Толщина среза определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (17)
где S - подача инструмента, м/об;
· - угол инструмента в плане, є.
3. Сила трения на передней контактной поверхности резца определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (18)
где Pz - сила резания, Н;
· - передний угол инструмента, є;
· - задний угол инструмента, є.
· - угол инструмента в плане, є.
4. Сила трения по задней контактной поверхности резца определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (19)
где Pz - сила резания, Н.
5. Скорость схода стружки определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (20)
где V - скорость резания, м/с;
k - коэффициент усадки стружки.
6. Мощность тепловыделения от силы трения на передней поверхности резца определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (21)
где Fтр1 - сила трения на передней контактной поверхности резца, Н;
Vcход - скорость схода стружки, м/с.
7. Мощность тепловыделения от силы трения на задней поверхности
резца определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (22)
где Fтр2 - сила трения по задней контактной поверхности резца, Н;
V - скорость резания, м/с.
8. Мощность тепловыделения при деформировании металла определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (23)
где Pz - сила резания, Н;
Fтр1 - сила трения на передней контактной поверхности резца, Н;
Vcход - скорость схода стружки, м/с;
Fтр2 - сила трения по задней контактной поверхности резца, Н;
V - скорость резания, м/с.
Условие задания (согласно своего варианта см. табл. 8). Выполнить расчет ширины стружки, толщины среза, силы трения на передней контактной поверхности резца, силы трения по задней контактной поверхности резца, скорости схода стружки, мощности тепловыделения от силы трения на передней поверхности резца, мощности тепловыделения от силы трения на задней поверхности, мощности тепловыделения при деформировании металла, если известно, что глубина резания t =__м, угол инструмента в плане
· =__є, подача инструмента S =__м/об, передний угол инструмента
· =__ є, задний угол инструмента
· =__ є, сила резания Pz =__Н, скорость резания V =__м/с, коэффициент усадки стружки k =___.
Таблица 8. Варианты заданий
№ варианта
t, м
·, є
S , м/об
·, є
·, є
Pz, Н
V, м/с
k
1
0,005
45
0,0008
12
10
8400
1,3
1,8
2
0,015
45
0,0002
13
10
6494
3,5
1,5
3
0,003
60
0,0002
12
10
1045
3,2
1,6
4
0,004
60
0,0004
12
8
1500
2,92
1,65
5
0,0025
60
0,0001
10
8
3110
1,17
1,7
6
0,002
45
0,0002
10
8
488
1,25
1,75
Последовательность выполнения практической работы
1. Изучить краткие теоретические сведения.
2. Записать условие задания (согласно своего варианта см. табл. 8).
3. Рассчитать ширину стружки.
4. Рассчитать толщину среза.
5. Рассчитать силу трения на передней контактной поверхности резца.
6. Рассчитать силу трения по задней контактной поверхности резца.
7. Рассчитать скорость схода стружки.
8. Рассчитать мощность тепловыделения от силы трения на передней поверхности резца.
9. Рассчитать мощность тепловыделения от силы трения на задней поверхности резца.
10. Рассчитать мощность тепловыделения при деформировании металла.
11. Результаты расчетов занести в табл. 9.
Таблица 9. Результаты расчетов
№ варианта
b,
м
a,
м
Fтр1,
Н
Fтр2,
Н
Vсход, м/с
Wтр1,
Вт
Wтр2,
Вт
WД,
Вт
Вопросы для самопроверки
1. Процесс стружкообразования.
2. Влияет ли изменение глубины резания на ширину стружки и как.
3. Влияет ли изменение подачи инструмента на толщину среза и как.
4. Влияет ли изменение скорости резания на скорость схода стружки и как.
Практическая работа № 5
Тема: Расчет технологических параметров процесса при сверлении, зенкеровании и развертывании
Цель работы: изучение методики и приобретение навыков расчета режима резания при сверлении, зенкеровании и развертывании аналитическим способом.
Ход занятия:
1. Повторить теоретический материал.
2. Записать условия задания и выполнить расчет.
Краткие теоретические сведения
Наиболее распространенный метод получения отверстий резанием - сверление. Движение резания (главное движение) при сверлении - вращательное движение, движение подачи - поступательное.
В качестве инструмента при сверлении применяются сверла. Самые распространенные из них - спиральные, предназначены для сверления и рассверливания отверстий глубина которых не превышает 10 диаметров сверла. Шероховатость поверхности после сверления Ra=12,5(6,3 мкм, точность по 11-14 квалитету. Градация диаметров спиральных сверл должна соответствовать ГОСТ 885-64. Для получения более точных отверстий (8-9 квалитет) с шероховатостью поверхности Ra=6,3(3,2 мкм применяют зенкерование. Исполнительные диаметры стандартных зенкеров соответствуют ГОСТ1677-75. Развертывание обеспечивает изготовление отверстий повышенной точности (5-7 квалитет) низкой шероховатости до Ra=0,4 мкм.
Исполнительные размеры диаметров разверток из инструментальных сталей приведены в ГОСТ 11174-65, с пластинками из твердого сплава в ГОСТ 1173-65.
Расчет режима резания при сверлении выполняется в следующей последовательности:
1. Число оборотов при сверлении определяется по следующей формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (24)
где nнс - номинальное число оборотов при сверлении, об/мин;
Кф - поправочный коэффициент на заточку сверла, Кф=1,05;
КL - поправочный коэффициент на длину сверления, КL=0,75;
КМ - поправочный коэффициент на механические свойства сверла, КМ=0,88.
2. Фактическая скорость резания будет равна:
13 EMBED Equation.2 1415 (25)
где Dс - диаметр сверла, мм;
nс - число оборотов при сверлении, об/мин.
3. Осевое усилие, действующее на сверло, определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (26)
где РН - номинальное осевое усилие, действующее на сверло, Н;
КММ - поправочный коэффициент на обрабатываемый материал;
Кф - поправочный коэффициент на заточку сверла, Кф=1,05.
4. Наибольшее усилие, допускаемое механизмом подачи, определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (27)
где МН - номинальное усилие, допускаемое механизмом подачи, Н;
КММ - поправочный коэффициент на обрабатываемый материал;
Кф - поправочный коэффициент на заточку сверла, Кф=1,05.
Расчет режима резания при зенкеровании выполняется в следующей последовательности:
1. Число оборотов при зенкеровании определяется по следующей формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (28)
где nнз - номинальное число оборотов при зенкеровании, об/мин;
КМ - поправочный коэффициент на механические свойства зенкера, КМ=0,88.
2. Фактическая скорость резания будет равна:
13 EMBED Equation.2 1415 (29)
где Dз - диаметр зенкера, мм;
nз - число оборотов при зенкеровании, об/мин.
Расчет режима резания при развертывании выполняется в следующей последовательности:
1. Число оборотов при развертывании определяется по следующей формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (30)
где nнр - номинальное число оборотов при развертывании, об/мин;
КМ - поправочный коэффициент на механические свойства развертки, КМ=0,88.
2. Фактическая скорость резания будет равна:
13 EMBED Equation.2 1415 (31)
где Dр - диаметр развертки, мм;
nр - число оборотов при зенкеровании, об/мин.
Условие задания (согласно своего варианта см. табл. 10). Выполнить расчет режимов резания при сверлении, зенкеровании и развертывании, если известно, что номинальное число оборотов при сверлении nнс =__об/мин, диаметр сверла Dс =___мм, номинальное осевое усилие, действующее на сверло РН =___Н, поправочный коэффициент на обрабатываемый материал КММ=___, номинальное усилие, допускаемое механизмом подачи МН =___Н, номинальное число оборотов при зенкеровании nнз =___об/мин, диаметр зенкера Dз =___мм, номинальное число оборотов при развертывании nнр=___ об/мин, диаметр развертки Dр=___мм.
Таблица 10. Варианты заданий
№ варианта
nнс,
об/мин
Dс,
мм
РН,
Н
КММ
МН,
Н
nнз,
об/мин
Dз,
мм
nнр,
об/мин
Dр,
мм
1
396
22
6010
1,06
6966
329
24,9
105
25
2
408
27
6405
1,08
7361
341
29,9
100
30
3
384
35
6537
2
7493
317
37,9
96
38
4
421
25
6299
1,06
7255
354
27,9
102
28
5
380
42
6841
1,08
7797
313
44,9
90
45
6
360
47
6915
2
7871
293
49,9
84
50
Рисунок 5. Эскиз обработки
Последовательность выполнения практической работы
1. Изучить краткие теоретические сведения.
2. Записать условие задания (согласно своего варианта см. табл. 10).
3. Выполнить эскиз обработки.
4. Рассчитать число оборотов при сверлении.
5. Рассчитать фактическую скорость резания при сверлении.
6. Рассчитать осевое усилие, действующее на сверло.
7. Рассчитать наибольшее усилие, допускаемое механизмом подачи.
8. Рассчитать число оборотов при зенкеровании.
9. Рассчитать фактическую скорость резания при зенкеровании.
10. Рассчитать число оборотов при развертывании.
11. Рассчитать фактическую скорость резания при развертывании.
12. Результаты расчетов занести в табл. 11.
Таблица 11. Результаты расчетов
№ варианта
nс,
об/мин
Vфс,
м/мин
Рс,
Н
М,
Н
nз,
об/мин
Vфз,
м/мин
nр,
об/мин
Vфр,
м/мин
Вопросы для самопроверки
1. Влияет ли изменение диаметра сверла на фактическую скорость резания и как.
2. Влияет ли изменение номинального осевого усилия на осевое усилие и как.
3. Влияет ли изменение числа оборотов при зенкеровании на фактическую скорость резания и как.
Практическая работа № 6
Тема: Расчет технологических параметров процесса резания при фрезеровании
Цель работы: изучение методики и приобретение навыков расчета режима резания при фрезеровании аналитическим способом.
Ход занятия:
1. Повторить теоретический материал.
2. Записать условия задания и выполнить расчет.
Краткие теоретические сведения
Фрезерование - один из самых производительных методов обработки. Главное движение (движение резания) при фрезеровании – вращательное; его совершает фреза, движение подачи обычно прямолинейное, его совершает фреза.
Фрезерованием можно получить деталь точностью по 6-12 квалитету шероховатостью до Ra=0,8 мкм. Фрезерование осуществляется при помощи многозубого инструмента - фрезы.
Фрезы по виду различают: цилиндрические, торцевые, дисковые, прорезные и отрезные, концевые, фасонные; по конструкции – цельные, составные и сборные.
При торцевом фрезеровании (обработка торцевой фрезой) диаметр фрезы D должен быть больше ширины фрезерования В, т.е.:
13 EMBED Equation.3 1415 (32)
где B - ширина фрезерования, мм.
При цилиндрическом фрезеровании различают встречное фрезерование, когда вектор скорости (направление вращения фрезы) направлен навстречу направлению подачи; и попутное фрезерование, когда вектор скорости и направление подачи направлены в одну сторону.
Встречное фрезерование применяют для черновой обработки заготовок с литейной коркой, с большими припусками.
Попутное фрезерование применяют для чистовой обработки нежестких, предварительно обработанных заготовок с незначительными припусками.
Глубина резания (фрезерования) t во всех видах фрезерования, за исключением торцевого фрезерования и фрезерования шпонок, представляет собой размер слоя заготовки срезаемой при фрезеровании, измеряемый перпендикулярно оси фрезы.
При торцевом фрезеровании и фрезеровании шпонок шпоночными фрезами - измеряют в направлении параллельном оси фрезы.
При черновом фрезеровании назначают подачу на зуб; при чистовом фрезеровании - подачу на один оборот фрезы.
Скорость резания - окружная скорость фрезы, определяется режущими свойствами инструмента. Ее можно рассчитать по эмпирической формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (33)
где VH - номинальная скорость резания, м/мин;
Кmv - поправочный коэффициент на механические свойства фрезы;
Кnv - поправочный коэффициент заточки фрезы.
Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости резания, определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (34)
где V - скорость резания, м/мин;
D - диаметр фрезы, мм.
При фрезеровании необходимо также знать минутную подачу, которая находятся по следующей формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (35)
где SZ - подача на один зуб, мм/об;
n - частота вращения фрезы, об/мин;
z - число зубьев фрезы.
Основное время фрезерования рассчитывается по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (36)
где L - длина фрезеруемой поверхности, мм;
SМ - минутная подача, мм/мин.
Условие задания (согласно своего варианта см. табл. 12). Выполнить расчет диаметра фрезы, скорости резания, частоты вращения шпинделя, минутной подачи и основного времени при торцевом фрезеровании плоской поверхности шириной В =__ мм, длиной L =___ мм, номинальной скорости резания VH =___м/мин, поправочном коэффициенте на механические свойства фрезы Кmv=___, поправочном коэффициенте заточки фрезы Кnv=___, подаче на один зуб SZ =___мм/об, числе зубьев фрезы z=___ шт.
Таблица 12. Варианты заданий
№ варианта
В,
мм
L,
мм
VH, м/мин
Кmv
Кnv
SZ,
мм/об
z,
шт
1
80
100
200
1
1
0,1
10
2
40
60
220
1,2
1
0,05
18
3
120
40
180
1,5
1,2
0,08
20
4
60
60
240
1,3
0,8
0,07
14
5
20
80
140
1,5
1,2
0,04
24
6
100
20
210
1,4
0,9
0,09
10
Рисунок 5. Эскиз обработки
Последовательность выполнения практической работы
1. Изучить краткие теоретические сведения.
2. Записать условие задания (согласно своего варианта см. табл. 12).
3. Выполнить эскиз обработки.
4. Рассчитать диаметр фрезы.
5. Рассчитать скорость резания.
6. Рассчитать частоту вращения шпинделя.
7. Рассчитать минутную подачу.
8. Рассчитать основное технологическое время.
9. Результаты расчетов занести в табл. 13.
Таблица 13. Результаты расчетов
№ варианта
D, мм
V, м/мин
n, об/мин
SM, м/мин
Т0, мин
Вопросы для самопроверки
1. Определение процесса фрезерования.
2. Глубина резания при фрезеровании.
3. Влияет ли изменение диаметра фрезы на частоту вращения шпинделя и как.
4. Влияет ли изменение числа зубьев фрезы на минимальную подачу и как.
Практическая работа № 7
Тема: Расчет технологических параметров процесса резания при резьбонарезании
Цель работы: изучение методики и приобретение навыков расчета режима резания при резьбонарезании.
Ход занятия:
1. Повторить теоретический материал.
2. Записать условия задания и выполнить расчет.
Краткие теоретические сведения
Нарезание резьбы производят: наружной - резьбовыми резцами, круглыми плашками, резьбовыми головками и гребенчатыми и дисковыми фрезами; внутренней - резьбовыми резцами, метчиками и гребенчатыми фрезами.
Глубина резания и подача. При нарезании резьбы резцами различают продольную подача S, равную шагу резьбы Р, и поперечную, определяющую глубину резания t, равную высоте резьбового профиля, при нарезании резьбы за один рабочий ход или части высоты профиля, соответствующей числу рабочих ходов, необходимых для образования резьбы.
Если шаг резьбы P
· 2,5 мм, поперечная подача имеет радиальное направление Sр, и образование резьбы происходит по профильной схеме (рис. 6, а). Если шаг резьбы P > 2,5 мм, черновые ходы выполняют по генераторной схеме с поперечной подачей Sб, параллельной боковой стороне резьбового профиля (рис. 6, б), оставляя припуск е на чистовые рабочие ходы, срезаемые по профильной схеме.
Рисунок 6. Схемы нарезания резьбового профиля резцом
Скорость резания при нарезании крепежной и трапецеидальной резьб резцами из быстрорежущей стали определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (37)
где Cv - коэффициент, учитывающий условия резания;
T - среднее значение периода стойкости, мин;
t - глубина резания, м;
S - продольная подача инструмента, м;
Kv - общий поправочный коэффициент.
При нарезании резьбы с ограниченным выходом резца и необходимости при этом ручного отвода резца скорость резания (в упор) рассчитывая по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (38)
где D - номинальный диаметр резьбы, мм;
Р - шаг нарезаемой резьбы, мм;
· - время на отвод резца и переключение станка на обратный ход, мин.
Тангенциальная составляющая силы резания при нарезании резьбы резцами определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (39)
где Р - шаг нарезаемой резьбы, мм;
i - число рабочих ходов, шт;
Ср - коэффициент, учитывающий режущий инструмент, Ср =148 для резцов;
Кр - поправочный коэффициент, Кр =1,2.
Мощность при нарезании резьбы определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (40)
где Рz - тангенциальная составляющая силы резания, Н;
V - скорость резания, м/мин.
Условие задания (согласно своего варианта см. табл. 14). Выполнить расчет скорости резания, скорости резания (в упор), тангенциальной составляющей силы резания, мощности при нарезании резьбы если известны коэффициент, учитывающий условия резания Cv =__, среднее значение периода стойкости T =__мин, продольная подача инструмента S =__м, глубина резания t =___м, общий поправочный коэффициент Kv =__, номинальный диаметр резьбы D =__мм, шаг нарезаемой резьбы Р =__мм, время на отвод резца и переключение станка на обратный ход
· =__мин, число рабочих ходов i =__шт.
Таблица 14. Варианты заданий
№ варианта
Cv
T, мин
S, м
t, м
Kv
D, мм
Р, мм
·, мин
i, шт
1
14,8
80
0,1
0,2
0,75
30
0,75
0,01
4
2
30
80
0,12
0,22
0,75
30
1
0,015
4
3
41,8
80
0,8
0,3
0,5
50
1,25
0,02
4
4
32,6
70
0,9
0,4
0,85
50
1,5
0,025
5
5
47,8
70
0,6
0,5
1
76
1,75
0,03
5
6
64,8
90
0,5
0,6
1
76
2
0,04
6
Последовательность выполнения практической работы
1. Изучить краткие теоретические сведения.
2. Записать условие задания (согласно своего варианта см. табл. 14).
4. Рассчитать скорость резания.
5. Рассчитать скорость резания (в упор).
6. Рассчитать тангенциальную составляющую силы резания.
7. Рассчитать мощность.
7. Результаты расчетов занести в табл. 15.
Таблица 15. Результаты расчетов
№ варианта
V м/мин
Vупор м/мин
Pz, Н
N, кВт
Вопросы для самопроверки
1. Влияет ли изменение продольной подачи инструмента на скорость резания и как.
2. Влияет ли изменение номинального диаметра резьбы на скорость резания (в упор) и как.
3. Влияет ли изменение шага нарезаемой резьбы на скорость резания (в упор) и как.
4. Влияет ли изменение числа рабочих ходов на тангенциальную составляющую силы резания и как.
Практическая работа № 8
Тема: Расчет технологических параметров процесса резания при нарезании зубьев зубчатых колес
Цель работы: изучение методики и приобретение навыков расчета режима резания при зубонарезание аналитическим способом.
Ход занятия:
1. Повторить теоретический материал.
2. Записать условия задания и выполнить расчет.
Краткие теоретические сведения
Профиль зубьев зубчатого колеса образуется путем удаления материала впадины следующими способами обработки: фрезерованием, строганием, долблением, протягиванием, шевингованием и шлифованием.
Различают два метода нарезания зубьев:
Копирования - когда форма режущей кромки инструмента соответствует форме впадины зубчатого колеса (дисковые, пальцевые модульные фрезы, зубодолбежные головки);
Обкатки - поверхность зуба получается в результате обработки инструментом, режущие кромки которого представляют собой профиль сопряженной рейки или профиль зуба сопряженного колеса и во время обработки инструмент с заготовкой образуют сопряженную зубчатую пару (червячные фрезы, долбяки, шеверы и др.).
Метод обкатки имеет следующие преимущества по сравнению с методом копирования:
- одним и тем же инструментом данного модуля можно нарезать зубчатые колеса с любым числом зубьев;
- обеспечивается более высокая точность и низкая шероховатость поверхности зубьев нарезаемого колеса;
- достигается более высокая производительность обработки благодаря непрерывности процесса и участию в работе одновременно большего количества лезвий.
Дисковая и пальцевая модульные фрезы представляют собой фасонные фрезы, профиль зуба которых повторяет профиль впадины нарезаемого колеса. Обработка производится по методу копирования. Пальцевые модульные фрезы применяют для получения шевронных и зубчатых колес большего модуля.
Главным движением (движением резания) является вращение фрезы вокруг своей оси. Движением подачи является движение фрезы вдоль оси заготовки. При обработке червячной фрезой (метод обкатывания) движение резания - вращение фрезы, движение подачи - поступательное движение фрезы вдоль оси заготовки.
Зуборезный долбяк выполнен в виде зубчатого цилиндрического колеса и снабжен режущими кромками.
Главное движение (движение резания) при зубодолблении - возвратно-поступательное движение долбяка, движений подачи два: движение обкатывания по делительным окружностям долбяка и нарезаемого колеса и радиальное перемещение.
Зубодолбление применяют для нарезания наружных и внутренних зубьев прямых и косозубых колес.
Скорость резания устанавливают в зависимости от режущих свойств инструмента. Размеров нарезаемого зуба. Глубины резания, подачи и других факторов по эмпирической формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (41)
где VH - номинальная скорость резания, м/мин;
Кmv - поправочный коэффициент на механические свойства долбяка;
КЯv - поправочный коэффициент заточки долбяка.
Число двойных ходов долбяка в минуту, соответствующее найденной скорости резания, определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (42)
где V - скорость резания, м/мин;
L - величина хода долбяка, мм.
Действительная скорость резания определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (43)
где К - число двойных ходов долбяка в минуту, дв.ход/мин;
L - величина хода долбяка, мм.
Основное время при зубодолблении определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (44)
где m - модуль нарезаемого колеса, мм;
z - число зубьев нарезаемого колеса, шт;
Kд - число двойных ходов в минуту долбяка, дв.ход/мин;
S - круговая подача, мм/дв.ход;
Sp - радиальная подача, мм/дв.ход;
i - число проходов, шт;
h - припуск на обработку, мм.
Условие задания (согласно своего варианта см. табл. 16). Выполнить расчет скорости резания, число двойных ходов долбяка в минуту, действительной скорости резания, основного времени при нарезании долбяком прямозубого зубчатого колеса, если известна номинальной скорости резания VH =___м/мин, поправочном коэффициенте на механические свойства фрезы поправочный коэффициент на механические свойства долбяка Кmv =___, поправочный коэффициент заточки долбяка КЯv =___, величина хода долбяка, L =___мм, модуль нарезаемого колеса m =___ мм, число зубьев нарезаемого колеса z =___шт, круговая подача S =___мм/дв.ход, радиальная подача Sp =___мм/дв.ход, число проходов i =__шт, припуск на обработку h =___мм.
Таблица 16. Варианты заданий
№ варианта
VH , м/мин
Кmv
КЯv
L,мм
m, мм
z ,шт
S, мм/дв.ход
Sp , мм/дв.ход
i , шт
h , мм
1
20
1,4
1,15
48
3
40
0,25
0,036
1
1,8
2
16
1,3
1,1
34
5
30
0,3
0,038
2
2,2
3
14
1,2
0,95
28
7
50
0,35
0,04
3
2,6
4
22
1,5
1,2
50
3
50
0,4
0,042
2
2,8
5
15
1,2
0,9
22
5
30
0,45
0,045
1
1,6
6
12
1
0,8
44
7
40
0,5
0,05
3
2,4
Рисунок 7. Эскиз обработки
Последовательность выполнения практической работы
1. Изучить краткие теоретические сведения.
2. Записать условие задания (согласно своего варианта см. табл. 16).
3. Выполнить эскиз обработки.
4. Рассчитать скорость резания.
5. Рассчитать число двойных ходов долбяка в минуту.
6. Рассчитать действительную скорости резания.
7. Результаты расчетов занести в табл. 17.
Таблица 17. Результаты расчетов
№ варианта
V, м/мин
Kд, мм/дв.ход
VД, м/мин
Т0, мин
Вопросы для самопроверки
1. Методы нарезания резьбы.
2. Преимущества метода обкатки по сравнению с методом копирования.
3. Влияет ли изменение скорости резания на число двойных ходов долбяка и как.
4. Влияет ли изменение величины хода долбяка на действительную скорость резания и как.
Практическая работа № 9
Тема: Расчет технологических параметров процесса резания при протягивании
Цель работы: изучение методики и приобретение навыков расчета режима резания при протягивании аналитическим способом.
Ход занятия:
1. Повторить теоретический материал.
2. Записать условия задания и выполнить расчет.
Краткие теоретические сведения
При протягивании являются периметр резания В - наибольшая суммарная длина лезвий всех одновременно режущих зубьев, мм, подача на один зуб Sz, мм, и скорость резания V, м/мин.
Периметр резания зависит от формы и размеров обрабатываемой поверхности и схемы резания и определяется уравнением:
В =Bz1 / Zc, мм (45)
где Вz1 - наибольшая суммарная длина лезвий всех одновременно режущих зубьев, мм;
Zc - коэффициент, учитывающий число одновременно режущих зубьев.
Подача при протягивании Sz - размерный перепад между соседними режущими зубьями протяжки - является элементом конструкции протяжки.
Скорость резания, определяемую требованиями к точности обработки и параметрам шероховатости обработанной поверхности, выбирают в зависимости от группы скорости.
При нормативной скорости резания заданный параметр шероховатости поверхности, может быть, достигнут при оптимальных значениях переднего и заднего углов, при наличии у протяжки чистовых и переходных зубьев.
Установленную нормативную скорость резания сравнивают с максимальной скоростью рабочего хода станка и скоростью резания, допускаемой мощностью двигателя станка:
13 EMBED Equation.3 1415 (46)
где N - мощность двигателя станка, кВт;
Pz - сила резания при протягивании, Н;
· - КПД станка.
В качестве рабочей скорости принимают наименьшую из сравниваемых скоростей.
Сила резания при протягивании определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (47)
где Р - сила резания на 1 мм длины лезвия, Н;
Zc - коэффициент, учитывающий число одновременно режущих зубьев.
Условие задания (согласно своего варианта см. табл. 18). Выполнить расчет периметра резания, скорости резания, силы резания если известно, что наибольшая суммарная длина лезвий всех одновременно режущих зубьев Вz1=__ мм, коэффициент, учитывающий число одновременно режущих зубьев Zc =__ , сила резания на 1 мм длины лезвия Р =__Н, мощность двигателя станка N =___кВт, КПД станка
· =__.
Таблица 18. Варианты заданий
№ варианта
Вz1, мм
Zc
Р, Н
N, кВт
·
1
52
10
65
0,5
0,99
2
58
10
95
0,6
0,98
3
60
6
123
0,9
0,95
4
73
5
143
1,1
0,99
5
78
3
177
1,2
0,98
6
80
2
213
1,25
0,95
Рисунок 8. Эскиз обработки
Последовательность выполнения практической работы
1. Изучить краткие теоретические сведения.
2. Записать условие задания (согласно своего варианта см. табл. 18).
3. Выполнить эскиз обработки.
4. Рассчитать периметр резания.
5. Рассчитать скорость резания.
6. Рассчитать силу резания.
7. Результаты расчетов занести в табл. 19.
Таблица 19. Результаты расчетов
№ варианта
В, мм
V, м/мин
Pz, Н
Вопросы для самопроверки
1. Влияет ли изменение мощности двигателя станка на скорость резания и как.
2. Влияет ли изменение силы резания на 1 мм длины лезвия на силу резания и как.
3. Влияет ли изменение коэффициента, учитывающего число одновременно режущих зубьев на силу резания и как.
4. Влияет ли изменение силы резания на скорость резания и как.
Практическая работа № 10
Тема: Расчет технологических параметров процесса резания при шлифовании
Цель работы: изучение методики и приобретение навыков расчета режима резания при шлифовании аналитическим способом.
Ход занятия:
1. Повторить теоретический материал.
2. Записать условия задания и выполнить расчет.
Краткие теоретические сведения
Шлифование - процесс резания материалов с помощью абразивного инструмента, режущими элементами которого являются абразивные зерна. Движение резания при шлифовании - вращение шлифовального круга, движение подачи - возвратно-поступательное движение стола станка с заготовкой и (или) поступательное движение шлифовальной бабки со шлифовальным кругом.
Различают круглое наружное шлифование, внутреннее круглое шлифование, плоское шлифование, бесцентровое шлифование.
Круглое наружное шлифование применяется для обработки цилиндрических наружных поверхностей и осуществляется двумя способами: с продольной подачей (метод врезания) - применяется, если длина шлифуемой поверхности меньше ширины круга.
Основными элементами режима резания при шлифовании являются:
- окружная скорость в м/с (указывается в конце характеристики круга и является максимальной допускаемой прочностью круга);
- скорость вращательного или поступательного движения детали в м/мин;
- глубина шлифования в мм - слой металла, снимаемый шлифовальным кругом за один или двойной ход при круглом или плоском шлифовании или же равная всему припуску на сторону при врезном шлифовании;
- продольная подача в мм - перемещение шлифовального круга вдоль своей оси в мм на оборот заготовки при круглом шлифовании или в мм на каждый ход стола при плоском шлифовании периферией круга;
- радиальная подача в мм - перемещение шлифовального круга в радиальном направлении на один оборот детали при врезном шлифовании.
При шлифовании к параметрам режима резания относятся:
1. Частота вращения шпинделя шлифовальной бабки определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (48)
где Vk - скорость шлифовального круга, м/с;
Dk - диаметр шлифовального круга, мм.
2. Частота вращения заготовки, определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (49)
где Vз - окружная скорость заготовки, м/мин;
Dз - диаметр заготовки, мм.
3. Продольная подача, определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (50)
где Bk - ширина шлифовального круга, мм.
4. Скорость продольного хода стола определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (51)
где S - продольная подача, мм/об;
nз - частота вращения заготовки, об/мин.
5. Основное время при шлифовании определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (52)
где h - припуск на сторону, мм;
Vc - скорость продольного хода стола , м/мин;
t - глубина шлифования, мм;
К - коэффициент выхаживания, К=1,4;
L - величина хода стола, мм.
Условие задания (согласно своего варианта см. табл. 20). Выполнить расчет частоты вращения шпинделя, частоты вращения заготовки, продольной подачи, скорости продольного хода стола, основного времени при шлифовании если известно, что скорость шлифовального круга Vk =__м/с, диаметр шлифовального круга Dk =__мм, окружная скорость заготовки Vз =__м/мин, припуск на сторону h =__мм, диаметр заготовки Dз =__мм, ширина шлифовального круга Bk =__мм, глубина шлифования t =__мм, величина хода стола L =__мм.
Таблица 20. Варианты заданий
№ варианта
Vk,
м/с
Dk,
мм
Vз,
м/мин
Dз ,
мм
Bk ,
мм
h,
мм
t ,
мм
L ,
мм
1
35
600
30
80
63
0,2
0,005
268
2
60
150
15
100
15
0,1
0,003
68
3
55
300
20
40
30
0,15
0,004
135
4
50
420
35
70
45
0,2
0,005
186
5
45
460
40
180
50
0,1
0,003
206
6
40
550
55
50
60
0,15
0,004
245
Рисунок 9. Эскиз обработки
Последовательность выполнения практической работы
1. Изучить краткие теоретические сведения.
2. Записать условие задания (согласно своего варианта см. табл. 20).
3. Выполнить эскиз обработки.
4. Рассчитать частоту вращения шпинделя.
5. Рассчитать частоту вращения заготовки.
6. Рассчитать продольную подачу.
7. Рассчитать скорость продольного хода стола.
8. Рассчитать основное время.
9. Результаты расчетов занести в табл. 21.
Таблица 21. Результаты расчетов
№ варианта
nш ,
об/мин
nз ,
об/мин
S,
мм/об
Vс ,
м/мин
Т0,
мин
Вопросы для самопроверки
1. Основные элементы режима резания при шлифовании.
2. Влияет ли изменение диаметра шлифовального круга на частоту вращения шпинделя и как.
3. Влияет ли диаметра заготовки на частоту вращения заготовки и как.
4. Влияет ли изменение продольной подачи на скорость продольного хода стола и как.
Практическая работа № 11
Тема: Расчет технологических параметров доводочных процессов
Цель работы: изучение методики и приобретение навыков расчета режима резания при шлифовании аналитическим способом.
Ход занятия:
1. Повторить теоретический материал.
2. Записать условия задания и выполнить расчет.
Краткие теоретические сведения
Хонингование является отделочной операцией, позволяющей получить высокую точность, малый параметр шероховатости поверхностей, специальную сетку микропрофиля обра батываемой поверхности (рис. 10). Такой микропрофиль необходим для удержания на поверхностях смазочного материала. Хонингование чаще применяют для отделки отвер стий диаметром 2-1000 мм (стенки цилиндров, гильз дви гателей внутреннего сгорания и т. п.) и длиной до 30 м. Обработка производится мелкозернистыми абразивными брусками, закрепленными в хонинговальной головке - хоне. При хонинговании внутренних поверхностей хону сообщается три движения: вращение Dr, движение подачи вдоль оси Ds, радиальное движение подачи брусков.
Рисунок 10. Схема хонингования
Суперфинишированием называют технологи ческий процесс тонкой отделочной обработки поверхно стей заготовок брусками, изготовляемыми из различных абразивных материалов.
Абразивные бруски закрепляют в специальной державке; они совершают сложные дви жения (рис. 11). Упруго закрепленные бруски совер шают не менее трех составных движений.
Режимы обработки различаются в зависимости от мате риала обрабатываемой заготовки. При суперфинишировании снимается очень небольшой припуск (510 мкм) и время протекания про цесса обычно очень мало (3060 с).
Рисунок 11. Схема суперфиниширования
Полирование - одним из самых распространенных методов уменьшения шероховатости. Этим методом шероховатость уменьшают до минимума, придавая полируемым поверх ностям зеркальный блеск. Полированию подвергают ответ ственные части деталей (дорожки колец подшипников); оно применяется также для декоративных целей (автомо билестроение и др.).
Полирование может производиться эластичными (войлочными, фетровыми и др.) кругами, абразивными лентами, абразивно-жидкостной суспензией (рис. 12).
Рисунок 12. Схемы полирования: а - криволинейной поверхности; б - абразивными лентами; в - комбинированное
К параметрам доводочных процессов относятся:
1. Припуск на обработку рассчитывается по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (53)
где D1 - первоначальный диаметр деталь, мм;
D2 - диаметр деталь после обработки, мм.
2. Число проходов инструмента рассчитывается по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (54)
где h - припуск на обработку, мм;
t - толщина металла срезаемая за один проход, мм.
3. Частота вращения рассчитывается по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (55)
где V - скорость резания, м/мин;
D2 - диаметр деталь после обработки, мм.
Условие задания (согласно своего варианта см. табл. 22). Выполнить расчет припуска на обработку, числа проходов инструмента, частоты вращения, если известно, что первоначальный диаметр деталь D1 =___мм, диаметр деталь после обработки D2 =___мм, толщина металла, срезаемая за один проход t =___мм, скорость резания V =___м/мин, толщина слоя металла.
Таблица 22. Варианты заданий
№ варианта
D1, мм
D2, мм
t, мм
V, м/мин
1
100,46
100,16
0,0,75
100
2
32,40
32,00
0,2
90
3
45,77
45,37
0,1
80
4
51,53
51,13
0,1
70
5
63,86
63,56
0,15
60
6
89,95
89,55
0,2
50
Рисунок 13. Эскиз технологического процесса полирования
Последовательность выполнения практической работы
1. Изучить краткие теоретические сведения.
2. Записать условие задания (согласно своего варианта см. табл. 22).
3. Выполнить эскиз технологического процесса полирования.
4. Рассчитать припуск на обработку.
5. Рассчитать число проходов инструмента.
6. Рассчитать частоту вращения.
7. Рассчитать число двойных ходов головки.
8. Результаты расчетов занести в табл. 23.
Таблица 23. Результаты расчетов
№ варианта
h, мм
i, шт
n, об/мин
Вопросы для самопроверки
1. Перечислите доводочные процессы.
2. Влияет ли изменение первоначального диаметра детали на припуск на обработку и как.
3. Влияет ли изменение толщины металла, срезаемого за один проход на число проходов инструмента и как.
4. Влияет ли изменение скорости резания на частоту вращения и как.
Практическая работа № 12
Тема: Расчет технологических параметров процесса холодного выдавливания
Цель работы: изучение методики и приобретение навыков расчета технологических параметров процесса холодного выдавливания аналитическим способом.
Ход занятия:
1. Повторить теоретический материал.
2. Записать условия задания и выполнить расчет.
Краткие теоретические сведения
Процесс холодного выдавливания применяется для обработки глухих полостей сложной формы с выпукло-вогнутым рельефом.
Специальный инструмент (пуансон) под давлением гидравлического пресса мощностью 100 т и более медленно погружается в заготовку профилируемой детали штампа или пресс-формы и, таким образом, создает в ней углубление, обратное форме рабочей части инструмента.
Применяются два способа холодного выдавливания: открытое и закрытое.
Открытым способом называют такой способ выдавливания (рис. 14, а), при котором отсутствует ограничение для радиального течения металла под воздействием силы давящего инструмента.
При закрытом выдавливании (рис. 14, б) радиальное течение металла ограничивается стенками обоймы, охватывающей заготовку.
Рисунок 14. Способы холодного выдавливания
В результате металл может двигаться только в направлении хода давящего инструмента (пуансона). Закрытое выдавливание требует воздействия больших сил по сравнению с открытым выдавливанием.
Большее распространение получило закрытое выдавливание, приводящее к лучшим результатам. После штамповки изделий производят ряд завершающих операции: обрезку, прошивку отверстий, правку, термическую обработку (отжиг или нормализацию), очитку от окалины, контроль качества паковок.
К параметрам [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] выдавливания относятся:
1. Высота пресс-остатка при прессовании определяется по формуле:
- при прямом процессе прессования
13 EMBED Equation.3 1415
- при обратном процессе прессования (55)
13 EMBED Equation.3 1415
где Dk - диаметр контейнера, мм.
2. Площадь сечения контейнера рассчитывается по следующей формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (56)
где Dk - диаметр контейнера, мм.
3. Диаметр заготовки рассчитывается по следующей формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (57)
где Dk - диаметр контейнера, мм.
4. Коэффициент распрессовки заготовки в контейнере определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 (58)
где Dk - диаметр контейнера, мм;
Dз - диаметр заготовки, мм.
Условие задания (согласно своего варианта см. табл. 24). Выполнить расчет высоту пресс-остатка, площади сечения контейнера, диаметра заготовки, коэффициента распрессовки заготовки в контейнере, если известно, что вид прессования -_________, диаметр контейнера Dk =__мм.
Таблица 24. Варианты заданий
№ варианта
Вид прессования
Dk , мм
1
прямое
122
2
обратное
130
3
прямое
150
4
обратное
170
5
прямое
200
6
обратное
225
Рисунок 15. Эскиз технологического процесса холодного выдавливания
Последовательность выполнения практической работы
1. Изучить краткие теоретические сведения.
2. Записать условие задания (согласно своего варианта см. табл. 24).
3. Выполнить эскиз технологического процесса холодного выдавливания.
4. Рассчитать высоту пресс-остатка.
5. Рассчитать площадь сечения контейнера.
6. Рассчитать диаметр заготовки.
7. Рассчитать коэффициент распрессовки заготовки в контейнере.
8. Результаты расчетов занести в табл. 25.
Таблица 25. Результаты расчетов
№ варианта
hпо, мм
Fk, мм2
Dз, мм
·
Вопросы для самопроверки
1. Способы холодного выдавливания.
2. Влияет ли изменение диаметра контейнера на площадь сечения контейнера и как.
3. Влияет ли изменение диаметра заготовки на коэффициент распрессовки и как.
Список литературы
1. Справочник технолога машиностроителя: в 2-х т.; справочник / Под ред. А. М. Дальского, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова, А. Г. Суслова. Изд. 5-е. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2003.
2. Справочник инструментальщика в 2-х т.; справочник / Под ред. А. В. Маслова, Г. В. Боровский, С. Н. Григорьев, А. Р. Маслов. Изд. 2-е. исп. – М.: Машиностроение, 2007.
3. Справочник технолога-машиностроителя: в 2-х т.; справочник / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985.
4. Справочник токаря универсала / Под ред. М. Г. Шеметова и В. Ф. Безъязычного. Изд.2-е. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2007.
5. Щерба В.Н. Технология прессования металлов / В.Н Щерба., Л.Х. Райтбарг. – М.: Металлургия, 1995. – 336 с.
6. Абрамов Ф.Н. Справочник по обработке металлов резанием / Ф.Н. Абрамов. – К.: Техника, 1985.
7. Чуркин Б.С. Технология литейного производства / Б.С. Чуркин. – Екатеринбург, 2000.
8. Саначева Г.С. Технология литейного производства. Проектирование литейных форм / Г.С. Саначева. – Красноярск, 2006.
9. Болдин А.Н. Литейные формовочные материалы. Формовочные, стержневые смеси и покрытия / А.Н. Болдин, Н.И. Давыдов, С.С. Жуковский. – М.: Машиностроение, 2006.
10. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов / В.Ф. Бобров. – М.: Машиностроение, 1975.
11. Алешин В.П. Расчет рабочих поясков прессовых матриц / В.П. Алешин // Технология легких сплавов. – 1990, № 1, с. 30-33.
13PAGE 15
13PAGE 14215
Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native