Сверления, рассверливания, зенкерования и развертывания отверстий в крупногабаритных и тяжелых деталях. Марки материалов, рекомендуемые для строгальных резцов, их характеристика. Расчет режима резания для изготовления продольным точением стального вала.
№4. На схеме строгания заготовки покажите скорость, глубину, подачу при резании и дайте им определение. Приведите схему строгального резца и покажите на ней главные углы (?, ?, ?).
Приведите марки материалов рекомендуемых для строгальных резцов и дайте их характеристику.
Ответ:
Рис.1 Элементы резания при строгании
К элементам режима резания при строгании относят скорость резания, глубину резания и подачу (рис.1).
Глубиной резания t при строгании называется величина слоя металла, срезаемого резцом за один проход, и измеренного в направлении, перпендикулярном к обработанной поверхности.
Подачей S называется перемещение резца или заготовки (периодическое) в направлении подачи за один двойной ход; измеряется в мм/дв. ход. Подача всегда производится в конце обратного (холостого) хода.
Скорость резания ? при строгании равна скорости рабочего хода ?р ползуна с резцом или стола продольно-строгального станка с обрабатываемой заготовкой.
На поперечно-строгальных станках с кривошипно-кулисным механизмом скорости рабочего ?р и холостого ?x хода являются переменными. Для этих станков среднюю скорость резания можно определить по формуле:
где ?р — длина хода ползуна, мм;
n — число двойных ходов ползуна в минуту;
m — отношение скорости рабочего хода к скорости холостого хода; при средних и малых длинах хода ползуна m = 0,60…0,75.
Строгальные станки с реечным механизмом для передачи движения имеют постоянную скорость рабочего хода. Для этих станков скорость резания определяют по формуле:
Скорость резания, допускаемая режущими свойствами резцов при выбранной глубине резания и подаче, устанавливается в зависимости от механических свойств обрабатываемого металла, материала и геометрии резца, а также его стойкости.
Обработка металлов резаньем
... также структуры и твердости поверхностных слоев режущего инструмента. Скорость резания свойства обрабатываемого металла существенно влияют на температуру резания в зоне контакта стружки с передней поверхностью ... задние поверхности, режущие кромки и вершину. Передней поверхностью называются поверхность резца, по которой сходит стружка. Задними поверхностями называются поверхности резца, обращенные к ...
Скорость резания при строгании определяют по той же формуле, что и при наружном продольном точении без охлаждения.
Строгальный резец (рис. 2, а) состоит из стержня А и режущей части Б или головки. Головка резца имеет переднюю поверхность 1, главную 2 и вспомогательную 6 задние поверхности, главную 3 и вспомогательную 5 режущие кромки, вершину 4.
При сечении главной режущей кромки резца плоскостью N-N, перпендикулярной поверхности резания (рис. 2, б), различают следующие углы: главный передний у и главный задний ?, заострения ? и резания ?. Кроме того, резец имеет главный ? и вспомогательный ?1 углы в плане и угол при вершине ?.
Рис. 2. Строгальный резец:
а — основные части и элементы; б — углы резца
Главный передний угол ? резцов из быстрорежущей стали в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала выбирают в пределах 5…20°; для твердосплавной режущей части резца угол у изменяется в пределах от -5 до -15°.
Главный задний угол ? обычно равен 6…10°.
Главный угол в плане ? для проходных резцов принимают 30…75°, а вспомогательный угол в плане ?1 = 10…30°; для отрезных резцов ?1 = 2…3°.
Строгальные резцы для обработки стали и чугуна изготовляют из быстрорежущей стали Р9 и Р18 и с пластинками из твердых сплавов марок ВК8, ВК15, Т5К10 при черновом строгании и ВК6, Т15К6 и Т5К12 при чистовом строгании. В последнем случае стержень резца выполняют из углеродистой инструментальной стали.
Р9 и Р18 — легированные, инструментальные, качественные быстрорежущие стали, в которых углерода до 1%, вольфрама до 9% (в первой марке) и до 18% (во второй марке), остальное железо. Теплостойкость 620°С; твёрдость: Р9 — НRC 62…64, Р18 — НRC 63…64; предел прочности при изгибе: Р9 — 2800…3200 МПа, Р18 — 2600…3000 МПа.
ВК6, ВК8, ВК15, Т5К10, Т15К6, Т7К12 — металлокерамические твёрдые сплавы. Химический состав и механические свойства данных сплавов приведены в таблице 1.
Таблица 1
Химический состав и механические свойства твёрдых сплавов
|
Группа |
Марка |
Массовая доля компонентов, % |
Механические свойства |
|||||
|
WC |
TiC |
ТаС |
Со |
? и , МПа |
НRА |
|||
|
не менее |
||||||||
|
Вольфрамовая |
ВК6 |
94 |
— |
— |
6 |
1550 |
88,5 |
|
|
ВК8 |
92 |
— |
— |
8 |
1700 |
87,5 |
||
|
ВК15 |
85 |
— |
— |
15 |
1900 |
86,0 |
||
|
Титановольфрамовая |
Т15К6 |
79 |
15 |
— |
6 |
1200 |
90,0 |
|
|
Т5К10 |
85 |
6 |
— |
9 |
1450 |
88,5 |
||
|
Т5К12 |
83 |
5 |
12 |
1700 |
87,0 |
|||
№49. Приведите рисунок, и кратко опишите устройство и работу радиально-сверлильного станка. Используя эскиз зенкера, опишите его конструкцию и геометрию.
Ответ
Для совмещения оси шпинделя сверла с осью очередного отверстия, подлежащего обработке, необходимо заготовку периодически двигать по столу в различные положения вручную. Это вызывает большие неудобства и потерю времени, особенно при сверлении отверстий в крупногабаритных и тяжелых деталях. На радиально-сверлильном станке деталь остается неподвижной, а перемещается инструмент вместе со шпиндельной бабкой.
На рис.3 показан общий вид радиально-сверлильного станка модели 2А53. Эти станки используют для сверления, рассверливания, зенкерования и развертывания отверстий, отдаленных от краев заготовки, а также для получения и обработки отверстий в крупных заготовках, установка которых на столе вертикально-сверлильного станка невозможна или неудобна.
На фундаментной плите 1 крепится неподвижная колонна 2 с поворотной гильзой 3. Разрезной хомут 9, скрепляющий гильзу с колонной, стягивается специальным устройством. На гильзе закреплена консоль или рукав 8, который может перемещаться по ней вверх или вниз при помощи двигателя 4, двухступенчатого редуктора 5 и винта 7. Консоль имеет шпиндельную головку 6 и шпиндель 15. Последний посредством электродвигателя 11 коробки скоростей 12 и коробки подач 14 получает заданное главное (вращательное) движение и движение подачи (поступательное вдоль оси).
Рис. 3. Общий вид радиально-сверлильного станка модели 2А53
На станке можно получить 12 различных чисел оборотов шпинделя в минуту (от 55 до 2240 об/мин) и восемь различных подач (0,06…1,22 мм/об).
Если поменять местами сменные зубчатые колеса, то количество чисел оборотов можно удвоить.
Шпиндельная головка 6, для устойчивости фиксируемая на консоли зажимом, работает как самостоятельный узел и может перемещаться по направляющим рейкам 13 консоли в радиальном направлении при помощи специальной рукоятки. Поворот консоли вокруг колонны на определенный угол производят механически и вручную.
При сверлении заготовку укрепляют неподвижно на съемном столе 10 или непосредственно на фундаментной плите 1, а шпиндель со сверлом устанавливают в рабочее положение при помощи трех сверлильного стенка модели 2А53 перемещений: вертикального вдоль оси шпинделя; радиального по направляющим консоли и вокруг колонны (на определенный угол).
Зенкерование заключается в увеличении диаметра отверстия с целью повышения точности и класса чистоты поверхности. Режущим инструментом является зенкер. По сравнению со сверлом зенкер обладает большей жесткостью, имеет больше режущих зубьев (обычно 3…4) и направляющих ленточек, отсутствует поперечная кромка, что обеспечивает минимальный увод зенкера и разбивку отверстия.
Рис.4. Зенкер:
1 — передняя поверхность; 2 — главная задняя поверхность; 3 — ленточка; 4 — главная режущая кромка; 5 — вспомогательная режущая кромка; в — сердцевина; А — режущая часть; Б — рабочая часть; В — направляющая часть; Г — шейка; Д — хвостовик; В — лапка
Различают следующие виды зенкеров: хвостовые (рис.4, а), насадные цельные, насадные сборные. Зенкер имеет такие же режущие элементы и углы, как спиральное сверло, за исключением поперечной кромки и угла ?. Зенкеры изготовляют с прямыми, наклонными и винтовыми канавками. Прямые и наклонные канавки обычно у зенкеров насадных цельных и сборных. У хвостовых зенкеров (цельных) канавки винтовые с углом наклона ? = 10…30° у периферии. Величина угла ? изменяется вдоль режущих кромок по аналогии со сверлом, соответственно изменяется и угол ?. Она зависит от диаметра D зенкера и свойств обрабатываемого материала: чем больше диаметр и выше вязкость материала, тем больше угол ?.
Припуск под зенкерование зависит от диаметра зенкера и изменяется в пределах 0,5…3 мм. Для зенкеров, оснащённых режущими элементами из твердых сплавов, припуск берётся 0,5…1,5 мм. Зенкерованием обрабатывают отверстия до 10…11-го квалитета точности.
№61. Приведите схему круглошлифовального станка. Кратко опишите его устройство и работу. На примере маркировки шлифовального круга объясните значения ее букв и цифр.
Ответ:
На рис.5, а дана схема универсального центрового круглошлифовального станка для наружного шлифования.
Рис.5. Схема универсального центрового круглошлифовального станка для наружного шлифования
Стол 3 (рис.5, а) опирается на направляющие станины 1 и несет переднюю 6 и заднюю 4 бабки. Обрабатываемая заготовка помещается между центрами передней и задней бабок; ей сообщается вращательное движение от двигателя передней бабки. Вращающаяся заготовка вместе со столом имеет также возвратно-поступательное движение для обработки заготовки по всей длине кругом шлифовальной бабки 5. Длина хода стола 1, ограничивается установкой кулачков 2, которые управляют рычагом 7 переключения направления хода стола; стол перемещается гидропроводом. Шлифовальная бабка установлена на поперечных салазках и с помощью маховичка 8 получает поперечное перемещение для установки на глубину шлифования. Для обработки конусов верхнюю часть стола делают поворотной.
При маркировке абразивного инструмента в определенном порядке указываются все его характеристики: материал абразивных зерен, зернистость, твердость, номер структуры, вид связки, точность размеров, класс круга по неуравновешенности, форма и размеры круга, допустимая окружная скорость. Например, 24А40СМ17К5, А1, ПП200х16хЗ2,35 м/с. Здесь 24А — абразивный материал второй группы (белый электрокорунд), зернистость №40 (400 мкм), твердость СМ1 (среднемягкий круг первой степени), структура № 7 (средняя), связка керамическая пятая, класс точности А (всего по ГОСТу три класса точности: АА, А, Б), класс неуравновешенности 1 (для класса точности А по ГОСТ 3060-75 класс неуравновешенности 1 или 2), круг формы ПП (плоский прямой), наружный диаметр 200 мм, ширина 16 мм, диаметр отверстия 32 мм, окружная скорость не более 35 м/с. Маркировка круга приведена по ГОСТ 2424-75.
При маркировке алмазных кругов указываются марка алмазов и зернистость, связка и концентрация, форма и размеры круга. Например, АСВ 125/100 ТО2 100 % АПП 150х10х3х32 означает: АСВ — материал шлифующих зерен, шлифпорошок с размером зерен основной фракции от 100 до 125 мкм, ТО2 — обозначение связки, концентрация алмазов в объеме рабочего слоя 100%, круг формы АПП (алмазный плоский прямой) с наружным диаметром 150 мм, шириной 10 мм, толщиной алмазоносного слоя 3 мм, диаметр посадочного отверстия 32 мм.
Эльборовый круг маркируется следующим образом:
Л16КБ100%. Здесь Л — материал зерен (эльбор), 16 — зернистость, КБ — связка, 100 % — концентрация (0,88 г/см3 ).
Маркировка наносится на торце круга специальной краской.
№93. Подберите режим резания и определите основное время То для изготовления продольным точением стального вала диаметром d = 64 мм, длиной 200 мм. Диаметр заготовки D = 70 мм. Подача S = 0,4 мм/об. Обработка производится за один рабочий ход (i = 1).
Резец проходной из материала Р18, ? = 45°. Приведите схему обработки к определению То .
Решение:
Глубину резания при продольном точении определим из формулы:
t = (D — d)/2,
где D — диаметр заготовки, мм;
d — диаметр детали (стального вала), мм.
t = (70 — 64)/2 = 3 мм
Скорость резания ?, м/мин при точении определим из формулы:
где Cv — постоянный коэффициент, учитывающий влияние свойств обрабатываемого материала и материала резца на скорость резания;
Т — стойкость резца (при одноинструментальной обработке принимается равным 60 мин), мин;
t — глубина резания, мм;
s — подача, мм/об;
m, xv , yv — коэффициенты, показывающие степень влияния соответствующего фактора на скорость резания (табл. 2 методички).
Скорость резания при точении равна:
? = 44,8/(600,125
- 30,2 5
- 0,40,66 ) = 44,8/(1,668
- 1,316
- 0,546) = 37,4 м/мин
Машинное (основное) время, потребное при точении детали, определим по формуле:
где L — расчетная длина хода резца в направлении подачи в мм;
i — число проходов резца на данной операции (в нашем случае i = 1);
n — частота вращения заготовки, об/мин;
s — подача, мм/об.
Расчетная длина хода резца L при продольном точении (см. рис.6) состоит из длины обрабатываемой поверхности детали l1, длины врезания резца в обрабатываемую поверхность l2, величины перебега резца l3, т. е.
L = l1 + l2 + l3.
Длина врезания резца зависит от глубины резания и главного угла резца в плане ?, т. е.
Перебег резца l3 необходим для предотвращения образования заусенца в конце обработки и в зависимости от диаметра обрабатываемой детали принимается равным 1…3 мм (принимаем l3 = 3мм).
Длину врезания резца определим по формуле:
l2 = t
- ctg 45° = 3
- 1 = 3 мм
Расчетная длина хода резца L равна:
L = 200 + 3 + 3 = 206 мм
Частоту вращения заготовки определим по формуле:
n = (1000
- ?)/(?
- D) = (1000
- 37,4) / (3,14
- 70) = 170 об/мин
Таким образом, машинное время, потребное для обработки одного валика за один проход, равно:
То = (206/(0,4
- 170))
- 1 = 3,03 мин
Рис.6. Схема токарной обработки стального вала к определению То.
116. Напишите и поясните формулу для определения скорости резания при точении. Для чего необходимо рассчитывать скорость резания?
Ответ
Скорость резания при точении определяют по формуле:
где Т — время работы резца до затупления (стойкость резца);
m — показатель относительной стойкости, характеризующий интенсивность влияния стойкости на скорость резания;
t — глубина резания, мм;
S — подача, мм/об;
с? — коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и условия его обработки (определяется по таблицам);
k? — общий поправочный коэффициент на изменённые условия обработки по отношению к тем, для которых даётся значение коэффициента с? (k? равен произведению частных поправочных коэффициентов, которые определяются по таблицам).
Показатели степеней у глубины резания и подачи (х? и у? )для различных условий обработки определяются по таблицам.
Из приведенной формулы следует, что скорость резания зависит от ряда факторов, основными из которых являются:
1) механические свойства обрабатываемого материала,
2) свойства материала режущей части резца,
3) стойкость режущего инструмента,
4) подача;
5) глубина резания, а также углы резца, охлаждение и т. д.
Скорость резания является одним из в наибольшей мереважных параметров, определяющим качество обработанной поверхности и производительность труда. Увеличение скорости резания ускоряет снятие припуска, но при всём этом снижается стойкость инструмента и, следовательно, увеличиваются затраты времени на снятие и установку инструмента, подналадку станка.
В практике машиностроения определены оптимальные (экономически целесообразные) стойкости инструмента, исходя из которых рассчитывается (находится по таблицам) оптимальная скорость резания.
