Практическая работа № 2

Составление технологического процесса токарной обработки по чертежу детали. (6 часов)

Цели:

1. Приобретение знаний составления технологического процесса обработки детали по чертежу детали.

Оборудование: чертеж детали, паспорт токарного станка, справочник.

Задание.

1. Повторите учебный материал «Конструктивные формы валов. Технические требования, предъявляемые к валам».
2. Повторите  учебный материал «Заготовки, применяемые для изготовления валов».
3. Повторите  учебный материал «Подготовка заготовок валов к механической обработке».
4. Повторите  учебный материал «Типовой технологический процесс изготовления ступенчатого и гладкого вала».
5. Изучите порядок выбора заготовки.
6. Изучите порядок расчета размеров заготовки.
7. Изучите порядок выбора технологического оборудования, способа закрепления детали на станке.
8. Изучите порядок выбор режущего инструмента.
9. Изучите нормативный метод расчета режимов резания на токарных операциях.
10. Изучите порядок назначения режимов резания при точении и растачивании.

Отчет о выполнении практической работы.

1. Запишите порядок выбора заготовки.
2. Запишите порядок расчета размеров заготовки.
3. Запишите порядок выбора технологического оборудования, способа закрепления детали на станке при точении и растачивании.
4. Запишите порядок выбор режущего инструмента при точении и растачивании.
5. Запишите нормативный метод расчета режимов резания на токарных операциях при точении и растачивании.
6. Запишите порядок назначения режимов резания при точении и растачивании.
7. Решите задачи, пользуясь методическими рекомендациями и справочным материалом.

Контрольные вопросы

1. Основные виды обработки материалов резанием.
2. Основные виды режущих инструментов по ГОСТ 25751-88, ГОСТ 21445-84, их назначение и область применения.
3. Инструментальные материалы.
4. Сверхтвердые инструментальные материалы.
5. Конструктивные элементы резца по ГОСТ 25 751-83, его геометрические параметры.
6. Основные типы токарных резцов.
7. По каким признакам различают токарные резцы?
8. Назовите основные конструкции токарных резцов н дайте их краткую характеристику.
9. Приведите отличительные особенности отогнутых и оттянутых резцов.
10. Назовите типы резцов по назначению и выполните их эскизы.
11. Как отличить правый резец от левого?
12. Изобразите головку прямого проходного резца, укажите ее элементы и дайте их определения.
13. Что называется высотой резца?
14. Алгоритм расчета режимов резания при течении.
15. Физические основы процесса резания.
16. Сила резания и влияние ее на процесс резания.
17. Скорость резания и факторы, влияющие на скорость резания.
18. Нормирование станочных работ.
19. Классификация металлорежущих станков.
20. Резцы для токарной обработки.
21. Геометрия резца.
22. Элементы резания.
23. Токарные станки, принцип работы и кинематика.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

1. Технологический процесс изготовления

2. Выбор заготовки

Для получения заготовок при современном производстве наибольшее распространение получили способы литья, прокатки, штамповки. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. Поэтому при выборе заготовки необходимо учитывать экономичность и высокую производительность труда.

Наибольшее распространение получили заготовки в виде проката черных и цветных металлов, имеющих различную форму: круга, квадрата, шестигранника и т. д.

Так как у нас единичное производство, то в качестве заготовки выбираем круглый прокат.

Dдет. = 54-0,2 мм (согласно чертежа)

Диаметр заготовки:

Dзаг. = Dдет. + Пчерн.об. + Пчист.об. (Справочник молодого токаря  И. И. Бергер [1], стр. 217-218, табл. 7.1-7.3),

где П – припуск на обработку

Пчерн.об. = 4,0 мм

Пчист. = 2,0 мм

Dзаг. = 54-0,2 +  4,0 + 2,0 = 60 мм

Размер проката уточнить по справочнику ([1], стр. 216). Полученный размер округлить в большую сторону.

Берем заготовку диаметром 42 мм.

Так как шероховатость поверхности равна 5-ому классу и деталь короткая, то будет достаточно одной обточки. ([1], стр.198-199, табл. 6.4)

Lдет. = 640,5 мм (согласно чертежа)

Длина заготовки: Lзаг. = Lдет. + Пторц. ([1], стр.228-230)

Пторц. = 1,5 мм на сторону.

Lзаг. = 64-0,5 + 2×1,5 = 67 мм

3. Выбор оборудования

Из всего разнообразия станков предназначенных для токарной обработки выбираем токарно-винторезный станок 16К20, предназначенный для выполнения различных токарных работ в условии единичного и серийного производства.

4. Тип производства детали – единичный.
5. Выбор способа установки заготовок ([1], стр.219, табл. 7.4); ([1], стр.341, табл. 8.3)
6. Выбор средств измерений и контроля для токарных работ

([1], стр.200-215, табл. 6.5)

7. Выбор резца

Материал резца

([1], стр.50-56, табл. 2.9-2.11)

Радиус закругления вершины r

([1], стр.124-125)

Тип резца

([1], стр.124-173, табл. 5.1-5.10)

Сечение державки резца H×B

([1], стр.112, табл. 4.5 часть 2)

8. Выбор геометрии резца

([1], стр.108-114, табл. 4.4-4.6)

Формы и размеры элементов передней поверхности резца с пластиной из твердого сплава

([1], стр.110-112, табл. 4.5)

Размер элементов резца

([1], стр.112, табл. 4.5)

9. Выбор периода стойкости инструмента Т (мин.) и критериев затупления инструмента h

([1], стр.99, табл. 4.2)

10. Расчет глубины резания

([1], стр.96)

Глубина резания при торцевании равна припуску на обработку на одну сторону.

Глубина резания при точении фасок равна ширине фаски.

Глубина резания при наружном обтачивании, растачивании:

Глубина резания при сверлении:

где Dсв. – диаметр сверла.

Глубина резания при рассверливании, зенкеровании, развертывании:

где D – диаметр отверстия после обработки, d – диаметр отверстия до обработки.

Глубина резания при протачивании канавок, отрезании равна ширине резца.

11. Выбор подачи S

([1], стр. 96, стр.221-317 , табл. 7.5-7.62)

Для выбора поперечной подачи при протачивании канавок, отрезании и торцевании

([1], стр.8-9, табл. 1.1)

Уточняем подачу S по паспорту станка ([1], стр.8-9, табл. 1.1) (округлить в меньшую сторону)

12. Выбор скорости резания

([1], стр. 96, стр.222-226, табл. 7.6-7.11)

13. Расчет числа оборотов шпинделя

([1], стр.120-124 пример решения)

([1], стр. 122, стр.8-9, табл. 1.1)

Уточняем число оборотов шпинделя по паспорту станка ([1], стр.8-9, табл. 1.1) (округлить в меньшую сторону)

14. Находим действительную скорость резания

15. Проверка режимов резания по мощности станка

([1], стр. 96-98, табл. 4.1, стр. 120-124)

Вертикальное усилие (Н):

Pz=KtS,

где K – коэффициент резания (Мпа) ([1], стр. 97, табл. 4.1),

t – глубина резания,

S – подача.

Проверка мощности резания Nрез. (Вт) проводится по формуле:

,

где Pz – сила резания (Н),

v – скорость резания (м/мин.),

1020 – коэффициент перевода Н·м/с в кВт.

При этом должно соблюдаться условие:

Nрез.≤ Nшп.

Мощность на шпинделе:

Nшп.= Nдв. ·

Коэффициент полезного действия (КПД) станка:

,

где Nшп. – мощность на шпинделе (кВт),

Nдв. – мощность электродвигателя.

Для токарных станков0,7-0,8.

16. Выбор СОЖ

([1], стр.104-106 , табл. 4.3)

17.  Расчет основного времени Tо

([1], стр.100-101)

Основное машинное время (Вереина Л. И. Справочник токаря [2], стр.420-421, табл.17,1):

,

где S – подача инструмента мм/об.;  

n – частота вращения заготовки об/мин.;

i – число проходов;

L – расчетная длина заготовки;

L = l + l1 + l2,

где l – длина обрабатываемой поверхности, мм;

l1 – величина врезания инструмента, мм;

l2 – величина перебега инструмента, мм;

Длина обрабатываемой поверхности измеряется в направлении движения подачи.

При протачивании канавки с поперечной подачей Sпоп. от D до d  – машинное время:

.

При обтачивании наружной поверхности длиной l с продольной подачей Sпрод. – основное машинное время:

При подрезании торца сплошного сечения:

При отрезании:

Величина врезания при наружном точении и растачивании:

l1 = ,     tgφ 60º = 1,732; tgφ 75º = 3,271; tgφ 90º = 0; tgφ 45º = 1

где t – глубина резания, φ – главный угол в плане резца.

Величина врезания l1 принимается для резцов с углом φ<90º – 1-5 мм в зависимости от глубины резания и угла в плане; для сверления – 0,3 диаметра сверла, для прочих мерных инструментов (зенкеров, разверток, плашек, метчиков) – длина режущей части; для нарезания резьб резцами – 2-3 шага резьбы.

Величина врезания (или перебега) при обработке осевыми инструментом

При нарезании резьб на проход величины врезания или перебега принимается равно 2-3 шагом резьбы для резьбовых резцов или равной длине заборной части метчика плюс одна-две калибрующие нитки.

Величина перебега учитывается только при обработке на проход и принимается в пределах 1-3 мм.

Перебег l2 при продольной обточке и растачивании принимается 3 мм при отрезке – 2…5 мм; при прорезании канавок и фасонном точении с поперечной подаче перебег равен нулю.

При нарезании резьб метчиками и плашками основное машинное время состоит из времени нарезания резьбы и свинчивания инструмента. 

Пример записи перехода

4. Выбираем способ установки заготовки в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне, т. К. величина вылета заготовки из кулачков не более 2-3 Ø заготовки ([1], стр.219, табл. 7.4)
5. Выбираем средства измерений и контроля для токарных работ

([1], стр.200-215, табл. 6.5)

Линейка измерительная (ГОСТ 427-75), пределы измерений 0-300 мм, точность отсчета 0,5 мм.

6. Выбираем резец проходной отогнутый  ([1], стр.124-173, табл. 5.1-5.10), ([1], стр.124-125) с твердосплавной пластиной Т5К10 ([1], стр.50-56, табл. 2.9-2.11), радиус закругления вершины резца r = 1 мм ([1], стр.112, табл. 4.5 часть 2), державка из конструкционной стали сечением H×B=16×20 мм ([1], стр.112, табл. 2)
7. Выбор геометрии резца для стали с B ≤ 800 Мпа при чистовом торцевании ([1], стр.108-114, табл. 4.4-4.6)

α = 12º; γ = 12-15º;

β = 90 – α + γ; β = 90º – (24-27) = 63-66º;

δ = α + β = 12º + (63-66º) = 75-78º

α1 = (0,8-1)α; α1 = (0,8×12 — 1×15)=9,6° — 12°≈10° — 12°

φ = 90º; φ1 = 5-10º;

λ = (-2) – (-4)

f = 0,3-0,4 мм ([1], стр.112, табл. 2)

8. Стойкость инструмента Т – 60 мин., критерий затупления по задней поверхности h – 1,0-1,4 мм ([1], стр.99-100, табл. 4.2)
9. Глубина резания при торцевании равна припуску на обработку.

Припуск на обработку при торцевании 1,5 мм ([1], стр.96).

([1], стр.99, табл. 4.2)

Глубина резания тоже будет 1,5 мм.

10. По справочнику ([1], стр.221-317 , табл. 7.7) выбираем подачу S = 0,25 - 0,3 мм/об. Уточняем по паспорту станка ([1], стр.8-9, табл. 1.1) S = 0,25 мм/об.

Для выбора поперечной подачи при протачивании канавок, отрезании и торцевании ([1], стр.8-9, табл. 1.1)

Sпоп. = 0,5 ×Sпрод. мм/об.

Sпоп. = 0,5 × 0,25 = 0,125 мм/об.

11. По справочнику [1, стр. 222-226, табл. 7.8] выбираем скорость резания: Vpез. = 220 м/мин.

Умножаем эту скорость резания на поправочные коэффициенты  ([1], стр. 225, табл. 7.9).

V = Vpез. × K1 × K2× K3× K4× K5 

K1 = 1; K2 = 1,15; K3 = 1; K4 = 0,65; K5 = 1.

V = 220 ×1 × 1,15 × 1 × 0,65× 1 =164,45 м/мин.

12. По формулам находим число оборотов шпинделя:

По паспорту станка уточняем число оборотов шпинделя (округляем в меньшую сторону) ([1], стр.8-9, табл. 1.1):

Nд. = 1250 об/мин.

13. По формуле находим действительную скорость резания:

141,3 м/мин.

14. Проверяем режимы резания по мощности станка

([1], стр. 96-98, табл. 4.1, стр. 120-124)

15. Выбор СОЖ – 2-3% раствор кальцинированной соды в воде; 5% эмульсия ([1], стр.105, табл. 4.3).
16. Основное машинное время ([1], стр.100-101):

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

К решению задач следует приступить после изучения соответствующих тем. Расчет режимов резания необходимо выполнять с использованием таблиц нормативов.

ЗАДАЧА ВЫПОЛНЯЕТСЯ И ОФОРМЛЯЕТСЯ ПО СЛЕДУЮЩЕЙ СХЕМЕ:

1. Записывается условие задачи и исходные данные задачи представляются в виде таблицы, как в задании.
2. Выполнение эскиза обработки.
3. Выбор типа резца, материала режущей части, размеров и геометрических параметров.
4. Определение глубины резания.
5. Установление технологически допустимой подачи.
6. Установление периода стойкости резца.
7. Определения стойкости резания, допускаемой режущими свойствами резца.
8. Определение частоты вращения шпинделя и корректирования ее по паспорту станка.
9. Определение действительной скорости резания.
10. Определение минутной подачи и корректировка ее по паспорту станка.
11. Определение мощности, затрачиваемой на резание.
12. Проверка достаточности мощности привода станка.
13. Определение основного времени.

ЗАДАЧИ 1-5

Для наружного обтачивания заготовки диаметром D до диаметра d и длины обработки l на токарно-винторезном станке модели 16К20 необходимо:

• выбрать режущий инструмент;
• назначить режим резания;
• выполнить эскиз обработки;
• определить основное время

Данные для решения задач приведены в таблице 2.

Таблица 2

Исходные данные