Главная составляющая силы резания

2. Главная составляющая силы резания

P_z = 10·C_p·t^x·S^y·Vⁿ· K_p, H (9.1), K_p = K_мр·K_{j р}·K_gр·K_lр (9.2),

где K_мр = 0,94. K_jр ^- коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане, принимаем по [9]: K_jр^z = 0,89; K_jр^y = 0,5; K_jр^x = 1,17; K_gр - коэффициент, учитывающий влияние переднего угла, принимаем по [9]: K_gр^z = 1,25; K_gр^y = 2,0; K_gр^x = 2,0. K_lр - коэффициент, учитывающий влияние угла наклона главной режущей кромки, принимаем по [9]:

K_lр^z= 1; K_lр^y= 1,25; K_lр^х = 0,85.

K_p^z = 0, 94 ·0,89·1,25·1 = 1,05;

K_p^y =0,94·0,5·2,0·1,25=0,94;

K_p^x = 0,94·1,17·2,0·0,85=1,87.

Режимы резания на 2-ом переходе операции 040: t=0,9мм; S=0,12 мм/об; V=110м/мин [см. табл.6.6.]

Расчет составляющих силы резания произведем по методике изложенной в [9]: для P_z:

C_p = 300; x = 1.0; y= 0.75; n = - 0,15;

для P_y: C_p = 243; x = 0,9; y= 0.6; n = - 0,3;

для P_х: C_p = 339; x = 1.0; y= 0.5; n = - 0,4.

P_z = 10·300·0,9¹·0.12^0.75·110^-0,15·1,05 = 2865,6 H;

P_y = 10·243·0,9^0.9·0.12^0.6·110^-0,3·0.94 = 142 H;

P_x = 10·339·0,9¹·0.12^0.5·110^-0,4·1,87 = 260,5 H.

3. Расчет сечения корпуса резца произведем по методике изложенной в [18] с 50. При условии, что державка имеет квадратное сечение, т.е. hb

Ширину державки определим по формуле:

b =  (9.3)

где L-вылет резца, принимаем L=70 мм.

Подставив данные в формулу (9.3), получим:

b = = 0,0182м = 18,2 мм;

Принимаем ближайшее большее сечение корпуса (b=20мм). Руководствуясь приведёнными соотношениями, получим высоту корпуса резца h= b =20 мм. Принимаем: h´ b20´20 мм.

4. Проверяем корпуса резца на прочность и жёсткость:

Максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца:

P_{z. доп}. =b×h²s_{и. д}. /6×L=20×10^{-3 (}20 ×10^-3) ² 200 /6×70×10^-3 = 914,3 Н

Максимальная нагрузка, допускаемая жёсткостью резца:

P_{z. ж}. =3f E J /L³ =3 ×0,05×10^-3 ×2×10 ¹¹ ×10^-31,33 ×10^-8/ (70 ×10^-3) ³ =326 Н

где f - допускаемая стрела прогиба резца при чистовом точении f=0,05мм

Е - модуль упругости материала корпуса резца Е=2×10 ¹¹Па.

J - момент инерции прямоугольного сечения корпуса:

J = bh ³/12=20×10^-3 (20×10^-3) ³/12=1333 мм ⁴

Резец обладает достаточной прочностью и жёсткостью, т.к выполняется условие: P_{z. доп}. > P_z< P_{z. ж.} 914,3 Н > 286,5Н< 326 Н - условие выполняется.

5. Конструктивные размеры резца берём по ГОСТ 20872-80; общая длина резца L=150 мм; режущая пластина из твёрдого сплава Т15К6 № 01114-220408, по ГОСТ 19046-80.

6. Геометрические параметры лезвия резца: главный угол в плане j=93°

7. По ГОСТ 5688-61 принимаем: качество отделки (параметры шероховатости) передней и задней поверхности лезвия резца и опорной поверхности корпуса; предельные отклонения габаритных размеров резца; марку твёрдого сплава пластины и материала корпуса; содержание и место маркировки.

8. Выбираем материал резца: для корпуса - сталь 40Х (твердость 40…45 HRCэ), оксидировать, для пластины - твердый сплав Т15К6 для винта и гайки - сталь 45 (головку винта, скос, ролик термообработать до 32…37 HRCэ).

9. Технические требования на резец принимаем по ГОСТ 266613-85.

Для усовершенствования конструкции резца изменим, способ крепления режущей пластины, это позволит повысить надежность крепления пластины и снизить время замены пластины. Пластина в состоянии выдержать большое усилие резания, что позволяет увеличить подачу инструмента, а следовательно, и производительность обработки. Сокращается время на замену или поворот режущей пластины при затуплении. Резец удобен в эксплуатации, прост по конструкции, не сложен в изготовлении.

9.3 Описание конструкции резца

Резец токарный сборный с механическим креплением пластины 2 содержит державку 1, в резьбовые отверстия которой завинчены винты 7 и 8, которые служат для регулировки положения резца. Для закрепления пластины служит винт 3 с гайкой 6 и шайбой 5, который своим скосом упирается в ролик 4.

Сборочный чертеж резца с указанием всех предельных отклонений и технических требований представлен на листе графической части дипломного проекта.

10. Линейная оптимизация режимов резания на токарной операции 10.1 Исходные данные

Переход чистового точения отверстия пов. Æ39,828^+0,062 мм на токарно-винторезном станке 16Б16П резцом с угол в плане - = 60⁰.

обрабатываемый материал - сталь 45Л ГОСТ 977-75;

предел прочности материала инструмента= 690 МПа;

диаметр обрабатываемой поверхности -. Æ39,828^+0,062 мм;

режущий инструмент - Резец расточной с пластинами из твердого сплава по ГОСТ 18882-73, Т15К6;

главный угол в плане - = 60⁰;

6) глубина резания - t = 0,26мм;

7) оборудование - токарный - винторезный станок 16Б16П:

7.1) мощность электродвигателя = 8 кВт;

7.2) Подача минимальная (минутная)  = 2 мм/мин;

Подача максимальная (минутная) = 1200 мм/мин;

7.3) Частота вращения минимальная  = 20 об/мин;

Частота вращения максимальная = 2000 об/мин.

10.2. Расчет ограничений:

10.2.1 Ограничение по кинематике станка

а) Рассчитаем ограничения, устанавливающие связь между расчетной подачей и кинематическими, соответственно минимальными и максимальными, возможностями станка:

> , ^мм/_об; ; ;

 , ^мм/_об; ; ;

;

;

.

б) Рассчитаем ограничения, устанавливающие связь между скоростью резания и кинематическими, соответственно минимальными и максимальными, возможностями станка:

, , ,

  

.

Ограничение по кинематике станка

рис.10.1.

10.2.2 Ограничение по мощности привода главного движения:

 (10.1)

 (10.2)

Ограничение по мощности привода главного движения

Рис.10.2.

10.2.3 Ограничение по температуре в зоне резания

 (10.3)

,

Ограничение по температуре в зоне резания

Рис.10.3.

10.2.4 Ограничение по точности:

, (10.4)

где δ - допуск на диаметр, мм;

g - коэффициент, учитывающий способ установки заготовки, принимаем g=3 (для установки заготовки в патроне);

t - глубина резания;

D - диаметр обрабатываемого отверстия;

l - длина заготовки;

k_у - коэффициент, учитывающий влияние геометрии режущего инструмента на составляющую силы резания Р_у. Коэффициент k_у определяем по формуле:

k_у= k_уγ· k_уφ· k_уλ· k_уr (10.5)

где k_{уγ -} коэффициент, учитывающий влияние на Р_у переднего угла, принимаем k_уγ=1,35;

k_уφ - коэффициент, учитывающий влияние на Р_у главного угла в плане, принимаем k_уφ =0,75;

k_уλ - коэффициент, учитывающий влияние на Р_у угла наклона режущей кромки, принимаем k_уλ=0,75;

k_уr - коэффициент, учитывающий влияние на Р_у радиуса при вершине резца, принимаем k_уr=1.

Подставив определенные значения в формулу (10.5) и неравенство (10.4), получим:

k_у=1,35·0,75·0,75·1=0,76;

Прологарифмируем выражение:

0,6·lg (100S) - 0,3· lg V ≤ lg 11,76

Пусть lg (100S) =x₁; lg V =x₂, тогда

0,6· x₁-0,3· x₂≤ 1,069

2x₁ - x₂≤ 3,56

Ограничение по точности

Рис.10.4.

10.2.5 Ограничение по стойкости инструмента

,

где С_v=350, табл.17, стр.270 [12] ;

x=0.15, табл.17, стр.270 [12] ;

y=0.35, табл.17, стр.270 [12] ;

m=0.2, табл.17, стр.270 [12] ;

K_V=1,72·1,0·1,0·1,0=1,72.

Ограничение по стойкости инструмента

Рис.10.5.

10.2.6 Расчет целевой функции:

 (10.6)

10.3 Решение графическим методом

Система ограничений:

 (10.7)

На графике (см. лист графической части №) построим сис-тему ограничений и целевую функцию.

Найдем оптимальную точку, т.е. ту, в которой целевая функция Z будет максимальной. Рассмотрим точки фигуры, наиболее удаленные от начала координат - точки А, Б и В.

Определим их координаты:

т. А:  , т. Б:  

т. В:  

Найдем значение целевой функции в этих точках:

Z_Б®max Þ т. Б - оптимальная.

Рассчитаем скорость резания и подачу, используя полученные данные:

Отсюда:  

Заключение

При разработке дипломного проекта предложены следующие пути совершенствования техпроцесса:

разработан новый технологический процесс изготовления детали в условиях среднесерийного производства;

разработана заготовка, полученная методом литья в земляные формы;

определены оптимальные режимы проведения лезвийной обработки на токарной операции;

спроектирован резец с механическим креплением режущей пластины, применение которого позволит сократить время замены режущей пластины и повысить надежность крепления режущей пластины;

спроектировано приспособление для контроля биения отверстия;

спроектирован патрон токарный клиновой с торцовым поджимом.

Изменения, внесенные в техпроцесс изготовления детали позволили достичь основных целей проекта, обеспечить заданный объем выпуска деталей, снизить себестоимость ее изготовления и повысить качество изготовления по сравнению с базовым вариантом технологического процесса.

Экономический эффект от внедрения данных мероприятий составит более рублей.

Список использованных источников

1. Марочник сталей и сплавов - Под ред.В.Г. Сорокин - М.: Машиностроение, 1989 - 640 с.

2. Методические указания к выполнению курсовых проектов по дисциплине "Технология отрасли". Размерный анализ технологических процессов изготовления деталей машин. Сост. Михайлов А.В. - Тольятти, 2002.

3. Методические указания к выполнению курсовых проектов по дисциплине "Технология отрасли". Сост. Михайлов А.В. - Тольятти, 1998

4. Михайлов А.В., Расторгуев Д.А., Схиртладзе А.Г. Основы проектирования технологических процессов механосборочного производства. Тольятти, 2004.

5. ГОСТ 26645-85. Отливки из металлов и сплавов

6. Методические указания: Экономическое обоснование выбора заготовок при проектировании заготовок. Сост. Боровков В.М. - Тольятти, 1999

7. Методические указания: Выбор маршрутов обработки поверхностей деталей машин. Сост. Михайлов А.В., Пашко Н.М. - Тольятти: ТГУ, 2003г

8. Допуски и посадки ГОСТ25347-82, стр12-25.

9. Справочник технолога-машиностроителя. Т.2/ под ред.А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. - М. Машиностроение, 1985. - 496 с.

10. Панов А.А. и др. Обработка металлов резанием: Справочник технолога. - М.: Машиностроение, 1988. - 736с.

11. Баранчиков В.И., Жариков А.В., Юдина Н.Д., Садыхов А.И. Прогресивные режущие инструменты и режимы резания металлов. - М.: Машиностроение, 1990. - 399с.

12. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания, ч.1. Нормативы времени, Москва "Экономика", 1990г.

13. Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машинострое-ния, Минск "Высшая школа", 1983. - 255 с.

14. Методические указания к оформлению документов на технологические процессы резанием. Сост. Михайлов А.В. - Тольятти, 2002.

15. Справочник упрочнение

16. Справочное пособие. Хонингование. / под ред.С.И. Куликов и др. - М. Машиностроение, 1973. - 167 с.

17. Методические указания: Проектирование кулачковых самоцентрирующих патронов. Сост. Николаев С.В. - Тольятти, 1991.

18. Алексеев Г. А, Аршинов В.А., Кричевская Р.М. Конструирование инструмента - М.: Машиностроение, 1979. - 384с.

19. Вульф А.М. Резание металлов. - М.: Машиностроение, 1973. - 496 с.