Процесс формообразования и операции, задействованные в нём

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В современном машиностроении широко используются разнообразные процессы формообразования деталей и их заготовок: это формообразование заготовок методом литья, методом пластической деформации, прокатки, прессования, волочения, ковки, штамповки, гибки, процессом резания.

В процессе резания выделяются виды обработки: точение, строгание, долбление, сверление, зенкерование, развёртывание, фрезерование, резьбонарезание, зубонарезание, протягивание, шлифование.

Цели работы - это изучение процесса формообразования и операций, задействованных в этом. Задачи курсовой работы:

1. Рассмотреть процессы формообразования;

2. Рассчитать резец прямой проходной правый.

3. Построить эскизы резца в проекциях, определить положение векторов скорости, основных углов, положений основной плоскости и плоскости резания.

Объектом исследования являются процессы формообразования. Предметом исследования стал вышеуказанный резец.

Курсовая работа состоит из введения, теоретической части, проектной части, заключения и списка использованных источников.



1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Механическая обработка поверхности

Для механической обработки поверхностей различной формы применяются разные методы обработки и разные металлорежущие инструменты. В процессе резания инструмент, его режущая часть подвергается большим давлениям, трению и нагреву, что приводит к износу режущего инструмента или даже к полному разрушению. Поэтому основными требованиями к инструментальным материалам являются: достаточная твёрдость (HRC), прочность у и ударная вязкость;. теплостойкость - способность инструментального материала сохранять достаточную твёрдость при высоких температурах нагрева в течение длительного времени. Для изготовления режущего инструмента применяются следующие группы инструментальных материалов: - инструментальные углеродистые стали; инструментальные легированные стали; быстрорежущие стали; металлокерамические твёрдые сплавы; минералокерамические твёрдые сплавы; алмазы (синтетические и природные; абразивные материалы; конструкционные стали (для державок).

1.2 Процесс резания

1.2.1 Физические явления при резании.

Металл, срезаемый режущим инструментом с заготовки называется стружкой. Процесс резания (стружкообразования) представляет собой сложный процесс, включающий ряд взаимосвязанных явлений: а) упругие и пластические деформации; б) интенсивное трение; в) тепловыделение; г) наростообразование; д) завивание и усадка стружки; е) износ режущего инструмента; ж) упрочнение поверхностного слоя металла.

1.2.2 Процесс стружкообразования

Процесс резания металлов есть процесс последовательного сдвига (скалывания) элементов срезаемого слоя. По мере передвижения резец своей передней поверхностью сжимает частицы металла, вызывая сначала упругую, а затем и пластическую деформацию. Когда давление резца превысит силу сцепления частиц металла срезаемого слоя, происходит скалывание, образование элемента стружки и перемещение его по передней поверхности резца. Скалывание элемента стружки происходит по плоскости сдвига (скалывания) АВ под углом сдвига в1 ? 45°. По мере образования элементов стружки сила Pz увеличивается, а в момент отделения (срыва) быстро падает, затем снова возрастает и т.д. Возникающие вибрации резца и детали отрицательно сказываются на точности и чистоте обработанной поверхности, износе резца, работе станка. Для предупреждения этого необходима жёсткость системы СПИД (станок-приспособление-инструмент-деталь), т.е. надёжное закрепление детали, отсутствие излишних зазоров у движущихся частей станка, правильная геометрия инструмента. В зависимости от обрабатываемого материала, подачи, скорости резания, геометрии резца процесс стружкообразования происходит различно, поэтому различают следующие типы стружек:

а) стружка надлома - образуется при обработке твёрдых и хрупких материалов (чугун, бронза);

б) элементная стружка - встречается редко т.к. образуется при обработке твёрдых маловязких материалов;

в) ступенчатая стружка состоит из элементов, прочно связанных между собою, при обработке стали средней твёрдости при средней скорости резания, где прирезцовая поверхность гладкая, а противоположная сторона -ступенчатая с острыми зазубринами;

г) сливная стружка - образуется при обработке с большой скоростью резания вязких (пластичных) материалов. Прирезцовая поверхность стружки гладкая, а противоположная сторона имеет малозаметные шероховатости, т.к. элементы стружки малы. Сливная стружка опасна, поэтому резцы для обработки вязких материалов с большими скоростями необходимо оснащать стружколомателями.

1.2.3 Упрочнение обработанной поверхности

В результате пластической деформации, возникающей при резании от значительного удельного давления режущей кромки обработанная поверхность получает структурные изменения - измельчение зерна, рекристисталлизацию, называемую наклёпом. Наклёпанный (упрочнённый) слой имеет повышенную твёрдость и прочность, но более хрупок, поэтому отрицательно влияет на работоспособность деталей. Величина наклёпа (глубина «дефектного» слоя) зависит от метода обработки Т= 0,005…1,5 мм. Нарост при резании металлов. При обработке вязких металлов резанием можно заметить, что на передней поверхности инструмента у самой режущей кромки как бы приваривается кусочек метала клиновидной формы. Это так называемый нарост, состоящий из мельчайших частиц спрессованного металла, крепко приставшего к инструменту под действием высокой температуры (1000…1200°С) и давления стружки (100…200 кг/мм2). Твёрдость нароста может быть в 2-3 раза больше твёрдости обрабатываемого метала. Нарост существенно влияет на процесс резания: изменяются углы г и б, износ инструмента, и качество обработанной поверхности. При грубых обдирочных работах, когда требования к чистоте обработанной поверхности невысокие нарост допустим. При чистовых операциях нарост необходимо удалять.

Исследованиями установлено 4 зоны скоростей резания с характерными особенностями наростообразования. 1-я зона V = 0…5 м/мин - нарост не образуется, чистота поверхности хорошая. Такие скорости характерны для развёртывания, протягивания, резьбонарезания; 2-я зона V = 5…20 м/мин - идёт увеличение нароста; 3-я зона V = 20…60 м/мин - уменьшение нароста; 4-я зона V > 60 м/мин - прекращение наростообразования. Таким образом, всю чистовую обработку следует вести на высоких скоростях. Обдирочные работы следует вести со скоростями, при которых нарост образуется, т.к. чистота обработки значения не имеет, а положительные стороны нароста - предохранение режущей кромки и увеличение переднего угла - выступают на первый план Завивание и усадка стружки Завивание стружки в спираль вызывается тем, что слои стружки, прилегающие к резцу, деформируются больше. Со стороны действия силы Р элементы стружки утолщаются, приобретая клиновидную форму в результате чего и создаётся завивание. В результате пластического сжатия срезаемого слоя стружка оказывается короче того участка с которого она срезается, т.е.<; Толщина стружки a_n будет больше а. Это явление называется усадкой стружки.

1.2.4 Влияние смазочно-охлаждающих технологических средств на процесс резания

При резании металлов в результате затрачиваемой работы возникает теплота. Действуя на режущий инструмент, теплота при нагреве размягчает его, делая менее износоустойчивым и изменяет его размеры. От действия теплоты изменяются и размеры обработанной поверхности, что снижает точность обработки. Для отвода теплоты от режущего инструмента и заготовки применяют смазочно-охлаждающие технологические средства, которые уменьшают трение и облегчают процесс стружкообразования.

В качестве СОТС применяются: а) эмульсии (водные растворы эмульсолов). Эмульсол представляет собой раствор мыла и органических кислот в минеральном масле. Эмульсии обладают большой теплоёмкостью, поэтому применяются, когда основной целью является охлаждающее действие для повышения стойкости инструмента, а чистота обработанной поверхности не имеет большого значения; б) минеральные и растительные масла применяются на операциях, где требуется высокая чистота обработки (протягивание, зубонарезание и т.д.)

2. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Исходные данные

Тип резца: прямой проходной правый R=2 мм.

Диаметр заготовки d_заг.=85 мм.

Диаметр детали d_дет..= 80,5 мм.

Длина обработки l= 400мм.

Шероховатость обработанной поверхности R_z=15мкм.

Материал валика: Чугун КЧ-37-12

Твердость по Бринелю HB =163/

Способ крепления на станке: в центрах.

2.2 Выбор станка

Выбираем токарно-винторезный станок модели 1К62.

Высота центров :200 мм.

Расстояние между центрами 1400 мм.

Мощность двигателя N=1 кВт.

КПД з=0,75.

2.3 Расчет параметров резания

Произведем перевод:

R_a===3,75

По справочнику выбираем однократное получистовое резание при R_a=3,75.

Производим расчет припуска на обработку:

h= d_заг. - d_дет.=85-80,5=4,5 мм

t= =4,5/2=2.25 мм

- глубина резания

Обтачивание происходит за 1 проход.

Выбираем подачу в зависимости от требуемой шероховатости поверхности и радиуса при вершине в интервале S=0,35….2,08 мм/об.

Выбираем S=0,34 мм/об.

Определим скорость резания:

х= С_х* K^х_/ Т^m* t^x* S^y ,

где

С_х=317_, х=0,15, у=0,20, m=0,20

K^х=К_m* К_n* К_u

?=30°

параметр резание обработка поверхность

при

соs((R-h)/R)=0.08875.

По табличным значениям выбираем поправочные коэффициенты:

K_?х=1,2

?₁=10

K_?1х=1,0

K_mх=(150/HB) ^nх=(150/163)^1,25=0,9

n_х=1,25 (для ковкого чугуна по справочным данным).

К_nх=0,9 (для поковки)

K_uх=1

K^х=0,9*0,8*1=0,72

х=(317*0,72)/(60^0,20*2,25^0,15*0,35^0,20)=106 м/мин,

принимаем х=110 м/мин - скорость резания.

Определим частоту вращения шпинделя

n===398 oб./мин=400 oб./мин

(округлим до ближнего большего значения).

Определим фактическую скорость резания:

х_факт.==3.14*85*400/1000=106,8 м/мин.

Расчет основного времени:

Т_о=,

где: i=1- число рабочих ходов, S=0,34 мм/об - величина подачи,

L=400+l₁+l₂=400+4+3=407мм.

- длина рабочего хода.

l₁=t*ctg?=2,25*ctg30=4мм.

l₂=1…3.

Выбираем l₂=3.

Тогда

Т_о==3 мин.

Рассчитаем силу резания:

Р_z=10C_p* t^x* S^y*Vⁿ*K_p

C_p=81, x=1, y=0,75, n=0.

Материал рабочей части резца - твердый сплав.

К_р=К_мр *К_?р*К_р*Кл_р*К_рр.

К_?р=1,08 (для Р_z-тангенциальное).

При ?=0, К_р=1,1 л=0, Кл_р=1; при r=4мм, К_рр=1,1, К_мр=0,9.

К_р=0,9*1,08*1,1*1*1,1=1,2

Р_z=10*81*,25¹*0,34^,75*106,8⁰*1,2=984 Н

- сила резания.

N==984*106,8/1020*60=1,72 кВт.

Определим коэффициент загрузки по мощности:

К_N=N_рез/(N_ст*з)=1,72/(10*0,75)=23%.

Коэффициент загрузки по скорости:

К_х==106,8/106*100%=100%.

2.4 Расчет шероховатостей

Расчет высот неровностей поверхностей:

?₁=arcsin(S/2R)= arcsin(0,34/2*20)=0,5°.

?=30°

R_z=^yv (S_o* t^x* ?^z *?₁^z1)/ C_s *r^u

По табличным значениям выбираем:

C_s=0,08, х=0,3, у=1,4, z=0,35, z₁=0,33, u=0,7, r=20мм,

тогда

R_zрасч.= 1,72 мкм.

R_{z зад.}=15 мкм.

R_zрасч< R_{z зад,} это удовлетворяет запросу по шероховатости.

2.5 Определение прочности державки резца на изгиб

Выбираем материал державки резца Сталь 50 ГОСТ 150-88.

Сечение державки bxh=25x25/

Длина резца 140 мм.

Материал рабочей части резца ВК8

При расчете прочности державки резца на изгиб должно выполнятся условие:

В₁?В.

В₁=³v(6* Р_z*l_p)/2,56*[у]_n

где [у_рез.]_n=180 Мпа, l_p - вылет головки резца 30…60 мм, выбираем l_p=40 мм.

В₁=³v(6*84*40)/(2,56*185)=7,94

В=25.

В₁?В

- условие на прочность при изгибе выполняются.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе курсовой работы достигнуты поставленные цели, то есть изучены процессы формообразования. Произведен расчет прямого проходного резца.

Построены эскизы резца в проекциях, определено положение векторов скорости, основных углов, положений основной плоскости и плоскости резания.



ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. - М.: Машиностроение, 2006.

2. Гецеридзе Р.М. Процессы формообразования и инструменты. -М.: Академия, 2007.

3.Справочник технолога-машиностроителя Т2 /под ред. Косиловой А.Г., Мещерякова В.К. -М. : Машиностроение, 1985.

4. Справочник технолога-машиностроителя, Том 1, Дальский А.М., Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Суслов А.Г.- М. : Машиностроение, 2003.

5. Справочник технолога-машиностроителя, Том 2, Дальский А.М., Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Суслов А.Г. -М. : Машиностроение, 2005.

Размещено на Allbest.ru

...