Исследование влияния режима резания на температуру

) (2.1)

где t- температура рабочего конца термопары.

Для снятия термоЭДС выбираем милливольтметр. Милливольтметр выбираем типа М254 его разрешающая способность позволит нам определить температуру с точностью до 10⁰С, что вполне приемлемо для лабораторных работ. В качестве станка выбираем токарный станок модели УТ16.

2.3 Расчет деталей оснастки на прочность

2.3.1 Расчет силы резания

Главная составляющая силы резания рассчитывается по формуле 2.2:

, Н, (2.2)

где - тангенциальная (основная) сила резания;

- постоянная силы для расчетных данных;

- показатели степени;

- глубина, подача и скорость;

- поправочный коэффициент (формула 2.4);

9,8 - служит для пересчета из кг в Н.

Рассматриваем наиболее трудно обрабатываемую сталь ШХ15 диаметром d=40 мм, тогда =300, принимаем по таблице [5] мм, мм. Показатель степени отрицательный, значит с увеличением скорости (формула 2.3), сила уменьшается, тогда рассмотрим малые обороты, примем об/мин.

, м/мин. (2.3)

Формулы в [7] эмпирические соблюсти размерность невозможно.

(2.4)

, Н.

2.3.2 Допускаемая сила для работы на станке УТ16 [5]

Допускаемая сила для работы на станке УТ16,находится по формуле 2.5

, Н, (2.5)

где - мощность на шпинделе, формула 2.6;

- скорость резания.

, кВт, (2.6)

где - мощность двигателя главного движения, 3,5 кВт;

- коэффициент падения мощности.

Н

2.3.3 Проверка на прочность державки резца [5]

Прочность державки резца проверяют расчетом на изгиб (рисунок 2.4) от действия вертикальной составляющей силы резания (формула 2.7):

, Н, (2.7)

где - ширина державки резца, мм;

- высота державки, мм;

- предел прочности на изгиб, для незакаленной конструкционной

сталикГ/мм²=200 МПа;

L - длина вылета резца, мм.

Рисунок 2.4 - Расчетная схема для резца

Максимальная нагрузка, допускаемая прочность резца:

Н

Резец обладает достаточной прочностью, так как <(2260<5330)

2.3.4 Расчет болтового соединения [6]

Болт 10 (рисунок 2.5) предназначен для крепления пластины к керамической вставке резца, поэтому для обеспечения надежности изделия произведем его расчет на разрыв.

температура резание токарный станок



Рисунок 2.5 - Болтовое соединение

Усилие осевой нагрузки (формула 2.8):

, H, (2.8)

где - допустимое напряжение на растяжение, находим по формуле 2.9:

, МПа, (2.9)

где n-запас прочности, n=2.

-предел текучести материала 40Х, =800 МПа.

2.3.5 Действующие на прижим усилия

Будем рассматривать прижим 4 (рисунок 2.5) как балку, на которую действует осевая нагрузка болта.

Реакции, действующие на пластинку назовем R_A (формула 2.10)_, на упор R_B (формула 2.11).

Расстояние от R_A до Q 15мм и от R_B до Q 10мм, тогда

(2.10)

(2.11)

2.3.6 Расчет крепления твердосплавной пластинки

Сила стремится повернуть твердосплавную пластинку относительно края пластинки опорной (рисунок 2.4), примем ее за точку О, тогда момент относительно точки О силы будет находится по формуле 2.12.

, Н•м. (2.12)

Реакция прижима будет противостоять этому моменту, формула 2.13:

Н•м. (2.13)

Тогда:

Рассмотрим также смещение пластинки вдоль оси паза.

Согласно [2] Равнодействующая всех сил двигающих пластинку вдоль паза по оси находится по формуле 2.14.

, Н, (2.14)

Сила трения твердосплавной пластинки, формула 2.15.

R , Н, (2.15)

где коэффициент трения

Сила, действующая на упор, формула 2.16.

Н. (2.16)

Сила трения в рифлении упора, формула 2.17.

Н. (2.17)

Сила давления на прижим со стороны упора:

Запас прочности равен 2,25.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Разработка технологического процесса изготовления

3.1.1 Описание конструкции и назначения детали

Деталь - корпус резца (см. ВКР 15.03.01.09.003.01.01). Используется в качестве корпуса специального инструмента проходного резца. Инструмент используется для определения температуры методом искусственной термопары. Представляет из себя изделие прямоугольной формы. В передней части детали предусматриваются пазы, отверстия, предназначенные для подведения термопары к твердосплавной пластине. На всю длину державки предусмотрены пазы для установки изолятора

Материал - Сталь 40Х ГОСТ 4543-88

3.1.2 Технологический контроль чертежа детали

Чертеж корпуса резца (рисунок 3.1) выполнен согласно ЕСКД. Правильность изображения детали, обозначение посадок, предельных отклонений размеров, отклонений форы и взаимного расположения поверхностей детали, шероховатости поверхности, элементов конструкции детали позволяют получить все данные для разработки техпроцесса изготовления.

3.1.3 Анализ технологичности конструкции детали

Корпус резца - деталь единичная, требует большого числа переходов.

Деталь не имеет труднодоступных мест для обработки и контрольных измерений (см. ВКР 15.03.01.09.003.01.01). Данную деталь можно обрабатывать на типовом стандартном оборудовании, стандартным режущим инструментом, используя универсальные типовые приспособления. Но определенные трудности при изготовлении корпуса могут возникнуть при обработке паза для керамической вставки, формирование наклонных поверхностей. Для этого потребуется применение станка с ЧПУ.

Замена материала на менее дорогой не рекомендуется. Сталь 40Х - имеет хорошую обрабатываемость, недорогой и недефицитный материал, обеспечивающий весь комплекс свойств, необходимых для корпуса резца.

3.1.4 Выбор способа изготовления и формы детали

Выбор рационального вида заготовки обуславливается:

геометрическими формами и размерами детали;

материалом, из которого изготовлена деталь;

типом производства.

Деталь имеет следующие размеры: наибольший высота 20 мм, ширина 25,5 мм, длина 170 мм.

Масса детали =0,45 кг.

Тип производства - единичное, выполняется разовым заказом на инструментальном участке универсальным оборудованием и оснасткой.

Одним из основных направлений развития технологии механической обработки является использование черновых заготовок с экономичными конструктивными формами, обеспечивающими возможность применения рациональных и более экономичных способов их обработки на металлорежущих станках с наибольшим производством и наименьшими отходами металла в стружку. Для державки резца, наиболее эффективным является сортовой прокат квадратный горячекатаный повышенной, нормальной и обычной точности по ГОСТ 2590-88.

По данным [7] выбираем заготовку со стороной квадрата б= 28 мм, изготовленную из квадратного горячекатаного проката нормальной точности.

3.1.5 Разработка маршрута обработки детали

Для изготовления данной детали назначаем следующие операции и переходы:

1.Заготовительная;

1.1. Отрезка заготовки.

2. Фрезерная;

2.1. Фрезеровать плоскость до чистоты, контролируя выход размера 20мм;

2.2. Фрезеровать плоскость в размер 20мм окончательно;

2.3. Фрезеровать торец окончательно;

2.4. Фрезеровать переднюю поверхность под углом 45⁰;

2.5. Фрезеровать паз 17х50х15;

2.6. Фрезеровать наклонную поверхность паза под керамику;

2.7. Фрезеровать переднюю поверхность окончательно, выдерживая размер;

2.8. Фрезеровать паз под текстолит 20х100х2.5;

2.9. Фрезеровать паз под текстолит 10х100х2.5;

2.10. Фрезеровать паз под текстолит 20х100х2.5;

2.11. Фрезеровать паз для проводов 6х50х2;

3. Вертикально-сверлильная;

3.1. Разметить 4 отверстия;

3.2. Сверлить 2 отверстие Ш4.2мм сквозных;

3.3. Сверлить отверстие Ш6.7мм сквозное;

3.4. Сверлить отверстие Ш5.0мм сквозное;

3.5. Сверлить 2 отверстие Ш4.2мм на глубину 15;

3.6. Нарезать резьбу М5 на всю длину для 4 отверстий;

3.7. Нарезать резьбу М6 на всю длину;

3.8. Нарезать резьбу М8 на всю длину.

4. Слесарная

4.1. Притупить острые кромки.

3.1.6 Расчет припуска на обработку

Выбор припусков осуществляем по табличной методики [4].

3.1.7 Выбор оборудования

Выбор оборудования осуществим [4] на основании следующих данных: метода обработки, точности обработки, шероховатости, размеров обрабатываемой детали, возможности осуществления требуемых рабочих движений с заданными скоростями и т.п. (таблица 3.1).

Таблица 3.1 - Выбор оборудования

Операция	Модель и характеристика станка
Заготовительная	Фрезерно - отрезной полуавтомат 8А631 Наибольший диаметр разрезаемого материала 110 мм; Диаметр пилы 350 мм; Частота вращения шпинделя 6,6-39,7 мин-1; Скорость быстрого хода бабки, м/мин: подвода 3,3 отвода 2,3 Мощность электродвигателя 3 кВт.
Фрезерная	Широкоуниверсальный фрезерный станок 676 Размеры рабочей поверхности стола 250x360 мм Число оборотов шпинделя в минуту, мм/мин: горизонтального 50-1630 вертикального 63-2040 Подача стола, мм/мин: продольная 13-395 поперечная 13-395 вертикальная 13-395 Мощность главного электродвигателя 2,2 кВт
Вертикально-сверлильная	Вертикально-сверильный 2Н135 Наибольший диаметр сверления по стали 35 мм; Частота вращения шпинделя 31,5...1400 мин-1; Наибольшее перемещение шпинделя, 250 мм; Подача шпинделя 0,1-0,6 мм/ об; Размеры стола 450 500 мм; Мощность электродвигателя 4 кВт.

3.1.8 Выбор режущего инструмента

Выбор режущего инструмента осуществляем в зависимости от метода обработки, формы и размеров обрабатываемой поверхности. Ее точности и шероховатости, материала заготовки, заданной производительности и периода стойкости инструмента.

Выбор средств измерения и контроля отклонений формы и взаимного расположения обработанных поверхностей для каждой операции ведем в зависимости от типа производства, величин допуска контролируемого параметра. Выбранный измерительный инструмент должен обеспечить требуемую точность измерений и высокую продолжительность контроля. По возможности используются стандартные инструменты. Выбранные инструменты сведены в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 - Выбор режущего инструмента и средств измерения

Операция и переходы	Режущие инструменты	Материал режущей части	ГОСТ инструмента
Заготовительная	Отрезная фреза Ш250 мм	Р5М6	ГОСТ 2679-70
Мерительный инструмент: линейка 2 класса точности металлическая ШП 250х5 ГОСТ 8026-75, штангенциркуль ШЦ 0-150 ГОСТ 164-80
Фрезерная	Торцевая фреза со вставными ножами Ш100мм	Т5К10	ГОСТ 8529-70
	Концевая фреза Ш10 мм	Р5М6	ГОСТ 8237-70
	Шпоночная фреза Ш10 мм	Р5М6	ГОСТ 9140-70
	Концевая фреза Ш20 мм	Р5М6	ГОСТ 8237-70
	Концевая фреза Ш6 мм	Р5М6	ГОСТ 8237-70
	Концевая фреза Ш20 мм	Р5М6	ГОСТ 8237-70
Мерительный инструмент: линейка ШП 250х5 ГОСТ 8026-75, штангенциркуль ШЦ 0-150 ГОСТ 164-80, штангенглубиномер ШГ 0-160 ГОСТ 162-90
Мерительный инструмент: штангенциркуль ШЦ 0-150 ГОСТ 164-80, штангенглубиномер ШГ 0-160 ГОСТ 162-90
Вертикально- сверлильная	Метчик Ш5 мм	Р6М5	ГОСТ 3266-81
	Метчик Ш6 мм	Р6М5	ГОСТ 3266-81
	Метчик Ш8 мм	Р6М5	ГОСТ 3266-81
Мерительный инструмент: калибр пробка двусторонняя ГОСТ 14810-69, штангенглубиномер ШГ 0-160 ГОСТ 162-90
Слесарная	-	-	-

3.1.9 Выбор приспособлений

Выбор приспособлений осуществлялся по возможности из числа стандартных или из типовых конструкций станочных приспособлений [4]. Критерием выбора является вид механической обработки, точность обработки поверхности, габаритные размеры и масса заготовки, тип станка, расположение поверхности по отношению к технологическим базам.

При выполнении фрезерных, сверлильных работах, координатной обработке, выбираем станочные тиски с эксцентриковым зажимом 7200-0011 ГОСТ 18237.

3.1.10 Выбор режимов резания

Выбор режимов резания осуществляется по таблицам режимов [8]. При выборе режимов обработки придерживаются определенного порядка, т.е. при расчете и назначении режима резания учитывают тип и размеры режущего инструмента, материал его режущей части, материал заготовки, тип оборудования. Выбираемые режимы резания должны обеспечивать наибольшую производительность труда при наименьшей себестоимости технологической операции.

Приведем примеры расчетов режимов резания для наиболее характерных переходов технологического процесса.

1.Определим значение режимов резания для обработки торца. Сталь 3 ГОСТ 380-94.

* Используем торцевую фрезу Ш100 мм, z=8 по ГОСТ 8529-69 со вставными ножами, оснащенную твердым сплавом Т5К10;

* Глубину резания принимаем равной t = 3 мм;

* Подачу принимаем равной S=1,2 мм/об и =0.15мм/зуб;

* Скорость резания определяем по формуле 4.1:

, м/мин, (4.1)

где = 240 м/мин -- табличная скорость резания [8];

К₁ = 1,3 - коэффициент, зависящий от размеров обработки [8];

К₂ = 1 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала

и марки твердого сплава [8];

К₃ = 0,85 - коэффициент, зависящий от стойкости ( = 120 мин)

0 и материала инструмента [8].

V=240•1,3•1•0,85 = 265,2 м/мин.

Частота вращения шпинделя находится по формуле 4.2:

, мин^-1. (4.2)

Принимаем n =840 мин^-1, следовательно, действительная скорость резания (формула 4.3):

(4.3)

Минутная подача находится по формуле 4.4:

(4.4)

2.Определим значение параметров режимов резания при фрезеровании шпоночного паза:

Используем шпоночную фрезу Ш6 мм по ГОСТ 9140-78. Материал
фрезы: быстрорежущая сталь Р6М5. Число зубьев z =4;

Глубина фрезерования t =1 мм;

Подачу принимаем равной S=0,08 мм/об и =0,04 мм/зуб;

Скорость резания определяем по формуле 4.5:

, м/мин, (4.5)

где =24 м/мин -- табличная скорость резания, м/мин [12];

= 1,1 - коэффициент, зависящий от размеров обработки [12];

= 1,2 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала

и марки твердого сплава [12];

= 1,2 - коэффициент, зависящий от стойкости (= 60 мин);

и материала инструмента [12].

V=24•1,1•1,2•1,2 =38 м/мин.

Частота вращения шпинделя:

мин^-1.

Принимаем n=790 мин^-1, следовательно, действительная скорость резания:

м/мин.

Минутная подача:

мм/мин.

4. Определим значение параметров режимов резания при сверлении отверстия Ш4,2 мм спиральным сверлом ГОСТ 10902-77. Материал режущей части - быстрорежущая сталь Р6М5.

Подача на оборот инструмента = 0,06 мм/об;

Скорость резания определяем по формуле:

, м/мин,

где =22 м/мин -- табличная скорость резания [12];

К₁ = 1 - коэффициент, зависящий от механических свойств ,

обрабатываемых материалов [12];

К₂ = 1,5 - коэффициент, зависящий от периода стойкости инструмента (Тр = 15 мин) [12]

К₃ = 0,5 - коэффициент, зависящий от глубины обрабатываемого отверстия [12].

м/мин.

Частота вращения шпинделя:

мин^-1.

Принимаем n =1250 мин^-1, следовательно, действительная скорость резания:

м/мин.

Результаты расчетов и выбора режимов резания занесены в сводную таблицу 4.3.

Таблица 4.3 - Выбор режимов резания

Операция, переход	Режимы резания
	t	S	V	n
	мм	мм/об	м/мин	мин -1
1.1 Отрезка заготовки	28	0,02	25	31,8
2.1 Фрезеровать плоскость до чистоты, контролируя выход размера 20мм;	3	1.2	248	790
2.2 Фрезеровать плоскость в размер 20мм окончательно;	5	0.8	248	790
2.3 Фрезеровать торец окончательно;	3	1.2	264	840
2.4 Фрезеровать переднюю поверхность под углом 450;	3	0.5	50.24	640
2.5 Фрезеровать паз 17х50х15;	2.5	1.2	248	790
2.6 Фрезеровать наклонную поверхность паза под керамику;	1	0,35	25	315
2.7 Фрезеровать переднюю поверхность окончательно, выдерживая размер;	3	0,5	50,24	640
2.8 Фрезеровать паз под текстолит 20х100х2.5;	1	0,08	34,73	790
2.9 Фрезеровать паз под текстолит 10х100х2.5;	1	0,08	34,73	790
2.10 Фрезеровать паз под текстолит 20х100х2.5;	5	0,2	32,18	410
3.1 Разметить 4 отверстия;
3.2 Сверлить 2 отверстие Ш4.2мм сквозных;	4,9	0,3	20	640
3.3 Сверлить отверстие Ш6.7мм сквозное;	4,9	0,3	20	640
3.4 Сверлить отверстие Ш5.0мм сквозное;	1,25	0,04	9,8	1250
3.5 Сверлить 2 отверстие Ш4.2мм на глубину 15;	1,25-	0,04-	9.8	1250
3.6 Нарезать резьбу М5 на всю длину для 4 отверстий.	-	-	9,4	1000
3.7 Нарезать резьбу М6 на всю длину	-	-	9,4	1000

3.1.11 Техническое нормирование операции

Техническая норма времени - это время, необходимое для выполнения заданного объема работы (операции) при определенных организационно-технических условиях и наиболее эффективном использовании всех средств производства. Техническая норма времени на обработку заготовки является.

Основное (машинное) время, затрачиваемое непосредственно на изменение размера и формы заготовки определяют [9] по следующей формуле 4.6:

, мин, (4.6)

где L - полный путь, который проходит инструмент, который находится по формуле 4.7:

, мм, (4.7)

где - длина поверхности обработки, мм;

- длина врезания инструмента, мм;

- длина перебега инструмента, мм;

i - количество проходов;

- минутная подача, мм/мин (формула 4.8).

, мм/мин, (4.8)

где - подача, мм/об;

n - частота вращения шпинделя, об/мин.

Вспомогательное время определяют по формуле 4.9:

, (4.9)

где Т_В - вспомогательное время, мин;

- время на установку и снятие детали, мин;

- время на закрепление и открепление детали, мин;

- время на приёмы управления, мин;

- время на замер размеров, мин.

Время на обслуживание рабочего места, отдых и естественные надобности устанавливается в % к оперативному времени, которое находится по формуле 4.10:

, (4.10)

Т_ОР берём 8 % от Т_ОП.

Норма штучного времени на операцию определяется по формуле 4.11:

(4.11)

Расчёт производим по операциям.

Произведем расчет норм времени на расточную операцию.

Т_О1 = (4+2,5)/1250•0,06 = 0,087 мин;

Т_О2 = 3/ 0,3•640 = 0,016 мин;

Т_УС = 0,06 мин;

Т_ЗО = 0,04 мин;

Т_УП = 0,01+0,03 = 0,04 мин;

Т_ИЗ = 0,12+0,11 = 0,23 мин;

Т_В =0,06+0,04+0,04+0,23= 0,37 мин;

Т_ОР = 0,08·(0,103+0,37) = 0,04 мин;

Т_ШТ = 0,087+0,016+0,37+0,04= 0,513 мин.

Слесарная операция (не нормируется).

Расчет норм времени на остальные операции технологического процесса обработки резца производился аналогичным образом. Результаты расчета сведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Технические нормы времени

Операция, переход	Время, мин
	ТО	ТВ	ТШТ
	мин	мин	мин
1.Заготовительная	0,03	0,018	0,52
2.Фрезерная	16,545	8,62	30,5
2.1 Фрезеровать плоскость до чистоты, контролируя выход размера 20мм;	0,23	0,35	1,05
2.2 Фрезеровать плоскость в размер 20мм окончательно	0,35
2.3 Фрезеровать торец окончательно	0,054	0,32	0,095
2.4 Фрезеровать паз для 20х50х15	0,547	0,33	0,95
2.5 Фрезеровать наклонную поверхность паза	0,23	0,138	0,4
2.6 Фрезеровать паз 20х100х2.5	3,12	1,872	5,4
2.7 Фрезеровать паз 10х100х2.5	2,07	1,24	3,57
2.8 Фрезеровать паз 20х100х2.5	1,08	0,65	1,87
2.9 Фрезеровать паз для проводов 6х50х2	2,07	1,24	3,57
2.10 Фрезеровать передний клин по углом 45	2,07	1,24	3,57
2.11 Фрезеровать передний клин окончательно, выдерживая размер	0,274	0,16	0,5
3. Вертикально-сверлильная	0,85	0,502	1,5
3.1 Сверлить 2 отверстие Ш4.2мм сквозных;	0,12	0.1	0.3
3.2 Сверлить отверстие Ш6.7мм сквозное;	0,18	0,1	0,3
3.3 Сверлить отверстие Ш5.0мм сквозное	0,15	0,33	0,513
3.4 Сверлить 2 отверстие Ш4.2мм на глубину 15;	1,38	0.34	2,4
3.5 Нарезать резьбу М5 для 2 отверстий сквозных;	0,34	0,83	2.0
3.6 Нарезать резьбу М8 для отверстия	0,2	0,33	0,513
3.7 Нарезать резьбу М6 для отверстия	0,2	0,072	0,2
3.8 Нарезать резьбу М5 для 2 отверстий на глубину 15	0.3	0,1	0,3

Общее время необходимое для изготовления данной детали, находим по формуле 4.12.

(4.12)

3.2 Разработка технологии сборки измерительного устройства

3.2.1 План сборки детали

Сборка - это образование разъемных или неразъемных соединений, составных частей заготовки или изделия. По содержанию сборку подразделяют на:

Общая, объектом которой является изделие;

Узловая, объектом которой является составная часть изделия.

1. Взять деталь ВКР 15.03.01.09.003.01.01 корпус резца, ВКР 15.03.01.09.003.01.02 керамическая вставка и деталь ВКР 15.03.01.09.003.01.03 режущая пластина и соединить с помощью детали ВКР 15.03.01.09.003.01.04 прижим Винта ГОСТ Р ИСО 1207 - М8 x.

2. К детали ВКР 15.03.01.09.003.01.01 корпус резца, прикрепить винтами Винт ГОСТ Р ИСО 7046-1 - М6 x 12, текстолитовые вставки ВКР 15.03.01.09.003.01.06, ВКР 15.03.01.09.003.01.07, ВКР 15.03.01.09.003.01.08.

3. Завести провода термопары в канал, поставить текстолитовую вставку, выставить упор, прижать конструкцию прижимом и закрутить болтом (Тиски).

6. Завести провода в паз, закрыть планкой (Тиски, отвертка).

3.3 Технология настройки и тарировки

3.3.1 Технология настройки

1. Вставить резец в резцодержатель токарного станка.

2. Подключить провода к прибору М254 и клемнику резца.

3.3.2 Тарировка прибора

Показания милливольтметра переводятся в градусы по ГОСТ 3044-84 таблица 3.5.

Таблица 3.5 - Номинальная статическая характеристика преобразования ХА(К

Температура рабочего конца 0С	Т.Э.Д.С мВ для температуры 0С
	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
0	0,000	0,397	0,798	1,203	1,611	2,022	2,436	2,850	3,266	3,681
100	4,095	4,508	4,919	5,327	5,733	6,137	6,539	6,939	7,338	7,737
200	8,137	8,537	8,938	9,341	9,745	10,151	10,560	10,969	11,381	11,793
300	12,207	12,623	13,039	13,456	13,874	14,262	14,712	15,132	15,552	15,974
400	16,395	16,818	17,241	17,664	18,088	18,513	18,938	19,363	19,788	20,214
500	20,640	21,066	21,493	21,919	22,346	22,722	23,198	23,624	24,050	24,476
600	24,902	25,327	25,751	26,176	26,599	27,022	27,445	27,867	28,288	28,709
700	29,128	29,547	29,965	30,383	30,799	31,214	31,629	32,042	32,455	32,866
800	33,086	33,277	34,095	34,052	34,909	35,314	35,718	36,121	36,524	36,925
900	37,325	37,724	38,122	38,519	38,915	39,310	39,703	40,096	40,488	40,879

4. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ НА ТЕМПЕРАТУРУ

4.1 Оборудование, применяемое при исследовании

Для исследования применяем токарный станок УТ16; специальный резец оснащенный термоэлектрическим преобразователем ТХА (хромель алюмель); милливольтметр М254 и штангенциркуль 0-250, метрологическая карта приборов приведена в таблице 4.1.

Материал: Ст3 ГОСТ 380-94 =23 кгс/мм²?2,3 Мпа.

Таблица 4.1 - Метрологическая карта средств измерения к исследованиям “влияние режимов резания токарной обработки на температуру

Наименование прибора	Инвентарный номер	Пределы измерения	Диапазон показания шкалы прибора	Длина деления шкалы	Чувствительность прибора	Цена деления шкалы мВ	Класс точности средств измерения	Погрешность измерения
милливольтметр М254	№346 I	0-30 0-50	30 50	100 100	5 3	0,20 0,33	0,5	0,5%
штангенциркуль	602886	0-160	160	160	20	0,05	1	0,08мм

4.2 Исследование влияния на температуру скорости резания

Выбираем подачу S=0.217 мм/об и глубину резания t=2мм, скорость резания, рассчитывает в формуле 4.1:

, м/мин. (4.1)

Данные измерений заносим в таблицу 4.2.

Влияние скорости токарной обработки на температуру резания.

Таблица 4.2 - Влияние скорости резания токарной обработки на температуру резания

Диаметр заготовки, мм	Элементы режимы резания	Показания милливольтметр мВ	Qос
начальный	конечный	Число оборотов в минуту, об/мин	Скорость резания, м/мин	Подача, мм	Глубина резания, мм
18	14	315	17.8	0.217	2	7.3	180
18	14	400	22.6			8.0	200
18	14	500	28.3			9.0	220
18	14	630	35.6			9.7	240
18	14	800	45.2			10.6	260
18	14	1000	56.5			11.7	290
70	66	315	69.3			14.0	340
70	66	400	88.0			15.6	380
70	66	500	110.0			16.7	410
70	66	630	138.5			18.0	440
70	66	800	175.9			20.3	490
70	66	1000	219.9			22.0	530
125	121	630	247.4			24.0	580
125	121	800	314.2			26.7	640
125	121	1000	392.7			28.7	690

Согласно пункту 1.2.1 формулой 1.12 для определения температуры резания будет определена по формуле 4.2:

(4.2)

Примем при обработке стали со скоростями V=10… 20 м/мин б=0,5; при V=25…45 м/мин б=0,4; при V=45…185 м/мин б=0,2 и найдем значения по формуле 4.3:

(4.3)

₌

Согласно нашим показаниям строим график зависимости температуру от скорости (рисунок 4.1). Между 6 и 7 мы видим скачок температуры, а также между 12 и 13 измерениями. Это обусловлено изменением диаметром заготовки, вследствие чего увеличивается количество теплоты получаемой от заданной поверхности резца. Менять скорость или подачу для данного измерения не целесообразно, так как показатели степени этих составляющих резания не велики по отношению к скорости.

Рисунок 4.1 - График зависимости температуры от скорости резания

4.3 Исследование влияния глубины резания на температуру токарной обработки

Выбираем заготовку 40 мм;

Скорость резания м/мин и 123,7 м/мин;

Подачу S= 0.217 мм/об.

Данные исследования заносим в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 - Влияние глубины резания на температуру токарной обработки

Диаметр заготовки, мм	Элементы режимы резания	Показания милливольтметра, мВ	Qос
начальный	конечный	Глубина резания, мм	Скорость резания, м/мин	Число оборотов в минуту, об/мин	Подача, мм
40	39.8	0.1	39.6	315	0.217	1.6	40
	39.6	0.2				2.3	60
	39.4	0.3				2.8	70
	39.2	0.4				3.3	80
	39	0.5				4.2	100
	38.8	0.6				4.4	110
	38.6	0.7				4.9	120
	38.4	0.8				5.4	130
	38.2	0.9				5.8	140
	38	1.0				6.1	150
	37.6	1.2				7.0	170
	37.2	1.4				7.7	190
	36.8	1.6				8.6	210
	36.4	1.8				9.3	230
	36	2				10.2	250
		0.1	125.7	1000		2.1	50
		0.2				2.3	60
		0.3				3.7	90
40		0.4	125,7	1000	0,217	4.4	110
		0.5				5.4	130
		0.6				6.1	150
		0.7				7.0	170
		0.8				7.7	190
		0.9				8.6	210
		1.0				9.3	230
		1.2				11.0	270
		1.4				12.6	310
		1.6				14.2	350
		1.8				15.6	380
		2				17.3	420

Согласно пункту 1.2.2 берем формулу(1.13) для ширины среза b.

Тогда находим для l и 2-ой скорости.

Согласно полученным данным строим график рисунок 4.2, для обеих скоростей резания.

Влияние глубины резания получилось у нас практически прямолинейным в виду очень маленького показателя степени, к тому же нами рассмотрены очень небольшие глубины резания, в виду небольшой мощности станка и державки резца. Маленький показатель степени, получается, из-за того, что с показателем степени связан и теплоотвод. С увеличением ширины среза он увеличивается.



Рисунок 4.2 - График зависимости температуры от глубины резания

4.4 Влияние на температуру подачи токарного станка

Выбираем заготовку 40 мм;

Скорость резания м/мин и 125,7 м/мин;

Глубина t=4мм.

Изменения берем только по скорости, так как глубина резания существенно изменения температуры не дает, и ее мы не учитываем в последующих расчетах. Полученные экспериментальные показания заносим в таблицу 4.4.

Таблица 4.4 - Влияние величины подачи на температуру

Диаметр заготовки, мм	Элементы режимы резания	Показания милливольтметра, мВ	Qос
начальный	конечный	Подача, мм	Скорость резания, м/мин	Число оборотов в минуту, об/мин	Глубина резания, мм
40	36	0.018	39.6	315	2	5.8	140
		0.023				6.2	150
		0.032				6.6	160
		0.045				7.0	170
		0.054				7.4	180
		0.072				7.8	190
		0.080				8.2	200
		0.109				8.6	210
		0.128				9.0	220
		0.143				9.4	230
		0.180				9.8	240
		0.217				10.2	250
		0.255				10.6	260
		0.288				11.0	270
		0.360				11.4	280
		0.432				12.2	300
		0.512				12.6	310
40	36	0.576	39,6	315	2	13.0	320
		0.640				13.4	330
		0.872				14.2	350
		0.018				9.4	230
		0.023				10.2	250
		0.032				11.0	270
		0.045				11.8	290
		0.054				12.2	300
		0.064				12.6	310
		0.072				13.0	320
		0.080				13.4	330
		0.109				14.8	360
		0.128				15.2	370
		0.143	125.7	1000	2	15.6	380
		0.180				16.4	400
		0.217				17.2	420
		0.255				18.0	440
		0.288				18.6	450
		0.360				19.4	470
		0.432				20.6	500
		0.512				21.4	520
40	36	0.576	125,7		2	22.0	530
		0.640				22.4	540
		0.872				24.4	590

Согласно пункту 1.2.2 по формуле 1.14 находим коэффициент, учитывающий влияние всех других факторов кроме толщины среза.

Согласно полученным данным строим график зависимости рисунок 4.3.

График I при скорости 125,7 м/мин.

График II при скорости 39,6 м/мин.

Таким образом, мы видим, что при дальнейшем повышении подачи температура по отношению к подаче уменьшается.



Рисунок 4.3 - График зависимости температуры от глубины резания

Вывод: нами получены зависимости температуры от скорости, подачи и глубины резания. Выведены коэффициенты данных величин, построены графики зависимостей, экспериментальные данные соответствуют зависимостям п.1.2.1. и 1.2.2.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной выпускной квалификационной работе проведены исследования по теме “Исследование влияния режима резания на температуру”. Рассмотрены физические причины нагрева при резании, влияние различных факторов на температуру, методы и средства определения температуры.

Для проведения данного исследования нами был разработан специальный резец, который позволит для выполнения лабораторных работ снимать температуру около зоны резания. Он характерен тем, что позволит заменять твердосплавные пластины. Для данного резца был произведен силовой расчет, позволяющий применить данный резец на станке УТ16. А также была произведена модернизация корпуса токарного резца, который позволит изолировать деталь от элементов станка и обеспечить снятие термоЭДС, возникшие в зоне резания.

Для изготовления корпуса резца, как самой сложной детали разработан технологический процесс, который позволит изготовить единичную деталь с наименьшими затратами. Так же разработан технологический процесс сборки резца, где указаны все переходы и приспособления.

Мы получили зависимости температуры от скорости, подачи и глубины резания. Экспериментальным путем были получены поправочные коэффициенты.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Ящерицын, П. И. Основы резания материалов и режущий инструмент: /П. И. Ящерицын, М. Л. Еременко, Н. И. Жигалко.-Мн.: Высш. шк,1981.-560 с.

2. Ящерицын, П. И. Теория резания. Физические и тепловые процессы в технологических системах: Учеб. для вузов / П. И. Ящерицын, М. Л. Еременко, Е. Э. Фельдштейн.-- Мн.: Выш. шк., 1990.-- 512 с.

3. Якимов, А. В. Теплофизика механической обработки: Учеб. пособие / А. В. Якимов, П. Т. Слободяник, А. В. Усов.--К.; Одесса: Лыбидь, 1991.--240с.

4. Резников, А. Н. Тепловые процессы в технологических системах: Учебник для вузов / А. Н. Резников, Л. А Резников. - М.: Машиностроение, 2004. - 784 с.

5. Малов, А. Н. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х Т. --М.: Машиностроение, 1972.

6. Мовнина, Н. А. Основы технической механики / Н. А. Мовнина.-Л.: Судостроение, 1969.-567 с.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. -М.: Машиностроение, 1979, - 1844 с.

8. Обработка металлов резанием: Справочник технолога /А. А. Панов, В. В. Аникин, Н. Г. Бойм и др.; Под общ. ред. А. А. Панова. -М.: Машиностроение. 1988. - 736 с.

9. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. - Минск: Вышэйшая школа, 1983, - 256 с.

10 Еремин, В.Г Обеспечение безопасности жизнедеятельности в машиностроении. Учебное пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп./ В.Г. Еремин, В.В. Сафронов, Г.А Харламов.- М: Машиностроение, 2002. -400 с.

11 Фоменко, И. А. Охрана труда при обработке металлов резанием /И. А.Фоменко, В. В. Коваленко, Н. П. Стародуб.-- К.; Тэхника, 1989.-- 159с.

Размещено на Allbest.ru

...