Елементи різання при точінні

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

сила різання протягування верстат

До елементів різання при точінні відносяться швидкість різання, глибина різання, подача, ширина зрізу, товщина зрізу, номінальна площа поперечного перерізу зрізу.

Сила різання залежить від багатьох факторів, основними з яких є:

- Механічні властивості оброблюваного матеріалу, його твердість, міцність, здатність до зміцнення (наклепу);

- Глибина різання t;

- Подача s;

- Кути заточування ріжучої частини різця.

При визначенні наближеного значення сили різання враховують лише механічні властивості оброблюваного матеріалу і площа поперечного перерізу зрізаного шару.

Основними механічними властивостями, що впливають на силу різання, є міцність для сталі і твердість для чавуну. Для обліку цих властивостей оброблюваного матеріалу при визначенні наближеного значення сили різання Рz встановлені поняття питома сила різання (питомий тиск) і коефіцієнт різання.

Фізико-механічні властивості оброблюваного металу істотно впливають на силу, затрачену на утворення стружки, і величину деформацій. Чим вище межа міцності при розтягуванні і твердість оброблюваного металу, тим більше Рz, Ру, Рх. Збільшення глибини різання і подачі призводить до збільшення зусиль, що витрачаються на освіту стружки. При цьому глибина різання більше впливає на силу різання, ніж подача.

1. Сили різання при точінні. Фактори, що впливають при точінні

1.1 Сили різання при точінні

До елементів різання при точінні відносяться швидкість різання, глибина різання, подача, ширина зрізу, товщина зрізу, номінальна площа поперечного перерізу зрізу.

Швидкість різання - це шлях переміщення ріжучого леза відносно поверхні різання в одиницю часу. Позначається буквою, вимірюється в м / хв. Якщо такого числа обертів шпинделя біля верстата немає, то слід зробити перерахунок фактичної швидкості різання по найближчому меншому числу оборотів, наявного на верстаті.

Глибина різання - це товщина шару металу, зрізаного різцем за один прохід. Вона позначається буквою t і вимірюється в мм як найкоротша відстань між оброблюваної і обробленою поверхнями.

Подачею при точінні називається величина переміщення різця вздовж обробленої поверхні за один оборот деталі. Вимірюється подача в мм / об. При точінні застосовують поздовжні і поперечні подачі. Глибина різання і подача характеризують основні розміри стружки.

Шириною зрізаного шару називається відстань в мм між оброблюваною і обробленою поверхнями, виміряне на поверхні різання. Товщиною зрізаного шару називається відстань в мм вимірюється між двома послідовними положеннями поверхні різання за один оборот деталі в напрямку, перпендикулярному до ширини стружки.

Номінальною площею поперечного перерізу зрізу називається твір глибини різання на подачу або ширини стружки на товщину.

Сили різання. При знятті стружки з заготовки необхідно докласти таке зусилля, яке подолало б сили опору металу різанню.

Це зусилля називається силою різання. Величина її залежить від властивості оброблюваного матеріалу, розміру срезаемой стружки, геометричних параметрів різця та інших факторів.

Оскільки сила різання в просторі може бути направлена різним чином, безпосереднє вимірювання і використання її для практичних цілей важко.

Тому силу різання зазвичай розкладають на три складові, які взаємоперпендикулярні і діють у напрямках, найбільш важливих з точки зору умов роботи верстата і різця.

Складова діє у вертикальній площині, що збігається з напрямом швидкості різання, і називається вертикальною, або тангенціальною, силою різання. Вона зазвичай на 6% менше повної сили різання, тому її називають усіляющеі сили, що діють на різець. Складову різання визначаються витрата потужності на різання, величина крутного моменту на шпинделі, а також проводиться розрахунок на міцність елементів верстата.

Складова діє в горизонтальній площині, збігається з напрямком поздовжньої подачі і називається осьовою силою або силою подачі. За величиною проводиться розрахунок на міцність всіх ланок механізму подачі верстата.

Величина сили подачі коливається в межах від 0,1 до 0,3 величини сили.

Складова діє в горизонтальній площині, збігається з напрямком поперечної (радіальної) подачі і називається радіальної силою.

Величина радіальної сили коливається в межах від 0,25 до 0,5 величини сили.

Сила різання, сила подачі і радіальна сила вимірюються в кілограмах.

Від сили залежить прогин оброблюваної деталі, тому при обробці тонких і довгих валів для зменшення величини необхідно кут в плані різця робити більше 45 ° (до 90 °). Для зменшення прогину заготовки від сили використовуються також люнети.

Значення коефіцієнта може змінюватися в залежності від величини кутів заточки різця і якості оброблюваного матеріалу. Величини вибирають за довідковими таблицями режимів різання.

1.2 Фактори, що впливають при точінні

Освіта стружки в процесі різання відбувається під дією сили різання Р, що долає опір металу. Силу різання Р при обробці гострінням можна розкласти на три складові (12.5): тангенціальну Pi, спрямовану вертикально вниз і визначальну потужність, споживану приводом головного руху; радіальну Ру, спрямовану вздовж поперечної подачі, яка віджимає різець і враховується при розрахунку міцності інструменту та механізму поперечної подачі верстата; осьову Р.Х, спрямовану вздовж поздовжньої подачі, яка прагне віджати різець в бік супорта і враховується при визначенні допустимого навантаження на різець і механізми верстата при поздовжньої подачі.

Між трьома складовими сили різання існує приблизно таке співвідношення:

Р-= (0,254-0,5) Pz; Px = (0,1-f-4-0, 25) Pz

Сила різання Р в більшості випадків приблизно на 10% більше складової Pz-Це дозволяє багато практичних розрахунки проводити не по силі Р, а за складовою PzВ процесі різання на сили Pz, Ру і Рх впливають оброблюваний метал, глибина різання, подача, передній кут різця, головний кут різця в плані, радіус заокруглення при вершині різця, мастильно-охолоджуючі рідини, швидкість різання і знос різця.

Фізико-механічні властивості оброблюваного металу істотно впливають на силу, затрачену на освіту стружки, і величину деформацій. Чим вище межа міцності при розтягуванні і твердість оброблюваного металу, тим більше Рz, Ру, Рх. Збільшення глибини різання і подачі призводить до збільшення зусиль, що витрачаються на освіту стружки. При цьому глибина різання більше впливає на силу різання, ніж подача.

Чим менше передній кут або чим більше кут різання, тим більше опір різанню. Зміна головного кута в плані впливає на сили Рy і Рx, а саме: зі збільшенням кута сила Рy різко зменшується, а сила Рx збільшується. Для твердосплавних різців при збільшенні кута від 60 до 90 ° сила Рz практично залишається постійною. Зі збільшенням радіуса заокруглення при вершині різця сили Рz і Рy зростають, а Рх - зменшується.

СОЖ зменшують силу Рz при тонких стружках, при збільшенні товщини зрізу і швидкості різання ефект застосування рідини зменшується.

Збільшення швидкості різання з 50 до 400-500 м / хв призводить до ефективного зменшення сили Рz, після чого вплив швидкості незначно.

При зростанні зносу по задній поверхні значно збільшуються Рy і Рx.

На сили різання впливає матеріал ріжучої частини різця: для твердосплавних різців сила різання трохи нижче, ніж для різців з швидкорізальної сталі.

2. Протягування як спосіб обробки різанням (призначення, верстати, інструменти, кінематика, особливості різання, що досягаються точність і шорсткість)

Протягування - вид обробки металів різанням, при якому використовується специфічний інструмент, так звані протяжки. Застосовується для обробки внутрішніх і зовнішніх поверхонь.

Застосування протягування

Протягування застосовується у великосерійному і масовому виробництві металовиробів, і рідко в дрібносерійному та одиничному. Протяжки різних конструкцій - зовнішні, внутрішні, і Дорн, є одними з найбільш дорогих інструментів для виконання металообробки. Часом кожна протяжка при своєму виготовленні вимагає найвищої точності і правильного розрахунку. Це обумовлено тим, що інструмент при протягуванні працює в найбільш важких і суворих умовах величезних навантажень (розтяг, стиск, вигин, абразивну і адгезионное викришування лез протяжки). Протягування передують підготовчі операції металообробки, такі як свердління, зенкування, розгортання, вирубка (тобто для проведення протягування потрібно досить точно оброблена поверхня заготовки).

Протягування застосовують:

- Обробка отворів нарізної вогнепальної зброї (стовбури пістолетів, кулеметів, гармат).

- Обробка посадочних поверхонь лопаток турбін авіадвигунів.

- Нарізання шліців і шпонкових канавок.

- Обробка складних зовнішніх профілів.

- Калібрування циліндричних, багатогранних, фігурних отверстій.остей металевих (рідко неметалічних) матеріалів з високою точністю.

У дрібносерійному та одиничному виробництві (обробка шліцьових і шпонкових канавок в отворах шківів, втулок, шестерень, тощо) як альтернативу протягування, застосовують довбання.

Інструмент для протягування

Протяжка для виконання шпоночно паза

Для виконання протягування застосовують спеціальний багатолезовий інструмент, що має постійний (без урахування зносу) геометричний профіль, і який розташуванням робочих лез (так званих «зубів») забезпечує умова подачі. Тобто при русі розгортки з постійною швидкістю відбувається послідовне врізання в оброблювану поверхню кожного наступного по подачі ріжучого леза. Утвориться при різанні матеріалу стружка, на відміну від інших видів обробки різанням, не видаляється автоматично із зони різання, а накопичується в западинах (канавках) між робітниками лезами і виноситься тільки по виходу інструмента з тіла оброблюваної заготовки. Ця умова вкрай ускладнює обробку та до межі збільшує навантаження на інструмент. На відміну від внутрішніх і зовнішніх протяжок, Дорн застосовувані для обробки тільки наскрізних отворів працюють на стиск і вигин (куди більш довговічні ніж протяжки).

Найпростіша протяжка являє собою інструмент тієї чи іншої довжини та діаметру (перерізу, профілю), що має хвостову частину (захоплення протяжки з замковим отвором або пазом), ріжучу частину (розрахункова кількість «зубів» для різання і калібрування), калібрує частина (вигладжування профілю).

Застосовують наступні інструменти:

- Цілісні внутрішні протяжки всіляких запроектованих профілів.

- Збірні внутрішні протяжки (в тому числі з регулюванням зносу).

- Цілісні зовнішні протяжки всіляких запроектованих профілів.

- Збірні зовнішні протяжки.

- Кругові збірні зовнішні протяжки.

- Цілісні дорн.

- Збірні дорн.

Для виготовлення протяжок застосовують середньолеговані інструментальні сталі, швидкорізальні стали, оснащення збірних протяжок і Дорн твердими сплавами. При протягуванні застосовують рясне охолодження інструменту і заготовки МОР.

Верстати для протягування

Для виконання протягування застосовується таке обладнання:

Горизонтально-протяжні верстати: Всі види внутрішнього і зовнішнього протягування заготовок.

Преса: Обробка отворів дорна (прошивка, формоутворення, калібрування).

Основні види протягування:

- Внутрішнє протягування.

- Зовнішнє протягування.

- Дорнованіє.

- Розжарювання

Шорсткість поверхні - сукупність нерівностей поверхні з відносно малими кроками на базовій довжині. Вимірюється в мікрометрах (мкм). Шорсткість відноситься до мікрогеометрії твердого тіла і визначає його найважливіші експлуатаційні якості. Перш за все зносостійкість від стирання, міцність, щільність (герметичність) сполук, хімічна стійкість, зовнішній вигляд. В залежності від умов роботи поверхні призначається параметр шорсткості при проектуванні деталі машин, також існує зв'язок між граничним відхиленням розміру і шорсткістю. Вихідна шорсткість є наслідком технологічної обробки поверхні матеріалу, наприклад, абразивами. В результаті тертя і зношування параметри вихідної шорсткості, як правило, змінюються.

При протягуванні досягається висока точність обробки (до 2 - третій класів точності) і висока чистота поверхні (до 9го класу).

Простяганням обробляють шпонкові канавки, шліци в отворах, квадратні, прямокутні і фасонні отвори, зуби зубчастих коліс з внутрішнім зачепленням, зовнішні площини, зовнішні фасонні поверхні.

Сутність процесу протягування полягає в тому, що інструмент отримує переміщення в поздовжньому напрямку щодо нерухомо закріпленої на кронштейні 2 протяжного верстата заготовки 3.

Протяжка 4 складається з хвостовика, шийки 9, передньої направляючої 8, робочої частини і кінцевий направляючої 5. Робоча частина підрозділяється на ріжучу 7 і калібрує 6 ".

Зуби ріжучої частини виконані так, що кожний наступний зуб вище попереднього на величину товщини зрізаного ним шару. Значить, перший зуб протяжки починає різання, а останній його закінчує. Таким чином, за один хід інструменту знімається весь припуск. Зуби калібрує робляться однакової висоти, вони калібрують поверхню, при даючи їй потрібну точність і чистоту. У поперечному перерізі зуби робочої частини протяжки мають форму оброблюваної поверхні.

Хвостовик протяжки служить для закріплення її в патроні верстата. Передня і кінцева напрямні дають їй потрібний напрямок.

Протяжні верстати в залежності від напрямку переміщення інструменту поділяються на горізонтальнопротяжкие і вертікальнопротяжние. І ті, й інші виготовляються як для зовнішнього, так і для внутрішнього протягування.

Принципове пристрій їх наступне. Всередині станини розташовується гідравлічний привід. При подачі масла в гідроциліндр шток, що закінчується повзуном, із закріпленою в ньому протяжкою отримує поступальний рух. Протяжка, переміщаючись вздовж заготовки, проводить її обробку.

Точність оброблених протяганнями циліндричних і шліцьових отворів залежить від конструкції заготовок і якості поверхонь перед простяганням. Так, наявність довгих і тонких маточин у коліс і відхилення від розташування торців вінця і маточини знижують на 30 - 40% точність оброблених в них отворів в порівнянні з точністю отворів в більш технологічних заготовках. При вільному протягуванні циліндричних і шліцевих отвори;; биття базового торця заготовки не повинна перевищувати 0.015-0 05 мм, а відхилення від площинності базового торця - 0,05 мм на діаметрі 200 мм.

2. Розрахункова частина

Розрахунок параметрів раціонального режиму різання для точіння круглого валу

Вихідні дані:

D_заг = 100 мм; D_обр = 86 мм; L = 880 мм; Чугун СЧ 24-44; Твердость 229 НВ; R_Z = 20 мм.

Cхема обробки точінням зображена на рисунку 1.

Рисунок 1

Обробка заготовки у кулачковому патроні показана на рисунку 2.

Розрахунок глибини різання

, (1.1)

де Dзаг. - діаметр заготовки; D_заг=100мм;

Dобр. - діаметр валу; D_обр=86мм;



Рисунок 2. Обробка заготовки у кулачковому патроні

З формули (1.1):

Добр = 92 мм (i1, t1=4 мм)

Добр = 86 мм (i2, t2=3 мм)

Вибір подачі

Подачу S,вибираємо в залежності від діаметра оброблюваного валу D_обр и глибини різання t. Для D_обр = 92 мм и t = 4 мм вибираємо подачу S = 0,8 мм/об [1].

Коректуємо вибрану подачу за паспортом станка 1А62, при цьому необхідно, щоб прийняте значення S_cт не було більшим ніж розраховане значення. Приймемо S_cт=0,8 мм/об.

Визначення швидкості руху

V_расч, м/хв,

(1.2)

где Т - прийнятий період стійкості різця; Т= 40 хв;

C_v- коефіцієнт, залежачий від матеріалу різця і матеріалу заготовки; С_v = 243;

m, x, y- показники степені;

Вибираємо марку твердого сплаву для чернового та напівчистового точіння по корці, при відносно рівномірному перерізі зрізу та неперервному різанні .

Значення С_v, m, x, y, вибираємо з довідника таблиць [1, с.12], С_v=243, x=0.15, y=0.4, m=0.2;

З формули (1.2):

Вичислимо коефіцієнт:

(1.3)

где коефіцієнт, враховуючий різновид матеріала заготовки від нормативного;

коефіцієнт, враховуючий стан поверхні заготовки;

- коефіцієнт, враховуючий матеріал інструменту;

коефіцієнт, враховуючий вплив параметрів різця ().

Числові значення поправочних коефіцієнтів на швидкість різання при точенні[1, табл. 1.2-1.6]:

; ; ; .

З формули (1.3):

За отриманою швидкістю різання та діаметром заготовки розраховуємо розрахункову частоту обертання оброблюваної деталі:

, (1,4)

За паспортом станка 1А62 з'ясовуємо найближчу найменшу (фактичну) частоту обертання шпінделя [1, дод. А]: .

Фактична швидкість різання:

(1.5)

Сила різання при точінні обчислюємо за формулою при наружному продольному точінні:

(1.6)

де коефіцієнти для розрахункових (табличних) умов різання [1, табл. 1.7]:

фактична подача і швидкість різання, (1.5):

поправочний коефіцієнт на силу різання:

(1.7)

Числові значення поправочних коефіцієнтів [1, табл. 1.8 и 1.9]:

, .

Из формулы (1.6):

Розраховуємо потужність на різання, за формулою:

(1.8)

Потужність на шпінделі станка дорівнює:

(1.9)

де потужність головного електродвигуна станка, Вт;

КПД,

З формули (1.9):

Нерівність . Тому з'ясовуємо, що швидкість різання та подачу зменшувати не треба.

Розраховуємо машинний час

(1.10)

где розрахункова довжина обробки, мм;

частота обертання, об/хв;

подача, мм/об;

кількість проходів, ;

Розрахункова довжина обробки визначається за формулою:

(1.11)

где довжина деталі, мм;

величина врізання, мм;

величина перебігу, .

При точінні прохідним різцом:

(1.12)



За формулою (1.11):

Тоді за формулою (1.11):

Список використаної літератури

1. Технология металлов и материаловедение. / под редакцией Л.Ф. Усовой. - М.: Металлургия, 1987.

2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. С74 Т. 2/Под ред. А.Г. Касиловой и Р.К. Мещерякова.-4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986.

3. Мишнаевский Л.Л. Износ шлифовальных кругов / Ответ. Ред. И.П. Захаренко - К.: Наукова думка, 1982.

Размещено на Allbest.ru

...