Токарная обработка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Условие задачи

2. Терминология и обозначения

3. Исходные данные к работе

4. Теоретическая часть

4.1 Сущность токарной обработки

4.2 Обработка деталей типа валов

5. Расчетно-технологическая часть

Заключение

Список использованной литературы



Введение

В современном машиностроительном комплексе, когда качество продукции является стабильным показателем работы большинства предприятий, ввиду использования ими однотипного оборудования и инструмента, на первый план стратегических целей компаний выходят скорость производства продукции, и ее конкурентоспособная себестоимостью.

В настоящее время станкостроители выпускают станки любого назначения. непрерывно увеличивая их мощность, точность, производительность, уровень автоматизации управления. Выпускаются автоматические линии, роботизированные технологические комплексы, обрабатывающие центры. Современное токарное и фрезерное дело предполагает использование сложных станков и инструментов, разработку и совершенствование технологических процессов с учетом экономических, социальных, организационных и других требований энерговооруженного и автоматизированного производства. Производство предъявляет возрастающие требования к технологиям.

В данной курсовой работе рассмотрен технологический процесс обработки изделия - «Вал ступенчатый». Валы различны по служебному назначению, конструктивной форме, размерам и материалу.

В данной курсовой работе мы рассматриваем взаимоотношения законов и явлений курса физики с технологическими процессами и технологической обработкой детали. Покажем, как законы и явления курса физики могут быть взаимосвязаны с другими дисциплинами науки и техники. Физика принадлежит к числу фундаментальных наук, составляющих основу теоретической подготовки инженеров. С физикой тесно связаны другие науки, такие как: математика, химия, машиностроение и т.д. физика деталь инженер технологический

Актуальность темы заключается в том, чтобы рассчитать и рассмотреть, как связаны между собой технологический процесс и физические законы и явления. Исходя из заданной задачи, необходимо:

Описать технологический процесс обработки детали на токарном станке.

Выявить законы и явления, лежащие в основе технологического процесса.

Определить неизвестные параметры.



1. Условие задачи

При чистовой обработке вала на токарном станке известно, что на главном лезвии резца возникает сила резания F, которая в системе отсчета, связанной с валом, имеет три составляющие: Fx, Fу, Fz. В системе отсчета, связанной с резцом, сила F имеет две составляющие: N - сила нормального давления, Fтp - сила трения.

Определить величины параметров, заданных в таблице 1, если при обработке вала выполняется среднее условие резания и углы используемого резца следующие: задний угл б=8°; передний угол г=30°; главный угол в плане cosц = 0,8. В приводе станка используется однофазный электродвигатель, работающий от сети переменного тока напряжением 220 В.

При расчете необходимых параметров принять во внимание, что вся работа силы резания идет на пластическую деформацию, срезание и трение. Работа сил деформации в три раза больше, чем силы срезания. Считать, что в итоге вся работа силы резания переходит в теплоту, которая между стружкой и валом распределяется поровну, а нагревом резца и окружающей среды пренебречь.



2. Терминология и обозначения

F - сила резания;

Рх - осевая сила (сила подачи);

Fу - радиальная сила;

Fх - главная составляющая силы резания (тангенциальная сила);

N - нормальная составляющая силы резания;

Fтр - сила трения стружки на резец;

б - задний угол резца;

г - передний угол резца;

ц - главный угол в плане;

U - напряжение в сети;

I - потребляемый ток;

ц1 - угол сдвига фаз между током и напряжением;

Рл - мощность электродвигателя;

Р - полезная мощность на валу;

М - вращательный момент вала;

w - угловая скорость вращения вала;

L - длина заготовки вала;

DB - диаметр заготовки вала;

Lob - Длина обработанной части вала;

DOB - диаметр обработанной части вала;

р - коэффициент трения стружки о рабочую поверхность;

s - перемещение подачи (за один оборот вала);

t - глубина резания (подачи);

T - температура вала;

tH - начальная температура ваза;

G - моду ль сдвига материала вала;

n - число оборотов шпинделя за одну минуту;

ф - время обработки вала;

К - число оборотов вала за время обработки;

А - работа силы резания;

Ах - работа силы подачи;

Аy - работа радиальной силы;

Аz - работа главной силы;

Атр - работа силы трения;

Ас - работа силы срезания;

АД - работа силы деформации;

mв - масса вала;

Q - количество теплоты, переданное валу;

з- кпд станка;

АN - работа нормальной силы;

cosц -коэффициент мощности электродвигателя;

с - плотность материала вала;

c - удельная теплоемкость материала вала.



3. Исходные данные к работе

Исходные данные к работе выбираем в соответствии с предложенным заданием для 9 варианта и сводим в таблицу 1.

Таблица 1 - Данные согласно варианту задания

№	cosц	n, об/мин	м	D, мм	L, мм	Lоб, мм	з	S, мм	t, мм	Р, кВт
9	0,8	600	0,4	50	600	400	81	1	0,5	1,9

Таблица 2 - Общие данные

c, кДж/кг.К	с, г/см3	tн, С	б0	ц0	г0	U, B
460	7,86	27	8	37	30	220



4. Теоретическая часть

4.1 Сущность токарной обработки

Токарная обработка -- один из возможных способов обработки изделий путем срезания с заготовки лишнего слоя металла до получения детали требуемой формы, размеров и шероховатости поверхности. Она осуществляется на металлорежущих станках, называемых токарными.

На токарных станках обрабатываются детали типа тел вращения: валы, зубчатые колеса, шкивы, втулки, кольца, муфты, гайки и т.д.

Основными видами работ, выполняемых на токарных станках, являются: обработка цилиндрических, конических, фасонных, торцовых поверхностей, уступов; вытачивание канавок; отрезание частей заготовки; обработка отверстий сверлением, растачиванием, зенкерованием, развертыванием; нарезание резьбы; накатывание (рис. 1). Инструменты, применяемые для выполнения этих процессов, называются режущими. При работе на токарных станках используются различные режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, резьбонарезные головки и др.

Процесс резания подобен процессу расклинивания, а рабочая часть режущих инструментов -- клину (рис. 2). При действии усилия Р на резец его режущая кромка врезается в заготовку, а передняя поверхность, непрерывно сжимая лежащий впереди слой металла и преодолевая силы сцепления его частиц, отделяет их от основной массы в виде стружки. Слой металла, срезаемый при обработке, называется припуском. Все способы обработки металлов, основанные на удалении припуска и превращении его в стружку, определяются понятием резание металла. Для успешной работы необходимо, чтобы процесс резания протекал непрерывно и быстро. Форма обрабатываемой детали обеспечивается, с одной стороны, относительным движением заготовки и инструмента, с другой, -- геометрией инструмента.

Рис. 1. Основные виды токарных работ: а -- обработка наружных цилиндрических поверхностей; б -- обработка наружных конических поверхностей; в -- обработка торцов и уступов; г -- вытачивание канавок, отрезка заготовки; д -- обработка внутренних цилиндрических и конических поверхностей; е -- сверление, зенкерование и развертывание отверстий; ж -- нарезание наружной резьбы; з -- нарезание внутренней 'резьбы; и -- обработка фасонных поверхностей; к -- накатывание рифлений; 1 проходной прямой резец; 2 -- проходной упорный резец 3 -- проходной отогнутый резец; 4 -- отрезной резец; 5 -- канавочный резец; б -- расточной резец; 7 -- сверло; 8 -- зенкер; 9 -- развертка; 10 -- резьбовой резец; 11 -- метчик; 12 -- фасонный резец; 13 -- накатка (стрелками показаны направления перемещения инструмента вращения заготовки).

Процесс резания возможен при наличии основных движений: главного движения -- вращения заготовки и поступательного движения резца, называемого движением подачи, которое может совершаться вдоль или поперек изделия, а также под постоянным или изменяющимся углом к оси вращения изделия.



Рис. 2. Схемы работы клина (а) и резца (6): 1 -- стружка; 2 -- резец; 3 -- заготовка; 4 -- снимаемый слой металла; Р сила, действующая на резей и клин при работе; (5 -- угол заострения.)

Вращение заготовки называется главным движением, так как оно выполняется с большей скоростью. На обрабатываемой заготовке выделяются следующие поверхности; обрабатываемая, обработанная и поверхность резания. При срезании припуска образуется элемент, называемый стружкой.

Выделяются следующие виды стружки (рис. 3):

элементная стружка (стружка скалывания) образуется при обработке твердых и маловязких материалов с низкой скоростью резания (например, при обработке твердых сталей). Отдельные элементы такой стружки слабо связаны между собой или совсем не связаны;

ступенчатая стружка образуется при обработке стали средней твердости, алюминия и его сплавов со средней скоростью резания. Она представляет собой ленту -- гладкую со стороны резца и зазубренную с внутренней стороны;

слитая стружка образуется при обработке мягкой стали» меди, свинца, олова и некоторых пластмасс при высокой скорости резания. Эта стружка имеет вид спирали или длинной (часто путаной) ленты;

стружка надлома образуется при резании малопластичных материалов (чугуна, бронзы) и состоит из отдельных кусочков.

Рис. 4. Токарные станки: а -- токарно-винторезный, б -- токарно-револьверный, в -- лоботокарный, г -- токарно-карусельный

Токарная обработка выполняется на токарных станках разных типов, различающихся по назначению, компоновке, степени автоматизации и другим признакам.

К станкам токарной группы относятся: токарно-винторезные, токарно-револьверные, лоботокарные, токарно-карусельные (рис. 4), токарные автоматы и полуавтоматы, токарные станки с программным управлением.

4.2 Обработка деталей типа валов

Валами называют круглые детали, длина которых значительно превышает диаметр. По форме они бывают гладкие и ступенчатые.

При обработке гладких валов токарь должен выдержать раз- меры, правильную цилиндрическую форму и чистоту обработки.

К ступенчатым валам дополнительно предъявляют требования точности взаимного расположения поверхностен -- соосности цилиндрических участков и перпендикулярность уступов к оси.

Короткие валики небольшого диаметра типа штыря, пальца, опоры обычно обрабатывают из длинного прутка в патроне

Валы, длина которых не позволяет вести обработку в патроне, в большинстве случаев имеют следующую технологическую последовательность:

Отрезка заготовки на токарном станке или на механической пиле.

Подрезание торцов в размер длины и центрование с двух сторон.

Черновое обтачивание в патроне и заднем центре с припуском на чистовую обработку точных поверхностей 1--2 мм на диаметр.

Чистовое обтачивание в центрах.

Рассмотрим пример построения технологического маршрута токарной обработки ступенчатого вала из круглого стального проката 0 36X264 мм в количестве 10 штук. Станок токарно-винторезный модели 1К62. Из чертежа устанавливается точность обработки. Вал имеет три цилиндрических участка -- 0 25Х4, 0 22Х< и 0 28Cs, точность которых ограничивается соответственно ходовой посадкой 4-го класса и скользящей посадкой 5-го класса. Все остальные размеры без допусков подлежат обработке по 7 классу точности, причем наружные размеры по системе вала с допустимым отклонением в минус, внутренние -- по системе отверстия с отклонением в плюс.

Так как точность цилиндрической формы поверхностей чертежом не установлена, их погрешности не должны превышать допусков на соответствующие диаметры. Точность взаимного расположения поверхностей 0 25, 0 28 и 0 22 мм ограничивается радиальным биением относительно общей оси не более 0,08 мм. Чистота обработки поверхностей (за исключением обозначенных на контуре чертежа) --4-й класс.

Деталь термообработке не подвергается. Следовательно, ее полная обработка (учитывая точность размеров) может быть выполнена на токарном станке.

Заготовка -- круглый стальной прокат на одну деталь имеет припуски по диаметру и длине 4 мм ее кривизна в допустимых пределах.

Для изготовления небольшой партии деталей технологический маршрут строим пооперационно с небольшой степенью расчленения.

Токарно-винторезный станок 1К62 по технической характеристике позволяет высокопроизводительно выполнить обработку деталей.

Способы обработки выбираем по принцниу наибольшей производительности. Подрезание торцов будем выполнять наиболее стойким проходным отогнутым резцом, центрование--комбинированным центровочным сверлом. Точные цилиндрические участки 0 25, 0 28 и 0 22 мм следует обрабатывать черновым и чистовым точением. Все остальные поверхности, имеющие свободные размеры, целесообразно обрабатывать только черновым точением за наименьшее количество проходов.

Для окончательной обработки участков вала, которые должны иметь точное взаимное расположение, принимаем единую установочную базу -- центровые отверстия. Для подрезания и центрования торцов установочной базой будет служить цилиндрическая поверхность заготовки. Учитывая невысокую жесткость вала, его черновое обтачивание целесообразно выполнять при установке в патроне и заднем центре. Следовательно, здесь установочной базой будет цилиндрическая поверхность заготовки и центровое отверстие. Соответственно установочным базам принимаем способы установки заготовок на станке: в патроне, в патроне и заднем центре, в центрах.



5. Расчетно-технологическая часть

1. Число оборотов:

об

3. Вертикальная составляющая силы:

(5.2)

(5.3)

(5.4)

c-1

Н

2. Сила нормального давления:

(5.5)

Н

3. Сила подачи (осевая составляющая силы):



(5.6)

Н

4. Главная составляющая силы резания:

(5.7)

Н

5. Равнодействующая сила:

(5.8)

Н

6. Сила трения:

(5.9)

Н

7. Работа силы Fx:

(5.10)

Дж

8. Работа силы Fу:

(5.11)



кДж

9. Работа силы Fz:

(5.12)

Дж

10. Совокупная работа сил резания:

(5.13)

Дж

11. Работа равнодействующей силы резания:

(5.14)

Дж

12. Работа силы трения:

(5.15)

Дж

13. Количество теплоты, затраченное на нагрев вала при трении:

(5.16)



Дж

14. Объем изделия:

(5.17)

м3

15. Масса изделия:

(5.18)

кг

16. Изменение температуры (нагрев) изделия:

(5.19)

К

17. Конечная температура изделия, К:

T = tн + 273 + (5.20)

Т = 27 + 273 + 73,9 = 373,9 К



Заключение

Токарная обработка -- один из возможных способов обработки изделий путем срезания с заготовки лишнего слоя металла до получения детали требуемой формы, размеров и шероховатости поверхности. Она осуществляется на металлорежущих станках, называемых токарными.

На токарных станках обрабатываются детали типа тел вращения: валы, зубчатые колеса, шкивы, втулки, кольца, муфты, гайки и т.д.

В данной курсовой работе был описан технологический процесс обработки детали на токарном станке и определены неизвестные параметры токарной обработки вала в соответствии с вариантом задания.



Список использованной литературы

1. Багдасарова Т.А. Токарное дело. Токарь-универсал: Учеб. пособие для нач. проф. образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 282 с.

2. Багдасарова Т.А. Токарное дело. Рабочая тетрадь для нач. проф. образования. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 56 с.

3. Жедь В.П. Режущие инструменты, оснащенные сверхтвердыми и керамическими материалами, и их применение: Справочник. - М.: Машиностроение, 1998. - 374 с.

4. Макиенко Н.И. Практические работы по токарному делу: Учеб. пособие для сред. проф.-тех. училищ. - М.: Высшая школа, 1992. - 192 с.

5. Слепинин В.А. Руководство для обучения токарей по металлу. Учеб. пособие для сред. проф.-тех. училищ. - М.: Высшая школа, 1997. - 218 с.

Размещено на Allbest.ru

...