книги / Сборник задач и примеров по технологии машиностроения

n = 1000 ·V/(π · D) = 1000 ·28,4/(3,14 · 90) = 101 об/мин.

Корректируем частоту вращения по паспорту станка и устанавливаем действительную частоту вращения nдейст = 100 об/мин.

6. Тогда действительная скорость резания:

Vдейст = (π · D · nдейст)/1000 = (3,14 · 90 · 100)/1000 = 28,3 м/мин. 7. Определяем машинное время по формуле:

Тм = L/VS.

Чтобы определить длину фрезы L, находим:

– длину врезания:

–перебег: ∆ = 1–5 мм, принимаем 3 мм;

–длину обрабатываемой поверхности заготовки: lп = 300 мм. Тогда

L = 300 + 16 + 3 = 319 мм.

Скорость движения подачи (старое обозначение Sм)

VS = Sz·z·100 = 0,2 · 8 · 100 = 160 мм/мин.

Эта величина полностью совпадает с паспортными данными станка.

Отсюда получим:

Тм = 319/160 = 1,99 мин.

41

ЗАДАЧА № 8

Рассчитать и сконструировать токарный проходной отогнутый правый резец с пластиной из твердого сплава для обтачивания вала. Заданы следующие параметры: диаметр заготовки D (мм), глубина резания t (мм), подача S (мм/об), вылет резца из резцедержателя ℓ (мм), главный угол в плане φ, …° (табл. 9).

Таблица 9

Исходные данные к задаче № 8

Окончание табл. 9

Указания к выполнению задачи № 8

Наиболее распространенными токарными резцами являются резцы призматические общего назначения, которые в свою очередь подразделяются на проходные прямые (левые, правые), проходные упорные, подрезные (торцевые), расточные для сквозных и глухих отверстий, отрезные, галтельные, затыловочные, резьбовые и специальные.

Рабочая часть резцов характеризуется инструментальным материалом, твердостью, формой, размерами, способом присоединения к корпусу. Материал рабочей части – быстрорежущие стали (НRCЭ 63-66), твердые сплавы, минералокерамика, сверхтвердые синтетические и природные материалы. Форма и размеры рабочей части резцов зависят от их назначения и формы и размеров пластин, выпускаемых централизованно. Рабочая часть резца в большинстве случаев представляет собой пластину из твердого сплава, которую

43

крепят на резцах следующими способами: напайкой непосредственно на корпус; механически; с помощью сил резания; механическим креплением вставки с напаянной пластиной.

Геометрические параметры токарных лезвий определяют по литературе [2, 4, 8, 9] или другим справочникам по обработке материалов резанием.

Корпус резцов (державка) характеризуется формой и размерами поперечного сечения, материалом, твердостью. Форма сечения – прямоугольная, квадратная или круглая – зависит от назначения резца.

Прямоугольную форму с отношением Н/В = 1,6 имеют чистовые резцы, с отношением Н/В = 1,25 – черновые резцы. Квадратную форму имеют автоматно-револьверные и расточные резцы, круглую – расточные и резьбовые резцы. Размеры поперечного сечения корпуса резца выбирают в зависимости от силы резания, материала корпуса, вылета резца и других факторов. Нормализованные размеры поперечного сечения корпуса резцов выбирают по ГОСТу.

Взаимное расположение рабочей части и корпуса следующее: у токарных резцов вершина резца располагается на уровне верхней плоскости корпуса, у строгальных резцов – на уровне опорной плоскости корпуса, у расточных резцов с корпусом круглого сечения – по оси корпуса или ниже ее. Корпус отрезных резцов в зоне резания может иметь несколько большую высоту (для увеличения прочности

ижесткости).

Вкачестве материала державок используются, как правило, уг-

леродистая конструкционная сталь 45, 50 (ГОСТ 1051–73 или ГОСТ 1050–74), стали 40Х, 45Х (ГОСТ 4543–71) или инструментальные стали У8, У10.

Основные размеры резца из твердого сплава приведены в ГОСТ 18877–73, ГОСТ 18884–73.

Параметры поперечного сечения корпуса резца определяются по формулам:

–прямоугольное сечение(Н≈1,6 В): В 3 (6Pz ) / 2,56 и.д ;

–квадратное сечение (Н=В): В 3 (6 Рz ) / и.д ;

44

– круглое сечение d 3 (10 Рz ) / и.д ,

где Н, В – высота и ширина сечения, мм; d – диаметр сечения, мм; Рz – главная составляющая силы резания, кгс; ℓ – вылет резца из резцедержателя, мм; σи.д – допускаемое напряжение на изгиб материала корпуса, кгс/мм2; для корпуса из незакаленной углеродистой стали σи.д = 200…300 МПа (≈ 20…30 кгс/мм2); для корпуса из углеродистой стали, подвергнутой термической обработке по режиму быстрорежущей стали, σи.д можно максимально увеличить в 2 раза; при прерывистом процессе снятия стружки и скоростном резании при-

нимают σи.д = 100…150 МПа (≈ 10…15 кгс/мм2).

При расчете отрезных резцов на прочность учитывают, что опасным сечением отрезного резца является место перехода от рабочей части к корпусу. Для резцов с наиболее часто встречающимся соотношением размеров сечения Н/В = 1,6 ширина опасного сечения

В Pz / 36 и.д .

Высота сечения Н определяется по формуле Н = 1,6 · В. Максимальная нагрузка (кгс), допускаемая прочностью резца

при известных размерах сечения державки резца:

– для резца с прямоугольным сечением Pz доп = (В· Н2 · σи.д)/(6 · ℓ);

– для резца с круглым сечением Pz доп = (π · d 2 · σи.д)/(32 · ℓ) ≈

≈ (d 2 · σи.д)/(10·ℓ).

Максимальная нагрузка (кгс), допускаемая жесткостью резца, определяется с учетом допустимой стрелы прогиба резца:

Рz жест = (3f · E · J)/ℓ3,

где f – допустимая стрела прогиба резца, мм, при предварительном точении f = 0,1 · 10–3 м (≈ 0,1 мм), при окончательном точении f = 0,05 · 10–3 м (≈ 0,05 мм); Е – модуль упругости материала резца, кгс/мм2, для углеродистой стали Е = 1,9 · 1011 ÷ 2,15 · 1011 Па = = 1,9 · 105 ÷ 2,15 · 105 МПа (≈ 19 500 ÷ 21 500 кгс/мм2); J – момент инерции сечения державки, для прямоугольного сечения J = В·Н3/12, для круглого сечения J = 0,05 · d 4; ℓ – вылет резца (расстояние от вершины резца до рассматриваемого (опасного) сечения), мм.

45

Необходимо, чтобы величина силы Рz была чуть меньше максимально допустимых нагрузок Рz доп и Рz жест или равна им:

Рz доп ≥ Рz ≤ Рz жест.

После расчета инструмента выполняется его рабочий чертеж, на котором указываются основные данные, необходимые для изготовления сконструированного резца. Чертеж должен удовлетворять всем требованиям ЕСКД.

При решении задачи № 8 следует руководствоваться литерату-

рой [1, 4].

Пример. Рассчитать и сконструировать составной токарный проходной резец с пластинкой из твердого сплава для чернового обтачивания вала из стали 45 с пределом прочности σв = 750 МПа (≈ 75 кгс/мм2). Диаметр заготовки D = 80 мм, глубина резания t = 3,5 мм, подача S = 0,2 мм/об, вылет резца ℓ = 60 мм, главный угол в плане φ = 45°.

Решение. Выполняем задание в следующем порядке:

1. В качестве материала для державки резца выбираем углеродистую сталь 50 с σв = 650 МПа (≈65 кгс/мм2) и допускаемым напряжением на изгиб σи.д = 200 МПа (≈20 кгс/мм2).

2. Для расчета силы резания необходимо использовать [1] и табл. П.3.3. Рассчитываем по формуле:

4170 Н 451 кгс .

Здесь KPz – суммарный поправочный коэффициент, для предварительных расчетов принимаем KPz = 1.

3. Ширина прямоугольного сечения державки резца (при условии, что Н = 1,6 В)

В 3 6Pz / 2,56 и.д 3 6 415 60 / 2,56 20 14,3 мм.

Принимаем ближайшую по ГОСТу большую ширину державки: В = 16 мм. Высота державки резца Н = 1,6 · В = 25,6 мм. Принимаем по ГОСТ 10224–72 высоту Н = 25 мм.

46

4. Проверяем жесткость и прочность резца:

– максимальная нагрузка, допускаемая прочностью резца:

Рz доп = (В · Н2 · σи.д) / (6 · ℓ) = (16 · 252 · 20) / (6 · 60) = 555,5 кгс;

– максимальная нагрузка, допускаемая жесткостью резца:

Рz жест = (3f · E· J) / ℓ3 = (3 ·0,1 · 20 000 · 20 800) / 603 = 577,7 кгс.

В последнюю формулу подставили следующие значения:

– допускаемая стрела прогиба резца при черновом точении f = 0,1 мм;

–модульупругости материала державки резцаЕ= 20 000 кгс/мм2;

–момент инерции прямоугольного сечения державки

J = (В · Н3)/12 = (16 · 253)/12 = 20 800 мм4.

Резец обладает достаточной прочностью и жесткостью, так как

Рz доп > Рz < Рz жест (555 > 451 < 577).

5.Конструктивные размеры резца берем по ГОСТ 18878–73, ГОСТ 18877–73 (СТ СЭВ 190–75); общая длина резца L = 140 мм; расстояние от вершины резца до боковой поверхности в направлении главной режущей кромки m = 6 мм; радиус закругления вершины головки резца r = 1 мм; пластинка из твердого сплава группы ТК толщиной 16 мм, форма по ГОСТ 25393–82.

6.Геометрические элементы лезвия резца подбираем по справочнику [2, 4].

7.По ГОСТ 5688–61, ГОСТ18877–73 принимаем: качество отделки (параметры шероховатости) передней и задней поверхности лезвия резца и опорной поверхности корпуса; предельные отклонения габаритных размеров резца; марку твердого сплава пластины

иматериала корпуса; содержание и место маркировки.

8.Выполняем рабочий чертеж резца с указанием основных технических требований (пример на рис. 2).

47

Рис. 2. Рабочий чертеж резца (пример)

48

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. / под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. –

Т. 2. – 496 с.

2.Блюмберг В.А., Зазерский Е.И. Справочник токаря. – Л.: Машиностроение, 1984. – 340 с.

3.Зайцев Б.Г., Рыцев С.Б. Справочник молодого токаря. – М.: Высшая школа, 1988. – 336 с.

4.Справочник инструментальщика / И.А. Ординарцев [и др.]. – Л.: Машиностроение, 1987. – 846 с.

5.Филиппов Г.В. Режущий инструмент. – Л.: Машиностроение, 1981. – 392 с.

6.Френкель С.Ш. Справочник молодого фрезеровщика. – М.: Высшая школа, 1987. – 240 с.

7.Нефедов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. – М.: Машиностроение, 1976. – 445 с.

8.Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. – М.: Машиностроение, 1974. – Ч. 1. – 406 с.

9.Вереина Л.И., Краснов М.М. Справочник станочника. – М.:

Академия, 2008. – 560 с.

10.Обухова Л.К. Задания контрольных работ по резанию для студентов 4 курса ОЗО. – Елабуга, 2010. – 80 с.

11.Дударев А.С. Способы сверления отверстий в полимерных композиционных материалах. Разработка и исследование методов стабилизации процесса сверления отверстий в полимерных композиционных материалах: учеб. пособие для вузов. – Пермь: От и До, 2014. – 180 с.

49

12.Степанов А.А. Обработка резанием высокопрочных композиционных полимерных материалов. – Л.: Машиностроение, Ле-

нингр. отд-ние, 1987. – 176 с.

13.Механическая обработка углепластиков и боропластиков. Технологические рекомендации: ТР-1.4.299–77 / Науч.-исслед. ин-т авиационной технологии. – М., 1978. – 25 с.

14. ГОСТ 18868–73. Резцы токарные проходные отогнутые с пластинами из быстрорежущей стали. Конструкция и размеры.

Введ. 1974–07–01. – М., 1974. – 5 с.

15. ГОСТ 18877–73. Резцы токарные проходные отогнутые с пластинами из твердого сплава. Конструкция и размеры. Введ. 1974–07–01. – М., 1974. – 9 с.

50