Методика выполнения работы. 3.1 Методическая информация




 

3.1 Методическая информация

 

Обработка металлов резанием – процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла в виде стружки для получения необходимой геометрической формы, точности размеров, взаимного расположения и шероховатости поверхностей детали.

 

Чтобы срезать с заготовки слой металла, необходимо режущему инструменту и заготовке сообщать относительные движения. Инструмент и заготовку устанавливают на рабочих орга-нах станков, обеспечивающих движение.

 

Движения, которые обеспечивают срезание с заготовки слоя материала или вызывают из-менение состояния обработанной поверхности заготовки, называют движениями резания:

 

Главное движение – определяет скорость деформирования материала и отделения стружки

 

.


 


Движение подачи – обеспечивает врезание режущей кромки инструмента в материал заго-товки. При назначении режимов резания определяют скорости главного движения резания и подачи, и глубину резания.

 

Скоростью главного движения –называют расстояние,пройденное точкой режущей кром-ки инструмента в единицу времени (м/с).

 

Подача -путь точки режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлениидвижения подачи за один ход заготовки или инструмента.В зависимости от технологического метода обработки подачу измеряют:

 

мм/об – точение и сверление;

 

мм/дв. ход – строгание и шлифование.

 

Глубина резания –расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями заго-товки, измеренное перпендикулярно к обработанной поверхности (мм).

 

В понятие режима резания входит расчет:

 

1) глубины резания;

 

2) величины подачи;

 

3) скорости резания;

 

4) частоты вращения (заготовок или инструментов);

 

5) силы резания;

 

6) мощности, потребляемой при резании.

Для выбранного инструмента указать: тип, основные углы (j0, j1, g, a).

 

3.2 Примерный расчет элементов резания

 

В соответствии с индивидуальным заданием (табл.1) проводится расчет элементов ре-жима резания

 

Задание:Рассчитать элементы режима резания на черновую обработку заготовки с диа-метром D = 100 мм на диаметр d = 95 мм длинной l0=200 мм с шероховатостью обработанной поверхности Rz = 60.

 

Заготовка - прокат, материал заготовки - Сталь 45. Предел прочности sВ = 630 МПа.

Резец - прямой проходной с главным углом в плане j0=45°, сечение тела резца F0 = 20x30 мм, материал режущей части твердый сплав марки Т14К8, стойкость резца Т = 45 мин.

 

3.2.1. Представить эскиз наружного точения заготовки

 

В отчете вместе с буквенными обозначениями проставить численные значения, соответ-ственно своему варианту индивидуального задания.

 

3.2.2. Назначить геометрические параметры режущей части резца.

 

· Тип резца и сечение державки (тела) резца - заданы: прямой резец bxh = 20x30 мм.

 

· Находим углы резца. При черновой обработке стали с пределом прочности меньше 800

 

МПа в соответсвии с табл. 2. 1 принимаем: передний угол g = 12°;

задний угол a = 8°;


 


угол заострения

 

b = 90 - (a + g) = 90 - (8 + 12) = 700; (1)
угол резания    
d = a + b = 8 + 70 = 780; (2)
главный угол в плане - задан j° = 45°;  
вспомогательный угол в плане - по табл. 2. 2  
для резца принимаем j1 = 12°;  
угол при вершине резца y = 180 - (45 +12) = 123  

 

y = 180 - (j0 + j1)

 

· Радиус затупления вершины резца принимают в зависимости от сечения державки рез-

 

ца. При заданном сечении 20х30 мм по табл. 2. 3 принимаем r0 = 1 мм.

 

3.2.3 Глубина резания

 

t = D - d = 100 - 95 = 2,5м м  
         
         

 

3.2.4 Подача резца (суппорта) при повороте заготовки на один оборот, необходимая для непре-рывного резания.

 

· Величина подачи при черновом точении твердосплавными резцами зависит от диаметра обрабатываемой поверхности, глубины резания и прочности (сечения) тела (державки) резца. Величину подачи выбирают по табл. 2. 4 - 2. 6. Для стали 45 при сечении державки резца 20х30

 

мм по табл. 2.4 находим рекомендуемые значения подач то 0.8 до 1.0 мм. Окончательный вы-бор величины подачи необходимо согласовать с паспортными данными станка (приложение 1, табл. 1.2). Из паспорта станка видно, что он обеспечивает в интересующем нас интервале от 0.8

 

до 1.0 мм четыре подачи: 0.80; 0.91; 0.96; 1.0 мм/об.

 

Принимаем среднее значение S = 0.91 мм/об.

 

В случае, если исходные данные заданного варианта (bxh, D, t) не охватывается табл. 2.2 -

 

2.6, величину подачи можно рассчитать по формулам: При черновом точении углеродистых сталей

 

S = (0.25 + 0.0075D - 0.05t)k0 ; (4)
при черновом точении серого чугуна    
S = (016. + 0.0105D - 0.04t)k0 ; (5)

 

где S - подача при черновом точении углеродистой стали или чугуна, мм/об; t - глубина резания, мм;

 

D - диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

k° - коэффициент, зависящий от сечения державки резца, равный:

 

при сечении державки 16х25 20х30,25х25 25х45 коэффициент при

 

точении стали 0.85-0.9 1.0 1.6
чугуна 0.85-0.9 1.0 1-1.2

 



 

· Величину подачи при чистовом точении твердосплавными резцами, зависящую от за-данной шероховатости обработанной поверхности и радиуса затупления вершины резца, выби-рают по табл. 2.6 или расчитывают по формуле:

 

S = 0.0285(R z + 2r0)k3; (6)

 

где S - подача резца при чистовом точении твердосплавными резцами, мм/об; Rz - шероховатость обработанной поверхности, мм;

r° - радиус затупления вершины резца, мм;

 

k3 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, равный: при точении стали....................... 1.0; при точении серого чугуна............... 0.85;

 

Для рассматриваемого случая чернового точения заготовки из стали 45 твердосплавным резцом Т14К8 сечением 20х30 мм расчетная величина подачи составит:

 

Sc = (0.25 + 0.0075D - 0.48t)k =  
= (0.25 + 0.0075·100 - 0.05·2.5)1.0 = 0.87 мм/об.

 

В соответствии с паспортом станка (табл. 2.2) выбираем: S = 0.91 мм/об.

 

3.2.5 Важнейшим параметром режима резания является скорость резания, равная окружной скорости обрабатываемой детали, зависящей в свою очередь от частоты вращения шпинделя и диаметра обрабатываемой поверхности. При увеличении скорости резания увеличивается про-изводительность работы, но снижается стойкость режущего инструмента, что вызывает необ-ходимость перерыва в работе для смены инструмента и, следовательно, потерю производитель-ности.

 

· При расчете скорости резания вначале находят так называемую “базовую” скорость ре-зания для условий резания углеродистой стали с пределом прочности 75 кг/мм2 (750 МПа) рез-цом из твердого сплава Т15К6 при главном угле в плане 45° и стойкости резца 45 мин, затем на конкретные условия резания вносят поправки в виде дополнительных коэффициентов. Ско-рость резания при “базовых” условиях наружного точения приведена в таблице 2.7, 2.8 - для черновой обработки и 2.9, 2.10 - для чистовой.

 

Для рассматриваемого случая чернового точения заготовки из стали 45 по табл. 2.7 зна-чения “базовой” скорости резания составят:

 

Глубина   подача, мм/об  
резания, мм 0.8 0.91 1.0
2.0   -  
2.5 -   -
3.0   -  

 

В первом, грубом, приближении можно принять Vбаз = 130 м/мин.

 

Точное значение “базовой” скорости резания можно рассчитать по формулам:

 

при черновом и чистовом точении стали:

 

Vбаз = 258(1 - 0.78 × S + 0.3 ×S2) - 5 × t; (7)

 

при точении чугуна:

 


Vбаз = 258(1 - 0.78×S + 0.3×S2) - 5× t - 68(1 - Q ×S), (8)

 

где Q - множитель, учитывающий характер обработки, равный:

 

0.59 - при черновом точении чугуна;

 

0.88 - при чистовом точении чугуна.

 

Для рассматриваемого случая точения стали 45 при глубине резания

 

2.5 мм и подаче 0.91 мм/об по формуле (7) найдем скорость резания при “базовых” условиях точения

 

Vб аз = 258(1 - 0.78 ×S + 0.3 ×S2) - 5 × t =

 

258(1 - 0.78 ×0.91 + 0.3 ×0.912) - 5 ×2.5 = 127м / м ин

 

· Скорость резания при заданных условиях точения рассчитывают с дополнительными коэффициентами, учитывающими конкретные условия обработки, по формуле:

  Vр ас = Vб аз× К м × К п × К р × К j × К т,   (9)
где Vрасч - расчетная скорость резания при заданных условиях точения, м/мин;
Vбаз - скорость резания при базовых условиях резания, м/мин;
Км - дополнительный коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала,
равный:              
для стали,sв, МПа 400-500 500-600 600-700 700-800 800-900 900-1000
чугуна, НВ 120-140 140-160 160-180 180-200 200-220 220-240
коэффициент Км 1.60 1.35 1.15 1.0 0.88 0.75
Кп - коэффициент, учитывающий характер обрабатываемой поверхности, равный:
  для предварительно обработанной поверхности - 1.0;
  для литой поверхности (с коркой)   - 0.85;
Кр - коэффициент, учитывающий материал режущей части резца,
равный:            
  для сплава Т30К4 - - Т15К6 Т14К8 Т5К10
    DR1 DR2 DR3 DR6 DR8 -

 

коэффициент

Кр 1.4 1.2 1.15 1.0 0.8 0.65 К - коэффициент, учитывающий главный угол в плане (град),

 

равный:

 

для главного угла в плане, град 30 45 60 75 90;
коэффициент К 1.15 1.0 0.90 0.85 0.80.

 

 

Кт - коэффициент, учитывающий стойкость резца (мин), равный:

 

при стойкости резца, мин         90;
для стали 1.08 1.0 0.95 0.91 0.88;
для чугуна 1.0 0.89 0.83 0.78 0.75.

 

Для дальнейших расчетов принимаем найденное по формулам (7,8) значение “базовой” скорости резания - Vбаз = 127 м/мин.


 


Скорость резания при заданных условиях резания рассчитаем по формуле (9). Для этого найдем значения дополнительных коэффициентов:

 

Км - коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал - сталь45 с пределом прочно-сти 630 МПа: Км = 1.15;

Кп - коэффициент, учитывающий наличие необработанной корки - для проката: Кп = 1.0;

Кр - коэффициент, учитывающий материал режущей части резца - для твердого сплава Т14К8: Кр = 0.8;

 

Кj - коэффициент, учитывающий главный угол в плане - для j° = 45° Кj = 1.0;

Кт - коэффициент, учитывающий заданную стойкость резца - Т = 45:

Кт = 1.0.

 

Подставляя найденные значения в формулу (9), получаем:

Vрасч = Vбаз х Км х Кп х Кр х Кj х Кт =

 

= 127х1.5х1.0х0.8х1.0х1.0 = 117 м/мин.

 

· По расчетному значению скорости резания определим частоту вращения шпинделя станка, взаимосвязанных формулой:

 

Vр ас ц = p × D × nр ас ц         (10)  
             
           
               
Откуда                  
nр ас ц = 1000 × Vр ас ц    
               
  p × D            
                 
Для рассматриваемого случая            
      n рас ц = 1000 ´117 = 373о б/ м ин  
        314. ´100    
             

 

Полученное значение частоты вращения шпинделя станка необходимо согласовать с пас-портными данными станка 1К62. По паспортным данным станка (таблица 3) принимаем: nд =380 об/мин. Тогда действительная скорость резания будет равна:

 

V = p × D × n д =    
     
  д          
             
=   314. ´100 ´ 380 = 120м / м ин  
           
             

 

3.2.6 Усилие резания расчитывают по формуле:

P = C p ´ tx ×Sy × Vn × K z , (11)  
  д      

где

 

P- усилие резания, кг;

Ср x, y, n - материальные постоянные, зависящие от вида обработки резанием и обрабатываемого материала, для наружного точения стали и чугуна приведены в таблице 2.11.

 

Для рассматриваемого примера по таблице 2.11 найдем:

Ср = 300; x = 1.0; y = 0.75; n = - 0.15;

Кz - коэффициент, учитывающий прочность и твердость обрабаты-


 


ваемого материала, рассчитывают по формулам:

 

для стали


 

  æ s      
    ö    
  в    
К z = ç   ÷  
     
  è 750ø  

для чугуна

 

         
  æ H Bö      
     
К z = ç   ÷  
   
  è 190 ø  
             

 

;

 

 

.


 

(12)

 

 

(13)

 


Для обработки стали с пределом прочности 630 МПа получим:

 

                     
æ s                
  ö     æ 630ö    
в    
К z ç   ÷ = 4 ç   ÷   = 0.87  
       
è 750ø   è 750ø      

Подставляя найденные значения входящих величин в формулу (11) получаем:

 

Р z = Cp × t x × Sy × Vдn × K z =

 

= 300 ´ 2.51.0 ´ 0.910. 75 ´120-0.15 ´ 0.87 = 285к г

 

3.2.7 Мощность, потребляемую двигателем, определим по формуле:

 

N = Pz × Vд , кВт (14)  
60 ×102 × h  

 

где h - КПД двигателя станка, находим по табл. 1.3:

 

h = 0.72;

 

N = 285×120   = 7.45 кВт.  
60×102×0.72  
     

 

Определим коэффициент загрузки двигателя станка из соотношения

 

К 3 = N ,  
   
  N д в  

где Nдв - установленная мощность двигателя станка (табл. 1), Nдв = 7.0 кВт;

 

К 3 = 7.745 = 1.06

 


Поскольку при черновой обработке возможно получение

К3 > 1, то есть перегрузки двигателя станка при резании, то необходимо произвести перерасчет

 

величины коэффициента загрузки двигателя станка при уменьшении глубины резания.

 

Для рассматриваемого примера уменьшаем глубину резания с 2.5 до 1.25 мм, то есть вве-дем точение заготовки за 2 прохода. Тогда

 

Р z = 300 ´125. ´ 0.93 ´ 0.47 ´ 0.87 = 142.5 кг;

 

N д в = 142.5 ´120.0   = 3.75 КВт;  
60 ´102 ´ 0.75  
     

= 3.75 =

К3 7.0 0.53


Но изменение глубины резания влечет за собой изменение величины подачи и скорости


 


резания, вследствие чего необходимо скорректировать эти величины, а так же величины часто-ты вращения шпинделя станка и усилия резания.

 

3.2.8 Основное технологическое время обработки заготовки определяется по формуле:

 

Т   = L ´ i , (15)  
  n ´ S  
         
           

 

где Т - основное технологическое время, мин;

 

L - суммарная длина хода резца, мм;

 

i - число проходов.

 

Эскиз обработки заданной детали с указанием крайних положений резца приведен на рис.

 

2.

 

Суммарная длина резца определяется по выражению:

 

  L = l0 + l1 + l2, (16)
гдеl0 - длина обрабатываемой поверхности заготовки, мм;  
l1 - величина резания, мм;  
l2 - перебег резца, мм.  

 

Значения последних двух величин находим из геометрических соотношений:

l1 =   t   ;   (17)  
         
    tgj0      
l2 =   t . (18)  
         
    tgj1      
Получим: при j° = 45° , l1 = 1.25;    
при j1 = 12°, l2 = 5.95.    
                   

 

L = 200 +125. + 5.95 = 207.2 мм

 

Для рассматриваемого случая основное технологическое время будет равно:

 

Т0 = L ´ i = 207.2   ×2 = 120. мин.  
n ´ S 380 ´ 0.91  
       

 

К отчету прилагаются сводные данные (табл. 2.). - типа резца и геометрии его режущей части;

 

- глубины резания t, мм;

 

- величины подач S, мм/об; - скорости резания V, м/мин;

 

- частоты вращения шпинделя станка n, об/мин; - усилия резания P, кг;

 

- необходимость потребной мощности двигателя N, кВт; - коэффициента загрузки двигателя станка К3; - основного технологического времени обработки Т0, мин.

 

\


 


        Таблица 1.Сводные данные к технологической карте
            (составляются на основании расчета)
                               
                             
1. Наименование детали   Вал          
2. Материал заготовки     Сталь 45 sв = 630 МПа      
3. Род заготовки         Прокат          
4. Вид обработки     Черновое точение, Rz = 60      
5. Режущий инструмент   Резец проходной прямой Т14К8    
6. Геометрия режущего   g = 12°,a = 8°, b = 70°        
инструмента         j° = 45°, j1 = 12°, y = 123°      
7. Припуск на сторону     2.5 мм          
8. Скорость резания     120 м/мин          
9. Глубина резания     1.25 мм          
10. Подача         0.91 мм/об          
                  Таблица 2 – Варианты заданий
                       
  Размер     Характер     Шеро Материал заготовки  
ва- заготовки   обработки   хова Марка Предел Твердо  
ри-                   тость материа проч- сть по  
ан-                   Rz ла заго ности Брине-  
та D   d l0             товки sВ, Мпа ллю НВ  
                             
                             
          Черновая     Сталь45   -  
          Чистовая       Сталь45   -  
          Черновая     Сталь40Х   -    
          Черновая     СЧ 20 -    
          Чистовая       СЧ 30 -    
          Черновая     СЧ 25 -    
          Черновая     ВЧ 45 -    
          Черновая     ВЧ50-2 -    
          Чистовая       Сталь50   -  
          Черновая     Сталь35Х   -    
          Черновая     Ст. 40ХН   -  
          Черновая     Ст. 45ХН   -  
          Чистовая       Сталь40   -  
          Черновая     Сталь30   -  
          Черновая     Сталь35   -  
          Черновая     СЧ 15 -    
          Чистовая       СЧ 18 -    
          Черновая     СЧ 25 -    
          Черновая     ВЧ60-2 -    
          Черновая     Сталь45   -  
          Чистовая       Сталь35Х   -    
          Черновая     Ст.40ХН   -  
          Черновая     Сталь50   -  
          Чистовая       СЧ 30 -    
                               

 


 


Продолжение табл. 1.1

 


Вид Состоя       Резец      
вари заготовки ние по- Матери Гла Сече Стой Тип резца  
ри-   верхности ал рез вный ние кость      
анта   заготовки ца угол тела резца, Пря Ото Уп-
          в пла резца, мин мой гну ор-
          не мм     тый ный
                     
  Прокат Без корки Т15К8   20х30   - - -

2 Вал после

  черновой Без корки Т15К6   25х25   - О -
  Штамповка Без корки Т15К6   16х25   - - У
  Отливка С коркой ВК3   20х30   П - -

5 Отливка по-

 

  сле обраб. Без корки ВК6   25х25   - О -
  Отливка С коркой ВК8   25х25   П - -
  Отливка С коркой ВК3   20х30   - О -
  Отливка С коркой ВК4   25х25   - - У

9 Вал после

  черновой Без корки Т30К4   25х25   П - -
  Прокат Без корки Т15К10   20х30   - О -
  Прокат Без корки Т30К4   25х25   - - У
  Поковка Без корки Т15К10   20х30   П - -
  Прокат Без корки Т15К10   25х25   - О -
  Поковка Без корки Т30К4   25х25   - - У
  Прокат Без корки Т15К6   20х30   П - -
  Отливка С коркой ВК3   25х25   - О -

17 Отливка по-

  сле обраб Без корки ВК8   25х25   - - У
  Отливка С коркой ВК4   20х30   П - -
  Отливка С коркой ВК6   25х25   - О -
  Поковка Без корки Т15К10   16х25   - - У

21 Вал после

  черновой Без корки Т30К4   25х40   П - -
  Поковка Без корки Т15К6   25х25   - О -
  Прокат Без корки Т15К6   25х40   - - У
  Вал после                
  черновой                
  обработки Без корки ВК8   20х30   П - -

 


 

 


Работа № 6

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ УПЛОТНЕНИЯ ПОРОШКОВ

 

ПРИ ПРЕССОВАНИИ В ПРЕССФОРМЕ

 

 

1 Цель работы – изучить технологию изготовления деталей методом порошковой металлургии, закономерности уплотнения порошков при прессовании в пресс-форме, приобрести навыки формования деталей из порошков.

 

 

2 Содержание работы

 

2.1 По методическим указаниям и литературе изучить технологию производства порошков, прессования и спекания порошковых заготовок.

 

2.2 В лаборатории получить варианты выполнения работы, записать составы смесей, подлежащих исследованию.

 

2.3 Согласно нижеприведенной методике провести прессование по-рошковых заготовок и исследовать закономерности уплотнения порошков при прессовании в пресс-форме.

 

2.4 Сделать выводы по результатам исследования, оформить отчет и защитить работу.

 

3 Оборудование, материалы и инструмент:

- универсальный гидравлический пресс УММ-50;

- пресс-формы в сборе;

- аналитические весы;

- штангенциркуль;

- индикатор часового типа;

- порошки железа и графита;

 

- вакуумная электропечь.

 

Основные положения

 

 

Наиболее распространенный метод формообразования порошковых изделий - прессование в пресс-формах, на долю которого приходится око-ло 80 % всех изделий порошковой металлургии.

 

Главным назначением процессов прессования различных порошков является формование из них заготовки с заданной формой, размерами и плотностью.

 

Сущность процесса прессования заключается в деформировании не-


 


которого начального объема свободного насыпанного порошка обжатием в пресс-форме под воздействием давления. Объем порошковой массы (прес-совки) при прессовании уменьшается в результате смещения отдельных частиц порошка, заполняющих пустоты между ними в результате пласти-ческой деформации самих частиц порошка.

 

В общем виде зависимость изменения относительной плотности от давления прессования, называемая диаграммой прессования, можно выра-зить идеализированной кривой с тремя характерными, участками (рису-нок 3.1): на первом участке А происходит интенсивное нарастание плот-ности прессуемого порошка вследствие перемещения частиц и более плотной их упаковки; на втором участке В существенно возрастает сопро-тивление сжатию частиц порошка из-за их упругой деформации; на тре-тьем участке С процесс уплотнения прессовки в основном осуществляется

 

в результате пластической деформации частиц порошковой массы. Изучение диаграмм прессования различных порошков и их смесей

 

имеет большое практическое значение при оценке свойств порошков и разработке технологии получения изделий из них.

 

Прессуемость порошков зависит от многих факторов, важнейшие из которых - твердость, пластичность, способность к деформации использу-емых металлов. В значительной степени прессуемость зависит от формы и размера частиц порошка, его гранулометрического состава, состояния по-верхности частиц порошка, степени их окисленности и других характер-ных свойств порошкообразных материалов.

 

В теории прессования металлических порошков известно значи-тельное число видов основного уравнения прессования, связывающего давление и плотность, полученных различными авторами. Наиболее часто применяется для анализа деформационного поведения порошков при прес-

совании уравнение Е.М. Бальшина:

lg P = - m ×lg b + lg P max,

 

или

lg P = m ×lg q + lg P max,

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-06-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: