Общие сведения о токарных операциях

Токарные станки составляют около 50% станочного парка машиностроительной промышленности.

На токарных станках выполняются основные операции по изготовлению типовых деталей машин: обтачивание валиков цилиндрической и конической формы, растачивание отверстий, нарезание резьбы наружных и внутренних, торцевание, отрезка, прорезка торцов и галтелей.

Для наружного точения применяются проходные резцы. Если продольная подача не параллельна линии центров, то можно получить не цилиндрическую поверхность, а коническую.

Растачивание применяется для обработки внутренних поверхностей отверстий, для увеличения диаметров отверстий. При растачивании применяют расточные глухие и сквозные резцы.

Отрезание применяется для отрезки готовой детали, для разрезки заготовок. Для отрезания применяются узкие отрезные резцы.

Прорезка применяется для нарезания различных канавок. Прорезные – это те же самые резцы, что и отрезные, но ширина режущей кромки у них должна равняться ширине паза.

Подрезка применяется для обработки торцов заготовки, а также для обработки наклонных поверхностей. Подрезка производится подрезными резцами.

Итак, на токарных станках можно получить почти все виды деталей, имеющих форму тел вращения.

Основные положения теории резания металлов при эксплуатации станков и инструментов сводятся к назначению режимов резания с наиболее полным использованием режущих свойств инструмента, кинематических и динамических данных станка при непременном условии получения качественной обработанной поверхности.

Назначить основные элементы режима резания – это значит определить глубину резания, подачу, скорость резания (число оборотов) и основное время.

Для назначения элементов режима резания необходимо знать материал обрабатываемой детали (заготовки) и его физико-механические свойства, размеры заготовки, размеры детали и технические условия ее изготовление, материал и геометрию режущего инструмента, его размеры, максимально – допустимый износ и стойкость, кинематические данные станка, на котором будут обрабатывать заготовку.

 

2. Выбор формообразующего инструмента для черного точения Ø 52

 

Для чернового точения наружной поверхности по корке выбираем резец [1]. Выбираем резец и устанавливаем его геометрические элементы. Принимаем токарный проходной резец отогнутый правый (рис. 2). Материал рабочей части - пластины - твердый сплав ВК6 (табл. 3, с. 116); материал корпуса резца – сталь 45; сечение корпуса резца 16 х 25 мм; длина резца 150 мм.

Выбираем геометрические элементы резца по справочнику [5]: форма передней поверхности – плоская с фаской типа IIб (табл. 29, с. 187); γ=12^о; γ_ф=-3^о; α=10^о; λ=0^о (табл. 30, с. 188); φ=45^о; φ₁=45^о (табл. 31, с. 190); r=1мм (табл. 32, с. 190 и табл. 4, примеч. 3, с.420).

 

Рис. 2. Резец токарный проходной отогнутый

3. Расчет режимов резания для чернового наружного точения поверхности Ø 52

 

Устанавливаем глубину резания t=3,5 мм, при черновом точении припуск на обработку равна глубине резания ([1], с. 256), следовательно принимаем t=h=3,5 мм при снятии припуска на один проход.

Назначаем подачу ([1] по табл. 11, с. 268), для параметра шероховатости R_z=80 мкм при обработке чугуна резцом с r=1 мм рекомендуется s₀=0,66 мм/об (для r=0,8) и s₀=0,81 мм/об (для r=1,2).

Принимаем для r=1 мм среднее значение s₀=1,005 мм/об, корректируя по паспорту станка, устанавливаем s₀=1 мм/об.

Скорость резания, м/мин

 

V=(Cν/TmtхSy)KV,

(1)

 

где Т-60 мин - стойкость инструмента;

C_ν=292; х=0,15; у=0,20; m=0,20 – коэффициент и показатели степени ([1] по табл. 17, с. 270);

 

КV=КmVKnVKuV,

(2)

 

Где К_mV – коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки на скорость резания:

 

КmV=(190/НВ)nV,

(3)

 

где n_V=1,25 – показатель степени ([1] по табл. 2, с. 262);

НВ=180 – фактический параметр, характеризирующий материал, мПа

 

 

К_mV=(190/180)^1,25=1,07,

 

где K_nV – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки ([1] по табл. 5, с. 263);

K_nV=0,8.

K_uV=1,0 – коэффициент учитывающий влияние инструментального материала ([1] по табл. 6, с. 263).

 

К_V=1,07х0,8х1,0=0,86.

 

С учетом всех найденных коэффициентов:

 

V=(292/60^0,23,5^0,151^0,2)х0,86=91,32 м/мин.

 

Частота вращения заготовки, об/мин

 

n=1000V/(πD),

(4)

 

где D – диаметр обрабатываемой заготовки, мм;

 

n=1000х91,32/(3,14х52)=91320/163,28=559,3 об/мин.

 

По паспортным данным станка принимаем частоту вращения заготовки n=500 об/мин. Тогда действительная скорость составит, м/мин:

 

Vд=πDn/1000;

(5)

V_д=3,14х52х500/1000=81,64 м/мин.

 

Мощность резания, кВт

 

N=PzV/1020х60

(6)

 

где P_z – тангенциальная составляющая силы резания, Н

Pz=10СрtxsyVnKP,

(7)

 

где

С_р=92;

х=1,0;

у=0,75;

n=0 – постоянная и показатели степени ([1] по табл. 22, с. 274);

К_р – поправочный коэффициент

 

Кр=KmPKφPKγPKλP,

(8)

 

где K_mP – коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости:

 

КmР=(190/НВ)n,

(9)

 

де n=0,4- показатель степени ([1] по табл. 9, с. 264).

 

К_mР=(190/180)^0,4=1,02,

 

где K_φP=1,0;

K_γP=1,0;

K_λP=1,0 – коэффициенты, учитывающие фактические условия резания ([1] по табл. 23, с. 275).

 

К_р=1,02х1х1х1=1,02.

P_z=10х92х3,5¹х1^0,75х81,64⁰х1,02=3284,4 Н.

N=3284,4х81,64/1020х60=4,38 кВт.

 

Выполняем проверку по мощности.

Nшп=Nдвη,

(10)

 

где η – КПД = 0,75…0,8

 

N_шп=10х0,75=7,5 кВт.

N=4,38 кВт < N_шп=7,5 кВт

 

Так как условие N< N_шп выполняется, то обработка поверхности возможна.

 

4. Расчет основного времени для чернового наружного точения поверхности Ø 52

 

Расчет основного времени, мин

 

Т0=li/Vs,

(11)

 

где l – расчетная длина обрабатываемой поверхности, мм;

i – число проходов;

V_s – скорость движения подачи, мм/мин.

Скорость движения подачи, мм/мин

 

Vs=ns0,

(12)

 

где n – частота вращения шпинделя, об/мин;

s₀ – подача, мм/об.

Расчетная длина обрабатываемой поверхности,мм

 

l=lобр+lвр+lп+lсх,

(13)

 

l_обр – длина обрабатываемой поверхности в направлении подачи, мм;

l_вр – длина врезания инструмента, мм;

l_п – длина подвода инструмента к заготовке, мм;

l_сх – длина перебега (схода) инструмента, мм.

Длину l_обр берут из чертежа обрабатываемой заготовки l_вр, l_п, l_сх определяют по нормативам l_п= l_сх≈1 … 3 мм. Значение l_вр = t ctg φ = 3,5ctg 45^о=3,5 мм.

 

Т₀=100+3,5+3/500х1=0,213мин.

 

Вариант задания № 17

В соответствии с вариантом задания (см. прил.1, вариант №17) и эскиза детали (см. прил. 2, рис. 10) на радиально-сверлильном станке модели 2А53 просверлить отверстие и развернуть на D=30Н6 с шероховатостью поверхности R_a=3,2 мкм (рис. 3). В нашем случае согласно исходных данных операцию выполняем в 2 перехода.

 

Рис. 3. Эскиз детали