Токарная обработка детали. Сверлильная обработка детали. Фрезерная обработка детали

1.  Токарная обработка детали.

1.1 Токарная черновая обработка.

Исходные данные: На токарно-винторезном станке обработать вал. Обрабатываемый материал - Сталь ШХ15 с пределом прочности s_в = 730 МПа. Заготовка - прокат.

Диаметр заготовки D = 135 мм, диаметр готовой детали d = 120 мм, длина L = 1000 мм, шероховатость обрабатываемой поверхности Ra = 1,6.

Главный угол в плане резца j = 45°, радиус при вершине режущей пластинки r_в = 1,2.

1.1 Выбор модели станка выходя из габаритных размеров заготовки (диаметра и длины). Для обработки данной заготовки можно использовать токарно-винторезный станок модели 1К62 с высотой центров Н = 200 мм и расстояние между центрами до 1400 мм [1. стр. 279].

Паспортные данные станка 1К62:

Высота центров 200 мм. Расстояние между центрами до 1400 мм. Мощность двигателя N_д = 10 кВт, к.п.д. станка h = 0,85. Частота вращения шпинделя (об/мин): 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100;  125;  160;  200;  250;  315;  400;  500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000.

Продольные подачи (мм/об): 0,070; 0,074; 0,084; 0,097; 0,11; 0,12; 0,13; 0,14; 0,15; 0,17; 0,195; 0,21; 0,23; 0,26; 0,28; 0,30; 0,34; 0,39; 0,43; 0,47; 0,52; 0,574 0,61; 0,70; 0,78; 0,87; 0,95; 1,04; 1,14; 1,21; 1,4; 1,56; 1,74; 1,9; 2,08; 2,28.

Поперечные подачи (мм/об): 0,035; 0,037; 0,042; 0,048; 0,055; 0,06; 0,065; 0,07; 0,074; 0,084; 0,097; 0,11; 0,12; 0,13; 0,14; 0,15; 0,17; 0,195; 0,21; 0,23; 0,26; 0,28; 0,30; 0,34; 0,39; 0,43; 0,47; 0,52; 0,57; 0,6; 0,7; 0,78; 0,87; 0,95; 1,04; 1,14; 1,21; 1,4; 1,56; 1,74; 1,9; 2,08.

Максимальная осевая сила резания, допускаемая механизмом подачи, Р_z=6000Н.

С учётом, что L/D < 12, то принимаем закрепление заготовки на станке в центрах без люнета, приложение 2 [2. стр. 132]. Эскиз заготовки показан на рисунке 1.1

1.2 Назначение глубины резания. Припуск на сторону.

Припуск на сторону определяется по формуле:

                                   (1.1)

= 7,5 мм

Исходя из требований к детали назначим глубину резания на последнем проходе. t_пч = 0,4 мм [2. стр. 98]. Остаток припуска снимаем за один проход:

Рисунок 1.1 - Схема обработки заготовки

t_черн = D - t_пч = 7,5 - 0,4 = 7,1 мм.

1.3 Выбор режущего инструмента и определяем его геометрические параметры.

Для черновой обработки принимаем токарный правый проходной резец с механическим креплением шестигранной пластинки из твёрдого сплава. Главный угол в плане j = 45° , вспомогательный угол в плане j ′= 15°. Способ крепления пластины - клин-прихват - таблица 25 [3. стр. 130]. Материал пластины - Т15К6 приложение 3 [2. стр. 132]. Обозначение резца по ISOPHSCR2520L11

Обозначение пластины - 11114-110412 (по ISOHNUM-110412) ГОСТ 19068-80*. Толщина пластины - 4,76 мм, длина режущей кромки l = 11,0 мм, диаметр присоединительного отверстия d₁ = 7,93 мм, радиус при вершине r_в = 1,2. [4. стр. 89].

Задний угол a = 6°, передний угол g = 10°, приложение 6 [2. стр. 135], угол наклона главной режущей кромки l = 0° (рисунок 1.2)

Ориентировочное значение подачи для заданных условий обработки 1,1 -1,3 мм/об для глубины резания 5 ¸ 8 мм.

Для станка 1К62, у которого расстояние опорной поверхности резцедержателя до оси заготовки равно 25 мм, следовательно выбираем сечение державки 20х25 мм приложение 5 [2. стр. 134].

Для чистовой обработки принимаем токарный сборный проходной резец с механическим креплением многогранной пластины из твёрдого сплава без отверстия. Главный угол в плане j = 45° , вспомогательный угол в плане j ′= 15° - таблица 28 [3. стр. 132]. Материал пластины - Т30К4 приложение 3 [2. стр. 132]. Обозначение резца по ISOHSDR2520L9

Обозначение пластины - 11114-110412 (по ISOHNUM-110412) ГОСТ 19068-80*. Толщина пластины - 4,76 мм, длина режущей кромки l = 9,1 мм, диаметр присоединительного отверстия d₁ = 7,93 мм, радиус при вершине r_в = 1,2. [4. стр. 89].

Задний угол a = 10°, передний угол g = 12°, приложение 6 [2. стр. 135], угол наклона главной режущей кромки l = 0° (рисунок 1.2)

Для станка 1К62, у которого расстояние опорной поверхности резцедержателя до оси заготовки равно 25 мм, следовательно выбираем сечение державки 20х25 мм приложение 5 [2. стр. 134].

1.4 Для одноинструментальной обработки назначаем период стойкости режущего инструмента Т_е = 30 мин [2. стр. 102].

Рисунок 1.2 - Эскиз резца для черновой обработки

1.5 Выбираем подачу в зависимости от таких ограничений:

а) подача, которая допускаемая прочностью державки резца. Подачу определяем по формуле 1.39 [2. стр. 35].

                 (1.2)

Учитывая, что при заданных условиях значения показателей степени y_Vx_Vn_Pz очень маленькие (y_V = 0,45 x_V = 0,15 n_Pz = -0,15 - приложение 8, 14 [2. стр. 147, 152]), то произведениями x_Vn_Pz и y_Vn_Pz можно пренебречь. Следовательно формула 1.2 примет вид:

                   (1.3)

где В - ширина державки резца, мм; В = 20 мм

    Н - высота державки резца, мм; Н = 25 мм.

    [s]_и - допускаемые напряжения на изгиб, МПа; [s]_и = 330 МПа

L_P - вылет резца, мм. Принимаем вылет равный L_P = 1,5Н = 1,5 × 25 = 38 мм.

По [2 стр. 137-142] выбираем поправочные коэффициенты и показатели степени:

С_Рz = 300; y_Рz = 0,75; x_Рz = 1,0                приложение 14

К_Pz = K_jPz×K_gPz×K_lPz×K_rPz×K_M.P                       (1.4)

K_jPz = 1,0; K_gPz = 1,0; K_lPz = 1,0 K_rPz = 0,95    приложение 15

K_M.P = = = 0,98                приложение 16

Следовательно

К_Pz = 1,0 × 1,0 × 1,0 × 0,95 × 0,98 = 0,931

С_V = 340; y = 0,45; x= 0,15 m = 0,2

                      К_V = K_MV × K_UV × K_nV                            (1.5)

K_UV = 1,0 приложение 12;  K_ПV = 0,9 таблица 5  [3. стр.263] 

K_M.V = = = 0,98 таблица 1 и 2 [3. стр.261-262]

Следовательно

К_V = 1,0 × 0,9 × 0,98 = 0,88

Исходя из полученных коэффициентов подача допускаемая прочностью державки резца по формуле 1.2 равна

 = 2,42 мм/об

б) подача допускаемая жёсткостью резца. Подачу определяем по формуле (1.38) [2. стр. 33] с учётом принятого ранее упрощения.

                   (1.6)

где f_P - прогиб резца, мм. Для черновой обработки принимаем прогиб резца равный f_P = 0,1 мм.

     Е_Р - модуль упругости материала державки, МПа. Для стали модуль упругости равен Е_Р = 2,1 × 10 ⁵ МПа.

 = 4,73 мм/об

в) Подача, допускаемая прочностью твёрдосплавной пластины. Подача определяется по формуле 1.41 [2. стр. 35] с учётом принятого ранее упрощения:

                        (1.7)

где с - толщина твёрдосплавной пластины, мм. По ГОСТ 19068-80* толщина твёрдосплавной пластины равна с = 4,76 мм.

j - главный угол в плане, j = 45°

= 1,83 мм/об

г) подача, допускаемая жёсткостью детали. Подачу определяем по формуле (1.51) [2. стр. 39] с учётом принятого ранее упрощения:

                     (1.8)

где f_д - допускаемая величина прогиба детали, принимаем f_д = 0,2 [2. стр. 40]

    Е - модуль упругости материала детали, МПа, Е = 2 × 10 ⁵МПа

m - коэффициент учитывающий закрепление детали или заготовки, m = 48

I - момент инерции поперечного сечения заготовки, определим по формуле I = 0,05 ×d⁴ = 0,05 × 120 ⁴

Следовательно

= 2,42 мм/об

д) подача допускаемая прочностью механизмом подачи станка. Подача определяется по формуле (1.46) [2. стр. 37] с учётом принятого ранее упрощения.

                       (1.9)

где Р_М.П - осевая сила, допускаемая механизм подачи станка, Н; Р_М.П = 6000 Н

= 1,89 мм/об