- •«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
- •Методические указания
- •Лабораторная работа №1 выбор геометрических параметров токарных резцов
- •Лабораторная работа №2
- •Определение ограничений, накладываемых
- •На выбор глубины резания и величины подачи
- •С учетом жесткости технологической системы
- •Лабораторная работа № 3
- •Лабораторная работа №4 исследование изменений настроечного размера и его влияния на точность обработки при проектирования операции точения
- •Лабораторная работа №5
- •Лабораторная работа №6
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
Кафедра «Технология машиностроения»
Методические указания
к лабораторным работам по дисциплине
«Современные методы проектирования процесс
сов механической обработки»
для студентов направления 151900.68
«Конструкторско-технологическое обеспечение
машиностроительных производств»
Магнитогорск, 2012
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Современные методы проектирования процессов механической обработки» для студентов по направлению 151900.68 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» - Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «МГТУ» , 2012.
Составитель Н.Н. Огарков, Е.С.Шеметова
В оформлении методических указаний принимал участие
С.А. Савиных, студент гр. КТМа-12
Лабораторная работа №1 выбор геометрических параметров токарных резцов
Цель работы: изучение требований к выбору геометрических параметров резцов, ознакомление с методикой выбора углов, заточки резца и их измерениями с использованием угломеров, а так же обоснованием соответствия выбранных геометрических параметров резцов техническим условиям на обработку заданной поверхности.
Оборудование, приспособление и инструменты:
Токарно-винторезный станок.
Набор резцов с различными конструкциями, материалами и геометрией заточки режущей части резцов.
Настольный угломер.
Штангенциркуль.
Методические указания по выполнению лабораторной работы.
Основные положения по выбору режущего инструмента.
Выбор инструментального материала. Режущая часть токарных проходных резцов в большинстве случаев выполняется из быстрорежущей стали и металлокерамических твердых сплавов. Выбор группы твердого сплава определяется родом и механическими свойствами обрабатываемого материала.
При выборе марки твердого сплава в пределах каждой группы необходимо руководствоваться следующим основным правилом: чем тяжелее условия работы инструмента в силовом отношении, тем больше кобальта должен содержат твердый сплав. Свойства твердых сплавов определяются не только их составом, но и размером зерен карбида вольфрама. Уменьшение размеров зерен несколько снижает прочность, но повышает твердость и износостойкость сплава.
В табл.1 приведены рекомендации по выбору марок твердых сплавов при обтачивании заготовок из стали и чугуна.
Таблица 1.
Рекомендации по выбору марок твердого сплава
Условия обработки |
Марка твердого сплава при обтачивании | |
стали |
чугуна | |
Черновое точение с большими сечениями среза, точение по литейной или штамповочной корке, точение с ударами
Непрерывное черновое точение со средними сечениями среза, получистовое точение
Чистовое точение с малыми сечениями среза при. высоких скоростях резания |
Т5К12В Т5К10
Т14К8 Т15К6
Т30К4 |
ВК8 ВК8В
ВК'6 ВК6М
ВКЗМ ВК4 |
Выбор геометрических элементов лезвия резца.
Выбор величины переднего угла. Механические свойства обрабатываемого материала и условия его обработки определяют форму передней поверхности лезвия резца и величину его переднего угла. При назначении величины переднего угла обязательно необходимо учитывать свойства и инструментального материала. У резцов из инструментальных сталей передние углы целесообразно назначать только положительными, так как инструментальные стали допускают большие напряжения на изгиб.
Рекомендуемые формы заточки передней поверхности резцов из быстрорежущей стали приведены в табл. 2
У металлокерамических твердых сплавов предел прочности на изгиб (σu 1000...1400 н/мм2) почти в три раза ниже, чем у быстрорежущих сталей, поэтому положительные значения передних углов у твердосплавных резцов значительно меньше, чем у быстрорежущих, вдоль режущей кромки затачивается фаска с отрицательным значением угла, при тяжелых условиях резания передний угол принимается отрицательным.
Таблица 2.
Форма заточки передней поверхности резцов
из быстрорежущей стали (ГОСТ 18868 – 73*
Форма передней поверхности |
Обрабатываемый материал | |
Вид |
Номер формы, эскиз | |
Плоская с положительным передним углом |
|
Сталь с σв > 800 МПа, серый чугун (>220 НВ), бронза и другие хрупкие материалы |
|
Сталь с σв ≤ 800 МПа, чугун (≤220 HB) | |
Криволинейная с фаской
|
|
Сталь с σв ≤800 МПа, вязкие цветные, металлы и легкие сплавы при необходимости завивания стружки |
Криволинейная
|
|
Материалы с σв = 800÷1000 МПа
|
При выборе формы передней поверхности (см.табл. 3) и назначении величины переднего угла для резцов, оснащенных пластинками твердого сплава, существуют следующие рекомендации.
Таблица 3.
Формы заточки передней поверхности резцов с напаянными пластинками из твердого сплава (ГОСТ 18877—73*)
Форма передней поверхности |
Обрабатываемый материал | |
Вид |
Номер формы, эскиз | |
Плоская с положительным передним углом |
|
Серый чугун, бронза и другие хрупкие материалы |
Плоская с отрицательной фаской |
|
Ковкий чугун, сталь и стальное литье с σв ≤ 800 МПа, а также обработка при недостаточной жесткости технологической системы. Для отвода и дробления стружки следует применять стружколом |
Криволинейная с отрицательной фаской |
|
Сталь с σв ≤ 800 МПа при необходимости завивания и дробления стружки |
Плоская с отрицательным передним углом |
|
Сталь и стальное литье с σв =800 МПа и загрязненное неметаллическими включениями (черновая обработка). Работа с ударами в условиях жесткой технологической системы |
|
|
Коррозионно-стойкая сталь с σв=800 МПа |
Во всех случаях необходимо знать, что передний угол зависит от прочности и твердости обрабатываемого материала, уменьшаясь и переходя в область отрицательных значений при увеличении σв и НВ.
Выбор задних углов. Задние углы обеспечивают зазор между трущимися поверхностями резца, поверхностью резания и обработанной поверхностью детали. Чем больше подача, тем меньше значения задних углов, при которых стойкость резца наибольшая. У резцов, оснащенных твердым сплавом при
s < 0,3 мм/об задние углы a= a1=10...12°,а при s ≥0,3 мм/об a =а,=6…8°.
Выбор углов в пане. Величина главного угла в плане влияет на соотношение между шириной в и толщиной а срезаемого слоя пои равных значениях глубины резания и подачи. Чем больше угол φ, тем меньше отношение ширины к толщине среза, выше температура резания, выше термодинамическая нагрузка на единицу длины режущей кромки, интенсивнее изнашивание резца и, следовательно, меньше его стойкость. Поэтому резцы с малыми углами φ допускают (при прочих равных условиях) большую скорость резания, а также обеспечивают малую шероховатость обработанной поверхности.
С уменьшением угла φ значительно увеличивается сила резания, особенно ее радиальная составляющая, снижается точность обработки, могут возникнуть вибрации. Поэтому угол в плане целесообразно назначать в зависимости от жесткости технологической системы СПИД.
Для проходных резцов φ= 30° в случае обработки в условиях особо жесткой системы СПИД, при отношении длины детали L к ее диаметру Д меньше 6 (L/Д< 6) и при малых глубинах резания; φ= 45° берется в условиях достаточно жесткой системы и при L/Д =6... 12; φ= 60...75° принимается при обработке в условиях недостаточной жесткости системы СПИД при L/Д =12... 15; φ= 90° берется при обтачивании в условиях нежесткой системы, при L/Д> 15 и при сопряжении цилиндрических поверхностей под углом 90°.
Вспомогательный угол в плане влияет на допускаемую скорость резания и шероховатость обработанной поверхности. У проходных резцов при чистовой обработке φ1= 5... 10°, при черновой обработке φ1=10... 15°.
Выбор угла наклона главной режущей кромки λ. Угол λ влияет на направление отходящей стружки и определяет точку первоначального контакта режущей кромки и срезаемого слоя при прерывистом резании. При работе проходным резцом с λ = 0 стружка может отклоняться в сторону обработанной поверхности и оставлять на ней риски и царапины. Поэтому у резцов, предназначенных для чистовой обработки, рекомендуется отрицательное значение угла λ = -(2... 4°).
При черновой обработке предпочтительнее положительные значения угла λ: при точении стали λ = 0... 5°, чугуна λ = 10°, при точении с ударами
λ = 12... 15°.
Объясняется это тем, что при положительных значениях угла λ лезвие резца более массивное и стойкое, а точка первоначального контакта режущей кромки со срезаемым слоем удалена от вершины - наиболее уязвимой точки режущей кромки.
Порядок выполнения лабораторной работы
Ознакомиться с основными положениями по выбору режущегося инструмента;
Получить задание на выполнение работы;
Установить тип, конструкцию, материал режущей части и геометрические параметры токарного резца в соответствии с выданным заданием;
Замерить действительные углы резцов с использованием настольного угломера и рассчитать остальные углы заточки резцов;
Результаты замеров и расчетов занести в таблицу;
Сделать обоснование рациональности характеристик выбранных резцов
Сделать вывод по результатам лабораторной работы;
Оформить отчет.
Содержание отчета
Наименование и цель работы;
Данные по оборудованию, приспособлениям и инструменту;
Индивидуальное задание;
Краткие сведения об основных положениях по выбору режущего инструмента;
Методика измерений и расчетов углов резцов;
Таблица с результатами измерений и расчетов;
Обоснование корректности характеристик выбранных резцов;
Вывод по работе.
Таблица
Результаты измерений. Результаты замеров и выбора
№ |
V, м/с |
S мм/ об |
t, мм |
Форма Передней поверх-ти |
|
γ, град |
|
φ |
λ |
γф |
n, мм |
Мате- риал режущей части |
Обрабатыва- емый материал |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
параметров резца
Контрольные вопросы
Какие требования предъявляются к выбору конструкции резца?
Какие требования предъявляются к материалу режущей части резца?
Какие требования предъявляются к назначению геометрии заточки резца и какие ограничения накладываются на выбор углов заточки резца?
Какие факторы ограничивают назначение геометрии заточки резца при чистовой обработке?
Каким образом зависит назначение главного угла от конструкции и жесткости обрабатываемой детали?
Как зависит величина γ от твердости обрабатываемого материала?
В каких случаях используются проходные упорные токарные резцы с углом заточки главного угла в плане φ=900?
8. Какие значения угла резца λ рекомендуются при чистовой и черновой операциях точения?
9. Какой угол заточки резца определяет направление схода стружки и точку первоначального контакта режущей кромки с обрабатываемым материалом?