- •Часть I
- •Введение
- •1. Металлургия и литейное производство
- •1.1. Элементы теплофизики металлургических и литейных процессов
- •1.1.1. Теплофизические характеристики материалов. Основной закон теплопроводности
- •1.1.2. Определение затрат энергии на нагрев и плавление металлов
- •1.1.3. Уравнение теплопроводности. Фундаментальное решение
- •1.1.4. Метод точечных источников тепла. Выравнивание температуры в неограниченном стержне
- •1.1.5. Температурное поле стержня при постоянной начальной температуре и постоянной температуре на торце
- •1.1.6. Закономерности отвода тепла в литейную форму
- •1.2. Производство чугуна и стали
- •1.2.1. Производство чугуна
- •1.2.2. Оценка потерь тепла через стены шахтной печи при стационарном теплообмене с окружающей средой
- •1.2.3. Сущность процесса выплавки стали
- •1.2.4. Производство стали
- •1.3. Литье в песчаные формы
- •1.3..1. Изготовление песчаных литейных форм
- •1.3.2. Закономерности кристаллизации и затвердевания отливки в литейной форме
- •1.3.3. Основные технологические операции и закономерности получения отливок в песчаных формах
- •1.4. Специальные способы литья
- •1.4.1 Способы литья в оболочковые формы и по выплавляемым моделям
- •1.4.2. Литье в кокиль
- •1.4.3. Литье под давлением
- •1.4.4. Центробежное литье
- •2. Обработка материалов резанием
- •2.1. Кинематические и геометрические параметры способов обработки резанием
- •2.1.1. Способы лезвийной и абразивной обработки
- •2.1.2. Координатные плоскости и действительные углы режущего лезвия
- •2.1.3. Характеристики режима резания и сечения срезаемого слоя [1]
- •2.1.4. Усадка стружки и относительный сдвиг
- •2.1.5. Скорости деформаций и истинные деформации в зоне стружкообразования
- •2. 2. Силы резания
- •2.2.1. Технологические и физические составляющие силы резания при точении
- •2.2.2. Схема и расчет сил при свободном прямоугольном точении
- •2.2.3. Схема и расчет сил при свободном косоугольном точении
- •2.2.4. Силы при фрезеровании торцово‑коническими прямозубыми фрезами
- •2.2.5. Силы при фрезеровании цилиндрическими фрезами с винтовыми зубьями
- •2.2.6. Удельные силы
- •2.3. Теплофизика и термомеханика резания
- •2.3.1. Температура в полуплоскости от равномерно распределенного быстродвижущегося источника теплоты
- •2.3.2. Термомеханическое определяющее уравнение для адиабатических условий деформации
- •Для решения уравнения (2.64) воспользуемся заменой переменной:
- •Интегрируя уравнение (2.64), получаем функцию, описывающую влияние истинного сдвига p на удельную работу деформации aw и на предел текучести:
- •2.3.3 Температура деформации и тепловой поток из зоны стружкообразования
- •2.3.4. Температура передней поверхности инструмента
- •2.3.5. Температура задних поверхностей инструмента
- •О природе явлений, приводящих к изнашиванию и деформации инструмента
- •Обрабатываемость материалов
- •2.4.4. Выбор материала и геометрических параметров инструмента, назначение рациональных режимов черновой и чистовой обработки резанием
- •2.5. Проектирование заготовок и их предварительная обраьотка резанием
- •2.5.1. Маршрутный технологический процесс механической обработки заготовки
- •2.5.2. Определение допусков на диаметральные размеры обработанных цилиндрических поверхностей
- •2.5.3. Определение диаметральных размеров заготовки
- •2.5.4. Определение линейных размеров заготовки
- •2.5.5. Разрезание прутков проката дисковыми пилами
- •2.5.6. Сверление и зенкерование заготовок на вертикально-сверлильных станках
- •2.5.7. Растачивание отверстия на токарном вертикальном шестишпиндельном полуавтомате
- •Библиографический список
- •Часть I
2.5.6. Сверление и зенкерование заготовок на вертикально-сверлильных станках
Обработка резанием может применяться не только на этапах окончательной обработки заготовок, но и на более ранних этапах – в качестве альтернативы для формообразования методами литья или давления. Так, например, в электрометаллургическом производстве при получении особо чистых сплавов методом вакуумно-дугового переплава заготовки, используемые в качестве электродов, предварительно обрабатываются резанием на слиткообдирочных станках с целью удаления дефектного слоя глубиной до 10 мм. Получение отверстий в деталях при их отливке с помощью стержней или при обработке давлением путем прошивания, выдавливания в ряде случаев может быть заменено сверлением с последующим зенкерованием и растачиванием. В связи с этим рассмотрим некоторые из таких операций, относящихся к обработке резанием.
Пусть согласно одному из вариантов технологического процесса получения заготовки «Коронная шестерня», отверстие диаметром 192+10 мм только намечено с одной стороны на операции ковки, с другой стороны оно сверлится, зенкеруется и растачивается.
Сверление и зенкерование производится на вертикально-сверлильном станке (рис. 2.60), растачивание отверстия – на токарно-карусельном станке.
Рис. 2.60. Схема компоновки вертикально-сверлильного станка
Рис. 2.61. Схема сверления отверстия в заготовке
на вертикально-сверлильном станке
Рис. 2.62. Геометрические параметры спирального сверла
Отношение длины сверления к диаметру меньше 4:
. (2.144)
Это означает, что процесс сверления может производиться непрерывно, без остановок для удаления стружки.
Рациональные подачи могут быть выбраны по справочнику с учетом прочности и жесткости сверла, а также жесткости и мощности станка. Выбираем s=0,5 мм/об.
Скорость резания назначается либо по эмпирическим табличным данным, нормативам, либо рассчитывается по эмпирическим или теоретическим формулам, либо назначается по рациональной температуре, которая, в свою очередь, может быть вычислена по описанным выше программам. Воспользуемся последним способом (рис. 2.63).
Рис. 2.63. Влияние скорости резания на температуру сверления стали 45 сверлом Р6М5, s= 0,5 мм/об
Для обеспечения достаточно высокой стойкости сверл рациональная температура должна быть меньше предельной температуры, допускаемой теплостойкостью быстрорежущей стали и равной примерно 600 С. Выберем в качестве рациональной температуру 500 С. При сверлении с достаточно толстыми срезами (а 0,21 мм) температура передней поверхности выше, чем задней (рис. 2.63). Поэтому скорость резания назначим по температуре передней поверхности. При подаче s=0,5 мм/об температуре передней поверхности 500 С соответствует скорость резания 13 м/мин, а частота вращения при диаметре сверла 40 мм – 100 об/мин (табл. 2.13). По частоте вращения, подаче и длине обработки рассчитываются минутная подача и машинное время обработки .
Геометрические параметры зенкера аналогичны параметрам спирального сверла. Отличием является отсутствие у зенкера поперечной режущей кромки и большее число зубьев. Отсутствие поперечной кромки, на участке которой имеют место неблагоприятные геометрические параметры, делает целесообразным оснащение режущей части зенкеров напайными твердосплавными пластинами.
Рис. 2.64. Схема зенкерования отверстия в заготовке на вертикально-сверлильном станке
Рациональная температура передней поверхности для твердосплавных зенкеров может быть выбрана около 800 С (рис. 2.65).
Более высокая рациональная температура твердосплавных зенкеров по сравнению с быстрорежущими позволяет существенно повысить скорость резания и производительность обработки. Количество проходов (зенкеров) определяется конструкцией зенкеров, а также мощностью и прочностью механизмов вертикально-сверлильного станка.
Рис. 2.65. Влияние скорости резания на температуру при зенкеровании стали 45 зенкером Z=3, Т5К10, S=1 мм/об
Таблица 2.13
Режимы резания и параметры режущего инструмента при сверлении и зенкеровании
Обозначение операции |
Режим резания |
||||||||||
D мм |
t мм
|
z
|
So мм/об
|
Sz мм/зуб
|
n об/мин
|
v м/мин |
Sм мм/мин |
φ о
|
L мм |
Тм мин |
|
Оп. 50 сверление |
Сверло Р6М5 диаметром 40 мм |
||||||||||
40 |
20 |
2 |
0,5 |
0,25 |
100 |
13 |
50 |
60 |
140 |
2,8 |
|
Зенкерование |
Зенкер Т5К10, z=3, D=60 мм |
||||||||||
60 |
10 |
3 |
1 |
0,33 |
250 |
47 |
250 |
60 |
140 |
0,6 |
|
Зенкерование |
Зенкер Т5К10, z=3, D=80 мм |
||||||||||
80 |
10 |
3 |
1 |
0,33 |
200 |
50 |
200 |
60 |
140 |
0,7 |
|
Зенкерование |
Зенкер Т5К10, z=3, D=100 мм |
||||||||||
100 |
10 |
3 |
1 |
0,33 |
160 |
50 |
160 |
60 |
140 |
0,9 |
Для зенкерования требуется большая мощность, чем для сверления, поскольку при зенкеровании применяются более высокие скорости резания.
Расчеты по программе показывают, что cила Pz на одном зубе равна 12,4 кН, а мощность при скорости резания 1 м/с равна 12,4 кВт. Для трех зубьев мощность станка должна быть не менее 37,2 кВт. При этом допускаемая станком осевая сила должна быть не менее 30 кН.
При отсутствии такого мощного и жесткого оборудования возможен вариант обработки твердосплавным зенкером с соответственно уменьшенными скоростями резания до уровня, допускаемого реальной мощностью станка, или применение растачивания на токарно-карусельном станке.