Выдача задания, исправлений и зачета работы

• Задания на работу содержат 50 вариантов. Номер варианта определяется по двум последним цифрам зачетной книжки, если он не превышает 50. Если номер более 50, то вариант определяется вычитанием 50 из двух последних цифр зачетной книжки.

• Выполненный полностью и оформленный в соответствии с требованиями отчет по практическим работам сдается на проверку. Срок проверки – одна неделя с момента поступления работы преподавателю.

• После проверки в работе делаются исправления, которые помещаются на оборотной стороне предыдущего листа. Исправления по написанному тексту не допускаются. Запрещается зачеркивать и стирать сделанные преподавателем замечания.

• Окончательно исправленная и согласованная с преподавателем работа получает оценку «Зачтено».

Пояснения к пользованию справочной литературой

Практические работы ориентированы на использование справочника общемашиностроительных нормативов режимов резания [1], поскольку он является наилучшим в методическом отношении. При общности подхода к расчету режима резания в [1] выделены адаптированные для каждого типа металлорежущего оборудования разделы, включающие рекомендации по методике расчета, а также необходимую базу данных в виде карт и приложений. Дополнительно в качестве справочно-информационной литературы предлагается использовать разделы по режимам резания каталогов ведущих фирм – производителей металлорежущего инструмента [2].

Общие пояснения к использованию справочной литературы:

• В картах [1] даются рекомендации по определению параметров режима резания, которые носят многовариантный характер. Выбор принимаемого решения необходимо обосновывать.

• Под скоростью резания понимается линейная скорость главного движения резания в той точке лезвия, где она максимальна (например, при точении прутка – на диаметре заготовки, при зенкеровании – на диаметре инструмента).

• В [1] основное время называется как машинное.

• Для выбора поправочных коэффициентов к режиму резания в [1] указывается диапазон твердости материала заготовки. В задании твердость задается максимальным значением. Поправочный коэффициент выбирается таким, при котором величина твердости по заданию является ближайшей меньшей величиной к наибольшей твердости диапазона [1].

• В справочнике [2] рекомендации по назначению подач и скорости резания приводятся в виде диапазона значений. Рекомендуется в качестве выбранного элемента режима резания принимать среднее значение.

Задание 1. Расчет режима резания при протягивании круглого отверстия

Задание:

Произвести расчет режима резания в соответствии с заданием по варианту (таблица 2), рекомендациями [1, с.117-119]. В процессе расчета выбрать модель станка по заданным паспортным данным (таблица 1). Объяснить, почему скорость резания определяется без учета стойкости протяжек.

Условия обработки:

• вид протягиваемой поверхности - цилиндрическое отверстие;

• тип станка - горизонтально-протяжной, модель станка – таблица 1;

• отверстие под протягивание подготовлено сверлом;

• тип протяжки - круглая, прогрессивная (с групповой схемой срезания припуска), число зубьев в секции Z_С = 2;

• инструментальный материал - быстрорежущая сталь Р6М5;

• остальные условия обработки для варианта задания – таблица 3.

Таблица 1 Паспортные данные протяжных станков с гидравлическим приводом

(с ускоренным обратным ходом)

Показатель	Модель станка
	7510МУ	7520МУ	7530МУ
Номинальная тяговая сила, кН	100	200	300
Скорость рабочего хода, м/мин	От 1 до 5	От 2 до 7	От 3 до 10
Скорость обратного хода, м/мин	25	20	15
Мощность электродвигателя, кВт	8	10	12

Пояснения

При выполнении расчетов на этапе 1.1 справочника [1] необходимо рассматривать технологические возможности всех станков (таблица 1) с учетом возможного корректирования режимов по установлению рекомендуемой скорости резания. На этапах 1.2 – 1.4 [1] рассматриваются возможности всех станков по тяговому усилию и мощности электродвигателя, после чего принимается решение о выборе модели станка по основному времени Т_О.

При ответе на вопрос задачи используются сведения [1, с.117], а также материалы из дисциплины «Резание материалов».

Таблица 2 Исходные данные к заданию 1
Вариант	Обрабатываемая деталь						Протяжка
	марка ОМ	НВ max	Диаметр отв., мм	Длина отв., мм	Ra, мкм	точность, квалитет	шаг зубьев, мм	подача на зуб, мм	длина рабочей части, мм
01	20	149	30	100	3,2	8	18	0,1	500
02	30	171	35	90	3,2	9	17	0,12	480
03	40	207	40	80	3,2	8	16	0,14	460
04	45	221	45	70	2,5	9	15	0,15	440
05	50	229	50	60	1,6	7	14	0,15	460
06	А30	229	50	55	1,6	9	13	0,13	450
07	20Х	174	45	60	3,2	8	14	0,12	450
08	20Г	197	55	55	1,6	7	14	0,14	440
09	38ХА	241	40	100	3,2	8	18	0,10	500
10	45Х	271	45	90	3,2	9	17	0,11	480
11	65Г	229	65	45	1,6	9	12	0,10	420
12	20ХГ	187	30	50	1,6	9	14	0,09	380
13	18ХГТ	221	30	60	3,2	8	14	0,14	420
14	20ХН	174	50	80	1,6	7	16	0,12	460
15	40ХН	229	60	70	6,3	9	14	0,14	440
16	38ХС	241	40	35	2,5	9	12	0,11	340
17	20ХМ	174	50	35	2,5	7	12	0,12	320
18	20ХФ	197	45	30	1,6	7	12	0,12	320
19	40Г	197	60	50	3,2	9	14	0,12	440
20	20ХН	229	35	20	6,3	10	10	0,09	300
21	40ХГМ	287	35	40	3,2	9	12	0,10	360
22	50ХФА	229	50	20	6,3	10	10	0,13	300
23	40ХНМА	241	60	90	1,6	9	17	0,15	480
24	30ХГТ	221	35	50	1,6	7	14	0,10	420
25	40ХГМ	281	40	40	1,6	7	13	0,08	400
26	30Г2	241	70	40	1,6	8	12	0,08	420
27	30ХГСА	245	55	100	3,2	8	18	0,14	500
28	30Х	241	50	80	6,3	10	15	0,08	500
29	СЧ20	180	40	50	2,5	8	15	0,15	380
30	КЧ30-6	163	45	45	3,2	9	14	0,14	360
31	45Г2	281	30	30	1,6	8	12	0,11	350
32	35ХГСА	229	30	60	3,2	8	14	0,12	420
33	45	241	40	65	3,2	10	14	0,14	440
34	40Х	241	45	75	3,2	10	12	0,12	500
35	КЧ45-7	207	50	40	6,3	10	16	0,12	300
36	12ХНЗА	211	55	75	1,6	8	15	0,12	440
37	38ХГСА	271	30	50	2,5	9	15	0,15	400
38	35	187	50	70	6,3	10	11	0,11	460
39	20Х	179	35	70	1,6	7	13	0,13	500
40	СЧ30	240	55	40	3,2	9	12	0,12	320
41	30ХГСА	229	65	60	3,2	8	13	0,15	420
42	40	217	60	45	1,6	7	10	0,10	460
43	65Г	229	55	45	2,5	9	15	0,09	480
44	СЧ35	269	60	35	1,6	8	11	0,11	340
45	20ХГ	187	30	60	3,2	8	14	0,14	420
46	30ХН3	269	70	55	1,6	9	13	0,08	400
47	30	174	30	50	2,5	8	15	0,15	400
48	50Г	229	55	80	1,6	8	10	0,10	500
49	КЧ65-3	269	45	70	3,2	9	12	0,12	460
50	38ХС	241	35	55	1,6	9	15	0,15	400

Задание 2. Расчет режима резания при торцевом фрезеровании детали

Задание:

2.1 Произвести расчет режима резания в соответствии с заданием по варианту (таблица 5) в соответствии с рекомендациями [1, с.44-45].

2.2 Произвести расчет режима резания в соответствии с заданием по варианту (таблица 5) в соответствии с рекомендациями [2].

2.3 Представить результаты сравнения расчета режима резания по данным [1] и [2].

Условия обработки:

• вид фрезеруемой поверхности - плоскость, форма поверхности – см. рисунок 1;

• фрезерование симметричное;

• тип и модель станка - вертикально-фрезерный 6Р12, паспортные данные станка – таблица 3;

• жесткость технологической системы принять нормальной;

• остальные условия обработки приведены в таблице 5 исходных данных. Марки инструментальных материалов твердосплавных фрез приведены в соответствии со стандартом ISO (см. [1, Приложение 2, с. 365-378]).

Таблица 3 Паспортные данные вертикально-фрезерного станка

Параметр	Значение
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	7,5
Коэффициент полезного действия	0,8
Частота вращения шпинделя, об/мин	100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1600
Подача стола продольная, мм/мин	25, 50, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250

При выполнении задания 2.1:

На этапе 1 справочника [1, с.44] привести схему, иллюстрирующую подвод, врезание, резание и перебег фрезы. Выбрать и обосновать ширину фрезерования В. Расчет стойкости Т_Р (этап 3 справочника [1, с.45]) и скорости резания V (этап 4.1 справочника [1, с.45]) проводить по приведенным алгоритмам (см. пояснения к задаче).

Пояснения

При выполнении расчетов учесть:

• ширина фрезерования В принимается максимально возможной, но не более 0,8 диаметра фрезы;

• для обработки фреза устанавливается на некотором расстоянии от обрабатываемой поверхности. После этого включается рабочая подача стола с установленной на нем заготовкой, и заготовка перемещается до касания с фрезой на расстояние L_подв (длина подвода). Принять L_подв = 5 мм;

• После касания фрезы с заготовкой идет врезание, длину которого L_врез можно рассчитать по формуле [1, с. 417-418];

• длину перебега принять L_пер = 5 мм при невысоких требованиях к шероховатости обработанной поверхности, а при высоких (Ra  3,2 мкм) принять при диметре фрезы D: L_врез + L_пер = D + 5, мм;

• при симметричном фрезеровании торцовыми фрезами простых конфигураций обрабатываемых поверхностей, близких к прямоугольнику, ширину фрезерования можно принять постоянной;

• при уточнении минутных подач по паспортным данным станка принимать ближайшее меньшее значение к рассчитанному;

• рассчитанная частота вращения шпинделя n сравнивается с большими значениями, имеющимися на станке. Если большее значение n не превосходит рассчитанное на 10-15%, то оно принимается для дальнейших расчетов, в противном случае принимается ближайшее меньшее к расчетному n;

• этап 6 справочника [1, с.45, карта Ф1] не выполнять;

• если на этапе 7 [1, с.45, карта Ф1] проверка по мощности не выполняется, то расчет повторить с этапа 4.2. При этом записывать наименование этапов не обязательно;

• этап 3 справочника [1, с.45] именовать: «3 Определение экономической стойкости инструмента Т_Р в минутах резания» и выполнять его исходя из следующих соображений:

В соответствии с теорией расчета режима резания рекомендуемая скорость резания V (этап 4.1) [1, с.45] определяется исходя из стойкости Т_Р, соответствующей минимальным затратам на выполнение операции С = min. В справочнике [1] в качестве Т_Р принимается стойкость в минутах фактического времени резания, т.е. когда зубья фрезы непосредственно снимают заданный припуск на рабочем ходу. Выражение для определения стойкости Т_Р, которую называют также экономической стойкостью, записывается следующим образом:

,

где  – коэффициент времени резания (см. [1, с.52]);

m – степень влияния скорости резания при высоких ее значениях на стойкость инструмента;

 - время простоя станка в связи с заменой, наладкой и подналадкой режущего инструмента, мин;

S_Т – затраты по режущему инструменту, связанные с изготовлением и эксплуатацией данного инструмента за период его стойкости Т. Величина S_Т от элементов режима резания не зависит;

Е – затраты (руб) за одну минуту эксплуатации станка (станкоминута), от режима резания не зависят. При выполнении данного этапа принять Е=1,2 руб./мин, m=3,4. Значения  и S_Т заданы в табл. 5.

К – коэффициент, учитывающий неравномерность загрузки инструмента:

,

где K₁ – коэффициент, зависящий от отношения пути лезвия инструмента под нагрузкой к его пути за полный оборот инструмента. Величину K₁ можно оценить по формуле:

;

K₂ – коэффициент, учитывающий неравномерность ширины фрезерования:

,

где F_обр – площадь обрабатываемой поверхности, мм²;

• этап 4.1 справочника [1, с.45, карта Ф1] именовать: «Определение экономической скорости резания» и выполнять его, исходя из следующих соображений:

между скоростью резания и стойкостью режущего инструмента, а также другими условиями обработки, существует функциональная связь, которую для торцовых твердосплавных фрез справочника [1] можно описать следующей эмпирической степенной зависимостью:

,

где V_C=min – рекомендуемая скорость резания, соответствующая минимальным затратам на выполнение технологической операции, м/мин;

T_p – оптимальная стойкость фрезы (экономическая стойкость), мин;

t – глубина фрезерования, мм;

B – ширина фрезерования, мм;

S_Z – подача на зуб, мм/зуб;

D – диаметр фрезы, мм;

K_M – поправочный коэффициент, зависящий от твердости обрабатываемой стали HBmax, который определяется по формуле:

;

K_И – поправочный коэффициент, зависящий от марки инструментального материала (табл. 4).

Таблица 4 Поправочный коэффициент Ки

Марка твердого сплава	KИ
P20, P25	1,0
P10, P25C	1,15
P35C	0,8
P30	0,75
P40	0,65

Таблица 5 - Исходные данные к заданию 2
Вариант	Обрабатываемая деталь					Инструмент
	А, мм	В, мм	Марка стали	НВ max	Ra, мкм	ИМ	D, мм	Число зубьев, z	Угол в плане, φ°	τ, мин	ST, руб.	глубина резания t, мм
01	60	64	35	197	12,5	P40	80	8	45	5	25	3
02	80	70	30	167	6,3	P40	100	10	60	8	30	3,5
03	90	75	40Х	229	6,3	P35C	125	12	75	10	50	2,5
04	120	100	50Г	283	3,2	P20	160	16	90	12	60	1,5
05	50	60	38ХМА	271	2,5	P10	80	80	45	6	40	1,5
06	55	60	30	187	3,2	P20	80	6	45	5	25	1,0
07	125	90	18ХГТ	229	6,3	P35C	160	8	60	20	60	2,0
08	95	90	25ХГТ	187	6,3	P25	125	10	75	16	50	2,5
09	75	75	15ХМ	174	12,5	P25	100	10	90	12	40	3
10	70	75	45Г2	229	6,3	P30	100	8	75	6	30	3,5
11	85	95	20ХМ	174	3,2	P20	125	10	60	10	35	1,0
12	115	125	30Х	207	2,5	P10	160	12	45	20	60	1,5
13	80	95	50	229	2,5	P10	125	16	60	16	50	1,0
14	75	65	45	197	6,3	P25C	100	8	75	12	40	2
15	70	80	45	269	6,3	P30	100	8	90	14	40	3
16	90	100	35Х	207	3,2	P20	125	10	90	16	50	1,5
17	85	95	30	174	12,5	P30	125	10	75	14	50	3,5
18	115	100	50Г	229	6,3	P40	160	12	60	20	75	3
19	100	110	40Х	239	6,3	P35C	160	12	45	12	35	3
20	75	70	35	187	3,2	P20	100	10	45	10	50	1,5
21	55	60	35ХГС	321	12,5	P40	80	8	60	5	25	4
22	65	70	18ХГТ	201	6,3	P30	100	10	75	6	30	3
23	115	120	25ХГТ	201	6,3	P30	160	12	90	12	50	3
24	85	90	50	229	3,2	P25C	125	10	75	10	50	1,5
25	65	70	45Г2	201	2,5	P10	100	10	60	8	40	1,5
26	95	80	30ХМ	207	2,5	P10	125	10	45	12	45	1,0
27	75	60	30Х	229	3,2	P25C	100	8	60	10	25	1,0
28	70	50	50	201	12,5	P40	100	10	75	10	30	4
29	115	100	35ХГС	217	6,3	P30	160	12	90	16	75	3
30	90	80	45	201	6,3	P25	125	10	90	12	50	2
31	55	60	45	229	12,5	P40	80	6	75	6	30	4
32	100	105	40Х	229	12,5	P30	160	16	60	16	65	3
33	75	70	35ХГС	271	2,5	P10	100	12	45	8	40	1,5
34	95	90	50Г	269	3,2	P25C	125	10	45	12	50	1,5
35	80	75	30ХМ	229	6,3	P25	100	8	60	8	40	2
36	100	125	30	167	6,3	P25	160	16	75	20	75	2
37	125	100	35	174	6,3	P20	160	12	90	16	65	3
38	80	100	18ХГМ	187	12,5	P40	125	10	90	12	50	4
39	80	60	38ХМА	197	3,2	P25C	100	8	75	10	35	1,0
40	60	80	45Г2	229	6,3	P10	100	10	60	8	40	1,5
41	150	75	30Х	201	2,5	P10	100	12	45	10	40	1,0
42	150	95	50	229	6,3	P40	125	16	45	12	50	3
43	150	75	50Г	229	3,2	P25C	100	10	60	12	50	1,0
44	150	60	25ХГТ	269	12,5	P40	80	8	75	8	25	4
45	150	75	45	229	6,3	P20	100	8	90	10	40	2
46	75	150	35Х	217	12,5	P40	100	10	75	12	30	4
47	120	150	40Х	239	6,3	P30	160	12	60	20	75	3
48	75	150	35ХГС	321	3,2	P25C	100	10	45	10	40	1,5
49	60	150	50	201	2,5	P10	80	6	60	8	20	1,0
5 0	90	150	35Х	217	12,5	P30	125	12	75	8	50	4

Условные обозначения, принятые в таблице 5:

ИМ – инструментальный материал; D – диаметр фрезы; τ – время простоя станка в связи с заменой инструмента; Sт – стоимость фрезы в условных единицах.

При выполнении задания 2.2 следует учитывать, что каталог [2] рекомендует начальные значения подач и скоростей резания. В производственных условиях всегда необходима корректировка режимов резания с целью их оптимизации [2, с.D2].

При выполнении задания 2.2 следовать алгоритму расчета:

1 Выбор аналога фрезы. Выбирается тип фрезы в зависимости от угла в плане в соответствии с заданием [2, с.D6, D8]. Для выбранного типа определяется типоразмер фрезы с конкретным кодом по ссылке [2, с.D6, D8].

2 Выбор аналога инструментального материала. В соответствии с заданным инструментальным материалом выбирается марка твердого сплава по рекомендациям [2, с.D334, D335].

3 Длина рабочего хода L_рх (рассчитана при выполнении задания 2.1).

4 Выбор рекомендуемой подачи S_Z (по [2] обозначается f_Z). Рекомендации приведены на первом листе описания конкретного типа фрезы. Указать min и max величину допустимых подач для выбранного типа фрезы при обработке заданной группы обрабатываемого материала (Р). Также рекомендации по подаче приведены для каждого типа фрезы в [2, с.D307-D309].

5 Выбор рекомендуемой скорости резания. Для заданного обрабатываемого материала и выбранной марки инструментального материала определить диапазон рекомендуемых скоростей резания [2, c.D312-313]. Начальное значение скорости принимается для выбранной в п.4 подачи на зуб.

6 Расчет числа оборотов шпинделя станка n, соответствующего рассчитанной скорости резания.

7 Определение частоты вращения шпинделя n_ст по паспортным данным станка Выбирается ближайшее меньшее значения n_ст по таблице 4 при условии n_ст  1,15 n. Затем уточняется скорость резания V` по принятой частоте вращения шпинделя станка.

8 Определение минутной подачи S_м , уточнение расчетной минутной подачи S_м по паспортным данным станка и выбор ближайшего меньшего значения по таблице 4.

9 Расчет основного времени обработки.