Обработка металлов резанием. Учебно-методическое пособие. Минаев А.М.

Минаев.Обработка металлов резанием

Обработка металлов резанием. Учебно-методическое пособие. Минаев А.М.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Тамбовский государственный технический университет”

А. М. Минаев

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ

Учебно-методическое пособие

Тамбов Издательство ТГТУ

2005

ББК 34.63 УДК 621.96 М61

Рецензент Кандидат технических наук

Г. А. Барышев

Минаев А. М.

М6 Обработка металлов резанием: Учебно-методическое

1пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. 96 с.

Впособии дана краткая теория основных видов обработки металлов резанием, представлены лабораторные работы и индивидуальные задания по разработке технологического процесса обработки деталей резанием.

Предназначено для студентов изучающих общеинженерные курсы: 'Технологические процессы в машиностроении”, “Материаловедение и технология материалов”, “Основы отраслевых технологий”, 'Технология деталей РЭС”.

ББК 34.63 УДК 621.96

Минаев А. М, 2005

Тамбовский государственный технический университет

(ТГТУ), 2005

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ

♦Издательство ТГТУ♦

Учебное издание

МИНАЕВ Александр Михайлович

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ

Учебно-методическое пособие

Редактор Е. С. Мордасова

Компьютерное макетирование И. В. Евсеевой

Подписано к печати 27.01.2005

Гарнитура Тimes New Roman. Формат 60 × 84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Объем: 5,58 усл. печ. л.; 5,55 уч.-изд. л.

Тираж 300 экз. С. 72М

Издательско-полиграфический центр ТГТУ

392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14

ВВЕДЕНИЕ

Заготовки деталей машин, полученные ковкой, литьем, прокаткой в подавляющем большинстве не имеют точности размеров и качества поверхности, необходимых при установке их в различные механизмы.

Завершающей операцией в превращении заготовки в деталь машины является обработка металлов резанием.

Обработка металлов резанием – технологический процесс производства деталей машин, который заключается в срезании режущим инструментом с поверхности заготовки слоя материала в виде стружки для получения заданной геометрической формы, точности и шероховатости поверхности детали. В качестве заготовок будущих деталей машин используют прокат различного профиля, литье, поковки и сварные конструкции.

Чтобы с заготовки снять нужный слой металла ей и режущему инструменту необходимо сообщить определенные движения:

•движения резания;

•установочные движения;

•вспомогательные движения.

Кдвижениям резания относится главное движение (v), которое определяет скорость отделения стружки и движение подачи (s), обеспечивающее врезание инструмента в последующие слои металла.

Установочными называют движения, которые устанавливают заготовку и инструмент в определенное положение перед началом резания.

Квспомогательным движениям относят: закрепление заготовки и ее снятие, холостые движения инструмента, переключение скоростей и т.д.

В настоящем пособии представлены лабораторные работы и задачи, а также изложена краткая теория по основным видам обработки металлов резанием: точению, фрезерованию и профилированию зубчатых колес, обработке отверстий, шлифованию.

Раздел 1

ТОЧЕНИЕ. ВИДЫ РАБОТ ПРИ ТОЧЕНИИ И ПРИМЕНЯЕМЫЙ ИНСТРУМЕНТ

Точение осуществляется на металлорежущих станках токарной группы. Схемы точения показана на рис. 1.

Здесь главным движением (v) является вращение заготовки, а движением подачи (s) – перемещение инструмента. Угол ϕ – главный угол в плане резца: это угол между горизонтальной проекцией главного режущего лезвия резца и направлением подачи (s).

Основные виды работ, выполняемые на станках токарной группы показаны на рис. 2, а основные узлы (и их назначение) наиболее распространенного токарно-винторезного станка 1К62 – на рис. 3.

Рис. 1 Схема обработки точением

а) Точение прямымб) Точение и снятиев) Точение проход-
проходным резцомфаски проходнымным упорным рез-
резцом с отогнутойцом
головкой
г) Подрезание торцад) Отрезание заго-е) Нарезание резь-
подрезным резцомтовки отрезным рез-бы резьбовым рез-
цомцом

Рис. 2 Точение: виды работ и инструмент

ж) Растачивание сквозного от-з) Растачивание глухого
верстия расточным проходнымотверстия расточным упор-
резцомным
с оттянутой головкойрезцом с оттянутой голов-
кой

α

и) Точение конусной поверхно-к) Обработка конуса пода-
сти при смещенном поддержи-чей
вающем центререзца по образующей кону-
са
л) Сверление глухих (сквозных)м) обработка фасонной по-
отверстий сверломверхности фасонным резцом
Рис. 2 Продолжение

Рис. 3 Общий вид токарно-винторезного станка:

1 – передняя тумба (с электродвигателем главного привода станка); 2 – станина; 3 – коробка подач; 4 – коробка сменных зубчатых колес (дпя наладки станка на нарезание резьбы); 5 –

панель управления коробкой скоростей; 6 – передняя бабка (в ней смонтирована коробка скоростей и шпиндель); 7 – патрон для закрепления заготовки; 8 – поворотный четырехпозиционный резцедержатель; 9 – продольный суппорт (обеспечивает продольную подачу); 10 – поперечная каретка (обеспечивает поперечную подачу и подачу под углом к оси вращения заготовки); 11 – фартук

(в нем смонтированы механизмы, преобразующие вращательное движение ходового валика и ходового винта в поступательные движения суппортов; 12 – задняя бабка; 13 – задняя тумба с насосной станцией

Выбор режимов резания

К основным элементам режимов резания относят: скорость резания – v, м/мин; подачу – s, мм/об; глубину резания t, мм.

Скорость резания – путь в единицу времени точки режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении главного движения. Экономическую скорость резания вычисляют по экспериментальной формуле (1) или исходя из накопленного производственного опыта выбирают из справочных таблиц (табл. 1, 2, 3, 4)

где Сν – коэффициент, зависящий от вида обработки, обрабатываемого материала и угла в плане ϕ; т – показатель относительной стойкости инструмента; х и у – дробные показатели, kобщ – общий поправочный коэф-фициент (выбираются из справочных таблиц); t – глубина резания, мм;s – величина подачи, мм/об.

1 Среднее значения экономической скорости резания
для разных инструментов (пример)
ИнструментОбрабатывае-Скорость резания,
мыйм/мин
материал
Быстрорежущий резецСталь15…50
Р9К5
Твердосплавный резецСталь100…350
Алмазный резецСталь500…800

2 Скорости резания (м/мин) при черновом обтачивании заготовок из углеродистой, хромистой, хромоникелевой сталей и стальных отливок резцами из твердого сплава Т15К6 (при пределе прочности σв = 700…800 МПа и ϕ > 0)

ГлубинаПодача, мм/об
резания,0,30,50,60,81,01,21,5
мм
3198166157140127
4190160150134122117
617815014112611311298
814413112111010594

Примечания: 1 При σв = 400…500 МПа, полученные значения необходимо умножить на k1 = 1,65, а при σв = 900…1000 МПа – k1 = 0,75.

2 При главном угле в плане ϕ < 45°, полученные значения необходимо умножить на k4 = 1,13, при ϕ = 90° k4 = 0,81.

3 Скорости резания при черновом обтачивании заготовок из серого чугуна резцами из твердого сплава ВК6

(при НВ 180…200, ϕ = 45°)

ГлубинаПодача, мм/об
резания,0,30,50,60,81,01,21,5
мм
313812111110091
4132115107958780
612410910089827682
81049686787378
Примечания:1 При НВ = 120…140, полученные зна-

чения необходимо умножить на k1 = 1,6, а при НВ = 220…250

МПа – k1 = 0,77.

2 При главном угле в плане ϕ < 45°, полученные значения необходимо умножить на k4 = 1,2, при ϕ = 90° на k4 = 0,79.

4 Скорости резания при обтачивании заготовок из медных сплавов резцами из быстрорежущей стали

при твердости материалов

НВ = 100…140

ГлубинаПодача, мм/об
резания,
0,30,50,60,81,01,2
мм
111489807063
210582756558
310078716155
4977569585349
665575046

5 Подача в зависимости от требуемой шероховатости (резцы с пластинками из твердого сплава и быстрорежущей стали)

Шерохова-Диапа-Подача (мм/об) при радиу-
Обрабаты-зонсе r
тость по-ваемыйскоро-при вершине
верхности,материалстей0,51,02,0
мкмрезания,
м/мин
Rz =Углероди-до 500,3…0,50,45…0,0,55…0,
40…20стая и ле-св. 5067
(черновоегированная0,4…0,50,55…0,0,65…0,
точение)стали.Весь5657
Чугун,диапа-
бронза изон ско-0,25…0,0,4…0,50,5…0,6
алюминие-ростей4
вые сплавы
Rz=Углероди-до 500,18…0,0,25…0,0,3…0,4
20…10стая и ле-св. 502530,35…0,
гированная0,25…0,0,3…0,35
стали. Чу-Весь35
гун, бронзадиапа-0,4…0,6
и алюми-зон ско-0,15…0,0,25…0,
ниевыеростей254
сплавы
Rz=Углероди-до 500,10,11…0,0,15…0,
2,5…1,25стая и ле-50…1000,11…0,1522
гированнаясв. 100160,16…0,0,25…0,
стали. Чу-Весь0,16…0,2535
гун, бронзадиапа-20,2…0,20,25…0,
и алюми-зон ско-0,1…0,1535
ниевыеростей50,15…0,0,2…0,3
сплавы25

Выбрав экономическую скорость резания, по формуле (2) определяют частоту вращения (n) заготовки.

где D – диаметр заготовки, мм; n – частота вращения, об/мин; v – скорость резания, м/мин.

По паспорту станка выбирают ближайшую к расчетному значению частоту вращения.

Подача (s) – путь точки режущего лезвия в направлении подачи за один оборот заготовки, мм/об. Величина подачи определяет величину шероховатостей обрабатываемой поверхности. При задан-

ной частоте вращения заготовки величина шероховатостей тем меньше, чем меньше s и больше главный угол в плане (табл. 5).

Глубина резания t, мм – расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностями, измеренное в плоскости, перпендикулярной оси вращения заготовки. При точении t = (D3 – d)/2, где t – глубина резания, мм; D3 – диаметр заготовки, мм; d – диаметр обработанной поверхности, мм.

Глубина резания в основном зависит от мощности станка.

Для экономических расчетов (зарплата, себестоимость и пр.) и определения производительности необходимо знать технологическое (Т0) и штучное (Тшт.) время, затрачиваемые на обработку заготовки

T0 = s Ln i ,

пр

где Т0 – технологическое время, мин; sпр – продольная подача, мм/об; п – частота вращения заготовки; i

– число проходов; L – расчетная (приведенная) длина пути режущего инструмента относительно заготовки в направление подачи.

L = l0 + (l1 + l2),

где l0 – длина обрабатываемой поверхности, мм; l1 = t сtg ϕ – путь врезания резца, мм; l2 = t сtg ϕ1 – путь выхода резца (перебег), мм.

Штучное время (Tшт), мин – это полное время, расходуемое на изготовление одной детали

Тшт = Т0 + (Твсп + Тобс + Тотд),

где Твсп – вспомогательное время; Тобс – время обслуживания оборудования и пр.; Тотд – время на отдых и личные надобности.

Часовую производительность (шт./ч) станка можно определить как

A = 60 .

Tшт

Для выбора станка с необходимой мощностью требуется определить мощность, затрачиваемую на процесс срезания стружки, Nэф – эффективная мощность, кВт

Nэф = 60Pz102v ,

где Рz – сила резания, Н; v – скорость резания, м/мин.

Силу Рz можно определить по эмпирической формуле (для упрощенных расчетов)

Pz = Cp t s0,75 ,

где Ср – коэффициент (табл. 6); t – глубина резания, мм; s – подача, мм/об.

6 Коэффициент Ср для определения силы резания Рz

Обрабаты-МатериалГлавный угол в плане ϕ, °
ваемыйрежущего30456090
материалинструмента
Стали угле-Р6М5194180176164
родистые и
легирован-
ные
σв = 650Т15К6308285268253
МПа (65 кГс
/мм2)

Необходимая мощность электродвигателя станка (Nэ.д), кВт

Nэ.д = Nηэф ,

где η–КПД станка (он составляет в современных станках 0,7…0,85).

Геометрические параметры токарных резцов

При изучении геометрических параметров резцов приняты следующие условные плоскости (рис.

4).

а)

б)

Рис. 4 Условные проектирующие плоскости (а) и

поверхности головки резца (б)

Источник: https://studfile.net/preview/2212586/

Кафедра МТ2 – Резание материалов

Обработка металлов резанием. Учебно-методическое пособие. Минаев А.М.

Общие вопросы

  • Проектирование операций резания. Библиотека книг по резанию с сайта “Библиотека машиностроителя”
  • Основы теории резания металлов. Бобров В.Ф. C форума Chipmaker.ru
  • Резание материалов Лекции по резанию. С сайта http://instrrez.ru/
  • Основы резания материалов и режущий инструмент Ящерицын П.И. и др. 1975 
  • Резание металлов и режущий инструмент. Аршинов В.А.
  • Обработка металлов резанием. Справочник технолога. Изд. 3-е, под ред. Г. А. Монахова. Запасная ссылка 
  • Справочник по технологии резания материалов. Шпур Г., Штеферле Т. (1985). В 2-х кн. 
  • Подборка материалов по резанию. Книги, методички, лабораторки и т.п. С сайта twirpx.com. Требуется регистрация.
  • Каталог современных книг по металлообработке. С сайта mirprom.ru
  • “Резание металлов”. Подгорков В.В. Конспект лекций. С сайта http://www.ispu.ru
  • Резание металлов и инструмент. С сайта http://www.info.instrumentmr.ru
  • Обработка металлов резанием. Минаев А.М. Учебно-методическое пособие ТГТУ.
  • Справочник технолога по механической обработке металлов. Долматовский Г.А. 
  • Теплофизика процессов механической обработки. Резников А.Н. 1981 
  • Подборка статей по резанию инструментом с СТМ. 
  • Механическая обработка деталей. Кн. 1. Маслов Д.П.
  • Механическая обработка закаленных сталей. Резницкий Л.М. 1958. 
  • Сайт “Ремесло станочника”. Теория, практика, видеофильмы. 
  • Наглядные пособия по резанию. 
  • Проектирование операций резания. Виноградов Д.В.
  • Термины и определения обработки резанием. Не ГОСТовские, 
  • Метод подобия при резании металлов. Силин С.С. Запасная ссылка. 
  • Формообразование поверхностей деталей. Радзевич С.П. С сайта www.exkavator.ru 
  • Основы формообразования поверхностей резанием. Родин П.Р. 1977. 
  • Основы учения о резании металлов и режущий инструмент. Рубинштейн С.А. и др. 1968 
  • Высокопроизводительная обработка металлов резанием. “AB Sandvik”. 
  • Курс “Технологии приборостроения”. Сафронов В.Е. Электронный учебник МГТУ. Есть раздел по обработке резанием. С сайта http://www.engineer.bmstu.ru.
  • Предисловия, оглавления и отрывки некоторых книг по обработке резанием. http://www.mexanik.ru
  • Обработка металлов резанием.Минаев А.М. Требуется регистрация.
  • Протяжные работы.П.Г. Кацев.
  • Обработка резанием. Среднее между справочником и учебником. С сайта http://www.cultinfo.ru
  • Сборник задач и примеров по резанию и инструменту. Нефедов и др. 1990 
  • Тепловые процессы в технологической системе резания.Неумоина Н.Г., Белов А.В. Требуется регистрация.
  • Справочная информация по резанию фирмы Mitsubishi Materials. Очень неплохой справочник.
  • Сборники статей по резанию материалов НТУ “ХПИ”.
  • Электронная библиотека кафедры “Резание материалов и режущие инструменты” НТУ “ХПИ”.
  • Резание материалов. Методические указания к лабораторным работам.Требуется регистрация.
  • Резание материалов. Методические указания к лабораторным работам. В.Б. Леонтьев. ДВПИ.
  • Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. Н.А. Нефедов; К.А. Осипов 1990. 
  • Вибрационное резание. Кумабе 1985.
  • Твердое резание. Подборка материалов с сайта “Библиотека Машиностроителя”
  • Сайт “Станки, современные технологии и инструмент для металлообработки”. Аннотации статей, выставки, обзоры и др.
  • Магистеркие работы выпускников ДонГТУ. По нашей специальности – смотреть работы выпускников механического факультета. 
  • Таблица обрабатываемости.По ISO.
  • Википедия. Есть по операциям резания и инструменту.Пока информации маловато, но прибавляется бурными темпами.
  • Разрезка материалов. Веселовский С. И. Запасная ссылка. 
  • Интенсификация процессов механической обработки использованием энергии ультразвукового поляКиселев Е.С. 
  • Художественная обработка металлов. Лямин И. В. 
  • Авторефераты по специальности 05.03.01 – Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки 

Токарная обработка

Фрезерование

Сверление

Резьбообразование

Зуборезание

Абразивная обработка

СОТС 

Точность обработки и качество поверхности

Режимы резания

  • Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением Часть II. Нормативы режимов резания. Запасная ссылка. 
  • Режимы резания для токарных и сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ Справочник. В.И. Гузеев, В.А. Батуев, И.В. Сурков 
  • Расчет припусков Птуха Л.И. (в последней лекции) 
  • Режимы резания металлов под ред. Ю.В. Барановского. Запасной источник. 
  • Режимы резания труднообрабатываемых материалов. Гуревич Я.Л. (1986) Справочник 
  • Выбор режимов резания. Даниленко Б.Д. Зубков Н.Н. Продольное точение резцами с СМП, сверление спиральными сверлами, фрезерование концевыми фрезами 2005. 
  • Автоматизированный расчет режимов резания по Косиловой-Мещерякову Пользоваться аккуратно и критично. С сайта http://www.ktap.net 
  • Расчет режимов резания. Э.Г. Бабенко. Методичка. Имеется расчет для основных операций обработки резанием. Очень неплохо.
  • Расчет режимов резания. Основные операции мех. обработки. Национальная горная академия Украины 
  • Техническое нормирование операций механической обработки. Морозов И.М., Гузеев И.И., Фадюшин С.А. 
  • Расчет режимов резания. Методические указания. НГАУ. (нужно скачивать) 
  • Расчет режимов резания. Точение сверление, фрезерование. Sandvic. 
  • Техническое нормирование операций механической обработки деталей. И.М. Морозов, В.И.Гузеев, С.А. Фадюшин
  • Техническое нормирование труда в машиностроении. Миллер Э. Э. Запасная ссылка.
  • Общемашиностроительные нормативы вспомогательного времени и времени на обслуживание рабочего места на работы, выполняемые на металлорежущих станках. Массовое производство 
  • Учебное пособие для выполнения проектов по технологии машиностроения. А.С. Кошеленко, Г.Г. Позняк, В.А. Рогов. РУДН. Есть раздел по расчету режимов резания.
  • Методика расчета оптимальных параметров режимов резания на токарных станках с ЧПУ. Б. М. Бржозовский, А. Л. Плотников, А. О. Таубе. Статья. 
  • Расчет режимов резания при фрезеровании и оптимальных углов фрезы . Кто сделал – не понятно, но сделано качественно. Есть информация по станкам. 
  • Расчет режимов резания при фрезеровании. Баграмов Л.Г. Колокатов А.М. МГАУ. Есть теоретическая часть.
  • Оценка технологичности конструкций деталей, изготавливаемых методами обработки резанием. Имеются показатели обрабатываемости.
  • Удобная табличка для расчета вспомогательных параметров при фрезеровании.
  • Типовые технологические процессы изготовления деталей машин. Ванин В.А., Преображенский А.Н., Фидаров В.Х. Есть раздел с расчетом режиов резания.
  • Расчет режимов резания. Сверление, зенкерование, развертывание. Даниленко Б.Д. Зубков Н.Н. Каф. МТ2 МГТУ им. Н.Э. Баумана.
  • Оптимизация режимов сверления по критерию минимума затрат. Смагин Г.И.
  • Некоторое вопросы нормирования режимов резания. Даниленко Б.Д. “ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ” №6 Июнь 2004 
  • Усредненные нормативы режимов резания и норм вспомогательного времени для традиционных металлорежущих станков и станков с ЧПУ Использовать аккуратно. 
  • Нахождение зависимости составляющих силы резания по результатам эксперимента. Соловьев В.В. (программа работает, но приходится разбираться).

Тенденции развития

Форумы

  • Practical Machinist Крупнейший англоязычный форум по металлообработке.

Англоязычные ресурсы 

Источник: http://mt2.bmstu.ru/library/cutting.html

Biz-books
Добавить комментарий