- PDF Stažení zdarma

Transkript

1 Katedra obrábění a montáže, TU v Liberci Příklady k procvičení podklad pro výuku předmětu TECHNOLOGIE III - OBRÁBĚNÍ Příklad 1 - ŘEZNÁ RYCHL. A OBJEMOVÝ SOUČINITEL TŘÍSEK PŘI PROTAHOVÁNÍ Doporučený objemový výkon protahovacího stroje, na kterém se vyrábí pouzdro pro drážkovaný hřídel, je Q W = 215 [cm 3.min -1 ]. Polotovarem pro pouzdro je součást s otvorem D = 100 [mm] ve kterém se protahováním vyrobí i = 12 [1] stejných drážek hloubky a = 7 [mm] šířky b = 12 [mm] a délky l = 40 [mm]. Délka řezné a kalibrovací části vnitřního protahovacího trnu činí l ŘK = [mm]. Náběh a přeběh trnu zanedbejte. Po obrobení x = 800 [1] součástí bylo zjištěno, že volně ložené třísky zaujímají objem V t = 2,580 [m 3 ]. Pro daný případ obrábění určete : a) maximální možnou řeznou rychlost protahovacího nástroje v c =? [m.min -1 ], b) objemový součinitel třísky w =? [1]. Příklad 2 - TEORETICKÁ DRSNOST POVRCHU PŘI SOUSTRUŽENÍ Užitečný výkon potřebný pro soustružení je P UŽ = 6,00 [kw]. Jaká bude při obrábění hodnota teoretické drsnosti povrchu Rtt =? [µm], jestliže soustružíme hřídel D = 160 [mm] z materiálu, jehož měrný řezný odpor je k s = [MPa] soustružnickým nožem s rε = 0,50 [mm] za následujících řezných podmínek : hloubka záběru a p = 5 [mm], otáčky n = 280 [min -1 ]. Příklad 3 - MAXIMÁLNÍ OTÁČKY PŘI FRÉZOVÁNÍ VÁLCOVOU FRÉZOU Na kopírovací frézce FKH 80 se válcovou frézou D = 70 [mm] s přímými zuby z = 12 [1] frézuje součást z oceli, jejíž měrný řezný odpor je k s = [MPa]. Šířka součásti je b = 100 [mm], hloubka záběru a p = 6 [mm] a posuv na zub f z = 0,12 [mm]. Motor pohánějící vřeteno frézky má výkon P M = 7,5 [kw] a účinnost η = 0,8 [1]. Rozsah otáček vřetene frézky n = 36, 45, 56, 71, 89, 113, 142, 179, 226, 284, 358, 451, 568, 716, 902, 1137, 1433, 1805 [min -1 ]. Pro uvedený případ frézování určete: - maximální počet zubů frézy v záběru z =? [1], - jaké nejvyšší otáčky z uvedené řady je možno nastavit n MAX =? [min -1 ]. Při výpočtu použijte přibližnou metodu, kdy zuby v záběru odebírají třísku tloušťky a STR. (Pomůcka : sin ϕ MAX a p 2 = D ) Příklad 4 - VÝROBA DRÁŽEK NA AUTOMATICKÉM SOUSTRUHU Úkolem je za 1 hodinu zajistit výrobu drážek (zápichů) u n ZAD = 200 [1] součástí na automatickém soustruhu. Průměr součásti D = 70 [mm], drážka je hluboká h = 7 [mm] a široká b = 10 [mm]. Pro obrábění je k dispozici zapichovací soustružnický nůž, na stroji je nastaven posuv f ot = 0,25 [mm] a otáčky n = 360 [min -1 ]. Při určování času je třeba uvažovat náběh l n = 1,25 [mm]. Vedlejší čas pro každou součást činí t A11 = 12 [s]. a) Sečtením strojního a vedlejšího času určete jednotkový čas t A =? [s]. b) Kolik součástí lze za 1 hodinu maximálně obrobit n HOD =? [1]. c) Je možné úkol splnit n HOD > n ZAD? Příklad 5 - DODANÁ ENERGIE PŘI PODÉLNÉM SOUSTRUŽENÍ Při podélném soustružení součásti o průměru D = 100 [mm], délky l = 156 [mm], z litiny , jejíž měrný řezný odpor k s = [Mpa], byl použit stranový uběrací soustružnický nůž s úhlem 1

2 nastavení κ r = 90 [ ]. Obrábění probíhalo při řezné rychlosti v c = 120 [m.min -1 ] a posuvu na otáčku f ot = 0,25 [mm]. Délka náběhu soustružnického nože činila l n = 2,0 [mm] a délku přeběhu uvažujte l p = 1,25 [mm]. Pro obrobení celé součásti byla spotřebována energie E DOD = [kj]. a) Určete strojní čas obrábění t A12 =? [s]. b) Určete maximální hloubku záběru nástroje a p =? [mm], kterou bylo možno při obrábění nastavit. Příklad 6 - STROJNÍ ČAS PŘI ČELNÍM FRÉZOVÁNÍ Strojní čas při hrubovacím obrábění součásti šířky A = 80 [mm] a délky B = 500 [mm] čelní frézou D = 120 [mm] s počtem zubů z = 10 [1] je t A12 = 0,5 [min]. Obrábění probíhá s řeznou rychlostí v c = 113,1 [m.min -1 ], s hloubkou záběru a p = 2,0 [mm] a s náběhem l n = 2,0 [mm] a přeběhem l p = 1,17 [mm], přičemž je fréza přesazena mimo střed obrobku o hodnotu e = 10 [mm]. Pro uvedený případ frézování určete : a) Délku posuvného pohybu nástroje (délku záběru) L =? [mm] - při stanovení délky záběru L zohledněte, že ve fázi hrubování nezáleží na drsnosti povrchu součásti. b) Velikost posuvu na zub f z =? [mm]. c) Objemový výkon při frézování Q W =? [cm 3.min -1 ]. Příklad 7 - INDEX OBROBITELNOSTI MATERIÁLU PŘI PODÉLNÉM SOUSTRUŽENÍ Z konstrukčních důvodů bude nutno změnit materiál součásti z původní oceli s indexem obrobitelnosti i o = 1,59 [1] na ocel s indexem obrobitelnosti i o = 1,00 [1]. Jedná se o válcovou součást D = 200 [mm], obráběnou soustružnickým nástrojem na délce l = 500 [mm]. Podmínky obrábění součásti z oceli jsou : - řezná rychlost v c1 = 2,83 [m.s -1 ], - posuv na otáčku f ot1 = 0,2 [mm], - hloubka záběru a p = 3,0 [mm], - náběh l n = 2,0 [mm], - přeběh l p = 1,27 [mm]. Součást bude soustružena stejným nástrojem, jehož úhel nastavení hlavního ostří je κ r = 60 [ ] a u tohoto nástroje budeme požadovat stejnou trvanlivost břitu. Hloubka záběru, náběh i přeběh zůstanou zachovány. Pro uvedený případ soustružení určete : a) Délku posuvného pohybu nástroje (délku záběru) L =? [mm]. b) Strojní čas obrábění při soustružení součásti z oceli t S1 =? [s]. c) Strojní čas obrábění při soustružení součásti z oceli t S2 =? [s]. d) O kolik procent se zvýší strojní čas soustružení při změně materiálu x =? [%]. Příklad 8 - OPTIMALIZACE ŘEZNÝCH PODMÍNEK NA SOUSTRUŽNICKÉM OBRÁBĚCÍM CENTRU Na soustružnickém obráběcím centru je obráběna rotační součást z oceli o průměru D = 100 [mm] a délce l = 247 [mm]. Řezné podmínky při obrábění : - hloubka záběru a p = 4,0 [mm], - posuv na otáčku f ot1 = 0,5 [mm], - úhel nastavení hlavního ostří κ r = 90 [ ], - náběh l n = 2,0 [mm], - přeběh l p = 1,00 [mm]. Vedlejší čas pro každou součást činí t A11 = 7,4 [s]. Řezné rychlosti pro různé zadané trvanlivosti vypočítejte s použitím komplexního Taylorova vztahu pro výpočet v c. Pro daný případ obrábění byla zjištěna hodnota konstanty C v = [1], exponentu pro trvanlivost nástroje T : 1/m = 0,571 [1], exponentu pro posuv f ot : x v = 0,46 [1] a exponentu pro hloubku záběru a p : y v = 0,10 [1]. K obrábění je použit nástroj s břitovou destičkou P20, která má celkem i = 8 [1] břitů a nakupuje za cenu N VBD = 384,00 [Kč]. Náklady na 1 hod. provozu stroje činí N STROJ = 290,00 [Kč/hod] a hodinové náklady na řeznou kapalinu byly vyčísleny na N KAPAL = 150,00 [Kč/hod]. Pro výše uvedený případ obrábění vypočítejte, jaké budou pro dvě uvažované trvanlivosti břitu : A) T = 15,00 [min], B) T = 20,00 [min], 2

3 - hodinové náklady na nástroje (uvažujte pouze podíl z pořizov. ceny nástroje) N NÁSTR_A,B =?[Kč/hod], - jak se změní řezná rychlost v c_a,b =? [m.s -1 ], - jak se změní jednotkový čas (součet strojního a vedlejšího času) t A_A,B =? [s], - kolik součástí bude vyrobeno za jednu hodinu x _A,B =? [ks/hod] a při jaké trvanlivosti budou dosaženy nižší celkové náklady na soustružení jedné součásti N ks_a,b =? [Kč/ks]. Příklad 9 - STROJNÍ ČAS PŘI BROUŠENÍ DO KULATA Broušení rotační plochy na součásti z oceli je při axiálním broušení na automatické hrotové brusce prováděno ve třech fázích - hrubování, hlazení a vyjiskřování. Součást se brousí na délce l = 120 [mm] z výchozího průměru d 0 = 50,2 [mm] na konečný průměr d 1 = 50,0 [mm]. Podmínky obrábění : - průměr brousicího kotouče D s = 300 [mm], - šířka brousicího kotouče B s = 32 [mm], - otáčky brousicího kotouče n s = 35,00 [s -1 ]. fáze hrubování - otáčky broušené součásti při hrubování n whr = 2,0 [s -1 ], - hrubovací hloubka záběru brousicího kotouče a ehr = 0,005 [mm], fáze hlazení - přídavek materiálu na hlazení uvažujte H HL = 0,005 [mm], - otáčky broušené součásti při hlazení n whl = 1,5 [s -1 ], - hladicí hloubka záběru brousicího kotouče a ehl = 0,001 [mm], fáze vyjiskřování - počet vyjiskřovacích záběrů i zv = 3 [1]. Ve všech fázích broušení bude posuv obrobku na otáčku f ot = 10 [mm] a ve všech fázích broušení uvažujte náběh a přeběh l n = l p = 2,0 [mm]. Přísuv brousicího kotouče do záběru probíhá v obou úvratích. Pro výše uvedený případ broušení vypočítejte : a) Přídavek na hrubování H HR =? [mm]. b) Počet zdvihů a strojní čas pro fázi hrubování i zhr =? [1], t A12HR =? [s]. c) Počet zdvihů a strojní čas pro fázi hlazení i zhl =? [1], t A12HL =? [s]. d) Strojní čas pro fázi vyjiskřování t A12V =? [s]. e) Celkový strojní čas t A12 =? [s]. Příklad 10 - TEPLO VZNIKLÉ PŘI VRTÁNÍ, VYHRUBOVÁNÍ A VYSTRUŽOVÁNÍ Pro výrobu přesného průchozího otvoru délky l = 80 [mm] v součásti z oceli , pro kterou byl v tabulkách vyhledán jednotkový měrný řezný odpor k s1.1 = [MPa] a exponent m = 0,14 [1], použijeme postupně šroubovitý vrták, výhrubník a výstružník. Pro uvedené úseky této výrobní operace určete : a) tloušťku třísky a =? [mm], b) řeznou sílu F c =? [N], c) strojní čas t A12 =? [s], d) množství tepla, které bude přecházet do nástroje Q NASTR =? [kj]. Pro všechny úseky uvažujte stejnou hodnotu náběhu l n = 2,0 [mm] a přeběhu nástroje l p = 1,0 [mm]. Řezné podmínky při vrtání do plného materiálu : - průměr vrtáku D = 28,25 [mm], - počet břitů nástroje i = 2 [1], - úhel nastavení hlavního ostří κ r = 60 [ ], - otáčky n = 250 [min -1 ], - posuv na otáčku f ot = 0,15 [mm], Řezné podmínky při vyhrubování : - průměr výhrubníku D = 29,75 [mm], - počet břitů nástroje i = 4 [1], - úhel nastavení hlavního ostří κ r = 45 [ ], - otáčky n = 180 [min -1 ], 3

4 - posuv na otáčku f ot = 0,4 [mm], Řezné podmínky při vystružování : - průměr výstružníku D = 30,00 [mm], - počet břitů nástroje i = 16 [1], - úhel nastavení hlavního ostří κ r = 45 [ ], - otáčky n = 60 [min -1 ], - posuv na otáčku f ot = 0,8 [mm], Při výpočtu lze předpokládat, že se veškerá energie vzniklá při obrábění přemění na teplo a že do nástroje bude při vrtání, vyhrubování i vystružování přecházet vždy x = 20 [%] z celkového tepla. Zanedbejte rozdíly výkonu v počáteční fázi obrábění. ŘEŠENÍ : Příklad 1 - ŘEZNÁ RYCHL. A OBJEMOVÝ SOUČINITEL TŘÍSEK PŘI PROTAHOVÁNÍ a) maximální možnou řeznou rychlost protahovacího nástroje v c = 18,3 [m.min -1 ] b) objemový součinitel třísky w = 80 [1] Příklad 2 - TEORETICKÁ DRSNOST POVRCHU PŘI SOUSTRUŽENÍ teoretická drsnost povrchu Rtt = 12,4 [µm] Příklad 3 - MAXIMÁLNÍ OTÁČKY PŘI FRÉZOVÁNÍ VÁLCOVOU FRÉZOU a) maximální počet zubů frézy v záběru z = 2 [1] b) jaké nejvyšší otáčky z uvedené řady je možno nastavit n MAX = 113 [min -1 ] Příklad 4 - VÝROBA DRÁŽEK NA AUTOMATICKÉM SOUSTRUHU a) Sečtením strojního a vedlejšího času určete jednotkový čas t A = 17,5 [s] b) Kolik součástí lze za 1 hodinu maximálně obrobit n HOD = 205 [1] c) Je možné úkol splnit n HOD > n ZAD - ano Příklad 5 - DODANÁ ENERGIE PŘI PODÉLNÉM SOUSTRUŽENÍ a) strojní čas obrábění t A12 = 100 [s] b) maximální hloubka záběru nástroje, kterou bylo možno nastavit a p = 5,0 [mm] 4

5 Příklad 6 - STROJNÍ ČAS PŘI ČELNÍM FRÉZOVÁNÍ a) délka posuvného pohybu nástroje (délka záběru) L = 530 [mm] b) posuv na zub f z = 0,35 [mm] c) objemový výkon při frézování Q W = 170 [cm 3.min -1 ] Příklad 7 - INDEX OBROBITELNOSTI MATERIÁLU PŘI PODÉLNÉM SOUSTRUŽENÍ a) délka posuvného pohybu nástroje (délka záběru) L = 505 [mm] b) strojní čas obrábění při soustružení součásti z oceli t S1 = 560,6 [s] c) strojní čas obrábění při soustružení součásti z oceli t S2 = 891,4 [s] d) procentuální zvýšení strojního času soustružení při změně materiálu x = 59 [%] Příklad 8 - OPTIMALIZACE ŘEZNÝCH PODMÍNEK NA SOUSTRUŽNICKÉM OBRÁBĚCÍM CENTRU a) hodinové náklady na nástroje (při variantě A a B) N NÁSTR A = 192 [Kč/hod] N NÁSTR B =144 [Kč/hod] b) řezná rychlost (při variantě A a B) v c A = 6,73 [m.s -1 ] v c B = 5,71 [m.s -1 ] c) jednotkový čas (při variantě A a B) t A A = 30,74 [s] t A B = 34,90 [s] d) počet součástí vyrobených za jednu hodinu (při variantě A a B) x A = 117 [ks/hod] x _B = 103 [ks/hod] e) celkové náklady na soustružení jedné součásti (při variantě A a B) N ks A = 5,40 [Kč/ks] (a varianta, kdy budou dosaženy nižší celkové náklady) N ks_b = 5,67 [Kč/ks] Příklad 9 - STROJNÍ ČAS PŘI BROUŠENÍ DO KULATA a) přídavek na hrubování H HR = 0,095 [mm] b) počet zdvihů a strojní čas pro fázi hrubování i zhr = 19 [1] t A12HR = 148,2 [s] c) počet zdvihů a strojní čas pro fázi hlazení i zhl = 5 [1] t A12HL = 52,0 [s] d) strojní čas pro fázi vyjiskřování t A12V = 31,2 [s] e) celkový strojní čas t A12 = 231,4 [s] Příklad 10 - TEPLO VZNIKLÉ PŘI VRTÁNÍ, VYHRUBOVÁNÍ A VYSTRUŽOVÁNÍ I. obrábění šroubovitým vrtákem a) tloušťka třísky a = 0,065 [mm] b) řezná síla F c = 6 897,2 [N] c) strojní čas t A12 = 145,9 [s] d) množství tepla do nástroje Q NASTR = 74,4 [kj] II. obrábění výhrubníkem a) tloušťka třísky a = 0,071 [mm] b) řezná síla F c = 965,0 [N] c) strojní čas t A12 = 69,8 [s] d) množství tepla do nástroje Q NASTR = 3,78 [kj] III. obrábění výstružníkem a) tloušťka třísky a = 0,035 [mm] b) řezná síla F c = 364,5 [N] c) strojní čas t A12 = 103,9 [s] d) množství tepla do nástroje Q NASTR = 0,69 [kj] 5