Развертка машинная цельная с коническим хвостиком

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования  «Уральский государственный технический  университет – УПИ 

имени первого  Президента России Б.Н. Ельцина»

Нижнетагильский технологический  институт (филиал)

Факультет металлургических и строительных технологий 

Кафедра «Металлургическая технология»

Зав.кафедрой МТ       О.И. Шевченко 
 

РАЗВЕРТКА МАШИННАЯ ЦЕЛЬНАЯ С КОНИЧЕСКИМ ХВОСТОВИКОМ

пояснительная записка к курсовой работе по предмету

 «Термическая  обработка металлов и сплавов»  
 
 

Студент:                                                                                          И.А.Четвериков

Группа:                                                                                                38103 – МЧМ

Преподаватель:                                                                                   Г.Е. Трёкин  
 
 
 
 
 

2011

 

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ  ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ_________________3

ВВЕДЕНИЕ_____________________________________________________4

1. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ РАЗВЕРТКИ КРУГЛОЙ ПЕРЕМЕННОГО РЕЗАНИЯ________________________________________________________5

2. ВЫБОР МАТЕРИАЛА ДЛЯ РАЗВЕРТКИ МАШИННОЙ ЦЕЛЬНОЙ С КОНИЧЕСКИМ ХВОСТОВИКОМ ___________________________________7

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИМЕНЯЕМОГО МАТЕРИАЛА______________9

4. РАСЧЁТ РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ________________11

4.1.Закалка_______________________________________________________11

4.2. Отпуск_______________________________________________________17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ__________________________________________________23

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК_________________________________24

 

ПЕРЕЧЕНЬ  ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

     Развёртка, многолезвийный металлорежущий инструмент, предназначенный для точной и  чистовой обработки (развёртывания) отверстий  после их предварительной обработки  сверлом, зенкером или расточным  резцом. Развёртки могут быть машинными (применяются на станках) и ручными (применяются при слесарных работах). Развёртки различают: по форме развёртываемого  отверстия — цилиндрические, конические и ступенчатые; по форме зубьев —  с прямыми и винтовыми зубьями; по способу закрепления — вставные (с хвостовиком) и насадные (с отверстием); по конструкции — цельные, составные (сборные), напайные, с механическим или клеевым закреплением зубьев (ножей), разжимные и плавающие. Рабочая  часть развёртки состоит из режущих  и калибрующих зубьев. Режущие  зубья остро затачивают, на калибрующих  — оставляют ленточку шириной 0,1—0,3 мм. Конец калибрующей части выполняется  с обратным конусом по направлению  к хвостовику для уменьшения трения развёртки о стенки отверстия. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. АНАЛИЗ  УСЛОВИЙ РАБОТЫ РАЗВЕРТКИ МАШИННОЙ ЦЕЛЬНОЙ С КОНИЧЕСКИМ ХВОСТОВИКОМ

 

     Развёртывание —  вид чистовой механической обработки  отверстий резанием. Производят после  предварительного сверления и зенкерования для получения отверстия с  меньшей шероховатостью. Вращающийся  инструмент — развёртка — снимает  лезвиями мельчайшие стружки с внутренней поверхности отверстия. Условия  резания и нагрузка на инструмент при выполнении развёртывания, и  шероховатость поверхности схожи  с так называемым протягиванием.

     Таблица 1

 

     Требования  к материалам режущих инструментов. Режущая часть (режущий клан) инструментов при работе подвергается истиранию, тепловым воздействиям и силовым  нагрузкам, осуществляя непрерывное  деформирование срезаемого слоя. Эти  очень тяжелые условия работы определяют требования к материалам режущей части. Пригодность подобных материалов определяется их твердостью, теплостойкостью, механической прочностью, износостойкостью, технологичностью и стоимостью.

     Так же сталь для развертки должна обладать следующими свойствами:

• высокая твердость режущей кромки – HRC 63 – 66
• высокая прочность и сопротивление малой пластической деформации
• теплостойкость (красностойкость), особенно при высоких скоростях резания и обработке труднообрабатываемых деталей
• ударная вязкость (балл карбидной неоднородности)
• шлифуемостью рабочей поверхности
• коррозионной стойкостью
• свариваемостью
• малой обезуглероживаемостью или отсутствием обезуглероживания

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. ВЫБОР МАТЕРИАЛА ДЛЯ РАЗВЕРТКИ МАШИННОЙ ЦЕЛЬНОЙ С КОНИЧЕСКИМ ХВОСТОВИКОМ

     Таблица 2

 

     По  значению максимального напряжения подходят все стали, лучшие значения у сталей: Р6М5 и Р6М3.

     По  значению красностойкости подходят все стали, худшее значение у стали  Р9, лучшее значение у стали  Р6М5К5, после неё у сталей Р6М5 и 11Р3АМ3Ф2.

     Наилучшая шлифуемость у стали Р18, после  неё у сталей 11Р3АМ3Ф2, Р6М5 и Р6М5К5, худшее значение  у Р9.

     По  значениям твёрдости подходят все  стали, лучшие показатели у сталей Р18, Р6М5К5, Р9.

     Так же оценивалась стоимость, расчёт производился по формуле  ,

     Где – стоимость стали. - стоимость химического элемента, входящего в состав стали, относительно чистого железа. - процентное содержание химического элемента в составе стали.

     Наиболее  подходящими сталями для изготовления развертки являются стали Р18, Р6М5К5, Р6М, Р12, Р9. Выбранная мною сталь для изготовления развертки – Р6М5, т.к. она удовлетворяет всем требованиям и относительно дешева. Дешевле неё сталь Р9, но она обладает худшей красностойкостью и шлифуемостью, а разница в стоимости не велика. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИМЕНЯЕМОГО МАТЕРИАЛА

Сталь Р6М5

     Назначение  – для всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых легированных конструкционных сталей; предпочтительно для изготовления резьбонарезного инструмента, а также инструмента, работающего с ударными нагрузками.

     Таблица 3

Температура критических точек, ^oС

 

Таблица 4

Химический  состав, % (ГОСТ 19265–73)

 

Таблица 5

Механические  свойства

 
 
 
 

Технологические свойства

     Температура ковки, ^oС: начало 1160, конца 850. Охлаждение в колодцах при 750–800 ^oС. Свариваемость – хорошая при стыковой электросварке со сталями 45 и 40X. Обрабатываемость резанием при НВ 212–228 ,. Шлифуемость – хорошая.

 

4. РАСЧЁТ  РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

       4.1. Закалка

     Высокая скорость нагрева в соляных печах-ваннах может вызвать значительные внутренние напряжения, деформацию и образование  трещин. Поэтому рекомендуется применять  ступенчатый нагрев под закалку  для инструментов из быстрорежущих сталей. Нагрев проводим с двумя подогревами: первый – при 650 с составом соляной ванны: 50% KCl и 50% Na2CO3; второй – при 850 с составом соляной ванны: 30% KCl и 70% BaCl2.

     Окончательный нагрев также проводим в соляной ванне, состав которой 100% BaCl2 при 1210.

     Охлаждение  при закалке проводим в масле, во избежание выделения карбидов.

       Приведём  пример расчёта нагрева в среде  с постоянной температурой.(от 20°С до 1230°С)

       Сначала необходимо определиться с начальной  и конечной температурами и температурой среды, которую берём на 20 – 30°  больше конечной температуры нагрева.

       По  принятым значениям определяем безразмерный критерий Био,

       Время нагрева (в печи) и охлаждения (в  масле) при закалке были рассчитаны в программе Mathcad. 
 
 
 
 
 
 

Нагрев

Охлаждение

T

среды

30 
 

:=

T

м_кон

_ 

100 
 
 

:=

м_нач 

1210 
 
 

:=

T

коэффициент теплоотдачи

R

0.007

m

:=

радиус развертки

r

8300

kg

m

3

:=

плотность стали

l

interp

l

0

A

0

á

ñ

,

A

1

á

ñ

,

T

м

_

нач

T

м

_

кон

+

2

K

,

æ

ç

è

ö

÷

ø

æ

ç

è

ö

÷

ø

W

m

K

×

:=

c

interp

c0

B

0

á

ñ

,

B

1

á

ñ

,

T

м

_

нач

T

м

_

кон

+

2

K

,

æ

ç

è

ö

÷

ø

æ

ç

è

ö

÷

ø

J

kg

K

×

:=

l

29.026

m

kg

×

K

s

3

×

=

коэффициент теплопроводности

c

611.2

m

2

K

s

2

×

=

теплоёмкость 

a

5.772

10

6

-

´

m

2

s

=

коэффициент температуропроводности

критерий Био

Bi

1.334

=

m

0

0.1

:=

m

1.384

=

первое значение корня  трансцендентного уравнения

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

упрощённые значения функций Бесселя

 

функции изменения  температуры

от времени

t

п

t

(

)

T

среды

T

среды

T

м

_

нач

-

(

)

U0

×

exp

a

-

m

2

×

t

×

R

2

æ

ç

ç

è

ö

÷

÷

ø

×

-

:=

t

ц

t

(

)

T

м

_

нач

T

среды

T

среды

T

м

_

нач

-

(

)

N0

×

exp

a

-

m

2

×

t

×

R

2

æ

ç

ç

è

ö

÷

÷

ø

×

-

é

ê

ê

ë

ù

ú

ú

û

T

м

_

нач

£

if

T

среды

T

среды

T

м

_

нач

-

(

)

N0

×

exp

a

-

m

2

×

t

×

R

2

æ

ç

ç

è

ö

÷

÷

ø

×

-

otherwise

:=