Разработка твёрдосплавной развёртки

Выбор типа станка определяется возможностью обеспе­чить выполнение технологических требований, предъявляемых к обработанной детали в отношении точности ее размеров, формы и чистоты поверхности.

Выбор типа станка производится на основе следующих соображений:

- Соотношение основных размеров станка габаритным раз­мерам обрабатываемой детали или нескольких одновре­менно обрабатываемых деталей;

- Соответствие производительности станка количеству дета­лей, подлежащих обработке в течение года;

- Возможно более полное использование станка по мощности и по времени;

- Наименьшая затрата времени на обработку;

- Наименьшая себестоимость обработки;

- Относительно меньшая отпускная цена станка;

- Реальная возможность приобретения того или другого станка;

Необходимость использования имеющихся станков.

При выборе станка следует учитывать современные дос­тижения станкостроения.

Поэтому решающим фактором при выборе станка являет­ся экономичность процесса обработки.

На основании вышеизложенного выбираем станки:

Операция 10. Токарно - винторезный станок модели 16К20Т1 с набором сменных втулок.

Операция 20. Универсально - фрезерный станок модели 6В61 IP с делительной головкой.

Операция 30. Универсально - фрезерный станок модели 6Н82 с делительной головкой и пневматическим зажимным приспособлением для фрезерования лапок на конусе Морзе.

Операция 40. Круглошлифовальный станок модели 3151.

Операция 50. Универсально-заточной станок модели ЗА64.

1.7. РАСЧЕТ ОПЕРАЦИОННЫХ ПРИПУСКОВ И РАЗМЕРОВ.

Припуск на обработку - слой металла, удаляемый с по­верхности заготовки в процессе ее обработки для обеспечения заданного качества детали.

Промежуточный припуск - слой материала, удаляемый при выполнении отдельного технологического перехода.

Общий припуск - слой материала, необходимый для вы­полнения всей совокупности технологических переходов, то есть всего процесса обработки данной поверхности от черной заготовки до готовой детали.

Рассчитаем операционные припуски и предельные разме­ры на обработку поверхности конуса Морзе.

Поверхность конуса Морзе обрабатывается на первой операции - точение и на четвертой операции - шлифование: предварительное и окончательное. Требование к поверхности по чертежу: шероховатость Ra 0,4.

Минимальный припуск на окончательное шлифование, исходя из требований технологии обработки развертки, со­ставляет 0,15мм.

Минимальный припуск на предварительное шлифование рассчитаем по формуле:

_____________

2Z_{i mim} = 2 * (R_zi-1 +Т_i-1 + √ (_i-1 )² + (E_yi)²)

где R_zi-1 - высота микронеровностей на предшествующем пе­реходе, мкм;

T_i-1 - глубина дефектного поверхностного слоя на пред­шествующем переходе, мкм;

_i-1 - суммарное значение пространственных отклонений на предшествующем переходе, мкм;

E_yi - погрешность установки заготовки при выполняемом переходе, мкм.

R_zi-1 = 30 мкм; Т_i-1 = 30 мкм (табл. 4, стр. 167) [12].

Найдем суммарное значение пространственных отклоне­ний по формуле:

_ост ⁼ К_у * _заг,

где К_у = 0,06 - коэффициент уточнения (табл. 22, стр. 181); - кривизна заготовки, мкм.

_________

_заг=(_к)²+(_ц)²

где _к - величина кривизны (местная или общая), мкм;

р_ц - величина смещения оси заготовки в результате пог­решности

зацентровки, мкм.

_к = _к * L ,

где _к - удельная кривизна, мкм/мм;

L - общая длина заготовки, мм

_____

_ц = 0,25 *  ² + 1 ,

где δ - допуск в мм на диаметр базовой поверхности заготов­ки, использованной при зацентровке. _к = 1 мкм/мм;

L = 235 мм, тогда получим

_к= 1 *235 = 235 мкм.

 = 0,5 мм. Тогда,

_______

_ц = 0,25 * √ 0,5² +1 =280 мкм.

__________

_заг =  235² + 280² = 365 мкм.

_ост = 0,06 * 365 = 22 мкм.

Так как во время всего процесса обработки развертки базовые поверхности остаются постоянными, принимаем E_yi = 0; тогда припуск на предварительное шлифование составит:

2Z_{i min} = 2 * (30 + 30 + 22) = 164 мкм.

Минимальный припуск на точение рассчитывается по той же формуле.

R_zi-1 = 100 мкм; T_i-1 = 100 мкм; _заг = 365 мкм; E_yi = О

2Z_{i min} = 2 * (100 + 100 + 365) = 1300 мкм.

Расчет предельных размеров и припусков сведем в табли­цу 1.7.1.

Табл. 1.7.1.

Максимальный припуск на обработку найдем по формуле:

2Z_{i min}= 2Z_{i min} + δ_i-1 - _i,

где δ_i-1 - допуск по размеру на предшествующем переходе;

_i - допуск по размеру на выполняемом переходе.

Результаты расчетов приведены в таблице 1.7.1.

Так как заготовка получена сортовым прокатом, то диа­метр заготовки должен иметь определенное значение. Ближайшим большим диаметром заготовки является заготовка с диаметром 20 мм. Исходя из этого примем, что минимальный припуск на точении составляет 1,68 мм, а максимальный при­пуск - 0,84 мм.

Определим общие припуски 2Z_{o max} и 2Z_{o min}, суммируя промежуточные припуски на обработку:

2Z_omax = 0,84 + 0,68 + 0,41 = 1,91 мм,

2Z_omin = 1,68 + 0,17 + 0,15 = 2 мм.

Проведем проверку правильности расчетов по формуле:

2Z_{i max}-2Z_{i min}=δ_з-δ_д

где δ_з - допуск по размеру на заготовку;

_д - допуск по размеру на деталь.

1,91 -2 = 0-0,07

Условие выполняется, следовательно, припуски рассчитаны верно.

1.8. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

Рассчитаем режимы резания на позициях центрования, фрезерования зубьев, фрезерования лапки на конусе Морзе, предварительного шлифования конуса Морзе.

Расчет режимов резания ведем по справочнику «Режимы резания металлов» под редакцией Ю. В. Барановского.

1.8.1. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ЦЕНТРОВКИ РАЗВЕРТКИ.

Для центрования отверстий скорости резания назначаем по таблице для сверления по наибольшему диаметру фаски центровочного отверстия.

1. Расчет длины рабочего хода:

L_p.x. ⁼ L_peз. + y,

где L_рез. - длина резания, мм;

у - длина подвода, врезания и перебега инструмента, мм.

L_p.x. = 5,5 + 5 = 10,5 мм.

2. Назначение подачи на оборот шпинделя станка So в мм/об. Рекомендуемая подача на один оборот шпинделя станка для сталей с НВ > 270 при L_рез./d < 3

So = 0,08 * 0,8 = 0,064 мм/об, (стр. 111)

По паспорту станка принимаем S_o = 0,054 мм/об.

3. Определение стойкости инструмента по нормативам Т_р в минутах резания (стр. 114):

Т_р=Т_м * λ,

где Т_м - стойкость в минутах машинной работы станка;

λ - коэффициент времени резания инструмента.

λ = L_рез./ L_p.x. = 5,5/10,5 = 0,52,

λ < 0,7 следовательно, его необходимо учитывать, Т_м = 20 мин.

Т_Р = 20*0,52 = 10,4 мин.

4. Расчет скорости резания в м/мин и числа оборотов шпин­деля в минуту.

По нормативам при S_o = 0,054 мм/об (карта С-4, стр. 115-123) значение V_табл = 26 м/ мин.

V = V_табл * К1 * К2 * КЗ,

где К1 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

К2 - коэффициент, зависящий от стойкости инструмента;

КЗ - коэффициент, зависящий от отношения длины реза­ния к диаметру. К1 =0,9;К2 = 1,5;КЗ = 1,0.

V = 26 * 0,9 * 1,5 * 1,0 = 31,5 м/мин.

Число оборотов шпинделя по расчетной скорости резания:

n= 1000 *V/(3,14*D)== 1000* 31,5/(3,14* 5,3) = 1893 об/мин.

По паспорту станка принимаем 2000 об/мин.

Уточняем скорость резания по принятому числу оборотов:

V = 3,14 * D * n / 1000 = 3,14 * 5,3 * 2000 / 1000 = 33,3 м/мин.

5. Определим минутную подачу:

V_s = n * S_o = 2000 * 0,054 = 108 м/ мин.

6. Расчет мощности резания (стр. 126):

N_рез = N_табл *К_N* n / 1000,

где N_табл - табличное значение мощности, кВт;

К_n - коэффициент, зависящий от обрабатываемого мате­риала.

N_табл = 0,06 кВт; К_n = 1,45.

N_рез = 0,06 * 1,45 * 2000 / 1000 = 0,174 кВт.

7. Определим мощность на шпинделе станка и проверим,
подходит ли по мощности двигатель станка:

N_шп = N_д * 

где  - КПД станка;

N_д - мощность двигателя станка, кВт.

N_шп = 2,8 * 0,8 = 2,24 кВт. N_шп>М_рез(2,24>0,124)

Двигатель по мощности подходит.

8. Найдем машинное время:

Т_о = L_p.x. / V_s = 10,5 / 108 = 0,097 мин.

1.8.2. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ ЗУБЬЕВ.

1. Устанавливаем глубину резания. Припуск снимаем за один
   рабочий ход, следовательно, t = h = 3,5 мм.

2. Назначаем подачу на зуб фрезы (карта Ф-2, стр. 86). Для t
   до 6 мм и обработки стали S_z = 0,04...0,08 мм/зуб. Принимаем
   S_z = 0,06 мм/зуб.

3. Назначаем период стойкости фрезы (карта Ф-3, стр. 87).
   Для угловой фрезы из стали Р6М5 диаметром D = 100 мм рекомендуется период стойкости Т = 170 мин.

4. Определяем скорость главного движения резания, допус-­
   каемую режущими свойствами фрезы (карта Ф-4, стр. 99). Для
   b = 6 мм, t = 3,5 мм, Т = 170 мин. и S_z = 0,06 мм/зуб V_табл.=30
   м/мин. Поправочные коэффициенты на скорость равны К1=1,5; К2 = 0,9; КЗ = 0,9. Тогда скорость резания равна

V = V_табл. * К1 * К2 * КЗ = 30 * 1,5 * 0,9 * 0,9 = = 36 м/мин.

5. Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной
скорости главного движения резания:

n = 1000 * V / (3,14 * D) = 1000 * 36 / (3,14 * 100) =115 мин^-1

Корректируем частоту вращения шпинделя по станку и устанавливаем действительную частоту вращения: n_д = 100мин^-1

6. Действительная скорость главного движения резания

V_д = 3,14 * D * n_д / 1000 = 3,14 * 100 * 100 / 1000 = = 31,4 м/мин.

7. Определяем скорость движения подачи:

V_s = S_z * Z * n_д = 0,06 * 18 * 100 = 108 мм/мин.

Корректируем эту величину по данным станка и устанав­ливаем действительную скорость движения подачи Vs = 100 мм/мин.

8. Определяем мощность, затрачиваемую на резание (карта Ф-5, стр. 102).

Для S_z=0,06 мм/зуб, b=6 мм, t=3,5 мм, D=100 мм, Z=18, V_д=31,4м/мин получим Е = 0,11, К1 = 1,6, К2 = 0,55

Npe = Е * Уд * b * Z * К1 * К2 /1000 = 0,11 * 31,4 * 6 * 18 * 1,6 * 0,55/1000= =0,33 кВт.

9. Проверяем, достаточна ли мощность привода станка:

N_шп = М_д * л = 1 * 0>8 = 0,8 кВт.

N_шп>N_рез(0,8>0,33)

Двигатель по мощности подходит.

10. Найдем основное время:

Т_о ⁼ L_p.x. / Vs

L_p.x. = 1 + у + 

Врезание при фрезеровании угловой фрезой

________ _____________

у = √ t * (D -1) = 3,5 * (100 - 3,5) = 18 мм

 = 0

L_p.x. = 145+ 18 = 163мм.

Т_о= 163/108 = 1.51 мин.

Для шести канавок

Т_о = 6 * 1,51 =9,06 мин.

1.8.3. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ ЛАПКИ НА КОНУСЕ МОРЗЕ.

1. Устанавливаем глубину резания. Припуск снимаем за один
   рабочий ход, следовательно, t = h = 16 мм.

2. Назначаем подачу на зуб фрезы (карта Ф-2, стр. 86). Для t
   до 6 мм и обработки стали S_z=0,03...0,06мм/зуб. Принимаем
   S_z = 0,06 мм/зуб.

3. Назначаем период стойкости фрезы (карта Ф-3, стр. 87).
   Для радиусной фрезы из стали Р6М5 диаметром D = 100 мм рекомендуется период стойкости Т = 100 мин.

4. Определяем скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами фрезы (карта Ф-4, стр. 99). Для
   b = 6 мм, t = 3,5 мм, Т = 170 мин. и S_z = 0,06 мм/зуб Vтабл. = 37м/мин. Поправочные коэффициенты на скорость равны К1=1,05; К2 = 0,9; КЗ = 1,0. Тогда скорость резания равна

V = V_табл. * К1 * К2 * КЗ = 37 * 1,05 * 0,9 * 1,0 =35 м/мин.

5. Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной
   скорости главного движения резания:

n = 1000 * V / (3,14 * D)=1000 * 35 / (3,14 * 100)=112мин^-l

Корректируем частоту вращения шпинделя по станку и устанавливаем действительную частоту вращения: n_д=100мин^-1

6. Действительная скорость главного движения резания

V_д = 3,14 * D * п_д /1000 = 3,14 * 100 * 100 /1000=31,4 м/мин.

7. Определяем скорость движения подачи

V_s = S_z * Z * п_д = 0,06 * 18 * 100 = 108 мм/мин.

Корректируем эту величину по данным станка и устанав­ливаем действительную скорость движения подачи V_s = 100 мм/мин.

8. Определяем мощность, затрачиваемую на резание (карта
Ф-5, стр. 102). Для S_z = 0,06 мм/зуб, b = 3,85 мм, t = 16 мм, D =
100 мм, Z = 18, V_д = 31,4 м/мин получим Е = 0,35, К1=1,6; К2=0,7

N_peз = 2 * Е * V_д * b * Z * K1 * К2 / 1000 =

= 2 * 0,35 * 31,4 * 3,85 * 18 * 1,6 * 0,7 / 1000 = 1,7 кВт.

9. Проверяем, достаточна ли мощность привода станка:

N_шп = N_д *  = 2,8 * 0.8 = 2,24 кВт.

N_шп > N_рез(2,24 > 1,7)

Двигатель по мощности подходит.

10. Найдем основное время:

Т_о = L_р.х. / V_s

L_р.х. = l + у + 

Врезание при фрезеровании радиусной фрезой

______ ____________

y=√t*(D-t) = l6* (100 - 16) = 37мм

 = 1...5 мм; принимаем  = 4 мм.

L_p.x. = 14 + 37 + 4 = 55мм.

Т_о = 55/108 = 0,51 мин.

1.8.4. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ШЛИФОВКИ КОНУСА МОРЗЕ.

Расчет ведем по Справочнику технолога - машинострои­теля Т. 2/В. Н. Гриднев, В. В. Досчатов, В. С. Замалин и др./Под ред. А. Н. Малова. Изд. 3-е. М.: Машиностроение, 1972.

1. Скорость главного движения резания (шлифовального круга) V=30... 35 м/с;

V = 3,14*D_к*n_к/(1000*60);

По паспортным данным станка 3151 у нового круга D_k=200 мм; n_к=3000 мин^-1.

Тогда

V = 3,14 * 200 * 3000 / (1000 * 60) = 31,4 м/с,

то есть в пределах рекомендуемого диапазона.

2. Скорость движения окружной подачи v_sokp=25..35 м/мин
   (табл. 69, стр. 465). Принимаем среднее значение 30 м/мин.

2. Определяем частоту вращения заготовки, соответствую-­
   щую принятой скорости движения окружной подачи:

n_з = 1000 * V_sokp / (3,14 * d_з) = 1000 * 30 / (3,14 * 18) = 530 мин^-1.

где d_з - диаметр заготовки.

Найденное значение n_з = 530 мин^-1 не может быть уста­новлено на станке 3151, имеющем бесступенчатое регулирова­ние частоты вращения заготовки в пределах 40 - 400 мин^-1, поэтому принимаем максимально возможное значение 400 мин^-1.

4. Поперечная подача круга S_x = 0.005...0,015 мм/ход стола;
   учитывая высокие требования, предъявляемые к точности об­
   работки и шероховатости поверхности Ra = 0,4 мкм, принима­ем S_x=0,005мм/ход. Так как на станке 3151 поперечные подачи регулируются бесступенчато в пределах 0,002-0,1мм/ход, то принимаем Sx = 0,005м/ход.

5. Определяем продольную подачу на оборот заготовки:

S_o = s_д * В_к

где В_к - ширина шлифовального круга.

Для окончательного шлифования в справочнике рекомен­дуется s_д=0,2...0,4; принимаем s_д = 0,3. Тогда

S_o = 0,3 * 20 = 6 мм/об

6. Определяем скорость движения продольной подачи (скорость продольного хода стола)

V_{s npод} = So * n_з / 1000 = 6* 400 / 1000 = 2,4 м/мин.

На используемом станке предусмотрено бесступенчатое регулирование скорости продольного хода стола в пределах 0,05...5м/мин, поэтому принимаем V_{s прод} = 2,4 м/мин.

7. Определяем мощность, затрачиваемую на резание:

N_peз = C_N * (V_soкp^r) * (S_x^х) * (S_о^У) * (d_з^q)

где c_n, r, x, y, q - коэффициент и показатели степени (табл. 70, стр. 468). С_n=2,65; r = 0,5; х = 0,5; у = 0,55; q = 0. Тогда

К_рез = 2,65 * (30^0,5) * (0,005^0,5) * (6^0,55) =2,65 * 5,48 * 0,07 * 2,68 = 2,72кВт.

8. Проверяем, достаточна ли мощность двигателя шлифовальной бабки:

N_шп = N_д *  = 5,5 * 0,8 = 4,4 кВт.

N_шп > N_peз (4,4 > 2,72),

то есть обработка возможна.

9. Основное время

Т_о = L * h * К / (n_з * S_o * S_x),

где L - длина хода стола; при перебеге круга на каждую сторо­ну, равном

0,5 Вк, L = 64 мм;

h = 0,075 - припуск на сторону, мм;

К= 1,4- коэффициент точности, учитывающий время на «выхаживание».

Т_о = 64 * 0,075 * 1,4 / (400 * б * 0,005) = 0,56 мин.

1.8.5. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ШЛИФОВАНИИ РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ

1. Скорость главного движения резания (шлиф овального круга)

V = 30... 35 м/с;

V = 3,14 *D_к*n_к/ (1000* 60)

По паспортным данным станка 3151 у нового круга D_k=200 мм; n_к=3000мин^-1.

Тогда

V = 3,14 * 200 * 3000 / (1000 * 60) = 31,4 м/с,

то есть в пределах рекомендуемого диапазона.

2. Скорость движения окружной подачи V_{s okp}=20..30м/мин (табл. 69, стр. 465). Принимаем среднее значение 25 м/мин.

3. Определяем частоту вращения заготовки, соответствующую принятой скорости движения окружной подачи:

n_з = 1000 * V_{s okp} / (3,14 * d_з) = 1000 * 25 / (3,14 * 16) = 498 мин^-1.

где d_з- диаметр заготовки.

Найденное значение n_з = 498 мин^-1 не может быть уста­новлено на станке 3151, имеющем бесступенчатое регулирова­ние частоты вращения заготовки в пределах 40 - 400 мин^-1, поэтому принимаем максимально возможное значение 400 мин^-1.

4. Поперечная подача, круга S_x = 0,0075. ..0,01 мм/ход стола; учитывая высокие требования, предъявляемые к точности об­работки и шероховатости поверхности Ra = 0,1 мкм, принима­ем S_x=0,0075 мм/ход.


29-04-2015, 04:12