Содержание

Введение

1 Общая часть

1.1 Назначение корпуса вентиля гидравлического клапана и анализ его технологичности

1.2 Анализ технологичности процесса изготовления корпуса

1.3 Анализ эффективности применяемых инструмента, оборудования и технологической оснастки

1.4 Цель и задачи проектирования

2 Технологическая часть

2.1 Разработка технологического процесса обработки корпуса вентиля

2.2 Размерный анализ разработанного технологического процесса, Расчет припусков и размеров заготовки

2.3 Выполнение размерных расчетов техпроцесса на ЭВМ

2.4 Расчет режимов резания на ЭВМ и нормирования работ

3 Конструкторская часть

3.1 Обоснование выбора стандартизованного режущего инструмента

3.2 Расчет и проектирование специального режущего инструмента

3.2.1 Торцевая фреза с МНП

3.2.2 Сверло с МНП

3.2.3 Резец канавочный с МНП

3.3 Расчет, проектирование и описание работы разрабатываемой технологической оснастки

3.3.1 Приспособление фрезерно-сверлильное

3.3.2 Патрон трехкулачковый с клиновым зажимом для токарного станка

3.3.3 Контрольное приспособление

3.3.4 Модернизация шпиндельного узла токарного станка

3.3.5 Угловая вращающаяся головка с цанговым патроном

Введение

Целью дипломного проекта является разработка оптимальной технологии и выбор технологического оборудования и оснастки для изготовления корпуса вентиля КШИН 752112008.

Машиностроение является важнейшей отраслью промышленности. Эффективное развитие машиностроения является одной из задач, способствующих успешному развитию социально-экономических преобразований, происходящих в стране. В решении этой задачи важнейшая роль принадлежит расширению объема работ по техническому перевооружению действующих предприятий за счет совершенствования технологии производства.

Совершенствование осуществляется по нескольким направлениям: комплексная автоматизация и механизация производств на базе гибких автоматизированных систем;

- широкое внедрение средств вычислительной техники как в сферу производства продукции, так и в процессе технологической подготовки производства;

- внедрение технологических процессов на основе использования безотходных и малоотходных технологий.

Успешное выполнение поставленных задач зависит от активного участия всех инженерно-технических работников в непрерывном совершенствовании технологии производства, в создании более совершенных машин и механизмов, в разработке технологических процессов, в широком применении на практике последних достижений науки и техники.

1 Общая часть

1.1 Назначение корпуса вентиля и анализ его технологичности

Объектом дипломного проекта является деталь КШИН 752112008 «корпус вентиля гидравлического клапана».

Вентиль - устройство для перекрывания отверстия пожарного гидронасоса для закачки воды в цистерну пожарной машины. Одной из главных составляющих вентиля является деталь типа «корпус». Деталь - типа «корпус» предназначена для крепления в ней основных деталей и узлов.

Корпус вентиля является несущей конструкцией вентиля гидравлического клапана. Корпус устанавливается в коллектор нестационарного пожарного гидронасоса по диаметру 110 мм и крепится к нему четырьмя болтами.

В корпус с одной стороны запрессовывается бронзовая втулка (2) с трапециидальной резьбой, с другой стороны бронзовая направляющая втулка (9), выполняющая роль подшипника. Втулка (2) также еще заштифтовывается штифтами (3).Со стороны втулки (9) устанавливается манжета (10), которая закрывается крышкой (12) с отверстием. На винт (1), имеющего трапециидальную резьбу, с одной стороны устанавливается маховик с рукояткой (11). С другой стороны винт выполнен в виде полусферы и имеется канавка для крепления клапана (4), при помощи двух полуколец (6). Клапан, упираясь в полусферу может совершать небольшое качание по ней, это спроектировано для самоустановки клапана. С другой стороны на клапан устанавливается резиновая прокладка (5). Она поджимается прокладкой (7) меньшего диаметра и закрепляется шестью винтами. Винт (1) имеет ход рабочего движения длиной равной 76 мм.

Корпус вентиля в сборочном виде показан на рисунке 1.1, а на рисунке 1.2 изображен чертеж корпуса.

Рисунок 1.1 - Сборочный чертеж

Рисунок 1.2- Корпус

Проведем анализ технологичности детали.

Технологичность конструкции изделия - это совокупность свойств изделия, определяющих приспособленность его конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов при производстве и эксплуатации для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ. Оценка технологичности производится качественно и количественно.

Деталь относится к типу корпусных, и ее обработку целесообразней производить на станках с ЧПУ, поскольку при использовании станков с ЧПУ уменьшается время на вспомогательные переходы, замену инструмента и существует возможность концентрации операций.

Корпус изготавливается из отливки. Способ отливки детали производится в кокиле. Кокиль-металлическая литейная многократно используемая форма, состоящая из двух или более частей в зависимости от сложности конфигурации отливки. Данный способ отливки обеспечивает мелкозернистую структуру и высокую плотность отливок благодаря их ускоренному охлаждению, а также высокую точность размеров отливки. Формы кокиля позволяют получать чистые без пригара отливки. Выход годного литья до 85,4%.

С точки зрения технологичности детали можно отметить следующее:

- не требует изготовления сложных станочных приспособлений;

- совпадают конструкторские и технологические базы;

- форма заготовки максимально приближена к форме детали;

1.1.1 Качественная оценка по материалу

Материалом детали «корпус» является сплав АЛ9 ГОСТ 1583 - 93.

Данный сплав отличается высокой прочностью. Так как корпус вентиля должен обеспечивать хорошую прочность, то данный сплав хорошо подходит для изготовления корпуса.

По химическому составу в зависимости от основного легирующего компонента алюминиевые сплавы подразделяют на пять групп:

1 группа - На основе системы Al - Si - Mg;

2 группа - На основе системы Al - Si - Cu;

3 группа - На основе системы Al - Cu;

4 группа - На основе системы Al - Mg;

5 группа - На основе системы Al - прочие компоненты;

Сплав АЛ9 ГОСТ 1583 - 93 относится к первой группе.

Химический состав, механические свойства и режимы термической обработки представлены в таблицах 1.1, 1.2, 1.3 соответственно./18/

Таблица 1.1 - Химический состав сплава АЛ9 на основе системы Al-Si

Наименование добавок	Содержание, %	Наименование примесей	Содержание (не более), %
Si	6 - 8	Fe	1.0
Mg	0.2 - 0.4	Mn	0.5
Ti	до 0,15	Cu	0.2
Be	до 0,1	Zn	0.3

Таблица 1.2 - Механические свойства сплава АЛ9

Способ литья	Временное сопротивление разрыву, МПа не менее	Относительное удлинение, %не менее	Твердость НВ не менее
Кокиль	206	2,0	60

Таблица 1.3 - Режимы термической обработки

Закалка	Старение
Температура нагрева, С°	Время выдержки, ч	Температура нагрева, С°	Время выдержки, ч
535±5	2 - 6	200±5	2 - 5

1.1.2 Количественная оценка технологичности.

Масса детали равна 1 кг, масса заготовки равна 1,2 кг, тогда коэффициент использования материала:

, (1.1)

где - масса детали, кг;

- масса заготовки, кг;

Подставляя значения , в формулу (1.1), получим:

Для серийного производства Ким оптимален.

1.1.3 Качественная оценка по геометрической форме, качеству поверхностей

Точность изготовления основных поверхностей находится в пределах 7-14 квалитета. Высокое качество обработки требуется при растачивании внутренних цилиндрических поверхностей диаметром 31 мм (Ra2,5) и 32 мм (Rа3,2). Цилиндрическая поверхность диаметром 31 мм также является базой для прилегающего к ней торца, торцевое биение относительно базы (В) 0,04 мм. Радиальное биение внутренней цилиндрической поверхности диаметром 26 мм относительно базы (В) составляет 0,05 мм. Деталь является телом вращения. Корпус имеет четыре резьбовых отверстия М3 - 7Н с позиционным допуском 0,6 мм, и два резьбовых отверстия М8 - 7Н с тем же допуском, но в диаметральном выражении. Имеется также обрабатываемое отверстие Ш6,8 мм расположенное под углом 30° относительно оси детали и радиальное отверстие Ш3мм расположенное на оси детали.

1.2 Анализ технологического процесса изготовления корпуса

Технологический процесс разработан на ОАО «Электромашина» для массового производства.

Рассмотрим технологический процесс изготовления детали более подробно:

Базовый технологический процесс состоит из 13 операций, из которых 1 заготовительная (отливка), 5 операций токарных, 3 операции сверлильных, 1 операция фрезерная, 2 слесарные, 2 промывочные.

Перечислим порядок операций и их особенности:

005 Заготовительная операция (отливка в кокиле).

010 Токарная операция:

Данная операция выполняется на токарном станке модели 1К62. На данной операции обрабатывается торец выдерживая размер (2), обрабатывается наружный диаметр в размер (3) на длину (1). В операционной карте имеются данные по нормам времени и режимам резания. Обозначения режущего и мерительного инструмента указаны в полном объёме. Но в карте эскизов не указана шероховатость поверхностей после обработки. Не все размеры проставлены от базы, что в свою очередь может привести к браку при обработке корпуса. Операционный эскиз представлен на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Операционный эскиз на 010 операцию

015 Токарная операция:

Данная операция также выполняется на токарном станке модели 1К62.

На этой операции подрезаются торцы в размер (4),(8),точиться фаска в размер (5),

наружный диаметр в размер (6), канавка выдерживая размеры (2), (3), (7).

В операционной карте имеются данные по нормам времени и режимам резания. Обозначения режущего и мерительного инструмента указаны в полном объёме. На данном операционном эскизе не на всех обработанных поверхностях проставлена шероховатость. На рисунке 1.4 представлен операционный эскиз.

Рисунок 1.4 - Операционный эскиз на 015 операцию

020 Токарная операция:

Данная операция выполняется на токарном станке 1К62.

На данной операции рассверливается отверстие в размер (9) на длину (10). В операционной карте не имеется данных по нормам времени и режимам резания.

Обозначения режущего и мерительного инструмента указаны в полном объёме.

Операционный эскиз представлен на рисунке 1.5.



Рисунок 1.5 - Операционный эскиз на 020 операцию

025 Токарная операция:

Данная операция выполняется на токарно-винторезном станке 16К20. На этой операции растачивают фаску в размер (14). Растачивают отверстие в размер (15) на длину (12) и отверстие в размер (11) на длину (13). На данном операционном эскизе проставлена шероховатость, допуск торцевого биения относительно базы (В). В операционной карте имеются данные по нормам времени и режимам резания. Обозначения режущего и мерительного инструмента указаны в полном объёме. Операционный эскиз представлен на рисунке 1.6.



Рисунок 1.6 - Операционный эскиз на 025 операцию

030 Вертикально - сверлильная операция:

Данная операция выполняется на вертикально-сверлильном станке 2Г175М.На этой операции сверлятся четыре отверстия и нарезается в них резьба

М3-7НЧ6min-9. Так же сверлятся четыре отверстия Ш13 выдерживая размеры (17), (16). На данном операционном эскизе проставлен допуск позиционного отклонения на отверстия М3-7Н. Но не проставлен допуск позиционного отклонения на отверстия Ш13 мм. В операционной карте имеются данные по нормам времени и режимам резания. Обозначения режущего и мерительного инструмента указаны в полном объёме. Операционный эскиз представлен на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 - Операционный эскиз на 030 операцию

035 Слесарная операция

040 Промывочная операция

045 Фрезерная операция:

Данная операция выполняется на вертикально - фрезерном станке 6Р12. На этой операции фрезеруется плоскость выдерживая размер (18).

В операционной карте имеются данные по нормам времени и режимам резания. Обозначения приспособления, режущего и мерительного инструмента указаны в полном объёме. Операционный эскиз представлен на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 - Операционный эскиз на 045 операцию

050 Сверлильная операция:

Данная операция выполняется на вертикально-сверлильном станке 2Г175М.

На этой операции сверлится отверстие Ш6,8 мм выдерживая размер (19), оно так же зенкуется выдерживая размеры (20), (21). На этой же операции сверлятся и нарезается резьба в двух отверстиях М8-7Н с позиционным отклонением в диаметральном выражении 0,6 мм., и М10Ч1-7Н выдерживая размер (23). В операционной карте имеются данные по нормам времени и режимам резания. Обозначения режущего и мерительного инструмента указаны в полном объёме. На операционном эскизе не указана шероховатость. Операционный эскиз представлен на рисунке 1.9.

Рисунок 1.9 - Операционный эскиз на 050 операцию

055 Сверлильная операция:

На данной операции сверлится отверстие Ш6,8 мм под углом 30° к оси детали. Угол 30° обеспечивается за счет поворота приспособления. Операционный эскиз обрабатываемой детали показан на рисунке 1.10.

Рисунок 1.10 - Операционный эскиз на 055 операцию

060 Токарная операция:

Данная операция выполняется на токарно-винторезном станке 16К20.

На этой операции растачивают отверстие в размер (26) на длину (27), и отверстие в размер (25). На операционном эскизе задано радиальное биение отверстия (26) относительно базы (В). В операционной карте имеются данные по нормам времени и режимам резания. Обозначения режущего и мерительного инструмента указаны в полном объёме. Операционный эскиз представлен на рисунке 1.11.

Рисунок 1.11 - Операционный эскиз на 060 операцию

065 Слесарная операция

070 Промывочная операция

1.3 Анализ эффективности применяемого оборудования, инструмента и технологической оснастки

Повышение эффективности одной из составляющих технологической системы станок приспособление инструмент деталь ведет к повышению эффективности всей технологической системы, к уменьшению основного времени обработки детали, а значит к увеличению производительности.

Рассмотрим эффективность применяемого инструмента.

В действующем технологическом процессе на токарных операциях в основном применяется инструмент с напайными твердосплавными пластинами, такой инструмент не является оптимальным в виду следующих его недостатков:

- низкая стойкость и твердость из-за наличия паянного слоя и изменения физико-механических свойств;

- большой расход инструментального материала вследствие заточки и переточки твердосплавных пластин;

- возможно появление трещин в процессе пайки;

- требуется заточка и многократная переточка;

- в процессе переточки возможно появление прижогов.

Все вышеперечисленные недостатки инструмента с напайными пластинами характеризуют его как неэффективным. На фрезерной операции применяется фреза, во многом уступающая фрезам с МНП. Поэтому рациональнее будет заменить рассматриваемый инструмент на более производительный и стойкий с МНП.

Рассмотрим эффективность применяемого оборудования.

В действующем технологическом процессе, на токарных операциях в основном используются станки токарно-универсальные: 16К20, 1К62. Для работы на этих станках требуются высококвалифицированные работники. В связи с тем, что условия массового производства меняются на серийный тип производства, применение таких станков не является оправданным, так как переналадка данного оборудования, с одного типа деталей на другой, занимает массу времени, что в свою очередь затормаживает процесс производства и влечёт за собой материальные убытки. Так как деталь относится к типу корпусных, то ее обработку целесообразней производить на станках с ЧПУ, поскольку при использовании станков с ЧПУ уменьшается время на вспомогательные переходы, замену инструмента и существует возможность концентрации операций.

Рассмотрим эффективность применяемой технологической оснастки.

В действующем технологическом процессе применяют не быстродействующие и быстропереналаживаемые приспособления. С точки зрения технологичности и удобства применения данная оснастка не пригодна для условий серийного производства.

В качестве измерительного инструмента на большинстве операций используются штангенциркули, калибры, скобы, пробки, контрольные приспособления.

1.4 Цель и задачи проектирования

Цель проектирования - совершенствование технологических операций изготовления корпуса и конструкции режущих инструментов, переход на обработку на станках с ЧПУ нового поколения.

К задачам проектирования можно отнести:

- разработка маршрутных операции;

- разработка технологических операции на деталь;

- размерный анализ, расчет припусков на деталь;

- нормирование работ и расчет режимов резания;

- расчет и проектирование инструмента с МНП: фреза торцовая с МНП, сверло с МНП, резец канавочный с МНП;

- разработка технологической оснастки: патрон трёхкулачковый с клиновым зажимом, приспособление фрезерно-сверлильное, контрольное приспособление, угловая вращающаяся головка с цанговым патроном;

- усовершенствование шпиндельного узла токарного станка;

- разработка схемы механической обработки;

- разработка планировки участка;

- разработка бизнес плана;

- обеспечение мер по безопасности жизнедеятельности.

2 Технологическая часть

2.1 Разработка технологического процесса обработки корпуса вентиля

Усовершенствование маршрутного технологического процесса является одной из важных задач для проектирования. Решение этой задачи должно быть прогрессивным, обеспечивать повышение производительности труда, качества деталей и снижение их себестоимости. При разработке маршрутного техпроцесса необходимо определить последовательность операций, выбрать технологические базы и основное оборудование для выполнения этих операций. Совершенство- вание производится на основе действующего маршрутного техпроцесса.

Первой операцией, разрабатываемого технологического процесса, механической обработки является 010 - токарная с ЧПУ, где обрабатываются поверхности, которые в дальнейшем будут использоваться в качестве технологических баз - это установочная, направляющая и опорная базы.

При дальнейшей обработке заготовка обрабатывается на 015 - токарная с ЧПУ и 020 - комплексная с ЧПУ. Также в маршрутный техпроцесс входят моечная, контрольная, заготовительная и транспортная операции.

В проектном варианте технологический маршрут обработки корпуса вентиля рассчитан на серийное производство. Сейчас выпускается 5000 штук корпусов в год, но необходимо, чтоб не было простоев оборудования, переналаживать его на обработку других деталей, схожих по характеристикам с корпусом вентиля. Маршрутный технологический процесс представлен в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Маршрутный техпроцесс обработки корпуса

№ операции	Наименование операции	Оборудование
005	Заготовительная
010	Транспортная	Автокар цеховой
015	Токарная с ЧПУ	Токарный станок с ЧПУ Talent 6/45
020	Токарная с ЧПУ	Токарный станок с ЧПУ Talent 6/45
025	Комплексная с ЧПУ	Горизонтально - обрабатывающий центр Mycenter HX-500i (Kitamura)
030	Слесарная	Стол слесарный
035	Промывочная	Моечная машина
040	Контроль	Стол контрольный

На токарных 015 и 020 операциях обработка производится на токарных станка с ЧПУ Talent 6/45.

Применение такого оборудования обусловлено следующими его преимуществами:

- наличие системы ЧПУ, которая позволяет быстро переналаживать данный станок

- наличие револьверной головки с возможностью установки двенадцати инструментов одновременно и возможностью сверления радиальных отверстий.

- возможность концентрации операций

Технические характеристики станка приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Технические характеристики станка Talent 6/45

Размеры обрабатываемой детали
Максимальный диаметр устанавливаемой детали над кожухом направляющих, мм	457
Максимальный диаметр наружной обработки, мм	284
Шпиндель
Тип головной части, ASA	А2-5Ѕ
Диаметр внутреннего отверстия, мм	45
Частота вращения, об/мин.	5000-6000
Мощность главного привода, кВт	11
Диаметр кулачкового патрона с гидравлическим зажимом, мм	168
Наибольший диаметр зажимаемой детали, мм	135
Максимальное перемещение
По оси Х, мм	228
По оси Z, мм	406
Скорости ускоренного перемещения
По оси Х, м/мин	30
По оси Z, м/мин	30
Погрешность позиционирования по осям Х и Z не более, мм	±0,005
Повторяемость позиционирования по осям Х и Z не более, мм	±0,0025
Револьверная головка
Количество инструментов, шт	12
Время смены инструмента:
При последовательном переходе, сек	0,18
При повороте головки на 180°, сек	0,58
Система ЧПУ GE Fanuk	01i - T
Габариты (длина, ширина), мм
Длина, мм	1998
Длина с конвейером для стружки, мм	2959
Ширина, мм	1650
Высота, мм	1747
Вес, кг	2700

Рисунок 2.2 - Станок Talent 6/45

На комплексной 025 операции обработка производится на обрабатывающем центре Mycenter HX-500i (Kitamura)

Применение такого оборудования обусловлено следующими его преимуществами:

- наличие системы ЧПУ, которая обеспечивает быструю переналадку на новую заготовку

- возможность обработки детали с нескольких сторон за один установ

- наличие магазина инструмента, с автоматической его заменой

-возможность установки заготовки во время обработки другой заготовки

Технические характеристики станка приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Технические характеристики станка Mycenter HX-500i

Стол
Рабочая область стола (ширинаЧдлина), мм	400Ч400
Шаговое перемещение стола	4-ось 0,001°
Максимальный размер заготовки, мм	Ш 480Ч520
Способность нагрузки стола, кг	350
Перемещение
Ось Х, мм	510
Ось Y, мм	51
Ось Z, мм	410
Время смены лотка, сек.	8
Скорость шпинделя, мин	10000 - 20000
Подача
Быстрая подача (ось Х) автоматически, мм/мин	50000
Быстрая подача (ось Y) автоматически, мм/мин	50000
Быстрая подача (ось Z) автоматически, мм/мин	50000
Подача резания, мм/мин	50000
АТС (автоматическая смена инструментов)
Вместимость магазина	40
Максимальный размер инструментов, мм	Ш95Ч300
Максимальный вес инструмента, кг	10
Время смены инструмента (инструмент к инструменту), сек	1,7
Двигатель
Двигатель шпинделя (соотношение 30 мин), кВт (постоянная работа), кВт	11 7,5
Двигатель АТС, Вт	400
Двигатель охлаждения	1210(60Гц)Вт
Двигатель насоса смазки, Вт	20
Гидравлический двигатель, кВт	0,75
Вес станка с ЧПУ, кг	9950

Рисунок 2.3 - Станок Mycenter HX-500i (Kitamura)

В результате замены оборудования сократили количество операций механической обработки, с восьми операций до трех. Вследствие чего уменьшилось время на изготовление корпуса.

Рассмотрим подробнее операции механической обработки разрабатываемого технологического процесса.

015 Токарная с ЧПУ

Оборудование: станок токарный Talent 6/45.

Процесс обработки детали на данной операции будет выглядеть следующем образом:

Первый переход.

Подрезать два торца выдерживая размер 2 и 3, и точить поверхность, выдерживая размер 1. Режущий инструмент: резец проходной 2190 - 2191 ГОСТ 26611 - 85 , пластина 03114-0370 ГОСТ 19052-80, ВК8 ГОСТ 3882-74 . /3/

Рисунок 2.4 - Эскиз первого перехода 015 операции

Второй переход.

Рассверлить отверстие выдерживая размеры 5 и 6. Режущий инструмент: сверло с СМП 1213.2007.105.04.00СБ, пластина режущая 02114-0362 ГОСТ 190048-80, ВК8 ГОСТ 3882-74 /3/.

Рисунок 2.5 - Эскиз второго перехода 015 операции

Третий переход.

Точить наружную поверхность в размер 7 с фаской 8, выдерживая при этом размер 2. Режущий инструмент: резец проходной с СМП 2190 - 2191 ГОСТ 26611 - 85 пластина 04125-2057 ГОСТ 24249-80, ВК8 ГОСТ 3882-74/3/.

Рисунок 2.6 - Эскиз третьего перехода 015 операции

Четвертый переход.

Точить канавку в размеры 9 и 10, выдерживая размер 11.

Режущий инструмент: резец канавочный с СМП 1213.2007.105.05.00. СБ ГОСТ 26611 - 85, пластина LCMF 16050407; Т15К6 ГОСТ 3882-73./3/

Рисунок 2.7 - Эскиз четвертого перехода 015 операции

Пятый переход.

Расточить два отверстия в размер 15 и 16 с фаской 14, выдерживая размеры 12, 13. Режущий инструмент: резец расточной с СМП 2190 - 2193 ГОСТ 26611 - 85, пластина 02113-0361 ГОСТ 19047-80, ВК6 ГОСТ 3882-74 /3/.

Рисунок 2.7 - Эскиз пятого перехода 015 операции

Шестой переход.

Центровать четыре отверстия на глубину 1,6 мм, выдерживая размер Ш37±0,05. Режущий инструмент: центровочное сверло Ш3 мм 1290-1291 ГОСТ 10902 - 77./3/

Седьмой переход.

Сверлить четыре отверстия в размер Ш2,5мм на глубину 9мм. Режущий инструмент: сверло Ш2.5 мм 1290 - 1292 ГОСТ 10902 - 77.

Восьмой переход.

Нарезать резьбу в четырех отверстиях М3 - 7Н на глубину 6мм. Режущий инструмент: метчик машинный М3-7Н 1390 - 1391 ГОСТ 9150-81 ./3/

Рисунок 2.8 - Эскиз на восьмой переход 015 операции

020 Токарная с ЧПУ.

Оборудование: станок токарный с ЧПУ Talent 6/45

Процесс обработки детали на данной операции будет выглядеть следующем образом:

Первый переход.

Подрезать терец в размер 19, точить поверхность в размер 17, 18.

Режущий инструмент: резец проходной с СМП 2190 - 2191 ГОСТ 26611-85, пластина 03114-0370 ГОСТ 19052-80, ВК8 ГОСТ 3882-74. /3/

Рисунок 2.9 - Эскиз на первый переход 020 операции

Второй переход.

Расточить отверстие в размер 20 на проход, и отверстие в размер 21 выдерживая размер 22. Режущий инструмент: резец расточной с СМП 2190 - 2193 ГОСТ 26611 - 85, пластина 02113-0361 ГОСТ 19047-80, ВК6 ГОСТ 3882-74. /3/

Рисунок 2.10 - Эскиз на второй переход 020 операции

Третий переход.

Расточить отверстие в размер 23, 24. Режущий инструмент: резец расточной с СМП 2190 - 2193 ГОСТ 26611 - 85, пластина 02113-0361 ГОСТ 19047-80, ВК6 ГОСТ 3882-74. /3/

Рисунок 2.11 - Эскиз на третий переход 020 операции

Четвертый переход.

Центровать отверстие на глубину 1.6 мм, выдерживая размеры 40±1 и 90°. Режущий инструмент: центровочное сверло Ш6 мм 1290-1291 ГОСТ 10902 - 77. /3/

Пятый переход.

Сверлить отверстие в размер 25. Режущий инструмент: Сверло Ш3.1 мм 1200 - 1290 - 1292 ГОСТ 10902 - 77.

Рисунок 2.12 - Эскиз на пятый переход 020 операции

025 Комплексная с ЧПУ операция.

Оборудование: обрабатывающий центр Mycenter HX-500i (Kitamura)

Операционный эскиз на эту операцию изображен на рисунке 2.13.

Рисунок 2.13 - Операционный эскиз на 025 операцию

Рассмотрим эту операцию по переходам.

Первый переход.

Фрезеровать поверхность 26. Режущий инструмент: фреза торцевая Ш50 мм с пластиной PNUT 060312 ГОСТ 16042 - 80, ВК8 ГОСТ 3882 - 74. Вспомогательный инструмент: оправка для торцевых фрез 191431040 ТУ2 035-697-79 /14/.

Второй переход.

Сверлить два отверстия 28 под резьбу М8 - 7Н, выдерживая размер 31.

Режущий инструмент: сверло Ш 6,8 мм 1290 - 1293 ГОСТ 10902 - 77. Инструмент крепится в патроне цанговом 6151-0055 ГОСТ 17200-71 и получает главное вращательное движение.

Третий переход.

Центровать два отверстия 32 и 36. Режущий инструмент: центровочное сверло Ш4 мм 1290 - 1291 ГОСТ 10902 - 77 /3/.

Четвертый переход.

Сверлить два отверстия 32 и 36, выдерживая размер 33. Отверстие 32 расположенное под углом 30° обеспечивается поворотом приспособления на этот угол. Режущий инструмент: сверло Ш6,8 мм 1290 - 1293 ГОСТ 10902 - 77.

Инструмент крепится в патроне цанговом 6151-0055 ГОСТ 17200-71 и получает главное вращательное движение.

Пятый переход.

Фрезеровать отверстие 35, выдерживая размер 34. Режущий инструмент: фреза концевая Ш13 1890-1891 ГОСТ 18372-73.

Инструмент крепится в патроне цанговом 6151-0055 ГОСТ 17200-71 и получает главное вращательное движение.

Шестой переход.

Сверлить одно отверстие 29 под резьбу М10Ч1 - 7Н, выдерживая размер 30.

Режущий инструмент: сверло Ш9 мм 1290 - 1293 ГОСТ 10902 - 77 . Инструмент крепится в патроне цанговом 6151-0055 ГОСТ 17200-71 и получает главное вращательное движение.

Седьмой переход.

Сверлить четыре отверстия 27. Режущий инструмент: сверло Ш13.1 мм 1290 - 1293 ГОСТ 10902 - 77 . Инструмент крепится в патроне цанговом 6151-0055 ГОСТ 17200-71 и получает главное вращательное движение.

Восьмой переход.

Зенковать два отверстия 28 - фаска 1,6Ч45°, одно отверстие 29 - фаска 1Ч45° и четыре отверстия 27 - фаска 0,5Ч45°. Режущий инструмент: зенковка коническая 1690 - 1691 ГОСТ 14953 - 80 /3/. Инструмент крепится в патроне цанговом 6151-0055 ГОСТ 17200-71 и получает главное вращательное движение.

Девятый переход.

Нарезать резьбу М8 - 7Н в двух отверстиях. Режущий инструмент: метчик М8Ч1 1390-1391 ГОСТ /3 /. Инструмент крепится в патроне цанговом 6151-0055 ГОСТ 17200-71 и получает главное вращательное движение.

Десятый переход.

Нарезать резьбу М10Ч1, выдерживая размер 29. Режущий инструмент: метчик М10Ч1 1390-1391 ГОСТ . Инструмент крепится в патроне цанговом 6151-0055 ГОСТ 17200-71 и получает главное вращательное движение.

2.2 Размерный анализ разработанного технологического процесса, расчет припусков и размеров заготовки

Размерный анализ действующего технологического процесса производится для выявления его недостатков. При этом производится выявление размерных связей, формирование размерных цепей и расчет их замыкающих звеньев, которыми являются операционные припуски.

В общем случае по результатам расчета делаются следующие выводы:

- на основании сравнения расчетных значений замыкающих звеньев с их значениями делается вывод о вероятности появления брака по геометрическим параметрам;

-наличие отрицательных значений расчетных припусков свидетельствует о возможности появления участков необработанных поверхностей;

- наличие многозвенных размерных цепей свидетельствует о нерациональном выборе технологических баз. /6, 7, 8/

По разработанному в пункте 2.1 технологическому процессу изготовления детали спроектирован его размерный анализ.

В новом технологическом процессе имеются одно замыкающее звено [18_068] и три припуска [188#187], [128#127], [17#18].

Составляем уравнения припусков для размерной схемы осевых размеров (Приложение А).

1. [17=18]=-(18-188)+(128-188)+(108-128)-(108-127)-(127-187)+(17-187)

[17=18]=-130-1+12±0,1+13±0,1-15±0,3-13±0,3+135±0,3= мм

2. [128=127]=+(108-127)-(108-128)

[128=127]=15±0,3-13±0,1=2±0,4 мм

3. [188=187]=+(127-187)+(108-127)-(108-128)-(128-188)

[188=187]=13±0,3+15±0,3-13±0,1-12±0,1=мм

Составляем уравнение замыкающего звена

[18#068]=-(068-128)-(128-188)+(18-188)

[18#068]=--12±0,1+130-1=60±1мм

Размерный анализ показал, что последовательность обработки и базы выбраны правильно, так как не получилось ни одного отрицательного припуска.

2.3 Выполнение размерных расчетов техпроцесса на ЭВМ

Расчет остальных припусков ведем аналогично, для проверки результатов расчета, на ЭВМ производим кодирование исходной информации: исходные чертежные размеры - группа 9, замыкающие звенья - группа 3, окончательные операционные размеры - группа 8, известные промежуточные операционные размеры - группа 7, определяемые промежуточные операционные размеры и размеры заготовки - группа 6, припуски - группа 2 ./8/

Кодирование для размерной схемы осевых размеров

1: 9 19 29 20 0,2 -0,2 2: 9 19 049 40 0,1 -0,1

3: 9 49 049 1,5 0,05 0 4: 9 19 069 60 1 -1

5: 9 069 69 4 0,15 0 6: 9 19 59 44,5 0,2 -0,2

7: 9 179 189 1 0,125 -0,125 8: 9 169 189 0,5 0,125 -0,125

9: 9 149 189 8,5 0,15 -0,15 10: 9 109 129 13 0,5 -0,5

11: 9 119 189 18,5 0,25 -0,25 12: 9 129 189 12 0,21 -0,21

13: 9 129 139 2 0,4 -0,4 14: 9 139 159 7 0,22 0

15: 9 89 089 6,5 0,1 0 16: 9 089 099 0 0,002 -0,002

17: 9 99 099 3,4 0,1 0 18: 9 099 129 18 0,4 -0,4

19: 9 39 189 96 0,2 -0,2 20: 9 19 189 130 0 -1

21: 3 18 068 60 1 -1 22: 8 068 68 4 0,15 0

23: 7 068 128 58 -0,1 -0,9 24: 8 88 088 6,5 0,1 0

25: 8 088 098 0 0,002 -0,002 26: 8 98 098 3,4 0,1 0

27: 8 098 128 18 0,4 -0,4 28: 8 18 28 20 0,2 -0,2

29: 8 18 048 40 1 -1 30: 8 48 048 1,5 0,05 0

31: 8 18 58 44,5 0,2 -0,2 32: 8 18 188 130 0 -1

33: 2 17 18 0,16 34: 8 38 188 96 0,2 -0,2

35: 8 178 188 1 0,0125 -0,0125 36: 8 168 188 0,5 0,125 -0,125

37: 8 148 188 8,5 0,15 -0,15 38: 8 118 188 18,5 0,2 -0,2

39: 8 138 158 7 0,22 0 40: 8 128 138 2 0,4 -0,4

41: 8 128 188 12 0,1 -0,1 42: 8 108 128 13 0,1 -0,1

43: 2 188 187 0,16 44: 2 128 127 0,16

45: 7 17 187 135 0,3 -0,3 46: 7 108 127 14 0,3 -0,3

47: 7 127 187 13 0,3 -0,3

Результаты расчета на ЭВМ представлены в приложении Б.

Результаты расчета можно считать приемлемыми.

2.4 Расчет режимов резания и нормирование работ

Определение режимов резания сводится к нахождению оптимальных глубин резания t, величин подачи S, скорости резания v, частоты вращения n, при которых должна быть достигнута наибольшая производительность обработки при наименьшей себестоимости, с получением требуемого качества обработанной поверхности.

2.4.1 Расчет режимов резания и нормирование работ на токарную операцию с ЧПУ

015 операция: токарная с ЧПУ

Первый переход.

Подрезать два торца выдерживая размер 2 и 3, и точить поверхность выдерживая размер 1 (рисунок 2.4). Режущий инструмент: резец проходной 2100 - 2190 - 2191 ГОСТ 26611 - 85 , пластина 5802 ГОСТ 19078 - 80; Т15К6 ГОСТ 3882-73.

Исходные данные:

Шероховатость Rа =12,5мкм

Наибольший обрабатываемый диаметр D=114мм

Припуск под обработку t=1,75мм

- определение рекомендуемой подачи по нормативам /19/

S0=0.7 мм/об

- определение подачи по паспорту станка

т.к. станок имеет бесступенчатое регулирование то,

S0=0.7 мм/об

- определение стойкости инструмента по нормативам / 19 / в мин.

- определение скорости резания V в м/мин и n числа оборотов шпинделя n в минуту

- определение рекомендуемой скорости по нормативам /19 /

(2.2)

где - табличное значение скорости , Vтаб=125 м/мин

- коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, К1=1,0

- коэффициент, зависящий от стойкости инструмента, К2=1,0

- коэффициент, зависящий от отношения длины резания к диаметру,

К3=1,05

Подставим в формулу (2.2) значения

- расчет числа оборотов шпинделя станка

(2.3)

Подставив значения в формулу (2.3) получим

- уточнение числа оборотов шпинделя по паспорту станка, принимаем

- уточнение скорости резания по принятому числу оборотов шпинделя /4/

 (2.4)

Второй переход.

Рассверлить отверстие выдерживая размеры 5 и 6 (рисунок 2.5). Режущий инструмент: сверло с СМП SD504-24-96-25R7 ISO 9766 пластина переферийная WCMX 040208-85, пластина центральная WCMX 030208-86.

Глубина резания при рассверливании определяется по формуле

(2.5)

где D - диаметр отверстия после рассверливания, D=26мм

d - диаметр отверстия до рассверливания, d=24,5мм

При сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбирают максимально допустимую по прочности сверла подачу /косил/ S=0,89 - 096 мм/об. При рассверливании отверстий подача, рекомендованная для сверления, может быть увеличена до двух раз. Принимаем подачу равной S=0,96 мм/об.

Скорость резания при рассверливании определяется по формуле /4/

(2.6)

где СV - коэффициент при рассверливании, зависящий от обрабатываемого материала и вида обработки, СV=44.7;

D - диаметр после рассверливания, D=26 мм;

Т - период стойкости инструмента, Т=200 мин;

t - глубина сверления, t=1 мм;

S - подача, S=0,96 мм/об;

q, m, x, y - показатели степеней, q=0.3, m=0.15, x=0.12, y=0.45;

KV - общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания, KV=0.75.

Подставив значения в формулу 2.7 получим

Частота вращения заготовки

(2.7)

Третий переход.

Точить наружную поверхность в размер 7 с фаской 8, выдерживая при этом размер 2 (рисунок 2.6). Режущий инструмент: резец проходной с СМП 2100 - 2190 - 2191 ГОСТ 26611 - 85; пластина 5703 ГОСТ 19078 - 80, Т15К6 ГОСТ 3882-73.

Исходные данные:

Шероховатость Rz =40мкм

Наибольший обрабатываемый диаметр D=110,5мм

Припуск под обработку t=0,3мм

- определение рекомендуемой подачи по нормативам /19 /

S0=0.25 мм/об

- определение подачи по паспорту станка

т.к. станок имеет бесступенчатое регулирование то,

S0=0.25 мм/об

- определение стойкости инструмента по нормативам / 13 / в мин.

- определение скорости резания V в м/мин и n числа оборотов шпинделя n в минуту

- определение рекомендуемой скорости по нормативам /13 /

- табличное значение скорости , Vтаб=135 мм/мин

- коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, К1=1,0

- коэффициент, зависящий от стойкости инструмента, К2=1,0

- коэффициент, зависящий от отношения длины резания к диаметру,

К3=1,05

Подставим значения в формулу (2.2)

- расчет числа оборотов шпинделя станка по формуле (2.3)

- уточнение числа оборотов шпинделя по паспорту станка, принимаем

- уточнение скорости резания по принятому числу оборотов шпинделя по формуле (2.4)

Четвертый переход.

Точить канавку в размеры 9 и 10, выдерживая размер 11 (рисунок 2.7).

Режущий инструмент: резец канавочный с СМП CFQL 2525K06; пластина LCMF 16050407; Р6М5 ГОСТ 19265-73.

- определение рекомендуемой подачи по нормативам /19 /

S0=0.09 мм/об

- определение подачи по паспорту станка

т.к. станок имеет бесступенчатое регулирование то,

S0=0.09 мм/об

- определение стойкости инструмента по нормативам / 19 / в мин.

- определение скорости резания V в м/мин и n числа оборотов шпинделя n в минуту

- определение рекомендуемой скорости по нормативам /19 /

- табличное значение скорости , Vтаб=190 м/мин

- коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, К1=1,0

- коэффициент, зависящий от стойкости инструмента, К2=1,0

- коэффициент, зависящий от отношения длины резания к диаметру,

К3=1,05

Подставим значения в формулу (2.2)

- расчет числа оборотов шпинделя станка по формуле (2.3)

- уточнение числа оборотов шпинделя по паспорту станка, принимаем

- уточнение скорости резания по принятому числу оборотов шпинделя

по формуле (2.4)

Пятый переход.

Расточить два отверстия в размер 15 и 16 с фаской 14, выдерживая размеры 12, 13 (рисунок 2.7). Режущий инструмент: резец расточной с СМП 2100 - 2190 - 2193 ГОСТ 26611 - 85, пластина 5801 ГОСТ 19078-80; Р6М5 ГОСТ 19265-73.

- определение рекомендуемой подачи по нормативам /19 /

S0=0.15 мм/об

- определение подачи по паспорту станка

т.к. станок имеет бесступенчатое регулирование то,

S0=0.15 мм/об

- определение стойкости инструмента по нормативам / 19 / в мин.

- определение скорости резания V в м/мин и n числа оборотов шпинделя n в минуту

- определение рекомендуемой скорости по нормативам /19 /

- табличное значение скорости , Vтаб=190 м/мин

- коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, К1=1,0

- коэффициент, зависящий от стойкости инструмента, К2=0,9

- коэффициент, зависящий от отношения длины резания к диаметру,

К3=0,85

Подставим значения в формулу (2.2)

- расчет числа оборотов шпинделя станка по формуле (2.3)

- уточнение числа оборотов шпинделя по паспорту станка, принимаем

- уточнение скорости резания по принятому числу оборотов шпинделя

по формуле (2.4)

Шестой переход.

Центровать четыре отверстия на глубину 1,6 мм, выдерживая размер Ш37±0,05. Режущий инструмент: центровочное сверло Ш3 мм 1200 - 1290 - 1291 ГОСТ 10902 - 77.

Режимы резания на центрование отверстий выбирают по карте 46/19/.

Подача S0=0,2 мм/об, скорость резания V=47,5 м/мин, мощность резания N=0,15 кВт.

Седьмой переход.

Сверлить четыре отверстия в размер Ш2,5мм на глубину 9мм. Режущий инструмент: сверло Ш2.5 мм 1200 - 1290 - 1292 ГОСТ 10902 - 77.

Режимы резания на сверление отверстий выбирают по карте 46/норматив часть 2/.

Подача S0=0,2 мм/об, скорость резания V=47,5 м/мин, мощность резания N=0,15 кВт.

Восьмой переход.

Нарезать резьбу в четырех отверстиях М3 - 7Н на глубину 8мм. Режущий инструмент: метчик машинный М3 1300 - 1390 - 1391 ГОСТ 9150 - 81).

Режимы резания на сверление отверстий выбирают по карте 50/норматив часть 2/.

Подача S0=0,5 мм/об, скорость резания V=19,6 м/мин, мощность резания N=0,1 кВт.

Определим основное, вспомогательное, подготовительно-заключительное и штучное времена./1/

Вспомогательное время, мин

Тв=Туст + Тпер + Тси	(2.8)

где Туст - время на установку, Туст=0,3 мин;

Тпер - время на переходы, Тпер=0,27 мин;

Тси - время на смену инструмента, Тси=0,5 мин.

Подставив значения в формулу 2.8, получим

ТВ=0,3+0,27+0,5=1,07 мин

Штучное время, мин:

,	(2.9)

где Тобс- время на обслуживание рабочего места.

,	(2.10)

где ТОРГ. ОБС. - время на организационное обслуживание, ТОРГ. ОБС=2,3 мин;

ТТЕХ.ОБС - время на техническое обслуживание ТОРГ. ОБС=3,8 мин;

ТНАЛ - время на обслуживание наладчиком ТНАЛ=2,6 мин.

Подставив значения в формулы 2.9 и 2.10

ТОБС = 2,3+3,8+2,6 = 7,8 мин.

ТШТ = 4,15Ч(1+7,8/100) =5,5мин.

Рассчитанные параметры сводят в таблицу 2.4

Таблица 2.4 - Режимы резания на 015 операцию

№ перехода	S, мм/об	V, м/мин	n, мин	Т0, мин	ТВ, мин	Тп.з., мин	Тшт., мин
1	0,7	125	340	4,15	0,28	1,07	5,5
2	0,96	90,6	1109,8
3	0,25	142	410
4	0,09	199,5	630,9
5	0,15	350	1780
6	0,2	47,5	1600
7	0,2	47,5	1600
8	0,5	19,6	400

Режимы резания на 020 токарную с ЧПУ операцию сведены в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 - Режимы резания на 020 операцию

№ перехода	S, мм/об	V, м/мин	n, мин	Т0, мин	ТВ, мин	Тп.з., мин	Тшт., мин
1	0,2	240	1500	1,42	0,75	1,2	3,37
2	0,18	145,4	1780
3	0,07	400	3500
4	0,2	47,5	1600
5	0,2	47,5	1600

Режимы резания на 025 комплексную операцию сведены в таблицу 2.6.

Таблица 2.7 - Режимы резания на 025 операцию

№ перехода	S, мм/об	V, м/мин	n, мин	Т0, мин.	ТВ, мин.	Тп.з, мин	Тшт, мин
1	2,5	70,3	5000	5	1,2	7,2	13,4
2	0,4	117	3500
3	0,3	276	3000
4	0,5	53	2500
5	0,6	138	5000
6	0,35	141	2900
7	0,4	230	4500
8	0,55	50	1000
9	1,25	17,6	700
10	1	18,8	600

3 Конструкторская часть

3.1 Обоснование выбора стандартизованного режущего инструмента

При выборе инструмента для обработки конкретных изделий в определенных условиях эксплуатации оптимальным с точки зрения повышения производительности труда, работоспособности, качества обработки в большинстве случаев будет тот инструмент, который специально создан для этих условий. В других условиях такой инструмент уже нельзя будет назвать оптимальным; более оптимальным станет инструмент, созданный специально для новых условий эксплуатации. Практика металлообработки может назвать миллионы разнообразных условий эксплуатации, однако в большинстве случаев для всего разнообразия условий используют ограниченное число наименований инструмента. Это оправдано тогда, когда затраты на создание и эксплуатацию специального инструмента не могут окупиться эффектом от его преимуществ. В этом случае целесообразно применение более дешевого, универсального с точки зрения области использования инструмента. Стандартизованный инструмент - инструмент общего, достаточно широкого назначения, способный успешно удовлетворять потребности металлообработки. Удельный вес инструмента общего назначения в общем объеме выпуска инструмента составляет большую часть.

Исходя из выше изложенного, целесообразно применить в разрабатываемом технологическом процессе стандартизованный инструмент: сверла, фрезы и резцы. В новом технологическом процессе применяется стандартизованный инструмент с МНП, так как сокращаются затраты на изготовление специального инструмента. Инструменты с МНП обеспечивают повышение стойкости, как минимум на 30%, что позволяет повысить скорость резания на 8 - 10 % и производительность труда на 6,5 %; возврат твердого сплава на переработку; экономический эффект 0,2 - 0,3 раз от одной МНП.

3.2 Расчет и проектирование специального режущего инструмента

3.2.1 Торцовая фреза с МНП

У детали корпус (АЛ9 ГОСТ 1583 - 93) необходимо обработать плоскость шириной 33, длиной 60 мм, обеспечивая при этом размер 66-0,74 и шероховатость Rz 80. В качестве заготовки используется отливка.

Рисунок 3.1 - Эскиз обрабатываемой заготовки

Вследствие невысоких требований к точности и шероховатости поверхности данная обработка является черновой, которую возможно осуществить фрезерованием.

Обработка выполняется на обрабатывающем центре Mycenter HX-500i

Необходимо выбрать конструкцию фрезы обработки глубиной резания t = 3,0 мм.

3.2.1.1 Выбор типа и конструкции фрезы

Для обработки плоскости корпуса наиболее целесообразно использовать торцевую фрезу. Торцевая фреза по сравнению с цилиндрической обладает преимуществами: большой поверхностью контакта с обрабатываемой поверхностью (в работе одновременно участвует большее количество зубьев фрезы); равномерностью фрезерования (происходит меньшее колебание нагрузки при фрезеровании); большой производительностью (в серийном производстве особо важно).

В последнее время широкое распространение получили сборные торцевые фрезы, оснащенные многогранными сменными пластинами, вследствие их существенных преимуществ по сравнению с напайными твердосплавными инструментами: повышенная прочность и стойкость режущего лезвия из-за отсутствия внутренних напряжений, возникающих при пайке; повышенную надежность, долговечность из-за постоянства геометрии и экономичность из-за того, что исключены такие операции, как пайка и заточка ножей (снижается количество брака при изготовлении), дает возможность использовать новые марки инструментального материала, в том числе трудно поддающихся пайке. Имеется возможность многократного использования корпуса фрезы. /9/

При торцевом фрезеровании для достижения производительных режимов резания диаметр фрезы D должен быть больше ширины фрезеруемой поверхности , отсюда диаметр фрезы определяем по формуле: /3/

, мм (3.1)

.

Принимаем диметр фрезы из стандартного ряда: D = 50 мм.

Проектируя сборные фрезы, окружной шаг зубьев, следовательно, и их число, необходимо выбирать таким, чтобы обеспечить размещение элементов крепления в корпусе. При обработке торцевой фрезой число зубьев ориентировочно рассчитывается по формуле:

; (3.2)

Выбираем корпус фрезы по ГОСТ 26595-85 “Фрезы торцевые с

механическим креплением многогранных пластин. Типы и основные размеры”.

Рисунок 3.2 - эскиз корпуса торцевой фрезы

3.2.1.2 Выбор узла крепления пластины

Черновые операции должны быть выполнены инструментом, который обеспечивает большой объем снимаемого металла при минимальном количестве проходов. В связи с этим, черновая обработка связана с большими нагрузками в процессе резания. Следовательно, главным требованием к конструкции крепления многогранных сменных пластин для чернового фрезерования является высокая надежность крепления. Этим требованиям удовлетворяет конструкция механического крепления пластины винтом с эксцентриком.

Крепление винтом с эксцентриком отличается простотой, малыми габаритами, минимальным числом элементов крепления, надежностью крепления, точностью позиционирования пластины в гнезде корпуса фрезы.

Ось конической поверхности головки винта поз. 2 сдвинута на 0,2 мм относительно оси резьбовой части винта, при этом коническая головка винта надежно прижимает пластину поз. 3 к опорной и боковым сторонам закрытого паза поз. 1.

Рисунок 3.3 - Эскиз узла крепления пластины винтом с эксцентриком

3.2.1.3 Выбор формы и размеров пластины

Вследствие больших нагрузок при черновом фрезеровании особенно важна прочность режущей кромки. Наибольшей прочностью режущих кромок обладают пластины без задних углов с односторонним расположением стружколомающих канавок.

Число граней пластины определяется по формуле /9/:

, (3.3)

где - главный угол в плане, град: = 450;

- вспомогательный угол в плане, град: = 270 .

.

Принимаем пятигранную форму пластины.

Для обеспечения эффективности операции фрезерования важно правильно выбрать размер пластины, что особенно важно при черновой обработке.

Рисунок 3.4 - Схема определения длины режущей кромки

Необходимая эффективная длина режущей кромки /9/:

, мм (3.4)

.

Чем больше радиус при вершине, тем выше прочность и стойкость пластины, поэтому выбираем пластину с максимально возможным радиусом.

Исходя из заданных условий, принимаем многогранную неперетачиваемую пластину: РNUТ 060312 ГОСТ 19042-80.

Р - форма пластины - пятигранная;

N - задний угол: б=0°;

U - класс точности;

Т - тип пластины - с односторонним расположением стружколомающих канавок и отверстие для винта с потайной головкой с углом 900;

06 - длина режущей кромки: l = 6,92 мм;

03 - толщина пластины: S = 3,18 мм;

12 - радиус при вершине: r = 1,2 мм.

Рисунок 3.5 - Эскиз пятигранной пластины PNUT 060312

3.2.1.4 Выбор материалы режущей части и корпуса фрезы

При черновом фрезеровании АЛ9 материал режущей части (многогранной неперетачиваемой пластины) принимаем в соответствии с - твердый сплав ВК8 ГОСТ 3882-74.

Химический состав материала ВК8 ГОСТ 3882-74:

- 8 % - кобальта, обеспечивает сплаву необходимую прочность;

- 92% - карбиды вольфрама, обеспечивают сплаву высокую твердость и теплостойкость.

Физико-механические свойства: плотность , предел прочности при изгибе , твердость (по Роквеллу) HRA не менее 87,5.

Материал для корпуса фрезы должен обладать достаточной прочностью и теплостойкостью, хорошо обрабатываться и обеспечивать точное соединение с режущей частью, а также быть дешевым и не содержать дефицитных элементов. Всем этим требованиям в полной мере отвечают легированные стали, поэтому

выбираем для корпуса фрезы сталь 40Х ГОСТ 4543-71 твердостью HRCэ 40…45.

Сталь 40Х применяется для изготовления корпусов, работающих в тяжелых условиях, при закалке в масле и отпуска обеспечивает сохранение точности пазов, в которые вставляются ножи или крепятся многогранные пластины.

3.2.1.5 Расчет параметров установки в корпусе фрезы

Необходимо определить положение плоскости N-N (рисунок 3.6), расположенной под углом относительно главной режущей кромки, в которой необходимо повернуть пластину на угол µ для получения заданных главного и вспомогательного задних углов.

При обработке чугуна торцевыми фрезами рекомендованное значение заднего угла 10 - 150: принимаем = = 100.

Положение плоскости N-N относительно главной режущей кромки определяется углом :

, (3.5)

где - угол при вершине пластины, град.

; (3.6)

;

; .

Угол наклона пластины определяем по формуле:

, (3.7)

; .

Значение угла и необходимы для фрезерования паза под пластину в корпусе фрезы, однако вместо угла удобнее пользоваться углом между осью торцевой фрезы и плоскостью N - N :

, град. (3.8)

.

Также необходимо знать значения радиального и осевого передних углов, которые определяются из рисунка 3.6

Если расстояние АК1 принять равным единицы АК1 = 1, то КК1 = tg µ; .

Тогда для торцевой фрезы углы и определяем по формуле /9/:

; (3.9)

; (3.10)

, = 1,950;

, =12,140.



Рисунок 3.6 - Параметры расположения опорной поверхности паза под пластину в корпусе инструмента

Угол наклона пластины в корпусе фрезы определяем как:

, (3.11)

; 12,130.

Так как пластины устанавливают в корпус инструмента, то смещение Е паза для пластины рассчитываем по формуле:

, (3.12)

где с - толщина многогранной неперетачиваемой пластины.

.

3.2.2 Сверло с МНП

Материал детали: сплав АЛ9 ГОСТ 1583 - 93;

Твердость: 60 НВ;

Диаметр отверстия после сверления Ш26мм Н14;

Диаметр отверстия до сверления Ш24,5 мм;

Для сверления отверстия в заготовке применяем сверло со сменными пластинами. Твердосплавные сверла с напайными пластинами имеют ряд недостатков:

- необходимость переточки, которая непосредственно сложна;

- ограниченность числа переточек;

- низкая точность при сверлении сверлами с напайными пластинами;

Указанные недостатки в значительной степени устранимы в сборных конструкциях сверл с МНП.

В конструкциях сверл диаметром от 15 мм до 50 мм две сменные многогранные пластины установлены ассиметрично относительно оси корпуса. Одна из пластин обеспечивает съем металла у оси отверстия, а вторая формирует наружную цилиндрическую поверхность отверстия.

Сверло с МНП представлено на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 - Сверло с МНП

Режущие кромки центральной пластины расположены строго в плоскости проходящей через ось сверла, а у переферийной пластины оси расположены выше осевой плоскости на величину f.