Составление технологического процесса изготовления детали простой формы методом точения и фрезерования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Составление технологического процесса изготовления детали простой формы методом точения и фрезерования

Дисциплина: Технология конструкционных материалов

Содержание:

1. Задание

2. Выбор заготовки

3. Выбор металлорежущего станка

4. Выбор инструмента

4.1 Режущий инструмент

4.2 Измерительный инструмент

5. Выбор крепёжного приспособления и способа крепления

6. Выбор материала режущей части резцов и их период стойкости

7. Обработка на токарном станке

7.1 Расчёт режимов резания

7.3 Расчёт усилий резания

7.2 Выбор значение подачи

7.4 Расчёт мощности станка

7.5 Расчёт основного технологического времени

8. Обработка на фрезерном станке

9. Составление технологической карты обработки

1. Задание

Составить технологический процесс изготовления детали простой формы методом точения и фрезерования, материал детали - Ст. 55, заготовка - пруток.

2. Выбор заготовки

Типоразмер заготовки при обработке заданной детали выбираем, исходя из следующих положений:

- припуск на обработку зависит от вида обработки (окончательная или предварительная). Если обработка окончательная, то припуск выбирают от 2 до 3 мм, в случае предварительной обработки припуск выбирают от 3 до 5 мм.

Необходимо помнить, что окончательная обработка не обязательно может быть высокого класса шероховатости.

Для данной детали выбираем пруток из стали марки 55 со следующими размерами:

длина прутка

Lпр = Lдет + Нотр + 15,

гдеLпр - длина прутка, мм;

Lдет - длина детали, мм;

Нотр - размер на отрезание детали.

Lпр = 195 + 5 + 15 = 215 (мм).

диаметр прутка

Dпр = Dдет + Нобр,

гдеDпр - диаметр прутка, мм;

Dдет - диаметр детали, мм;

Нобр - припуск на обработку детали, принимаем 2 мм.

Dотл = 30 + 2 = 32 (мм).

3. Выбор металлорежущего станка

Тип и модель станка выбираем в зависимости от выполняемой операции и габаритных размеров детали и заготовки. Техническая характеристика некоторых распространенных токарно-винторезных и фрезерных станков приведена в приложении [1].

Однако в технической характеристике (паспорте) станка указывают только минимальное и максимальное значение подачи S1,...Sz и частоты вращения шпинделя n1,....nz, а также их количество. Поэтому определяем промежуточные значения подачи и частоты вращения шпинделя, которые на данном станке образуют ряд по закону геометрической прогрессии. Для определения промежуточного значения необходимо находим знаменатель геометрической прогрессии:

S1 = Smin;S2 = S1ц;S3 = S1ц2;…Sz = Smах = S1цz-1,

n1 = nmin;n2 = n1ц;n3 = n1ц2;…nz = nmах = n1цz-1,

где ц -- знаменатель геометрической прогрессии;

z -- число членов прогрессии (количество подач или частот вращения шпинделя).

Стандартизированы следующие знаменатели рядов ц, принятые в станкостроении: 1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 1,58; 1,78; 2.

Для нашей детали подходит токарно-винторезный станок модели 1А616 со следующими характеристиками, указанными в таблице

Таблица - Техническая характеристика станка 1А616

показатель	Значение показателя
Наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм	320
Расстояние между центрами, мм	710
Число ступеней частоты вращения шпинделя	21
Частота вращения шпинделя, об/мин	9 - 1800
Число ступеней подач суппорта	16
Подача суппорта, мм/об: продольная поперечная	0,065 - 0,910 0,065 - 0,910
Мощность главного электродвигателя, кВт	4
КПД станка	0,75
Наибольшая сила подачи, Н	1500

По формуле находим знаменатель геометрической прогрессии:

Рассчитываем значение подач по ступеням, принимая, что для обработки стали практически подача равна

- при черновой обработке > 0,3 мм/об;

- при чистовой обработке < 0,3 мм/об:

S1 = 0,065 (мм/об);

S2 = 0,065 · 1,19 = 0,078 (мм/об);

S3 = 0,078 · 1,19 = 0,092 (мм/об);

S4 = 0,092 · 1,19 = 0,110 (мм/об);

S5 = 0,11 · 1,19 = 0,131 (мм/об);

S6 = 0,131 · 1,19 = 0,157 (мм/об);

S7 = 0,157 · 1,19 = 0,187 (мм/об);

S8 = 0,187 · 1,19 = 0,223 (мм/об);

S9 = 0,223 · 1,19 = 0,266 (мм/об);

S10 = 0,266 · 1,19 = 0,317 (мм/об);

S11 = 0,317 · 1,19 = 0,378 (мм/об);

S12 = 0,378 · 1,19 = 0,450 (мм/об);

S13 = 0,45 · 1,19 = 0,537 (мм/об);

S14 = 0,537 · 1,19 = 0,640 (мм/об);

S15 = 0,640 · 1,19 = 0,763 (мм/об);

S16 = 0,763 · 1,19 = 0,910 (мм/об).

Для черновой обработки выбираем ступень S11 = 0,378 (мм/об); а для чистовой - S8 = 0,223 (мм/об).

Определяем частоту вращения по ступеням, исходя из технических характеристик станка:

n1 = 9 (об/мин);

n2 = 9 · 1,3 = 11,7 (об/мин);

n3 = 11,7 · 1,3 = 15,3 (об/мин);

n4 = 15,3 · 1,3 = 19,9 (об/мин);

n5 = 19,9 · 1,3 = 26 (об/мин);

n6 = 26 · 1,3 = 34 (об/мин);

n7 = 34 · 1,3 = 44 (об/мин);

n8 = 44 · 1,3 = 58 (об/мин);

n9 = 58 · 1,3 = 75 (об/мин);

n10 = 75 · 1,3 = 98 (об/мин);

n11 = 98 · 1,3 = 127 (об/мин);

n12 = 127 · 1,3 = 166 (об/мин);

n13 = 166 · 1,3 = 216 (об/мин);

n14 = 216 · 1,3 = 282 (об/мин);

n15 = 282 · 1,3 = 368 (об/мин);

n16 = 368 · 1,3 = 479 (об/мин);

n17 = 479 · 1,3 = 624 (об/мин);

n18 = 624 · 1,3 = 813 (об/мин);

n19 = 813 · 1,3 = 1060 (об/мин);

n20 = 1060 · 1,3 = 1381 (об/мин);

n21 = 1381 · 1,3 = 1800 (об/мин).

В качестве расчётной принимаем для черновой обработки n15 = 368, для чистовой - n16 = 479 об/мин, для отрезки заготовки - n14 = 282 (об/мин);

Для фрезерования принимаем горизонтальный станок модели 6М81Г со следующими характеристиками, показанными в таблице

Таблица - Техническая характеристика станка 6М81Г

показатель	Значение показателя
Рабочая поверхность стола, мм	380 х 1250
Число ступеней шпинделя	18
Частота вращения шпинделя, об/мин	31 - 1600
Число ступеней подач	18
Подача стола, мм/мин: продольная поперечная	25 - 1250 8,3 - 416
Мощность главного электродвигателя, кВт	7,5
КПД станка	0,75
Наибольшая сила подачи, Н	15000

Определяем частоту вращения по ступеням, исходя из технических характеристик станка:

n2 = 31 · 1,26 = 39,1 (об/мин);

n3 = 39,1 · 1,26 = 49,3 (об/мин);

n4 = 49,3 · 1,26 = 62,2 (об/мин);

n5 = 62,2 · 1,26 = 78,4 (об/мин);

n6 = 78,4 · 1,26 = 99 (об/мин);

n7 = 99 · 1,26 = 125 (об/мин);

n8 = 125 · 1,26 = 157 (об/мин);

n9 = 157 · 1,26 = 198 (об/мин);

n10 = 198 · 1,26 = 250 (об/мин);

n11 = 250 · 1,26 = 315 (об/мин);

n12 = 315 · 1,26 = 398 (об/мин);

n13 = 398 · 1,26 = 502 (об/мин);

n14 = 502 · 1,26 = 633 (об/мин);

n15 = 633 · 1,26 = 798 (об/мин);

n16 = 798 · 1,26 = 1006 (об/мин);

n17 = 1006 · 1,26 = 1269 (об/мин);

n18 = 1269 · 1,26 = 1600 (об/мин).

По формуле находим знаменатель геометрической прогрессии:

Рассчитываем значение подач по ступеням:

S1 = 25 (мм/мин);

S2 = 25 · 1,26 = 31,5 (мм/мин);

S3 = 31,5 · 1,26 = 39,6 (мм/мин);

S4 = 39,6 · 1,26 = 49,9 (мм/мин);

S5 = 49,9 · 1,26 = 62,8 (мм/мин);

S6 = 62,8 · 1,26 = 79,0 (мм/мин);

S7 = 79 · 1,26 = 99,4 (мм/мин);

S8 = 99,4 · 1,26 = 125 (мм/мин);

S9 = 125 · 1,26 = 158 (мм/мин);

S10 = 158 · 1,26 = 198 (мм/мин);

S11 = 198 · 1,26 = 250 (мм/мин);

S12 = 250 · 1,26 = 314 (мм/мин);

S13 = 314 · 1,26 = 396 (мм/мин);

S14 = 396 · 1,26 = 498 (мм/мин);

S15 = 498 · 1,26 = 627 (мм/мин);

S16 = 627 · 1,26 = 789 (мм/мин);

S17 = 789 · 1,26 = 993 (мм/мин);

S18 = 993 · 1,26 = 1250 (мм/мин).

4. Выбор инструмента

4.1 Режущий инструмент

Тип инструмента выбирается в соответствии с выполняемой операцией и переходом. Материал режущей части резца нужно выбирать в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала и характера работы.

Для обработки пластичных материалов (стали и др.) чаще всего применяют металлокерамические твёрдые сплавы группы ТК-Т5К10, Т15К6, Т30К4 и др. Для обработки хрупких материалов (чугун, бронза и др.) применяют материалы группы ВК-ВКЗ, ВК6, ВК8 и др.

Геометрические параметры режущей части резца определяются в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала, материала режущей части инструмента, условий обработки и требуемой шероховатости обрабатываемой поверхности.

Одной из главных характеристик работоспособности режущего инструмента является период стойкости, так как он оказывает решающее влияние на выбор режимов резания. Стойкостью называется период работы режущего инструмента от заточки до переточки.

Период стойкости колеблется в значительных пределах. Для резцов из быстрорежущей стали период стойкости принимают равным 60 мин; для резцов с пластинкой из твердого сплава 90-120 мин.

Для фрез цилиндрических и пазовых из быстрорежущей стали -- 120 мин, а со вставными ножами из твёрдого сплава -- 180-540 мин.

На величину стойкости инструмента существенно влияет смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ). Как правило, применение СОЖ облегчает стружкообразование и снижает температуру в зоне резания, что в значительной степени повышает стойкость инструмента.

Для нашей детали выбираем:

для токарной обработки:

- резец токарный проходной прямой правый, материал рабочей части сплав Т15К6, материал корпуса резца Ст. 55, длина резца 100 мм;

- для подрезания торцов - подрезной резец из того же сплава,

- для центрирования отверстий детали - спиральное центровочное сверло из быстрорежущёй стали Р18 по ГОСТ 2092-77. O 5 мм.

В качестве дополнительной оснастки выбираем:

- патрон самоцентрирующийся трёхкулачковый по ГОСТ 2675-80;

- подвижный люнет;

- задний центр ГОСТ 18880-75.

для фрезерования - цилиндрическую фрезу из быстрорежущей стали ГОСТ 17025-71 O 100 мм, ширина зуба 10 мм.

В качестве дополнительной оснастки выбираем:

- тисы станочные с ручным приводом по ГОСТ 14904-80.

4.2 Измерительный инструмент

На применение измерительного инструмента большое влияние оказывает точность размеров обрабатываемой детали. Как правило, при токарной и фрезерной обработке точность размеров находится в пределах 0,05-0,1 мм. Поэтому, вполне достаточно применение штангенциркуля ШЦ-1 -- 0-200 ГОСТ 166-80 с ценой деления 0,1 мм.

5. Выбор крепёжного приспособления и способа крепления

Обрабатываемая заготовка крепится на станке при помощи приспособлений. Большое значение при выборе приспособлений имеют размеры детали и серийность производства.

В зависимости от соотношения длины детали к её диаметру различают несколько способов крепления её на станке:

а) отношение L/D < 4, крепление производится только в патроне токарного станка;

б) отношение L/D больше 4, но менее 10, крепление производится в патроне и при помощи заднего центра;

в) отношение L/D > 10, крепление производится в патроне, заднем центре и люнете (подвижном или неподвижном).

В нашем случае L/D = 195 / 15 = 13 > 10 - крепление производится в патроне, заднем центре и подвижном люнете.

6. Выбор материала режущей части резцов и их период стойкости

технологический процесс деталь точение фрезерование

К основным параметрам режима резания относятся скорость главного движения резания, скорость подачи и глубина резания.

Скорость главного движения резания (или скорость резания) определяется максимальной линейной скоростью главного движения режущей кромки инструмента. Эта скорость выражается в м/с.

Рисунок - Схемы определения максимальной скорости режущей кромки инструмента хе, формы поверхности резания R и глубины резания h при обработке: а - точением; б - сверлением; в - фрезерованием; г - строганием; д- протягиванием; е - хонингованием; ж - суперфинишированием

Если главное движение резания вращательное, как при точении, сверлении, фрезеровании и шлифовании, то скорость резания будет определяться линейной скоростью главного движения наиболее удаленной от оси вращения точки режущей кромки -- максимальной линейной скоростью главного движения (см. рис.):



где D - максимальный диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, определяющий положение наиболее удаленной от оси вращения точки режущей кромки, м;

щ - угловая скорость, рад/с.

Выразив угловую скорость щ через частоту вращения шпинделя станка, получим:

v = рnD

При строгании и протягивании скорость резания v определяется скоростью перемещения строгального резца и протяжки в процессе резания относительно заготовки.

При хонинговании и суперфинишировании скорость резания определяется с учётом осевого перемещения (см. рис., е, ж) инструмента.

Скорость резания оказывает наибольшее влияние на производительность процесса, стойкость инструмента и качество обработанной поверхности.

Подача инструмента определяется ее скоростью vs. В технологических расчётах параметров режима при точении, сверлении, фрезеровании и шлифовании используется понятие подачи на один оборот заготовки So и выражается в мм/об. Подача на оборот численно соответствует перемещению инструмента за время одного оборота:

При строгании подача определяется на ход резца. При шлифовании подача может указываться на ход или двойной ход инструмента. Подача на зуб при фрезеровании определяется числом зубьев Z инструмента и подачей на оборот:

Глубина резания А определяется расстоянием по нормали от обработанной поверхности заготовки до обрабатываемой, мм. Глубину резания задают на каждый рабочий ход инструмента. При точении цилиндрической поверхности глубину резания определяют как полуразность диаметров до г: после обработки:

где d - диаметр обработанной поверхности заготовки, мм. Величина подачи и глубина резания определяют производительность процесса и оказывают большое влияние на качество обрабатываемой поверхности.

К технологическим параметрам процесса относятся геометрия режущего инструмента, силы резания, производительность обработки и стойкость инструмента.

Геометрические параметры режущего инструмента определяются углами, образуемыми пересечением поверхностей лезвия, а также положением поверхностей режущих лезвий относительно обрабатываемой поверхности и направлением главного движения. Указанные параметры идентичны для различных видов инструмента, что позволяет рассмотреть их на примере резца, используемого при точении.

Углы резца по передним и задним поверхностям измеряют в определенных координатных плоскостях. На рисунке, а изображены координатные плоскости при точении, а на рис, б углы резца в статике.

Главный передний угол г -- угол между передней поверхностью лезвия и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания; главный задний угол б - угол между задней поверхностью лезвия и плоскостью резания; угол заострения в - угол между передней и задней поверхностями. Из принципа построения углов следует, что

б + в + г = р/2,

Угол наклона режущей кромки X -- угол в плоскости резания между режущей кромкой и основной плоскостью.

Углы в плане: главный угол в плане ц - угол в основной плоскости между следом плоскости резания и направлением продольной подачи; вспомогательный угол в плане ц' - угол в основной плоскости между вспомогательной режущей кромкой и обработанной поверхностью.

Рисунок - Геометрические параметры токарного резца: а - координатные плоскости; б - углы резца в статике; 1 - плоскость резания Рп; 2 - рабочая плоскость Рs; 3 - главная несущая плоскость Рt; 4 - основная плоскость Pv

Геометрические параметры режущего инструмента оказывают существенное влияние на усилие резания, качество поверхности и износ инструмента. Так, с увеличением угла у инструмент легче врезается в материал, снижаются силы резания, улучшается качество поверхности, но повышается износ инструмента. Наличие угла а снижает трение инструмента о поверхность резания, уменьшая его износ, но чрезмерное его увеличение ослабляет режущую кромку, способствуя ее разрушению при ударных нагрузках.

Для нашей детали (пруток из стали 55) принимаем материал режущей части резца твёрдый сплав Т15К6, твёрдость НВ750, период стойкости 120 мин.

Для нашей детали из стали назначаем угол = +15°, угол ц = 90°.

7. Обработка на токарном станке

7.1 Расчёт режимов резания

Расчёт режимов резания выполняем по каждому переходу. Если переход состоит из двух проходов -- чернового (предварительного) и чистового (окончательного), то скорость резания и число оборотов шпинделя станка рассчитываем для каждого прохода отдельно. Если число черновых проходов более двух, то скорость резания и число оборотов шпинделя станка для второго и последующих черновых проходов не рассчитываем. В этих случаях задаёмся числом оборотов шпинделя первого чернового прохода и рассчитываем по нему фактическую скорость резания.

В качестве первого перехода при точении всегда выполняется подрезка торца. Если выбранная заготовка закрепляется только в патроне станка, то подрезка торца проводится при закреплении на установочную длину. При закреплении заготовки в патроне и заднем центре станка, подрезка торца проводится при установке заготовки с вылетом от патрона на 5 -- 10 мм.

При закреплении заготовки в заднем центре на её торцевой поверхности выполняем центровочное отверстие для закрепления заднего центра. После подрезки торца следующий переход -- центрование отверстия специальным центровочным сверлом. При выполнении данного перехода задаёмся числом оборотов шпинделя станка при подрезке торца, а скорость резания, глубину резания и технологическое время не рассчитываем. Подачу выполняем вручную и поэтому технологическим временем задаёмся в пределах 0,1 минуты.

Глубина резания -- это толщина слоя металла, срезаемого за один проход резца. Обозначается t, мм. Выбор глубины резания зависит от требуемого класса шероховатости поверхности детали и величины припуска. Припуск до 2-3 мм срезается за один проход. Если он более 3 мм, то припуск срезается за два прохода: один черновой (предварительный) и второй чистовой (окончательный).

Глубина резания при черновом проходе принимается 0,75-0,85 от припуска.

При наружном точении и расточке внутренних отверстий

где D -- диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

d -- диаметр обработанной поверхности, мм.

При подрезке торца глубину резания принимают от 1 до 2 мм, а при отрезании глубина резания принимается равной длине режущей кромки отрезного резца.

Подача s, мм/об, -- величина перемещения режущей кромки резца за один оборот детали. Она зависит от требуемого класса шероховатости, механических свойств обрабатываемой детали и свойств режущего инструмента. Численные величины подач при черновой и чистовой обработках приведены в таблицах справочников и общемашиностроительных нормативов, указанных в рекомендуемой литературе.

Практически подача для обработки стали принимается

-- при черновой обработке > 0,3 мм/об;

-- при чистовой обработке < 0,3 мм/об.

Для обработки чугунов и других хрупких материалов:

-- при черновой обработке > 0,4 мм/об;

-- при чистовой обработке < 0,4 мм/об.

Выбранная подача должна быть скорректирована по паспорту металлорежущего станка. Необходимо соблюдать условие, чтобы

Sст < S.

Заготовка - стальной пруток O 63 мм.

Для подрезки торца принимаем глубину резания t1,7 = 2 мм с обоих сторон детали за 2 прохода.

Для первого прохода токарным резцом, учитывая, что припуск от 2 до 3 мм срезается за один проход,

Для последующих проходов определяем толщину снимаемого слоя:

гдеDmах - диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

dд - диаметр детали, мм.

Принимаем число черновых проходов i = 5

Окончательных проходов i = 1

Для снятия фаски на правом торце детали принимаем глубину резания t5 = 3 мм, подача - вручную.

Отрезание заготовки от прутка производим отрезным резцом шириной В = 7 мм, подача - S3 = 0,092 (мм/об);

Далее переустанавливаем заготовку в патроне на 180°.

Черновая обработка:

Окончательная обработка:



Принимаем число черновых проходов i = 3, чистовых i = 1:

7.2 Выбор значение подачи

Для первого и седьмого прохода принимаем подачу для точения Sст = 0,378 (мм/об).

Для черновых проходов (2 и 7) принимаем подачу для точения Sст = 0,378 (мм/об).

Для отрезки детали от прутка принимаем Sст = 0,092 (мм/об).

Для чистовых проходов Sст = 0,223 (мм/об).

Расчётная скорость резания при точении V , м/мин вычисляется по эмпирической формуле:

где Cv -- коэффициент, зависящий от качества обрабатываемого материала и материала режущей части инструмента;

Кv -- поправочный коэффициент, учитывающий реальные условия резания;

Т -- принятый период стойкости инструмента, мин.

m, Xv, Yv -- показатели степени.

Поправочный коэффициент

Кv = КМv · КИv · КТ · КПv ,

где KMv-- поправочный коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала;

КИv -- поправочный коэффициент, зависящий от материала режущей части инструмента;

КТ -- поправочный коэффициент, учитывающий влияние периода стойкости резца;

КПv -- поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки.

При точении резцом, оснащенным твёрдым сплавом, для стали

для чугуна

Значения предела прочности и твёрдости обрабатываемых материалов находим в справочных данных

- для черновой обработки с коркой

Кч v = 1 · 1 · 0,87 · 0,8 = 0,7.

- для чистовой обработки

Кч v = 1 · 1 · 0,87 · 1 = 0,87.

Определив поправочный коэффициент, находим скорость резания в зависимости от принятых значений стойкости, глубины резания и подачи (по станку). Значения Cv, Xv, Yv, m приведены в таблице.

Скорость резания находим для каждого перехода. При точении фаски её принимаем по диаметру, на котором происходит обработка. При обработке конических отверстий скорость резания рассчитываем по наибольшему диаметру конуса.

Vр4 и Vр4 не рассчитываем, т.к. подача производится вручную.

После определения расчётной скорости резания проверяем возможность осуществления её на выбранном станке. Для этого находим значение расчётной частоты вращения шпинделя станка nр, об/мин:



где Vр -- расчётная скорость резания, м/мин;

D -- диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

Полученное значение расчётной частоты вращения шпинделя сравниваем с имеющимся на станке и принимаем ближайшее минимальное (см. приложение [1]) nст< n .

На практике при черновой обработке на любом токарном станке частоту вращения шпинделя не применяют более 500-600, а при чистовой не более 800 об/мин.

по рассчитанным ранее значениям принимаем n1 = 479 об/мин.

Принимаем n2 = 479 об/мин.

Принимаем n3 = 624 об/мин.

Для отрезания детали принимаем n5 = 368 об/мин.



Принимаем n6 = 479 об/мин.

Принимаем n7 = 624 об/мин.

По принятому значению частоты вращения шпинделя nст находим фактическую скорость резания Vф ,м/мин:



При подрезке торца глубину резания принимаем 2 мм, проходным отогнутым резцом с углом в плане ц = 45°. Число оборотов устанавливаем n = 479 об/мин.

7.3 Расчёт усилий резания

Силу резания Pz, МПа определяем только для самого нагруженного прохода, где наибольшая подача и глубина резания.

Рz = 10 · Ср · tХр · SYр · Vфпр · Кр ,

Поправочный коэффициент

Кр = Кмр · Кцр ,

где Кмр -- поправочный коэффициент на обрабатываемый материал;

Кцр - поправочный коэффициент на главный угол в плане резца.

Значения Ср, Хр, Yр, и nр при точении приведены в таблице

По формуле рассчитываем силу резания для второго прохода

Кр2 = 1 · 1,08 = 1,08.

Рz2 = 10 · 300 · 2,81 · 0,3780,75 · 69,2-0,15 · 1,08 = 2313 (Н).

Возможность осуществления на станке 1М61 принятого режима резания проверяем сопоставлением расчётного значения усилия подачи, определённого по формуле

Рz = 0,3 Pz,

Рz2 = 0,3 · 2313 = 694 (Н).

со значением силы РХст, допускаемой механизмом подачи выбранного станка и указанной в его паспорте

Необходимо, чтобы

PХст > PХ.

694 < 2100 (Н). Условие выполняется.

7.4 Расчёт мощности станка

Эффективную мощность на резание Nэ, кВт, определяют по формуле:

Потребная мощность на шпинделе станка (кВт):

где зст -- КПД станка

Коэффициент использования станка по мощности главного электродвигателя:

где Nст -- мощность главного электродвигателя станка, кВт



7.5 Расчёт основного технологического времени

Основное технологическое время на обработку То(мин) рассчитываем для всех проходов. При точении фасок её принимаем от 5 до 10 с.

где L -- расчётная длина обработки поверхности, мм;

nCT -- частота вращения заготовки, об/мин;

Sст -- подача, мм/об;

i -- количество проходов.

Расчётная длина обработки при точении, мм,

L = l + 11 +12,

где 1 -- длина детали (чертёжный размер), мм. При подрезке торца и отрезании это половина диаметра заготовки;

11 -- величина врезания инструмента, мм;

12-- величина перебега инструмента, мм;

11 = t · сtц,

12 = (2 - 3) · Sст,

гдец -- главный угол в плане, град.

12 = 86 (мм);

12 1 = 1,5 · 1 = 1,5 (мм);

12 2 = 2,5 · 0,378 = 0,95 (мм);

L2 = 86 + 1,5 + 0,95 = 88,45 (мм).

13 = 29 (мм);

13 1 = 2,8 · 1 = 2,8 (мм);

13 2 = 2,5 · 0,378 = 0,95 (мм);

L2 = 29 + 2,8 + 0,95 = 32,75 (мм).

14 = 29 (мм);

14 1 = 1 · 1 = 1 (мм);

14 2 = 2,5 · 0,223 = 0,56 (мм);

L4 = 29 + 1 + 0,56 = 30,56 (мм).

15 = 30/2 = 15 (мм);

15 1 = 3 · 1,55 = 4,65 (мм);

15 2 = 2,5 · 0,5 = 1,25 (мм);

L5 = 15 + 4,65 + 1,25 = 20,9 (мм).

16 = 60/2 = 30 (мм);

16 1 = 7 · 0 = 0 (мм);

16 2 = 2,5 · 0,092 = 0,23 (мм);

L6 = 30 + 0 + 0,23 = 30,23 (мм).

18 = 30 (мм);

18 1 = 3 · 1 = 3 (мм);

18 2 = 2,5 · 0,378 = 0,95 (мм);

L8 = 30 + 3 + 0,95 = 33,95 (мм).

19 = 30 (мм);

19 1 = 1 · 1 = 1 (мм);

19 2 = 2,5 · 0,223 = 0,56 (мм);

L9 = 30 + 1 + 0,56 = 31,56 (мм).

Тт - подрезку торца принимаем 0,1 мин;

Т0 = 2 · 0,1 + 0,49 + 0,9 + 0,22 + 0,07 + 0,89 + 0,56 + 0,23 = 3,56 (мин).

8. Обработка на фрезерном станке

Необходимо определить основные характеристики режимов резания при фрезеровании.

Глубина резания t, мм, зависит от припуска на обработку и требуемого класса шероховатости обработанной поверхности. При припуске более 5 мм фрезерование выполняют за два прохода, оставляя на чистовую обработку 1-1,5 мм.

Величину подачи выбираем по справочным таблицам в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала, режущего инструмента и требуемого класса шероховатости поверхности. Ориентировочно величину подачи на один зуб фрезы при обработке стали принимают равной 0,06-0,6 мм, а для чугуна -- 0,1-0,6 мм. Минимальные величины подач соответствуют чистовому фрезерованию, а максимальные -- черновому.

Расчётную скорость резания Vр, м/мин определяют по эмпирической формуле:

где Kv -- поправочный коэффициент;

D -- диаметр фрезы, мм;

В -- ширина фрезерования, мм;

Z -- количество зубьев фрезы.

Ориентировочно может быть принято:

-- цилиндрические фрезы:

Z = К · D05,

где К -- коэффициент, зависящий от условий работы и конструкции фрезы (целиковые крупнозубые для грубой обработки - 1,02, мелкозубые для чистовой обработки - 2, сборные мелкозубые для чистовой -0,9, крупнозубые - 0,8);

-- торцовые фрезы:

Z = 1,2 · D0,5,

-- концевые фрезы:

Z = D0,5,

(число зубьев не менее 3).

Поправочный коэффициент

Кv =Кмv · Киv · Кnv,

Значения Сv, qv, Xv, Yv, Nv, щv, приведены в таблице

Показатель степени m при периоде стойкости Т при фрезеровании стали и фрезеровании твёрдыми сплавами торцовыми, прорезными и шпоночными фрезами чугуна равен 0,2, во всех других случаях -- 0,3.

Значение Kmv, Kиv, Knv определяют по формулам и таблицам

Расчётная частота вращения шпинделя станка (об/мин):

Полученное значение расчётной частоты вращения шпинделя сравниваем с имеющимися на металлорежущем станке и принимаем ближайшее минимальное: nст < n .

При определении подачи следует помнить, что при фрезеровании различают три вида подач: Sм -- подача в минуту, м/мин; So -- подача на оборот, мм/об; Sz -- подача на один зуб фрезы, мм/зуб.

Расчётную минутную подачу (м/мин) определяем по формуле

Sм = Sо · nст = Sz · Z · nст,

где nст -- фактическая частота вращения шпинделя, об/мин;

Z -- число зубьев фрезы.

Для определения поправочных коэффициентов используют те же формулы, что и при точении.

Фрезерование выполняем: 2 прохода по 4 мм - черновая обработка и один проход по 0,8 мм - чистовая обработка, четыре раза, поворачивая деталь на 90° вокруг оси вращения.

Принимаем число зубьев для цилиндрической прямозубой сборной фрезы

D = 100 мм, В = 20 мм по формуле

- для черновой обработки

Zчерн = 0,8 · 1000,5 = 8 (зубьев);

- для чистовой обработки

Zчист = 0,9 · 1000,5 = 9 (зубьев).

Определяем по формуле (7.5) поправочный коэффициент для расчёта скорости резания: Кv = 1 · 1 · 1 = 1.

Расчётную скорость резания Vр, м/мин определяем по формуле

- для черновой обработки

для чистовой обработки



Расчётную частоту вращения шпинделя станка (об/мин) определяем

- для черновой обработки

Принимаем ближайшую минимальную n = 157 (об/мин).

- для чистовой обработки

Принимаем ближайшую минимальную n = 502 (об/мин).

После того, как по паспорту станка будет выбрана частота вращения шпинделя, определяем значение минутной подачи, корректируем её по паспорту станка и принимаем ближайшее минимальное -- SMcr < SM.

Величину подачи на один зуб цилиндрической прямозубой фрезы для стали марки 45 принимаем для черновой обработки 0,6 мм; для чистовой - 0,1 мм.

Расчётную подачу (м/мин) определяем по формуле

Sчерн м = 0,6 · 8 · 157 = 49,3 (м/мин).

Принимаем ближайшую минимальную Sчерн м = 39,6 (м/мин).

Sчист м = 0,06 · 9 · 502 = 271 (м/мин).

Принимаем ближайшую минимальную Sчист м = 250 (м/мин).

Фактическая скорость резания, м/мин:



Сила резания:

Рz = 10 Ср · tХр · SzYр · ВИр · Z · Dqр · Кр, (Н),

Значения коэффициента Кр = Кмр для стали и чугуна приведены в таблице, а значения коэффициентов Ср , Xр , Yр , Ир , qр приведены в таблице.

Для определения возможности осуществления на выбранном станке принятых режимов резания сравниваем значение силы подачи с силой, допускаемой механизмом подачи станкА.

Для цилиндрической фрезы:

Рх = (1 - 1,2)Pz, (H),

Для торцевой фрезы:

Рх = (0,3 - 0,4)Рz, (Н).

Требуется, чтобы Рхст > Рх.

По формуле определяем фактическую скорость резания, м/мин:

Определяем силу резания

Рчерн z = 10 · 68 · 40,86 · 0,60,74 · 201 · 8 · 100-0,86 · 1 = 585 (Н).

Для цилиндрической фрезы:

Рх = 1,2 · 585 = 702 (H)

Рх = 702 < 15000 (Н).

Условие выполняется.

Эффективную мощность на шпинделе станка (кВт) рассчитываем для самого нагруженного перехода

Потребная мощность на шпинделе станка (кВт):

где зст -- КПД станка

Коэффициент использования станка по мощности:

где NCT -- мощность главного электродвигателя.

По формуле определяем эффективную мощность на шпинделе станка

Потребная мощность на шпинделе станка

Коэффициент использования станка по мощности

Основное технологическое время (мин):

где L -- расчётная длина обрабатываемой поверхности, мм.

L = 1 + 11 + 12,

где 1 -- действительная длина обрабатываемой поверхности (чертёжный размер), мм;

11 -- величина врезания, мм;

12 -- величина перебега, мм.

Sмст -- минутная подача по паспорту станка, мм/мин;

i -- количество проходов.

При фрезеровании торцевой фрезой:

11 = D; 12 = 2 - 4 мм;

цилиндрической и дисковой фрезой:

11 = vt (D -t); 12 = 2 - 5 мм;

концевой и пазовой фрезой:

11 = D/2;12 = 1 - 5 мм.

Определяем расчётные длины обрабатываемой поверхности при черновом и чистовом фрезеровании:

1черн 2 принимаем 4 мм.

1чист 2 принимаем 2 мм.

Lчерн = 42,4 + 19,6 + 4 = 66 (мм).

Lчист = 42,4 + 8,9 + 4 = 55,3 (мм).

Определяем основное технологическое время

Общее время на фрезерование детали:

Т0 = 4 · (3,56 + 0,22) = 15,12 (мин).

9. Составление технологической карты обработки

Технологическая карта заполняется по операциям, установкам, переходам и проходам. Операции обозначают римскими цифрами - I, II, III и т.д. Установки обозначают заглавными буквами русского алфавита -А, Б и т.д.

Переходы и проходы нумеруют от первого до последнего арабскими цифрами.

В карте указывают тип станка, вспомогательный, режущий и измерительный инструмент, размеры заготовки и их изменение в процессе резания, основные режимы резания.

Размещено на Allbest.ru