7. Разработка операционного технологического процесса

Краткое описание траектории движения режущего инструмента на операциях, выполняемых на станках с ЧПУ

В этом пункте опишем траектории движения РИ для операции 045 Токарная с ЧПУ. Станок - 16К20Т1. Система ЧПУ - «НЦ-31».

Координаты исходной точки инструмента выбираем исходя из обеспечения возможности поворота резцовой головки свободно, без возможного удара инструмента о заготовку. Назначаем координаты исходной точки Х300 000 и Z100 000. За нулевую точку принимаем точку на правом торце заготовки, лежащую на ее оси.

Опишем систему ЧПУ «Электроника НЦ-31».

Это контурная система управления типа CNC, предназначена для оперативного управления станками, оснащенными следящими приводами и фотоимпульсными измерительными приборами (преобразователями). Применяется для станков токарной группы. УЧПУ обеспечивает ввод, редактирование, автоматическую обработку деталей по управляющей программе (УП) покадрово и непрерывно; ручное управление станком с пульта устройства.

Техническая характеристика системы:

1. Количество управляемых координат - 2.

2. Виды движений: позиционирование, линейная интерполяция, круговая интерполяция, резьбонарезание.

3. Количество одновременно управляемых координат: 2.

4. Максимально программируемое перемещение +/ - 9999,99 мм.

5. Ускоренное перемещение 9999 мм/мин.

6. Режим работы: от маховика, ручной, автоматический, ввод УП, параметров станка и устройства, режим размерной привязки режущих инструментов.

7. Количество зон для записи УП в УЧПУ-5 (по 250 кадров).

Траектория движения инструмента представлена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 - Траектория движения РИ1

Обработка заготовки проходит при помощи одного инструмента:

1) РИ1 (выглаживатель алмазный). Траектория движения РИ1 представлена на рисунке 7.1.

Из исходной точки в точку 1 резец перемещается на ускоренной подаче, далее, до точки 2 на рабочей подаче инструмент подходит к зоне резания, откуда до точки 3 начисто (с глубиной резания 0,5 мм) обрабатывает поверхность диаметром 85k6 мм, после чего позиционируется в точке 4, откуда до точки 5 начисто (с глубиной резания 0,5 мм) обрабатывает поверхность 90js6 мм. Далее до точки 6 по циклу G13 обрабатывается галтель.

Цикл программируется следующим образом:

G13* - код цикла;

Х* - в конечная точка по Х координате;

Z - конечная точка по оси Z.

Затем инструмент выходит из зоны обработки до точки 7, ускоренно позиционируется сначала в точку 8, затем - в точку 9, осуществляя подход к зоне резания, после чего на рабочей подаче до точки 10 выполняет чистовую обработку (с глубиной резания 0,5 мм) поверхности 150h6 мм. Далее до точки 11 по циклу G13 обрабатывается галтель.

Из зоны резания РИ ускоренно выходит до точки 12, откуда возвращается в исходную точку. На этом программа обработки заканчивается, происходит смена заготовки и новый запуск программы для обработки следующей детали.

Управляющую программу помещаем на карты кодирования информации (см. приложения).

Выбор режимов резания и нормирование операций технологического процесса

Определение режимов резания для операции 035 Токарной с ЧПУ

Расчет режима резания производим для чистового точения 205Н7.

Глубина резания t=0,5 мм.

Подачу для чистового точения выбираем в зависимости от требуемых параметров шероховатости и радиусе при вершине резца S=0.07.

Скорость резания при чистовом точении определяется по формуле

где Т - период стойкости инструмента, мм; Т = 60 мин

Коэффициенты для данной формулы определяются по [3, стр. 269, табл. 17] и равны: C_V = 420; x = 0,15; y = 0,2; m = 0,2.

К_V - общий поправочный коэффициент на скорость резания, определяется по формуле:

где К_VМ=0,6 [3, стр. 262, табл. 3] - коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала.

К_ПV - коэффициент учитывающий состояние поверхности заготовки [3, стр. 263, табл. 5]: К_ПV = 1,0;

К_ИV - коэффициент учитывающий материал инструмента [3, стр. 263, табл. 6] К_ИV = 1,9.

;

Определяем скорость резания:

При обработке жаропрочных сталей вводим поправочный коэффициент на скорость резания 0,8.

Определение силы резания:

Основной составляющей силы резания является тангенциальная составляющая, которую рассчитаем по формуле [3, стр. 271]:

Коэффициенты для данной формулы определяются по [3, стр. 273, табл. 22]: С_Р=204; x=1; y=0,75; n=0.

Поправочный коэффициент К_р представляет собой произведение ряда коэффициентов: . Численные значения этих коэффициентов определим по [3, стр. 275, табл. 23]:

=1,0; K_гP=1,0; K_лP=1,0; K_rP=1,0.

.

Тангенциальная сила резания равна:

Радиальную P_y и осевую P_x составляющие силы резания определим из известных соотношений с силой P_z:

Мощность резания:

Режимы резания для остальных переходов опрерации определям по нормативам [9].

Припуск на обработку: поверхность 1 (140Н7) - П=0,5 мм.

поверхность 2 (110К7) - П=0,5 мм.

поверхность 3 (торец) - П=0,25 мм.

поверхность 4 (торец) - П=0,25 мм.

Содержание операции:

1 точить поверхность 1;

2 точить поверхность 2;

3 подрезать торец 3;

4 подрезать торец 4.

Выбор стадий обработки

По карте 1 определяем необходимое количество стадий обработки. Для получения размеров детали, соответствующих 7 квалитету, необходимо вести обработку в одну стадию: чистовая.

Выбор глубины резания

Для поверхности 1 и 2

По карте 2 достаточно обработки за один рабочий ход:

мм.

Поверхность 3 и 4 обрабатывается за один рабочий ход.

мм.

Выбор подачи

Рекомендуемые значения подач чистовой стадии обработки выбираем по карте 6:

Подачу для обработки поверхностей 1 и 2 выбирают

мм/об.

Выбранное значение подачи корректируют с учетом поправочных коэффициентов

по карте 8 выбирают поправочные коэффициенты в зависимости от:

твердости обрабатываемого материала

схемы установки заготовки

квалитета точности обрабатываемой детали

радиуса вершины резца

мм/об.

Подача для поверхности 3 и 4 принимается по карте 6

мм/об.

по карте 8 выбирают поправочные коэффициенты в зависимости от:

твердости обрабатываемого материала

схемы установки заготовки

квалитета точности обрабатываемой детали

радиуса вершины резца

мм/об.

Выбор скорости резания

Скорость выбирают по карте 22 с учетом поправочных коэффициентов (карта 22) в зависимости от:

инструментального материала

группы обрабатываемости материала

вида обработки

жесткости станка

механических свойств обрабатываемого материала

геометрических параметров резца

периода стойкости режущего инструмента

наличия охлаждения

Табличные значения скорости резания:

Для поверхностей 1 и 2:

м/мин (карта 22);

Для поверхностей 3 и 4:

м/мин (карта 22);

Для поверхностей 1 и 2:

м/мин;

Для поверхностей 3 и 4:

м/мин;

Скорость резания назначаем 63 м/мин.

Частоту вращения шпинделя определяют по формуле

об/мин;

По паспорту станка принимаем ближайшее значение n_ф =200 об/мин.

Определение минутной подачи

Минутную подачу рассчитываем по формуле:

, мм/мин;

Для поверхностей 1 и 2:

мм/мин;

Для поверхностей 3 и 4:

мм/мин.

Определение времени автоматической работы станка по программе

Основное время автоматической работы станка по программе определяют по общей части.

Время фиксации револьверной головки Т_ИФ=2 с и время поворота револьверной головки на одну позицию Т_ИП=1 с выбираем из приложения 46.

мин.

Техническое нормирование для операции 035 Токарной с ЧПУ

Определение норы штучного времени:

Норму штучного времени определяют по формуле



Вспомогательное время складывается из составляющих, выбор которых осуществляется по ч. 2 нормативов

Вспомогательное время на установку и снятие детали Т_уст=0,37 мин [7, карта 7].

Вспомогательное время, связанное с операцией, включает в себя время на включение и выключение станка, проверку возврата инструмента в заданную точку после обработки, установку и снятие щитка, предохраняющего от разбрызгивания эмульсии, определяют по [4, карта 14].

Т_в.оп=0.15+0.03=0.18 мин.

Вспомогательное время на контрольное измерение содержит время на пять замеров штангенциркулем [4, карта 15]

Т_ИЗ=0,11+0,11+0,13+0,13+0,18=0,66 мин.

Суммарное вспомогательное время Т_В=0,37+0,18+0,66=1,21 мин.

Время на организационное и техническое обслуживание рабочего места, отдых и личные потребности приведено в процентах от оперативного времени [4, карта 16] а_орг+а_тех+а_отл=8%.

Окончательно норма штучного времени равна

мин.

Штучно-калькуляционное время находим по формуле:

где Т_п.з. - подготовительно-заключительное время;

Т_п.з.=10+2+2+5+1+2+0,3+0,2+1+0,5+0,8+4+1,1+0,3=30,2 мин.

n - объем производственной партии, шт.

мин.

Определение режимов резания для операции 055 фрезерной с ЧПУ

Расчет режима резания производим для чернового фрезерования окон.

Исходя из конфигурации заготовки, выбираем фрезу концевую диаметром 32 мм (по стандарту из первого ряда).

Исходя из обрабатываемого материала, выбираем материал фрезы - твердый сплав Т15К6.

Расчет:

Глубина фрезерования t=19 мм на черновом проходе. Ширина фрезерования В=17 мм. Подача на один зуб S_z=0.09 [3, стр. 285, табл. 36].

Скорость резания при фрезеровании определяется по формуле

где Т - период стойкости инструмента, мм; Т = 90 мин

Коэффициенты для данной формулы определяются по [3, стр. 287, табл. 39] и равны: C_V = 145; x = 0,24; y = 0,26; m = 0,37; u=0.1; q=0.44; p=0.13.

К_V - общий поправочный коэффициент на скорость резания, определяется по формуле:

где К_VМ=0,6 [3, стр. 262, табл. 3] - коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала.

К_ПV - коэффициент учитывающий состояние поверхности заготовки [3, стр. 263, табл. 5]: К_ПV = 1,0;

К_ИV - коэффициент учитывающий материал инструмента [3, стр. 263, табл. 6] К_ИV = 1,9.

;

Определяем скорость резания:

Определение частоты вращения фрезы по формуле:

Корректируем частоту вращения фрезы по паспорту станка: n_ш=800 (об./мин.)

Определение силы резания:

Коэффициенты для данной формулы определяются по [3, стр. 291, табл. 41]: С_Р=12,5; x=0,85; y=0,75; u=1.0; q=0.73; w= - 0.13.

Тангенциальная сила резания равна:

H

Горизонтальная составляющая H

Вертикальная

Радиальную H

Oсевая Н.

Крутящий момент на шпинделе:

Нм

Мощность резания:

Режимы резания для остальных переходов операции определям по нормативам [9].

Припуск на обработку: поверхность 1 (окна) - П=1 мм.

поверхность 2 (лыски) - П=1 мм.

поверхность 3 (пазы) - ВхН=10х6,5; 10х5, (в качестве расчетного берем паз с большей глубиной фрезерования).

Выбор стадий обработки

По карте 72, лист 1 выбирают составляющие показателя количества стадий обработки для поверхностей 1 и 2 в зависимости от:

Твердости обрабатываемого материала ;

Числа зубьев фрезы ;

Отношения вылета фрезы к диаметру ;

Отношения ширины фрезерования к диаметру фрезы .

Исходя из допуска на выполняемый размер, определяют показатель количества стадий обработки:

Для поверхностей 1 и 2 -

Полученное значение показателя количества стадий обработки является критерием выбора необходимого количества стадий обработки:

Для поверхностей 1 и 2

так как 0,15>0,03, то требуемая точность может быть достигнута за одну стадию обработки. Поверхность 3 обрабатывается за одну стадию обработки.

Выбор глубины резания

Для поверхности 1 и 2

По карте 74 для (ПхВ)=1х51=51мм² достаточно обработки за один рабочий ход:

мм.

Поверхность 3 обрабатывается за один рабочий ход.

Выбор подачи

Подачу на зуб для обработки поверхностей 1 и 2 выбирают по карте 80

мм/зуб.

Выбранное значение подачи корректируют с учетом поправочных коэффициентов

по карте 82 выбирают поправочные коэффициенты для измененных условий работы в зависимости от:

твердости обрабатываемого материала

материала режущей части фрезы

отношения фактического числа зубьев к нормативному

отношения вылета фрезы к диаметру

мм/зуб.

Подача, допустимая по шероховатости обработанной поверхности

мм/зуб (карта 83).

Окончательно принимаем минимальное значение мм/зуб.

Подача на зуб для поверхности 3 принимается по карте 81 мм/зуб.

По карте 82 выбирают поправочные коэффициенты для измененных условий работы в зависимости от:

твердости обрабатываемого материала

материала режущей части фрезы

отношения фактического числа зубьев к нормативному

отношения вылета фрезы к диаметру

мм/зуб.

Выбор скорости и мощности резания

Скорость и мощность резания выбирают по картам 84 и 87 с учетом поправочных коэффициентов (карта 84) в зависимости от:

Группы обрабатываемого материала

Твердости обрабатываемого материала

Материала режущей части фрезы

Периода стойкости режущей части фрезы

Отношения фактической ширины фрезерования к нормативной:

Для поверхностей 1 и 2:

Для поверхности 3:

Состояния поверхности заготовки

Наличия охлаждения

Проверку выбранных режимов резания по мощности привода главного движения станка производят только для первого рабочего хода.

Табличные значения скорости и мощности резания:

Для поверхностей 1 и 2:

м/мин (карта 84);

кВт (карта 84);

для поверхности 3:

м/мин (карта 84);

кВт (карта 84);

Для поверхностей 1 и 2:

м/мин;

кВт;

Скорость резания назначаем 34 м/мин.

Частоту вращения шпинделя определяют по формуле

об/мин;

По паспорту станка принимаем ближайшее значение n_ф =315 об/мин.

С учетом этого фактическая скорость резания

м/мин.

Фактическую мощность резания определяют по формуле

кВт.

Для поверхности 3:

м/мин;

кВт;

Скорость резания назначаем 40 м/мин.

Частоту вращения шпинделя определяют по формуле

об/мин;

По паспорту станка принимаем ближайшее значение n_ф =1250 об/мин.

С учетом этого фактическая скорость резания

м/мин.

Фактическую мощность резания определяют по формуле

кВт.

Расчет режима резания производим для сверления отверстия 14 мм.

Глубина резания t=D/2=14/2=7 мм. Подача S=0.36 [3, табл. 25, стр. 277].

Скорость резания при сверлении определяется по формуле [3, стр. 265]

где Т - период стойкости инструмента, мм; Т = 15 мин [3, стр. 279, табл. 30]

Коэффициенты для данной формулы определяются по [3, стр. 278, табл. 28] и равны: C_V = 3.5; y = 0,45; m = 0,12; q=0.5.

К_V - общий поправочный коэффициент на скорость резания, определяется по формуле:

где К_МV=1 [3, стр. 262, табл. 3] - коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала.

К_LV - коэффициент учитывающий состояние поверхности заготовки [3, стр. 280, табл. 31]: К_LV = 0.85;

К_ИV - коэффициент учитывающий материал инструмента [3, стр. 263, табл. 6] К_ИV = 1,0.

Определяем скорость резания:

Определение частоты вращения шпинделя по формуле:

где D - диаметр обрабатываемой заготовки;

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспорту станка: n_ш=250 (об./мин.) Определим фактическую скорость резания:

Определяем крутящий момент, Нм, и осевую силу, Н:

где С_М=0,041; q=2.0; Y=0.7 [3, стр. 281, табл. 32].

Нм

,

где С_р=143; q=1.0; Y=0.7 [3, стр. 281, табл. 32].

H

Определяем мощность резания по формуле [3, стр. 271]

Проверяем достаточность мощности привода станка

кВт (по паспарту станка)

1<2.96 - условие выполняется.

Режимы резания для остальных переходов сверления определям по нормативам [9].

Нормируемые переходы:

- сверлить 2 отверстия 5 мм;

- нарезать резьбу М6-7Н.

Выбор подачи

При диаметре D=5 мм отношения длины рабочей части сверла к диаметру l/D=10 ближайшие большие табличные значения D_T=6 мм l/D=12. для этих значений определяем

S_0T=0.07 мм/об; V_T=30,2 м/мин; N_T=0,22кВт; P_T=708Н [9, карта 46, лист2].

Подачу корректируем по формуле [9, карта 52]

,

где К_SM=1.04 [9, карта 53].

мм/об

Выбор скорости резания

Скорость корректируем по формуле

По [9, карта 53] выбираем коэффициенты:

м/мин.

Скорректируем частоту вращения шпинделя:

об/мин.

Определение минутной подачи

Значение минутной подачи S_M определяем по формуле:

мм/мин.

По паспарту станка принимаем

n_ф=2000 об/мин; S_0ф=150 мм/мин.

Фактическую скорость резания определяем по формуле:

м/мин.

Выбираем материал метчика - быстрорежущая сталь Р6М5.

По [9, карта 50] выбираем: V_T=8,7 м/мин; N_T=0,13кВт; P_T=6Н; М_крт=0,4Нм.

Скорость корректируем по формуле

По [9, карта 53] выбираем коэффициенты:

м/мин.

Скорректируем частоту вращения шпинделя:

об/мин

n_ф=500 об/мин

м/мин.

Определение времени автоматической работы станка по программе

Основное время автоматической работы станка по программе определяют по формуле

,

где l₀ - длина траектории фрезы вдоль обрабатываемой поверхности;

l₁ - длина подвода инструмента;

l₂ - длина врезания;

l₃ - длина перебега;

S_M - минутная подача.

Для поверхности 1:

мм; мм; мм.

мин.

Так как обрабатывают 4 окна, то мин.

Для поверхности 2: мм; мм; мм.

мин.

Так как обрабатывают 2 лыски, то мин.

Для поверхности 3:

мм; мм; мм.

мм/мин

мин.

Так как обрабатывают 2 паза, то мин.

Сверление отверстий диаметром 5 мм: мин.

Сверление отверстий диаметром 14 мм: мин.

Нарезание резьбы М6-7Н: мин.

Исходя из условий минимизации холостых перемещений и соблюдения техники безопасности, расстояние от точки 0 до точки выхода фрезы на эквидистанту выбираем мм; мм; мм. При перемещении в точку смены инструмента фреза одновременно движется по всем осям. Перемещение инструмента от одной обрабатываемой поверхности к другой осуществляется с максимальной подачей S_M=1200 мм/мин.

мин.

Техническое нормирование для операции 055 Фрезерной с ЧПУ

Определение норы штучного времени:

Норму штучного времени определяют по формуле

Вспомогательное время складывается из составляющих

Вспомогательное время на установку и снятие детали Т_уст=0,43 мин [4, карта 13].

Время на закрепление и открепление детали Т^/_уст=0,03 мин [4, карта 13].

Вспомогательное время, связанное с операцией, определяют по [4, карта 14].

Т_в.оп=0,6*1,33+0,04+0,3+0,2+0,35+0,04=1,73 мин.

Вспомогательное время на контрольное измерение содержит время на три измерения штангенциркулем, 2 измерения штангенглубиномером и 4 контроля контура по шаблону [4, карта 15]

Т_ИЗ=0,13+0,13+0,18+0,11+0,12+4*0,09=1,03 мин.

Суммарное вспомогательное время Т_В=0,43+0,03+1,73+1,03=3,22 мин.

Время на организационное и техническое обслуживание рабочего места, отдых и личные потребности приведено в процентах от оперативного времени [см. 4, карта 16] а_орг+а_тех+а_отл=9%.

Окончательная норма штучного времени равна

мин.

Штучно-калькуляционное время находим по формуле:

цапфа деталь механический обработка

где Т_п.з. - подготовительно-заключительное время;

Т_п.з.=10+2+2+5+1+2+0,3+0,2+1+0,5+0,8+4+1,1+0,3=30,8 мин.

n - объем производственной партии, шт.

мин.

Нормы времени на остальные операции технологического процесса выбираем по нормативам [9 и 4] и помещаем в таблицы ниже.

Результаты расчетов режимов резания и технических норм времени переносим в операционные и маршрутные карты механической обработки.

Размещено на Allbest.ru