Технологический процесс изготовления, обработки и производства деталей

6. Сосуды и их элементы из сталей низколегированных хромомолибденовых, хромомолибденованадиевых, сталей мартенситного класса и двухслойных с основным слоем из сталей этого типа и класса, изготовленные с применением сварки, должны быть термообработаны независимо от диаметра и толщины стенки.

7. Необходимость термообработки сосудов и их элементов из сталей аустенитного класса и двухслойных сталей с основным слоем из сталей углеродистого и низколегированного марганцовистого и марганцово - кремнистого типа с коррозионностойким слоем из сталей аустенитного класса устанавливается в НД.

8. Днища сосудов, изготовленные из аустенитных сталей холодной штамповкой или фланжированием, должны подвергаться термообработке.

9. Для днищ и деталей из аустенитных хромоникелевых сталей, штампуемых (вальцуемых) при температуре не ниже 850 град. C, термическая обработка не требуется.

Примечание. Допускается не подвергать термической обработке горячедеформированные днища из аустенитных сталей с отношением внутреннего диаметра к толщине стенки более 28, если они не предназначены для работы в средах, вызывающих коррозионное растрескивание.

10. Вид термической обработки (отпуск, нормализация или закалка с последующим отпуском, аустенизация и др.) и ее режимы (скорость нагрева, температура и время выдержки, условия охлаждения и др.) принимаются по НД и указываются в техническом проекте.

11. Допускается термическая обработка сосудов по частям с последующей местной термообработкой замыкающего шва. При местной термообработке должны быть обеспечены равномерный нагрев и охлаждение в соответствии с технологией, согласованной со специализированной научно - исследовательской организацией.

При наличии требования по стойкости к коррозионному растрескиванию возможность применения местной термообработки сосуда должна быть согласована со специализированной научно - исследовательской организацией.

12. В процессе термообработки в печи температура нагрева в любой точке сосуда (элемента) не должна выходить за пределы максимальной и минимальной температуры, предусмотренной режимом термообработки.

Среда в печи не должна оказывать вредного влияния на термообрабатываемый сосуд (элемент).

13. Свойства металла сосудов и их элементов после всех циклов термической обработки должны соответствовать требованиям настоящих Правил, стандартов, технических условий.

14. Термическая обработка должна производиться таким образом, чтобы были обеспечены равномерный нагрев металла изделий, их свободное тепловое расширение и отсутствие пластических деформаций. Режимы нагрева, выдержки и охлаждения при термообработке изделий должны регистрироваться самопишущими приборами.

6.2 Изучение чертежа заготовки

Изучение чертежа является первым ответственным шагом в проектировании технологического процесса. Его следует производить в следующем порядке:

1. Вначале по геометрическим проекциям и сечениям уясняется конфигурация детали, выясняется форма всех поверхностей детали и их пространственное взаимное расположение с целью образования у технолога четкого представления о ней.

2. Изучаются размеры поверхностей, их точность (допуски, посадки).

3. Изучается точность формы поверхностей, точность их взаимного расположения (параллельность, перпендикулярность, соосность и т.д.).

Анализ точности формы и размеров основных или рабочих поверхностей дает основание составить представление о методах окончательной обработки и о числе ступеней обработки указанных поверхностей, а анализ системы простановки линейных координирующих размеров - выявить конструкторские базы и предварительно наметить последовательность обработки основных поверхностей.

Для решения последующих задач проектирования технологического процесса важно изучить материал детали, анализ требований по механическим свойствам, характер термической обработки. Это послужит основанием для правильного решения вопросов о методах обработки (обработка резанием, электрохимическая обработка и т.п.), о членении технологического процесса на этапы, о способах выполнения окончательных, отделочных и упрочняющих операций. В заключении дается анализ о технологичности детали.

Рис.1 Чертеж заготовки

7. Изучение материала заготовки и способов получения

7.1 Изучение материала заготовки

Процесс закалки необходим очень многим деталям, изделиям. Эта термобработка основана на перекристаллизации стали, нагретой до температуры выше критической; после достаточной выдержки - следует быстрое охлаждение. Таким путем предотвращают превращение аустенита до перлита.

Закаленная сталь имеет неравновесную структуру мартенсита, троостита или сорбита.

Чаще всего, при закалке, сталь резко охлаждают на мартенсит. Смягчают действие закалки процессом отпуска. Отпуск - нагрев стали до температуры ниже точки А1.(см. Физико-химические основы термобработки. Рисунок 1). При отпуске структура стали из мартенсита закалки переходит в мартенсит отпуска, троостит отпуска или сорбит отпуска.

Стали, подвергающиеся закалке, характеризуются закаливаемостью и прокаливаемостью.

Закаливаемость - способность стали повышать твердость в результате закалки.

Прокаливаемость - способность стали образовывать закаленный слой со структурой мартенсита и высокой твердостью. Прокаливаемость образца характеризуется максимально получаемой твердостью по сечению изделия (образца). При неполной прокаливаемости ее конкретная величина определяет возможность получения при закалке материала с установленным значением твердости на определенной глубине. Полная прокаливаемость, то есть наличие мартенситной структуры по всему сечению изделия, называется сквозной.Стали с малым содержанием углерода закалить на мартенсит очень трудно, так как начало и конец процесса образования мартенсита происходит в области высоких температур, соответствующих образованию других, более устойчивых структур (троостит, сорбит). Прокаливаемость обыкновенной углеродистой стали распространяется на 5...7 мм.

Микроструктура закаленной стали зависит от ее химического состава и условий закалки (температуры нагрева и режима охлаждения). Закалка стали с содержанием углерода до 0,025...0,03% задерживает выделение третичного цементита по границам зерен и не меняет структуру феррита. Такая закалка повышает пластичность и почти не изменяет прочностных характеристик. Микроструктура стали с 0,08...0,15% С (с нагревом выше верхних критических точек и охлаждением в воде) представляет собой низкоуглеродистый мартенсит с выделениями феррита. Дальнейшее увеличение содержания углерода (0,15...0,25%) при тех же условиях закалки приводит к повышению твердости с 110...130 НВ до 140...180 НВ, а предел текучести возрастает на 30...50%. Наиболее значительное изменение свойств происходит при содержании углерода более 0,30...0,35%.

7.2 Изучение способов получения заготовки

Под заготовкой понимается изделие, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь. Для получения детали из заготовки ее подвергают механической обработке, в результате которой удалением слоя материала с отдельных (или всех) ее поверхностей получают заданные конструктором на чертеже геометрическую форму, размер и свойства поверхностей детали. Удаляемый слой материала называется припуском. Он необходим для надежного обеспечения геометрических характеристик и чистоты рабочих поверхностей детали. Величина припуска зависит от глубины дефектов поверхности и определяется видом и способом получения заготовки, ее массой и габаритами.

Кроме припусков при механической обработке удаляются напуски, которые составляют часть объема заготовки, добавляемую иногда для упрощения технологического процесса ее получения.

Заготовки простой конфигурации (с напусками) дешевле, так как не требуют при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки. Однако такие заготовки требуют последующей трудоемкой обработки и повышенного расхода материала. Очевидно, что для каждого конкретного метода изготовления заготовки существует оптимальная точность и оптимальный объем выпуска.

Заготовительное производство является составной частью любого автотракторного завода, образуя первый технологический передел.

Заготовки принято различать по виду, отражающему характерные особенности базового технологического метода их изготовления.

Выделяют следующие виды заготовок:

- получаемые литьем (отливки);

- получаемые обработкой давлением (кованые и штампованные заготовки);

- заготовки из проката (получаемые отрезкой);

- сварные и комбинированные заготовки;

- получаемые методами порошковой металлургии.

Заготовка может быть штучной (мерной) или непрерывной, например пруток горячекатаного проката, из которого разрезкой могут быть получены отдельные штучные заготовки.

Развитие машиностроения привело к появлению заготовок, получаемых из конструкционной керамики.

Заготовка каждого вида может быть изготовлена одним или несколькими способами, родственными базовому. Так, например, отливка может быть получена литьем в песчаные или оболочковые формы, в кокиль и т.д.

Литьем получают заготовки фактически любых размеров простой и очень сложной конфигурации почти из всех металлов и сплавов, а также и из других материалов (пластмассы, керамики и т.д.). Качество отливки зависит от условий кристаллизации металла в форме, определяемых способом литья. В некоторых случаях внутри стенок отливок возможно образование дефектов (усадочные рыхлоты, пористость, трещины, получающиеся в горячем или холодном состоянии), которые часто обнаруживаются только после черновой механической обработки.

Обработкой металлов давлением получают кованые и штампованные заготовки, а также машиностроительные профили. Ковка применяется в единичном и мелкосерийном производстве, а также при изготовлении крупных, уникальных заготовок и заготовок с особо высокими требованиями к объемным свойствам материала. Штамповка позволяет получить заготовки близкие по конфигурации к готовой детали. Механические свойства заготовок, полученных обработкой давлением, выше, чем литых. Машиностроительные профили изготовляют прокаткой, прессованием, волочением.

Заготовки из проката применяют в единичном и серийном производствах. Прокат выбранного профиля резкой превращают в штучные заготовки, из которых последующей механической обработкой изготовляют детали. Совершенство заготовки определяется близостью выбранного профиля проката к поперечному сечению детали (с учетом припусков на обработку).

Сварные и комбинированные заготовки изготовляют из отдельных составных элементов, соединяемых между собой с помощью различных способов сварки. В комбинированной заготовке, кроме того, каждый составной элемент представляет собой самостоятельную заготовку соответствующего вида (отливка, штамповка и т.д.), изготовленную выбранным способом по самостоятельному технологическому процессу. Сварные и комбинированные заготовки значительно упрощают создание конструкций сложной конфигурации. Неправильная конструкция заготовки или неверная технология сварки могут привести к дефектам (коробление, пористость, внутренние напряжения), которые трудно исправить механической обработкой.

Заготовки, получаемые методами порошковой металлургии, по форме и размерам могут соответствовать готовым деталям и требуют незначительной, часто только отделочной обработки.

8. Анализ технических требований на заготовку деталей

8.1 Анализ технических требований по термической обработке

Расшифровка марки стали: марка 45 означает, что в стали содержится 0,45% углерода, а остальные примеси крайне незначительны.

Применение стали 45 и термообработка изделий: Кулачки станочных патронов, согласно указаниям ГОСТ, изготовляют из сталей 45 и 40Х. Твёрдость Rc = 45 -50. В кулачках четырёхкулачных патронов твёрдость резьбы должна быть в пределах Rс = 35-42. Отпуск кулачков из стали 45 производится при температуре 220-280°, из стали 40Х при 380-450° в течение 30-40 мин.

Плоскогубцы, круглогубцы и ручные тисочки изготовляют из сталей 45 и 50. Для закалки эти инструменты нагревают в собранном виде, с раскрытыми губками. Ввиду того, что стали 45 и 50 склонны к образованию закалочных трещин, в особенности в местах резких переходов, нагревать надо только губки. Поэтому наилучшей средой для нагрева является свинцовая или соляная ванна. При нагреве в камерной печи следует обеспечить медленное остывание мест с резкими переходами (шарнир) путём погружения и перемещения в воде только губок (до потемнения остальной части). Отпуск производят при температуре 220-320° в течение 30-40 мин. Твёрдость губок Rc = 42-50. Твёрдость определяют на приборе РВ или тарированным напильником.

8.2 Анализ технических требований на материал заготовки

Точность отливки 9-8-8-9, СМ 1,2 мм, ГОСТ 26645-85..

Неуказанные литейные уклоны.

Допускается остаток питателя до 2мм, выломы от питателей не более 1,0 мм.

По линии разъема формы допускается облом, заусенцы не более 10 мм.

На обрабатываемых поверхностях допускаются:

- пригар, проливы, технологические утолщения, не мешающие обработке в сборке и разборке узла

- единичные раковины наибольшим измерением диаметром до 3 мм глубиной не более 1,5мм в количестве не более 5 шт на поверхность;

- дробление мелких раковин глубиной до 1мм, наибольшей площади на 3 см 2 на поверхность.

На окончательно обработанных поверхностях допускается пористость площадью поражения до 5% поверхностно раковины диаметром не более 2 мм, глубиной не более 1 мм ,в количестве не более 5 штук на поверхность и не выходящие за край отверстий.

Не обрабатываемых поверхностях допускаются раковины глубиной не более 1 мм.

По точности обозначенные знаками должны быть чистыми и ровными в литье.

Маркировать номер детали, номер модельного комплекта номер гнезда.

Шрифт выпуклый, 8-Пр3 ГОСТ 26.008-85.

Покрытие отливки - грунтовка ВМЛ 0275 серая.

изготовление обработка деталь заготовка чертеж

9. Составление чертежа обрабатываемой детали

9.1 Составление чертежа деталей

Деталь на рабочем чертеже следует изображать в том виде и с теми размерами и знаками чистоты поверхности, какие она должна иметь при поступлении на сборку. В тех случаях, когда деталь при сборке подвергается дополнительным операциям обработки, элементы, изменяющие при этом форму, показываются на чертеже штрих-пунктирными линиями b/2. Эти операции часто обозначаются соответствующими надписями, например: 40 обработать после запрессовки; Зенковать 2X120 с обеих сторон.

Размеры готовой детали, получающиеся в результате обработки в процессе сборки, проставляются на сборочном чертеже.

Примечание. На рабочих чертежах деталей, для отдельных элементов которых должен быть оставлен припуск для последующей обработки в сборке, допускается дополнительная простановка окончательных, получающихся в процессе сборки размеров и знаков чистоты поверхности.

Рис. 2 Чертеж обрабатываемой детали

9.2 Составление технических требований

Неуказанные литейные уклоны не более 30.

Неуказанные литейные радиусы не более 3мм.

Точность отливки 9-8-8-9,См1,2 ГОСТ 26645-85.

Покрытие отливки грунтовка ВМЛ0275серая ТУ6-21-49404743-200-107-99VI.6 13а0сУ1.

Остальные ТТ к отливке по ГОСТ 26358-84.

Неуказанные пред. откл. по ОСТ 37.001.246-82.

Маркировать шрифтом 8-Пр3 ГОСТ 26008-85 выпуклым.

10. Составление чертежа заготовки

10.1 Составление чертежа заготовки

Размещено на http://www.allbest.ru/

10.2 Составление технических требований на заготовку

1. Точность отливки 9-8-8-9, СМ 1,2 мм, ГОСТ 26645-85..

2. Неуказанные литейные уклоны.

3. Допускается остаток питателя до 2мм, выломы от питателей не более 1,0 мм.

4. По линии разъема формы допускается облой, заусенцы не более 10 мм.

5. На обрабатываемых поверхностях допускаются:

- пригар, проливы, технологические утолщения, не мешающие обработке в сборке и разборке узла

- единичные раковины наибольшим измерением диаметром до 3 мм глубиной не более 1,5мм в количестве не более 5 шт на поверхность;

- дробление мелких раковин глубиной до 1мм, наибольшей площади на 3 см 2 на поверхность.

6. На окончательно обработанных поверхностях допускается пористость площадью поражения до 5% поверхностно раковины диаметром не более 2 мм, глубиной не более 1 мм ,в количестве не более 5 штук на поверхность и не выходящие за край отверстий.

7. Не обрабатываемых поверхностях допускаются раковины глубиной не более 1 мм.

8. По точности обозначенные знаками должны быть чистыми и ровными в литье.

9. Маркировать номер детали, номер модельного комплекта номер гнезда.

Шрифт выпуклый, 8-Пр3 ГОСТ 26.008-85.

Покрытие отливки - грунтовка ВМЛ 0275 серая.

11. Расчёт режимов резания на фрезерную операцию

11.1 Выбор инструмента и инструментального материала

Инструментом при фрезеровании являются фрезы представляющие собой многолезвийный инструмент, лезвия которого расположены последовательно в направлении главного движения резания, предназначенные для обработки с вращательным главным движением резания без изменения радиуса траектории этого движения и хотя бы с одним движением подачи, направление которого не совпадает с осью вращения.

Фрезы бывают:

по форме - дисковые, цилиндрические, конические;

по конструкции - цельные, составные, сборные и насадные, хвостовые;

по применяемому материалу режущей кромки - быстрорежущие и твердосплавные;

по расположению лезвий - периферийные, торцовые и периферийно-торцовые;

по направлению вращения - праворежущие и леворежущие;

по форме режущей кромки - профильные (фасонные и обкаточные), прямозубые, косозубые, с винтовым зубом;

по форме задней поверхности зуба - затылованные и незатылованные,

по назначению - концевые, угловые, прорезные, шпоночные, фасонные, резьбовые, модульные и др.

У цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями различают переднюю поверхность лезвия Аг, главную режущую кромку К, вспомогательную режущую кромку К', главную заднюю поверхность лезвия Аб, вспомогательную заднюю поверхность лезвия А'б, вершину лезвия, корпус фрезы, зуб фрезы, спинку зуба, фаску.

В координатных плоскостях статической системы координат рассматриваются геометрические параметры фрезы, среди которых г, б - передний и задний углы в главной секущей плоскости, гН - передний угол в нормальной секущей плоскости, щ - угол наклона зуба.

Передний угол г облегчает образование и сход стружки, главный задний угол б способствует уменьшению трения задней поверхности по обработанной поверхности заготовки. У незатылованных зубьев передний угол выполняется в пределах г = 10о...30о, задний угол б = 10о...15о в зависимости от обрабатываемого материала.

У затылованного зуба задняя поверхность выполняется по спирали Архимеда, что обеспечивает ему постоянство профиля сечения при всех переточках инструмента. Затылованный зуб перетачивается только по передней поверхности и выполняется, ввиду сложности, только у профильного инструмента (фасонного и обкаточного), т.е. форма режущей кромки которого определена формой обработанной поверхности.

Передний угол затылованных зубьев выполняется, как правило, равным нулю, задний угол имеет значения б = 8о...12о.

Угол наклона зубьев щ обеспечивает более плавное вхождение лезвия в процесс резания по сравнению с прямыми зубьями и придаёт определённое направление сходу стружки.

Зуб торцовой фрезы имеет режущее лезвие более сложной формы. Режущая кромка состоит из главной, переходной и вспомогательной, имеющие главный угол в плане ц, угол в плане переходной режущей кромки цп и вспомогательный угол в плане ц1. Геометрические параметры фрезы рассматриваются в статической системе координат. Углы в плане это углы в основной плоскости Рvc. Главный угол в плане ц - это угол между рабочей плоскостью РSc и плоскостью резания Рnc Величина главного угла в плане определяется исходя из условий резания как у токарного резца, при ц=0? режущая кромка становится только торцовой, а при ц=90? она становится периферийной. Вспомогательный угол в плане ц1 - это угол между рабочей плоскостью РSc и вспомогательной плоскостью резания Р'nc, он составляет 5о...10о, а угол в плане переходной режущей кромки - половину от главного угла в плане. Переходное режущее лезвие повышает прочность зуба.

Износ фрез определяется, так же как и при точении, величиной износа по задней поверхности. Для быстрорежущей фрезы допустимая ширина изношенной ленточки по задней поверхности составляет при черновой обработке сталей 0,4...0,6 мм, чугунов - 0,5...0,8 мм, при получистовой обработке сталей 0,15...0,25 мм, чугунов - 0,2...0,3 мм. Для твёрдосплавной фрезы допустимый износ по задней поверхности составляет 0,5...0,8 мм. Стойкость цилиндрической быстрорежущей фрезы составляет Т = 30...320 мин, в зависимости от условий обработки, в некоторых случаях достигает 600 мин, стойкость твёрдосплавной фрезы Т= 90...500 мин.

Различают три вида фрезерования - периферийное, торцовое и периферийно - торцовое. К основным плоскостям и поверхностям, обрабатываемым на консольных фрезерных станках, относятся: горизонтальные плоскости; вертикальные плоскости; наклонные плоскости и скосы; комбинированные поверхности; уступы и прямоугольные пазы; фасонные и угловые пазы; пазы типа "ласточкин хвост"; закрытые и открытые шпоночные пазы; пазы под сегментные шпонки; фасонные поверхности; цилиндрические зубчатые колёса методом копирования.

Горизонтальные плоскости обрабатываются цилиндрическими на горизонтально-фрезерных станках и торцовыми на вертикально-фрезерных станках фрезами. Поскольку у торцовой фрезы одновременно участвует в резании большее количество зубьев, обработка ими более предпочтительна. Цилиндрическими фрезами обрабатываются, как правило, плоскости шириной до 120 мм.

Вертикальные плоскости обрабатывают торцовыми фрезами на горизонтальных станках и концевыми - на вертикальных.

Наклонные плоскости обрабатывают торцовыми и концевыми фрезами на вертикальных станках с поворотом оси шпинделя, и на горизонтальных станка угловыми фрезами.

Комбинированные поверхности обрабатывают набором фрез на горизонтальных станках.

Уступы и прямоугольные пазы обрабатывают дисковыми (на горизонтальных) и концевыми (на вертикальных) фрезами, при этом концевые фрезы допускают большие скорости резания, так как одновременно участвует в работе большее количество зубьев. При обработке пазов дисковые фрезы предпочтительнее.

Фасонные и угловые пазы обрабатываются на горизонтальных станках фасонными, одно- и двухугловыми фрезами.

Паз типа "ласточкин хвост" и Т-образные пазы обрабатываются на вертикально-фрезерных станках, как правило, за два прохода, сначала концевой фрезой (или на горизонтально-фрезерном станке дисковой фрезой) обрабатывается прямоугольный паз по ширине верхней части. После этого окончательно паз обрабатывается концевой одноугловой и специальной Т-образной фрезой.

Закрытые шпоночные пазы обрабатываются концевыми фрезами, а открытые - шпоночными на вертикальных станках.

Пазы для сегментных шпонок обрабатываются на горизонтально-фрезерных станках дисковыми фрезами.

Фасонные поверхности незамкнутого контура с криволинейной образующей и прямолинейной направляющей обрабатываются на горизонтальных и вертикальных станках фасонными фрезами.

Торцовое фрезерование - наиболее распространенный и производительный способ обработки плоских поверхностей деталей в условиях серийного и массового производства.

11.2 Расчёт режимов резания

К элементам режима резания при фрезеровании относятся:

- глубина резания;

- скорость резания;

- подача;

- ширина фрезерования.

Глубина резания t определяется как расстояние между точками обрабатываемой и обработанной поверхностей находящихся в плоскости резания и измеренное в направлении, перпендикулярном направлению движения подачи. В отдельных случаях эта величина может измеряться как разность расстояний точек обрабатываемой и обработанной поверхностей до стола станка или до какой-либо другой постоянной базы, параллельной направлению движения подачи.

Глубину резания выбирают в зависимости от припуска на обработку, мощности и жесткости станка. Надо стремиться вести черновое и получистовое фрезерование за один проход, если это позволяет мощность станка. Обычно глубина резания составляет 2...6 мм. На мощных фрезерных станках при работе торцовыми фрезами глубина резания может достигать 25 мм. При припуске на обработку более 6 мм и при повышенных требованиях к величине шероховатости поверхности фрезерование ведут в два перехода: черновой и чистовой.

При чистовом переходе глубину резания принимают в пределах 0,75...2 мм. Независимо от высоты микронеровностей глубина резания не может быть меньшей величины. Режущая кромка имеет некоторый радиус округления, который по мере износа инструмента увеличивается, при малой глубине резания материал поверхностного слоя подминается и подвергается пластическому деформированию. В этом случае резания не происходит. Как правило, при небольших припусках на обработку и необходимости проведения чистовой обработки (величина шероховатостей Ra = 2…0,4 мкм) глубина резания берётся в пределах 1 мм.

При малой глубине резания целесообразно применять фрезы с круглыми пластинами (ГОСТ 22086-76, ГОСТ 22088-76). При глубине резания, большей З...4 мм, применяют фрезы с шести-, пяти- и четырехгранными пластинами (табл.2).

При выборе числа переходов необходимо учитывать требования по шероховатости обработанной поверхности:

- черновое фрезерование - Ra = 12,5...6,3 мкм (3...4 класс);

- чистовое фрезерование - Ra = 3,2...1,6 мкм (5...6 класс);

- тонкое фрезерование - Ra = 0,8...0,4 мкм (7...8 класс).

Для обеспечения чистовой обработки необходимо провести черновой и чистовой переходы, количество рабочих ходов при черновой обработке определяют по величине припуска и мощности станка. Число рабочих ходов при чистовой обработке определяется требованием шероховатости поверхности.

В производственных условиях при необходимости проведения черновой и чистовой обработки они разделяются на две отдельные операции. Это вызвано следующими соображениями.

Черновая и чистовая обработки проводятся с применением различного материала режущей части фрезы и при разных скоростях резания что вызвало бы неоправданно большие затраты времени на переналадку станка , если эти переходы будут выполняться в одной операции.

Черновая обработка приводит к большим вибрациям и неравномерным и знакопеременным нагрузкам, это, в свою очередь, приводит к быстрому износу станка и потере точности обработки.

Черновая обработка приводит к образованию большого количества стружки, а также абразивной пыли, что требует специальных мер по уборке отходов. Как правило, станки для черновой обработки находятся обособленно от станков, выполняющих окончательную - чистовую и тонкую.

Подача при фрезеровании - это отношение расстояния, пройденного рассматриваемой точкой заготовки в направлении движения подачи, к числу оборотов фрезы или к части оборота фрезы, соответствующей угловому шагу зубьев.

Таким образом, при фрезеровании рассматривается подача на оборот So(мм/об) - перемещение рассматриваемой точки заготовки за время, соответствующее одному обороту фрезы, и подача на зуб Sz(мм/зуб) - перемещение рассматриваемой точки заготовки за время, соответствующее повороту фрезы на один угловой шаг зубьев.

Помимо этого рассматривается также скорость движения подачи vs (ранее определялась как минутная подача и в старой литературе и на некоторых станках такой термин ещё применяется), измеряемая в мм/мин. Скорость движения подачи - это расстояние, пройденное рассматриваемой точкой заготовки вдоль траектории этой точки в движении подачи за минуту. Эта величина используется на станках для наладки на необходимый режим, поскольку у фрезерных станков движение подачи и главное движение резания кинематически не связаны между собой.

Применение соотношения скоростей подачи и резания помогает правильно определить величины So и Sz. Используя зависимости:

So = Sz ? z, vs = So ? n

где z - число зубьев фрезы, n - число оборотов фрезы (об/мин) определим

vs = So ? n = Sz ? z ? n.

Исходной величиной при черновом фрезеровании является подача на один зуб Sz, так как она определяет жёсткость зуба фрезы. Подачу при черновой обработке выбирают максимально возможной. Ее величина может быть ограничена прочностью механизма подачи станка, прочностью зуба фрезы, жесткостью системы СПИД, прочностью и жесткостью оправки и по другим соображениям. При чистовом фрезеровании определяющей является подача на один оборот фрезы So, которая влияет на величину шероховатости обработанной поверхности.

Рекомендуемые подачи для различных условий резания приведены в таблицах 8, 9, 10 /5, 6/.

Ширина фрезерования B (мм) - величина обрабатываемой поверхности, измеренная в направлении, параллельном оси фрезы - при периферийном фрезеровании, и перпендикулярном к направлению движения подачи - при торцовом фрезеровании. Ширина фрезерования определяется наименьшей из двух величин: ширины обрабатываемой заготовки и длины или диаметра фрезы.

Скорость резания при фрезеровании v определяется как линейная скорость точки фрезы (м/мин). Действительная скорость резания определяется по формуле

, .

где D - диаметр фрезы (мм) по наиболее удалённой от оси вращения точке режущей кромки, n - число оборотов фрезы (мм/об).

Допустимая (расчётная) скорость резания определяется по эмпирической формуле

, (м/мин).

где Cv - коэффициент, характеризующий материал заготовки и фрезы;

T - стойкость фрезы (мин);

t - глубина резания (мм);

Sz - подача на зуб (мм/зуб);

B - ширина фрезерования (мм);

Z - число зубьев фрезы;

q, m, x, y, u, p - показатели степени;

kv - общий поправочный коэффициент на изменённые условия обработки.

Величины Cv q, m, x, y, u, p приведены в табл.11.

Средние значения периода стойкости торцовых фрез при диаметре фрезы следующие

Таблица 2.2.4. - 1

Диаметр фрезы (мм)	40…50	65…125	160…200	250…315	400…650
Стойкость (мм)	120	180	240	300	800

Общий поправочный коэффициент Kv. Всякая эмпирическая формула определяется при постоянстве некоторых факторов. В данном случае этими факторами являются физико - механические свойства заготовки и материала режущей части инструмента, геометрические параметры инструмента и т.д. В каждом конкретном случае эти параметры меняются. Для учёта этих изменений и вводится общий поправочный коэффициент Kv, который представляет собой произведение отдельных поправочных коэффициентов, Каждый из которых отражает изменение, относительно исходных, отдельных параметров /5/:

Kv = Kmv * Kпv * Kиv * Kjv,

Kmv - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства обрабатываемого материала, таблицы 12, 13;

Kпv - коэффициент, учитывающий состояние поверхностного слоя заготовки, таблица 14;

Kиv - коэффициент, учитывающий инструментальный материал, таблица 15;

Kjv - коэффициент, учитывающий величину j - главного угла в плане,

Таблица 2.2.4. - 2

j	150	300	450	600	750	900
Kjv	1,6	1,25	1,1	1,0	0,93	0,87

Зная допустимую (расчетную) скорость резания v, определяют расчетную частоту вращения фрезы

где n - число оборотов фрезы, мин-1; D - диаметр фрезы, мм.

По паспорту станка выбирают такую ступень скорости, при которой число оборотов фрезы будет равно расчётному или меньше его, т.е. nф Ј n, где nф - фактическое число оборотов фрезы, которое должно быть установлено на станке. Допускается применение такой ступени скорости, при которой увеличение фактического числа оборотов по отношению к расчетному будет не более 5%. По выбранному числу оборотов шпинделя станка уточняют фактическую скорость резания

,.

и определяют скорость движения подачи (минутную подачу):

vS(Sм) = Sz * z * nф = Sо * nф (мм/мин.)

Затем по паспорту станка выбирают наиболее подходящее значение - ближайшее меньшие или равное расчётной величине.

12. Расчёт режимов резания при сверлении

12.1 Выбор инструмента и инструментального материала

Сверлением называется операция изготовления круглых отверстий в сплошном материале обрабатываемой детали при помощи режущего инструмента, называемого сверлом.

Увеличение диаметра уже имеющегося в детали отверстия с помощью сверла называется рассверливанием, а выполнение в сплошном материале неглубоких (несквозных) отверстий называется засверливанием.

По конструкции и характеру выполняемой работы сверла подразделяются на следующие группы: перовые, спиральные, центровочные, кольцевые.

Перовые сверла

Изготовляются сверла из инструментальных углеродистых, легированных или быстрорежущей сталей. В каждой группе сверла могут оснащаться твердосплавными пластинами.

Перовые или плоские сверла отличаются простотой конструкции, дешевы в изготовлении, могут быть изготовлены самостоятельно, мало чувствительны к перекашиванию в работе. Перовые сверла бывают двусторонние и односторонние; отличие их лишь в форме заточки режущих кромок.

Перовые сверла имеют плоскую режущую часть с двумя режущими кромками, расположенными симметрично относительно оси сверла и образующими угол резания в 45°, 50°, 75°, 90°.

Диаметр сверла измеряется по ширине лопатки. Толщина пера у режущих ребер зависит от диаметра сверла и составляет:

у сверл диаметром 5...10 мм от 1,5 до 2 мм;

диаметром 10...20 мм от 2 до 4 мм;

диаметром свыше 20 мм от 6 до 8 мм.

Режущие ребра при своем пересечении образуют прямую линию, которая называется поперечной кромкой, или перемычкой.

Недостаток перовых сверл заключается в отсутствии автоматического отвода стружки при сверлении, что портит режущие кромки и вынуждает часто вынимать сверло из просверливаемого отверстия. Кроме того, перовые сверла в процессе работы теряют направление и уменьшаются в размерах диаметра при переточке.

Спиральные сверла

Спиральные сверла имеют самое широкое применение. Спиральное сверло представляет собой цилиндрический стержень, рабочая часть которого снабжена двумя винтовыми спиральными канавками, предназначенными для отвода стружки и образования режущих элементов. Наклон канавок к оси сверла составляет 10...45°.

Рабочий конец сверла имеет конусообразную форму. На образующих этого конуса лежат две, симметрично расположенные относительно оси сверла режущие кромки.

Хвостовик предназначается для закрепления сверла.

Спиральные сверла изготовляют с цилиндрическим, коническим шестигранным... хвостовиками (рис. 5). Сверла с цилиндрическим хвостовиком изготовляют диаметром до 12 мм, с коническим - от 6 до 60 мм.

Спиральные сверла стандартизованы. Поэтому выбирают только такие размеры отверстий, для которых имеется соответствующий диаметр сверла. Основным размером сверла принято считать диаметр.

Длина рабочей части сверла, в зависимости от диаметра, составляет: в сверлах с цилиндрическим хвостовиком диаметров плюс 50 мм, а с коническим - 2 диаметра плюс 120 мм.

Угол а при вершине сверла (угол между режущими кромками) выбирается в зависимости от обрабатываемого материала и составляет: для сверления мягких металлов80...90°

для сверления стали и чугуна средней твердости116...118°

для сверления очень твердых металлов 130...140°

Для уменьшения трения боковой поверхности о стенки отверстия с нее снимается фаска. При этом вдоль винтовой канавки получается узкая полоска - ленточка, которая служит также в качестве направляющей сверла.

Линия, образованная пересечением поверхностей заточки сверла, называется поперечной кромкой, которая образует с режущей кромкой угол, равный 55°.

Величина поперечной кромки принимается обычно равной 0,13 D (где D - диаметр сверла).

3.Кольцевые сверла

Кольцевое сверло представляет собой полый цилиндр с режущей кромкой на торце. В результате сверления получают кольцевую канавку.

4.Твердосплавные сверла

Режущая часть любого из вышеперечисленных типов сверел может оснащаться твердосплавными пластинами. Такие сверла не составляют отдельную группу по конструкции и характеру выполняемой работы.

12.2 Расчёт режимов резания

При сверлильных работах рекомендуется задавать режимы исходя из мощности используемого оборудования. Наиболее удобный материал режущего инструмента - быстрорежущая сталь (Р18, Р6М5). Подачи при сверлильных работах вычислять по формуле:

S=CD0,6*Kls

S - подача, мм/об;

D - диаметр сверла, мм;

С - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала и иных технологических факторов (чистота поверхности, наличие дальнейшей обработки и т.д);

Kls - коэффициент на подачу, зависящий от условия выхода стружки.

Затрачиваемая мощность при сверлении зависит от крутящего момента. Крутящий момент вычисляется по формуле:

Мкр=10СмDqSyKp

Мкр- крутящий момент, воспринимаемый сверлом при резании, Н*м;

См, q, y- коэффициенты на крутящий момент при сверлении, зависящий от условий резания;

D- диаметр сверла, мм;

S- подача, мм/об.

Kp=KMP

Кмр - коэффициент на крутящий момент, зависящий от механических свойств материала.

Приравняв

Mкр=0,00867*D2 и Мкр=10СмDqSyK

можно вычислить максимально возможные подачи для сверл малого диаметра при сверлении заданного материала.

Скорость резания при сверлении вычисляется по формуле:

Частота вращения вычисляется по формуле:



13. Расчёт режимов резания при токарной обработке

13.1 Выбор инструмента и инструментального материала

Основными инструментами для токарных станков являются резцы различных типов, а также сверла, зенкеры, зенковки, развертки, метчики и д.р. В машинах и механизмах наибольшее число деталей представляют собой тела вращения, поэтому естественно, что станки токарной группы, на которых получают такие детали, являются основным станочным оборудованием и составляют в механических цехах машиностроительных заводов часто больше половины всех станков.

Типы токарных резцов:

Многообразие работ, выполняемых на токарных станках, привело к созданию большого количества резцов разного назначения и различных конструкций. Токарные резцы можно классифицировать по нескольким признакам.

По виду обработки различают резцы:

- проходные для обтачивания гладких цилиндрических и конических поверхностей;

- подрезные для обтачивания плоских торцовых поверхностей;

- расточные для растачивания сквозных отверстий и расточные упорные для растачивания глухих отверстий ;

- отрезные для разрезания заготовок на части и для протачивания кольцевых канавок;

- галтельные для обтачивания переходных поверхностей между ступенями валов по радиусу;

- резьбовые наружные и внутренние;

- фасонные круглые, призматические и тангенциальные для обтачивания фасонных поверхностей.

По характеру обработки: обдирочные, чистовые широкие и для тонкого точения.

По форме головки: прямые, отогнутые, оттянутые и изогнутые.

По направлению подачи резцы делят: на правые, работающие с подачей справа налево, и левые, работающие с подачей слева направо.

По способу изготовления: целые; с приваренной встык головкой; с приваренной или припаянной пластинкой; с головкой в виде сменной вставки с пластинкой режущего материала.

По роду материала: из быстрорежущей стали; с пластинками из твердого сплава; с пластинками из минералокерамики, с кристаллами алмазов.

Для высокопроизводительного точения с большими подачами используют резцы с дополнительным режущим лезвием. Длина дополнительного лезвия В = 1,1 Sпр. Резец устанавливают на станке так, чтобы дополнительное режущее лезвие было параллельно линии центров станка. В этом случае получается высокая чистота обработанной поверхности. Такими резцами можно вести точение с подачей до Sпр = 5 мм/об. В промышленности находят широкое применение резцы с многогранными неперетачиваемыми пластинками твердого сплава. Когда одно из режущих лезвий пластинки выйдет из строя вследствие затупления, открепляют механический прижим пластины и устанавливают в рабочее положение следующее лезвие пластинки. Применение неперетачиваемых пластинок повышает производительность работы оборудования, так как значительно сокращается время на смену затупившегося инструмента.

13.2 Расчёт режимов резания

Элементами режима резания являются: глубина резания, подача и скорость резания.

Глубина резания t (мм) - расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по нормали к последней. При точении - это толщина слоя металла срезаемого за один проход резца. При обтачивании, растачивании, рассверливании

t = (D - d) / 2,

где D - наибольший диаметр касания инструмента с деталью, мм;

d - наименьший диаметр касания инструмента с заготовкой, мм.

При сверлении

t = D / 2,

где D - диаметр отверстия, мм.

При отрезании и вытачивании канавки глубина резания соответствует ширине прорези, выполняемая резцом за один проход.

Подача (мм/об) - величина перемещения инструмента за один оборот заготовки. Различают продольную, поперечную и наклонную подачи в зависимости от направления перемещения резца. Рекомендуется для данных условий обработки выбирать максимально возможную величину подачи.

Скорость резания V (м/мин) - путь, который проходит наиболее удаленная от оси вращения точка поверхности резания относительно режущей кромки в направлении главного движения в единицу времени. Скорость резания для станков с главным вращательным движением (токарных, сверлильных, фрезерных) подсчитывается по формуле

V = pDn / 1000 » Dn / 320,

где D - наибольший диаметр заготовки (при токарной обработке), диаметр сверла (при сверлении) или диаметр фрезы (при фрезеровании), мм;

n - частота вращения заготовки или инструмента, об/мин.

Режим резания, который обеспечивает наиболее полное использование режущих свойств инструмента и возможностей станка при условии получения необходимого качества обработки, называется рациональным.

Для повышения производительности труда рекомендуется работать с возможно большим режимом резания. Однако его увеличение ограничивается стойкостью инструмента, жесткостью и прочностью обрабатываемой детали, узлов станка и его мощностью.

Высокая производительность может быть достигнута, если в первую очередь будут приняты наибольшие возможные значения глубины резания и подачи и в зависимости от них - допустимая скорость резания, обеспечивающая принятую стойкость инструмента.

Выбор режима резания выполняют на основании исходных данных: чертежа обрабатываемой детали, размеров заготовки, типа, материала и геометрии инструмента, паспортных данных станка в следующем порядке.

1. Глубина резания принимается в зависимости от величины припуска. Рекомендуется вести обработку за один проход. Минимальное число проходов определяется мощностью станка, жесткостью детали и заданной точностью обработки. При черновой обработке (если условия позволяют) глубину резания назначают максимальной - равной всему припуску. Точные поверхности обрабатывают вначале предварительно, затем окончательно. При чистовой обработке глубину резания назначают в зависимости от требуемых степени точности и шероховатости поверхности в следующих пределах: для шероховатости поверхности до Rz от 10 до 20 включительно глубина резания 0,5 - 2,0 мм, для Rz от 2,5 до 0,063 - 0,1 - 0,4 мм.

2. Подачу выбирают из нормативных таблиц в зависимости от марки обрабатываемого материала, размеров заготовки и выбранной глубины резания. Рекомендуется для данных условий обработки выбирать максимально возможную величину подачи. При черновой обработке ее значение ограничивается жесткостью детали, инструмента и допустимым усилием предохранительного механизма подачи станка. Подача для чистовой обработки определяется главным образом шероховатостью обрабатываемой поверхности. Для уменьшения шероховатости подачу следует принимать меньшей.

Окончательно подачу корректируют исходя из данных станка и принимают ближайшую из имеющихся на станке.

3. Скорость резания, допускаемая инструментом, определяется заданной стойкостью резца, глубиной резания, подачей, твердостью обрабатываемого материала и рядом других факторов. Средняя стойкость резца обычно принимается равной 30-90 мин.

Скорость резания назначают по соответствующим нормативным таблицам в зависимости от свойств обрабатываемого материала, принятых значений глубины резания и подачи. Такие таблицы составлены для определенных условий работы. Поэтому если действительные условия резания отличаются от нормативных, выбранную скорость надо умножить на поправочные коэффициенты, прилагаемые к таблицам.

4. Зная скорость резания, определяют частоту вращения n (об/мин) из формулы

n = 1000V / pD » 320V / D,

где V - скорость резания, м/мин; D - наибольший диаметр касания инструмента с заготовкой, мм.

Так как станок точно такой частоты вращения шпинделя может не иметь, вследствие ее ступенчатого регулирования, то назначают ближайшую меньшую величину. В результате этого незначительно снижается скорость резания, но зато стойкость режущего инструмента повышается.

5. По принятой частоте вращения подсчитывается действительная скорость резания (м/мин).

V = Dn / 320.

6. Проверку режима резания по мощности при черновом точении можно выполнить, пользуясь формулой

Nрез = Pz V / 60 * 1020,

где V - скорость резания, м/мин.; 1020 - коэффициент перевода Н x м/с в кВт; Pz - вертикальная составляющая силы резания, Н.

Вертикальная составляющая силы резания Pz (Н) - сила сопротивления резанию, действующая в вертикальном направлении касательно к поверхности резания. Для приближенных расчетов ее можно определить из формулы

Pz = KtS,

где K - коэффициент резания, равный силе резания, приходящейся на 1 мм2 площади поперечного сечения срезаемой стружки, МПа (табл. 11);

t - глубина резания, мм; S - подача, мм/об.

После подсчета мощности резания должно соблюдаться условие

N рез * Nшп,

где N рез - мощность, необходимая на резание; Nшп - мощность на шпинделе.

Размещено на Allbest.ru