Разработка технологического процесса токарной обработки детали

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Разработка технологического процесса токарной обработки детали

1.1 Основные понятия о технологическом процессе и его составных частях

Производственный процесс представляет собой совокупность всех действий, в результате которых исходные материалы и полуфабрикаты превращаются в готовую продукцию (изделие). В производственный процесс входят не только операции и действия, непосредственно связанные с изменением формы и свойств обрабатываемых деталей, сборки узлов и изделий, но и все необходимые вспомогательные действия, обеспечивающие выпуск готовой продукции (транспортировка деталей и их хранение, изготовление инструментов, ремонт станков и др.).

Технологическим процессом называется часть производственного процесса, непосредственно связанная с изменением формы, размеров, шероховатости поверхности, внешнего вида и свойств заготовок, из которых изготавливают детали машин. Так, например, отливкой и штамповкой получают заготовки из определенного металла или сплава с заданным химическим составом, но не всегда с требуемой твердостью, прочностью, формой и размерами.

Необходимую твердость и другие механические свойства сообщают изделиям термической обработкой. Необходимую форму и размеры высокой точности придают изделиям механической обработкой. Технологический процесс определяет последовательность обработки деталей, необходимое оборудование, приспособления и инструмент и состоит из ряда операций.

Операция - законченная часть технологического процесса, выполняемая над одной или несколькими одновременно обрабатываемыми деталями одним или группой рабочих непрерывно на одном рабочем месте до снятия с обработки и перехода к обработке другой заготовки. Так, например, одновременная шлифовка нескольких поршневых пальцев, установленных на оправке, является одной операцией, как и шлифовка их каждого в отдельности.

Одну и ту же операцию иногда вынуждены выполнять не один, а два и более рабочих, когда, например, установку и переустановку на станке тяжелых обрабатываемых деталей производят без подъемных приспособлений.

Если непрерывность точения изделия прерывается, допустим, сверлением отверстия обточенной втулки перед ее растачиванием, то имеют место не одна, а две токарные операции.

Непрерывность при изготовлении деталей может нарушаться не только переходом на другой вид обработки, например с точения на сверление и обратно, но и передачей детали на другой станок для выполнения последующей или промежуточной операции. Необходимость обработки изделия на другом рабочем месте предусматривает выполнение уже другой операции. Так, например, чистовое и последующее тонкое точение на одном и том же станке является одной операцией; при выполнении же чистового точения на одном станке, а тонкого точения на другом имеют место две операции.

Название операций, связанных с механической обработкой, обычно дается по названию станка, на котором производят обработку (токарная, фрезерная, сверлильная и т.д.).

Операция разделяется на составные элементы, основными из которых являются установка, позиция, переход, проход, прием.

Установкой называется часть операции, выполняемая при неизменном закреплении заготовки на станке или в приспособлении. Например, вал установленный в центрах, обтачивают при двух его установках, т.к. перед обтачиванием другого конца необходимо снять его с центров, раскрепить хомутик на необработанном конце вала и закрепить на обработанном, затем снова установить его на центры

Позицией называется такое измененное положение изделия относительно станка, которого достигают без перемены его закрепления и когда, следовательно, всю операцию выполняют при неизменном закреплении изделия, но при разных его положениях. Такое изменение положения изделия производят специальными приспособлениями. Например, операцию нарезания многозаходной резьбы с поворотом нарезаемого изделия при помощи специального делительного патрона выполняют при нескольких позициях.

Переходом называется законченная часть технологической операции, выполняемая при неизменной установке или позиции изделия, режущего инструмента, режима резания и обрабатываемой поверхности. Переход может состоять из одного или нескольких проходов.

Проход - законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки при котором снимается один слой материала. В качестве примера можно рассмотреть технологический процесс обработки детали типа втулки. При ее изготовлении на токарном станке технологический процесс будет состоять из одной операции - токарной. Переходами будут подрезание торца, обтачивание по наружному диаметру, сверление отверстия, растачивание отверстия и отрезка. Каждый переход можно производить со снятием одного или нескольких слоев металла, т.е. за один или несколько проходов.

Для целей технического нормирования трудовые процессы работающего расчленяют на приемы - законченные действия рабочего из числа необходимых для выполнения данной операции. К приемам относят, например, установку или снятие детали, пуск станка, переключение рычагов управления, закручивание гайки и т.д.

Важным вопросом при разработке технологических процессов обработки является вопрос правильного выбора базирования (установки) деталей на станках.

1.1.1 Понятие о базах и их выборе

Базами являются поверхности, линии, точки и их совокупности, служащие для ориентации детали на станках, для расположения деталей в узле или изделии, для измерения детали. Различают технологические (производственные) и конструкторские базы.

Технологической называется база, используемая для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта. Такие базы могут состоять из одной или сочетания нескольких поверхностей (рис. 3).

Технологические базы разделяются на установочные и измерительные.



Рис. 3 Технологические базы при различных способах установки заготовок на токарном станке

Установочные базы - поверхности, а также линии и точки детали, служащие для установки заготовки на станке и ориентирующие ее относительно режущего инструмента. Установочными базами могут быть различные поверхности заготовок (наружные и внутренние цилиндрические поверхности, центровые гнезда, плоскости, поверхности зубьев колес). В качестве баз при первоначальной обработке используют необработанные поверхности (черновые базы), при последующей обработке - обработанные поверхности (чистовые базы). Установочные базы делятся на основные и вспомогательные.

Основные установочные базы - это поверхности, которые, являясь поверхностями соединения с другими деталями, определяют положение детали в собранном узле или механизме и используются для установки детали на станке при ее обработке. Так, например, основными базами являются: у коленчатых валов - коренные шейки, а также посадочные места под шестерню и маховик; у распределительного вала - шейки, а также посадочные места под шестерню; у гильзы - посадочные места для соединения с блоком; у шестерни или шкива - отверстия ступиц, а также наружная поверхность по зубьям или ободу.

Вспомогательные установочные базы - это поверхности, которые используют только для установки детали на станке; они не имеют особого значения для работы детали в механизме. Примером вспомогательной базы могут служить центровые отверстия у вала, обтачиваемого и шлифуемого с установкой в центрах.

Вспомогательными базами обычно пользуются в тех условиях, когда поверхности основных баз или обрабатываются, или оказались настолько изношенными что получить точную установку детали на станке весьма затруднительно.

Измерительная база - поверхность (линия или точка), от которой производят измерение и отсчет размеров изделия. Выбирать в качестве измерительных баз следует такие поверхности изделия, которые служат одновременно и его установочными базами. Совпадение измерительных баз с установочными позволяет получить более точно обработанное изделие.

Конструкторская база - совокупность поверхностей, линий, точек, от которых заданы размеры и положения деталей при разработке конструкции.

Конструкторские базы могут быть реальными (материальная поверхность) или геометрическими (осевые линии, точки).

1.1.2 Понятие о проектировании технологических процессов

Проектирование технологических процессов является определяющим элементом производственного процесса. От степени рациональности технологических процессов зависят качество изделий и затраты труда и материальных средств на изготовление продукции. К числу исходных данных для проектирования процесса механической обработки деталей относятся рабочие чертежи деталей и технические условия на их изготовление; данные о заготовках, из которых должны изготовляться детали; данные об оборудовании (паспорта, каталоги и др.).

При проектировании технологических процессов необходим также ряд справочных материалов (по припускам и допускам, по режущим, измерительным и вспомогательным инструментам; режиму резания; вспомогательному времени и т.д.). Проектирование технологических процессов механической обработки начинается с тщательного изучения чертежа и технических условий на готовую деталь. Во многих случаях требуется также ознакомиться с чертежами узла и изделия, в которые входит обрабатываемая деталь, с условиями работы детали.

При проектировании процесса механической обработки детали выполняются следующие работы: определение вида и размера заготовки; составление плана обработки (порядка операций); выбор оборудования для отдельных операций; выбор базовых поверхностей и способов установки детали; выбор или проектирование приспособлений; выбор режущих инструментов; подсчет межоперационных размеров; нормирование операций (определение режимов резания и штучного времени); выбор измерительных инструментов и приспособлений, а также разработка карт контрольных операций; составление технологических карт; экономические подсчеты по установлению наивыгоднейшего варианта обработки путем сопоставления конкурирующих вариантов технологических процессов.

В качестве первых операций механической обработки применяют операции, при выполнении которых снимают наибольшие слои металла. Это обусловлено,

во-первых, тем, что при снятии больших слоев металла легче обнаружить дефекты заготовки (трещины, раковины, включения и т.п.),

во-вторых, тем, что вследствие перераспределения напряжений возможно коробление заготовок.

При последующей чистовой обработке коробление должно быть минимальным. Отделочные операции располагают в конце цикла обработки для уменьшения возможности повреждения окончательно обработанных поверхностей. Отделочные операции выбирают в зависимости от требуемых чертежом точности размеров и шероховатости поверхности.

Операции по механической обработке детали должны быть увязаны с термическими операциями. Закалку с низким отпуском обычно проводят перед шлифованием, а закалку с высоким отпуском (улучшение) с целью достижения необходимых механических свойств металла - между черновой и чистовой обработкой точением, фрезерованием, строганием. Перед процессом механической обработки заготовки (отливки, штамповки, поковки) часто подвергают отжигу или нормализации.

документация деталь станок

1.1.3 Технологическая документация и технологическая дисциплина

Правильное построение технологического процесса предусматривает тщательную разработку документации, с учетом достижений передовой техники и передовых методов труда. И чем большее количество деталей будет изготовляться по данному технологическому процессу, тем детальнее ее разрабатывают.

К технологической документации относятся технологические карты, чертежи приспособлений, специального режущего и измерительного инструмента и т.п. Наиболее важным технологическим документом является технологическая карта. Применяют различные формы технологических карт в зависимости от вида работ (сборка, механическая обработка, термическая обработка, сварка и т.п.), масштаба производства (единичное, серийное, массовое) и степени ответственности изготовляемого изделия.

Для индивидуального, а иногда и мелкосерийного производства технологические карты оформляют в виде маршрута (маршрутная карта), где перечисляются операции и указана последовательность их выполнения. Для крупносерийного и массового производства технологические карты составляют на каждую операцию (операционные карты) обработки данной детали.

Такие операционные карты содержат подробные указания, необходимые для обработки и контроля деталей на данной операции.

В большинстве случаев в технологические карты механической обработки вносят следующие данные: об обрабатываемой детали; о заготовке (материал, из которого она изготовляется, механические свойства, размеры сортового проката при использовании его в качестве заготовки и др.); номера и наименования операций и переходов; о применяемом оборудовании; о приспособлениях и инструментах (их наименования, размеры или шифры); о режимах обработки; элементы времени на обработку и их сумма; разряды рабочих по операциям.

Кроме перечисленных карт на наиболее ответственные детали разрабатываются инструкционные технологические карты, которые используются токарем и наладчиком. В данных картах содержатся те же сведения, что и в операционных картах; сверх того в них указываются характер установки, способы крепления и измерения детали, положение инструмента, организация рабочего места.

Операционные эскизы, приводимые в картах технологического процесса, являются упрощенными чертежами детали. На них указываются только те размеры и шероховатость поверхности, которые необходимы при выполнении данной операции.

Эскизы установок и позиций показывают положение обрабатываемой детали относительно режущего инструмента, а также способы ее крепления и приемы измерения.

1.1.4 Типизация технологических процессов

Типизация в машиностроении необходима для резкого сокращения количества индивидуальных решений при разработке технологической документации и уменьшения сроков подготовки производства новых изделий. Она основывается на технологической классификации деталей по сходным признакам: размерам, форме, технологическому подобию. Применительно к деталям, обрабатываемым на токарных станках, выделяют следующие основные технологические классы: валы, втулки, стаканы, диски, фланцы.

К валам относят круглые стержни длиной более трех диаметров. Кроме собственно валов, этот класс включает также ходовые винты, оси, шпиндели, пиноли и др.

Втулки отличаются наличием сквозного отверстия и небольшой длиной - менее трех наружных диаметров.

Стаканами называются детали типа круглых сосудов со сплошным дном или небольшим отверстием в нем.

Характерная особенность дисков - небольшая длина, менее Ѕ диаметра. К ним относятся крышки, шкивы, зубчатые колеса и др.

Фланцы - детали дисковой формы с отверстием и ступицей.

Такая классификация позволила значительно сократить чрезвычайно большое число индивидуальных технологических процессов до процессов для каждого класса деталей или его характерной части (группы).

Продолжая подобную унификацию, можно для большинства деталей токарной обработки предложить только два наиболее характерных типовых технологических процесса: один - для класса валов, другой - для класса втулок. При этом по технологической общности к втулкам относятся и другие короткие детали с отверстиями - стаканы, диски, фланцы.

Основное содержание типовых технологических процессов токарной обработки деталей классов валов и втулок приведено в табл.8 и 9.

В порядке иллюстрации этих таблиц на рис. 4 и 5 приведены примеры использования типовых технологических процессов токарной обработки деталей различных технологических классов. На этих эскизах способы установки заготовок на станке изображены с помощью условных обозначений, предусмотренных ЕСТД (единой системой технологической документации) по ГОСТ 3.1107-81.

Таблица 8 Типовой технологический процесс обработки деталей типа валов

Таблица 9 Типовой технологический процесс обработки деталей класса втулок

Примечания: 1. При подготовке чистовой базы мерным инструментом (разверткой, метчиком и др.) во второй операции число операций уменьшается на 1.

2. Для деталей с участками сложной формы (резьбовой, конической, фасонной), обработка которых нуждается в особой наладке станка, количество операций в технологическом процессе соответственно увеличивается.



Рис. 5 Обработка стакана

1.1.5 Построение и оформление технологического маршрута

Технологический маршрут, содержащий рациональную последовательность обработки детали, является основной частью технологического процесса. Его построение представляет собой технологическую задачу, имеющую ряд решений и соответственно им количество конечных результатов. Поэтому с целью сокращения числа поисковых действий при решении такой задачи целесообразно придать им определенную, логически обоснованную направленность, состоящей из последовательно осуществляемых стадий:

1) изучения исходных данных;

2) подготовки к построению технологического маршрута;

3) построения технологического маршрута.

На 1-й стадии изучают исходные данные, которые для рабочего задаются в объеме чертежа, заготовки, количества деталей в обрабатываемой партии и технических возможностей станка. Из чертежа детали следует установить ее форму, размеры, технологический класс и технические требования, предъявляемые к точности обработки. Кроме того, необходимо установить материал детали, характер ее термообработки и измерительные базы. Сопоставляя заготовки с чертежом детали, надо определить достаточность припусков на обработку.

На 2-й подготовительной стадии выбирают способы обработки, технологические базы и способы установки заготовок на станке.

Выбирая способы обработки поверхностей детали, следует исходить из условий, обеспечивающих требуемую точность обработки и возможную наибольшую производительность труда. Например, при обтачивании цилиндра невысокой точности на жесткой заготовке весь припуск целесообразно срезать за один рабочий ход резца. Если точность того же цилиндра высокая, его обрабатывают мене производительно - черновым и чистовым точением.

Технологические базы выбирают, руководствуясь правилами, изложенными в параграфе 2.1.1.

Соответственно принятым базам намечают способы установки заготовок на станке в зависимости от требуемой жесткости крепления и точности центрирования.

Короткие заготовки с наружной черновой или вспомогательной базой закрепляются в самоцентрирующий патрон, а при большом припуске на обработку дополнительно поджимаются задним центром. Такие же заготовки с чистовой базой невысокой точности закрепляются в токарном патроне, предохраняя ее от вмятин фольговой прокладкой из цветного металла.

Длинные заготовки обрабатываются предварительно в патроне и заднем центре, окончательно - в центрах.

На 3-й завершающей стадии по принадлежности детали к определенному технологическому классу выбирают типовой технологический маршрут, в котором должны быть учтены следующие правила:

1) черновую и чистовую обработку точением нужно выполнять в разных операциях;

2) в операцию по окончательной обработке резцами точных поверхностей не следует включать переходы, нуждающиеся в поворотах резцедержателя;

3) в одной операции нецелесообразно выполнять сверление и растачивание отверстий.

Для удобства использования технологический маршрут оформляется в виде карты, в которую заносятся сведения, необходимые для его осуществления. В ней приводятся сведения о последовательности выполнения операций, станках, приспособлениях, нормах штучного времени и некоторые другие данные. Для учебных целей форму технологического маршрута целесообразно несколько упростить, дополнив текстовой материал графическими изображениями схем установок и элементами операций (см. табл. 10). При ее заполнении следует руководствоваться следующими правилами.

1. Операции и переходы необходимо обозначать арабскими цифрами 1, 2 3 и т. д.; установки - прописными буквами русского алфавита А, Б, В.

2. В графе “Содержание установок и переходов” указания выражают глаголом в повелительной форме: установить, закрепить, обточить, подрезать, сверлить. При этом размеры обрабатываемой поверхности в тексте не указывают. Вместо них проставляют внутри окружности порядковый номер размера поверхности из схемы технологической установки, например: подрезать торец в размер 1, центровать в размер 2, обточить цилиндр 3, расточить отверстие 4, выточить канавку 5, проточить фаску 6, нарезать резьбу 7, отрезать заготовку в размер 8 и т. д.

3. В графе “Схемы установок” заготовки изображают в произвольном масштабе на стадии завершения операционной обработки, контур их обрабатываемых поверхностей обводится сплошными линиями увеличенной толщины. На схемах также указывают размеры, подлежащие выполнению в данной операции.

Они нумеруются арабскими цифрами в окружностях диаметром 6-8 мм и располагаются вне контура детали в направлении движения часовой стрелки.

Рассмотрим пример построения и оформления технологического маршрута токарной обработки ступенчатого вала (табл. 10) из круглого стального проката ? 40Ч264 мм на токарно-винторезном станке модели 1К62.

Устанавливаем требуемую точность обработки.

Вал имеет три цилиндрических участка - ? 25f11, ? 22f11, и ? 28h12, точность которых ограничивается соответственно 11-м и 12-м квалитетами. Остальные размеры без допусков подлежат обработке по 14-му квалитету: отверстия - по H14, валы - по h14.

Точность формы цилиндрических участков чертежом не оговорена. Следовательно, их погрешности не должны превышать допусков на соответствующие диаметры.

Таблица 10 Технологический маршрут токарной обработки ступенчатого вала



Точность взаимного расположения поверхностей ? 25; ? 28; и ? 22 мм ограничивается радиальным биением относительно общей оси не более 0,08 мм.

Шероховатость поверхностей (за исключением обозначенных на контуре детали) Rz = 40 мкм.

Деталь термообработке не подвергается. Поэтому ее полную обработку (при невысокой точности размеров) можно завершить на токарном станке.

Заготовка - круглый стальной прокат на одну деталь, имеет припуски по диаметру 5 мм и длине - 4 мм; ее кривизна в допустимых пределах.

Для изготовления небольшой партии деталей технологический маршрут строится пооперационно.

Токарно-винторезный станок 1К62 по технической характеристике позволяет эффективно выполнить обработку деталей.

Способы обработки выбираются из условий обеспечения требуемой точности и высокой производительности. Точные участки ? 25, ? 28 и ?22 мм будут обрабатываться черновым и чистовым точением; остальные поверхности - только черновым точением за наименьшее количество рабочих проходов.

Для окончательной обработки точных участков вала принимается чистовая вспомогательная база - центровые отверстия. Для черновой обработки базой вначале будут служить необработанная поверхность заготовки и центровое отверстие, затем - обработанный короткий участок вала и центровое отверстие. Подрезание и центрование вала ведется от черновой базовой поверхности заготовки.

Соответственно выбранным технологическим базам принимаются способы установки заготовок на станке: в патроне, в патроне и заднем центре, в центрах.

С учетом величины обрабатываемой партии деталей и практических правил комплектования переходов в операции принимается типовой технологический маршрут обработки деталей класса валов, осуществляемый за 6 операций.

1.2 Выбор рациональных режимов резания при точении

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 S (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 = рDn / 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 Ra 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 / рD ? 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 Ч 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 1мм2 площади поперечного сечения срезаемой стружки, МПа (табл. 11);

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

Таблица 11 Средние значения коэффициента резания K при точении

После подсчета мощности резания должно соблюдаться условие

N рез ? Nшп ,

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

Пример. Выбрать режимы резания для обтачивания вала из стали 45 (ув = 650 МПа) при следующих данных: диаметр заготовки D = 45 мм, диаметр детали d = 40-0,05 мм, длина обрабатываемой поверхности L = 200 мм, шероховатость Ra = 2,5 мкм, установка в патроне и заднем центре.

Станок токарно-винторезный 1К62; резец - проходной упорный с пластинкой из твёрдого сплава Т15К6.

Геометрия резца: г = 12°, б = 10°, ? = 90°, r = 1 мм; форма передней поверхности - плоская с положительным передним углом.

Решение. Учитывая высокую точность и малую шероховатость поверхности детали, обтачивание следует выполнять за два перехода. На чистовое точение оставлен припуск 1 мм на диаметр.

Назначаем режим резания для чернового перехода.

1. Глубина резания

t = (D - d) / 2 = (45 - 41) / 2 = 2 мм.

2. Из табл. 20 выбираем подачу равную S = 0,5 мм/об.

3. По табл. 27 выбираем скорость резания V = 166 м/мин.

По табл. 28 устанавливаем поправочные коэффициенты для заданных условий работы: К1 = 1; К2 = 1,15; К3 = 1; К4 = 1; К5 = 0,8.

Умножаем табличную скорость на поправочные коэффициенты:

V = 166 ? 1,15 ? 0,8 = 152 м/мин.

4. Определяем необходимую частоту вращения заготовки

n = 320 ? V / D = 320 ? 152 / 45 = 1080 об/мин.

По паспорту станка табл. 31 принимаем ближайшую меньшую частоту вращению n = 1000 об/мин.

5. Уточняем действительную скорость резания

V = Dn / 320 = 45 ? 1000 / 320 = 140 м/мин.

6. Проверяем режим резания по мощности на шпинделе станка. Вычисляем усилие резания:

Pz = KtS.

Из табл. 11 коэффициент резания К = 1780 МПа, тогда

Pz = 1780 ? 2 ? 0,5 = 1780 Н.

Мощность, необходимая на резание,

Nрез = Pz V / 60 ? 1020 = 1780 ? 140 / 60 ? 1020 = 4,1 кВт.

Из табл. 14 мощность двигателя станка Nдв = 10 кВт.

КПД станка принимаем з = 0,75. Тогда мощность на шпинделе составит

Nшп = Nдвз = 10 ? 0,75 = 7,5 кВт,

что вполне достаточно для осуществления выбранного режима резания.

Назначаем режим резания для чистового перехода.

1. Глубина резания

t = (41 - 40) / 2 = 0,5 мм.

2. Подача (табл. 21) S = 0,2 мм/об.

3. Скорость резания из табл. 27 составляет 235 м/мин.

Уточняем скорость резания соответственно изменённым условиям работы: n = 235 ? 1,15 ? 0,8 = 216 м/мин.

4. Определяем частоту вращения заготовки:

n = 320V / D = 320 ? 216 / 41 = 1680 об/мин.

Исходя из данных станка (табл. 31) принимаем n = 1600 об/мин.

5. Действительная скорость резания

V = Dn / 320 = 41 ? 1600 / 320 = 205 м/мин.

1.2.1 Основное технологическое (машинное) время

Рис. 6 Схема к расчёту основного технологического времени при обтачивании цилиндрической поверхности

Основным технологическим (машинным) временем называется время, затрачиваемое непосредственно на процесс изменения формы и размеров заготовки и получение поверхности требуемой шероховатости. В общем случае время равно пути делённому на скорость. Путь при точении - это длина обработки, скорость - это скорость подачи в м/мин, равная произведению nS. Следовательно при токарной обработке основное технологическое время То (мин) определяется по формуле

То = Li / nS,

где L - расчётная длина пути режущего инструмента в направлении подачи, мм;

i - число проходов; n - частота вращения заготовки, об/мин;

S - подача, мм/об.

L = l + l1 + l2,

где l - расчетная длина обрабатываемой поверхности, мм;

l1 = t Ч ctg? - величина врезания резца, мм;

t - глубина резания, мм; ? ? главный угол в плане резца;

l2 = 1-3 мм - выход (перебег) резца.

1.3 Индивидуальное задание № 2

1.3.1 Варианты задания

В табл. 12 и на рис. 7 приведены исходные данные для выполнения второго индивидуального задания.

1.3.2 Порядок выполнения задания

1. В соответствии с номером Вашего варианта зарисовать эскиз детали, выписать ее размеры, материал из которого она изготовлена, его механические свойства и вид заготовки (табл. 12, рис. 7).

2. Составить перечень переходов, необходимых для полного изготовления детали (табл. 13).

3. Сгруппировать переходы в операции и наметить последовательность операций и переходов.

4. Выбрать для каждой операции модель станка, а для каждого перехода режущий и измерительный инструмент. Указать материал режущего инструмента (табл. 14-16).

5. Определить припуски на обработку и размеры заготовки (табл. 17-19).

6. Подсчитать глубину резания.

7. Определить необходимую подачу (табл. 20-26).

8. Определить скорость резания и уточнить ее с помощью поправочных коэффициентов, учитывающих конкретные условия обработки (табл. 27-30).

9. Подсчитать частоту вращения шпинделя, которая потребуется для достижения необходимой скорости резания и выбрать ближайшую меньшую имеющуюся на станке (табл. 31).

10. Рассчитать основное технологическое (машинное) время То на каждый переход и всю обработку детали в целом.

11. Составить операционно-технологическую карту обработки детали (табл.32).

1.3.3 Контрольные вопросы для защиты задания

1. Что называется производственным процессом?

2. Что называется технологическим процессом?

3. Операция и ее основные элементы.

4. Что называется установкой?

5. Что называется позицией?

6. Переход и его составные части.

7. Что называется проходом?

8. Какие элементы детали являются базами?

9. Какие элементы детали относятся к установочным базам?

10. Поверхности детали, относящиеся к установочным и измерительным базам.

11. Исходные данные для проектирования технологического процесса.

12. Документация технологического процесса.

13. Маршрутные и операционно-технологические карты.

14. Технологические классы деталей, обрабатываемых на токарных станках.

15. Обозначение операций и переходов при заполнении карты технологического маршрута.

16. Обозначение графы “Содержание установок и проходов” при заполнении карты технологического маршрута.

17. Как изображаются заготовки в графе “Схемы установок” при заполнении карты технологического маршрута.

18. Что называется глубиной резания и как она подбирается при черновой обработке?

19. В зависимости от чего назначают глубину резания при чистовой обработке?

20. Что называется подачей?

21. От чего зависит подача при черновой обработке?

22. От чего зависит подача при чистовой обработке?

23. Что называется скоростью резания?

24. В зависимости от чего подбирается скорость резания?

25. Как назначается реальная частота вращения шпинделя?

26. Последовательность выбора элементов режима резания.



Таблица 21 Подачи при чистовом обтачивании твердосплавными и быстрорежущими резцами

Таблица 22 Подачи при черновом подрезании торцов и уступов

Таблица 23 Подачи при чистовом подрезании торцов и уступов

Таблица 24 Подачи (ручные) и скорости резания при сверлении сверлами из быстрорежущей стали

Таблица 25 Подачи (ручные) и скорости резания при рассверливании отверстий быстрорежущими сверлами

Таблица 26 Выбор ширины резца и подачи при работе отрезными резцами

Примечание: 1. Большие значения подач следует брать для больших диаметров и мягких материалов, меньшие - для меньших диаметров и твердых материалов. 2. При требовании получить шероховатость поверхности 4-6-го класса, при нежестком закреплении заготовки и при работе с ручной подачей табличные значения подач уменьшить на 30-40 %. 3. При отрезании сплошного материала (без центрального отверстия в обрабатываемой заготовке) после углубления резца приблизительно на половину радиуса заготовки следует подачу уменьшить вдвое.

Таблица 27 Скорость резания V в м/мин при обтачивании, подрезании и растачивании

Таблица 28 Поправочные коэффициенты к таблицам скорости резания твердосплавными резцами

Размещено на Allbest.ru