Размещено на http://www.allbest.ru

ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН»

Кафедра: «ИТиТФ»

Дисциплина: Инструментальные системы

Курсовая работа

«Проектирование инструментальной наладки»

Выполнил:

Группа МДБ 13-03

Александров Александр Евгеньевич

Проверил:

Романов Виталий Борисович

Москва 2015 г.

Задание: Выбрать инструментальную наладку (режущий и вспомогательный инструмент), назначить режимы обработки, рассчитать силу, крутящий момент, мощность резания и машинное время для обработки детали типа тела вращения из цилиндрической заготовки, на токарном станке с ЧПУ модели 16А20ФЗ.

режущий инструмент деталь заготовка станок токарный

Деталь №1

Крепление инструмента - цилиндрическое отверстие диаметром 40мм

Точность детали - 14 квалитет, шероховатость Rz160

Описание технических характеристик станка:

Станок токарный с ЧПУ модели 16А20ФЗ (рис. 1) предназначен для токарной обработки в полуавтоматическом режиме наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем различной сложности. Станок может оснащаться системой ЧПУ и электроприводами, как отечественного производства (N0210), так и производства зарубежных фирм Siemens, Fagor, Heidenhain, FANUC.

Область применения станка: мелкосерийное и серийное производство.

Инструментальные блоки устанавливаются в револьверной головке станка, в которой предусмотрены цилиндрические отверстия диаметром 50мм (для подсистемы вспомогательного инструмента с цилиндрическим хвостовиком и лыской, на которой имеются рифления по ГОСТ 24900-81).

Рис. 1. Внешний вид станка 16А20ФЗ

Технические характеристики станка модели 16А20ФЗ:

Класс точности станка	П
Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной	500мм
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия:
над станиной	320мм
над суппортом	200мм
Наибольшая длина обрабатываемого изделия, в зависимости от применяемой инструментальной головки:
при 6-позиционной головке	900мм
при 8-позипионной головке	750мм
при 12-позиционной головке	850мм
Наибольшая длина устанавливаемого изделия в центрах	1000мм
Диаметр цилиндрического отверстия в шпинделе	40/50/60мм
Наибольший ход суппорта:
Поперечный	210мм
продольный	905мм
Максимальная рекомендуемая скорость рабочей подачи:
продольной	2000мм/мин
поперечной	1000мм/мин
Количество управляемых координат	2
Количество одновременно управляемых координат	2
Точность позиционирования	0,01мм
Повторяемость	0,003мм
Диапазон частот вращения шпинделя	20-2500об/мин
Максимальная скорость быстрых перемещений:
Продольных	15м/мин
поперечных	7,5м/мин
Количество позиций инструментальной головки	8
Мощность привода главного движения	11кВт
Суммарная потребляемая мощность	21кВт
Габаритные размеры станка:
длина	3700мм
длина (с транспортером стружкоудаления)	5160мм
ширина	2260мм
высота	1650мм
Масса станка (без транспортера стружкоудаления)	4000кг
Род тока питающей сети	переменный трёхфазный
Напряжение	380В
Частота тока	50Гц

Особенности конструкции станка:

• высокоточный шпиндель с отверстием 40 мм (по заказу -- 64 мм);

• мощный привод главного движения, включающий главный двигатель 11 кВт и шпиндельную бабку, обеспечивающий наибольший крутящий момент на шпинделе до 800 Нм;

• жесткая инструментальная головка;

• термообработанные шлифованные направляющие станины, обеспечивающие длительный срок службы и повышенную точность обработки; надежная защита шариковинтовых пар; безопасное с современным дизайном ограждение зоны резания.

Базовое исполнение станка:

• станина в сборе;

• комплект вспомогательного инструмента для 8-ми позиционной инструментальной головки;

• комплект режущего инструмента;

• центр упорный 7032-35 Морзе 5ПТ ГОСТ 13214-79; центр вращающийся высокооборотный СИЗ-7032-0685; комплект инструмента для обслуживания станка.

Последовательность обработки заготовки:

№ перехода	Содержание перехода
1	Обтачивание наружной поверхности, выдерживая размеры: диаметр D1=70 мм на проход, D4=50 мм на длине L1-L2=15 мм, подрезка торца
2	Точение канавки D2=68 мм на длине L3=15 мм, шириной L4= 2 мм
3	Сверление отверстия D3=16 мм на проход
4	Обработка фаски 2x45°

Выбор режущего инструмента:

Выбор режущего инструмента можно производить по ГОСТам, справочникам, каталогам фирм-производителей инструмента. Выберем режущий инструмент по каталогу фирмы “SANDVIK Coromant”.

Рис. 1



Для наружной обработки детали применяем проходной упорный резец CoroTurn®RC (DCLNR 2525М 12) с креплением прихватом ромбической пластины T-Max P (CNMG 120408) с углом при вершине 80 из твердого сплава, где C=80 град - форма пластины, N=0 град - задний угол, M=+-0.13 - допуск на iC, G - тип пластины, 12 - длина режущей кромки L, 04 - толщина пластины s, 08 - радиус при вершине, (рис. 2). Резец имеет угол в плане ц=95°, что позволяет осуществлять данную обработку. Глубина резания пластины представлена в таблице (рис.1).

Рис. 2.

Для точения наружной канавки с поперечной подачей применяем канавочный резец CoroCut® (R123E08-2525B) с креплением клин-прихватом двухсторонней твердосплавной пластины CoroCut® (N123E2-0200-0002-CM) (рис. 3).

Рис. 3.

Внутреннее отверстие D=16 мм обработаем сверлом CoroDrill® Delta-C 2 ? 3 x Dc, из твердого сплава (рис. 4).

Рис. 4.

Просверленное отверстие растачивается расточным резцом с образованием фаски 2x45°. Применяем резец CoroTurn® 107 с цилиндрическим хвостовиком и пластиной T-Max (DCMX 07 02 04-WF) (рис. 5). Резец имеет главный угол в плане ц=93, что позволяет обработать фаску с продольной подачей по траектории.



Рис. 5.

Выбор вспомогательного инструмента

Для компоновки инструментальных блоков на станках ЧПУ токарной группы с револьверной головкой применяется подсистема вспомогательного инструмента (рис. 6).

Рис. 6. Система вспомогательного инструмента для токарных станков с ЧПУ

Держатели с рифленой лыской крепятся клином в револьверных головках с базированием по цилиндрической поверхности и торцу. В головках держателей предусмотрены открытые или закрытые взаимно перпендикулярные пазы (рис. 6 поз. 1…9) для крепления резцов различных типов (проходных, отрезных и др.) с разной длиной державки и направлением относительно оси крепежного отверстия. Резцедержатели имеют правое и левое исполнение и применяются в зависимости от расположения револьверной головки и направления вращения шпинделя. Переходная втулка 10 позволяет закреплять режущий инструмент или вспомогательные элементы круглого сечения диаметром 16…40 мм. Для обработки отверстий используется перовое сверло 11 с непосредственным креплением в держателе. В вариантах 12 и 13 предусмотрены отверстия с конусом Морзе для крепления трехкулачкового патрона 19 и режущих инструментов осевого типа (сверла, зенкеры, развертки и т.п.). Растачивание отверстий можно производить либо резцами, закрепляемыми в резцедержателях 1…9, либо с помощью расточных оправок 14, 15. Вариант 16 может использоваться для крепления метчиков М6…М27 в патроне. Варианты 17, 18 представляют собой переходные втулки со шпоночным пазом. Они позволяют крепить расточную борштангу 20, патрон для метчиков 21, концевые режущие инструменты с укороченным конусом Морзе 22. Эти втулки являются связующим звеном со станками сверлильнофрезерно-расточной группы.

Согласно структурной схеме на рис. 6 для установки выбранных режущих инструментов выбираем следующий вспомогательный инструмент: резцедержатель (поз. 1 рис. 6) и переходную втулку (поз. 10 рис. 6).

Размеры вспомогательного инструмента с цилиндрическим хвостовиком выбираем по справочнику, согласно ГОСТ 24900-81 «Хвостовики державок цилиндрические для токарных станков с программным управлением. Основные размеры из условия размещения его в револьверной головке станка с цилиндрическими отверстиями диаметром 40мм.

Для токарной обработки наружных поверхностей применяют резцедержатели с цилиндрическим хвостовиком D=40мм и перпендикулярным открытым пазом для установки резцов (рис. 7)

Рис. 7. Резцедержатель

Для закрепления расточных резцов и свёрл с цилиндрическим хвостовиком применяют трёх кулачковый патрон и продольный резцедержатель с односторонним прижимом, D=40мм (рис. 8)



Рис.8

Результаты выбора режущего и вспомогательного инструмента заносим в таблицу.

Операция	Режущий инструмент	Вспомогательный инструмент
1	Резец проходной упорный: CoroTurn®RC (DCLNR 2525М 12) Пластина T-Max P (CNMG 120408)	Резцедержатель: Radial toolholder form B1: right, short
2	Резец канавочный: CoroCut® (R123E08-2525B) Пластина: CoroCut® (N123E2-0200-0002-CM)	Резцедержатель: Radial toolholder form B1: right, short
3	Сверло: CoroDrill® Delta-C 2 ? 3 x Dc	Трёх кулачковый патрон: CNC drill chucks for clockwise and anti-clockwise rotation
4	Резец расточной: CoroTurn® 107 Пластина: T-Max (DCMX 07 02 04-WF)	Продольный резцедержатель с односторонним прижимом: Toolholder for cylindrical shank DIN 1835 form E

Расчёт режимов резания

Токарная операция, переход №1 «Обтачивание наружной поверхности D₁=70мм на длине L₁=40мм».

L₁

При расчёте режимов резания в качестве материала режущей части инструмента принимаем твёрдый сплав ВК8. Глубина резания t = 2мм. Подача S = 0,6 мм/об.

Скорость резания:



,

где Т - период стойкости инструмента (принимаем Т=30мин), поправочные коэффициенты С_v=215, m=0,2, у=0,45, К_v - поправочный коэффициент, учитывающий скорость резания:

,

здесь K_MV - коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал K_MV=0,96, K_UV - коэффициент, учитывающий материал инструмента K_UV=1, K_NV - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности K_NV=1 V=118,57м/мин.

Частота вращения:

=539,44 об/мин. Принимаем n=540 об/мин.

Пересчёт скорости резания в соответствии с принятой частотой вращения:

V = р*D*n/1000 =118,69 м/мин

Расчёт сил резания:

P_z=2615H, где Kp = 0,94.

Расчёт мощности резания:

N = P_z*V/1000*60 = 5, 07 кВт.

Расчёт основного времени обработки:

T = L/n*S = 0,12 мин.

где L = 40 мм - путь резания.

Токарная операция, переход №1 «Обтачивание наружной поверхности D₄=50 мм на длине L₁ - L₂ = 15 мм»

При расчёте режимов резания в качестве материала режущей части инструмента принимаем твёрдый сплав ВК8. Глубина резания t = 5 мм. Подача S = 0,8 мм/об.

Скорость резания:

,

где Т - период стойкости инструмента (принимаем Т=30мин), поправочные коэффициенты С_v=215, m=0,2, у=0,45, К_v - поправочный коэффициент, учитывающий скорость резания:

,

здесь K_MV - коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал K_MV=0,96, K_UV - коэффициент, учитывающий материал инструмента K_UV=1, K_NV - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности K_NV=1 V=90,79м/мин.

Частота вращения:

=481,91 об/мин. Принимаем n=480 об/мин.

Пересчёт скорости резания в соответствии с принятой частотой вращения:

V = р*D*n/1000 =90,43 м/мин

Расчёт сил резания:

P_z=16,221 кH, где Kp = 0,94.

Расчёт мощности резания:

N = P_z*V/1000*60 = 24,45 кВт.

Расчёт основного времени обработки:

T = (L/n*S)*i = 0,08 мин.

где L = 15 мм - путь резания, i=2 - количество проходов.



Токарная операция, переход №1 «Подрезка торца»

При расчёте режимов резания в качестве материала режущей части инструмента принимаем твёрдый сплав ВК8. Глубина резания t = 1 мм. Подача S = 0,6 мм/об.

Скорость резания:

,

где Т - период стойкости инструмента (принимаем Т=30мин), поправочные коэффициенты С_v=215, m=0,2, у=0,45, К_v - поправочный коэффициент, учитывающий скорость резания:

,

здесь K_MV - коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал K_MV=0,96, K_UV - коэффициент, учитывающий материал инструмента K_UV=1, K_NV - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности K_NV=1 V=132,31м/мин.

Частота вращения:

=601,9 об/мин. Принимаем n=600 об/мин.

Пересчёт скорости резания в соответствии с принятой частотой вращения:

V = р*D*n/1000 =131,88 м/мин

Расчёт сил резания:

P_z=2,5 кH, где Kp = 0,94.

Расчёт мощности резания:

N = P_z*V/1000*60 =5,495 кВт.

Расчёт основного времени обработки:

T = (L/n*S)*i = 0,103 мин.

где L = 37 мм - путь резания, i=1 - количество проходов.

Токарная операция, переход №2 «Точение канавки D₂ = 68 мм на длине L₃ = 15 мм, шириной L₄ = 2 мм»

При расчёте режимов резания в качестве материала режущей части инструмента принимаем твёрдый сплав ВК8. Глубина резания t = 1 мм. Подача S = 0,6 мм/об.

Скорость резания:

,

где Т - период стойкости инструмента (принимаем Т=30мин), поправочные коэффициенты С_v=215, m=0,2, у=0,45, К_v - поправочный коэффициент, учитывающий скорость резания:

,

здесь K_MV - коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал K_MV=0,96, K_UV - коэффициент, учитывающий материал инструмента K_UV=1, K_NV - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности K_NV=1 V=128,24м/мин.

Частота вращения:

=600,6 об/мин. Принимаем n=600 об/мин.

Пересчёт скорости резания в соответствии с принятой частотой вращения:

V = р*D*n/1000 =128,1 м/мин

Расчёт сил резания:

P_z=1,31 кH, где Kp = 0,94.

Расчёт мощности резания:

N = P_z*V/1000*60 = 2,74 кВт.

Расчёт основного времени обработки:

T = L/n*S = 0,003 мин.

где L = 1 мм - путь резания.

Токарная операция, переход №3 «Сверление отверстия D₃=16 мм на проход»

При расчёте режимов резания в качестве материала режущей части инструмента принимаем твёрдый сплав ВК8. Глубина резания t = 8 мм. Подача S = 0,2 мм/об.

Скорость резания:



,

где Т - период стойкости инструмента (принимаем Т=30мин), поправочные коэффициенты С_v=3,5, m=0,12, у=0,45, К_v - поправочный коэффициент, учитывающий скорость резания:

,

здесь K_MV - коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал K_MV=0,96, K_UV - коэффициент, учитывающий материал инструмента K_UV=1, K_LV - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности K_LV= 0,85 V=19,21м/мин.

Частота вращения:

=382,4 об/мин. Принимаем n=380 об/мин.

Пересчёт скорости резания в соответствии с принятой частотой вращения:

V = р*D*n/1000 =19,1 м/мин

Расчёт сил резания:

_о = 10*C_p*D^q*S^y*K_p

P_о=7,64 кH, где Kp = 1,03, C_p = 143, q=2, y=0,7.

Расчёт крутящего момента:

Мкр = 10*С_м*D^q*S^y*K_p = 35,04 H*m

Расчёт мощности резания:

N = Мкр*n/9750 = 1,37 кВт.

Расчёт основного времени обработки:

T = L/n*S = 0,65 мин.

где L = 50 мм - путь резания.

Токарная операция, переход №4 «Обработка фаски 2x45°»

При расчёте режимов резания в качестве материала режущей части инструмента принимаем твёрдый сплав ВК8. Глубина резания t = 2 мм. Подача S = 0,3 мм/об, D=18,83 мм.

Скорость резания:

,

где Т - период стойкости инструмента (принимаем Т=30мин), поправочные коэффициенты С_v=215, m=0,2, у=0,45, К_v - поправочный коэффициент, учитывающий скорость резания:

,

здесь K_MV - коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал K_MV=0,96, K_UV - коэффициент, учитывающий материал инструмента K_UV=1, K_NV - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности K_NV=1 V=161,97м/мин.

Частота вращения:

=2739,4 об/мин. Принимаем n=2740 об/мин.

Пересчёт скорости резания в соответствии с принятой частотой вращения:

V = р*D*n/1000 =162 м/мин

Расчёт сил резания:

P_z=1,55 кH, где Kp = 0,94.

Расчёт мощности резания:

N = P_z*V/1000*60 = 4,11 кВт.

Расчёт основного времени обработки:

T = L/n*S = 0,002 мин.

где L = 2 мм - путь резания.

Размещено на Allbest.ru