Серная кислота

Подвод котловой воды из трубопровода непрерывной продувки правого солевого отсека энерготехнологического котла осуществляется через вентиль (коренной) и вентиль на входе в охладитель, регулирование расхода производится игольчатым вентилем на выходе из пробоотборника. Охлажденная проба котловой воды с температурой 25єС при стабильной работе охладителя подается на блок проточного кондуктометра.

Охладители проб включаются в работу только при наличии постоянного расхода воды на охлаждение.

9) Охладительная установка

Работа энерготехнологического котла и, следовательно, установки СК 600 зависит не только от особенностей ведения технологического процесса, но и от работоспособности узла подготовки исходного сырья - жидкой серы. Особенность жидкой серы заключается в узком температурном диапазоне, в пределах которого сера пригодна для подачи на форсунки топки для распыления. Вне зависимости от температуры наружного воздуха, останова на ППР, краткосрочных технологических остановов для обеспечения бесперебойной нормативной работы циклонной топки в сборниках, серопроводах температура жидкой серы должна быть в диапазоне 135 - 145^оС, который достигается системой парового обогрева. Пар транспортируется из коллектора ТЭЦ по эстакаде межцеховых коммуникаций с давлением 6 кгс/см2 и температурой 240-250^оС (выше температуры насыщения), снижение температуры пара до требуемого значения происходит в охладительной установке. Конструктивно охладительная установка из охладителя пара (труба диаметром (219 х 9 мм) с одним соплом для ввода охлаждающей воды, смонтированным на его корпусе, узла регулирования впрыска, запорной арматуры. Для охлаждения пара используется питательная вода из трубопроводов перед узлом питания энерготехнологического котла. Расход питательной воды на впрыск зависит от количества и температуры подаваемого из ТЭЦ пара по высокой стороне ОУ. Для получения насыщенного пара с давлением 0,2-0,3 МПа и температурой 140-150 ^оС смонтирован узел регулирования расхода питательной воды к охладителю пара, который состоит из:

- клапана регулирующего игольчатого Ду20;

- вентиля запорного Ду20 2 шт.(до и после клапана);

- вентиля игольчатого Ду20 (байпас клапана).

Параметры работы ОУ:

- вход в ОУ пара из коллектора ТЭЦ

- давление 0,6МПа,

- температура 240-250 С;

- выход насыщенного пара из ОУ к системе обогрева сборников жидкой серы, паровых рубашек серопроводов, серных насосов, серных форсунок

- давление 0,2-0,3МПа,

- температура 140-150 С,

- расход 1,0-10 т/ч;

Получение насыщенного пара требуемой температуры осуществляется в ручном режиме изменением положения запорной арматуры без подачи питательной воды. ОУ работает как редукционная установка.

10) 1-я ступень экономайзера

В трубной системе экономайзера питательная вода подогревается со 105-120 С на входе до 180-195 С на выходе за счет утилизации. В трубной системе экономайзера питательная вода подогревается со 105-120 С на входе до 180-195 С на выходе за счет утилизации теплоты технологического газа после пятого слоя и первой ступени пароперегревателя. Технологический газ охлаждается до температуры 135-145 С и поступает на второй моногидратный абсорбер. Перед выходным коллектором установлен воздушник. На выходном коллекторе установлен предохранительный клапан, КИП и А, для продувки в нижней части коллектора смонтирован дренаж Ду20.

К выходному коллектору подведен паропровод диаметром 50 мм для разогрева паром из сети предприятия через два запорных вентиля последовательно, использующийся для прогрева при опорожнении трубной системы экономайзера. Входной и выходной коллектора имеют байпас по питательной воде диаметром 100 мм с установкой регулирующего шиберного клапана с пусковым байпасом диаметром 20 мм и отключающими задвижками.

От выходного коллектора смонтирован трубопровод рециркуляции диаметром 50 мм к пусковому сепаратору с установкой обратного клапана и запорного вентиля с электроприводом.

Из выходного коллектора питательная вода по трубопроводу диаметром 150 мм с задвижками с электроприводом расположенными последовательно, поступает во входной коллектор второй ступени экономайзера.

Давление питательной воды:

- на входе 0,2-50,5 МПа,

- на выходе - 4.95 МПа.

11) 2-я ступень экономайзера

На входном коллекторе установлены КИП и А, предохранительный клапан для продувки в нижней части коллектора смонтирован дренаж диаметром 20 мм с вентилями, который выведен в расширитель периодической продувки. В трубную систему подается питательная вода после с рабочими параметрами:

- температура 180-195 С;

- давление 4,95 МПа.

Утилизируя теплоту технологического газа после 3-го слоя контактного аппарата питательная вода перед входом в барабан котла нагревается до температуры 210-245 С. Технологический газ охлаждается от 350-360С на входе до 250-260С на выходе.

Давление питательной воды на выходе 4,38 - 4.49 Мпа.

Перед выходным коллектором установлен воздушник. На выходном коллекторе находится предохранительный клапан, КИП и А, для продувки в нижней части коллектора смонтирован дренаж диаметром 20 мм с вентилями.

Входной и выходной коллектора имеют байпас по питательной воде диаметром 100 мм с установкой регулирующего клапана с пусковым байпасом Ду20 и отключающих задвижек.

Для разогрева при опорожнении трубной системы экономайзера к выходному коллектору подведен паропровод диаметром 50 мм из сети предприятия, пар подается через два запорных вентиля последовательно.

От выходного коллектора смонтирован трубопровод рециркуляции к пусковому сепаратору диаметром 50 мм с установкой обратного клапана и запорного вентиля с электроприводом.

Из выходного коллектора питательная вода по трубопроводу диаметром 150 мм подается в барабан котла Между выходным коллектором второй ступени экономайзера и барабаном на трубопроводе питательной воды установлен обратный клапан и задвижка с электроприводом. В водный объем барабана питательная вода вводится по четырем трубам диаметром 108 х 5 мм, которые врезаны в распределительную перфорированную трубу, находящуюся внутри барабана.

2.2 Модернизация котла-утилизатора

В разработанном мной дипломном проекте будет рассматриваться модернизация котла-утилизатора РКС-95/4,0-440, суть которой заключается в увеличении конвективной поверхности второго испарителя котла за счет приваривания ребер. Данная реконструкция позволит получать газ на выходе из котла с температурой 390-400⁰С, что обеспечивает требования технологических норм. После монтажа ребер на конвективных поверхностей второго испарителя, подача сжатого воздуха становится ненужной, что существенно приведет к уменьшению себестоимости 1 тонны серной кислоты и уменьшению энергозатрат.

Принимаем такие параметры ребер

Геометрия ребра: толщина 0,005 м

Длина 0,268 м; Высота 0,025 м

Расчет количества ребер приведен в таблице 3.

Расчет коэффициента эффективности ребра приведен в таблице 4.

Таблица 3. Расчет количества ребер

Рассчитываемая величина	Обозначение	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
1) Высота ребра	hрб	м	Задано	0,025
2) Толщина ребра	дрб	м	Задано	0,005
3) Длина ребра	lрб	м	Задано	0.268
4) Общая площадь ребра	Sрб	м2	Sрб = hрб·lрб·2+2·дрб· hрб+ дрб· lрб	0,0174
5) Общее количество ребер	n		Hрб/ Sрб	6264

Таблица 4. Расчет количества ребер

Рассчитываемая величина	ю	Размерность	Формула или обоснование	Расчет
Высота ребра	hрб	м	Из расчета количества ребер	0,025
Толщина ребра	дрб	м	Из расчета количества ребер	0,005
Отношение коэффициента теплоотдачи	црб		црб=1-0,12/(у2-1) учебное пособие	1-0,12/(1,52-1)=0,769
Коэффициент теплоотдачи конвекцией	бк	Вт/м2·К	Из расчета испарителя	74,4
Коэффициент теплоотдачи излучением	бл	Вт/м2·К	Из расчета испарителя	21,8
Коэффициент теплопроводности металла ребер	лрб	Вт/(м·К)	уч.пособие [1]	47
Коэффициент	m	1/м	m=(2·( црб· бк+ бл)/ дрб· лрб)-2	18,3
Коэффициент эффективности ребра	Е		По номограмме уч. пособия [1]	0,9
Поверхность труб не занятая ребрами	Нтр	м2	Hтр =H- Нрб	609
Поверхность ребер	Нрб	м2	Hреб= Qтп/ к· Д t (по аналогии расчета испарителя)	109
Полная поверхность	Н	м2	из расч.исп.	718
Коэффициент	цтр		уч.пособие	1,08
Приведенный коэффициент	бпр	Вт/м2*К	бпр= Нтр/Н*( цтр· бк+ бл)+ Нрб/Н· Е(црб· бк+ бл)	97,3

2.3 Механизация обслуживания и ремонтных работ участка котла-утилизатора

Механизация производства -- это замена ручных средств труда (инструментов) машинами и механизмами. Механизация резко повышает производительность труда, освобождает человека от выполнения тяжелых, трудоемких, утомительных операций, позволяет более экономно расходовать сырье, материалы, энергию; способствует снижению себестоимости продукции, повышению ее качества. Так как машины и механизмы периодически заменяются более совершенными, улучшается технология и организация производства, повышаются и требования к квалификации работников.

Механизация производства -- одно из главных направлений научно-технического прогресса. Она бывает частичная и комплексная. Это зависит от степени оснащенности производства техническими средствами.

При частичной механизации механизируются отдельные производственные операции. Но в этом случае сохраняется значительная доля ручного труда.

Более совершенной является комплексная механизация. Здесь ручной труд заменяется машинным на всех связанных друг с другом операциях и может сохраняться только на отдельных несложных операциях, механизация которых существенно не облегчает труд. На механизированном производстве рабочие-операторы только управляют процессом, контролируют работу машин и механизмов.

Одной из проблем участка котла-утилизатора на ОАО «Аммофос» - это труднодоступность обслуживания оборудования на верхней площадке котла-утилизатора. Ранее предполагалось обслуживать котел-утилизатор с помощью мобильного подъемного крана. Но в процессе эксплуатации выяснилось, что требуется постоянное присутствие грузоподъемного механизма небольшой грузоподъемности на верхней площадке.

Вызывать через диспетчерскую грузоподъемный кран, да еще с большей грузоподъемностью до 25 т не целесообразно и к тому же не достаточно оперативно. В современных условиях производства когда требуется постоянная безотказная работа участка задержки довольно часто сказываются на производстве.

В целях механизации подъемных работ предлагается на верхней площадке котла-утилизатора установить грузоподъемный механизм небольшой грузоподъемности, не требующий регистрации в Ростехнадзоре РФ - электротельфер грузоподъемностью 5 т. Это позволить оперативно производить обслуживание и ремонтные работы на верхней площадке котла-утилизатора, к тому же данная реконструкция не требует больших капиталовложений и при должной организации работы может быть выполнена работниками производства.

Схема установки электротельфера представлена в графической части работы.

3. Разработка технологического процесса изготовления «барабана канатного». Разработка конструкции прорезного резца для станков с ЧПУ с механическим креплением пластины из твердого сплава

3.1 Разработка технологического процесса изготовления «барабана канатного»

В технологической части разработаем технологический процесс изготовления «барабана канатного» для грузоподъемного механизма.

Грузоподъемные механизмы в настоящее время являются одним из основных оборудований большинства предприятий. Без грузоподъемных механизмов в настоящее время немыслимо перемещение грузов, обеспечение технологических процессов, организация обслуживания и ремонта оборудования. Также немаловажную роль грузоподъемные механизмы оказывают при организации транспортной логистики.

На участке котла-утилизатора требуется внедрение механизации для обеспечения оперативного и более безопасного обслуживания и его ремонта, что подразумевает под собой установку грузоподъемных механизмов. Одним из основных узлов грузоподъемных механизмов является «барабан канатный». В данной главе проекта предложен способ производства «барабанов канатных» для тельферов большой высоты подъема, в нашем случае до 32 м, с применением современных технологий и станков с ЧПУ.

3.1.1 Описание конструкции детали

Канатные барабаны предназначены для навивки грузоподъемного каната на подъемно-транспортных машинах. Эскиз детали показан на рисунке 3.

Деталь в своей основе представляет собой полый цилиндр с максимальным диаметром 380 мм. На внешней поверхности выполнены два участка винтовых канавок длинной по 480 мм для правильной укладки каната исключающей его быстрый износ. Нарезка канавок с одной стороны левая с другой правая. Внутри барабан имеет три посадочных поверхности. Центральная посадочная поверхность диаметром 242 мм, допуском H9 и длиной 540 мм предназначена для установки статора специального встраиваемого электродвигателя типа АОС 52-4. В середине поверхность имеет разрыв - проточку до диаметра 260 мм служащей для более точной установки статора посредством уменьшения длины контактной поверхности. Две других посадочных поверхности диаметром 300 мм с допуском H9 и длиной по 60 мм расположенных по бокам предназначены для установки ступиц барабана. Крепление ступиц осуществляется болтами М14 посредством предназначенные для этого с торцов резьбовых отверстий, по 8 с каждой стороны на диаметре 330 мм.

Для изготовления барабана используется серый чугун марки Сч25 по ГОСТ 1412-85 Серый чугун - представляет собой, по существу, многокомпонентный сплав Fe-C-Si, который имеет постоянные примеси Mn, P и S. Углерод в сером чугуне может находиться в виде цементита Fe3C - связанное состояние, или графита - свободное состояние, а также одновременно в виде цементита и графита. Содержание Si кремния в серых чугунах находится в пределах 1,2 ... 3,6%. Окончательная структура серого чугуна зависит от содержания углерода и кремния, а также скорости охлаждения. Изменяя содержание углерода и кремния или скорость охлаждения, можно получить различную структуру металлической основы чугуна. Содержание Mn марганца в сером чугуне находится в пределах 0,6 ... 1,2 %. Марганец препятствует графитизации и способствует отбеливанию чугуна - в поверхностных слоях появляются структуры белого и половинчатого чугуна. Содержание S серы в сером чугуне ограничивают до 0,1 ... 0,15 %. Сера является вредной примесью, снижающей механические и литейные свойства.

Химический состав серого чугуна в процентах представлен в таблице 5.

Таблица 5. Химический состав чугуна Сч25, %

C	Si	Mn	S	P
3.2 - 3.4	1.4 - 2.2	0.7 - 1	до 0.15	до 0.2

3.1.2 Технологический контроль чертежа детали

Рабочий чертеж детали в соответствует требованиям действующих гостов. Чертеж содержит все необходимые сведения, дающее полное представление о детали, т.е. все проекции, разрезы, сечения, совершенно четкие и однозначно объясняющее ее конфигурацию, и возможные способы получения заготовки. Количество размеров на чертеже достаточного для качественного изготовления «барабана канатного». Чистота поверхностей, их шероховатость и точность соответствуют служебному назначению детали. Чертеж содержит все необходимые сведения о материале детали.

Чертеж представлен на плакате в графической части.

3.1.3 Анализ технологичности конструкции детали

Анализ технологичности конструкции выполним по конструкторскому чертежу.

Барабаны подъемно-транспортных механизмов относятся к классу полых цилиндрических деталей, поэтому их механическая обработка сводится к обработке внутренних и наружных концентрических поверхностей, подрезанию терцев и сверлению поверхностей.

Для изготовления большинства барабанов применяют в основном литье из чугуна марок СЧ 18 - 36, стали 25Л или изготавливают сварными из стали Ст3. В нашем случае наиболее используется серый чугун Сч25 как наиболее часто применяемый и доступный в литейном производстве. Характеристики чугуна Сч25 обеспечивают все требуемые параметры от материала для детали.

Деталь имеет небольшие габаритные размеры, но в тоже время наличие посадочных поверхностей внутри бочки барабана при его достаточно большой длине по сравнению с диаметром вызовет затруднение при обработке на простом токарном станке. Для этого будем использовать горизонтальный расточной станок с установкой барабана в призмы при обработке внутренних базовых поверхностей. Конфигурация детали не вызывает сложностей для получения наружного контура заготовки. Основную обработку заготовки нетрудно выполнить на токарном станке стандартными инструментами.

Затруднение вызовет получение винтовых канавок для укладки каната. Шаг канавки достаточно велик, что влечет большую нагрузку на резец и увеличение вибрации на станке. Во многих случаях получение требуемой шероховатости канавок обеспечить только резцами затруднительно и не целесообразно. Уменьшение шероховатости винтовых канавок произведем с помощью пластического деформирования, что также увеличит прочность и износостойкость поверхностного слоя канавок. Для этого будем применять метод обкатки роликами.

Доводку до требуемой шероховатости внутренних посадочных поверхностей проведем на внутришлифовальном станке.

3.1.4 Выбор метода получения заготовки

Метод выполнения заготовки для изготовления деталей определяется исходя из назначения и конструкции детали, условиями ее работы и представляемыми требованиями к ней. Выбрать заготовку, значит установить способ ее получения, наметить припуски на обработку каждой поверхности, рассчитать размеры и указать допуски на неточность изготовления. Для рационального изготовления заготовки с минимальной себестоимостью необходимо учитывать все вышеперечисленные данные.

Выбор метода изготовления заготовки зависит от формы и размеров детали, ее материала и назначения, объема производства и т.д. лучшим методом является тот, при котором заготовка получается более дешевой, включая стоимость последующей механической обработки, и имеют требуемое качество. Важнейшим фактором при выборе метода изготовления заготовок является экономия металла.

В виду выбранной марки материала для изготовления детали - серый чугун Сч25, рассмотрим получение заготовки несколькими способами литья:

литье в песчаные формы

литье в облицованный кокиль.

Выбор этих двух методов объясняется следующими соображениями.

Литье в песчаные формы является универсальным и относительно дешевым. Этот способ экономически целесообразен при любом характере производства, для отливок любых литейных материалов, массы, конфигурации, габаритов. В песчаных формах можно получить отливки массой от нескольких граммов до сотен тонн. Отливки имеют равномерную структуру. При серийном и единичном характере производства точность отливок находится в пределах 15-17 квалитетов.

Возможности литья сталей и чугунов значительно расширяются при использовании облицованных кокилей. Облицованный кокиль представляет собой металлическую форму с неметаллическим рабочим слоем, соизмеримым по толщине с характерным размером отливки. Тонкостенные, искусственно охлаждаемые кокили с облицовкой из жидких самотвердеющих смесей и керамических составов применяют для изготовления стальных отливок массой до 10 т и чугунных станочных отливок массой до 1,5 т. Облицованный кокиль достаточно эффективен как в условиях массового и крупносерийного производства, так и в условиях мелкосерийного производства. Наличие в форме металлической опоры (собственно кокиля) уменьшает деформацию неметаллического рабочего слоя (облицовки), благодаря чему увеличивается точность отливок. При литье в облицованные кокили размерная точность не снижается с увеличением размеров отливки.

Заготовка по внешним параметрам одинакова для обоих способов литья, за исключением припусков. Припуск для литья в облицованный кокиль значительно меньше, т.к. точность при данном методе литья выше.

Стоимость заготовки при литье в песчаные формы ниже, чем в оболочковые формы. Однако припуски для данного способа литья довольно большие, что влечет за собой дополнительные затраты на обработку детали.

Стоимость литья в облицованный кокиль значительно дороже литья в песчаные формы, это обуславливается стоимостью оснастки. Литье в облицованный кокиль обладает рядом достоинств, которые позволяют получить более точные поверхности детали с меньшей шероховатостью поверхности, это также уменьшает стоимость механической обработки заготовки и выхода количества стружки. Получение меньшей шероховатости поверхности актуально для данной детали, т.к. не все поверхности обрабатываются, а деталь будет напрямую контактировать с материалом в стружечном станке. Грубая шероховатость может затруднить подачу материала на периферию лопастей, т.к. подача пиломатериалов происходит к центру станка, а обработка по внешнему кругу.

В нашем случае, исходя из выше приведенных расчетов и предполагаемой небольшой партии выпуска деталей, выбираем первый способ как наиболее подходящий. Изготовление оснастки для литья в облицованный кокиль при малой партии экономически не выгодно. Для получения более качественной поверхности необрабатываемых поверхностей воспользуемся специальными песчаными смесями с добавками, что не приведет к большому удорожанию заготовки.

3.1.5 Проектирование отливки

Отливку производим в две полуформы с горизонтальной плоскостью разъема, совпадающей с плоскостью симметрии детали. Проектирование отливки выполняем по методике, приведенной в [4].

Для выбранного способа литья из стали при наибольшем габарите отливки до 630 мм ГОСТ рекомендует классы точности размеров и масс 9т - 13 и ряды припусков 3 - 6. Меньшие значения классов точности и рядов припусков относятся к массовому, а большие -- к мелкосерийному или единичному производству отливок.

Для нашего случая выбираем класс точности размеров и масс 11, а ряд припусков 4.

В таблицу 6 заносим допуски на основные размеры отливки, взятые из таблицы 1.16 [4].

Основные припуски определяем по таблице 1.17 [4] . При этом припуск на верхнюю при заливке поверхность берем по следующему ряду припусков (т.е. увеличенным).

Таблица 6. Допуски и припуски на основные размеры детали для отливки

Размеры детали, мм	Допуски	Основной припуск	Дополнительный припуск	Размер
Внутренний диаметр 242 мм	5,6	6,5 х 2 = 13,0	1,0 х 2 + 0,6 = 2,6	227 ± 2,8
Внутренний диаметр 280 мм	6,4	7,5 х 2 = 15,0		265 ± 3,2
Наружный диаметр 380 мм	6,4	7,5 х 2 = 15,0		395 ± 3,2
Внутренняя длинна 540 мм по диаметру 242 мм	7,0	7,0 + 7,5 = 14,5		555 ± 3,5
Общая длина барабана 1050	9,0	9,0 + 10,0 = 19,0		1069 ± 4,5

Определяем дополнительные припуски. Прежде всего, определяем отношение наименьшего габаритного размера отливки к наибольшему 380/1050 = 0,36, что соответствует степени коробления 1-7 (таблица 1.18 [4]). Выбираем 5-ю степень коробления.

По таблице 1.19 [4] для наиболее ответственного размера 242 мм и 5-й степени коробления предельное отклонение коробления составляет 0,6 мм.

По таблице 1.20 [4] при расстоянии между центрирующими устройствами формы от 630 мм до 1 600 мм и 11-м классе точности размеров отливки предельное отклонение смещения форм не должно превышать 1,2 мм. Все выбранные и рассчитанные припуски, и допуски сведены в таблице 6. Чертеж отливки приведен в графической части на плакате.

Обозначение точности отливки:

11 - 11 - 5 - 4 См. 1,2 ГОСТ 26645-85,

где 11 - точность размеров;

11 - точность массы;

5 - степень коробления;

4 - ряд припусков;

См. 1,2 - допускаемое предельное отклонение смещения форм не более ±1,2 мм.

ГОСТ 26645-85 - ГОСТ на разработанную отливку.

Эскиз заготовки показаны на рисунке 3.

Рисунок 3. Эскиз заготовки

3.1.6 Аналитический расчет припуска на обработку

Расчет проведем для отверстия Ф242Н9(+0,115) с шероховатостью поверхности , как наиболее ответственной поверхности.

Для получения данного размера с требуемыми параметрами точности и шероховатости согласно рекомендаций [5] выбираем план обработки, учитывая, что заготовка имеет 17-й квалитет точности размеров, шероховатость поверхности (литье в песчаные формы по деревянным моделям), поле допуска размера мм:

черновая стадия обработки (точение) квалитет, , поле допуска размера ;

получистовая стадия обработки (точение) квалитет, , поле допуска размера ;

чистовая стадия обработки (шлифование) квалитет, , поле допуска размера .

Согласно данного плана для получения требуемой шероховатости и точности из справочника [5] выбираем минимально необходимую толщину снимаемого (дефектного) слоя:

черновая стадия обработки мм;

получистовая стадия обработки мм;

чистовая стадия обработки мм.

Минимальную величину припуска на механическую обработку определяем по формуле (1):

, мм, (1)

где - величина шероховатости предшествующего перехода, мм;

- величина дефектного слоя предшествующего перехода, мм;

- величина пространственных отклонений (коробление, смещение оси заготовки), мм;

- погрешность установки, мм.

Величину пространственных отклонений учитываем только для черновой обработки и определим по формуле (2):

, мм, (2)

Значения величин коробления и смещения оси для заготовки полученной литьем мкм, мкм.

мм,

Величину погрешности установки согласно плана обработки детали будем учитывать при черновом точении мм и чистовой обработке мм (переустановка заготовки, смена баз).

Отсюда найдем минимальные припуски на обработку по переходам:

мм

мм

мм

Максимальные диаметры отверстия по переходам:

мм

мм

мм

мм

Минимальные диаметры отверстий по переходам:

мм

мм

мм

мм

Максимальные припуски обработки по переходам:

мм

мм

мм

Схема припусков и допусков показана на рисунке 4.

3.1.7 Выбор структуры и плана обработки

Схема обрабатываемых поверхностей представлена на рисунке 5. План обработки представлен в таблице 7.

3.1.8 Предварительное нормирование времени операций

Предварительное нормирование времени осуществляется по приближенным формулам для наиболее характерных операций и представлено в таблице 8.

Суммарное время по операциям:

Токарные операции : мин.

Горизонтально-расточные: мин.

Радиально-сверлильные: мин.

Внутришлифовальные: мин



Рисунок 4. Схема припусков и допусков

3.1.9 Выбор типа и формы производства

Тип производства по ГОСТ 3.1108-88 характеризуется коэффициентом закрепления операции К_зо.

Годовая программа шт.



Рисунок 5. Схема обрабатываемых поверхностей

Таблица 7. План обработки детали

Операция	Наименование	Содержание
010	Слесарная	Очистить заготовку от окалины
020	Токарная	Проточить в черновую поверхность 1
030	Горизонтально-расточная	Подрезать торец 2 Расточить поверхности в черновую и в чистовую 4, 5, 6, 7
040	Горизонтально-расточная	Подрезать торец 3 Расточить поверхности в черновую и в чистовую 8, 9
050	Токарная с ЧПУ	Проточить в чистовую поверхность 1 Проточить винтовую канавку 10 Проточить винтовую канавку 11 Обкатать роликом винтовую канавку 10
060	Радиально-сверлильная	Сверлит, зенковать, нарезать резьбу в 8 ми отв. 12
070	Радиально-сверлильная	Сверлит, зенковать, нарезать резьбу в 8 ми отв. 13
080	Слесарная	Зачистить заусенцы
090	Внутришлифовальная	Шлифовать поверхности 4, 6, 9
100	Контрольная	Технический контроль детали

Таблица 8. Предварительное нормирование времени операций

	Переход	Формула	Т0, мин
020	Токарная
	1. Точение черновое поверхности 1 Ф380 L-1050		67,8
		ИТОГО	67,8
030	Горизонтально-расточная
	1. Подрезать торец 2 Ф380/Ф300		2,1
	2. Расточит поверхность 4 в черновую Ф242 L-540		22,2
	3. Расточит поверхность 4 в чистовую Ф242 L-540		13,1
	4. Расточит поверхность 7 в чистовую Ф280 L-195		5,5
	5. Расточит поверхность 6 в черновую Ф300 L-60		3,1
	6. Расточит поверхность 6 в чистовую Ф300 L-60		1,8
		ИТОГО	47,8
040	Горизонтально-расточная
	1. Подрезать торец 3 Ф380/Ф300		2,1
	2. Расточит поверхность 8 в черновую Ф280 L-195		9,3
	3. Расточит поверхность 9 в черновую Ф300 L-60		3,1
	4. Расточит поверхность 9 в чистовую Ф300 L-60		1,8
		ИТОГО	16,3
050	Токарная с ЧПУ
	1. Точение чистовое поверхности 1 Ф380 L-1050		39,9
	2. Нарезать винтовую канавку 10 на длине 480 мм с шагом 18 мм		7,5
	2. Нарезать винтовую канавку 11 на длине 480 мм с шагом 18 мм		7,5
		ИТОГО	54,9
060	Радиально-сверлильная
	1. Сверлить 8 отв. М14 на глубину 40 мм		1,2
	2. Нарезать резьбу М14 в 8 отв. на глубину 35 мм		0,8
		ИТОГО	2,0
070	Радиально-сверлильная
	1. Сверлить 8 отв. М14 на глубину 40 мм		1,2
	2. Нарезать резьбу М14 в 8 отв. на глубину 35 мм		0,8
		ИТОГО	2,0
090	Внутришлифовальная
	1. Шлифовать поверхность 4 Ф242 L-540		1,9
	2. Шлифовать поверхность 6 Ф300 L-60		0,27
	3. Шлифовать поверхность 9 Ф300 L-60		0,27
		ИТОГО	2,4
		ВСЕГО	193,2

Действительный головой фонд времени работы оборудования рассчитывается по формуле (3):

, мин., (3)

где - количество календарных дней в году, ;

- количество выходных и праздничных дней в году, ;

- продолжительность смены в часах, ;

- коэффициент, учитывающий потери времени не ремонт, наладку; регламентированные перерывы, ;

- число смен, .

мин (1947,76 час.)

Расчетное количество станков:

, шт., (4)

где - штучное время на операцию, мин;

- нормированный коэффициент загрузки оборудования, .

Штучное время для приближенных расчетов можно принять .

Токарные с ЧПУ: мин

шт.

Горизонтально-расточные: мин

шт.

Радиально-сверлильные: мин

шт.

Внутришлифовальные: мин

шт.

Фактический коэффициент загрузки оборудования исчисляется по формуле (5):

, (5)

где - принятое число рабочих мест, шт.

Токарные с ЧПУ:

,

Горизонтально-расточные:

,

Радиально-сверлильные:

,

Внутришлифовальные:

.

Количество операций, выполняемых на рабочем месте, вычислим по формуле (6):

, (6)

Токарные с ЧПУ:

,

Горизонтально-расточные:

,

Радиально-сверлильные:

Внутришлифовальные:

.

Все исчисленные сведения занесем в таблицу 9.

Таблица 9. Данные по технологическому процессу

№	Операция	Тш	mр, шт.	Р, шт		О, шт
1	Токарные с ЧПУ	202,5	0,92	1	0,98	0,82
2	Горизонтально-расточные	105,8	0,48	1	0,48	1,56
3	Радиально-сверлильные	6,6	0,03	1	0,03	25,0
4	Внутришлифовальные	3,96	0,02	1	0,02	37,5
	ИТОГО:			4		64,88

Так как - производство будет серийное.

Для данного типа производства наиболее характерной является групповая форма организации производства, которую и применим в качестве базовой организационной формы техпроцесса для изготовления детали «барабан канатный».

Величину партии деталей для одновременного запуска определяем по формуле (7):

, шт. (7)

где а = 2…20 дней - число дней, на которое необходим запас деталей на складе;

F = 250 дней - количество рабочих дней в году;

шт.

3.1.10 Выбор оборудования и приспособлений

Оборудование подбираем по справочнику [3]. Выбор металлорежущих станков для изготовления детали осуществляем с учетом следующих факторов:

вид обработки;

точность обрабатываемой поверхности;

расположение обрабатываемой поверхности относительно технологических баз;

габаритные размеры и масса заготовки;

производительность операции;

тип производства.

Исходя из годовой программы N = 400 штук и сложности детали производство серийное.

1. Токарные операции с ЧПУ: станок токарный 16К20Ф3С32 с ЧПУ

Высота центров, мм Расстояние между центрами, мм Мощность двигателя, кВт КПД станка, Частота вращения шпинделя, об/мин Продольные подачи, мм/об Поперечные подачи мм/об Максимальная осевая сила резания, Н	215 До 2000 10 0,75 12,5-1600 0,05-2,8 0,025-1,4 6000

Для токарных операций используем следующие приспособления:

патрон самоцентрирующийся 3-кулачковый ГОСТ 2675-80;

шайба центрирующая специальная;

люнет неподвижный;

фальшьфланец специальный;

оправка специальная разжимная.

2. Горизонтально-расточные операции: горизонтально-расточной станок 2620Е с ЧПУ

Диаметр растачиваемого отверстия, мм Наибольший ход шпиндельной бабки, мм Мощность двигателя, кВт Наибольшее перемещение стола, мм продольное поперечное Частота вращения шпинделя, об/мин Пределы подачи шпиндельной бабки, мм/мин	100…600 1200 10 1600 1250 26…1 200 0,025…0,2

Используем следующие приспособления:

установочные призмы;

крепежные болты и планки.

3. Радиально-сверлильные операции: радиально - сверлильный станок 2554

Наибольший диаметр сверления, мм Размеры рабочей поверхности стола, мм Наибольшее перемещение, мм: вертикального рукава на колонне сверлильной головке по колонне Наибольшее вертикальное перемещение, мм Частота вращения шпинделя, мин-1 Подача шпинделя, мм/об Мощность двигателя, кВт	50 860х2000 1250 1000 400 18-2000 0,05-50,0 5,5

Используем следующие приспособления:

оснастка при станке;

крепежные болты и планки.

4. Внутришлифовальные операции: внутришлифовальный станок 3К229В

диаметр шлифуемых отверстий, мм диапазон оборотов, об/мин шпинделя бабки детали шлифовального шпинделя диапазон подач круга на каждый ход стола диапазон скорости перемещения стола, м/мин	100…400 40…240 50…425 3500, 4500, 6000 0,1…10

Используем следующие приспособления:

планшайба;

крепежные болты и планки;

люнет неподвижный.

3.1.11 Выбор режущих инструментов

Исходя из специфики обработки деталей выбираем по справочнику [3] соответствующий инструмент и сводим его в таблице 10.

Таблица 10. Выбор режущего инструмента

Операция	Переход	Режущий инструмент
Токарные с ЧПУ	1. Точение пов. 1	Токарный упорно-проходной изогнутый резец ГОСТ 18879-73 с =90 град., пластинка из твердого сплава ВК6.
	2. Точить винтовые канавки	Резец фасонный специальный с пластинкой из твердого сплава ВК6.
	3. Обкатать винтовые канавки	Специальная роликовая накатка.
Горизонтально-расточные	1. Подрезать торцы 2, 3	Токарный подрезной отогнутый правый резец ГОСТ 18880-73, пластинка из твердого сплава ВК6.
	2. Расточить внутреннюю пов. 4	Резец расточной для сквозных отверстий ГОСТ 18882-73, пластинка из твердого сплава ВК6.
	3. Расточить внутренние пов. 5, 6, 7, 8, 9	Резец расточной для глухих отверстий ГОСТ 18883-73, пластинка из твердого сплава ВК6.
Операция	Переход	Режущий инструмент
Радиально-сверлильные	1. Сверлить 16 отв. 12, 13	Спиральное сверло из быстрорежущей стали Р6М5 с коническим хвостовиком ГОСТ 10903-77, Ф11,5 мм.
	2. Зенковать 16 отв. 12, 13	Зенковка типоразмера 7 с углом при вершине 120 град по ГОСТ 14953-80
	2. Нарезать резьбу М14 в 16 отв. 12, 13	Метчик машинный М14 по ГОСТ 3266-81
Внутришлифовальные	1. Шлифовать внутренние пов. 4, 6, 9	Абразивный круг чашечный цилиндрический ЧЦ80х50х10 25А 25 см2 К7 35 м/с ГОСТ 2424-83

3.1.12 Выбор средств измерения и контроля

Выбор средств измерения и контроля отклонений формы и взаимного

расположения обработанных поверхностей ведем в зависимости от типа

производства, величин допуска контролируемого параметра.

Контроль линейных размеров:

специальное измерительное приспособление (общая длина);

линейка 2-го класса точности металлическая ШП 500х5 ГОСТ 8026-75.

шаблон специальный.

Радиальное биение:

биенемер Б10М ТУ 2-034-216-85.

Шероховатость поверхности:

3.1.13 Выбор режимов резания

Выбор режимов резания производим табличным методом в последующей корректировкой по паспортным данным оборудования.

Длина рабочего хода [2] рассчитывается по формуле (7):

, мм., (3)

где - длина резания, мм;

- величина врезания, мм;

- величина перебега, мм.

Скорость резания [2] исчисляется по формуле (8):

, м/мин., (4)

где - табличная скорость резания, м/мин;

- коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

- коэффициент, зависящий от стойкости и марки твердого сплава;

- коэффициент, зависящий от обрабатываемой поверхности.

Частота вращения шпинделя [2] вычисляется по формуле (9):

, об/мин., (5)

где - расчетная скорость резания, м/мин;

- обрабатываемый диаметр, мм.

Действительная скорость резания [2] вычислим по формуле (10):

, м/мин., (6)

где - принятая частота вращения, об/мин.

Расчет основного технологического времени производим по следующим формулам [2]:

Токарные, сверлильные операции

, мин., (7)

где - подача, мм/об;

- количество проходов;

- частота вращения детали или инструмента, мин-1.

Шлифовальные операции

, мин., (8)

где - ширина круга, мм;

Выбор режимов резания и расчеты основного технологического времени для токарных и сверлильных операций сводим в таблицу 11.

Таблица 11. Режимы резания для токарных и сверлильных операций

№ п/п	Переход	T, мм	S, мм/об	табл.., м/мин	действ., м/мин	nст., об/мин	i	L, мм	То, мин.
020	Токарная с ЧПУ
1	Черновое точение пов. 1	5,00	1,00	110,00	93,50	90,00	1,00	1069,00	11,88
030	Горизонтально-расточная
1	Подрезать торец 2	3,00	1,00	110,00	93,50	90,00	3,00	42,50	1,42
2	Расточит пов. 4 в черновую	3,00	0,64	110,00	79,20	140,00	2,00	555,00	12,39
3	Расточит пов. 4 в чистовую	1,50	0,19	255,00	183,60	315,00	1,00	555,00	9,27
4	Расточит пов. 5	3,00	0,64	110,00	79,20	130,00	3,00	200,00	7,21
5	Расточит пов. 7	3,50	0,64	95,00	68,40	105,00	2,00	255,00	7,59
6	Расточит пов. 6 в черновую	3,00	0,64	110,00	79,20	105,00	3,00	60,00	2,68
7	Расточит пов. 6 в чистовую	1,00	0,19	255,00	183,60	270,00	1,00	60,00	1,17
								ИТОГО	41,73
040	Горизонтально-расточная
1	Подрезать торец 3	3,00	1,00	110,00	93,50	90,00	3,00	42,50	1,42
2	Расточит пов. 8	3,50	0,64	95,00	68,40	105,00	2,00	255,00	7,59
3	Расточит пов. 9 в черновую	3,00	0,64	110,00	79,20	105,00	3,00	60,00	2,68
4	Расточит пов. 9 в чистовую	1,00	0,19	255,00	183,60	270,00	1,00	60,00	1,17
								ИТОГО	12,85
050	Токарная с ЧПУ
1	Чистовое точение пов. 1	1,50	0,20	240,00	204,00	200,00	2,00	1050,00	52,50
2	Нарезать винтовую канавку 10	1,00	18,00	48,00	40,80	40,00	5,00	480,00	3,33
3	Нарезать винтовую канавку 11	1,00	18,00	48,00	40,80	40,00	5,00	480,00	3,33
4	Накатать винтовую канавку 10		18,00	56,00	47,60	45,00	5,00	480,00	2,96
5	Накатать винтовую канавку 11		18,00	56,00	47,60	45,00	5,00	480,00	2,96
								ИТОГО	65,09
060	Радиально-сверлильная
1	Сверлить 8 отв. до Ф11,5	5,75	0,22	17,00	14,45	380,00	8,00	40,00	3,83
2	Зенковать 8 отв.	1,50	0,25	21,00	17,85	400,00	8,00	1,00	0,08
3	Нарезать резьбу М14 в 8 отв.			12,00	10,20	250,00	8,00	35,00	0,56
								ИТОГО	4,47
070	Радиально-сверлильная
1	Сверлить 8 отв. до Ф11,5	5,75	0,22	17,00	14,45	380,00	8,00	40,00	3,83
2	Зенковать 8 отв.	1,50	0,25	21,00	17,85	400,00	8,00	1,00	0,08
3	Нарезать резьбу М14 в 8 отв.			12,00	10,20	250,00	8,00	35,00	0,56
								ИТОГО	4,47

Выбор режимов резания и расчеты основного технологического времени для токарных и шлифовальных операций сводим в таблицу 12.

Таблица 12. Режимы резания для шлифовальных операций

№ п/п	Переход	L, мм	T, мм	S, мм/об	nст., об/мин	nст. круга, об/мин	. круга, м/с	Tо, мин
090	Внутришлифовальная
1	Шлифовать пов. 4	540	0,06	15	40	3500	35	0,10
2	Шлифовать пов. 6, 9	60	0,03	18	50	3500	35	0,04
							ИТОГО	0,14

3.1.14 Уточненное нормирование времени операции

Выпуск детали - вал-шестерня в мелкосерийном производстве, а в мелкосерийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени [4] по формуле (13):

, мин., (9)

где - подготовительно-заключительное время, мин;

- количество деталей в настроечной партии;

- норма штучного времени, мин.

Норма штучного времени [4] вычисляется по формуле (14):

, мин., (10)

где - основное время, мин;

- вспомогательное время, мин;

- время на обслуживание рабочего места, мин;

- время на обслуживание рабочего места, перерыва на отдых и личные нужды, мин [4].

Вспомогательное время [4] исчислим по формуле (15):

, мин (11)

где - время на установку и снятие детали, мин;

- время на закрепление и открепление детали, мин;

- время на приемы управления, мин;

- время на измерение детали, мин.

020 Токарная с ЧПУ:

мин

мин

мин

мин

030 Горизонтально-расточная с ЧПУ:

мин

мин

мин

мин

040 Горизонтально-расточная с ЧПУ:

мин

мин

мин

мин

050 Токарная с ЧПУ:

мин

мин

мин

мин

060 Радиально-сверлильная:

мин

мин

мин

мин

070 Радиально-сверлильная:

мин

мин

мин

мин

090 Шлифовальная:

мин

мин

мин

мин

Все технические нормы времени по операциям сведем в таблицу 13.

Таблица 13. Сводная таблица технических норм времени по операциям

п/п	Операция	То, мин	Тв, мин	Тш, мин	Тпз, мин	n, шт	Тшк, мин
020	Токарная с ЧПУ	11,88	3,5	16,57	18	400	16,6
030	Горизонтально-расточная	41,73	10,6	56,5	20		57,0
040	Горизонтально-расточная	12,85	9,2	23,34	20		23,8
050	Токарная с ЧПУ	65,09	6,5	78,1	18		78,2
060	Радиально-сверлильная	4,47	5,6	10,52	6		10,6
070	Радиально-сверлильная	4,47	5,6	10,52	6		10,6
090	Шлифовальная	0,14	4,1	4,25	12		4,3
ИТОГО	201,1

3.1.15 Разработка управляющей программы для станка с ЧПУ

Программу разработаем для токарной операции с ЧПУ под номером 050. Для разработки программы к токарно-винторезному станку мод. 16К20Ф3С32 с ЧПУ составим траектории движения инструментов. При составлении траекторий будем руководствоваться рекомендациями [3] для достижения оптимальных параметров работы системы. Разработанные траектории движения инструментов представлены на рисунке 6. Управляющая программа представлена в таблице 14.



Рисунок 6. Траектории движения инструментов

Таблица 14. Управляющая программа

№ кадра	Содержание кадра	Расшифровка кадра
	%	Начало программы
010	G95 G97	Назначаем ввод подачи на оборот, вращение в оборотах в минуту, абсолютные координаты
010	T01 S200 F020	Ввод инструмента 1, скорость вращения шпинделя 200 об/мин, установка подачи 0,2 мм/об.
020	G90 М03	Устанавливаем абсолютную систему координат.
030	G00 Z-0010000 X +01950000	Быстрое позиционирование инструмента.
040	G00 X+0191500	Установка глубины резания 1,5 мм.
050	Z+1070000	Точить поверхность 1, 1-й проход
060	X+0195000	Отвод инструмента от детали
070	G00 Z-0010000 X+01950000	Быстрое позиционирование инструмента.
080	G00 X+0190000	Установка глубины резания 1,5 мм.
090	Z+1070000	Точить поверхность 1, 2-й проход
100	X+0195000	Отвод инструмента от детали
Нарезка левой и правой винтовых канавок
110	T02 S040 F1800	Ввод инструмента 2, скорость вращения шпинделя 40 об/мин, установка подачи 18 мм/об.
120	G00 Z-0010000 X+01900000	Быстрое позиционирование инструмента.
130	G91	Устанавливаем относительную систему координат
140	X-0001000	Устанавливаем глубину резания 1 мм
150	G33 Z+0490000	Команда для нарезки резьбы, сохраняющая положение шпинделя в начале захода. Нарезка левой канавки один проход
160	X+0030000	Отвод инструмента от детали
170	Z-0490000	Возврат резца в начальную позицию
180	X-0030000	Возвращение текущего состояния после глубины выполненной нарезки
190	L11 H04 B140	Повторяем проход еще 4-ре раза, каждый раз углубляясь на 1 мм.
200	G90 G00 X+01950000	Устанавливаем абсолютную систему координат. Отвод инструмента от детали
210	G00 Z+1060000 X+01900000	Быстрое позиционирование инструмента.
220	G91	Устанавливаем относительную систему координат
230	X-0001000	Устанавливаем глубину резания 1 мм
240	G33 Z-0490000	Команда для нарезки резьбы, сохраняющая положение шпинделя в начале захода. Нарезка правой канавки один проход
250	X+0030000	Отвод инструмента от детали
260	Z+0490000	Возврат резца в начальную позицию
270	X-0030000	Возвращение текущего состояния после глубины выполненной нарезки
280	G90 G00 X+01950000	Устанавливаем абсолютную систему координат. Отвод
Накатка левой и правой винтовых канавок
290	290	290
300	300	300
310	310	310
320	X-0000500	Устанавливаем натяг для накатки
330	G33 Z+0490000	Команда для нарезки резьбы, сохраняющая положение шпинделя в начале захода. Накатка левой канавки один
340	X+0030000	Отвод инструмента от детали
350	Z-0490000	Возврат резца в начальную позицию
360	X-0030000	Возвращение текущего состояния
370	Z+0001000	Устанавливаем смещение для ролика на следующий проход
380	L11 H04 B140	Повторяем проход еще 4-ре раза, каждый раз смещаясь по оси Z на 1 мм.
390	G90 G00 X+01950000	Устанавливаем абсолютную систему координат. Отвод инструмента от детали
400	G00 Z+1060000 X+01900000	Быстрое позиционирование инструмента.
410	G91	Устанавливаем относительную систему координат
420	X-0000500	Устанавливаем натяг для накатки
430	G33 Z-0490000	Команда для нарезки резьбы, сохраняющая положение шпинделя в начале захода. Накатка правой канавки один проход.
440	X+0030000	Отвод инструмента от детали
450	Z+0490000	Возврат резца в начальную позицию
460	X-0030000	Возвращение текущего состояния
470	Z-0001000	Устанавливаем смещение для ролика на следующий проход
480	L11 H04 B140	Повторяем проход еще 4-ре раза, каждый раз смещаясь по оси Z на 1 мм.
490	G90 G00 X+01950000	Устанавливаем абсолютную систему координат. Отвод инструмента от детали
500	М02	Конец программы

3.2 Разработка конструкции прорезного резца для станков с ЧПУ с механическим креплением пластины из твердого сплава

Резец - это однолезвийный инструмент для обработки деталей с поступательным или вращательным главным движением резания и возможностью движения подачи в любом направлении.

Узкие канавки обрабатывают прорезными резцами. Форма режущей кромки резца соответствует форме обрабатываемой канавки. Прорезные резцы бывают прямые и отогнутые, которые в свою очередь делятся на правые и левые. Чаще применяют прорезные резцы правые прямые и левые отогнутые. Прорезные резцы используются также для отрезания заготовок, чем объясняется его сходство с отрезным резцом. Жесткость детали не всегда позволяет прорезать канавки заданной ширины за один проход резца. Когда необходимо проточить в нежесткой детали канавку шире 5 мм, то это осуществляется за несколько проходов резца с поперечной подачей. На торцах и по диаметру канавки оставляют припуск 0,5-1 мм для чистовой обработки, которую выполняют этим же резцом с размером режущей кромки, равным заданному размеру канавки.

Прорезные резцы с возможностью отрезки заготовок выполняют с оттянутой рабочей частью, так как ее ширина делается меньше ширины корпуса. Длина головки резца (l) должна быть несколько больше половины диаметра (d) прутка, от которого отрезают заготовку (l>0,5d). Прорезные резцы работают в тяжелых условиях. Вследствие небольшой ширины рабочей части ее прочность недостаточна, поэтому для увеличения ее сечения приходится назначать небольшие вспомогательные углы в плане ц₁ и задние вспомогательные б₁ углы за счет снижения стойкости. Для уменьшения трения между резцом и обрабатываемым материалом головка резца сужается к стержню под углом 2-3є (с каждой стороны резца), угол л=0, задний угол б=12є.

В прорезных резцах вспомогательный угол в плане должен быть меньше вспомогательного заднего угла. Неправильное соотношение величин этих углов может привести к повышенному трению задней вспомогательной поверхности резца об обработанную поверхность детали и, как следствие, к повышенному износу или поломке инструмента.

Прорезные резцы следует устанавливать под прямым углом к оси обрабатываемой заготовки. Установка режущей кромки резца выше оси обрабатываемой заготовки (даже на 0,1-0,2 мм) может привести к его поломке.

Скорость резания при обработке канавок и при отрезке заготовок 25-30 м/мин (для резцов из быстрорежущих сталей) и 125-150 м/мин (для твердосплавных резцов).

Прорезные резцы изготовляются цельными, а также с пластинами из быстрорежущей стали или твердого сплава.

Твердосплавные резцы широко применяют в машиностроении, так как они обеспечивают повышение эффективности использования современного металлообрабатывающего оборудования и производительности труда за счет увеличения скорости резания до 5 раз по сравнению с резцами из быстрорежущей стали. Высокие твердость и теплостойкость твердых сплавов позволяют обрабатывать резанием заготовки из труднообрабатываемых конструкционных материалов и закаленных сталей. Твердосплавные резцы могут быть цельными, составными, с припаянными или приваренными пластинами из твердого сплава и с механическим креплением режущих элементов, выполненных главным образом в виде многогранных пластин.

В зависимости от химического состава металлокерамические твердые сплавы, принимаемые для производства режущего инструмента, разделяются на три основные группы.

Сплавы первой группы изготавливаются на основе карбидов вольфрама и кобальта. Они называются вольфрамо-кобальтовые (группа ВК).

Ко второй группе относят сплавы, получаемые на основе карбидов вольфрама и титана и связующего металла - кобальта (группа ТК).

Третья группа сплавов состоит из карбидов вольфрама, титана, кобальта. Это трехкарбидные титанотанталовольфрамокобальтовые сплавы (группа ТТК).

Режущие свойства и качество твердосплавного инструмента определяется также и его структурой, т.е. величиной зерна. С увеличением зерна карбида вольфрама прочность сплава возрастает, а износостойкость уменьшается и наоборот.

Резцы с припаянными твердосплавными пластинами просты по конструкции, технологичны, виброустойчивы, удобны в эксплуатации и по внешнему виду мало отличаются от резцов из быстрорежущих сталей. Однако они обладают существенными недостатками. Коэффициент линейного расширения твердых сплавов в 2 раза меньше, чем у конструкционных сталей. При остывании места спая материал корпуса сжимается больше, чем пластина из твердого сплава, которая подвергается вне центровому сжатию. В пластине возникают напряжения, которые могут вызвать образование микротрещин на поверхности пластины. Таким образом, физико-механические свойства пластин ухудшаются и уменьшается прочность режущей кромки. Вероятность образования микротрещин увеличивается, если корпус подвергнуть термической обработке после напайки пластины. В процессе работы корпус под пластиной твердого сплава сминается, что приводит к отпаиванию или поломке пластины. Вследствие этого число переточек твердосплавных напайных резцов составляет всего 4-6, что приводит к увеличению расхода твердых сплавов и конструкционной стали для изготовления корпусов. Приведенные недостатки отсутствуют у резцов с механическим креплением пластин.

Конструктивное оформление передней поверхности резцов зависит от свойств материала заготовки. На рисунке 7, а приведена форма заточки резцов для обработки заготовок из чугуна с твердостью НВ? 220, бронзы и других хрупких материалов. На рисунке 7, б приведена форма заточки резца для обработки заготовки из чугуна с НВ> 220. Отрицательная фаска вдоль режущей кромки упрочняет последнюю, при этом кромка испытывает напряжение сжатия Твердосплавными резцами обрабатывают детали со скоростью х=120… 300 м/мин. С увеличением скорости резания при обработке пластичных металлов образуется сливная стружка, которая опасна для рабочего, мешает наблюдению за процессом обработки и может повредить обработанную поверхность детали. При работе инструмента в условиях гибкой. производственной системы наличие сливной стружки вообще недопустимо.

Рисунок 7. Конструктивное оформление передней поверхности твердосплавных резцов

Поэтому принимают дополнительные меры, обеспечивающие надежное стружкозавивание и стружколомание, используя либо соответствующую геометрию рабочей части инструмента, уступы (порожки) и лунки (канавки) на передней поверхности, накладные стружколомы (регулируемые и нерегулируемые) или специальные стружколомающие устройства. Одним из способов, обеспечивающим стружколомание, является подбор отрицательного переднего угла х = - (10…15)°, главного угла в плане ц = 60…90° и угла наклона режущей кромки л = 10…15°, способствующих завиванию и ломанию стружки за счет увеличения ее деформирования в процессе резания. Этот способ может быть рекомендован только при жесткой системе станок - приспособление - инструмент - заготовка.



Рисунок 8. Устройства для ломания стружки

Метод стружколомания с помощью уступа на передней поверхности (рисунок 8, а) не является универсальным, так как параметры уступа B, ф, h_y и е назначают в зависимости от свойств материала заготовки и подачи. Завивание и ломание стружки можно также обеспечить с помощью лунки (канавки), образованной на передней поверхности в направлении, параллельном главной режущей кромке или наклонном к нему (рисунок 8, б). По сравнению с уступом лунка предпочтительнее из-за меньшего расхода инструментального материала. Лунки вышлифовывают в виде части цилиндрической поверхности с радиусом r, но возможны и комбинированные, варианты уступа с лункой. Так же как и уступ, лунка не является универсальным средством для обеспечения стружколомания. В каждом конкретном случае обработки необходимо предусматривать оптимальные значения параметров лунки.