Выбор оборудования и технологической оснастки

Выбор металлорежущего станка для операции определяется методом обработки, габаритными размерами заготовки с учетом их конфигурации, определяющими точность и шероховатость обрабатываемых поверхностей, производства и себестоимости в соответствии с типом производства.

 При выборе конкретной модели станка необходимо обязательно учитывать его технические характеристики, основными из которых размерные, скоростные и силовые.

Режущий инструмент необходимо выбирать в зависимости от метода обработки, свойств обрабатываемого материала, предусмотренной точности обработки и качества поверхности. Следует отдавать предпочтение быстродействующим автоматизированным, многоместным приспособлением, перекрытиям основного и вспомогательного времени.

Измерительные средства применяемые в машиностроении делятся на следующие основные группы:

- калибры;

- концевые и штриховые меры длины;

- универсальные, специальные и автоматизированные средства.

Выбирая средства измерения нужно стремиться, что погрешность измерения была незначительной по сравнению с допусками измеряемого параметра изделия.

Для изготовления детали "Шток" назначаем оборудование, приспособление, мерительный, режущий инструмент и заносим в таблицу 5.

 Таблица 5– Выбор оборудования

№ опер.	Наименование операции	Оборудование	Режущий инструмент	Мерительный инструмент	Приспособление
1	2	3	4	5	6
010	Токарная	16К20	1. Резец подрезной Т15К6 ГОСТ 18880 2.Сверло центровочное ГОСТ 18879	1. Штангенциркуль ЩЦ1-125-0,1  ГОСТ 166	Трех кулачковый патрон
015	Токарная	16К20	1. Резец проходной упорный Т15К6 ГОСТ 18879	1. Штангенциркуль ЩЦ1-125-0,1  ГОСТ 166	Трех кулачковый патрон
020	Токарная	16К20	1. Сверло центровочное ГОСТ 14952	1. Штангенциркуль ЩЦ1-125-0,1  ГОСТ 166	Трех кулачковый патрон
025	Токарная	16К20	1. Резец проходной ГОСТ 188878 2. Резец канавочный 2129-4004	1. Штангенциркуль ЩЦ1-125-0,1  ГОСТ 166 2. Радиусомер ГОСТ 18836 3. Калибр пазовый 42990 4. Штангенциркуль ШЦ – IIГОСТ166	Трех кулачковый патрон
030	Токарная	16К20	1. Резец проходной  2180-1889	1. Штангенциркуль ЩЦ1-125-0,1  ГОСТ 166 2. Радиусомер ГОСТ 18836 3. Калибр для нар. Конуса 8329-4021	Трех кулачковый патрон

 

 

Продолжение таблицы 5

1	2	3	4	5	6
035	Токарная	16К20	1. Сверло цилиндрическое  Ø5 ГОСТ 10902	1. Пробка гладкая 5Н13 гост 14810	Трех кулачковый патрон
045	Фрезерная	6Р12	1.Фреза концевая В2252-8230	1. Штангенциркуль ЩЦ1-125-0,1  ГОСТ 166 2.штангенрейсмас	Прихваты ГОСТ 4734
075	Шлифовальная	3Б151	1. Шлифовальный круг ГОСТ2424	1. Микрометр ГОСТ6507	Тиски фрезерные ГОСТ 16518
080	Токарная	16К20	1. Войлочный круг	1.Эталон шероховатости 8490-2155 2. микрометр ГОСТ 6507	Трех кулачковый патрон
095	Шлифовальная	3Б151	1. Шлифовальный круг ГОСТ2424	1. Эталон шероховатости 8490-2155 2. микрометр ГОСТ 6507
100	Токарная	16К20	1. Войлочный круг	1.Эталон шероховатости 8490-2155 2. микрометр ГОСТ 6507	Трех кулачковый патрон

Расчет припусков

Припуском на обработку называют слой металла, подлежащий удалению с поверхности заготовки в процессе обработки для получения готовой детали.

Припуски бывают двух видов:

1) общий –слой металла, удаляемый с поверхности исходной заготовки в процессе механической обработки с целью получения готовой детали;

2) промежуточный – слой металла, удаляемый при выполнении технологического перехода обработки резанием. Промежуточный припуск измеряется по перпендикуляру к обработанной поверхности и равен разности размеров, полученных после предшествующего и после выполняемого переходов.

Рассчитываем припуски на механическую обработку и промежуточные предельные размеры для отверстия Ø5H13. На остальные поверхности назначаем припуски и допуски по ГОСТ-1855. Заготовка изготовлена методом проката. Технологический маршрут обработки отверстия Ø5H13 состоит из трех переходов: сверления. Все расчеты сведены в таблицу 5.

Таблица 6 – Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку отверстия Ø5H13

Технологические переходы обработки поверхности Ø5H13+0,012	Элементы припуска, мкм				Расчетный припуск 2zmin, мкм	Расчетный размер dp, мм	Допуск δ, мкм	Предельный размер, мкм		Предельные значения припусков, мкм
	Rz	T	p	Ɛ				dmin	dmax	2zпрmin	2zпрmax
Заготовительная	150	200	282	-	­-	4,57	740	4,03	4,57	-	-
Сверление	40	60	17	331	2×785	4,73	160	4,85	5,012	1570	2150

 

Суммарное значение пространственных отклонений, для заготовки, определяется по формуле:

                                          ρ_з=                                       (2.5)

Коробление отверстия следует учитывать в осевом сечении, поэтому:

                                        ρ_кор=Δk×L,(мкм)                                     (2.6)

где:Δk=0,7- удельная кривизна заготовки

63 – длина обрабатываемого отверстия

Рассчитываем коробление отверстия в осевом сечении, подставив значения в формулу (2.6):

Учитывая, что суммарное смещение отверстия в прокате относительно наружной ее поверхности представляет геометрическую сумму в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, получаем:

где:Td – допуски на размеры по классу точности, соответствующие данной прокату.

Таким образом, рассчитываем суммарное значение пространственного отклонения заготовки:

 (мкм).

Для сверления:

=0,06×282 = 16,92  17(мкм).

Погрешность установки заготовки при сверлении определяется по формуле:

                                      = (мкм),                                   (2.7)

где: погрешность базирования заготовки; Ɛδ = Td_з.д=300 мкм.

погрешность закрепления заготовки ;

мкм.

Рассчитываем погрешность установки при сверлении, подставив значения в формулу (2.7):

=

Определяем минимальные значения припусков на механическую обработку по формуле:

                      =2×( + + )(мкм),                  (2.8)

где: минимальное значение припусков на механическую обработку, мкм;

высота неровностей по 10 точкам, полученная на предыдущей операции, мкм;

глубина дефектного слоя, полученная на предыдущей операции, мкм;

поправочное отклонение, мкм;

погрешность установки заготовки, мкм.

Рассчитываем минимальное значение припуска для сверления, подставив значения в формулу (2.8):

.

Находим расчетный диаметр , он заполняется, начиная с конечного(чертежного) размера путем последовательного вычитания расчетного минимального припуска каждого технологического перехода по формуле:

                            (мм)                         (2.9)

                               (мм)                          (2.10)

где:  – расчетный диаметр, мм;

 – минимальное значение припусков на механическую обработку, мкм.

Рассчитываем расчетный диаметр для сверления, подставив значения в формулу (2.10):

.

Рассчитываем расчетный диаметр для заготовки, подставив значения в формулу (2.10):

Находим наибольшие предельные размеры, прибавлением допуска к округленным наименьшим предельным размерам.

Для сверления: dmax=5,012 (мм);

dmin=dmax–δ=5,012–0,16=4,85(мм).

Для заготовки: dmax=4,57 (мм);

dmin=dmax–δ=4,57–0,74=4,03 (мм).

Предельные значения припусков  определяем, как разность наибольших предельных размеров, а  как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов по формуле:

 

                              (мкм),                        (2.11)

                             (мкм),                       (2.12)

 

где: минимальные предельные значения припусков, мкм;

максимальные предельные значения припусков, мкм;

максимальный расчетный размер, мм;

минимальный расчетный размер.

Рассчитываем минимальные и максимальные предельные значения припусков:

;

.

Проводим проверку:

(мкм),

На основании данных расчетов строим схему графического расположения припусков и предельных размеров на обработку отверстия Ø5Н13, которая приведена на рисунке 2.

Рисунок 1 – Схема графического расположения припусков и допусков на обработку отверстия Ø5Н13

 

 

Выбор режимов резания

При проектировании технологических процессов механической обработки или режущих инструментов возникают необходимость в определение и назначения элементов режима резания. Отечественная практика механической обработки накопила огромный нормативно-справочный материал, с помощью которого можно назначить любой режим резания для любого вида механической обработки. Однако, табличный метод назначения режимов резания является весьма громоздким, так как требует анализа большого количества справочной информации. Более того, все режимные параметры взаимосвязаны и при изменении хоты бы одного из них автоматически изменяются и другие, что ещё более усложняет процесс назначения режимов резания.

    При выборе режимов резания следует придерживаться определенного порядка:

1) скорость резанияV– это расстояние, пройденное точкой режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении главного движения в единицу времени. Скорость резания имеет размерность м/мин или м/с;

2) подачейSназывают путь точки режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении движения подачи за один оборот или один ход заготовки или инструмента;

3) глубиной резания t называют расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями заготовки, измеренное перпендикулярно последней. Глубину резания относят к одному рабочему ходу инструмента относительно обрабатываемой поверхности.

Аналитический метод расчета режимов резания по метрическим формулам с учетом всех поправочных коэффициентов, дает более точные параметры.

Ниже по тексту показаны расчеты режимов резания аналитическим методом, для токарной операции 035.

Рассчитаем режимы резания для токарной операции 035.

Исходные данные: операция токарная – сверление отверстия.

На станке модели 2А125 сверление отверстия.

Обрабатываемый материал заготовки –30ХГСН2А.Принимаем сверло ø5 мм. Значения коэффициентов принимаем по таблицам «Справочного пособия технолога – машиностроителя» [2].

Рассчитаем режимы резания для токарной операции 035.

Исходные данные: операция сверлильная– развертывание отверстия.

На станке модели 2А125 производим развертывание отверстия D = 5 мм. Обрабатываемый материал заготовки – 30ХГСН2А.

 

1) Устанавливаем глубину резания по формуле:

 

                                           t=0,5×D(мм),                                       (7.1)

где D – диаметр полученного отверстия;

Рассчитываем глубину резания по формуле (7.1):

t=0,5×5=2,5(мм).

2) Назначаем подачу: Sоб =0,10-0,15(мм/об).

Корректируем по станку Sоб = 0,10 мм/об

Назначаем период стойкости сверла по таблице 40: Т=35 мин.

3) Определяем скорость резания по формуле:

 

                                   (м/мин),                               (7.2)

где  – коэффициент скорости резания;

D – диаметр режущего инструмента, мм;

T – период стойкости работы инструмента до затупления, проводимый для различных видов обработки, соответствует условиям одноинструментной обработки, мин;

 – подача на оборот, мм/об;

 – общий поправочный коэффициент

q, m, y – степени режимов резания.

Значение коэффициента C_v и показатели степеней принимаем по таблице 38:

;

m=0,125;

y=0,55;

q=0,25.

 

Произведем расчет общего поправочного коэффициента по формуле (7.3):

Рассчитываем общий поправочный коэффициент по формуле (7.4):

=1×1×1=1.

С учетом поправочного коэффициента К_v=1рассчитываем скорость резания в зависимости от группы и механической характеристики стали:

V = (м/мин).

4) Рассчитываем частоту вращения шпинделя по формуле(7.5):

n= (об/мин).

По паспортным данным станка принимаем n_д =1600 об/мин.

5) Определяем крутящий момент по формуле:

 

                          10 (Н м)                       (7.6)

 

где С_м – коэффициент крутящего момента;

t – глубина резания, мм;

S – подача, мм/об;

диаметр режущего инструмента, мм;

x,y,q – степени режимов резания.

Значение коэффициента Сp и показатели степеней принимаем по таблице 22 [2]:

С_м = 0,005;

y=0,75;

q = 2,0.

Рассчитываем крутящий момент по формуле (7.6):

(Н×м).

 

Определяем осевую силу по формуле:

                       (Н),                   (7.7)

Значение коэффициента С_p и показатели степеней принимаем по таблице 42:

С_р =9,8;

y=0,7;

q=1,0;

К_р = К_мр = 1.

Рассчитываем осевую силу, подставив значения в формулу (7.7):

Ро = 10×9,8×5^1,0×0,10^0,7×1=107(Н)

6) Рассчитываем мощность резания по формуле (7.8):

N  = 0,037(кВт).

Проверка выбранного режима:

Nшп ≥ N

где Nшп – мощность шпинделя станка;

N – мощность резания.

 

Мощность шпинделя станка определяется по формуле (7.9),

где h= 0,75;

Nэл.дв = 4,5кВт.

 

Рассчитываем мощность шпинделя по формуле (7.9):

Nшп = 4,5×0,75 = 3,4

3,4> 0,037

Следовательно, обработка возможна.

Для остальных механических операций режимы резания определяем опытно-статистическим методом и заносим в таблицу 7.

        

Таблица 7 – Режимы резания

№ операции	Наименование операции	D/В	L	t	i	S	n	V
010	Токарная	40	24	1,5	2	0,8	315	39
015	Токарная	29	99	1	7	0,3	315	25
020	Токарная	40	57	7	1	0,15	315	39
025	Токарная	40	40	1	1	0,3	315	39
030	Токарная	20	8	0,05	5	0,3	630	40
035	Сверлильная	5	31	2,5	1	0,10	540	129
045	Фрезерная	4	20	3	1	5	315	15,7
075	Шлифовальная	20	30	0,03	1	3,2	200	12
080	Токарная	20	40	0,05	4	0,3	315	20
095	Шлифовальная	40	40	1,5	1	0,3	315	39
100	Токарная	20	8	0,05	5	0,3	640	39