Разработка твёрдосплавной развёртки

ВВЕДЕНИЕ

Возрождение Российской промышленности первейша я задача креплени я экономики страны. Без сильной, конку­рентоспособной промышленности невозможно обеспечить нормальную жизнь страны и народа. Рыночные отношени я , самосто я тельность заводов, отход от планового хоз я йства диктуют производител я м выпускать продукцию пользую­щуюс я мировым спросом и с минимальными затратами. На инженерно-технический персонал заводов возложены задачи по выпуску данной продукции с минимальными затратами в кратчайшие сроки, с гарантированным качеством.

Этого можно достичь примен я я современные техноло­гии обработки деталей, оборудование, материалы, системы автоматизации производства и контрол я качества продук­ции. От прин я той технологии производства во многом за­висит надежность работы выпускаемых машин, также экономика их эксплуатации.

ктуальна задача повышени я технологического обес­печени я качества производимых машин, и в первую очередь их точности. Точность в машиностроении имеет большое значение дл я повышени я эксплуатационного качества ма­шин и дл я технологии их производства. Повышение точно­сти изготовлени я заготовок снижает трудоемкость механи­ческой обработки, а повышение точности механической об­работки сокращает трудоемкость сборки в результате стра­нени я пригоночных работ и обеспечени я взаимозамен я емо­сти деталей издели я .

По сравнению с другими методами получени я дета­лей машин обработка резанием обеспечивает наибольшую их точность и наибольшую гибкость производственного про­цесса, создает возможности быстрейшего перехода от обра­ботки заготовок одного размера к обработке заготовок дру­гого размера.

Качество и стойкость инструмента во многом определ я ­ют производительность и эффективность процесса обработ­ки, в некоторых случа я х и вообще возможность получени я деталей требуемых формы, качества и точности. Повышение качества и надежности режущего инструмента способствуют повышению производительности обработки металлов резани­ем.

Развертка - это режущий инструмент, позвол я ющий полу­чить высокую точность обрабатываемых деталей. Она я вл я ет­с я недорогим инструментом, производительность труда при работе разверткой высока. Поэтому она широко использу­етс я при окончательной обработке различных отверстий деталей машин. При современном развитии машинострои­тельной промышленности номенклатура производимых дета­лей огромна и разнообразие отверстий требующих обра­ботки развертками очень велико. Поэтому перед конструк­торами часто стоит задача разработать новую развертку. По­мочь в этом им может пакет прикладных программ на ЭВМ, рассчитывающий геометрию режущего инструмента и вывод я щий на плоттере рабочий чертеж развертки.

Последовательность проектировани я и методы расче­та режущего инструмента основаны как на общих законо­мерност я х процесса проектировани я , так и на специфических особенност я х, характерных дл я режущего инструмента. Каж­дый вид инструмента имеет конструктивные особенности, ко­торые необходимо учитывать при проектировании.

Специалисты, которым предстоит работать в металло­обрабатывающих отрасл я х промышленности, должны меть грамотно проектировать различные конструкции режущих инструментов дл я современных металлообрабатывающих систем, эффективно использу я вычислительную технику (ЭВМ) и достижени я в области инструментального производ­ства.

Дл я сокращени я сроков и повышени я эффективности проектировани я режущего инструмента используютс я автома­тизированные расчеты на ЭВМ, основой которых я вл я етс я программно-математическое обеспечение.

Создание пакетов прикладных программ дл я расчета геометрических параметров сложного и особо сложного ре­жущего инструмента на ЭВМ позвол я ет резко сократить за­траты конструкторского труда и повысить качество проекти­ровани я режущего инструмента.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. СЛОВИЯ   ЭКСПЛУАТАЦИИ   РАЗВЕРТКИ И ОБОСНОВАНИЕ   ТЕХНИЧЕСКИХ   СЛОВИЙ НА ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЕ.

Развертка - осевой режущий инструмент, примен я емый дл я повышени я точности формы и размеров отверсти я и снижени я шероховатости поверхности. Инструмент предна­значен дл я предварительной и окончательной обработки отверстий с пол я ми допуска по 6 - 11-му квалитетам и с па­раметром шероховатости поверхности Ra=2,5...0,32 мкм.

Рабоча я часть разверток состоит из режущей и калибрую­щих частей. Калибрующа я часть развертки состоит из цилин­дрического участка и частка с обратной конусностью. Об­ратна я конусность делаетс я дл я странени я затирани я и за­едани я развертки, также дл я меньшени я разбивки отвер­сти я . Зубь я , расположенные на режущей части, затачивают на остро, без оставлени я ленточки; на калибрующей части по задней поверхности вдоль режущей кромки оставл я ют цилиндрическую ленточку шириной 0,05-0,3 мм дл я лучшего направлени я при работе и сохранени я диаметра развертки. Дл я снижени я шероховатости поверхности и меньшени я огранки примен я ют развертки с неравномерным окруж­ным шагом зубьев.

Дл я меньшени я разбивки обрабатываемого отверсти я развертку рекомендуетс я закрепл я ть в плавающем патроне.

При резании развертка снимает очень маленькие при­пуски: пор я дка 0,4-0,6 мм. Поэтому сила резани я невелика и зубь я развертки испытывают весьма малые нагрузки. Тепло­выделени я в зоне резани я также незначительны. Однако, примен я ть СОЖ необходимо дл я меньшени я износа режу­щей и калибрующей частей развертки.

Развертки работают с малыми толщинами среза и на от­носительно низких скорост я х резани я , поэтому они изнаши­ваютс я в основном по задней поверхности и голку; захваты­ваетс я при этом и ленточка. Развертка я вл я етс я чистовым (отделочным) инструментом, потому за критерий ее износа принимаетс я технологический износ. Максимально допустима я величина износа по задней поверхности дл я разверток из инструментальных сталей h₃ = 0,5-0,8 мм; дл я разверток с пла­стинками из твердых сплавов h₃ = 0,4-0,7 мм.

При работе изношенной разверткой отверстие может быть меньше или больше номинального размера развертки. Последнее объ я сн я етс я тем, что зубь я развертки изнашивают­с я неравномерно. Мелка я стружка и металлическа я пыль, образующиес я при развертывании, заклинива я сь между стен­кой отверсти я и изношенным в большей степени зубом, от­жимают развертку на некоторую величину. Противоположный зуб начинает срезать слой большей глубины, величива я диа­метр отверсти я . Заклиненна я мелка я стружка царапает при этом обработанную поверхность, величива я ее шерохова­тость.

1.2. ВЫБОР    ТИПА    И   ОРГАНИЗАЦИОННОЙ   ФОРМЫ ПРОИЗВОДСТВА РАЗВЕРТОК.

В зависимости от размера производственной програм­мы, характера продукции, также технических и экономи­ческих словий осуществлени я производственного процесса все разнообразные производства словно дел я тс я на три ос­новных типа: единичное, серийное и массовое. У каждого из этих типов производственный и технологический процессы имеют свои характерные особенности и каждому из них свой­ственна определенна я форма организации работы.

Производство относ я т к тому или другому типу услов­но, по количеству обрабатываемых в год деталей одного на­именовани я и типоразмера.

Единичным называют такое производство, при кото­ром издели я изготовл я ют по одной штуке или по несколько штук. Номенклатура изготовл я емых инструментов в единич­ном производстве велика (пор я дка сотен и несколько тыс я ч типоразмеров) и разнообразна. Издели я изготовл я ют по от­дельным заказам потребителей, которые не повтор я ютс я во­все или повтор я ютс я через неопределенные промежутки вре­мени.

Серийным производством называетс я такое производст­во, в котором издели я изготовл я ютс я парти я ми регул я рно по­втор я ющимис я через определенные промежутки времени. Се­рийное производство в инструментальной промышленности организуетс я дл я изготовлени я изделий одного вида, на­пример спиральных сверл с цилиндрическим и коническим хвостовиками из быстрорежущей стали и оснащенных пластинками твердого сплава; метчиков машинно-ручных, га­ечных пр я мых и с изогнутым хвостовиком; круглых пла­шек; фрез цельных дисковых трехсторонних, пазовых, ци­линдрических торцовых и т. д. Дл я этого выдел я ютс я участки в цехе с замкнутым циклом обработки изделий одного вида, либо, в зависимости от программы, производство таких из­делий сосредотачиваетс я в цехе. При этом номенклатура раз­меров изготовл я емых изделий данного вида достаточно боль­ша я - до 300 типоразмеров.

Массовым называетс я такое производство на заводе, в цехе, частке с замкнутым циклом обработки, в котором изготовл я етс я изделие одного типоразмера. В этом произ­водстве заготовки от одного рабочего места к другому дви­жутс я непрерывно по принципу потока. Поэтому этот тип производства называют поточно-массовым.

Развертка - это осевой инструмент. На частке кроме разверток изготавливают сверла, зенкеры, зенковки, цековки и другой осевой инструмент различных типоразмеров. По данным завода имени Лихачева дл я выпуска 4 автомо­билей необходимо 8 единиц осевого инструмента. Из них на сверла приходитс я 40% от всего осевого инструмента, на зенкеры - 25%, на развертки - 15%, на прочий осевой ин­струмент (цековки, зенковки и др.) - 20%. Таким образом про­грамма выпуска разверток составл я ет 12 штук в год. При работе производства в одну смену тип производства назнача­ем - среднесерийный.

Организовать производство рекомендуетс я в форме не­прерывного потока. Поточный метод работы обеспечивает значительное сокращение (в дес я тки раз) цикла производства, межоперационных заделов и незавершенного производства; возможность применени я высокопроизводительного обору­довани я и резкое снижение трудоемкости и себестоимости изделий; простоту планировани я движени я заготовок и правлени я производством; возможность комплексной автоматизации производственных процессов. При поточных методах работы меньшаютс я оборотные фонды, оборачиваемость вложенных в производство средств значительно повышаетс я .

Определим такт выпуска.

Такт выпуска это промежуток времени, через который должны сходить с поточной линии готовые издели я .

                     T=60 * F_д/N,

где   F_д - действительный фонд времени (час) работы одного

станка при односменной работе; N - количество изделий подлежащих изготовлению в год.

F_д=F_н*К,

где   F_н - номинальный годовой фонд времени станка при работе в одну смену;

К = 0,98 - коэффициент   использовани я    номинального

фонда   времени, учитывающий   врем я    пребывани я

станка в ремонте. F_н = 2070 час при работе в одну смену.

                    F_д = 2070 * 0,98 = 2030 час.

Отсюда такт поточной линии будет:

                  t = 60 * 2030 / 8 = 1,52 мин.

Развертки изготавливаютс я парти я ми по 100 штук в од­ной партии. Тогда, длительность цикла обработки партии заготовок из 100 штук при такте поточной линии t = 1,52 мин. будет равна

                       Т_ц=(t*i)+(t*n)=t*(i+n),

где    i - число операций в процессе обработки;

- количество изделий в партии.

Т_ц = 1,52 * (19 + 100) = 180,88 мин.

1.3. АНАЛИЗ     ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ     КОНСТРУКЦИИ РАЗВЕРТКИ.

Развертка представл я ет собой тело вращени я . Она я вл я ет­с я технологичным изделием, так как ее форма позвол я ет про­изводить обработку на токарных и шлифовальных станках. При изготовлении инструмента не используетс я ни каких сложных приспособлений дл я закреплени я на станке. В ос­новном используютс я центра и хомутик, втулки переходные и сменные, призмы, 3-х кулачковые патроны. Только при фрезеровании зубьев используетс я делительна я головка и при фрезеровании лапки на конусе Морзе примен я ют весьма сложное приспособление.

Изделие имеет достаточно хорошие базовые поверхно­сти. В качестве черновой базы используетс я цилиндрическа я бокова я поверхность заготовки, затем на прот я жении всего процесса обработки в качестве базы используетс я ось центров. Это позвол я ет исключить во врем я изготовлени я инструмента погрешности базировани я .

Развертка изготавливаетс я из стали ХС с напайными пластинами из твердого сплава ВК6-М. Это облегчает процесс обработки инструмента и позвол я ет сэкономить дорого­сто я щие материалы.

Также имеетс я возможность применить прогрессив­ные технологические процессы и средства автоматизации производства.

Однако к развертке предъ я вл я ютс я очень высокие тре­бовани я по точности и качеству обрабатываемых поверхно­стей. Это приводит к необходимости использовать различные типы высокоточного оборудовани я и контрольно-измерительного инструмента.

1.4. ОБОСНОВАНИЕ И   ВЫБОР МЕТОДА   ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВКИ

Развертка я вл я етс я телом вращени я , поэтому наиболее вы­годно поставл я ть заготовки в виде круглого прутка. Полу­чать заготовки штамповкой невыгодно, так как дл я этого необходимы дорогие штампы. В слови я х среднесерийного производства оптимальным будет изготовление заготовок прокатом. Прутки изготовл я ютс я коваными, гор я чекатаны­ми, холоднот я нутыми (калиброванными) и холоднот я нуты­ми шлифованными (серебр я нка).

Кованую быстрорежущую сталь, поставл я емую диамет­ром 40 - 200 мм, примен я ют дл я изготовлени я режущих инст­рументов больших размеров, например дл я сверл, концевых фрез диаметром 50 - 80 мм.

Гор я чекатаную быстрорежущую сталь широко примен я ют дл я изготовлени я режущего инструмента диаметром до 50 мм. Гор я чекатаную глеродистую конструкционную сталь (например, 40, 45) и углеродистую легированную сталь (например, 2Х, 4Х) примен я ют дл я изготовлени я хвостови­ков режущих инструментов, а также дл я корпусов сборных фрез, разверток, зенкеров.

Холоднот я нута я (калиброванна я ) сталь и холоднот я нута я шлифованна я сталь (серебр я нка) характеризуетс я хорошей от­делкой поверхности. Они примен я ютс я главным образом при изготовлении режущего и измерительного инструмента на автоматах и полуавтоматах.

Исход я из приведенных выше данных рекомендуетс я из­готовл я ть заготовки методом гор я чего проката, как наи­более экономичным. При этом достигаетс я небольша я стои­мость заготовки и минимальный отход во врем я механиче­ской обработки.

1.5. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БАЗ ПРИ ОБРАБОТКЕ РАЗВЕРТОК.

Выбор технологических    баз - один    из    ответственных моментов в разработке технологического процесса, так как он предопредел я ет точность обработки и конструкцию при­способлений. Неправильный выбор баз часто приводит к с­ложнению конструкций приспособлений, по я влению брака и величению вспомогательного времени на становку и сн я тие детали.

Базами называютс я исходные поверхности линии или точки, определ я ющие положение заготовки в процессе ее об­работки на станке или готовой детали в собранной машине.

Как правило обработку начинают с той поверхности, котора я будет служить становочной базой дл я дальнейших операций.

На первой операции в качестве становочной базы обыч­но принимают необработанную поверхность - черновую базу.

При выборе становочных и исходных баз руководству­ютс я принципом совмещени я баз. Этот принцип состоит в том, чтобы в качестве технологических баз (исходной, стано­вочной и измерительной) использовать конструкторскую базу.

Часто совмещают все четыре базы: конструкторскую и три технологические, то есть стро я т операции обработки пол­ностью отвечающие требовани я м и принципам совмещени я баз.

Базирующие поверхности необходимо выбрать таким образом, чтобы в процессе обработки сили я резани я и за­жима заготовки не вызывали недопустимых деформаций дета­ли.

Прин я тые базы должны обеспечить простую и надеж­ную конструкцию приспособлений с добной становкой, креплением и сн я тием детали. Дл я достижени я необходимой точности обработки рекомендуетс я соблюдать единство баз, то есть выполнение всех операций обработки детали от од­них и тех же баз.

Исход я из вышеизложенного при конструировании развертки за технологическую базу принимают ось центров. При этом соблюдаетс я словие единства баз технологической и измерительной. В качестве черновой базы примем цилин­дрическую боковую поверхность заготовки.

1.6. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ

Выбор типа станка определ я етс я возможностью обеспе­чить выполнение технологических требований, предъ я вл я емых к обработанной детали в отношении точности ее размеров, формы и чистоты поверхности.

Выбор типа станка производитс я на основе следующих соображений:

    - Соотношение основных размеров станка габаритным раз­мерам обрабатываемой детали или нескольких одновре­менно обрабатываемых деталей;

    -  Соответствие производительности станка количеству дета­лей, подлежащих обработке в течение года;

       -  Возможно более полное использование станка по мощности и по времени;

    -  Наименьша я затрата времени на обработку;

    -  Наименьша я себестоимость обработки;

    -  Относительно меньша я отпускна я цена станка;

   -  Реальна я возможность  приобретени я того  или другого станка;

Необходимость использовани я имеющихс я станков.

При выборе станка следует учитывать современные дос­тижени я станкостроени я .

Поэтому решающим фактором при выборе станка я вл я ет­с я экономичность процесса обработки.

На основании вышеизложенного выбираем станки:

Операци я 10. Токарно - винторезный станок модели 1К2Т1 с набором сменных втулок.

Операци я 20. ниверсально - фрезерный станок модели В61 IP с делительной головкой.

Операци я 30. ниверсально - фрезерный станок модели Н82 с делительной головкой и пневматическим зажимным приспособлением дл я фрезеровани я лапок на конусе Морзе.

Операци я 40. Круглошлифовальный станок модели 3151.

Операци я 50. ниверсально-заточной станок модели ЗА64.

1.7. РАСЧЕТ ОПЕРАЦИОННЫХ ПРИПУСКОВ И РАЗМЕРОВ.

Припуск на обработку - слой металла, дал я емый с по­верхности заготовки в процессе ее обработки дл я обеспечени я заданного качества детали.

Промежуточный припуск - слой материала, дал я емый при выполнении отдельного технологического перехода.

Общий припуск - слой материала, необходимый дл я вы­полнени я всей совокупности технологических переходов, то есть всего процесса обработки данной поверхности от черной заготовки до готовой детали.

Рассчитаем операционные припуски и предельные разме­ры на обработку поверхности конуса Морзе.

Поверхность конуса Морзе обрабатываетс я на первой операции - точение и на четвертой операции - шлифование: предварительное и окончательное. Требование к поверхности по чертежу: шероховатость Ra 0,4.

Минимальный припуск на окончательное шлифование, исход я из требований технологии обработки развертки, со­ставл я ет 0,15мм.

Минимальный припуск на предварительное шлифование рассчитаем по формуле:

                                          

2Z_{i mim} = 2 * (R_zi-1 +Т_i-1 + √ (r_i-1 )² + (E_yi)²)

где   R_zi-1 - высота микронеровностей на предшествующем пе­реходе, мкм;

T_i-1 - глубина дефектного поверхностного сло я    на   пред­шествующем переходе, мкм;

r_i-1 - суммарное значение пространственных отклонений на предшествующем переходе, мкм;

E_yi - погрешность становки заготовки при выполн я емом переходе, мкм.

R_zi-1 = 30 мкм; Т_i-1 = 30 мкм (табл. 4, стр. 167) [12].

Найдем суммарное значение пространственных отклоне­ний по формуле:

                               r_ост ⁼ К_у * r_заг,

где   К_у = 0,06 - коэффициент точнени я (табл. 22, стр. 181); - кривизна заготовки, мкм.

       

r_заг=Ö(r_к)²+(r_ц)²

где    r_к - величина кривизны (местна я или обща я ), мкм;

                   р_ц - величина смещени я оси заготовки в результате пог­решности

                          зацентровки, мкм.

r_к = D_к * L,

где   D_к - дельна я кривизна, мкм/мм;

        L - обща я длина заготовки, мм

               

r_ц = 0,25 * Ö d² + 1,

где    δ - допуск в мм на диаметр базовой поверхности заготов­ки, использованной при зацентровке. D_к = 1 мкм/мм;

         L = 235 мм, тогда получим

r_к= 1 *235 = 235 мкм.

                              d = 0,5 мм. Тогда,                

                      

 r_ц = 0,25 * √ 0,5² +1  =280 мкм.

                                                 

                                    r_заг = Ö 235² + 280² = 365 мкм.

                                    r_ост = 0,06 * 365 = 22 мкм.

Так как во врем я всего процесса обработки развертки базовые поверхности остаютс я посто я нными, принимаем E_yi = 0; тогда припуск на предварительное шлифование составит:

2Z_{i min} = 2 * (30 + 30 + 22) = 164 мкм.

Минимальный припуск на точение рассчитываетс я по той же формуле.

R_zi-1 = 100 мкм; T_i-1 = 100 мкм; r_заг = 365 мкм; E_yi = О

2Z_{i min} = 2 * (100 + 100 + 365) = 1300 мкм.

Расчет предельных размеров и припусков сведем в табли­цу 1.7.1.

            Табл. 1.7.1.

	Rz	T	Р	Еу	Zmin	расч. размер
мкм	мкм	мкм	мкм	мкм	мм
Заготовка	100	100	365	-	-	19.62
Точение	30	30	22	-	1300	18,32
Предв. шлифов-е	6	12	1,3	-	170	18,15
Оконч. шлифов-е	-	-	-	-	150	18

	Допуск	Пред, р-ры	Пред. прип.
		max	min	max	min
	мкм	мм	мм	мм	мм
Заготовка	-	19,62	19,62	-	-
Точение	84	19,16	18,32	0,46	1,3
Предв. шлифов-е	33	18,48	18,15	0,68	0,17
Оконч. шлифов-е	7	18,07	18	0,41	0,15

Максимальный припуск на обработку найдем по формуле:

2Z_{i min}= 2Z_{i min} + δ_i-1 - d_i,

где   δ_i-1 - допуск по размеру на предшествующем переходе;

        d_i - допуск по размеру на выполн я емом переходе.

Результаты расчетов приведены в таблице 1.7.1.

Так как заготовка получена сортовым прокатом, то диа­метр заготовки должен иметь  определенное значение.  Ближайшим большим диаметром заготовки я вл я етс я заготовка с диаметром 20 мм. Исход я из этого примем, что минимальный припуск на точении составл я ет 1,68 мм, а максимальный при­пуск - 0,84 мм.

Определим общие припуски 2Z_{o max} и 2Z_{o min}, суммиру я   промежуточные припуски на обработку:

2Z_omax = 0,84 + 0,68 + 0,41 = 1,91 мм,

2Z_omin = 1,68 + 0,17 + 0,15 = 2 мм.

Проведем проверку правильности расчетов по формуле:

                  2Z_{i max}-2Z_{i min}=δ_з-δ_д

где    δ_з - допуск по размеру на заготовку;

         d_д - допуск по размеру на деталь.

1,91 -2 = 0-0,07

Условие выполн я етс я , следовательно, припуски рассчитаны верно.

1.8. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

Рассчитаем режимы резани я на позици я х центровани я , фрезеровани я зубьев, фрезеровани я лапки на конусе Морзе, предварительного шлифовани я конуса Морзе.

Расчет режимов резани я ведем по справочнику «Режимы резани я металлов» под редакцией Ю. В. Барановского.

1.8.1. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ЦЕНТРОВКИ РАЗВЕРТКИ.

Дл я центровани я отверстий скорости резани я назначаем по таблице дл я сверлени я по наибольшему диаметру фаски центровочного отверсти я .

1.     Расчет длины рабочего хода:

                 L_p.x. ⁼ L_peз. + y,

где   L_рез. - длина резани я , мм;

у - длина подвода, врезани я и перебега инструмента, мм.

L_p.x. = 5,5 + 5 = 10,5 мм.

2. Назначение подачи на оборот шпиндел я станка So в мм/об. Рекомендуема я подача на один оборот шпиндел я станка дл я сталей с НВ > 270 при L_рез./d < 3

      So = 0,08 * 0,8 = 0,064 мм/об, (стр. )

По паспорту станка принимаем S_o = 0,054 мм/об.

3. Определение стойкости инструмента по нормативам Т_р в минутах резани я (стр. 114):

                     Т_р=Т_м * λ,

где    Т_м - стойкость в минутах машинной работы станка;

          λ - коэффициент времени резани я инструмента.

λ = L_рез./ L_p.x. = 5,5/10,5 = 0,52,

λ < 0,7 следовательно, его необходимо учитывать, Т_м = 20 мин.

                      Т_Р = 20*0,52 = 10,4 мин.

4. Расчет скорости резани я в м/мин и числа оборотов шпин­дел я в минуту.

По нормативам при S_o = 0,054 мм/об (карта С-4, стр. 115-123) значение V_табл = 26 м/ мин.

= V_табл * К1 * К2 * КЗ,

где    К1 - коэффициент, завис я щий от обрабатываемого материала;

         К2 - коэффициент, завис я щий от стойкости инструмента;

       КЗ - коэффициент, завис я щий от отношени я длины реза­ни я к диаметру. К1 =0,9;К2 = 1,5;КЗ = 1,0.

= 26 * 0,9 * 1,5 * 1,0 = 31,5 м/мин.

 Число оборотов шпиндел я по расчетной скорости резани я :

n= 1 *V/(3,14*D)== 1* 31,5/(3,14* 5,3) = 1893 об/мин.

По паспорту станка принимаем 2 об/мин.

Уточн я ем скорость резани я по прин я тому числу оборотов:

= 3,14 * D * n / 1 = 3,14 * 5,3 * 2 / 1 = 33,3 м/мин.

5.  Определим минутную подачу:

_s = n * S_o = 2 * 0,054 = 108 м/ мин.

6.  Расчет мощности резани я (стр. 126):

N_рез = N_табл *К_N* n / 1,

где   N_табл - табличное значение мощности, кВт;

К_n - коэффициент, завис я щий от обрабатываемого мате­риала.

N_табл = 0,06 кВт; К_n = 1,45.

N_рез = 0,06 * 1,45 * 2 / 1 = 0,174 кВт.

7.  Определим мощность на шпинделе станка и проверим,
подходит ли по мощности двигатель станка:

N_шп = N_д * h

где    h - КПД станка;

N_д - мощность двигател я станка, кВт.

N_шп = 2,8 * 0,8 = 2,24 кВт. N_шп>М_рез(2,24>0,124)

Двигатель по мощности подходит.

8. Найдем машинное врем я :

Т_о = L_p.x. / V_s = 10,5 / 108 = 0,097 мин.

1.8.2. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ ЗУБЬЕВ.

1.  станавливаем глубину резани я . Припуск снимаем за один
рабочий ход, следовательно, t = h = 3,5 мм.

2.  Назначаем подачу на зуб фрезы (карта Ф-2, стр. 86). Дл я tbr> до 6 мм и обработки стали S_z = 0,04...0,08 мм/зуб. Принимаем
S_z = 0,06 мм/зуб.

3.  Назначаем период стойкости фрезы (карта Ф-3, стр. 87).
Дл я гловой фрезы из стали РМ5 диаметром D = 100 мм рекомендуетс я период стойкости Т = 170 мин.

4.          Определ я ем скорость главного движени я резани я , допус-­
каемую режущими свойствами фрезы (карта Ф-4, стр. 99). Дл я
b = 6 мм, t = 3,5 мм, Т = 170 мин. и S_z = 0,06 мм/зуб V_табл.=30
м/мин. Поправочные коэффициенты на скорость равны К1=1,5; К2 = 0,9; КЗ = 0,9. Тогда скорость резани я равна

= V_табл. * К1 * К2 * КЗ = 30 * 1,5 * 0,9 * 0,9 = = 36 м/мин.

5.  Частота вращени я шпиндел я , соответствующа я найденной
скорости главного движени я резани я :

= 1 * V / (3,14 * D) = 1 * 36 / (3,14 * 100) =115 мин^-1

Корректируем частоту вращени я шпиндел я по станку и станавливаем действительную частоту вращени я :  n_д = 100мин^-1

6.   Действительна я скорость главного движени я резани я

         V_д = 3,14 * D * n_д / 1 = 3,14 * 100 * 100 / 1 = = 31,4 м/мин.

7.   Определ я ем скорость движени я подачи:

         V_s = S_z * Z * n_д = 0,06 * 18 * 100 = 108 мм/мин.

Корректируем эту величину по данным станка и станав­ливаем действительную скорость движени я подачи Vs = 100 мм/мин.

8. Определ я ем мощность, затрачиваемую на резание (карта Ф-5, стр. 102).

Дл я S_z=0,06 мм/зуб, b=6 мм, t=3,5 мм, D=100 мм, Z=18, V_д=31,4м/мин получим Е = 0,11, К1 = 1,6, К2 = 0,55

  Npe = Е * д * b * Z * К1 * К2 /1 = 0,11 * 31,4 * 6 * 18 * 1,6 * 0,55/1= =0,33 кВт.

9.   Провер я ем, достаточна ли мощность привода станка:

N_шп = М_д * л = 1 * 0>8 = 0,8 кВт.

N_шп>N_рез(0,8>0,33)

         Двигатель по мощности подходит.

10.   Найдем основное врем я :

Т_о ⁼ L_p.x. / Vs

 L_p.x. = 1 + у + D

 Врезание при фрезеровании гловой фрезой

                       

         у = √ t * (D -1) = Ö3,5 * (100 - 3,5) = 18 мм

         D = 0

         L_p.x. = 145+ 18 = 163мм.

        Т_о= 163/108 = 1.51 мин.

Дл я шести канавок

         Т_о = 6 * 1,51 =9,06 мин.

1.8.3. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ ЛАПКИ НА КОНУСЕ МОРЗЕ.

1.  станавливаем глубину резани я . Припуск снимаем за один
рабочий ход, следовательно, t = h = 16 мм.

2.  Назначаем подачу на зуб фрезы (карта Ф-2, стр. 86). Дл я tbr> до 6 мм и обработки стали S_z=0,03...0,06мм/зуб. Принимаем
S_z = 0,06 мм/зуб.

3.       Назначаем период стойкости фрезы (карта Ф-3, стр. 87).
Дл я радиусной фрезы из стали РМ5 диаметром D = 100 мм рекомендуетс я период стойкости Т = 100 мин.

4.       Определ я ем скорость главного движени я резани я , допускаемую режущими свойствами фрезы (карта Ф-4, стр. 99). Дл я
b = 6 мм, t = 3,5 мм, Т = 170 мин. и S_z = 0,06 мм/зуб   Vтабл. = 37м/мин. Поправочные коэффициенты на скорость равны К1=1,05; К2 = 0,9; КЗ = 1,0. Тогда скорость резани я равна

                       

                           V = V_табл. * К1 * К2 * КЗ = 37 * 1,05 * 0,9 * 1,0 =35 м/мин.

5.       Частота вращени я шпиндел я , соответствующа я найденной
скорости главного движени я резани я :

                     

            n = 1 * V / (3,14 * D)=1 * 35 / (3,14 * 100)=112мин^-l

Корректируем частоту вращени я шпиндел я по станку и станавливаем действительную частоту вращени я : n_д=100мин^-1

6.        Действительна я скорость главного движени я резани я

         

_д = 3,14 * D * п_д /1 = 3,14 * 100 * 100 /1=31,4 м/мин.

7.            Определ я ем скорость движени я подачи

           V_s = S_z * Z * п_д = 0,06 * 18 * 100 = 108 мм/мин.

Корректируем эту величину по данным станка и станав­ливаем действительную скорость движени я подачи V_s = 100 мм/мин.

8.   Определ я ем мощность, затрачиваемую на резание (карта
Ф-5, стр. 102). Дл я S_z = 0,06 мм/зуб, b = 3,85 мм, t = 16 мм, D =
100 мм, Z = 18, V_д = 31,4 м/мин получим Е = 0,35, К1=1,6; К2=0,7

N_peз = 2 * Е * V_д * b * Z * K1 * К2 / 1 =

                  = 2 * 0,35 * 31,4 * 3,85 * 18 * 1,6 * 0,7 / 1 = 1,7 кВт.

9.  Провер я ем, достаточна ли мощность привода станка:

N_шп = N_д * h = 2,8 * 0.8 = 2,24 кВт.

            N_шп > N_рез(2,24 > 1,7)

Двигатель по мощности подходит.

10.  Найдем основное врем я :

              Т_о = L_р.х. / V_s/sub>

               L_р.х. = l + у + D  

Врезание при фрезеровании радиусной фрезой

          

y=√t*(D-t) = Öl6* (100 - 16) = 37мм

D = 1...5 мм; принимаем D = 4 мм.

L_p.x. = 14 + 37 + 4 = 55мм.

Т_о = 55/108 = 0,51 мин.

1.8.4. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ШЛИФОВКИ КОНУСА МОРЗЕ.

Расчет ведем по Справочнику технолога - машинострои­тел я Т. 2/В. Н. Гриднев, В. В. Досчатов, В. С. Замалин и др./Под ред. А. Н. Малова. Изд. 3-е. М.: Машиностроение, 1972.

1.   Скорость   главного  движени я   резани я   (шлифовального круга) V=30... 35 м/с;

= 3,14*D_к*n_к/(1*60);

По паспортным данным станка 3151 у нового круга D_k=200 мм; n_к=3 мин^-1.

Тогда

                     V = 3,14 * 200 * 3 / (1 * 60) = 31,4 м/с,

то есть в пределах рекомендуемого диапазона.

2.          Скорость движени я окружной подачи v_sokp=25..35 м/мин
(табл. 69, стр. 465). Принимаем среднее значение 30 м/мин.

3.  Определ я ем частоту вращени я заготовки, соответствую-­
щую прин я той скорости движени я окружной подачи:

n_з = 1 * V_sokp / (3,14 * d_з) = 1 * 30 / (3,14 * 18) = 530 мин^-1.

где   d_з - диаметр заготовки.

Найденное значение n_з = 530 мин^-1 не может быть ста­новлено на станке 3151, имеющем бесступенчатое регулирова­ние частоты вращени я заготовки в пределах 40 - 400 мин^-1, поэтому принимаем максимально возможное значение 400 мин^-1.

4.         Поперечна я подача круга S_x = 0.005...0,015 мм/ход стола;
учитыва я высокие требовани я , предъ я вл я емые к точности об­
работки и шероховатости поверхности Ra = 0,4 мкм, принима­ем S_x=0,005мм/ход. Так как на станке 3151 поперечные подачи регулируютс я бесступенчато в пределах 0,002-0,1мм/ход, то принимаем Sx = 0,005м/ход.

5.  Определ я ем продольную подачу на оборот заготовки:

  S_o = s_д * В_к

где    В_к - ширина шлифовального круга.

Дл я окончательного шлифовани я в справочнике рекомен­дуетс я s_д=0,2...0,4; принимаем s_д = 0,3. Тогда

                        S_o = 0,3 * 20 = 6 мм/об

6.   Определ я ем   скорость   движени я    продольной   подачи (скорость продольного хода стола)

                     V_{s npод} = So * n_з / 1 = 6* 400 / 1 = 2,4 м/мин.

       На используемом станке предусмотрено бесступенчатое регулирование скорости продольного хода стола в пределах 0,05...5м/мин, поэтому принимаем V_{s прод} = 2,4 м/мин.

7.   Определ я ем мощность, затрачиваемую на резание:

             N_peз = C_N * (V_soкp^r) * (S_x^х) * (S_о^У) * (d_з^q)

где    c_n, r, x, y, q - коэффициент и показатели степени (табл. 70, стр. 468). С_n=2,65; r = 0,5;  х = 0,5; у = 0,55; q = 0. Тогда

               К_рез = 2,65 * (30^0,5) * (0,005^0,5) * (6^0,55) =2,65 * 5,48 * 0,07 * 2,68 = 2,72кВт.

8.  Провер я ем, достаточна ли мощность двигател я шлифовальной бабки:

                    N_шп = N_д * h = 5,5 * 0,8 = 4,4 кВт.

                          N_шп > N_peз (4,4 > 2,72),

то есть обработка возможна.

9. Основное врем я

                     Т_о = L * h * К / (n_з * S_o * S_x),

 

где   L - длина хода стола; при перебеге круга на каждую сторо­ну, равном

        0,5 Вк, L = 64 мм;

        h = 0,075 - припуск на сторону, мм;

    К= 1,4- коэффициент точности, учитывающий врем я на «выхаживание».

Т_о = 64 * 0,075 * 1,4 / (400 * б * 0,005) = 0,56 мин.  

1.8.5. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ШЛИФОВАНИИ РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ

1. Скорость главного движени я резани я (шлиф овального круга)

= 30... 35 м/с;

= 3,14 *D_к*n_к/ (1* 60)

       По паспортным данным станка 3151 у нового круга D_k=200 мм; n_к=3мин^-1.

       Тогда

                      V = 3,14 * 200 * 3 / (1 * 60) = 31,4 м/с,

то есть в пределах рекомендуемого диапазона.

2.          Скорость движени я окружной подачи V_{s okp}=20..30м/мин (табл. 69, стр. 465). Принимаем среднее значение 25 м/мин.

3.  Определ я ем частоту вращени я заготовки, соответствующую прин я той скорости движени я окружной подачи:

n_з = 1 * V_{s okp} / (3,14 * d_з) = 1 * 25 / (3,14 * 16) = 498 мин^-1.

где d_з- диаметр заготовки.

Найденное значение n_з = 498 мин^-1 не может быть ста­новлено на станке 3151, имеющем бесступенчатое регулирова­ние частоты вращени я заготовки в пределах 40 - 400 мин^-1, поэтому принимаем максимально возможное значение 400 мин^-1.

4. Поперечна я подача, круга S_x = 0,0075...0,01 мм/ход стола; учитыва я высокие требовани я , предъ я вл я емые к точности об­работки и шероховатости поверхности Ra = 0,1 мкм, принима­ем S_x=0,0075 мм/ход. Так как на станке 3151 поперечные подачи регулируютс я бесступенчато в пределах 0,002 - 0,1 мм/ход,

то принимаем Sx = 0,0075 мм/ход.

    5. Определ я ем продольную подачу на оборот заготовки:

                   S_о = s_д*В_к

где    В_к - ширина шлифовального круга.

Дл я окончательного шлифовани я в справочнике рекомен­дуетс я s_д=0,3...0,5; принимаем s_д = 0,4. Тогда

                           S_o = 0,4 * 24 = 9,6 мм/об

6.  Определ я ем   скорость   движени я    продольной   подачи
(скорость продольного хода стола)

                                V_{s прод} = S_o * n_з / 1 = 9,6 * 400 / 1 = 3,84 м/мин.

На используемом станке предусмотрено бесступенчатое регулирование скорости продольного хода стола в пределах 0,05...5 м/мин, поэтому принимаем V_{s прод} = 3,84 м/мин.

7.  Определ я ем мощность, затрачиваемую на резание:

N_peз = C_N * (V_sокр^r) * (S_x^x) * (S_o^y) * (d_з^q)

где    С_n, г, x, y, q - коэффициент и показатели степени (табл. 70, стр. 468).

С_n = 2,65; г = 0,5; х = 0,5; у = 0,55; q = 0. Тогда

                            N_рез = 2,65 * (25^0,5) * (0,0075^0,5) * (9,6^0,5) =2,65 * 5 * 0,087 * 3,47 = 4,0 кВт.

8.  Провер я ем, достаточна ли мощность двигател я шлифовальной бабки:

  N_шп  = N_д  *  h  =  5,5 * 0,8 = 4,4 кВт

  N_шп  > N_рез  (4,4  >  4,0),

то есть обработка возможна.

Основное врем я

                     Т_о = L * h * K / (n_з * S_о * S_x)

где  L - длина хода стола; при перебеге круга на каждую сторо­ну, равном

          0,5 В_к, L = 22 мм;

       h = 0,08 - припуск на сторону, мм;

      К = 1,4 - коэффициент точности, учитывающий врем я на

            «выхаживание».

                    Т_о = 22 * 0,08 * 1,4 / (400 * 9,6 * 0,0075) = 0,26 мин.

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. РАСЧЕТ И ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ РАЗВЕРТКИ

Развертки примен я ют главным образом дл я окончательной обработки отверстий 6-9-го квалитета точности с шерохо­ватостью поверхности Ra = 0,32 - 1,25 мкм. Процесс разверты­вани я принципиально не отличаетс я от процесса зенкеровани я . Здесь та же кинематика резани я , что и при зенкеровании.

Однако при развертывании точность обработки отверстий выше, шероховатость поверхности ниже, чем при зенкеровании. Это объ я сн я етс я тем, что развертки имеют большее число режущих зубьев и дал я ют меньший припуск. В результате меньшаетс я толщина срезаемого сло я , лучшаетс я направле­ние и повышаетс я устойчивость в работе, что благопри я тно вли я ет на точность обработки. Кроме того, развертки, как чистовой инструмент, делаютс я более качественно и более точно, чем зенкеры. Во всех случа я х под развертывание отвер­стие предварительно обрабатывают сверлением, зенкерованием, растачиванием.

Развертки раздел я ютс я : по способу применени я на ручные и машинные, по форме обрабатываемого отверсти я на цилиндрические и конические, по методу закреплени я на концевые (хвостовые) и насадные, по конструкции на цель­ные и сборные.

Машинные развертки примен я ют дл я обработки отверсти я на сверлильных, токарных, револьверных, координатно-расточных и других станках.

Цилиндрические развертки имеют наибольшее примене­ние в машиностроении и приборостроении. Независимо от конструктивных разновидностей режущие элементы у них почти одинаковы.

Развертка состоит из рабочей части, шейки и хвостовика, который служит дл я закреплени я развертки и выполн я етс я цилиндрическим дл я разверток диаметром 1 - 9 мм или кониче­ским в виде конуса Морзе 1 - 4 дл я разверток диаметром 10-42 мм. В последнем случае хвостовик может быть цилиндриче­ским, но с квадратным концом дл я захвата развертки в патроне. По ГОСТ 1672 - 80 развертки диаметром 25 - 50 мм изго­товл я ют насадными цельными.

Рабоча я часть состоит из режущей части и калибрующей части, котора я , в свою очередь, имеет цилиндрический часток и часток с обратной конусностью. Направл я ющий конус служит дл я предохранени я от повреждени я начала режущей части и облегчени я попадани я развертки в отверстие. Длина направ­л я ющего конуса принимаетс я равной 1,5-3 мм, конус имеет гол Ф = 90.

Основными конструктивными элементами рабочей части развертки я вл я ютс я диаметр, длина соответствующих частков, гол заборного конуса, число и направление зубьев, раз­меры и форма стружечных канавок, так же геометри я зубьев. Корпус развертки выполн я етс я из стали ХС, напайные пластины выполн я ютс я из твердого сплава ВК6-М.

Допуски диаметров рабочей части цилиндрических разверток в зависимости от пол я допуска на обрабатываемое от­верстие (IT) рассчитывают по следующей схеме:

максимальный диаметр развертки должен быть равен максимальному диаметру отверсти я минус 0,15IТ;

минимальный диаметр развертки должен быть равен максимальному диаметру развертки минус 0,35IТ.

Значени я 0,15Т и 0,35Т округл я ют в сторону больших значений на 0,001 мм.

Дл я обрабатываемого отверсти я 1Н7 (16 + 0,018 мм): номинальный диаметр отверсти я 16, мм; максимальный диаметр отверсти я 16,018 мм; допуск диаметра отверсти я (IT), соответствующий заданно­му допуску Н7, составл я ет 0,018 мм.

Следовательно, предельные отклонени я номинального диаметра развертки дл я требуемого пол я допуска отверсти я состав я т:

0,15 * IT = 0,15 * 0,018 = 0,0027 мм