Размеры, мм
|
D
|
d
|
b
|
200
|
35
|
25
|
Рисунок 11 - Шлифовальный круг
7. Выбор
материала режущей части
Материал режущей части имеет важнейшее значение в достижении
высокой производительности обработки.
Так как в нашем случае мы обрабатываем сталь, то целесообразно
выбрать в качестве материала режущей части твёрдый сплав. При выборе марки
твёрдого сплава необходимо помнить, что чем больше в нём карбида титана и чем
меньше кобальта, тем выше его износо- и термостойкость, но тем меньше его
прочность на изгиб и вязкость, то есть сплав более хрупкий. Так как деталь
изготовлена из стали, то её рекомендуется обрабатывать инструментами
оснащёнными двухкарбидным сплавом марки Т15К6.
Для свёрл рекомендуется марка инструментального материала
Р12.
Выбор периода стойкости режущего инструмента.
Стойкостью называется период работы режущего инструмента до
его затупления. Так как период стойкости инструмента оказывает наибольшее
влияние на скорость резания, то правильный выбор этого фактора имеет большое
значение.
Период стойкости колеблется в больших пределах. Период
стойкости, мин. принимают равным: для резцов из быстрорежущей стали - 60; для
резцов с пластинками из твёрдого сплава - 90-120; для свёрл из быстрорежущей
стали диаметром до 20 мм - 25 - 40, а диаметром свыше 30 мм - 40 - 60; для фрез
цилиндрических из быстрорежущей стали - 120, а со вставными ножами из твёрдого
сплава - 180 - 540. Стойкость протяжек - 106 - 500 мин, а шлифовального круга -
10 - 20 мин.
На величину стойкости инструмента существенное влияние оказывает
смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ). Как правило, применение СОЖ облегчает
стружкообразование и снижает температуру в зоне резания, что существенно
повышает стойкость режущего инструмента.
7.1 Режимы
резания при фрезеровании
1) Глубина резания t, мм, зависит от припуска на обработку и
требуемого класса шероховатости обрабатываемой поверхности. Если глубина
резания t ≤ 5 мм, то обработку (фрезерование) ведут за один проход. В
данном случае глубина резания t = 40, мм и обработку проведём за 8 проходов.
) Величину подачи выбирают по справочной литературе в
зависимости от механических свойств обрабатываемого материала, режущего
инструмента и требуемого класса шероховатости поверхности.
На фрезерных станках настраивается минутная подача SM,
мм/об, то есть скорость перемещения стола с закреплённой заготовкой
относительно фрезы. Элементы срезаемого слоя, а следовательно и
физико-механические параметры фрезерования, зависят от подачи на зуб SZ,
то есть перемещение стола с деталью (мм) за время поворота фрезы на один зуб.
Шероховатость обработанной поверхности зависит от подачи на один оборот фрезы S0,
мм/об.
Между этими тремя значениями имеется следующая зависимость
M = Sz · z · n = S0 ·
n (20)
где n и z - соответственно частота вращения и число зубьев
фрезы
Значение подачи SZ возьмём из справочной
литературы: SZ = 0,1, мм/зуб
При отсутствии паспортных данных станка значение всех
ступеней подач могут быть подсчитаны на основании закона их изменения по
геометрической прогрессии
max = Smin·φz-1 (21)
где Smax и Smin - предельные значения
подач станка;
φ - знаменатель
геометрической прогрессии;- число ступеней подач.
Значения Smax, Smin и z указаны в
технической характеристике станка.
Знаменатель геометрической прогрессии определяется по формуле
, (22)
С учётом исходных данных знаменатель геометрической прогрессии
определяется
Принимаем из стандартного ряда φ = 1,26
Зная знаменатель геометрической прогрессии можно подсчитать
значение всех ступеней подач, мм/мин:
1=252=S1×js=25×1,26=31,5;3=S1×js2=25× (1,26) 2=40;4=S1×js3=25× (1,26) 3=50;
………………………………12=S1×js11=25× (1,26) 11=318;13=S1×js12=25× (1,26) 12=400;
……………………………….18=S1×js18=25× (1,26) 17=1271.
) Расчётную скорость резания определим по эмпирической формуле
, м/ мин (23)
где CV - коэффициент скорости резания, зависящий от
материала режущей части инструмента и заготовки и от условий обработки;-
расчётная стойкость фрезы, мин;- показатель относительной стойкости;V, YV,
UV, pV, qV - соответственно показатели степени
влияния глубины резания, подачи, ширины фрезерования, числа зубьев и диаметра
фрезы на скорость резанияV - поправочный коэффициент на изменённые
условия
Значение коэффициента и показателей степени в формуле скорости
резания при фрезеровании:
V =
332; qV =0,2; XV = 0,1; YV = 0,4; UV
=0,2; pV = 0; m = 0,2;
Поправочный коэффициент KV определяется как
произведение ряда коэффициентов
V =
KMv·Knv·KUv, (24)
где KMv - коэффициент, учитывающий влияние механических
свойств обрабатываемого материала на скорость резания;nv -
коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;Uv -
коэффициент, учитывающий инструментальный материал;
nv = 0,8;
KUv = 1;
Из формулы (22) найдём поправочный коэффициент
V =
1,47· 0,8 · 1 = 1,176
Тогда по формуле (21) найдём расчётную скорость резания
) Частота вращения шпинделя, об/мин подсчитывается по формуле
, об/мин (25)
где p - расчётная скорость резания, м/мин;- диаметр
фрезы, мм.
Тогда найдём расчётную частоту вращения шпинделя
) Теперь подсчитаем фактическую частоту вращения nФ, ближайшую
из паспортных данных станка. Для этого найдём φn и определим весь ряд n
, (26)
где nz и n1 - максимальное и
минимальное значение частоты вращения- количество ступеней частоты вращения.
Принимаем из стандартного ряда φ = 1,26
Запишем ряд n - частот вращения станка
1 =31;
n2 = n1·φn = 31·1,26 = 39,1
n3=n1×jn2=31× (1,26) 2=49,224=n1×jn3=31× (1,26) 3=62
………………………………12=n1×jn11=31× (1,26) 11=39413=n1×jn12=31× (1,26) 12= 496,4
............18=n1×jn17=31× (1,26) 17=1576,4
Таким образом принимаем nФ = 394, об/мин
Теперь можно определить фактическую скорость резания Vф по
формуле
, (27)
где D - диаметр фрезы, мм;ф - фактическая частота
вращения, об/мин.
) Определим фактическую подачу на зуб
Минутную подачу подсчитываем по формуле
M =
SZ · z · nф (28)
Подставив значения в формулу (28) получим
M =
0,1·18·394 = 709,2 мм/мин
Определим значение SM ближайшее меньшее из паспортных
данных станка SM = 635, мм/мин
Определим фактическую подачу на зуб
, (29)
Подставляя в формулу (29) получим
) Силу резания при фрезеровании определяем по эмпирической формуле
, (30)
где t - глубина фрезерования;Z - фактическая подача,
мм/зуб;- число зубьев фрезы;- диаметр фрезы, мм;Ф - фактическая
частота вращения фрезы, об/мин.
Значение коэффициента Cp и показателей степени Xp,
Yp, Up, VP, qP следующие: Cp
= 68,2·9,8 =668; Xp = 0,86; Yp = 0,72; Up = 1,1; VP
= 0; qP = 0.86; B = 14, мм; z = 18; D = 140, мм; nФ =
394, об/мин.
Значение поправочного коэффициента KP при фрезеровании
зависит от качества обрабатываемого материала
Тогда получаем
) Определим коэффициент использования полезной мощности станка
, (31)
где Nпод - потребная мощность на шпинделе
, кВт (32)
где Nэ = эффективная мощность на резание, кВт,
определяемая по формуле
, кВт (33)
Подставляя полученные значения в формулу (20) получим
, кВт
Найденную эффективную мощность подставим в формулу (32)
кВт
Тогда найдём коэффициент использования мощности по формуле (31)
) Фактическая стойкость инструмента определяется по формуле
, мин (34)
где VP и T - расчётные значения скорости и стойкости
инструмента
Т = 240 мин; Vp = 171 м/мин; Vф = 173, м/мин
Подставим в формулу (34) численные значения и определим ТФ
) Основное технологическое (машинное) время подсчитывается по
формуле
, (35)
где L - расчётная длина обработки;- число проходов; i = 8M
- фактическая подача мм/мин;
Расчётную длину обработки определим по формуле
= l+l1+l2, (36)
где l - длина обработки; l = 18, мм1 - величина
врезания, мм
Величина врезания l1 определяется по формуле
, (37)
где - глубина резания, мм- диаметр фрезы, мм- ширина
обрабатываемой поверхности, мм
Величину перебега l2 примем равной 4 мм;
Находим расчётную длину обработки L:
= 18+0,58+4 = 22,58, мм
По формуле (35) вычислим основное технологическое время
8.
Нормирование времени, определение расценки и себестоимости механической
обработки детали
8.1 Штучное
время на механическую обработку одной детали при сверлении
Штучное время на механическую обработку одной детали tШТ
состоит из следующих частей:
) Основного технологического (машинного) времени to, мин,
равного сумме значений машинного времени для всех переходов данной операции;
) Вспомогательного времени tв равного сумме
значений его для всех переходов;
) Времени организационного и технического обслуживания
рабочего места tоб;
) Времени перерыва на отдых и физические потребности tф
т.е.
шт=åt0+åtв+tоб+tф
Основное технологическое (машинное) время - это время,
непосред-ственно затраченное на процесс резания, подсчитываемое для каждого
перехода.
åt0=1.09мин
Вспомогательное время - время на установку, закрепление и
снятие детали, подвод и отвод инструмента, включение и выключение станка,
проверку размеров. Вспомогательное время принимается по нормативам на каждый
переход и в том числе на вспомогательные переходы, установку, переустановку и
снятие детали; суммируется целиком на операцию.
åtв=1.2 мин
Оперативным временем называется сумма основного
технологического и вспомогательного времени
оп=åt0+åtв=1,09+1.2=2,29
Время на организационное и техническое обслуживание рабочего
места tоб включает: время на подналадку, чистку и смазку станка, на
получение и раскладку инструмента, смену затупленного инструмента и т.п.
Время на обслуживание рабочего места tоб, а также
на отдых и физические потребности назначается на операцию в процентах от
оперативного времени по нормативам:
где
a - процент на обслуживание рабочего места, принимаемый на
предприятиях транспорта в пределах 4-7% от оперативного времени;
b - процент на отдых и физические потребности, составляющие в
единичном и серийном производстве 4-6, в крупносерийном и массовом 5-8% от
оперативного времени.
По формуле получаем:
мин.
Таким образом теперь мы можем подсчитать tшт:
мин.
8.1.2 Штучно-калькуляционное время на операцию вычисляется по
формуле
где tпз - подготовительно-заключительное время на всю
партию деталей, мин;- число деталей в партии.
мин.
.1.3 Подготовительно-заключительное время - это время определяется
в целом на операцию и включает время, затраченное рабочим на ознакомление с
технологической картой обработки детали, на изучение чертежа, наладку станка,
получение, подготовку, установку и снятие приспособления для выполнения данной
операции.
В соответствии с литературой подготовительно-заключительное время
принимаем равным 45 мин.
.1.4 Расценка на выполненную работу, то есть стоимость рабочей
силы P определяется по формуле:
где Cт - тарифная ставка соответствующего 4 разряда;-
коэффициент.
Значение
тарифной ставки, соответствующей 3 разряду, принимаем равной Cт
= 92,6 руб/ ч
Коэффициент K принимаем равным 2,15
тыс. руб.
.1.5 Себестоимость механической обработки деталей С включает
стоимость рабочей силы Р и стоимость накладных расходов Н и определяется по
формуле:
где Н - стоимость накладных расходов, тыс. руб.;
Р - стоимость рабочей силы, тыс. руб.
Стоимость накладных расходов определим по формуле:
По формуле находим Н
руб.
Таким образом подсчитаем себестоимость механической обработки при
сверлении:
руб.
9.
Конструирование приспособления
В задачу курсовой работы входит разработка конструкции одного
приспособления, входящего в технологическую оснастку проектируемого процесса
механической обработки.
Станочные приспособления предназначены для установки и
закрепления обрабатываемой детали и разделяются: по степени специализации - на
универсальные, переналаживаемые, сборные из нормализованных деталей и узлов; по
степени механизации - на ручные, механизированные, автоматические; по
назначению - на приспособления для токарных, сверлильных, фрезерных,
шлифовальных и др. станков; по конструкции - на одно - и многоместные, одно - и
многопозиционные.
Выбор вида приспособления зависит от типа производства,
программы выпуска деталей, от формы, размеров обрабатываемой детали и от
требуемой точности обработки.
При проектировании станочного приспособления решаются следующие
основные задачи:
) упразднение трудоемкой операции - разметки деталей перед
обработкой;
) сокращение вспомогательного времени на установку,
закрепление и переустановку детали относительно инструмента;
) повышения точности обработки;
) снижение машинного и вспомогательного времени за
счет одновременной обработки нескольких деталей или совмещенной обработки
несколькими инструментами;
5) облегчение труда рабочего и снижения трудоемкости
обработки;
) повышение технологических возможностей и специализация
станка
В результате применения приспособления должны значительно
возрасти производительность и снизится себестоимость обработки.
В качестве приспособления для фрезерования выбираем станочные
пневматические тиски ГОСТ 18684-73, Принцип работы станочных тисков заключается
в следующем: при помощи удаления воздуха мы разводим подвижные губки (с помощью
эксцентрикового механизма) вставляем деталь которую необходимо обработать и с
помощью подачи воздуха зажимаем деталь.
10. Основные
сведения о технике безопасности при обработке на металлорежущих станках
Техника безопасности охватывает комплекс технических
устройств и правил, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность человека в
процессе труда и исключающих производственный травматизм. При работе на металлорежущих
станках рабочий должен быть предохранен от действия электрического тока, от
ударов движущимися частями станка, а также обрабатываемыми деталями или режущим
инструментом в следствии слабого их закрепления или поломки, от отделяющейся
стружки, от воздействия пыли и охлаждающе-смазывающей жидкости.
Правила техники безопасности, общие для всех станочников,
содержат следующие основные положения.
Перед началом работы станочник обязан привести в порядок свою
рабочую одежду и рабочее место, затем проверить исправность станка,
приспособлений и инструмента.
Одежда рабочего не должна иметь незаправленных концов.
На рабочем месте не должно быть ничего лишнего. Необходимые
заготовки, приспособления и инструмент располагаются так, чтобы их можно было
взять легко и быстро. Подножная деревянная решетка должна быть исправной и
соответствовать росту станочника. Стружка должна систематически удаляться от
станка.
При проверке станка необходимо убедиться в наличии и
исправности ограждений, а так же заземляющего провода.
Во время работы станочник не должен отвлекаться от работы.
Правилами техники безопасности требуется остановка станка с
выключением электродвигателя при всякой отлучке от станка, при перерывах в
подаче электроэнергии; для установки, съема заготовок и приспособлений; для
измерения обрабатываемой детали. Нельзя тормозить станок нажатием руки на
вращающиеся части станка, обрабатываемую деталь, приводной ремень и т.п.
Для предохранения от ранения стружкой необходимо пользоваться
очками, экранами и другими средствами защиты.
Нельзя класть на направляющие станин, на столы, крышки
коробок скоростей и другие части станка инструмент, заготовки и другие
предметы.
Кроме указанных общих положений, при работе на сверлильных
станках необходимо соблюдение некоторых правил.
Перед началом работы необходимо проверить остроту сверла,
отсутствие трещин и зазубрин.
Проверить прочность закрепления сверла в патроне, крепление
должно обеспечивать точное его центрирование.
Убедиться, что шпиндель сбалансирован и не имеет биения в
подшипниках.
Убедиться, что шпиндель и стол станка движутся свободно.
Проверить исправность зажимных приспособлений.
Убедиться, что материалы на складочных местах уложены
устойчиво на высоту не более 1,7 м от уровня пола.
При выполнении работ подачу сверла на деталь производить
плавно без рывков.
При обработке деталей длиной более 1,5 м пользоваться
специальными приставками, при длине 3 м - роликовыми столами.
Детали размерами (до 15х50х100 м) обрабатывать в специальных
приспособлениях, обеспечивающих точную установку и подачу к сверлу.
Не работать без ограждений сверла, шкивов и ременных передач.
Не обрабатывать заготовки с большими трещинами.
Стружку из высверленного гнезда удалять при помощи щетки.
Осмотр, чистку, обтирку, проверку качества обработки деталей,
закрепление ограждений, ручную уборку отходов со станка производить при полной
остановке станка.
При появлении стука, вибрации, изменения характера шума,
перегрева режущего инструмента, следует выключать станок.
Литература
1. Казаченко
В.П., Савенко А.Н., Терешко Ю.Д. Материаловедение и технология материалов III.
Обработка металлов резанием. Пособие по курсовому проектированию - Гомель:
БелГУТ, 1997 - 47 с.
2. Дольский
А.Н. и др. Технология конструкционных материалов. - М.: Машиностроение, 1985 -
448 с.
. Справочник
технолого-машиностроителя. В 2 т. Т I/ под редакцией Косиловой А.Г. и
Мещераковой Р.М. - М.: 1972 - 649 с. Т II/ под редакцией Малова А.Н. - М.: 1972
- 568 с.
. Горбунов
В.И. Обработка металлов резанием. Металлорежущие инструменты и станки. - М.:
Машиностроение.
. Тараканов
И.Л., Савенко А.Н. Методички расчета рациональных режимов резания. - Гомель:
БелИИЖТ, 1980.
. Пахтин
Ю.М., Леонтьев В.П. Материаловедение. Учебник для высших учебных заведений.3-е
издание, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990 - 528 с.
. Федин
А.П. Материаловедение и технология материалов. - Гомель: БелИИЖТ, 1982 - 83 с.
. Егоров
Н.Е. и др. Технология машиностроения. - М.: Машиностроение, 1985 - 184 с.
. Тараканов
И.Л., Савенко А.Н. Геометрия токарных резцов. Методические указания к
лабораторным работам по обработке металлов резанием. - Гомель: БелИИЖТ, 1974.