Производство детали

6. Расчет режимов резания и норм времени для станков с РУ

Поверхности обработки смотреть на чертеже с позициями.

Для расчёта режимов резания используем «Режимы резания для универсальных токарных станков»

Исходные данные:

Деталь:

Наименование - втулка

Материал - сталь 40 Х (200-240 НВ).

точность обработки поверхности - IT14 и IT7

Параметры шероховатости обработанных поверхностей, мкм: Ra10, Ra1,25, Ra2,5

Заготовка:

Заготовка - штамповка (обычной точности - IT 16).

Состояние поверхности - без корки

Масса 6,314 кг

Расчёт режимов резания для операции токарная (черновая и чистовая)

Базирование - в трехкулачковом патроне.

Содержание операции при установе 1 - точить поверхности 11 и 12, просверлить отверстие 3, точить внутренний контур 8, 9, 10, 5, 57, 66

Содержание операции при установе 2 - точить поверхности 1, 6, 7, 4, 2 расточить отверстие 3, расточить канавку 53.

Выбор стадии обработки

По карте 1, лист 3 определяем необходимые стадии обработки. Для получения размеров детали, соответствующих 14-му квалитету и 7 квалитету из заготовки 16-го квалитета необходимо вести обработку за две стадии: черновую и чистовую.

Выбор глубины резания

По карте 2 стр. 37 определяем минимально необходимую глубину резания для чистовой стадии обработки:

для поверхности 11 t = 0,8 мм

для поверхности 12 t = 0,7 мм

Глубина резания для черновой стадии обработки определяют исходя из общего припуска на обработку и суммы глубин резания на чистовой и получистовой стадий обработки:

для поверхности 11 t = 1,5мм;

для поверхности 12 t = 1,5мм;

для поверхности 1 t = 1,5 мм;

для поверхности 6 t = 2,5 мм;

для поверхности 7 t = 2 мм;

для поверхности 4 t = 5 мм;

для поверхности 2 t = 12,5 мм.

Выбранные значения заносим в таблицу

Выбор инструмента

Резец с сечением державки 16´16 мм, толщина пластины 4,8 мм

По приложениям 1 стр. 263 и 5 стр. 266 и исходя из условий обработки, принимаем ромбическую форму пластины с углом при вершине е = из твердого сплава Т15К6 - для черновой и чистовой стадий обработки.

По приложению 6 стр. 267 выбираем способ крепления пластины - клин-прихватом для черновой и двуплечим прихватом для чистовой стадий обработки

По приложению 7 стр. 268 и исходя из условий обработки выбираем углы в плане:

Главный угол в плане ц = 90°

Вспомогательный угол в плане ц₁ = 5°

По приложению 8 стр. 269 определяем остальные геометрические параметры режущей части:

Для черновой стадии обработки:

задний угол б = 6°

передний угол г = 10°

форма передней поверхности резца: II (плоская с фаской)

ширина фаски вдоль главного режущего лезвия f = 0,5мм;

радиус скругления режущей кромки с = 0,03мм;

радиус вершины резца  = 1,0мм.

Для чистовой стадии обработки:

б = 8°

г = 15°

форма передней поверхности резца: II (плоская с фаской)

ширина фаски вдоль главного режущего лезвия f = 0,3мм;

радиус скругления режущей кромки с = 0,003мм;

радиус вершины резца  = 1,0мм.

Нормативный период стойкости необходим по приложению 13 стр. 279 T_н = 30 мин.

Выбор подач

Для черновой стадии обработки подачу выбираем по карте 3 стр. 38.

Для поверхностей 11, 12, 1, 6:

 = 0,84мм/об;

Для поверхности 7:

 = 0,175мм/об;

Для поверхности 4:

 = 0,084мм/об;

Для поверхности 2:

 = 0,49мм/об.

По карте 5 стр. 42 определяем поправочные коэффициенты на подачу для черновой стадии обработки для изменённых условий обработки в зависимости от:

Поправочный коэффициент на подачу:  = 1,10;

сечения державки резца  = 1,0;

прочности режущей части  = 1,05;

механических свойств обрабатываемого материала  = 0,90;

схемы установки заготовки  = 0,8;

состояния поверхности заготовки  =1,0;

геометрических параметров резца  = 1,0;

жёсткости станка  = 0,7.

Окончательная подача для черновой стадии обработки определяют по формуле:

Для поверхностей 11, 12, 1, 6

 = 0,84∙1,10∙1,0∙1,05∙0,90∙0,80∙1,0∙1,0∙0,7 = 0,49 мм/об;

Для поверхности 4

 = 0,084∙1,10∙1,0∙1,05∙0,90∙0,80∙1,0∙1,0∙0,7 = 0,048 мм/об;

Для поверхности 7

 = 0,175∙1,10∙1,0∙1,05∙0,90∙0,80∙1,0∙1,0∙0,7 = 0,103 мм/об;

Для поверхности 2

 = 0,49∙1,10∙1,0∙1,05∙0,90∙0,80∙1,0∙1,0∙0,7 = 0,28 мм/об.

Рассчитанные подачи для черновой стадии обработки проверяем по осевой Р_х и радиальной Р_у составляющим силы резания, допустимым прочностью механизма подач станка.

По карте 32 стр. 98 определяем табличные значения составляющих сил резания:

для поверхности 11, 12, 1

 = 750 Н,  = 270 Н;

для поверхности 6

 = 1050 Н,  = 280 Н;

для поверхности 7

 = 530 Н,  = 160 Н;

для поверхности 4

 = 1120 Н,  = 230 Н;

для поверхности 2

 = 4400 Н,  = 880 Н.

По карте 33 стр. 99 определяем поправочные коэффициенты на силы резания для измененных условий в зависимости от:

Механических свойств обрабатываемого материала:  =  = 1,10;

главного угла в плане: ц = 0,70;

для поверхности ; ;

главного переднего угла ;

угла наклона режущей кромки .

Окончательно составляющие силы резания определяют по формулам

;                                     (12)

;                                    (13)

для поверхностей 11, 12, 1

 = 750∙1,10∙0,7∙0,9∙1,0 = 520 Н,

 = 270∙1,10∙2,0∙0,9∙1,0 = 535 Н;

для поверхности 6

 = 1050∙1,10∙0,7∙0,9∙1,0 = 728 Н,

 = 280∙1,10∙2,0∙0,9∙1,0 = 555 Н;

для поверхности 7

 = 530∙1,10∙0,7∙0,9∙1,0 = 367 Н,

 = 160∙1,10∙2,0∙0,9∙1,0 = 317 Н;

 = 530∙1,10∙2,0∙0,9∙1,0 = 1050 Н;

для поверхности 4

 = 1120∙1,10∙0,7∙0,9∙1,0 = 776 Н,

 = 230∙1,10∙2,0∙0,9∙1,0=455 Н;

для поверхности 2

 = 4400∙1,10∙0,7∙0,9∙1,0 = 3050 Н,

 = 880∙1,10∙2,0∙0,9∙1,0=1740 Н.

Для чистовой стадии обработки значения подач определяем по карте 6 стр. 46.

Для поверхности 11

 = 0,245мм/об;

Для поверхности 2

 = 0,175мм/об.

По карте 8 стр. 48 определяем поправочные коэффициенты на подачу чистовой стадии обработки для измененных условий в зависимости от:

механических свойств обрабатываемого материала  = 0,90;

схемы установки заготовки  = 0,80;

радиуса вершины резца  = 1,00;

квалитета размера обрабатываемой детали  = 0,85.

Окончательно подачу чистовой стадии обработки определяют:

Для поверхности 11

 = 0,245∙0,90∙0,80∙1,0∙0,85 = 0,150 мм/об;

Для поверхности 2:

 = 0,175∙0,90∙0,80∙1,0∙0,85 = 0,107 мм/об;

Выбор скорости резания

Рекомендуемые значения скорости резания для черновой и получистовой стадии обработки выбираем по карте 21 стр. 73.

Для черновой стадии обработки легированной стали без корки:

для поверхностей 11, 12, 1, 6

 = 185 м/мин;

для поверхности 7

 = 241 м/мин;

для поверхности 4

 = 208 м/мин;

для поверхности 2

 = 134 м/мин;

По карте 21 стр. 73 выбираем поправочные коэффициенты для черновой стадии обработки в зависимости от инструментального материала:

для поверхностей 11, 12, 1, 6, 7, 4 , а для поверхности 2 .

По карте 23стр.82 выбираем остальные поправочные коэффициенты на скорость резания при черновой стадии обработки для измененных условий в зависимости от:

группы обрабатываемости материала:

вида обработки:

жесткости станка

механических свойств обрабатываемого материала

геометрических параметров резца:

период стойкости режущей части

наличия охлаждения

Общий поправочный коэффициент на скорость резания вычисляют по формуле:

                                    (14)

для поверхностей 11, 12, 1, 6, 7, 4

 = 0,35·1,00·1,00·0,70·0,80·1,00·1,10·1,0 = 0,215;

для поверхности 2

 = 0,45·1,00·1,00·0,70·0,80·1,00·1,10·1,0 = 0,277.

Окончательно скорость при черновой стадии обработки определяют по формуле:

;                                          (15)

для поверхностей 11, 12, 1, 6

V = 185´0,215 = 40 м/мин;

для поверхности 7

V = 241´0,215 = 52 м/мин;

для поверхности 4

V = 208´0,215 = 45 м/мин;

для поверхности 2

V = 134´0,277 = 37 м/мин.

Скорость резания для чистовой стадии обработки определяем по карте 22 стр. 81:

для поверхности 11

 = 348 м/мин;

для поверхности 2

 = 395 м/мин

По карте 22 стр. 81 выбираем поправочные коэффициенты для чистовой стадии обработки в зависимости от инструментального материала:  = 0,20.

Поправочные коэффициенты для чистовой стадии, определяемые по карте 23 стр. 82 численно совпадают с коэффициентами для черновой стадии.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания при чистовой стадии обработки:

для поверхности 11 и 2

 = 0,20··1,00·1,00·0,70·0,80·1,00·1,10·1,0 = 0,123;

Окончательная скорость резания на чистовой стадии:

для поверхности 11

V = 348´0,123 = 43 м/мин;

для поверхности 2

V = 395´0,123 = 49 м/мин.

Частота вращения шпинделя определяем по формуле:

                                                     (16)

для черновой стадии обработки:

 = 209 мин^-1;

 = 143 мин^-1;

 = 196 мин^-1;

 = 296 мин^-1;

 = 301 мин^-1;

 = 261 мин^-1;

 = 296 мин^-1.

Для чистовой стадии обработки:

 225 мин^-1;

 390 мин^-1.

Принимаем частоту вращения, имеющуюся у станка, n_ф = 355 мин^-1, n_ф =800 мин^-1, n_ф =400 мин^-1, n_ф =240 мин^-1, n_ф =150 мин^-1, n_ф =670 мин^-1. Тогда фактическая скорость резания:

                                          (17)

Черновая:

чистовая:

Проверка выбранных режимов по мощности привода главного движения

Для черновой стадии обработки табличную мощность определяем по карте 21 стр. 73.

 = 8,2кВт - для поверхностей 11, 12, 1, 6;

 = 5,7кВт - для поверхности 7;

 = 9,1кВт - для поверхности 4;

 = 21кВт - для поверхности 2.

Для чистовой и отделочной стадии обработки проверку по мощности не проводят.

По карте 24 стр. 85 определяем поправочный коэффициент на мощность в зависимости от твёрдости обрабатываемого материала:  = 1,05

Табличную мощность резания корректируют по формуле

.                                                        (18)

При черновой стадии обработки:

= 2,2 кВт;

=1,96 кВт;

= 2,3 кВт;

= 2,1 кВт;

= 1,54 кВт;

= 1,9 кВт;

= 7,24 кВт.

Таблица 23. Рекомендуемые режимы резания

Определение минутной подачи

Минутную подачу рассчитываем по формуле:

При черновой стадии обработки:

= 0,49·209 = 102,41 мм/мин - для поверхности 11

Значения минутной подачи для остальных поверхностей и стадий обработки рассчитываем аналогично и заносим в таблицы.

Выбор глубины резания

для поверхности 8 t = 0,2 мм;

для поверхностей 5,9 t = 0,5 мм;

для поверхности 10 t = 4,5 мм;

для поверхностей 57,66 t = 5,8 мм;

для поверхности 3 t = 0,125 мм;

для поверхности 53 t = 5,8 мм.

Выбор инструмента

Резцы (оправки) следует применять наименьшей технологически возможной длины и наибольшего технологически допустимого сечения. Принимаем резец с диаметром d = 20 мм и вылетом l = 100 мм.

В соответствии с рекомендациями приложения 1 стр. 263 обработку проводим пластинами из твердого сплава Т15К6.

По приложению 5 стр. 265 выбираем твердосплавную пластину ромбической формы.

По приложению 7 стр. 268 и, исходя из условий обработки, выбираем углы в плане:

Главный угол в плане ц = 45°

Вспомогательный угол в плане ц₁ = 10°

По приложению 8 стр. 269 определяем остальные геометрические параметры режущей части:

Для черновой стадии обработки:

задний угол б = 6°

передний угол г = 10°

форма передней поверхности резца: II (плоская с фаской)

ширина фаски вдоль главного режущего лезвия f= 0,5мм;

радиус скругление режущей кромки с = 0,03мм;

радиус вершины резца  = 1,0мм.

Для чистовой стадии обработки:

б = 8°

г = 15°

форма передней поверхности резца: II (плоская с фаской)

ширина фаски вдоль главного режущего лезвия f = 0,3мм;

радиус скругления режущей кромки с = 0,003мм;

радиус вершины резца  = 1,0мм.

Нормативный период стойкости необходим по приложению 13 стр. 279 T_н = 30 мин.

Выбор подач

Для черновой обработке по карте 9 стр. 50, выбираем подачу:

Для 8, 9, 5, 3 поверхностей

 = 0,57 мм/об;

Для поверхностей 10, 57, 66, 53

 = 0,46 мм/об;

По карте 11 стр. 52 определяем поправочные коэффициенты на подачу для черновой стадии обработки для изменённых условий обработки в зависимости от:

инструментального материала  = 1,10;

состояния поверхности заготовки:  = 1,0;

диаметра детали  = 0,80;

механических свойств обрабатываемого материала  = 0,90;

геометрических параметров резца  = 1,40;

вылет резца  = 1,0

Окончательно подача для черновой стадии обработки определяем по формуле:

                                (21)

С учетом поправочных коэффициентов подачи принимаем следующие значения:

Для поверхностей 8, 9, 5, 3

 = 0,57·1,10·1,0·0,80·0,90·1,4·1,0 = 0,63 мм/об;

Для поверхностей 10, 57, 66, 53

 = 0,46·1,10·1,0·0,80·0,90·1,4·1,0 = 0,51 мм/об.

Рассчитанные подачи для черновой стадии обработки проверяем по осевой Р_х и радиальной Р_у составляющим силы резания, допустимым прочностью механизма подач станка.

По карте 32 стр. 98 определяем табличные значения составляющих сил резания:

для поверхностей 8, 9, 5, 3

 = 530 Н,  = 160 Н;

для поверхности 10

 = 1120 Н,  = 230 Н;

для поверхностей 57, 66, 53

 = 1950 Н,  = 370 Н;

 = 4400 Н,  = 880 Н.

По карте 33 стр. 99 определяем поправочные коэффициенты на силы резания для измененных условий в зависимости от:

Механических свойств обрабатываемого материала: = = 1,10;

главного угла в плане: ц = 0,70;

для поверхности ; ;

главного переднего угла ;

угла наклона режущей кромки .

Окончательно составляющие силы резания определяют по формулам

;                                              (22)

;                                             (23)

для поверхностей 8, 9, 5, 3

 = 530∙1,10∙0,7∙0,9∙1,0 = 367 Н,

 = 160∙1,10∙2,0∙0,9∙1,0 = 317 Н;

для поверхности 10

 = 1120∙1,10∙0,7∙0,9∙1,0 = 776 Н,

 = 230∙1,10∙2,0∙0,9∙1,0 = 455 Н;

для поверхностей 57, 66, 53

 = 1950∙1,10∙0,7∙0,9∙1,0 = 1350 Н,

 = 370∙1,10∙2,0∙0,9∙1,0 = 733 Н;

Выбор скорости резания

Рекомендуемые значения скорости резания для черновой стадий обработки выбираем по карте 21 стр. 73

для поверхностей 8, 9, 5, 3

 = 241 м/мин;

для поверхности 10

 = 208 м/мин;

для поверхностей 57, 66, 53

 = 162 м/мин;

По карте 21 стр. 73 выбираем поправочные коэффициенты для черновой стадии обработки в зависимости от инструментального материала: .

По карте 23стр.82 выбираем поправочные коэффициенты на скорость резания при черновой стадии обработки для измененных условий в зависимости от:

группы обрабатываемости материала: ;

вида обработки: ;

жесткости станка ;

механических свойств обрабатываемого материала ;

геометрических параметров резца: ;

период стойкости режущей части ;

наличия охлаждения .

Общий поправочный коэффициент на скорость резания вычисляют по формуле:

                                   (24)

 = 0,35·1,00·1,00·0,70·0,80·1,00·1,10·1,0 = 0,215.

Окончательно скорость при черновой стадии обработки определяют по формуле:

;                                          (25)

для поверхностей 8, 9, 5, 3

V = 241´0,215 = 52 м/мин;

для поверхности 10

V = 208´0,215 = 45 м/мин;

для поверхностей 57,66, 53

V = 162´0,215 = 35 м/мин.

Частота вращения шпинделя определяем по формуле:

                                          (26)

для черновой стадии обработки:

=410 мин^-1;

 =404 мин^-1;

 =287 мин^-1;

 =214 мин^-1;

 =812 мин^-1;

 =348 мин^-1.

Принимаем частоту вращения, имеющуюся у станка, n_ф = 355 мин^-1, n_ф = 800 мин^-1, n_ф = 400 мин^-1, n_ф = 240 мин^-1, n_ф = 150 мин^-1, n_ф = 670 мин^-1. Тогда фактическая скорость резания:

                                                   (27)

Черновая:

;

;

;

.

Проверка выбранных режимов по мощности привода главного движения

Для черновой стадии обработки табличную мощность определяем по карте 21 стр. 73.

для поверхностей 8, 9, 5, 3

 = 5,7 кВт

для поверхности 10

 = 7,3 кВт

для поверхностей 57, 66, 53

 = 9,1 кВт

По карте 24 стр. 85 определяем поправочный коэффициент на мощность в зависимости от твёрдости обрабатываемого материала:  = 1,05

Табличную мощность резания корректируют по формуле

.                                                        (28)

При черновой стадии обработки:

= 1,3 кВт;

= 1,4 кВт;

 = 2,3 кВт;

= 2,1 кВт.

Таблица 24. Рекомендуемые режимы резания

Расчёт режимов резания для операции сверление    

3 поверхность - отверстие 20,15 мм.

, 48 поверхности - отверстие k1/8’’;

, 23, 34, 46, 33, 49, 50, 51 поверхности - отверстие 5 мм.

Выбор глубины резания

Глубину резания на переходах развертывания и зенкерования определяем по карте 45 стр. 126 и корректируем с учетом последовательности переходов маршрута (поправочный коэффициент ).

при зенкеровании глубина резания t = 0,44 мм,

поправочный коэффициент  = 1,1,

окончательная глубина резания при зенкеровании: t = 0,44·1,1 = 0,484 мм.

Глубину резания на переходах «сверление» принимается равной половине диаметра сверла;

Выбор подачи, скорости, мощности и осевой силы резания осуществляем по картам 46-51, стр. 127-140

Таблица 25. Значения параметров режимов резания

Значения частоты вращения шпинделя  для табличных значениях скорости резания  определяем по формуле:

                                                        (29)

Сверление:

для поверхности 3

316 мин^-1;

для поверхностей 17, 23, 34, 46, 33, 49, 50, 51

1236мин^-1;

для поверхностей 38, 48

1910 мин^-1;

зенкерование:

для поверхностей 38, 48

 = 3264 мин^-1.

Табличные значения режимов резания корректируем в зависимости от измененных условий работы по формулам корректировки, приведенным в карте 52 стр. 141. Значения поправочных коэффициентов выбираем из карты 53 стр. 142.

Для сверления, зенкерования подача:

                                                  (30)

коэффициент = 0,85.

С учётом коэффициента подача для сверления:

S = 0,30·0,85 = 0,255 мм/об - для 3 поверхности;

S = 0,39·0,85 = 0,33 мм/об - для 18-25 поверхностей;

S = 0,29·0,85 = 0,34 мм/об - для 16,17 поверхностей.

С учетом коэффициента подача для зенкерования:

S = 0,19·0,85 = 0,16 мм/об - для 16,17 поверхностей

Скорость корректируют по формуле

.                                 (31)

 =  = 0,85;

 = 1,00 (нормальная заточка инструмента);

 = 1,00 (обработка с охлаждением);

 = 1,32 (;

 = 1,00 (инструментальный материал без покрытия);

 = 1,00 (материал инструмента - быстрорежущая сталь);

 = 1,00 (для чернового развертывания предшествующий переход - сверление);

 = 1,00 (обрабатываемая поверхность без корки).

для сверления:

для 3 поверхности

V = 20,0·0,85·1,00·1,00·1,32·1,00·1,00·1,00·1,00 = 23 м/мин

для 17, 23, 34, 46, 33, 49, 50, 51 поверхностей

V = 19,4·0,85·1,00·0,80·1,32·1,00·1,00·1,00·1,00 = 22,3 м/мин

для 38, 48 поверхностей

V = 21,0·0,85·1,00·0,80·1,32·1,00·1,00·1,00·1,00 = 23,2 м/мин

для зенкерования:

для 38, 48 поверхностей

V = 41,0·0,85·1,00·0,80·1,32·1,00·1,00·1,00·1,00 = 46 м/мин.

Скорректированную частоту вращения шпинделя рассчитываем по формуле:

.                                         (32)

для сверления:

для поверхности 3

 = 363,5 мин^-1;

для поверхностей 17, 23, 34, 46, 33, 49, 50, 51

 = 1420 мин^-1;

для поверхностей 38, 4

:  = 2111 мин^-1.

для зенкерования:

для поверхностей 38,48

 = 3662 мин^-1.

Скорость резания  определяем по формуле:

.                                                    (33)

для сверления:

для 3 поверхности

 = 0,3·316 = 95 мм/мин;

для 17, 23, 34, 46, 33, 49, 50, 51 поверхностей

 = 0,39·1236 = 482 мм/мин;

для 38, 48 поверхностей

 = 0,29·1910 = 554 мм/мин.

для зенкерования:

для 38, 48 поверхностей

С учетом паспортных данных станка фактические режимы резания выбираем:

 = 400 мин^-1;  = 1250 мин^-1;  = 2000 мин^-1;

Фактическую скорость резания определяем по формуле:

.                                                  (34)

для сверления:

для поверхности 3

 = 25,3 м/мин;

для поверхностей 17, 23, 34, 46, 33, 49, 50, 51

 = 19,6 м/мин;

для поверхностей 38, 4

:  = 22 м/мин.

для зенкерования:

для поверхностей 38, 48

 = 25,12 м/мин.

Корректировка табличных значений мощности резания и осевой силы

По карте 52 стр. 141 формулы для корректировки мощности резания и осевой силы имеют вид:

; ;                                                (35)

По карте 53 стр. 142 выбираем поправочные коэффициенты:

 = 0,85.

для сверления:

для поверхности 3

 = 1,7 кВт,  = 7315 Н;

для поверхностей 17,23,34,46,33,49,50,51

 = 1,93 кВт,  = 7204 Н;

для поверхностей 38, 48

 = 1,3 кВт,  = 5724 Н.

для зенкерования:

для поверхности 38, 48

 = 1,3 кВт,  = 3840 Н.

Согласно паспорту станка мощность его двигателя  = 19 кВт, коэффициент полезного действия з = 0,81, допустимая сила подачи  = 15000 Н. Из всех спроектированных переходов наибольшая мощность резания N соответствует сверлению отверстий 17, 23, 34, 46, 33, 49, 50, 51 N = 1,93 кВт.

Проверяем условие :1,93<15,4 - условие выполняется.

Максимальная осевая сила для перехода сверления составляет Р = 7204 Н, что меньше допустимого значения по станку. Следовательно, установленные режимы резания осуществимы на данном станке.

Таблица 27. Рекомендуемые режимы резания

Расчёт режимов резания для операции фрезерование

Выбор инструмента

По приложениям 4, 12 выбраны следующие параметры инструмента:

Для обработки поверхностей 64, 65 - фреза концевая диаметром 25 мм, материал - Р6М5, число зубьев z = 6;

Для обработки поверхностей 42, 43 - фреза концевая, диаметром 75 мм, материал - Р6М5, число зубьев z = 6.

Передний угол г = 15˚;

Задний угол б = 20˚ - для диаметра 16 мм;

Задний угол б = 16° - для диаметра 63 мм;

Передний угол на торцевой части фрезы  = 0˚;

Задний угол на торцевой части фрезы  = 6˚.

Поверхность 64, 65 - лыски, шириной 14 мм;

Поверхность 42, 43 - квадрат 70´70 мм

Выбор стадии обработки

Показатель числа стадий обработки равен допуску выполняемого размера, умноженному на составляющие показатели числа стадий обработки по карте 72 лист1 стр. в зависимости от:

Твердости обрабатываемого материала  = 0,70;

Числа зубьев фрезы:  = 0,65;

Отношения вылета фрезы к диаметру:  = 1,00;

Отношения ширины фрезерования к диаметру фрезы:  = 1,00

Исходя из допуска на выполняемый размер определяем показатель числа стадий обработки:

для поверхности 64, 65

.                                (36)

.

для поверхности 42, 43

.                                (37)

.

Полученное значение показателя числа стадий обработки является критерием для выбора необходимого количества стадий обработки:

для поверхности 64, 65

;

 = 0,28 > 0,09 - Требуемая точность может быть достигнута за одну (черновую) стадию обработки.

для поверхности 42, 43

;

 = 0,32 > 0,15 - Требуемая точность может быть достигнута за одну (черновую) стадию обработки

Выбор глубины резания

Для поверхностей 64, 65 по карте 73 стр. 207 для  = 1,5·14 = 21 мм², т.е. достаточно обработки за один рабочий ход  = 1,5·1 = 1,5 мм;

для поверхностей 42, 43 по карте 73 стр. 207 для  = 9,5·60 = 570 мм², т.е. достаточно обработки за два рабочих хода  = 9,5·0,65 = 6,17 мм;  = 9,5·0,35 = 3,32 мм.

Выбор подачи

Подачу на зуб для обработки поверхности выбираем по карте 79 стр. 213

для поверхности 64, 65

 = 0,09 мм/зуб;

для поверхности 42, 43

 = 0,08 мм/зуб.

Выбранные значения подачи корректируем с учетом поправочных коэффициентов по формуле:

.                                 (38)

По карте 82 стр. 218 выбираем поправочные коэффициенты для измененных условий работы в зависимости от:

твердости обрабатываемого материала  = 0,80;

материала режущей части фрезы  = 0,80;

отношения фактического числа зубьев к нормальному  = 0,60 - для поверхностей 64, 65;

отношения фактического числа зубьев к нормальному  = 0,70 - для поверхностей 42, 43;

отношение вылета фрезы к диаметру  = 1,00;

для поверхностей 64, 65

 = 0,09·0,80·0,80·0,60·1,00 = 0,034 мм/зуб;

для поверхностей 42,43

 = 0,08·0,80·0,80·0,70·1,00 = 0,036 мм/зуб.

Подача, допустимая по шероховатости обработанной поверхности по карте 83 стр. 219:

для поверхностей 64,65

 = 0,17;

для поверхностей 42,43

 = 0,16

Окончательно принимаем минимальные значения подачи на зуб.

Выбор скорости и мощности резания

Скорость и мощность резания выбираем по картам 84 стр. 222 и 87 стр. 229 с учетом поправочных коэффициентов в зависимости от:

Группы обрабатываемого материала  1,00;

твердости обрабатываемого материала ;  1,40;

материала режущей части фрезы  1,00;

периода стойкости режущей части фрезы  1,00;

отношения фактической ширины фрезерования к нормативной  1,00;

состояния поверхности заготовки  1,00;

наличия охлаждения  1,00.

Проверку выбранных режимов резания по мощности привода главного движения станка приводят только для первого рабочего хода.

Табличные значения скорости и мощности резания:

для поверхности 64,65

 = 17 м/мин;

 = 1,61 кВТ;

для поверхности 42, 43

 = 19 м/мин;

 = 9,83 кВТ;

для поверхностей 42,43

 = 19·1,00·0,70·1,00·1,00·1,00·1,00·1,00 = 13,3 м/мин

 = 9,83·1,00·1,40·1,00·1,00·1,00·1,00·1,00 = 13,8 м/мин

для поверхностей 64, 65

 = 17·1,00·0,70·1,00·1,00·1,00·1,00·1,00 = 12 м/мин

 = 1,61·1,00·1,40·1,00·1,00·1,00·1,00·1,00 = 2,25 м/мин

Скорость резания назначаем по лимитирующему по стойкости рабочему ходу: V=39 м/мин.

Частота вращения шпинделя:

                                                     (39)

для поверхностей 64, 65

;

для поверхностей 42,43

.

По паспорту станка принимаем ближайшее значение  = 800 мин^-1,  = 200 мин^-1. С учетом этого фактическая скорость резания:

                                                   (40)

для поверхностей 64,65

;

для поверхностей 42,43

Фактическую мощность резания определяем по формуле:

                                                   (41)

для поверхностей 64,65

;

для поверхностей 3,4

.

Таблица 28. Рекомендуемые режимы резания

Расчёт режимов резания для операции шлифования

.         Расчет скорости шлифовального круга

                                                         (42)

.         Выбор характеристики шлифовального круга:

Характер обработки: шлифование гладких шеек;

Класс чистоты поверхности: 6 - 7;

Точность обработки д ≥ 0,03 мм;

Обрабатываемый материал: Сталь 40Х, HRC 30-50;

Круг - Э5 40 С2 - СТ1 5 К;

Скорость круга  = 45 м/сек.

.         Расчет скорости V в м/мин и числа оборотов n в минуту детали:

а)       Определение рекомендуемой нормативами скорости вращения детали: v=35м/мин;

б)       Расчет числа оборотов шпинделя, соответствующего рекомендуемой скорости, и уточнение его по паспорту станка:

                                                    (43)

для поверхности 11

для поверхности 2

в)       Уточнение скорости вращения детали по принятым оборотам шпинделя:

                                                      (44)

для поверхности 11

 м/мин

для поверхности 2

 м/мин

.         Выбор минутной поперечной подачи  в мм/мин:

Автоматизированный цикл:

предварительная обработка:

;                                       (45)

окончательная обработка:

.                                    (46)

Ручной цикл:

,                                           (47)

где

, ,  - минутные подачи по таблице на стр. 173;

Ширина шлифовального круга b = 40 мм;

 - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала и скорости круга;

 - от припуска и точности;

 - от диаметра круга, количество кругов и характера поверхности.

 = 1,5 мм/мин;  = 0,4 мм/мин;  = 0,65 мм/мин;

 = 1,0;  = 1,5;  = 0,8.

 = 1,5·1,0·1,5·0,8 = 1,8 мм/мин;

 = 0,4·1,0·1,5·0,8 = 0,48 мм/мин;

 = 0,65·1,0·1,5·0,8 = 0,78 мм/мин.

.         Определение времени выхаживания:  = 0,09 мин.

.         Определение величины слоя, снимаемого при выхаживании  = 0,03 мм.

.         Расчет машинного времени:

а)       При автоматическом цикле шлифования:

б)      

                              (48)

в)       При ручном цикле:

,                               (49)

где a - общий припуск на сторону;

Припуск на сторону, снимаемый на этапе предварительной подачи

;                                              (50)

Припуск на сторону, снимаемый на этапе окончательной подачи

;                                       (51)

a = 0,07, тогда  = -0,007 мм;

 = 0,047, тогда:

при автоматическом цикле

 = 0,18 мин;

при ручном цикле

 = 0,16 мин.

Таблица 29

Расчет норм времени

Режимы резания норм времени определяем по справочнику «Общемашиностроительные нормативы времени». Вспомогательное время заносим в таблицу 28.

Таблица 30. Вспомогательное время для универсальных станков

Основное (технологическое) время определяется по формуле:

где l - длина обрабатываемой поверхности (определяется по чертежу)

l₁ - время врезания и перебега

l₂ - дополнительная длина на взятие пробной стружки

n - число оборотов шпинделя, в мин

S - подача на один оборот шпинделя

i - число проходов

Согласно приложениям 1 и 3 устанавливаются величины врезания и перебега инструмента  и величины врезания . Для каждой обрабатываемой поверхности в соответствии с условиями работы они равны:

Для операции 045:

для поверхности 11:  = 3 мм  = 0 мм

для поверхности 12:  = 3 мм  = 0 мм

Тогда для поверхности 11

Для поверхности 12

Основное (технологическое) время на операцию равно

 мин.

Для остальных операций основное (технологическое) время рассчитываем аналогично, и данные заносим в таблицу 29.

Таблица 29. Основное время для универсальных станков

7. Сравнительная характеристика проектного и базового варианта техпроцесса (таблица времен)

Таблица 30

8. Проектирование оснастки

Описание работы приспособления для одной из операций, выполняемой на станке с ЧПУ

В приспособление заготовка опирается установочной базой на опорную пластину, двойной опорной базой - на цилиндрическую оправку 1. Закрепляем заготовку силами Р, осуществляемая помимо съемной разрезной шайбы 3 и ручного винтового привода.

Заготовка устанавливается отверстием на цилиндрическую оправку 1 и доводит до контакта с торцевой поверхностью оправки, играющую роль установочной поверхности опорной пластины. На шток 2 устанавливаем съемную шайбу 3 и поворотом маховика 4 с помощью винта 5 закрепляющего заготовку. Для этого поворотом рукоятки 6 отводим стопор 7 и вращающийся диск 8 с помощью рукояток 9. Диск вращается до тех пор, пока стопор 7 под действием пружины 10 не войдет в новое делительное отверстие, зафиксировав диск и заготовку в требуемом положении.

Расчет точности базирования детали

где у - погрешность базирования;

а_п - допуск на диаметр отверстия;

а - допуск на диаметр базы;

Д - гарантированный диаметральный зазор;

D - диаметр отверстия;

d - диаметр базы

 мм

 мм

 мм

Погрешность базирования равна максимальному диаметральному зазору

Расчет усилия зажима

Расчет требуемого усилия зажима

где Q - требуемое усилие зажима на винте;

K - коэффициент запаса, К=2,5;

P_z - составляющая сила резания P_z = 500 Н;

D - диаметр обрабатываемой поверхности D = 70 мм;

D₁ - диаметр быстросменной шайбы D₁ = 61 мм;

d - диаметр базового отверстия d = 20,4 мм;

f - коэффициент трения на рабочих поверхностях f = 0,4

Расчет фактического усилия зажима

где Q - фактическое усилие на винте;

F - Сила действующая на рукоятку F = 26 Н;

д_см - дополнительное напряжение растяжения материала винта д_см = 98МПа;

d_в - диаметр винта

l - длина рукоятки l = 150 мм;

r_ср - средний радиус винта r_ср= d_в·0,45 = 4,7 мм;

б = 2°30’

ц = 6°30’

Вывод: приспособление обеспечивает надежный зажим детали

Технические требования

1.       Отклонение от перпендикулярности поверхности А относительно Б не более T₁ на длине l₁.

.         Отклонение от параллельности поверхности А относительно поверхности В не более T₂ на длине l₂.

.         Отклонение от параллельности оси кондукторной втулки относительно поверхности А не более T₃ на длине l_3.

.         Отклонение от перпендикулярности оси поверхности Г относительно поверхности А не более T₄ на длине l₄.

Список литературы

деталь технологичность заготовка станок

1. Расчёт припусков и межоперационных размеров в машиностроении: Учеб. пособ. для машиностроит. спец. вузов/ Я.М. Радкевич, В.А. Тимирязев, А.Г. Схиртладзе, М.С; под ред. В.А. Тимирязева. - М.: Высш. шк., 2004 - 272 с.: ил.

. Кондаков А.И., Васильев А.С. Выбор заготовок в машиностроении: справочник. - М.: Машиностроение, 2007. - 560 с.: ил.

. Дунаев П.Ф., Лёликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов. - 4-е изд., перераб. И доп. - М.: Высш. шк., 1985. - 416 с.: ил.