Анализ технических требований, характеристика материала детали

      При разработке техпроцесса механической обработки выбор режущего инструмента, его вида, конструкции и размеров в значительной мере предопределяется методами обработки, свойствами обрабатываемого материала, требуемой точностью обработки и качества обрабатываемой поверхности заготовки.

      Для обработке стали рекомендуют применять инструмент с режущей частью из твёрдого сплава или быстрорежущей стали. Исходя из формы и размеров инструмента, материала заготовки и типа производства, для токарной обработки детали корпус применяются стандартные резцы проходные отогнутые, проходные упорные.

      Там, где невозможно применить стандартные резцы, используются специальные расточные, канавочные резцы.

      Т.к. материал заготовки – труднообрабатываемая сталь, то для режущей части выбирают твёрдый сплав ВК8 – инструменты из сплавов крупнозернистой структуры применяют в основном для черновой и получистовой обработки.  Резцы, оснащённые пластинами из сплавов мелкозернистой структуры, рекомендуется применять на чистовых и получистовых операциях обработки резанием (в частности, для обработки труднообрабатываемых материалов всех групп). Поэтому для получистовых токарных операций выбирается сплав ВК10М.

Применяются также стандартные спиральные свёрла и фреза – концевая d25. Свёрла и фреза – мелкоразмерный инструмент (свёрла d7,5; d6,5 и d1,2), изготовлены цельными из быстрорежущих сталей – Р9К5 и Р6М5К5, т.к. при обработке коррозионно-стойких сталей рекомендуют использовать стали повышенной производительности. Повышенная теплостойкость данной стали обеспечивает работу инструментов на повышенных режимах резания с увеличенной стойкостью.

      При проектировании техпроцесса механической обработки заготовки для межоперационного и окончательного контроля обрабатываемых поверхностей необходимо по возможности использовать стандартный измерительный инструмент, учитывая также тип производства (среднесерийное), но вместе с тем, когда целесообразно, следует применять специальный контрольно-измерительный инструмент или контрольно-измерительные приспособления.

      Метод контроля должен соответствовать повышению производительности труда контролёра и станочника, создавать условия для улучшения качества выпускаемой продукции и снижения её себестоимости.

      В среднесерийном производстве обычно используется универсальный измерительный инструмент, который можно применить и для контроля данной детали – штангенциркуль, штангенглубиномер, кольцо резьбовое, угольник, а также пробки, скобы, эталон шероховатости, индикаторные часы. Эти средства измерения позволяют получить необходимую точность контроля, не требуют нецелесообразных затрат времени на  измерения и не повышают себестоимость изделия.

       6 Определение операционных припусков, операционных размеров с допусками

      Операционный припуск – это слой материала, удаляемый в процессе обработки резанием за одну операцию.

      Необрабатываемые поверхности припусков не имеют. Припуск указывается на сторону, для деталей типа тел вращения припуск может быть указан на диаметр.

      Величина операционного припуска зависит от точности, шероховатости. При разработке данного техпроцесса припуски назначаются с помощью опытно-статистического метода: величина припуска определяется по нормативам без учёта конкретных условий построения техпроцесса обработки, а также без учёта схемы установки заготовки и погрешности предыдущей обработки.

      Итак, операционные припуски назначаются в зависимости от типа операции (токарная, фрезерная и т.д.), общего припуска и размера, на который требуется его назначить.

Таблица 6.1 – Размеры, получение которых требует обработки в несколько операций, операционные припуски, операционные размеры и допуски

(припуски указаны на диаметр)

      7 Определение режимов резания

      Установление рациональных режимов резания для любого вида механической обработки заключается в выборе оптимального сочетания глубины резания, подачи и скорости резания, обеспечивающих наибольшую производительность при соблюдении всех требований, предъявляемых к обрабатываемой детали.

При выборе режимов обработки необходимо придерживаться определённого порядка, т.е при назначении и расчёте режима обработки учитывают тип и

размеры режущего инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип оборудования и его состояние. Следует помнить, что элементы режимов обработки находятся во взаимной функциональной зависимости, устанавливаемой эмпирическими формулами.

      Ниже показан расчет режимов резания на сверлильную и токарную операции аналитическим методом. Расчёт всех остальных операций аналогичен.

030 Сверлильная операция

1 Установить заготовку в приспособление и закрепить

ПР – кондуктор

2 Сверлить 2 отверстия, выдерживая размер 1 (D 6,5)

РИ – сверло d 6,5 Р6М5К5 2300-0188 ГОСТ 12489-10;

МИ – калибр-пробка d 6,5 H12 ГОСТ 14810-69

3 Снять заготовку

      1) Глубина резания

Глубина резания при сверлении t= d/2 = 6,5/2 =3,25 мм. Число проходов i=1

      2) Выбор подачи и поправочных коэффициентов по нормативам

Sо= Sот Кs ,                                                               (7.1)                              

Кs = Ksl Кsи Кsd Кsж Кsм ,                                                             (7.2)                                     

где Sот – табличное значение подачи на оборот, мм/об

Ksl – коэффициент, учитывающий глубину сверления

Кsи – коэффициент, учитывающий материал инструмента

Кsd – коэффициент, учитывающий тип обрабатываемого отверстия

Кsж – коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы

Кsм– коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали.

По формуле 7.2 рассчитывается общий поправочный коэффициент:

Кs = 1,0*1,0*1,0*1,0*0,75 = 0,75

По нормативам определяется Sот = 0,14 мм/об

По формуле 7.1 рассчитывается подача:

So = 0,14*0,75 = 0,105 мм/об

Подача округляется по паспорту станка и далее в расчетах используется Sдейств = 0,1 мм/об

      3) Расчет скорости резания по нормативам

Vнорм = Vт*Кv ,                                                           (7.3)                           

Кv = Kvм*Кvи*Кvd*Kvl*Kvт*Kvo ,                                              (7.4)

где Vт – табличное значение скорости резания, мм/мин

Kvм – коэффициент обрабатываемости материала;

Кvи– коэффициент, учитывающий свойства материала инструмента;

Кvd– коэффициент, учитывающий тип отверстия;

Kvl– коэффициент, учитывающий длину сверления;

Kvт– коэффициент, учитывающий стойкость сверла;

Kvo – коэффициент, учитывающий условия обработки.

По нормативам определяется Vт = 24 мм/мин

По формуле 7.4 рассчитывается общий поправочный коэффициент:

Кv = 1,0*0,92*0,9*1,0*1,0*1,0 = 0,83:

По формуле 7.3 рассчитывается нормальная скорость: 

Vнорм = 24*0,83 = 19,92 мм/мин

      4) Расчет оптимальной скорости резания:

При сверлении Vопт = Сv*D q*Kv / T m*S y , мм/мин                     (7.5) 

где Сv и Кv – коэффициенты, учитывающие условия обработки;

D – диаметр сверла,

Кv – поправочный коэффициент,

Т – стойкость резца,

S – подача

      Значения коэффициентов Сv и показателей степени находят по нормативам:

Сv = 14,7

q = 0,25

y = 0,55

m = 0,125

      Стойкость сверла также находится по нормативам: Т = 6 мин

Кv = Кmv*Киv*Кlv                                                                (7.6)

Кmv – коэффициент на обрабатываемый материал;

Киv– коэффициент, учитывающий свойства материала инструмента;

Кlv– коэффициент, учитывающий вид обработки.

Кmv = 0,7

Киv = 0,5

Кlv = 1,0

По формуле 7.6 рассчитывается поправочный коэффициент:

Кv = 0,7*0,5*1,0 = 0,35

По формуле 7.5 рассчитывается оптимальная скорость резания:

Vопт = 14.7*6,50,25*0,35/60,125*0,10,55 = 23,52 м/мин

      5) Расчёт частоты вращения шпинделя:

n = 1000*Vопт /π*D , мин-1                                               (7.7)

n = 1000*23,52/3,14*6,5 = 1152,4 мин-1

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспорту станка nд (до ближайшего меньшего)

nд = 1000 мин-1

      6) Расчёт действительной скорости резания

Vд = π*D*nд / 1000, м/мин                                               (7.8)

где D – диаметр сверла, мм

Vд = 3,14*6,5*1000/1000 = 20 м/мин

      7) Расчёт действительной стойкости резания:

Тд = Т(Vопт./Vд)5                                                         (7.9)

Тд = 6*(23,52/20)1/0,125= 22 мин

      8) Расчёт осевой силы Ро и мощности резания Nрез  

Nрез = Мкр*n/9750, кВт                                                  (7.10)

где Мкр – момент кручения при сверлении, Нмм

Mkp = 10 Cm*Dq*Sy*Kp                                                     (7.11)     

Po = 10 Cp*Dq*Sy*Kp                                                             (7.12)

      Значения коэффициентов Cm и Cp и показателей степени принимаются по нормативам:

Cm = 0,41      q = 2

y = 0,7       Kр = 1

      По формуле 7.11 рассчитываем момент кручения:

Mkp = 10*0,41*6,52*0,10,7*1 = 34,56 Нм = 34,56 Нмм

Cр = 143

q = 1,0

y = 0,7

Kр = 1

      По формуле 7.12 рассчитывается осевую силу:

Ро = 10*143*6,51*0,10,7*1 = 1854,6 Н                     

По формуле 7.10 рассчитываем мощность резания:

Nрез = 34,56*1000/9750 = 3,5 кВт

       9) Определение достаточности мощности резания:

Nшп > Nрез

Nшп = Nдв * η,                                                            (7.13)

где Nшп – мощность шпинделя, кВт

Nдв – мощность двигателя, кВт

η – КПД станка

       По формуле 7.13 рассчитывается мощность шпинделя:

Nшп = 4,5 * 0,8 = 3,6 кВт

3,6 кВт > 3,5 кВт

040 Токарная операция

1 Установить заготовку в приспособление и закрепить

ПР – 2х кулачковый патрон

2 Подрезать торец, выдерживая размер 3 (l=11)

РИ – резец проходной отогнутый ВК8 2102-0002 ГОСТ 1877-73;

СИ – ШЦI-280-0,02 ГОСТ 166-80

3 Точить поверхность, выдерживая размер 1 и 3 (d16 и l=11)

РИ – резец проходной отогнутый ВК8 2102-0002 ГОСТ 1877-73;

СИ – ШЦI-280-0,02 ГОСТ 166-80, скоба 8113-0108 H12 ГОСТ 18362-73 

4 Точить фаску, выдерживая размер 7 (0,8х45)

РИ – резец проходной отогнутый ВК8 2102-0002 ГОСТ 1877-73;

СИ – фаскомер

5 Точить канавку. выдерживая размер 2, 3, 4, 6, 8 (d 13, l=11, l=2, 45°, R0,5)

РИ – резец канавочный специальный ВК8

       1) Глубина резания

Обрабатываются 4 поверхности:

t1=0,5 мм (торец; при подрезке торца t=h)

t2=0,55 мм (диаметр; при продольном точении (D-d)/2)

t3=0,8 мм (фаска)

t4=3,5 мм (канавка; при точении канавок t=b)

      2) Выбор подач

      Подача на оборот выбирается по нормативам в зависимости от глубины резания и диаметра заготовки

S1=0,3 мм/об      S3=0,24 мм/об
S2=0,3 мм/об      S4=0,24 мм/об

       Корректируем подачу по паспорту станка и далее в расчётах используем Sдейств

S1=0,3 мм/об       S3=0,25 мм/об

S2=0,3 мм/об        S4=0,25 мм/об

      3) Находим скорость резания по нормативам

Vнорм = Vт*Кv ,                                                           (7.14)

где Vт – табличное значение скорости резания, мм/мин

Кv – поправочный коэффициент на скорость резания

Кv = Кvм*Кvи*Кvm*Кvп*Кvо

Рассчитывается общий поправочный коэффициент по нормативам:

Кv = 0,9*1,0*1,25*1,1*1,0=1,24

По нормативам выбирается Vт в зависимости от подачи:

Vт1 = 75 м/мин         Vт2 = 75 м/мин

Vт3 = 68 м/мин         Vт4 = 68 м/мин

По формуле 7.14 рассчитывается нормальная скорость резания:

Vнорм 1= Vнорм 2= 75 * 1,24 = 93 м/мин

V норм 3 = Vнорм 4= 68* 1,24 = 84,3 м/мин

      4) Расчёт оптимальной скорости резания:

Vопт = Сv*Kv/Tm*Sy*tx , м/мин                                           (7.15)

      Значения поправочных коэффициентов и показателей степени находятся по нормативам:

Сv=420        

x=0,15      

y=0,2         

m=0,2

Кv - общий поправочный коэффициент на оптимальную скорость резания

Кv = Кvм*Кvи* Kvp  ,                                                               (7.16)

где Кvм – коэффициент обрабатываемости материала;

Кvи – коэффициент, учитывающий свойства материала инструмента;

Kvп – коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности.

       По формуле 7.16 рассчитывается общий поправочный коэффициент на оптимальную скорость резания:

Кv = Кvm Кvп Кvи = 0,8*0,8*1,0 = 0,64