Технологический процесс изготовления вала насоса

1. Анализ исходных данных
Задача данного раздела – на базе анализа технических требований предъявляемых к детали и годового объема выпуска сформулировать задачи, которые необходимо решить в дипломном проекте для достижения цели, сформулированной во введении.
1.1 Анализ служебного назначения и условий работы детали
Деталь «Вал насос-мотора», чертеж 01.М15.017.011.000, является вращающейся деталью и предназначена для обеспечения передачи крутящего момента с шатунов на блок цилиндров насос-мотора, который работает как в режиме насоса, так и в режиме мотора. Вал в сборе с подшипниками устанавливается в корпус насос-мотора.
1.2 Систематизация и классификация поверхностей
Цель систематизации поверхностей – выявление поверхностей, имеющих определяющее значение для выполнения детали своих функций. При систематизации поверхностей будем опираться на данные (рис.1.1.).
Цель классификации поверхностей по служебному назначению – выявление поверхностей являющихся: основными и вспомогательными конструкторскими базами, поверхностей выполняющих исполнительные функции детали, а также свободных поверхностей не входящих во взаимодействие с другими сопряженными поверхностями. Классификацию поверхностей детали по служебному назначению сводим в таблицу 1.1.
Таблица 1.1.
Вид поверхности
№ поверхности
ИП
6,8,10,11,14,15,16,24,25,26,27,28,29,30,31,32,39,40,41,
а также 47 и 48 (не показаны)
ОКБ
6,8,13,29
ВКБ
1,5,17
СП
остальные
/>

Рис. 1.1. Схема кодирования поверхностей и размеров детали
1.3 Анализ технологичности конструкции детали
Анализ технологичности конструкции детали будем проводить по следующим группам критериев:
технологичность заготовки;
технологичность установки;
технологичность обрабатываемых поверхностей;
технологичность общей конфигурации детали.
1.3.1 Технологичность заготовки
Вал изготавливается из стали 30 ХМ. Материал не является дефицитным, при относительно невысокой стоимости он обладает хорошими качествами: предел прочности при растяжении 610 МПа, предел прочности при сжатии 780 МПа, твердость 22…29 HRC.
В таблице 1.2 представлен химический состав данной стали, а в таблице 1.3 ее механические свойства.
Таблица 1.2 Химический состав стали 30ХМ, %
С
Si
Mn
Cr
Mo
Ni
P
S
Cu










не более
0.26-0.33
0.17-0.37
0.40-0.70
0.80-1.10
0.15-0.25
0.30
0.025-0.035
0.035-0.025
0.30
Таблица 1.3 Механические свойства стали 30ХМ в состоянии поставки
s0,2
sв
s5
y
KCU,
Дж/см2
HRC
МПа
%




610
780
18
64
147
25
Технологические свойства:
-температура ковки, °С: начала 1260, конца 760-800;
-свариваемость – ограниченно свариваемые;
— обрабатываемость резанием –при HB 229-269, sв = 610 МПа, KVтв.спл. = 0,70, KVб.ст. = 0,3
-склонность к отпускной хрупкости – не склонна.
Заготовку вала возможно получить отрезкой проката круглого профиля, так и штамповкой на горизонтально-ковочной машине (ГКМ). Наиболее предпочтительный вариант получения заготовки определим экономическим расчетом.
За критерий обрабатываемости принят коэффициент [бар]:
/>, (1.1)
где КГ – коэффициент, учитывающий группу стали по обрабатываемости;
sВ – предел прочности обрабатываемого материала;
nV – показатель степени при обработке;
/>.
Значение данного коэффициента будем учитывать при выборе материала режущих инструментов.
1.3.2 Технологичность установки
Черновыми базами для установки заготовки на первой операции могут быть цилиндрические и торцевые поверхности заготовки. В дальнейшем за базы приняты цилиндрическая пов. 2 и торцевая пов.1 и центровые отверстия ли цилиндрическая пов.13 и торцевая пов.15, в зависимости от установа. Данные технологические базы обеспечивают надежную ориентацию и закрепление заготовки, возможность свободного подвода инструмента при обработке.
Измерительные базы детали можно использовать в качестве технологических баз, т.к. точность и шероховатость этих баз обеспечивает требуемую точность обработки.
Таким образом, с точки зрения установки при обработке, деталь можно считать технологичной.
1.3.3 Технологичность обрабатываемых поверхностей
Предполагается обрабатывать все поверхности детали. Число обрабатываемых поверхностей 41: 16 цилиндрических: 2, 4, 6, 7, 8, 10, 11, 13, 18, 22, 24, 28, 29, 35, 38, 40; 15 торцевых: 1, 3, 5, 9, 21, 23, 25, 27, 30, 33, 34, 36, 37, 39; резьбовые поверхности: пов. 20, 32; сферические: 26, 31, 41; технологические канавки и уклоны: пов.9, 12; шпоночный паз 14, 15, 16; фаски, галтели.
Протяженность обрабатываемых поверхностей невелика и определяется условиями компоновки насоса-мотора.
Для обеспечения нормальной работоспособности всех узлов насоса-мотора назначены следующие требования к геометрии вала: допуск К5 на шейку вала, сопрягаемую с шестерней гидромашины, допуск! на шейки под подшипники; допуски на шероховатость назначаем по [1], точность резьбовых соединений по [1], допуски торцевого и радиального биения назначаем по [8]. Точность и шероховатость поверхностей 6, 8, 13, 25 (ОКБ) определяется условиями эксплуатации вала. Уменьшение точности приведет к снижению точности установки вала в насосе-моторе. Все отверстия вала доступны для обработки. Поверхности различного назначения разделены, что облегчает обработку. Форма детали позволяет обрабатывать поверхность напроход. Обработка поверхностей в упор затруднений не вызывает.
Таким образом, с точки зрения обрабатываемых поверхностей, деталь можно считать технологичной.
1.3.4 Технологичность общей конфигурации детали
Деталь имеет достаточную жесткость и прочность. Радиусы закруглений и фаски выполняются по ГОСТ 10948-64, форма и размеры канавок по ГОСТ 8820-69. Такая унификация упростит обработку и контроль этих элементов вала.
Вал можно отнести к типу деталей «валы», для которых разработан типовой ТП.
Форма детали позволяет вести одновременную обработку нескольких поверхностей: цилиндрических- 6, 8 ,10,11, торцовых 1,2,4. При обработке на станке с ЧПУ сферических пов. 26 и 31 и нарезание резьбы в отверстиях можно осуществить на одной операции. Оборудование может быть простым, универсальным, оснастку также можно применять универсальную. Все поверхности вала доступны для контроля.
Таким образом, с точки зрения общей компоновки детали ее можно считать технологичной.
Поскольку деталь отвечает требованиям технологичности по всем 4 группам критериев, можно сделать вывод о ее достаточно высокой технологичности.
1.4 Формулировка задач дипломного проекта
На базе анализа технических требований к детали сформулируем задачи дипломного проекта:
1. Определить тип производства и выбрать стратегию разработки технологического процесса;
2. Выбрать оптимальный метод получения заготовки и маршрут обработки поверхностей;--PAGE_BREAK--
3. Разработать технологический маршрут и схемы базирования заготовки;
4. Выбрать оборудование, приспособления, режущий инструмент, средства контроля;
5. Рассчитать припуски на обработку на спроектированные технологические операции
6. Рассчитать и спроектировать станочное приспособление для токарной операции и приспособление контроля биения отверстия
7. Рассчитать и спроектировать режущий инструмент для токарной операции
8. Провести линейную оптимизацию режимов резания на токарной операции
9. Спроектировать участок механического цеха
10. Провести научные исследования по повышению стойкости режущего инструмента и повышению производительности обработки
11. Рассмотреть мероприятия по обеспечению безопасности и экологичности проекта
12. Определить экономическую эффективность проекта.
2. Определение типа производства
2.1 Выбор и проектирование заготовки
Задача данного раздела – в зависимости от детали и годового объема выпуска определить тип производства и на его базе выбрать оптимальную стратегию разработки технологического процесса
2.1.1 Определение типа производства
Тип производства определяем с учетом годовой программы, массы детали и качественной оценки трудоемкости ее изготовления. По трудоемкости данную деталь можно отнести к деталям средней трудоемкости.
Определим массу детали по формуле:
/>, кг (2.1)
где ρ – плотность материала, для стали 30ХМ, принимаем ρ = 0,0785 кг/см3;
V – объем детали, см3
Объем детали определяем как алгебраическую сумму объемов тел за вычетом полых цилиндрических составляющих и сегментов, входящих в конфигурацию детали:
/>
Зная объем детали и плотность материала, из которого сделана деталь, определяем массу детали:
/>
Тип производства зависит от годового объема выпуска деталей, ее массы и трудоемкости. По трудоемкости данную деталь можно отнести к деталям средней трудоемкости, поэтому при годовом объеме выпуска N = 15000 шт /год и массе детали m =2,56 кг по] принимаем тип производства – среднесерийное.
Рассчитаем объем партии запуска изделий, шт:
/>(2.2)
где Nг – годовой объем выпуска деталей;
F – число рабочих дней в году.
/>
2.1.2 Выбор стратегии разработки технологического процесса
Задача данного подраздела – в зависимости от типа производства выбрать оптимальную стратегию разработки технологического процесса – принципиальный подход к определению его составляющих (показателей ТП), способствующей обеспечению заданного выпуска деталей заданного качества с наименьшими затратами.
1. В области организации технологического процесса:
Вид стратегии – последовательная, в отдельных случаях циклическая; линейная, в отдельных случаях разветвленная; жесткая, в отдельных случаях адаптивная;
Форма организации технологического процесса – переменно-поточная форма организации технологического процесса
Повторяемость изделий – периодически повторяющиеся партии
2. Метод получения заготовки:
Оптимальный вариант получения заготовки – прокат или штамповка на ГКМ;
Выбор последовательности обработки – по таблицам с учетом коэффициентов удельных затрат;
Припуск на обработку – незначительный;
Метод определения припусков – табличный.
3. В области разработки технологического процесса:
Степень унификации ТП – разработка технологического процесса на базе типового ТП;
Степень детализации разработки ТП – маршрутный или маршрутно-операционный технологический процесс;
Принцип формирования маршрута – концентрация операций и
совмещение по возможности переходов;
Обеспечение точности – работа на настроенном оборудовании, с частичным применением активного контроля;
Базирование – с соблюдением принципа постоянства баз и по возможности принципа единства баз на последующих операциях технологического процесса;
4. В области выбора средств технологического оснащения (СТО):
Оборудование – универсальное, в том числе с ЧПУ, специализированные;
Приспособления – универсальные, стандартные, нормализованные,
специализированные;
Режущие инструменты – стандартные, нормализованные, специальные;
Средства контроля – универсальные, специальные
5. В области проектирования технологических операций:
Содержание операций – одновременная обработка нескольких поверхностей, исходя из возможностей оборудования;
Загрузка оборудования – периодическая смена детали на станках, коэффициент закрепления операций от 10 до 20;
Расстановка оборудования – по группам станков, предметно замкнутые участки;
Настройка станков – по измерительным инструментам и приборам или работа без предварительной настройки по промерам.
6. В области нормирования технологического процесса:
Определение режимов резания – по общемашиностроительным
нормативам и эмпирическим формулам;
Нормирование – детальное пооперационное;
Квалификация рабочих – средняя;
Технологическая документация – маршрутные и операционные карты.
Принятой стратегией будем руководствоваться при разработке технологического процесса изготовления вала.
2.2 Выбор и проектирование заготовки
Задача данного подраздела — выбрать методы получения заготовки и обработки поверхностей, обеспечивающих минимум суммарных затрат на получение заготовки и ее обработку.
2.2.1 Выбор метода получения заготовки
Учитывая конструкцию изготавливаемого вала и материал заготовки – сталь 30ХМ, можно предложить два основных альтернативных метода получения заготовки:
1. Прокат;
2. Штамповка на ГКМ.
1. Прокат
По ГОСТ 2590-71 определим диаметр прутка для данной заготовки:
определим припуск на механическую обработку шейки вала наибольшего диаметра:
/>, (2.3.)
где Dдmin– наименьший предельный размер расчетной ступени по чертежу, мм;
2 Zomin – расчетный минимальный общий припуск на обработку по диаметру, мм;
Определим значение минимального припуска /> после каждой операции по формуле:
/>, (3.3)
где Rz, h, мм – высота неровностей и дефектный слой, образовавшиеся на обрабатываемой поверхности при предыдущей обработке;
Di, мм- суммарное значение пространственных отклонений;
eуi, мм — погрешность установки.
Суммарное значение пространственных отклонений определим по формуле:
/>(3.4)
где Dк.о. –общая кривизна заготовки (учитывается на первой операции механической обработки);
Dсм — величина смещения заготовки, т.к. обработка ведется в патроне за величину смещения принимаем отклонение от соосности.
Общая кривизна заготовки:
/>(3.5)
где Dк – удельная изогнутость и коробление заготовки, мкм/мм;
l – длина заготовки, мм. Так как допустимая кривизна реза прутка не должна превышать 5 мм, длина заготовки составляет 209,5 мм.
/>
/>    продолжение
--PAGE_BREAK--
Погрешность установки для однопозиционной обработки:
/>(3.6)
где eб – погрешность базирования;
eз – погрешность закрепления.
Так как при обработке диаметра измерительные и технологические базы совпадают, погрешность базирования eб = 0 при всех установках заготовки.
/>
/>
/>
по рассчитанному диаметру определяем ближайший диаметр заготовки из сортового проката: Dз = 95 мм.
Для проведения в дальнейшем технико-экономического обоснования выбора заготовки необходимо определить коэффициент использования материала для данного метода.
Коэффициент использования материала определим по формуле:
Ки1=q/Q, (2.2.)
где q – масса детали, q= 2,56 кг (см. п. 2.1.1.);
Q — масса заготовки
Объем заготовки: />
Зная объем детали и плотность материала, определяем массу заготовки:
/>
Подставив полученные значения масс детали и заготовки в формулу 2.2., получим коэффициент использования материала для отрезки из проката: Ки1=2,56/11,653=0,22.
2. Штамповка на ГКМ
Ведем расчет поковки по ГОСТ 7505-89.
Исходные данные для расчета.
Ориентировочная величина расчетной массы поковки, кг:
/>(2.2.)
где МД –масса детали, кг;
Кр – расчетный коэффициент, устанавливаемый в соответствии с приложением 3 (табл.20).
/>
Класс точности – Т5 ( приложение 1).
Группа стали – М1 (табл.1).
Степень сложности – С3 (приложение 2).
Конфигурация поверхности разъема штампа – П (плоская) (табл.1)
Исходный индекс – 9 (табл.2).
По табл. 3 ГОСТ 7505-89 определяем припуски на механическую обработку, рассчитываем размеры поковки и их допустимые отклонения, учитывая дополнительные припуски, по табл. 8 ГОСТ 7505-89 назначаем допуски поковки. Все значения вносим в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 Допуски и припуски на размеры поковки
Размер
детали, мм
Поверхн-ти,
на которые назначается припуск
Допуск
на размер
поковки, мм
Припуск,
мм
Расчет размера
поковки
Окончатль-ный размер (учитывая округления до 0,5 мм)
Æ87
2
1,4
1,4
Æ87+2×(1,4+0,3+0,4)
Æ91/>
Æ63
4
1,4
1,4
Æ63+2×(1,4+0,3+0,4)
Æ67/>
Æ45
11
1,4
1,5
Æ45+2×(1,5+0,3+0,4)
Æ50/>
19,5
33
1,2
1,3
19,5+(1,3+0,3+0,4)
21,5/>
21
5
1,2
1,4
21+(1,4+0,3+0,4)
23/>
Остальные требования по ГОСТ 7505-89
Дополнительные припуски, учитывающие:
смещение по поверхности разъема штампа — 0,3 мм (табл.4);
изогнутость и отклонения от плоскости и от прямолинейности – 0,4 мм (табл.5);
Радиус закругления наружных углов – 4,0 мм (табл.7).
Штамповочный уклон — 7Å (табл.18).
Для проведения в дальнейшем технико-экономического обоснования выбора заготовки необходимо определить коэффициент использования материала для данного метода. Коэффициент использования материала определим по формуле 2.2.
Объем заготовки определяем как алгебраическую сумму объемов тел за вычетом полых цилиндрических составляющих и сегментов, входящих в конфигурацию заготовки:
/>
Зная объем детали и плотность материала, определяем массу заготовки:
/>
Подставив полученные значения масс детали и заготовки в формулу (2.2.), получим коэффициент использования материала для ковки на горизонтально-ковочных машинах: Ки2=2,56/4,86=0,53.
Для окончательного решения по выбору метода получения заготовки, следует провести сравнительный экономический анализ по технологической себестоимости.
2.2.2 Экономическое обоснование выбора метода получения заготовки
Оценку эффективности различных вариантов получения заготовок чаще всего проводят по двум показателям:
а) коэффициенту использования материала заготовки (см. формулу 2.2.)
б) технологической себестоимости изготовления детали. Сюда включаются только те статьи затрат, величины которых изменяются при переходе одного варианта к другому.
На стадии проектирования технологических процессов оптимальный вариант заготовки, если известны массы заготовки и детали, можно определить путем сравнения технологической себестоимости изготовления детали, рассчитанной по формуле:
Sтд = Sзаг·Q + Sмех(Q-q) — Sотх(Q-q), (2.3.)
где Sзаг –стоимость одного кг заготовки, руб/кг;
Sмех – стоимость механической обработки, отнесенная к одному кг срезаемой стружки, руб/кг;
Sотх – цена 1 кг. отходов, руб/кг, Sотх = 0,0144 руб/кг;
Sмех = Sс + Ен·Sк, (2.4.)
где Sс – текущие затраты на 1 кг стружки, руб/кг;
Sк – капитальные затраты на 1 кг стружки, руб/кг;
По табл. 3.2 [Технология отрасли] для автомобильного и сельскохозяйственного машиностроения Sс = 0,188 руб/кг, Sк = 0,566 руб/кг.
Ен – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, Ен = 0,15.
Смех = 0,188 + 0,15·0,566 = 0,273 руб/кг.
Это значение принимаем для обоих методов получения заготовки.
Стоимость заготовки, полученной методом проката:
/>, (2.5.)
где М – затраты на материал заготовки, руб
/>, (2.6.)    продолжение
--PAGE_BREAK--
где Q –масса заготовки, кг;
S –цена 1 кг материала заготовки, руб;
q – масса готовой детали, кг;
/>
где SСо.з. – технологическая себестоимость операций правки, калибрования прутков, разрезки их на штучные заготовки:
/>, (2.6.)
где Сп.з. – приведенные затраты на рабочем месте, руб/ч;
Тшт(ш-к) – штучное или штучно-калькуляционное время выполнения заготовительной операции (правки, калибрования, резки и др.).
/>
Подставим рассчитанные значения в формулу (2.)
/>
Стоимость заготовки, полученной методом ковки на ГКМ с достаточной для стадии проектирования точностью можно определить по формуле:
Сзаг = Сi/1000 × kт× kc× kв× kм× kп, (2.5.)
где Сi — базовая стоимость одного 1 т поковки, полученной на ГКМ, руб.:
Сi = 0,725 руб;
kт – коэффициент, зависящий от класса точности, для поковок нормального класса точности:
kт = 1;
kc – коэффициент, зависящий от группы сложности поковки, для третьей группы сложности:
kc =1,0;
kв – коэффициент, зависящий от марки материала и массы поковки, для стали 40Х при массе поковки менее 10 кг:
kв =0,8;
kм – коэффициент, зависящий от марки материала поковки, для стали 30ХМ:
kм = 1;
kп – коэффициент, зависящий от объема производства поковок и группы серийности:
kп = 1;
Подставим определенные значения в формулу (2.5.):
Сзаг = Сi/1000 × kт× kc× kв× kм× kп
Подставим полученные данные в формулу (2.3) и рассчитаем технологическую себестоимость изготовления детали, для двух методов получения заготовки:
-для проката:
Стд1 = 0,29×3,12+ 0,273 × (3,12-2,2) — 0,0144×(3,12-2,2)= 1,143 руб.;
— для штамповки на ГКМ:
Стд2 = 0,821×2,64+ 0,273 × (2,64-2,2) – 0,0144×(2,64-2,2) = 2,281 руб.
Расчеты проведены в ценах 1985 года. Для учета ценовой инфляции введем коэффициент К = 10000. Тогда стоимость заготовки:
-для литья в земляные формы Сзаг1=0,298×10000=2980 руб;
-для литья в оболочковые формы Сзаг2=0,821×10000=8210 руб.
Полная себестоимость с учетом коэффициента инфляции составит:
-для литья в земляные формы Стд1=11430 руб;
-для литья в оболочковые формы Стд2=22810 руб.
Вывод: по результатам проведения сравнительного анализа технологической себестоимости двух методов получения отливки можно заключить, что экономически целесообразнее использовать при получении заготовки детали метод ковки на горизонтально-ковочной машине, т.к. полная себестоимость получения заготовки этим методом существенно ниже чем методом отрезки сортового проката.
Экономический эффект при изготовлении детали из заготовки полученной ковкой на ГКМ, по сравнению с изготовлением детали резкой сортового проката для годовой программы выпуска-15000 шт. составит:
Э=(Стд2 — Стд1)·N= (22810-11430)·15000=170700000руб.
3. Технологический маршрут и план изготовления детали
3.1 Обоснование технологического маршрута изготовления детали. План изготовления детали
Задача раздела — разработать оптимальный технологический маршрут, т.е. такую последовательность операций, которая обеспечит получение из заготовки готовой детали с наименьшими затратами, при этом необходимо разработать такую схему базирования заготовки на каждой операции, которая обеспечила бы минимальную погрешность обработки.
Тип производства – среднесерийное;
Способ получения исходной заготовки – штамповка на ГКМ;
Метод достижения точности – по настроенному оборудованию.
На рисунке 1.1. представлена схема кодирования детали, т.е. изображен эскиз детали с пронумерованными поверхностями и буквенными обозначениями чертежных размеров.
Технологический маршрут, выбранный в соответствии рекомендациям [Выбор маршрутов обработки поверхностей деталей машин. Сост. Михайлов А. В., Пашко Н. М.] представлен в таблице 3.1:
Таблица 3.1 Технологический маршрут изготовления детали
№ операции
Наименование операции
Оборудование
(тип, модель)
Содержание операции
Точ-ность
(IT)
Ra,
мкм
000
Заготовительная
Горизонтально-ковочная машина


15
16
32
005
Фрезерно-центровальная
Фрезерно-центровальный п/а МР-71М
переход1: фрезеровать торцы 1,17
12


10






переход 2:
сверлить центровые отверстия 47 и 48




010
Токарная
Токарно-винторезный станок 16Б16П
Установ А
точить пов. 13,46,11,8.
12
12,5






Установ Б
точить пов. 2, 3,4,6
12
12,5
015
Токарная
Токарно-винторезный станок 16Б16П
Установ А
точить точить пов. 13,46,11,8.
10
6,3






Установ Б
точить пов. 2, 3,4,6
10
6,3
020
Токарная с ЧПУ
Токарно-винторезный станок 16К20Ф3
Установ А
точить пов. 17,13,12,11,10,9,8,7, 3…6, фаски, уклоны и канавки
8
2,5
025
Токарная
Токарно-винторезный станок 1А616П
Установ А: переход1: сверлить отв. 38,
11
6,3






переход 2: зенкеровать пов. 38,40,41,
9
2,5






переход 3: нарезать резьбу пов.39
7 ст.
2,5

    продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
Явная
Скрытая
Естественная
Искусственная






005
ДН
О
О
1,2,3,4
5
6
+
-
+
-
+
-
+
+
+
-
-
-
2Б10-А, 2Ж10-Б


Z10-A, Э10-А, Э10-Б
+
-




020
У
ДО
О
1,2,3
4,5
6
+
-
+
-
+
-
+
+
+
-
-
-
2Б20-Б, 2Ж20-А,
ДЮ20-А, 2J20-Б
Z20-Б, Э20-Б
F20-Б, G20-A
+
-


030
У
ДО
О
1,2,3
4,5
6
+
-
+
-
+
-
+
+
+
-
-
-
2Ж30-А, 2Б30-Б
Z30-Б
+
-
040
У
ДО
О
1,2,3
4,5
6
+
-
+
-
+
-
+
+
+
-
-
-
2М40-1, 2И40-4, 2Т40-3, 2Т40-2,
2ХХ40
СК20-А, Z20-Б,
+


-
050
У
ДО
О
1,2,3
4,5
6
+
-
+
-
+
-
+
+
+
-
-
-
V50-Б, 2Д50-Б, Е50-А,
2Ф50-А, 2Щ50-А, 2Г50-А,2Н50,2П50
ИЬ50-А, МИ50, КК50, МХ50
+


-
060
У
ДО
О
1,2,3
4,5
6
+
-
+
-
+
-
+
+
+
-
-
-
2Х60, 2Ш60, Ъ60
БЛ60, СЕ60
+
-
3.3 Обоснование простановки операционных размеров
Способ простановки операционных размеров выбираем в зависимости от метода достижения точности. Для выполнения выше рассмотренных операций применяем метод достижения точности размеров с помощью настроенного оборудования. В этом случае имеет место несколько вариантов простановки операционных размеров, получение которых зависит от технологических возможностей применяемого оборудования. Так как при разработке технологического процесса изготовления детали использовалось стандартное и универсальное оборудование, то было бы целесообразно применить координатный способ простановки операционных размеров. Токарные станки с ЧПУ применяемые при обработке могут реализовывать выше описанную схему простановки операционных размеров, или схему простановки операционных размеров, когда нуль детали перемещен на правый крайний торец.
В нашем случае при чистовой обработке используем первую схему простановки операционных размеров.
3.4 Назначение операционных технических требований
1. Заготовительная операция: все требования предъявляемые к поковке по качеству и точности назначаем согласно рекомендациям ГОСТ 7505-89 (см. п.2.2.).
2. Допуски на операционные размеры в осевом направлении рассчитываем по следующим формулам:
— для операции 005 – фрезерно-центровальной:
TAi= wicт+ с.ш., (3.1)
где TAi – допуск на размер А на i-той операции;
wicт – статистическая погрешность на i-той операции;
с.ш. – смещение штампа, возникающее на заготовительной операции;
(смещение штампа не учитывается при определении допусков на центровые отверстия и на габаритный размер);
— для остальных операций:
TAi= wicт + Üi, (3.2)
где TAi – допуск на размер А на i-ой операции;
wicт – статистическая погрешность на i-той операции;
Ü i– величина торцового биения, определяемая по прил.2 [РАЗМЕРН].
На операциях, в которых единство баз не соблюдается:
TAi= wicт + ÜI+ eб, (3.3)
где eб– погрешность базирования
2. Допуски на диаметральные размеры назначаются, исходя из квалитета точности, который обеспечивает оборудование в радиальном направлении. Его выбираем по прил.1 [РАЗМЕРН], значения допусков берутся из [поля допусков].
3. Значения погрешностей формы на диаметральные размеры назначаем, руководствуясь прил.2 [РАЗМЕРН]. Величина отклонения от соосности определяется как половина погрешности радиального биения.
4.Шероховатость, получаемую при обработке поверхностей, назначаем с учетом рекомендаций (прил. 1[РАЗМЕРН]).
5. Для операции 040 термической:
Определяем приведенный средний диаметр вала:
dср= (d1×l1+ d2×l2+…+ dn×ln)/l (3.3)    продолжение
--PAGE_BREAK--
где d1, d2, dn– диаметры ступеней;
l1, l2, ln – длины ступеней;
l – общая длина вала.
dср = (87×19,5 + 63×1,5+45×103,5+40×20+30×60)/204,5= 48,87 мм;
В табл.4.8 [горбац] находим Dк — величину удельной изогнутости оси вала:
Dк = 0,8 мкм/мм = 0,008, затем вычисляем значения отклонений от соосности при термообработке по формуле:
Øi = Dк×li, (3.4)
где Dк — величина удельной изогнутости оси вала,;
li — длина i – той ступени вала.
Ø1 = 0,008×19,5=0,156 мм;
Ø2 = 0,008×1,5=0,012 мм;
Ø3 = 0,008×103,5 = 0,828 мм;
Ø4 = 0,008×20=0,16 мм;
Ø5 = 0,008×60=0,048 мм.
4. Выбор средств технологического оснащения (СТО)
Задача раздела — выбрать для каждой операции ТП такие оборудование, приспособление, режущий инструмент (РИ) и средства контроля, которые бы обеспечили заданный выпуск деталей заданного качества с минимальными затратами.
4.1 Выбор оборудования
При выборе типа и модели металлорежущих станков будем руководствоваться следующими правилами:
1. Производительность, точность, габариты, мощность станка должны быть минимальными, но достаточными для того, чтобы обеспечить выполнение требований предъявляемых к операции.
2. Станок должен обеспечить максимальную концентрацию переходов на операции в целях уменьшения числа операций, количества оборудования, повышения производительности и точности за счет уменьшения числа перестановок заготовки.
3. В случае недостаточной загрузки станка его технические характеристики, должны позволять обрабатывать другие детали, выпускаемые данным цехом или участком.
4. Оборудование не должно быть дефицитным, но в достаточной степени модернизированным
5. В серийном производстве наряду со станками с ЧПУ и обрабатывающими центрами следует применять специализированные станки, гибкие технологические модули, гибкие автоматические линии. На каждом станке в месяц должно выполняться не более 40 операций при смене деталей по определенной закономерности.
6. Оборудование должно отвечать требованиям безопасности, эргономичности и экологии.
Выбор оборудования проводим, используя рекомендации [коил] в следующей последовательности:
1. Исходя из формы обрабатываемой поверхности и метода обработки, выбираем группу станков;
2. Исходя из положения обрабатываемых поверхностей, выбираем тип станка;
3. Исходя из габаритных размеров заготовки, размеров обрабатываемых поверхностей и точности обработки выбираем типоразмер станка.
Данные по выбору оборудования заносим в таблицу 4.1.
Выбор оборудования.
Номер операции
Станок
Наибольшие габариты заготовки, мм
Мощность главного привода
кВт
Частота вращения шпинделяоб/мин
Габариты станка, мм
Масса, т
1
2
3
4
5
6
7
005
Фрезерно-центровальный п/а МР-71М
125×500
18,6
125-712
238-1125
3140×1630×1740
6,1
010
015
025
070
Токарно-винторезный станок 16А616П
160×710


9-1800
2135×1225×1220
1,5
020
Токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3
400×1000
10
12,5-2000
3360×1710×1750
4
030
Сверлильно-фрезерный- расточной станок
225ВМФ4
630×400
6,3
32-2000
4300×3500×3800
6,5
035


Специальный фрезерный консольный станок ГФ-792
320×1250
7
31,5-1600
2560×1745×1660
3,4
040
Плоскошлифовальный станок 3П732
800×320х375
22
1500
3800×2130×2360
7,73
055 060
Круглошлифовальный станок 3М150
100×360
4
100-2000
2500×2220×1920
2,6
4.2 Выбор приспособлений
При выборе приспособлений будем руководствоваться следующими правилами:
1. Приспособление должно обеспечивать материализацию теоретической схемы базирования на каждой операции с помощью опорных и установочных элементов
2. Приспособление должно обеспечивать надежное закрепление заготовки при обработке
3. Приспособление должно быть быстродействующим
4. Зажим заготовки должен осуществляться по возможности автоматически
5. Следует отдавать предпочтение стандартным нормализованным, универсально-сборным приспособлениям, и только при их отсутствии проектировать специальные приспособления
Исходя из типа, модели станка и метода обработки выбираем тип приспособления.
Выбор приспособления, используя рекомендации [коил] будем производить в следующем порядке:
1. Исходя из расположения базовых поверхностей и их состояния (точность и шероховатость), формы заготовки и расположения обрабатываемых поверхностей выбираем конструкцию приспособления
2. Исходя из габаритов заготовки и размеров базовых поверхностей, выбираем типоразмер приспособления.
Данные по выбору приспособлений заносим в таблицу 4.2
Таблица 4.2 Выбор приспособлений.
Номер операции
Наименование операции
Приспособление
1
2
3
005
Фрезерно-центровальная
Специальное приспособление
010
015
020
Токарная
Патрон 3-х кулачковый самоцентрирующий ГОСТ 2675-81; центр вращающийся ГОСТ 8472-75
025
Токарная
Патрон 3-х кулачковый самоцентрирующий ГОСТ 2675-81; стержень упорный, оправка коническая переходная ГОСТ 16211-70; люнет неподвижный
040
Сверлильно-фрезерно-расточная
Специальное приспособление
045
Фрезерная
Универсально-сборное приспособление
050
Плоскошлифовальная
Специальная магнитная плита с постоянными магнитами
055    продолжение
--PAGE_BREAK--
060 --PAGE_BREAK--
Микрометр рычажный ГОСТ 4381-87 --PAGE_BREAK--
Установ
Шероховатость
Дефектный
слой, мм
Смещение на заготовительной операции, мм




RZ, мм
Ra, мкм




000 Заготовительная
-
0,128
32
0,25
0,3


010 Токарная
Установ А, Установ Б
0,05
12,5
0,1






0,05
12,5
0,1


015 Токарная
Установ А
0,0252
6,3
0,04




Установ Б
0,0252
6,3
0,04


020 Токарная с ЧПУ
Установ А
0,01
2,5
0,03




Установ Б
0,01
2,5
0,03


055 Круглошлифовальная
Установ А
0,005
1,25
0,02




Установ Б
0,005
1,25
0,02


060 Круглошлифовальная
Установ А
0,00252
0,63
0,01




Установ Б
0,00252
0,63
0,01



операция 010: [Z210-Б]min = 0,128+0,25+0,3=0,678 мм;
[Z410-Б]min = 0,128+0,25+0,3=0,678 мм;
[Z610-Б]min = 0,128+0,25+0,3=0,678 мм;
операция 015: [Z215-Б]min = 0,05+0,1 = 0,15 мм;
[Z415-Б]min = 0,05+0,1 = 0,15 мм ;
[Z615-Б]min = 0,05+0,1 = 0,15 мм;
[Z1115-А]min = 0,05+0,1 = 0,15 мм;
[Z1315-А]min = 0,05+0,1 = 0,15 мм;
операция 020: [Z420-Б] min = 0,01+0,03 = 0,04 мм;
[Z620-Б]min = 0,01+0,03 = 0,04 мм ;
[Z1120-А]min = 0,01+0,03 = 0,04 мм;
[Z1320-А]min = 0,01+0,03 = 0,04 мм;
операция 055: [Z655]min = 0,005+0,02 = 0,025 мм;
[Z1155-Б]min = 0,005+0,02 = 0,025 мм;
[Z1355-А]min = 0,005+0,02 = 0,025 мм;
операция 060: [Z660]min = 0,00252+0,01 = 0,01252 мм;
[Z1360-А]min = 0,00252+0,01 = 0,01252 мм.
Рассчитаем величины колебаний операционных припусков, используя формулы:
/>, при n ³ 4, (5.6)
где: xi– коэффициент влияния составного звена на замыкающее звено;
n – число звеньев в уравнении припуска;
tD – коэффициент риска, принимаем tD=3.0
x — коэффициент соотношения закона распределения величины Аi к закону нормального распределения. Определяется по табл. 5.2, для эксцентриситетов x = 0,127;
Таблица 5.2. Значения коэффициента l2
Квалитет точности
Значение коэффициента l2
Закон распределения
IT 5...6
1/3
Равновероятностный
IT 7…8
1/6
Симпсона
IT 9…12 и грубее
1/9
Гаусса
При этом, если в размерную цепь входит диаметральный размер, то при подстановке в формулу (5.6) его допуск необходимо поделить на 2.
Операция 010:
ω[Z210-Б]min =
/>=
=/>= 1,019 мм;
ω[Z410-Б]min =
/>=
=/>= 1,014 мм;
ω[Z610-Б]min = />=
=/>= 0,724 мм;
операция 015:
ω[Z215-Б]min = />=
=/>= 0,393 мм;
ω[Z415-Б]min = />=
=/>= 0,369 мм;
ω[Z615-Б]min= />=
=/>= 0,266 мм;
ω[Z1115-А]min=     продолжение
--PAGE_BREAK--
/>=
=/>= 0,239 мм;
ω[Z1315-А]min=
/>=
=/>= 0,239 мм;
операция 020:
ω[Z420-Б]min = />=
=/>= 0,176 мм;
[Z620-Б]min = />=
=/>= 0,149 мм;
ω[Z1120-А]min=
/>=
=/>= 0,108 мм;
ω[Z1320-А]min=
/>=
=/>= 0,108 мм;
операция 055:
[Z655]min = />=
=/>= 0,05 мм;
[Z1155-А]min =
/>=
=/>= 0,05 мм;
[Z1355-А]min =
/>=
=/>= 0,05 мм;
операция 060:
[Z660]min = />=
=/>= 0,02 мм;
[Z1360-А]min =
/>=
=/>= 0,01 мм;
Определим максимальные значения операционных припусков по формуле:
/>(5.7.)
Операция 010:
[Z210-Б]max = 0,678+1,019=1,697 мм;
[Z410-Б]max =0,678+1,014 =1,693 мм;
[Z610-Б]max =0,678+0,724 =1,402 мм;
Операция 015:
[Z215-Б]max = 0,15+0,393=0,543 мм;
[Z415-Б]max = 0,15+0,369=0,519 мм;
[Z615-Б]max = 0,15+0,266=0,416 мм;
[Z1115-А]max = 0,15+0,239=0,389 мм;
[Z1315-А]max = 0,15+0,239=0,389 мм;
Операция 020:
[Z420-Б]max = 0,04+0,176=0,180 мм;
[Z620-Б]max = 0,04+0,149=0,153 мм;
[Z1120-А]max = 0,04+0,108=0,112 мм;
[Z1320-А]max = 0,04+0,108=0,112 мм;
Операция 055:
[Z655]max = 0,025+0,05=0,075 мм;
[Z1155-А]max = 0,025+0,05=0,075 мм;
[Z1355-А]max = 0,025+0,05=0,075 мм;
Операция 060:
[Z660]max = 0,01252+0,02=0,03252 мм;
[Z1360-А]max = 0,01252+0,01=0,02252 мм.
Определим средние значения операционных припусков по формуле:
/>(5.8)
Операция 010:
[Z210-Б]ср = 0,5(0,678+1,697) =1,188 мм;
[Z410-Б]ср =0,5(0,678+1,693) =1,186 мм;
[Z610-Б]ср =0,5(0,678+1,402)=1,04 мм;
Операция 015:
[Z215-Б]ср = 0,5(0,15+0,543) =0,346 мм;
[Z415-Б]ср = 0,5(0,15+0,519)=0,335 мм;
[Z615-Б]ср = 0,5(0,15+0,416)=0,283 мм;
[Z1115-А]ср = 0,5(0,15+0,389)=0,269 мм;
[Z1315-А]ср = 0,5(0,15+0,389)=0,269 мм;
Операция 020:
[Z420-Б]ср = 0,5(0,04+0,180)=0,11 мм;
[Z620-Б]ср = 0,5(0,04+0,153)=0,0965 мм;
[Z1120-А]ср = 0,5(0,04+0,112)=0,076 мм;
[Z1320-А]ср = 0,5(0,04+0,112)=0,076 мм;
Операция 055:
[Z655]ср =0,5(0,025+0,075) =0,05 мм;
[Z1155-А]ср = 0,5(0,025+0,075) =0,05 мм;
[Z1355-А]ср = 0,5(0,025+0,075) =0,05 мм;
Операция 060:
[Z660]ср = 0,5(0,01252+0,03252)=0,0225 мм;
[Z1360-А]ср = 0,5(0,01252+0,02252)=0,0175 мм.
Результаты расчетов сведем в таблицу 5.3.
Таблица 5.3. Значения операционных припусков
Припуск
Zmin
ω[Z]
Zmax
Zср
[Z210-Б]    продолжение
--PAGE_BREAK--
0,678
1,019
1,697
1,188
[Z410-Б]
0,678
1,014
1,693
1,186
[Z610-Б]
0,678
0,724
1,402
1,04
[Z215-Б]
0,15
0,393
0,543
0,346
[Z415-Б]
0,15
0,369
0,519
0,335
[Z615-Б]
0,15
0,266
0,416
0,283
[Z1115-А]
0,15
0,239
0,389
0,269
[Z1315-А]
0,15
0,239
0,389
0,269
[Z420-Б]
0,04
0,176
0,180
0,11
[Z620-Б]
0,04
0,149
0,153
0,0965
[Z1120-А]
0,04
0,108
0,112
0,076
[Z1320-А]
0,04
0,108
0,112
0,076
[Z655]
0,025
0,05
0,075
0,05
[Z1155-А]
0,025
0,05
0,075
0,05
[Z1355-А]
0,025
0,05
0,075
0,05
[Z660]
0,01252
0,02
0,03252
0,0225
[Z1360-А]
0,01252
0,01
0,02252
0,0175
5.4 Расчёт операционных размеров
Расчет операционных размеров производим по способу средних значений. Начнем расчет операционных размеров с тех уравнений, в которых неизвестной является одна из величин. При этом будем учитывать конечные размеры, которые нам известны, а именно:
2А15-Б=87-0,26; 2Б20-Б=63-0,076; 2В60=45-0,016
2А15-Бср=86,87 мм; 2Б20-Бср=62,962 мм; 2В60ср=44,992мм;
А15-Бср=43,435мм. Б20ср=31,481 мм. В60ср=22,496 мм.
2Е55-А=40-0,025; 2Ж60-А=30-0,009;
2Е55-Аср=39,9875 мм; 2Ж60-Аср=29,9955 мм;
Е55-Аср=19,99375мм. Ж60-Аср=14,99775мм
Значения эксцентриситетов принимаем приближенными к значениям половины радиального биения с плана изготовления детали, для соответствующих поверхностей и операций.
1) [Z215-Б] = А10-Б + Е 210-Б 4505+ Е 215-Б 4505–А15-Б;
А10-Бср = [Z215-Б]ср + Е 210-Б 4505+ Е 215-Б 4505+А15-Бср= 0,346+0,2+0,12+43,435=44,101 мм;
2А10-Бmax = 88,202+0,55/2=88,477мм;
2А10-Бном = 88,477-0,55 мм.
2) [Z210-Б] = А00 + Е 200 600 + Е 610-Б 4505 + Е 210-Б 4505-А10-Б;
А00ср = [Z210-Б]ср + Е 200 600 + Е 610-Б 4505 + Е 210-Б 4505+А10-Бср=
1,188+0,6+0,12+0,2+44,101 = 46,209 мм;
2А00max = 92,418+1,4/2=93,118 мм;
2А00ном = 92,118/> мм.
3) [Z420-Б] = Б15-Б + Е 415-Б 4505+ Е 420-Б 4505–Б20-Б;
Б15-Бср = [Z420-Б]ср +Е 415-Б 4505+ Е 420-Б 4505+Б20-Бср= 0,11+0,03+0,12+31,481 = 31,741 мм;
2Б15-Бmax = 63,482+0,22/2=63,592 мм;
2Б15-Бном =63,592-0,22.
4) [Z415-Б] = Б10-Б + Е 410-Б 4505+ Е 415-Б 4505–Б15-Б;
Б10-Б= [Z415-Б]ср+Е 410-Б 4505+ Е 415-Б 4505+Б15-Бср = 0,335+0,2+0,12+31,741=32,396 мм;
2Б10-Бmax = 64,792+0,50/2=65,042 мм;
2Б10-Бном =65,042-0,5.
5) [Z410-Б] = Б00 + Е 400 600 + Е 610-Б 4505 + Е 410-Б 4505-Б10-Б;
Б00ср = [Z410-Б]ср+ Е 400 600 + Е 610-Б 4505 + Е 410-Б 4505+Б10-Бср = 1,186+0,6+0,12+0,2+32,396 = 34,502 мм;
2Б00max = 69,004+1,4/2=69,704 мм;
2Б00ном = 68,804/> мм.
6)[Z660] = В55 + Е 655-Б 4505+ Е 660 4505–В60;
В55ср = [Z660-Б]ср + Е 655-Б 4505+ Е 660 4505+ В60ср = 0,0225+0,0125+0,004+22,496 = 22,535 мм;
2В55max = 45,07+0,016/2=45,078 мм;
2В55ном =45,078-0,016 мм.
7) [Z655-Б] = В20-Б + Е 620-Б 4505+ Е 640 4505–В55;
В20-Бср = [Z655-Б]ср+Е 620-Б 4505+ Е 640 4505+В55ср = 0,05+0,03+0,828+22,535 = 23,443 мм;
2В20-Бmax= 46,886+0,025/2=46,8985 мм;
2В20-Бном =46,8985-0,025 мм.
8) [Z620-Б] = В15-Б + Е 615-Б 4505+ Е 620-Б 4505–В20-Б;
В15-Бср = [Z620-Б]ср + Е 615-Б 4505+ Е 620-Б 4505+В20-Бср = 0,0965+0,1+0,03+23,443 = 23,6695 мм;    продолжение
--PAGE_BREAK--
2В15-Бmax= 47,339+0,184/2=47,431мм;
2В15-Бном =47,431-0,184 мм.
9) [Z615-Б] = В10-Б + Е 610-Б 4505+ Е 615-Б 4505–В15-Б;
В10-Бср = [Z615-Б]ср + Е 610-Б 4505+ Е 615-Б 4505+В15-Бср = 0,283+0,12+0,1+23,6695 = 24,1725 мм;
2В10-Бmax= 48,345+0,37/2=48,53мм;
2В10-Бном =48,53-0,37 мм.
10) [Z610-Б] = В00 -В10-Б;
В00ср = [Z610-Б]ср + В10-Бср = 1,04+48,53= 49,57 мм;
2В00max= 49,57+1,4/2=50,27мм;
2В00ном =49,37/> мм.
11) [Z1155-А] = Е20-А + Е 620-Б 4505+ Е 640 4505–Е55-А;
Е20-Аср = [Z1155-Б]ср+ Е 1120-Б 4505+ Е 1140 4505+Е55-Бср = 0,05+0,03+0,16+19,99375 = 20,23375
2Е20-Аmax= 40,4675+0,025/2=40,480мм;
2Е20-Аном =40,480-0,025 мм.
12) [Z1120-А] = Е15-А + Е 1115-А 4505+ Е 1120-А 4505–Е20-А;
Е15-Аср = [Z1120-А]ср+ Е 1115-А 4505+ Е 1120-А 4505+Е20-Аср = 0,076+0,03+0,08+20,23375 = 20,41975 мм;
2Е15-Аmax= 40,8395+0,18/2=40,9295мм;
2Е15-Аном =40,9295-0,18 мм.
13) [Z1115-А] = Е10-А + Е 1110-А 4505+ Е 1115-А 4505–Е15-А;
Е10-Аср = [Z1115-А] ср+ Е 1110-А 4505+ Е 1115-А 4505+Е15-Аср = 0,269 + 0,1 + 0,08 + 20,41975 = 20,86875 мм;
2Е10-Аmax= 41,7375+0,35/2=41,9125мм;
2Е10-Аном =41,9125-0,35 мм.
14) [Z1360-А] = Ж55-Б + Е 1355-Б 4505+ Е 1360 4505–Ж60-Б.
Ж55-Бср =[Z1360-А]ср+ Е 1355-Б 4505+ Е 1360 4505+Ж60-Б = 0,0175+0,0125+0,003+14,99775 = 15,03075 мм;
2Ж55-Бmax= 30,0615+0,009/2=30,066 мм;
2Ж55-Бном =30,066-0,009 мм.
15) [Z1355-А] = Ж20-А + Е 1320-А 4505+ Е 1340 4505–Ж55-Б;
Ж20-Аср =[ Z1355-А]ср + Е 1320-А 4505+ Е 1340 4505+Ж55-Бср = 0,05+0,03+0,048+15,03075= 15,15875 мм;
2Ж20-Аmax= 30,3175+0,069/2=30,352 мм;
2Ж20-Аном =30,352-0,069 мм.
16) [Z1320-А] = Ж15-А + Е 1315-А 4505+ Е1320-А 4505–Ж20-А;
Ж15-Аср =[Z1320-А]ср + Е 1315-А 4505+ Е1320-А 4505+Ж20-Аср = 0,076 + 0,08+0,03+15,15875 = 15,26875 мм;
2Ж15-Аmax= 30,5375 + 0,18/2 = 30,6275 мм;
2Ж15-Аном =30,6275-0,09 мм.
17) [Z1315-А] = Ж10-А + Е 1310-А 4505+ Е1315-А 4505–Ж15-А;
Ж10-Аср =[Z1315-А]ср + Е 1310-А 4505+ Е1315-А 4505+Ж15-Аср = 0,269 + 0,1+0,08+ 15,26875 = 15,71685 мм;
2Ж10-Аmax= 31,4337 + 0,35/2 = 31,6087 мм;
2Ж10-Аном =31,6087-0,35 мм.
Сведем результаты расчета в таблицу 5. 4.
Таблица 5.4. Значения операционных размеров в радиальном направлении
Обозначение
Допуски, мм
Предельные размеры, мм
Операционный размер, мм




min
max


2А 00
1,4
91,618
93,018
92,118/>
2Б 00
1,4
68,304
69,704
68,804/>
2В00
1,4
48,87
50,27
49,37/>
2А10-Б
0,55
87,927
88,477
88,477-0,55
2Б10-Б
0,50
64,542
65,042
65,042-0,5
2В10-Б
0,37
48,16
48,53
48,53-0,37
2Е10-А
0,35
41,5625
41,9125
41,9125-0,35
2Ж10-А
0,35
31,2587
31,6087
31,6087-0,35
2А15-Б
0,26
86,87
87,13
87±0,13
2Б15-Б
0,22
63,372
63,592
63,592-0,22
2В15-Б
0,184
47,247
47,431
47,431-0,184
2Е15-А
0,18
40,7495
40,9295
40,9295-0,18
2Ж15-А
0,18
30,5375
30,6275
30,6275-0,09
2Б20-Б
0,076
62,924
63
63-0,076
2В20-Б
0,069
46,8735
46,8985
46,8985-0,025
2Е20-А
0,069
40,455
40,480
40,480-0,025
2Ж20-А
0,069
30,283
30,352
30,352-0,069
2В55-Б
0,025
45,062
45,078    продолжение
--PAGE_BREAK--
45,078-0,016
2Е55-А
0,025
39,975
40
40-0,025
2Ж55-А
0,025
30,050
30,066
30,066-0,016
2В60-А
0,016
44,991
45,025
45/>
2Ж60-А
0,009
30,002
30,011
30/>
Значения всех рассчитанных припусков и операционных размеров (в окончательном виде) заносим в схему размерного анализа в радиальном направлении, а также полученные размеры заготовки проставляем на чертеже заготовки.
Размерный анализ показал, что выбранные по плану изготовления схемы базирования, способы простановки размеров и оборудование выбрано правильно и предлагаемый технологический процесс обеспечивает выполнение заданных чертежом детали размеров и технических требований. Более того, проверка замыкающих звеньев, показала, что они имеют значительный запас точности, это позволит при внедрении технологического процесса в производство несколько расширить допуски на некоторых операциях и тем обеспечить снижение трудоемкости изготовления детали.
6. Проектирование технологических операций
Задача раздела – рассчитать такие режимы резания на операции технологического процесса, которые обеспечили бы заданный выпуск деталей требуемого качества с минимальными затратами.
6.1 Выбор режимов резания
Расчет режимов резания выполним табличным способом [баранчиков] для операций 05,10,15,20,35,50,55 для операций 25 и 30– по эмпирическим зависимостям [Кос 2].
Общие исходные данные для всех операций ТП:
Деталь – вал;
Материал – сталь 30ХМА ГОСТ 4541-71 ;
Заготовка – поковка ;
Операция 005 Фрезерно-центровальная
переход 1 (фрезерование торцов 1 и 17):
глубина резания: t = 1 мм; t = 3,5 мм.
подача на оборот:
Sо= SZT×КSо, (6.1)
где SZT — табличная подача на зуб; по табл. 111 [бар] с учетом исходных данных определяем табличное значение подачи SZT= 0,14 мм/зуб.
КSо – общий поправочный коэффициент на подачу:
КSZ = КzR×Кzф×КSи, ×КSzc (6.2)
где КzR — коэффициент, учитывающий шероховатость обработанной поверхности, по табл. 114 [бар] принимаем КzR = 0,25;
Кzф – коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности, по табл. 114 [бар] принимаем Кzф = 1,0;
КSи — коэффициент, учитывающий материал фрезы, по табл. 114 [бар] принимаем КSи=1,0;
КSzc — коэффициент, учитывающий шифр схемы фрезерования, по табл. 114 [бар] принимаем КSzc =1,0;
SZ= 0,14×0,25×1,0×1,0 = 0,035 мм/об.
3) cкорость резания определяем по формуле:
V = Vт×Kv, (6.3)
где Vт – табличное значение скорости резания, по табл. 117 [бар] принимаем в зависимости от диаметра фрезы и глубины резания: Vт = 130 м/мин;
KV– общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания:
Kv = KVм×KVи×KVф×KVВ×KVп×KVо, (6.4)
где КVм – коэффициент обрабатываемости материала, по табл. 1 [бар] принимаем КVм =0,67;
КVи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, по табл. 118 [бар] принимаем КVи = 1,0;
KVВ– коэффициент, учитывающий ширину фрезерования, по табл. 129 [бар] принимаем KVВ = 1,2;
KVф– коэффициент, учитывающий конфигурацию поверхности, по табл. 118 [бар] принимаем KVф =1,0;
KVп– коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности, по табл. 118 [бар] принимаем КVп = 0,8;
KVо– коэффициент, учитывающий влияние СОЖ, КVо = 1,0.
V = 130× 0,67×1,0×1,2× 1,0×0,8= 83,6 м/мин;
Частоту вращения шпинделя определяем по формуле (6. 5):
n = 1000V/pd, (6.5)
n5 = 1000×83,6/3,14×100= 266 об/мин.
Окончательно принимаем частоту вращения шпинделя для обработки всех поверхностей по паспортным данным, такой частотой вращения является:
nф = 300 об/ми.
Определим фактическую скорость резания согласно принятой частоты вращения шпинделя по формуле (6.6):
Vф= π·d·n/1000, м/мин; (6.6)
Vф = 3,14·100·300/1000 = 94.2 м/мин.
переход 2 (сверление центровых отверстий 48 и 49):
глубина резания: t = 2 мм;
подача на оборот:
Подачу на оборот расчитываем по формуле (6.7):. Sо=SОт×КSо, (6.7)
где SОт — табличная подача на оборот, SОT= 0,07 мм/об;
КSо – общий поправочный коэффициент на подачу:
КSо = КSl× KSж×КSи×KSd× KSм, (6.8)
КSl — коэффициент, учитывающий глубину сверления, по табл. 65 [бар] принимаем КSl=1,0;
КSЖ — коэффициент, учитывающий глубину сверления, по табл. 65 [бар] принимаем КSЖ=1,0;
КSи — коэффициент, учитывающий материал инструмента, по табл. 65 [бар] принимаем КSи = 1,0;
КSd — коэффициент, учитывающий тип отверстия, по табл. 65 [бар] принимаем КSd = 0.5;
КSм – коэффициент, учитывающий группу обрабатываемого материала и группу подач, по табл. 65 [бар] принимаем КSм = 1,0;
Sо= 0,07×1,0×1,0×1,0×0,5 ×1,0= 0,035 мм/об.    продолжение
--PAGE_BREAK--
Скорость резания определяем по формуле (6.9):
V = Vт×Kv, (6.9)
где Vт – табличное значение скорости резания, по табл. 66 [бар] принимаем в зависимости от диаметра сверла и подачи: Vт = 46 м/мин,
KV– общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания, определяем по формуле (6.10):
Kv = KVм×KVи×KVm×KVж×KVп×KVо×KVφ, (6.10)
КVм – коэффициент обрабатываемости материала, по табл. 67 [бар] принимаем КVм = 0,67;
КVи– коэффициент, учитывающий стойкость инструмента, по табл. 67 [бар] принимаем КVи = 0,91;
KVm– коэффициент, учитывающий фактическую стойкость инструмента, по табл. 67 [бар] принимаем КVm = 1,0;
KVd– коэффициент, учитывающий обрабатываемого отверстия, по табл. 67 [бар] принимаем KVd = 0,9;
KVl– коэффициент, учитывающий длину сверления, по табл. 67 [бар] принимаем КVl = 1.0;
KVо– коэффициент, учитывающий влияние СОЖ, КVо = 1,0.
V1 = 46× 0,67×0,91×1,0 0,9×1,0×1,0= 25,24 м/мин;
Частоту вращения шпинделя определяем по формуле (6.2):
n1 = 1000×25,24/3,14×4= 2009,5 об/мин;
Окончательно принимаем частоту вращения шпинделя для обработки всех поверхностей по паспортным данным, такой частотой вращения является: nф = 2000 об/мин.
Определим фактическую скорость резания согласно принятой частоты вращения шпинделя по формуле (6.3.):
Vф = 3,14·4·2000/1000 = 25,12 м/мин.
Операция 010 Токарная
Установ А (наружное точение торцов 46 и 50, шеек 11 и 131)
1) глубина резания: tА1 = tА3 = 3 мм; tА2 = 1,95 мм; tА4 = 1,75 мм.
2) подача на оборот по формуле (6.7):
SОT1= SОT2= SОT3= SОT4=0,38 мм/об;
КSо – общий поправочный коэффициент на подачу:
КSо = КSп×КSи×KSф×KSз×KSж×KSм, (6.11)
где КSп — коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности по табл. 30 [бар] принимаем КSп1 = 0,8; КSп2-4 = 1,0;
КSи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, по табл. 30 [бар] принимаем КSи = 1,5;
KSф– коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности, по табл. 30 [бар] принимаем КSф = 1,0;
KSз– коэффициент, учитывающий влияние закалки, принимаем равным 1,0- т.к. термическая обработка происходит после 010 операции;
KSж– коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, по табл. 30 [бар] принимаем КSж1-2=0,62; КSж3-4=0,45;
KSм– коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали, по табл. 30 [бар] принимаем КSм = 1,07;
Sо1= 0,38×0,8×1,5×1,0××0,62×1,07 = 0,303 мм/об.
Sо2= 0,38×1,0×1,5×1,0××0,62×1,07 = 0,378 мм/об.
Sо3,4= 0,38×1,0×1,5×1,0××0,45×1,07 = 0,274 мм/об.
3) скорость резания определяем по формуле:
V = Vт×Kv, (6.12)
где Vт – табличное значение скорости резания, по табл. 36 [бар] принимаем в зависимости от Sо: Vт1,3 = 182 м/мин, Vт2,4 = 192 м/мин (установ Б);
KV– общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания:
Kv = KVм×KVи×KVm×KVж×KVп×KVо×KVφ, (6.13)
где КVм – коэффициент обрабатываемости материала, по табл. 37 [бар] принимаем КVм = 0,67;
КVи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, по табл. 37 [бар] принимаем КVи =1,0;
KVm– коэффициент, учитывающий вид обработки, по табл. 37 [бар] принимаем КVm = 1,0;
KVж– коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, по табл. 37 [бар] принимаем КVж1,2 =0,61; КVж3,4 =0,45
KVп– коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности, по табл. 35 [бар] принимаем КVп1 = 0,85; КVп2-4 = 1,0;
KVо– коэффициент, учитывающий влияние СОЖ, КVо = 1,0;
KVφ– коэффициент, учитывающий влияние угла в плане, по табл. 37 [бар] принимаем KVφ=0,81.
V1 = 182× 0,67×1,0×1,0×0,61×0,85×1,0×0,81= 51,21 м/мин;
V2 = 192 0,67× 1,0×1,0×0,61×1,0×1,0×0,81 = 63,56 м/мин,    продолжение
--PAGE_BREAK--
V3 = 182 0,67× 1,0×1,0×0,45×1,0×1,0×0,81 = 44,45 м/мин,
V4 = 192 0,67× 1,0×1,0×0,45×1,0×1,0×0,81 = 46,89 м/мин,
Частоту вращения шпинделя определяем по формуле (6.2):
n1 = 1000×51,21/3,14×92,2= 176,89 об/мин;
n2 = 1000×63,56 /3,14×92,2 = 219,54 об/мин;
n2 = 1000×44,45 /3,14×92,2 = 153,54 об/мин;
n2 = 1000×46,89 /3,14×92,2 = 161,96 об/мин.
Окончательно принимаем частоту вращения шпинделя для обработки всех поверхностей по паспортным данным, такой частотой вращения является: nф = 200 об/мин.
Определим фактическую скорость резания согласно принятой частоте вращения шпинделя по формуле (6.3):
Vф = 3,14·92,2·200/1000 = 57,9 м/мин;
Установ Б (наружное точение 4 и 6, торцов 3 и 5), переходы 1,2,3
глубина резания:
tБ1 = 1,865 мм; tБ2 = 1,88 мм; tБ3 = 0,735 мм.
2) подача на оборот по формуле (6.7):
SОT1= SОT2= SОT3 =0,46 мм/об;
КSо – общий поправочный коэффициент на подачу:
КSп — коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности по табл. 30 [бар] принимаем КSп1-3 = 0,8;
КSи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, по табл. 30 [бар] принимаем КSи = 1,5;
KSф– коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности, по табл. 30 [бар] принимаем КSф = 1,0;
KSз– коэффициент, учитывающий влияние закалки, принимаем равным 1,0- т.к. термическая обработка происходит после 010 операции;
KSж– коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, по табл. 30 [бар] принимаем КSж1-2=0,83; КSж3=0,62;
KSм– коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали, по табл. 30 [бар] принимаем КSм = 1,07;
Sо1= 0,46×0,8×1,5×1,0××0,83×1,07 = 0,49 мм/об.
Sо2= 0,46×0,8×1,5×1,0××0,83×1,07 = 0,49 мм/об.
Sо3= 0,46×0,8×1,5×1,0××0,62×1,07 = 0,37 мм/об.
скорость резания:
Vт – табличное значение скорости резания, по табл. 36 [бар] принимаем в зависимости от Sо: Vт1,2 = 190 м/мин, Vт3 =202 м/мин.
КVм – коэффициент обрабатываемости материала, по табл. 37 [бар] принимаем КVм = 0,67;
КVи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, по табл. 37 [бар] принимаем КVи =1,0;
KVm– коэффициент, учитывающий вид обработки, по табл. 37 [бар] принимаем КVm = 1,0;
KVж– коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, по табл. 37 [бар] принимаем КVж1,2 =0,82; КVж3=0,61
KVп– коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности, по табл. 35 [бар] принимаем КVп1-3 = 0,85;
KVо– коэффициент, учитывающий влияние СОЖ, КVо = 1,0;
KVφ– коэффициент, учитывающий влияние угла в плане, по табл. 37 [бар] принимаем KVφ=0,81.
V1 = 190× 0,67×1,0×1,0×0,82×0,85×1,0×0,81= 71,87 м/мин;
V2 = 202 0,67× 1,0×1,0×0,82×0,85×1,0×0,81 = 76,41 м/мин,
V3 = 202 0,67× 1,0×1,0×0,61×0,85×1,0×0,81 = 56,84 м/мин,
Частоту вращения шпинделя определяем по формуле (6.2):
n1 = 1000×71,87/3,14×41,2= 555,54 об/мин;
n2 = 1000×76,41/3,14×41,2 = 590,64 об/мин;
n3 = 1000×56,84/3,14×41,2 = 439,37об/мин;
Окончательно принимаем частоту вращения шпинделя для обработки всех поверхностей по паспортным данным, такой частотой вращения является: nф = 550 об/мин.
Определим фактическую скорость резания согласно принятой частоте вращения шпинделя по формуле (6.3):
Vф = 3,14·41,2·550/1000 = 71,15 м/мин.
Операция 015 Токарная
Установ А (наружное точение торцов 46 и 50, шеек 11 и 131)
1) глубина резания: t1 = 0,5 мм; t2 = 0,6 мм.
2) подача на оборот по формуле (6.7):
SОT1= SОT2 =0,38 мм/об;
КSп — коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности по табл. 30 [бар] принимаем КSп1,2 = 1,0;
КSи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, по табл. 30 [бар] принимаем КSи = 1,5;
KSф– коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности, по табл. 30 [бар] принимаем КSф = 1,0;
KSз– коэффициент, учитывающий влияние закалки, принимаем равным 1,0- т.к. термическая обработка происходит после 015 операции;
KSж– коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, по табл. 30 [бар] принимаем КSж1=0,62; КSж2=0,45;
KSм– коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали, по табл. 30 [бар] принимаем КSм = 1,07;
Sо1= 0,38×1,0×1,5×1,0××0,62×1,07 = 0,378 мм/об.
Sо2= 0,38×1,0×1,5×1,0××0,45×1,07 = 0,274 мм/об.    продолжение
--PAGE_BREAK--
3) скорость резания определяем по формуле (6.12):
Vт – табличное значение скорости резания, по табл. 36 [бар] принимаем в зависимости от Sо: Vт1,2 = 239 м/мин,
КVм – коэффициент обрабатываемости материала, по табл. 37 [бар] принимаем КVм = 0,67;
КVи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, по табл. 37 [бар] принимаем КVи =1,0;
KVm– коэффициент, учитывающий вид обработки, по табл. 37 [бар] принимаем КVm = 1,0;
KVж– коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, по табл. 37 [бар] принимаем КVж1 =0,61; КVж2 =0,45
KVп– коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности, по табл. 35 [бар] принимаем КVп1,2= 1,0;
KVо– коэффициент, учитывающий влияние СОЖ, КVо = 1,0;
KVφ– коэффициент, учитывающий влияние угла в плане, по табл. 37 [бар] принимаем KVφ=0,81.
V1 = 239× 0,67×1,0×1,0×0,61×1,0×1,0×0,81= 79,12 м/мин;
V2 = 239× 0,67×1,0×1,0×0,45×1,0×1,0×0,81= 58,36 м/мин;
Частоту вращения шпинделя определяем по формуле (6.2):
n1 = 1000×79,12/3,14×88,5= 273,29 об/мин;
n2 = 1000×58,36 /3,14×88,5 = 201,58 об/мин;
Окончательно принимаем частоту вращения шпинделя для обработки всех поверхностей по паспортным данным, такой частотой вращения является: nф = 315 об/мин.
Определим фактическую скорость резания согласно принятой частоте вращения шпинделя по формуле (6.3):
Vф = 3,14·88,5·315/1000 = 91,19 м/мин;
Установ Б (наружное точение 4 и 6, торцов 3 и 5), переходы 1,2,3
глубина резания:
t1 = 0,76 мм; t2 = 0,725 мм; t3 = 0,55 мм.
2) подача на оборот по формуле (6.7):
SОT1= SОT2= SОT3 =0,46 мм/об;
КSп — коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности по табл. 30 [бар] принимаем КSп1-3 = 1,0;
КSи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, по табл. 30 [бар] принимаем КSи = 1,5;
KSф– коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности, по табл. 30 [бар] принимаем КSф = 1,0;
KSз– коэффициент, учитывающий влияние закалки, принимаем равным 1,0- т.к. термическая обработка происходит после 015 операции;
KSж– коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, по табл. 30 [бар] принимаем КSж1-2=0,83; КSж3=0,62;
KSм– коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали, по табл. 30 [бар] принимаем КSм = 1,07;
Sо1= 0,46×1,0×1,5×1,0××0,83×1,07 = 0,61 мм/об.
Sо2= 0,46×1,0×1,5×1,0××0,83×1,07 = 0,61 мм/об.
Sо3= 0,46×1,0×1,5×1,0××0,62×1,07 = 0,46 мм/об.
скорость резания:
Vт – табличное значение скорости резания, по табл. 36 [бар] принимаем в зависимости от Sо: Vт1,2 = 202 м/мин, Vт3 =223 м/мин.
КVм – коэффициент обрабатываемости материала, по табл. 37 [бар] принимаем КVм = 0,67;
КVи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, по табл. 37 [бар] принимаем КVи =1,0;
KVm– коэффициент, учитывающий вид обработки, по табл. 37 [бар] принимаем КVm = 1,0;
KVж– коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, по табл. 37 [бар] принимаем КVж1,2 =0,82; КVж3=0,61
KVп– коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности, по табл. 35 [бар] принимаем КVп1-3 = 1,0;
KVо– коэффициент, учитывающий влияние СОЖ, КVо = 1,0;
KVφ– коэффициент, учитывающий влияние угла в плане, по табл. 37 [бар] принимаем KVφ=0,81.
V1 = 202× 0,67×1,0×1,0×0,82×1,0×1,0×0,81= 89,89 м/мин;
V2 = 202 0,67× 1,0×1,0×0,82×1,0×1,0×0,81 = 89,89 м/мин,
V3 = 223 0,67× 1,0×1,0×0,61×1,0×1,0×0,81 = 121,02 м/мин,
Частоту вращения шпинделя определяем по формуле (6.2):
n1 = 1000×89,89/3,14×40,92= 699,59 об/мин;
n2 = 1000×89,89/3,14×40,92 = 699,59 об/мин;
n3 = 1000×121,02/3,14×40,92 = 941,87 об/мин;
Окончательно принимаем частоту вращения шпинделя для обработки всех поверхностей по паспортным данным, такой частотой вращения является: nф = 1000 об/мин.
Определим фактическую скорость резания согласно принятой частоте вращения шпинделя по формуле (6.3):
Vф = 3,14·40,92·1000/1000 = 128,48 м/мин.
Операция 020 Токарная с ЧПУ
Установ А (наружное точение торцов 46,12, 9 и 50, шеек 11,10 и 13)
1) глубина резания: t1 = 0,13 мм; t2 = 0,09 мм, t3 = 0,05 мм; t4 = 2,5 мм.
2) подача на оборот по формуле (6.7):
SОT1= SОT2 = SОT3= SОT4 =0,38 мм/об;    продолжение
--PAGE_BREAK--
КSп — коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности по табл. 30 [бар] принимаем КSп1,2 = 1,0;
КSи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, по табл. 30 [бар] принимаем КSи = 1,5;
KSф– коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности, по табл. 30 [бар] принимаем КSф = 1,0;
KSз– коэффициент, учитывающий влияние закалки, принимаем равным 1,0- т.к. термическая обработка происходит после 020 операции;
KSж– коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, по табл. 30 [бар] принимаем КSж1=0,45; КSж2-4=0,62;
KSм– коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали, по табл. 30 [бар] принимаем КSм = 1,07;
Sо1= 0,38×1,0×1,5×1,0××0,45×1,07 = 0,274 мм/об.
Sо2= 0,38×1,0×1,5×1,0××0,62×1,07 = 0,378 мм/об.
Sо3= 0,38×1,0×1,5×1,0××0,62×1,07 = 0,378 мм/об.
Sо4= 0,38×1,0×1,5×1,0××0,62×1,07 = 0,378 мм/об.
3) скорость резания определяем по формуле (6.12):
Vт – табличное значение скорости резания, по табл. 36 [бар] принимаем в зависимости от Sо: Vт1-3 = 239 м/мин, Vт4 = 197 м/мин.
КVм – коэффициент обрабатываемости материала, по табл. 37 [бар] принимаем КVм = 0,67;
КVи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, по табл. 37 [бар] принимаем КVи =1,0;
KVm– коэффициент, учитывающий вид обработки, по табл. 37 [бар] принимаем КVm = 1,0;
KVж– коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, по табл. 37 [бар] принимаем КVж1 =0,45; КVж2-4 =0,61
KVп– коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности, по табл. 35 [бар] принимаем КVп1,2= 1,0;
KVо– коэффициент, учитывающий влияние СОЖ, КVо = 1,0;
KVφ– коэффициент, учитывающий влияние угла в плане, по табл. 37 [бар] принимаем KVφ=0,81.
V1 = 239× 0,67×1,0×1,0×0,45×1,0×1,0×0,81= 58,36м/мин;
V2 = 239× 0,67×1,0×1,0×0,61×1,0×1,0×0,81= 79,12м/мин;
V3 = 239× 0,67×1,0×1,0×0,61×1,0×1,0×0,81= 79,12 м/мин;
V4 = 197× 0,67×1,0×1,0×0,61×1,0×1,0×0,81= 65,21 м/мин;
Частоту вращения шпинделя определяем по формуле (6.2):
n1 = 1000×58,36/3,14×87= 213,63 об/мин;
n2 = 1000×79,12 /3,14×87 = 289,62 об/мин;
n3 = 1000×79,12/3,14×87= 289,62 об/мин;
n4 = 1000×65,21 /3,14×87 = 238,7 об/мин;
Окончательно принимаем частоту вращения шпинделя для обработки всех поверхностей по паспортным данным, такой частотой вращения является: nф = 315 об/мин.
Определим фактическую скорость резания согласно принятой частоте вращения шпинделя по формуле (6.3):
Vф = 3,14·87·315/1000 = 86,05 м/мин;
Установ Б (наружное точение 4 и 6, торцов 3 и 5), переход 1
глубина резания:
t = 0,5 мм;
2) подача на оборот по формуле (6.7):
SОT= 0,46 мм/об;
КSп — коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности по табл. 30 [бар] принимаем КSп1 = 1,0;
КSи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, по табл. 30 [бар] принимаем КSи = 1,5;
KSф– коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности, по табл. 30 [бар] принимаем КSф = 1,0;
KSз– коэффициент, учитывающий влияние закалки, принимаем равным 1,0- т.к. термическая обработка происходит после 020 операции;
KSж– коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, по табл. 30 [бар] принимаем КSж1=0,83;
KSм– коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали, по табл. 30 [бар] принимаем КSм = 1,07;
Sо= 0,46×1,0×1,5×1,0××0,83×1,07 = 0,61 мм/об.
скорость резания:
Vт – табличное значение скорости резания, по табл. 36 [бар] принимаем в зависимости от Sо: Vт =223 м/мин.
КVм – коэффициент обрабатываемости материала, по табл. 37 [бар] принимаем КVм = 0,67;
КVи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, по табл. 37 [бар] принимаем КVи =1,0;
KVm– коэффициент, учитывающий вид обработки, по табл. 37 [бар] принимаем КVm = 1,0;
KVж– коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, по табл. 37 [бар] принимаем КVж =0,82;
KVп– коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности, по табл. 35 [бар] принимаем КVп = 1,0;
KVо– коэффициент, учитывающий влияние СОЖ, КVо = 1,0;
KVφ– коэффициент, учитывающий влияние угла в плане, по табл. 37 [бар] принимаем KVφ=0,81.
V = 223× 0,67×1,0×1,0×0,82×1,0×1,0×0,81= 99,23 м/мин;    продолжение
--PAGE_BREAK--
Частоту вращения шпинделя определяем по формуле (6.2):
n1 = 1000×99,23/3,14×40,48= 780,68 об/мин;
Окончательно принимаем частоту вращения шпинделя для обработки всех поверхностей по паспортным данным, такой частотой вращения является: nф = 800 об/мин.
Определим фактическую скорость резания согласно принятой частоте вращения шпинделя по формуле (6.3):
Vф = 3,14·40,48·800/1000 = 101,68 м/мин.
Операция 035 Фрезерная
переход 1 (фрезерование паза 14,15):
глубина резания: t = 4,1 мм;
подача на оборот:
по табл. 111 [бар] с учетом исходных данных определяем табличное значение подачи SZT= 0,05 мм/зуб.
КzR — коэффициент, учитывающий шероховатость обработанной поверх-ности, по табл. 114 [бар] принимаем КzR = 0,25;
Кzф – коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности, по табл. 114 [бар] принимаем Кzф = 1,0;
КSи — коэффициент, учитывающий материал фрезы, по табл. 114 [бар] принимаем КSи=1,0;
КSzc — коэффициент, учитывающий шифр схемы фрезерования, по табл. 114 [бар] принимаем КSzc =1,0;
SZ= 0,05×0,25×1,0×1,0 = 0,0125 мм/об.
3) cкорость резания определяем по формуле:
Vт – табличное значение скорости резания, по табл. 128 [бар] принимаем в зависимости от диаметра фрезы и глубины резания: Vт = 69 м/мин;
КVм – коэффициент обрабатываемости материала, по табл. 1 [бар] принимаем КVм =0,67;
КVи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, по табл. 118 [бар] принимаем КVи = 1,0;
KVВ– коэффициент, учитывающий ширину фрезерования, по табл. 129 [бар] принимаем KVВ = 1,2;
KVф– коэффициент, учитывающий конфигурацию поверхности, по табл. 118 [бар] принимаем KVф =1,0;
KVп– коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности, по табл. 118 [бар] принимаем КVп = 1,0;
KVо– коэффициент, учитывающий влияние СОЖ, КVо = 1,0.
V = 69× 0,67×1,0×1,2× 1,0×1,0= 55,48 м/мин;
Частоту вращения шпинделя определяем по формуле (6. 5):
n5 = 1000×55,48/3,14×8= 2208,6 об/мин.
Окончательно принимаем частоту вращения шпинделя для обработки всех поверхностей по паспортным данным, такой частотой вращения является:
nф = 2200 об/мин.
Определим фактическую скорость резания согласно принятой частоты вращения шпинделя по формуле (6.6):
Vф = 3,14·8·2200/1000 = 55,26 м/мин.
переход 2 (сверление отверстия 35):
глубина резания: t = 1,25 мм.
подача на оборот:
Подачу на оборот рассчитываем по формуле (6.7): .
SОт — табличная подача на оборот, SОT= 0,06 мм/об;
КSl — коэффициент, учитывающий глубину сверления, по табл. 65 [бар] принимаем КSl=1,0;
КSЖ — коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, по табл. 65 [бар] принимаем КSЖ=1,0;
КSи — коэффициент, учитывающий материал инструмента, по табл. 65 [бар] принимаем КSи = 1,0;
КSd — коэффициент, учитывающий тип отверстия, по табл. 65 [бар] принимаем КSd = 0.5;
КSм – коэффициент, учитывающий группу обрабатываемого материала и группу подач, по табл. 65 [бар] принимаем КSм = 1,0;
Sо= 0,06×1,0×1,0×1,0×0,5 ×1,0= 0,03 мм/об.
Скорость резания определяем по формуле (6.9):
Vт – табличное значение скорости резания, по табл. 66 [бар] принимаем в зависимости от диаметра сверла и подачи: Vт = 81 м/мин,
KV– общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания, определяем по формуле (6.10):
КVм – коэффициент обрабатываемости материала, по табл. 67 [бар] принимаем КVм = 0,67;
КVи– коэффициент, учитывающий стойкость инструмента, по табл. 67 [бар] принимаем КVи = 0,91;
KVm– коэффициент, учитывающий фактическую стойкость инструмента, по табл. 67 [бар] принимаем КVm = 1,0;
KVd– коэффициент, учитывающий диаметр обрабатываемого отверстия, по табл. 67 [бар] принимаем KVd = 0,9;
KVl– коэффициент, учитывающий длину сверления, по табл. 67 [бар] принимаем КVl = 1.0;
KVо– коэффициент, учитывающий влияние СОЖ, КVо = 1,0.
V = 81× 0,67×0,91×1,0 0,9×1,0×1,0= 44,44 м/мин;
Частоту вращения шпинделя определяем по формуле (6.2):
n1 = 1000×44,44/3,14×2,5= 5661 об/мин;
Окончательно принимаем частоту вращения шпинделя для обработки всех поверхностей по паспортным данным, такой частотой вращения является: nф = 2000 об/мин.
Определим фактическую скорость резания согласно принятой частоты вращения шпинделя по формуле (6.3.):
Vф = 3,14·2,5·2000/1000 = 15,7 м/мин.
переход 3 (зенкерование отверстия 35):
глубина резания: t = 0,75 мм.
подача на оборот:
Подачу на оборот рассчитываем по формуле (6.7): .
SОт — табличная подача на оборот, SОT= 1,5 мм/об;
КSd — коэффициент, учитывающий тип отверстия, по табл. 65 [бар] принимаем КSd = 0.5;
КSм – коэффициент, учитывающий группу обрабатываемого материала и группу подач, по табл. 65 [бар] принимаем КSм = 0,40;
Sо= 1,5×0,5×0,40= 0,3 мм/об.
Скорость резания определяем по формуле (6.9):
Vт – табличное значение скорости резания, по табл. 66 [бар] принимаем в зависимости от диаметра сверла и подачи: Vт = 22 м/мин,
KV– общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания, определяем по формуле (6.10):
КVм – коэффициент обрабатываемости материала, по табл. 67 [бар] принимаем КVм = 0,67;
КVи– коэффициент, учитывающий стойкость инструмента, по табл. 67 [бар] принимаем КVи = 0,91;    продолжение
--PAGE_BREAK--
KVm– коэффициент, учитывающий фактическую стойкость инструмента, по табл. 73 [бар] принимаем КVm = 1,0;
KVd– коэффициент, учитывающий диаметр обрабатываемого отверстия, по табл. 73 [бар] принимаем KVd = 0,9;
KVп– коэффициент, учитывающий состояние поверхности отверстия, по табл. 75 [бар] принимаем КVl = 1.0;
KVо– коэффициент, учитывающий влияние СОЖ, КVо = 1,0.
V = 22× 0,67×0,91×1,0 0,9×1,0×1,0= 12,07 м/мин;
Частоту вращения шпинделя определяем по формуле (6.2):
n1 = 1000×12,07/3,14×4= 961 об/мин;
Окончательно принимаем частоту вращения шпинделя для обработки всех поверхностей по паспортным данным, такой частотой вращения является: nф = 1000 об/мин.
Определим фактическую скорость резания согласно принятой частоте вращения шпинделя по формуле (6.3.):
Vф = 3,14·4·1000/1000 = 12,56 м/мин.
Операция 35 Плоскошлифовальная
Переход 1 (плоское шлифование):
а) глубина резания: t = 0,001 мм;
б) поперечная подача:
SВ=SВт×КSВ, (6.14)
вертикальная подача:
St=Stт×КSt, (6.15)
KSB(KSt) = KM×KН×KВ×KD×KT×KlTKl, (6.16)
где SВт – табличное значение вертикальной подачи;
Stт – табличное значение поперечной подачи;
Kм– коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали;
Км = 1,0;
КН — коэффициент, учитывающий ширину детали, КН =0,63;
КВ– коэффициент, учитывающий диаметр шлифовального круга, КВ = 0,5;
КD– коэффициент, учитывающий диаметр шлифовального круга, КD = 0,5;
KT – коэффициент, учитывающий стойкость круга KT = 0,74;
KlT – коэффициент, учитывающий точность обработки, KlT = 0,75;
Kl – коэффициент, учитывающий длину обрабатываемой поверхности, Kl =0,85;
KSB= 1,0×1,0×0,63×0,5×0,74×0,75 ×0,85=0,15
SВ=0,004×0,15=0,001мм.
St=0,013×0,15=0,002 мм.
в) скорость резания:
V= 30 м/с.
Операция 055 Круглошлифовальная.
Установ А и Б (круглое наружное шлифование):
а) глубина резания: t = 0,001 мм;
б) радиальная подача:
St=StТ×КSt, (6.17)
KSt= KM×KR×KD×KVк×KT×KlTKh, (6.18)
где Kм– коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали;
Км = 1,0;
КR — коэффициент, учитывающий ширину детали, КН =0,85;
КD– коэффициент, учитывающий диаметр шлифовального круга, КD = 0,42;
KVк – коэффициент, учитывающий скорость круга, KVк = 1,0;
KT – коэффициент, учитывающий стойкость круга, KT = 0,74;
KlT – коэффициент, учитывающий точность обработки, KlT = 0,75;
Kh – коэффициент, учитывающий припуск на обработку, Kh =1,16;
KSt = 1,0×0,85×0,42×0,74×0,7×1,16 =0,21.
St=0,003×0,21=0,001 мм.
в) скорость резания:
V= 30 м/с.
г) частота вращения шпинделя:
n = 1000 об/мин.
Операция 055 Круглошлифовальная.
Установ А и Б (круглое наружное шлифование):
а) глубина резания: t = 0,001 мм;
б) радиальная подача:
Kм– коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали;
Км = 1,0;
КR — коэффициент, учитывающий ширину детали, КН =0,85;
КD– коэффициент, учитывающий диаметр шлифовального круга, КD = 0,42;
KVк – коэффициент, учитывающий скорость круга, KVк = 1,0;
KT – коэффициент, учитывающий стойкость круга, KT = 0,74;
KlT – коэффициент, учитывающий точность обработки, KlT = 0,75;
Kh – коэффициент, учитывающий припуск на обработку, Kh =1,16;
KSt = 1,0×0,85×0,42×0,74×0,7×1,16 =0,21.    продолжение
--PAGE_BREAK--
St=0,003×0,21=0,001 мм.
в) скорость резания:
V= 30 м/с.
г) частота вращения шпинделя:
n = 1000 об/мин.
Расчет режимов резания на 025 и 030 операцию ведем по [Косилова 2].
Операция 025 Токарная
Установ А: переход 1 (сверление отв.), переход 2 (зенкерование), переход 3 (нарезание резьбы метчиком); установ Б: переход 1 (сверление):
глубина резания:
для установа А: t1 = 6 мм; t2 = 1 мм;
для установа Б: t = 3 мм;
2) подача на оборот:
для установа А: S1=0,17 мм/об; S2=0,5 мм/об; S3=0.9 мм/об;
для установа Б: S1=0,11 мм/об
Скорость резания по формуле при сверлении V, м/мин:
/>, (6.19)
Скорость резания по формуле при зенкеровании V, м/мин:
/>, (6.20)
Скорость резания по формуле при нарезании резьбы метчиком V, м/мин:
/>, (6.21)
где СV, m, x,y – коэффициент и показатели степени при обработке сверлами, зенкерами, нарезании резьбы метчиком, принимаем по табл. 49,29 [т.2ко];
T – стойкость инструмента, мин принимаем: для установа А: T1=45 мин,, T2=30 мин, T3=90 мин; для установа Б: T1=45 мин.
/>, (6.22)
где KMV –коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки, табл.1;
KиV –коэффициент, учитывающий материал инструмента, табл.6[кос];
KlV –коэффициент, учитывающий глубину сверления, по табл. 31[кос];
Для установа А: переход 1- СV=7,0;q=0.40; y=0.70; m=0.20, KV=1,0
переход 2- СV=16,3; x=0,2; y=0.5; m=0.3, q=0,3;KV=0,705;
переход 3- СV=64,8; q=1,2,y=0,5; m=0,90, KV=1,0.
Для установа Б: СV=7,0;q=0.40; y=0.70; m=0.20, KV=1,0
Для установа А: переход 1-/>
переход 2-/>;
переход 3- />
Для установа Б: />
Частота вращения шпинделя:
Для установа А: переход 1- n1 = 1000×30,12/3,14×11,6= 826,9 об/мин;;
переход 2- n2 = 1000×26,15/3,14×18=462,67 об/мин;;
переход 3- n3 = 1000×23,48/3,14×12= 623,14 об/мин;
для установа Б: n1 = 1000×23,18/3,14×6= 1230 об/мин.
Окончательно принимаем частоту вращения шпинделя для обработки всех поверхностей на установе А: по паспортным данным, такой частотой вращения является: nф = 800 об/мин, на установе Б nф = 1200 об/мин
Определим фактическую скорость резания согласно принятой частоты вращения шпинделя по формуле(6.7.):
Для установа А: переход 1- Vф = 3,14·11,6·800/1000 = 29,14 м/мин;
переход 2- Vф = 3,14·18·800/1000 = 45,22 м/мин;
переход 3- Vф = 3,14·12·800/1000 = 30,14 м/мин;
Для установа Б: Vф = 3,14·6·1230/1000 = 23,17 м/мин
Операция 030 Сверлильно-фрезерно-расточная:
переход 1 (сверление), переход 2 (зенкерование), переход 3 (нарезание резьбы метчиком), переход 4 (сверление):
глубина резания:
t1 = 1,75 мм; t2 = 2.25 мм; t4 = 4 мм.
2) подача на оборот:
S1=0,07 мм/об; S2=0,5 мм/об; S3=0,9 мм/об; S3=0,14 мм/об;
Скорости резания рассчитываем по формуле (6.19) при сверлении, (6.20) при зенкеровании и (6.21) при нарезании резьбы.
T –принимаем: для T1=45 мин, T2=30 мин, T3=90 мин, T4=45 мин.
переход 1- СV=7,0;q=0.40; y=0.70; m=0.20,KV=1,0
переход 2- СV=16,3; x=0,2; y=0.5; m=0.3, q=0,3;KV=0,705;
переход 3- СV=64,8; q=1,2,y=0,5; m=0,90,KV=1,0.
переход 4 -СV=7,0;q=0.40; y=0.70; m=0.20,KV=1,0
переход 1-/>
переход 2-/>
переход 3- />
переход 4 — />
Частота вращения шпинделя:
Для установа А: переход 1- n1 = 1000×4,96/3,14×3,5= 451,3 об/мин;;
переход 2- n2 = 1000×12,77/3,14×4,5=903,75 об/мин;;    продолжение
--PAGE_BREAK--
переход 3- n3 = 1000×6,28/3,14×4= 500 об/мин;
переход 4- n4 = 1000×29,74/3,14×8= 1183,9 об/мин;
Окончательно принимаем частоту вращения шпинделя для обработки поверхностей по паспортным данным, такими частотами вращения являются: nф1 = 500 об/мин; nф2 = 900 об/мин; nф3 = 500 об/мин; nф4 = 1200 об/мин.
Определим фактическую скорость резания согласно принятой частоты вращения шпинделя по формуле(6.):
Для установа А: переход 1- Vф = 3,14·3,5·500/1000 = 5,49 м/мин;
переход 2- Vф = 3,14·4,5·900/1000 = 12,7 м/мин;
переход 3- Vф = 3,14·4·500/1000 = 6,28 м/мин;
переход 4 — Vф = 3,14·8·1200/1000 = 30,14 м/мин.
переход 5, 6 (фрезерование):
глубина резания:
t = 11;
2) подача на зуб:
Sz = 0.04 мм/зуб;
скорость резания:
/>(6.24)
где СV, m, x,y – коэффициент и показатели степени при обработке фрезами, принимаем по табл. 39 [т.2ко];
B – ширина фрезерования, мм;
z – количество зубьев, шт.
/>, (6.25)
где KMV –коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки, табл.1;
KиV –коэффициент, учитывающий материал инструмента, табл.6[кос];
KlV –коэффициент, учитывающий глубину сверления, по табл. 31[кос];
/>.
Стойкость фрез: Т = 80 мин.
СV=46,7;q=0,45; y=0.5; х = 0,5, m=0.33, u = 0.1, p = 0.1.
/>
Частота вращения шпинделя:
n5,6 = 1000×41,2/3,14×22= 596 об/мин;;
Окончательно принимаем частоту вращения шпинделя для обработки всех поверхностей, по паспортным данным, такой частотой вращения является: nф = 600 об/мин
Определим фактическую скорость резания согласно принятой частоты вращения шпинделя по формуле(6.7.):
Vф = 3,14·22·600/1000 = 41,44 м/мин.
Составим сводную таблицу по режимам резания:
Таблица 6.7. Сводная таблица по режимам резания
№
Название операции
№ переход, установа
Глубина резания
t, мм
Стойкость инструмент
T, мин
Подача на оборот So, мм/об
Минутная подача Sмин = Son мм/мин
Скорость резания V, м/мин
Частота вращения шпинделя n, об/мин
005
Фрезерно-центровальная
1
1
60
0,035
11.025
94,2
315




2
2
45
0,035
70
25,12
2000
010


Токарная


А-1
3
60
0,303
60,6
57,9
200




2
1,95
60
0,378
75,6
57,9
200




3
3
60
0,274
54,8
57,9
200




4
1,75
60
0,274
54,8
57,9
200




Б-1
1,865
60
0,49
269,5
71,15
550




2
1,88
60
0,49
269,5
71,15
550




3
0,735
60
0,37
203,5
71,15
550
015
Токарная
А-1
0,5
60
0,378
119,07
91,19
315




2
0,6
60
0,274
86,31
91,19
315




Б-1
0,76
60
0,61
610
12,8,48
1000




2
0,725
60
0,61
610
128,48
1000




3
0,55
60
0,46
460
128,48
1000
020
Токарная с ЧПУ
А-1
0,13
60
0,274
86,31
86,05
315




2
0,09
60
0,378
119,07
86,05
315

    продолжение
--PAGE_BREAK--


3
0,05
60
0,378
119,07
86,05
315




4
2,5
60
0,378
119,07
86,05
315




Б
0,5
60
0,61
488
101,68
800
025
Токарная
А-1
6
45
0,17
136
29,14
800




2
-
90
0,9
720
30,14
800




Б
3
45
0,11
132
23,17
1200
030
Сверлильно-фрезерно-расточная
1
1,75
45
0,07
35
5,49
500




2
2,25
30
0,5
450
12,7
900




3
-
90
0,9
450
6,28
500




4
4
45
0,14
168
30,14
1200




5
11
80
0,04
24
41,4
600




6
11
80
0,04
24
41,4
600
035
Фрезерная
1
4,1
80
0,0125
27,5
55,26
2200




2
1,25
45
0,03
60
15,7
2000




3
0,75
30
0,3
300
12,56
1000
050
Плоскошлифовальная
1
0,001
60
0,001
0,002
0,03
30
1000
055
Круглошлифовальная
А
0,001
60
0,001
0,03
30
1000




Б
0,001
60
0,001
0,03
30
1000
060
Круглошлифовальная
А
0,001
60
0,001
0,03
30
1000




Б
0,001
60
0,001
0,03
30
1000
6.2 Расчет технических норм времени
В серийном производстве, когда обработка заготовки идет периодически повторяющимися партиями, за норму времени принимают штучно-калькуляционное время:
/>( 6.26)
где Тп.з. – подготовительно-заключительное время, мин;
n – объем партии запуска заготовок, n=% шт;
Тшт – штучное время, мин.
/>( 6.27)
где То – основное технологическое время, мин;
Тв – вспомогательное время, мин;
Тоб – время обслуживания, мин;
Тпер – время перерывов в работе, мин.
Основное технологическое время – время, в течение которого происходит непосредственное воздействие инструмента на заготовку и изменение ее состояния. При станочной обработке:
/>( 6.27)
где Lр.х. – длина рабочего хода, мм;
i – число рабочих ходов;
Sмин – минутная подача инструмента, мм/мин.
/>( 6.28)
где l – длина обрабатываемого участка, мм;
lвр – длина участка врезаемого инструмента, мм;
lпер – длина участка перебега инструмента, мм.
Сумма основного и вспомогательного времени составляет оперативное время:
/>( 6.29)
При расчете основного технологического времени воспользуемся данными таблицы 6.7, вспомогательное, время обслуживания, время перерывов, подготовительно-заключительное время назначаем по [горбац]. Штучно-калькуляционное время рассчитываем только на отдельные установы.
Операция 005 Фрезерно-центровальная
переход 1: />
переход 2: />
Оперативное время:
/>/>
Штучно-калькуляционное время:
/>
/>
/>
/>
/>    продолжение
--PAGE_BREAK--
Операция 010 Токарная
Установ А, переход 1: />
Установ А, переход 2: />
Установ А, переход 3: />
Установ А, переход 4: />
Оперативное время на установ А:
/>
/>
Установ Б, переход 1: />
Установ Б, переход 2: />
Установ Б, переход 3: />
Оперативное время на установ Б:
/>
/>
Штучно-калькуляционное время:
/>
/>
/>
/>
/>
Операция 015 Токарная
Установ А, переход 1: />
Установ А, переход 2: />
Оперативное время на установ А:
/>/>
Установ Б, переход 1: />
Установ Б, переход 2: />
Установ Б, переход 3: />
Оперативное время на установ Б:
/>
/>
Штучно-калькуляционное время:
/>
/>
/>
/>
/>
Операция 020 Токарная
Установ А, переход 1: />
Установ А, переход 2: />
Установ А, переход 3: />
Установ А, переход 4: />
Оперативное время на установ А:
/>
/>
Установ Б: />
Оперативное время на установ Б:
/>/>
Штучно-калькуляционное время:
/>
/>
/>
/>
/>
Операция 025 Токарная
Установ А, переход 1: />
Установ А, переход 2: />
Установ А, переход 3: />
Оперативное время на установ А:
/>
/>
Установ Б: />
Оперативное время на установ Б:
/>/>
Штучно-калькуляционное время:
/>
/>
/>
/>
/>
Операция 030 Сверлильно-фрезерно-расточная
переход 1: />
переход 2: />
переход 3: />
переход 4: />
переход 5: />
переход 6: />
Оперативное время:
/>
/>
Штучно-калькуляционное время:
/>/>
/>
/>
/>
Операция 035 Фрезерная
переход 1: />
переход 2: />
переход 3: />
Оперативное время:
/>
/>
Штучно-калькуляционное время:
/>/>
/>
/>    продолжение
--PAGE_BREAK--
/>
Операция 035 Плоскошлифовальная.
/>( 2.4.36)
где n2х – число двойных ходов стола в мин;
S2х – подача на двойной ход стола, мм/дв;
К – коэффициент, учитывающий выхаживание и доводку при шлифовании К = 1,2…1,5.
Q – число одновременно обрабатываемых деталей.
/>.
Штучно-калькуляционное время:
/>/>
/>/>
/>
/>
/>
Операция 040 Круглошлифовальная.
/>( 2.4.37)
где Sв – вертикальная подача, мм/об;
Вк – ширина шлифовального круга, мм;
nД – частота вращения детали, об/мин;
i – число проходов инструмента,
/>( 2.4.38)
где Z – припуск на сторону, мм.
/>
Штучно-калькуляционное время:
/>/>
/>/>
/>
/>
/>
Операция 060 Круглошлифовальная.
/>
Штучно-калькуляционное время:
/>/>
/>/>
/>
/>
/>
Сведем рассчитанные нормы времени в таблицу 6.8 технических норм времени:
Таблица 6.8. Технические нормы времени
Номер и наименование операции, установа
То
Тв
ТоП
Тоб
Тпер
Тшт
Тп.з.
n
Тш.К.
005 Фрезерно-центровальная
8,627
0,113
8,74
0,699
0,175
9,614
22
54
10,02
010 Токарная
9,79
0,776
1,01
1,11
10,8
1,886
0,89
0,25
13,83
8,5
54
13,98
015 Токарная
3,44
0,339
0,91
0,91
4,35
1,249
0,39
0,11
6,099
8,5
54
6,26
020 Токарная с ЧПУ
2,41
0,44
0,91
0,94
3,35
1,19
0,32
0,09
4,95
8,5
54
5,10
025 Токарная
0,8
0,93
0,85
0,99
1,65
1,92
0,25
0,07
3,89
9,5
54
9,67
030 Сверлильно-фрезерно-расточная
4,956
0,83
5,786
0,41
0,12
6,316
7,5
54
6,45
035 Фрезерная
2,78
0,73
3,51
0,25
0,07
3,83
7,5
54
3,97
050 Плоскошлифовальная
1,43
0,65
2,08
0,17
0,04
2,29
9,19
54
2,46
055 Круглошлифовальная
0,19
0,70
0,89
0,08
0,08
0,99
9,37
54
1,16
060 Круглошлифовальная
0,19
0,70
0,89
0,08
0,08
0,99
9,37
54
1,16
7. Линейная оптимизация режимов резания на токарной операции
7.1 Исходные данные
Переход чистового точения цилиндрических пов. Æ46,8985-0,025 мм, Æ40,480-0,025 мм, Æ30,352-0,069 мм на токарно-винторезном станке с ЧПУ 16К20Ф3 Резом-вставкой для контурного точения с углом в плане 93º, ТУ-2-035-892-82, Т15К6 с углом в плане – />= 930.
обрабатываемый материал – сталь 30ХМ;
предел прочности материала инструмента/>= 690 МПа;
диаметр обрабатываемой поверхности – Æ46,8985-0,025 мм;
режущий инструмент – резец-вставка (ТУ-2-035-892-82); материал режущей части – Т15К6:
главный угол в плане – />= 930;
6) глубина резания – t = 0,13 мм;    продолжение
--PAGE_BREAK--
7) оборудование – токарный — винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3:
7.1) мощность электродвигателя />= 10 кВт;
7.2) Подача минимальная продольная (минутная) /> = 3 мм/мин;
Подача максимальная продольная (минутная) />= 1200 мм/мин;
7.3) Частота вращения минимальная /> = 12,5 об/мин;
Частота вращения максимальная />= 2000 об/мин.
7.2 Расчет ограничений:
7.2.1 Ограничение по кинематике станка
а) Рассчитаем ограничения, устанавливающие связь между расчетной подачей и кинематическими, соответственно минимальными и максимальными, возможностями станка:/>
/>> />, мм/об; />; />;
/>/>, мм/об; />; />;
/>; />
/>; />
/>.
б) Рассчитаем ограничения, устанавливающие связь между скоростью резания и кинематическими, соответственно минимальными и максимальными, возможностями станка:/>
/>, />, />,
/>/>/>
/>.
7.2.2 Ограничение по мощности привода главного движения:
/>(7.1)
/>(7.2)
/>
/>
/>
/>
/>
7.2.3 Ограничение по температуре в зоне резания:
/>(7.3)
/>
/>
7.2.4 Ограничение по прочности инструмента:
/>, (7.4)
где /> – напряжения, возникающие в процессе обработки;
/> – предел прочности материала инструмента />
/>(7.5)
/>
/>
/>
7.2.5 Ограничение по стойкости инструмента:
/>,
где Сv=420, табл.17, стр.269[кос];
x=0.15, табл.17, стр.269[12];
y=0.2, табл.17, стр.269[12];
m=0.2, табл.17, стр.269[12];
KV=1,3.
/>
7.2.6 Расчет целевой функции
/>(7.6)
/>/>
/>
7.3 Решение графическим методом
Система ограничений:
/>(7.7)
На графике (см. лист графической части № 05.М15.269.69.000) построим систему ограничений и целевую функцию.
Найдем оптимальную точку, т.е. ту, в которой целевая функция Z будет максимальной. Рассмотрим точки фигуры, наиболее удаленные от начала координат – точки B и C.
Определим их координаты:
т. B: />/>
т. С:/>/>
Найдем значение целевой функции в этих точках:
/>
/>
ZB®max Þ т. B – оптимальная.
Рассчитаем скорость резания и подачу, используя полученные данные:
/>
Отсюда: />/>/>
8. Расчет и проектирование станочного приспособления
Произведем описание конструкции и расчет магнитной плиты с постоянными магнитами для обработки детали на плоскошлифовальной операции.
8.1 Сбор исходных данных
Вид и материал заготовки – поковка, сталь 30ХМ ГОСТ 4543-71, твердость НRС 22…29.
Материал и геометрия инструмента – Электрокорунд белый, круг шлифовальный с односторонней выточкой 250х20х50 25А 20 С1 6 К5 35м/с 1 кл А ГОСТ 2424-75 .
Режимы резания (см. п. 6): глубина t=0,001 мм, подача S= 0,001 мм/об, скорость круга V = 30 м/с.
Тип приспособления — одноместное универсальное сборочное (УСП).
Металлообрабатывающий станок – плоскошлифовальный станок 3П732 (габариты стола 1250х320).
8.2 Расчет плиты с постоянными оксидно-бариевыми магнитами
Расчет будем вести по методике изложенной в [О.Я. Константинов Магнитная технологическая оснастка Ленинград, Машиностроение, 1974, 384 с.].
8.2.1 Назначим в качестве исходных данных основные параметры плиты
— ширина магнита bм = 19 см;
— длина магнита lм = 2 см;    продолжение
--PAGE_BREAK--
— высота магнита aм = 5 см;
— толщина полюсников силового блока (стали) aст = 0,7 см;
— высота адаптерной плиты aa = 1 см;
— ширина полюса aп = 0,7 см;
— длина полюса bп = bм = 19 см;
— поперечное сечение детали в см2:
/>(8.1)
где h – толщина детали, см, h = 20,45 см;
/>
— рабочий зазор dр = 0,02 мм = 0,002 см;
— площадь поперечного сечения рабочего зазора:
/>(8.2)
/>
— магнитная индукция в нейтральном сечении магнита:
Bмi = 3000 Гс;
— площадь поперечного сечения магнита Sм, проходящего через lм/2:
/>(8.3)
/>
— полный магнитный поток:
/>(8.4)
/>
8.2.2 Расчет проводимости утечки системы
Суммарная проводимость путей потока утечки, не попадающего в сталь:
/>, (8.5)
где />
/>
Суммарная проводимость путей потока утечки на участке адаптерной плиты:
/>, (8.6)
где />
/>
8.2.3 Расчет абсцисс кривой намагниченной системы
Поток утечки, не попадающей в сталь полюсников Фу2, в Мкс:
Фу2 = 0,1Фмi (8.7)
Фу2 = 0,1×3000 = 300 Гс;
— магнитный поток, проходящий по стали полюсников на участке aм:
Фст1 = Фмi — Фу2 (8.8)
Фст1=3000-300 = 2700 Гс;
— сопротивление стали полюсников на участке aм в 1/см:
/>(8.9)
/>
— поток утечки на участке адаптерной плиты Фу1, в Мкс:
Фу1 = 0,1Фст (8.10)
Фу1 =0,1×2700 = 270 Гс;
— магнитный поток, проходящий по стали полюсников адаптерной плиты, Фст2, в Мкс:
Фст2 = 0,9Фст1 (8.11)
Фст2 = 0,9×2700 = 2430 Гс;
— магнитное сопротивление Ry1 пути потока утечки Фу1 в 1/см:
/>(8.12)
/>
— магнитное сопротивление стали полюсников адаптерной плиты Ra в 1/см:
/>(8.13)
где mст – магнитная проницаемость стали полюсников адаптерной плиты, определяется по кривым намагничивания B = f(Н), при этом
/>
mст = 3000
/>
— магнитное сопротивление рабочего зазора Rd в 1/см
/>(8.14)
/>
— магнитная проницаемость стали детали mд – определяется по кривой намагничивания детали, при этом
/>
mд = 3000
— магнитное сопротивление стали детали в 1/см:
/>(8.15)
/>
— эквивалентное сопротивление разветвленного участка цепи в зоне адаптерной плиты (между точками 1-2) Rэ в 1/см:
/>(8.16)
/>
— эквивалентная проводимость разветвленного участка цепи в зоне адаптерной плиты (между точками 1-2):
/>(8.17)
/>
— магнитное сопротивление пути прохождения потока Rэо по системе (между точками 1-2), исключая путь с Gy2, в 1/см:
/>(8.18)
/>
— эквивалентная проводимость пути прохождения магнитного потока 9между точками 1-2) Gэо в см:
/>(8.19)
/>
— полная проводимость магнитной системы:
/>(8.20)
/>
— абсцисса рассчитываемой точки кривой намагничивания Hмiв Э:
/>(8.21)
/>Э.
8.2.4 Расчет усилия притяжения детали
Полная проводимость элементарной магнитной системы в см:
/>(8.22)
/>
— эквивалентная проводимость пути прохождения магнитного потока (между точками 1-2) Gэо в см:
/>(8.23)
/>;
— магнитный поток, проходящий по стали полюсников на участке ам в Мкс:
/>(8.24)    продолжение
--PAGE_BREAK--
/>
— сопротивление стали полюсников на участке aм в 1/см:
/>
— эквивалентное сопротивление разветвленного участка цепи в зоне адаптерной плиты Rэ в 1/см:
/>(8.25)
/>;
— эквивалентная проводимость разветвленного участка цепи в зоне адаптерной плиты Gэ в см:
/>(8.26)
/>
— поток утечки в зоне адаптерной плиты Фу1, в Мкс:
/>(8.27)
/>
— полезный магнитный поток, проходящий по стали полюсников адаптерной плиты Фу1, в Мкс:
/>(8.28)
/>Мкс;
— магнитная индукция в рабочем зазоре Bd в Гс:
/>(8.29)
/>
— удельная сила притяжения на полюсе:
/>(8.30)
/>
— полная сила притяжения детали Q в кгс:
/>(8.31)
где/>
— удельная сила притяжения детали pуд, отнесенная к площади опорной поверхности детали в кгс/см2:
/>(8.32)
/>
8.3 Описание конструкции и принципа работы приспособления
Магнитная плита с продольным расположением постоянных магнитов предназначена для закрепления вала при обработке на плоскошлифовальном станке. Плита состоит из корпуса 1, в котором при помощи винта 5 перемещается магнитный блок. Корпус плиты закрыт верхней адаптерной крышкой 2. На боковой стене корпуса имеются два винта 16 для регулировки по ширине. Магнитный блок состоит из магнитов 9, магнитопроводящих пластин 8, разделенных магнитоизолирующим материалом 7 и защитной плитой 6. Адаптерная крышка состоит из вставок 3, отделенных от нее диамагнитным материалом и двух упоров 11 и 12. Магнитная плита работает следующим образом. Деталь устанавливают на поверхность адаптерной крышки и при помощи рукоятки 13, закрепленной на винте 5 включают силовые магниты. Магнитные блоки перемещаются до соединения с магнитосодержащими вставками 3 адаптерной крышки, и магнитный поток выходит во внешнее пространство, замыкаясь через деталь на внешнюю крышку.
9. Расчет и проектирование режущего инструмента
9.1 Обоснование необходимости проектирования
На операциях для обработки отверстий с цековками применяются последовательно сверло и зенковка. Недостатком такого метода является низкая производительность вследствие необходимости смены инструментов.
Поэтому, основная задача проектирования – создание конструкции комбинированного инструмента для обработки отверстия с цековкой с целью устранения указанного выше недостатка. Проектирование будем вести, руководствуясь [Фельдштейн, Алексеев].
9.2 Проектирование и расчет комбинированного сверла
В качестве объекта проектирования примем сверло для обработки отверстия, используемое при обработке отверстия заготовки вала на 025 токарной операции.
Инструментальные материалы.
Так как диаметр обрабатываемого отверстия больше 8 мм проектируемое сверло будет изготавливаться из 2 частей: рабочей и присоединительной. Соединение будет обеспечиваться сваркой. Материал рабочей части – быстрорежущая сталь Р6М5, присоединительной (хвостовика) – сталь 40Х.
2. Геометрические параметры комбинированного сверла.
1) Диаметр рабочей части сверла: так как цель проектирования – разработать инструмент, обрабатывающий сразу отверстие под резьбу М12 и цековку Ç12/Ç18, рабочая часть представляет собой спиральное сверло, переходящее в зенковку. Диаметр спирального сверла: Ç11,2-0,043; диаметр зенковки: Ç11,8-0,043/Ç17,8-0,043.
2) Угол при вершине: 2f = 118Å, т.к. обрабатываемый материал относится к конструкционным сталям.
3) Угол наклона винтовой канавки:
/>, (10.1)
где wт – табличное значение угла наклона, винтовой канавки [Фельдштейн];
wт = 30Å;
d – диаметр сверла, мм; d = 11,2 мм.
/>
4) Задний угол:
/>, (10.2)
где aт – табличное значение угла наклона, винтовой канавки [Фельдштейн];
aт = 12Å.
/>.
5) Угол наклона режущей кромки зенковки: 60Å.
3. Конструктивные элементы рабочей части.
1) Ленточка сверла: ширина ленточки сверла f = 0,7 мм [Алексеев].
2) Центральный угол канавки: v = 90Å[Фельдштейн].
3) Ширина пера:
/>, (10.3)
/>
4) Толщина сердцевины сверла: k =1,8 мм [Фельдштейн].
4. Параметры присоединительной части (хвостовика).
1) Диаметр хвостовика равен диаметру конечной ступени сверла: dхв = dкон = 17,8 мм.
2) Допуск хвостовика равен допуску конечной ступени сверла: ddхв = ddкон = 0,043 мм.
3) Длина хвостовика:
/>, (10.4)
/>
4) Конус Морзе хвостовика:
/>, (10.4)
где Мкр – крутящий момент, Н×мм;
Pp – сила, действующая вдоль сверла, Н.
/>, (10.5)
где См – коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал [кос2]; Cм = 345;
S – подача, мм/об; S = 0,17 мм/об;
/>
/>, (10.6)
где Сp – коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал [кос2]; Cp = 0,0345;
S – подача, мм/об; S = 0,17 мм/об;
/>.
/>
Общая длина сверла:
/>, (10.6)
где L0– длина отверстия с учетом врезания и перебега, мм; L0= 38+5 = 43 мм;
(0,3…1)d – запас для выхода стружки из отверстия, мм;
Lк – длина стружечной канавки неполной глубины, мм; Lк = 0,5d = 5,6 мм;    продолжение
--PAGE_BREAK--
Lш – длина шейки, мм; Lш = 10 мм;
Lхв – длина хвостовика, мм; Lхв = 47 мм.
/>
Проверка сверла на прочность.
/>, (10.7)
где m = k/d, m = 0,15;
n = B/d, n = 9,73/11,2 = 0,87;
tк = 1650 МПа – предел прочности материала сверла на кручение;
q –диаметр спинки; q = 10 мм.
/>
/>, (10.8)
где K = 0,22…0,25;
F – площадь поперечного сечения рабочей части сверла;
F = 0,314d2 = 0,314×11,2 = 3,52 мм2;
sт – предел текучести при сжатии материала сверла; sт = 3 ГПа;
/>
/>, (10.9)
где h — коэффициент, учитывающий завитость сверла; h = 1,67;
E – модуль упругости материала сверла; E = 225 ГПа;
Imin – моментальный момент инерции сверла; Imin = 0,0054d4 = 0,0054×11,2 = 0,06;
l – вылет сверла из шпинделя, мм; l = L — Lхв = 114,8 – 47 = 67,8 мм.
/>
Вывод: спроектированное сверло имеет достаточный запас прочности.
Выполняем чертеж резца с указанием всех предельных отклонений и технических требований.
10. Патентные исследования повышения стойкости шлифовального круга
Задача раздела – на базе патентного поиска предложить прогрессивное техническое решение (ТР) в целях усовершенствования технологической операции и сделать вывод о возможности его использования.
10.1 Обоснование необходимости патентных исследований
В качестве объекта усовершенствования операций 55 и 60 круглошлифовальных как технологической системы примем применяемый в базовом техпроцессе режущий инструмент. Выявить прогрессивные ТР, которые могут лечь в основу усовершенствованного объекта, можно в результате патентного исследования достигнутого уровня вида техники. Использовать усовершенствованный объект можно только в том случае, если он обладает патентной чистотой в странах, где предполагается его использование. Установить, обладает ли усовершенствованный объект патентной чистотой, можно в результате его патентной экспертизы. Для решения этих задач проведем исследования достигнутого уровня вида техники и экспертизу патентной чистоты усовершенствованного объекта.
На базовом предприятии на операции 55 и 60 круглошлифовальных применяют круг шлифовальный ПП 200х32х20; 24А 25-Н С2 М1А ГОСТ 2424-83.
Это режущий инструмент, рабочая часть которого содержит классифицированные частицы абразивного материала. Твердость абразивного материала превышает твердость обрабатываемого материала. Круг состоит из связки и зерен абразивного материала. Связка влияет на геометрию рельефа рабочей поверхности инструмента, износ абразивного инструмента и параметры шероховатости обработанной поверхности. В процессе обработки каждое абразивное зерно срезает небольшой слой металла, в результате чего на поверхности детали остается царапина ограниченной длины и весьма малой площади поперечного сечения. Обработанная шлифованием поверхность детали образована совокупностью множества царапин – следов резания всех абразивных зерен, расположенных на режущей поверхности шлифовального круга.
Объект патентных исследований
/>
Рис. 10.1
10.2 Исследование достигнутого уровня техники
Недостатком применяемого объекта является низкая стойкость круга, причинами этого могут быть:
условия резания;
недостаточная жесткость абразивных сегментов;
износ вершин абразивных зерен;
низкая прочность связки.
Таким образом, целью исследования уровня вида техники является устранение указанного недостатка путем устранения какой-либо причины, вызывающей его.
Составление регламента поиска №1
Регламент поиска определяет перечень исследуемых технических решений (ИТР), их рубрику по Международной классификации изобретений (МКИ) и индекс Универсальной десятичной классификации изобретений (УДК), страны поиска, его ретроспективность (глубину), перечень источников информации, по которым предполагается провести поиск.
Объект исследования – шлифовальный круг. Он характеризуется формой элементов, их взаимным расположением и взаимосвязью, соотношением размеров элементов. Это все признаки устройства. Следовательно, как объект патентного исследования шлифовальный круг представляет устройство.
Объект содержит следующие технические решения:
1) улучшение качества обрабатываемой поверхности;
2) повышение прочности круга;
3) повышение точности профиля круга;
4) повышение стойкости круга.
Из выявленных ТР выбираем ИТР – такие ТР, совершенствование которых может обеспечить достижение сформулированной выше цели – повышения стойкости круга.
Для определения рубрики МКИ определяем ключевое слово. «Шлифовальные круги». По «Алфавитно-предметному указателю» [18] для ключевого слова определяем предполагаемую рубрику МКИ — B24 D5.
По «Указателю к МКИ» т.2 [19 ] уточняем рубрику МКИ.
В24 D5/00 – абразивные круги с цементированными вставками или круги со вставленными абразивными брусками для обработки изделий своей периферийной частью;
B24 D5/02 — сплошные круги;
B24 D5/04 – с усиливающими элементами;
B24 D5/06 –со вставными абразивными брусками;
B24 D5/08 — с усиливающими элементами;
B24 D17- не относящиеся к вышеперечисленным кругам.
Индекс УДК определяем по «Указателю к универсальной десятичной классификации» [20];
621.9 обработка резанием;
621.9.02 режущие инструменты;
621.922.079 шлифование и полирование.
В качестве стран поиска выбираем ведущие страны в области машиностроения – Россию (СССР), Японию, США, Германию, Великобританию, Францию.
Ретроспективность (глубину) поиска устанавливаем в 7-10 лет, полагая, что наиболее прогрессивное ТР содержится в изобретениях, сделанных за последние 7-10 лет.
В качестве источников информации принимаем патентные описания, бюллетень изобретений, реферативный сборник «Изобретения стран мира» соответствующих выпусков, реферативный журнал 14А «Резание металлов. Станки и инструменты», технические журналы и книги в области мехобработки.
Данные заносим в табл. «Регламент поиска».
Таблица 10.1. Регламент поиска №1,2
Объект: шлифовальный круг
Вид исследования: 1) исследование уровня вида техники 2) исследование патентной чистоты
Предмет поиска (ИТР)
Индексы МКИ(НКИ) и УДК
Страны поиска
Глубина поиска, лет
Источники информации
1
2
3
4
5
1) Шлифовальный круг
B24 D5/00
B24 D5/02
B24 D5/04
B24 D5/06
B24 D5/08
B24 D17
УДК 621.9 621.9.02
621.922.079
Россия (СССР)
США
Франция
Япония
Великобритания
Германия
10


патентные описания;

    продолжение
--PAGE_BREAK--
Бюллетени изобретений РФ;


Реф. сб. ВНИИПИ «Изобретения стран мира»; --PAGE_BREAK--
5В24 D5/00 --PAGE_BREAK--
+


-


-
+ --PAGE_BREAK--












11.5 Выбор конкретного ТР
Изучив и проанализировав сущность отобранной документации по сведениям, содержащимся в графе 3 таблицы 12.1, выясняем, что для получения требуемой шероховатости и точности шпоночных пазов наиболее близким и благоприятным для выше описанной ситуации (см. п. 12.1), а так же наиболее соответствующим идее обобщенного технического решения (см. п. 12.3), является применение метода получения шпоночных пазов при помощи фрезерования с осциллированием.
Большая номенклатура валов, работающих при помощи зацепления с различными деталями машин, путем шпоночных соединений в машиностроении определяет актуальность повышения производительности их механической обработки.
Перспективным вариантом повышения производительности обработки пазов валов сразу на полную глубину за один проход является использование мерных шпоночных фрез. Геометрия их заточки показана на рис. 12.1. Фрезы имеют нулевой передний угол и задний угол 8-12Å.
Цель настоящей работы — исследование шероховатости боковых поверхностей шпоночных пазов валов при фрезеровании мерными шпоночными фрезами.
Исследования были выполнены при фрезеровании при V = 30 м/мин, при различных подачах фрезами диаметром 12 мм. Как видно из графика (рис. 12.2), шероховатость поверхности на всех подачах находится в пределах Rz = 20…40. Для уменьшения шероховатости предложена новая геометрия заточки фрез, показанная на рис. 12.3). Результаты испытаний фрез показаны на графике (рис. 12.4). Полученные результаты указывают на то, что при фрезеровании шпоночных пазов за один проход фрезами новой геометрии при скоростях резания V = 30…45 м/мин и подачах до 0,02 мм/зуб шероховатость может быть обеспечена в пределах Rz = 10…20.
Ввиду того, что указанный метод обработки требует применения мерного инструмента, который не обеспечивает стабильности размеров получаемых пазов, исследовался метод обработки с осциллированием, позволяющий использовать немерный инструмент. Сущность этого метода состоит в том, что фрезе в процессе работы придается качательное движение в направлении, перпендикулярном направлению подачи. В процессе исследования указанного метода обработки установлено, что введение качательного движения инструмента способствует снижению шероховатости боковых поверхностей шпоночных пазов. Качательное движение характеризуется величиной I – числом оборотов шпинделя n, проходящим за одно его значение:
/>(11.1)
Размах качения принимается в зависимости от требуемого размера шпоночного паза:
/>, (11.2)
где B – требуемый размер шпоночного паза;
D – фактический диаметр фрезы.
При /> и подаче Sz = 0,025 мм лишь на участке от 0,3 до 0,7 мм будет обеспечена высота микронеровностей, находящаяся в пределах Rz = 10…20 мкм. При /> высота микронеровностей также выше допустимой. При />до 0,2 мм в большинстве случаев наблюдается увеличение значений Rz.
Из графика (рис. 2.4) видно, что с увеличением продольной подачи Sz при фрезеровании с осциллированием несколько возрастает высота микронеровностей, однако по сравнению с фрезерованием за один проход без осциллирования рост этот происходит менее интенсивно.
На основании проведенного исследования при фрезеровании стали 45 (HB 190) можно сделать следующие выоды:
При фрезеровании шпоночных пазов за один проход заточка быстрорежущих шпоночных фрез по ГОСТ 9140-59 не обеспечивает получения 5-го класса чистоты по ГОСТ 2789-59.
Предложения геометрия заточки быстрорежущих шпоночных фрез позволяет обеспечить шероховатость поверхностей боковых сторон шпоночных пазов в пределах Rz = 10…20 при работе с подачей Sz = 0,015 и 0,02 мм/зуб и скоростями резания V=30-45 м/мин.
Фрезерование шпоночных пазов за один проход с осциллированием шпоночными фрезами новой геометрии позволяет получить шероховатость Rz = 10…20 мм/зуб при фрезеровании немерным инструментом с подачами Sz = 0,015 для всех значений осциллирования e от 0 до 1,0 мм. При фрезеровании же с подачей Sz = 0,025 мм/зуб требуемая шероховатость может быть получена при значениях e от 0,2 до 1,0 мм и с />, а также при значениях e от 0,3 до 0,7 мм и />.
При фрезеровании с осциллированием предпочтительнее работать со скоростями резания от 30 до 45 м/мин, так как увеличение скоростей до 60 м/мин может привести к снижению стойкости режущего инструмента.