Исследование и проектирование червячной фрезы с комбинированной передней поверхностью

Министерствообразования РФ.
Тольяттинскийгосударственный университет.
Автомеханическийинститут.
Кафедра«Резание, станки и инструмент».
Дипломныйпроект
На тему:
«Исследованиеи проектирование червячной фрезы с комбинированной передней поверхностью»

Содержание
Введение
1. Современное состояние вопроса
1.1 Основные конструкции червячныхфрез.
1.2 Цель и задачи дипломного проекта.
2. Обоснование конструкции червячнойфрезы с комбинированной передней поверхностью.
2.1 Расчет червячнойфрезы.
2.2 Расчет силрезания.
3. Статистический анализ качествашлифованных поверхностей.
4. Проектирование операционнойтехнологии обработки зубьев.
4.1 Маршрутобработки.
4.2 Выбороборудования, инструмента.
4.3 Расчет режимоврезания.
4.4 Расчет ипроектирование наладок.
5. Внедрение результатов проектированиев учебный процесс.
5.1 Цель и порядоквыполнения работы по методическому указанию.
5.2 Общие сведения опрофильном шлифовании.
5.3 Станочноеоборудование, приспособление.
5.4 Примеры решения.
6. Безопасность и экологичность проекта.
7. Экономическая эффективность проекта.
Заключение
Литература

Введение
В современноммашиностроительном производстве все большие требования предъявляются к точностизубчатых передач. При этом, данный вид передач используется очень широко, изубчатые колеса работают на все больших скоростях. Уровень шума зубчатыхпередач зависит от скорости вращения колес и шероховатости поверхности ихзубьев. Также, известно, что стойкость зубчатых колес зависит от величинымикронеровностей.
Из всех способовнарезания колес, способ зубофрезерования является наиболее универсальным, но, вто же время, менее точным. Долбяки, протяжки, и многие другие зуборезныеинструменты способны нарезать колеса с большой точностью. Правда, следуетотметить, величина шероховатости, а вернее высота огранки на деталях, приработе всех этих инструментов отличается не сильно, а именно, это огранкасоздает микронеровности на нарезаемом колесе. То есть, необходима последующаяобработка. В итоге получается, что в мелко- и среднесерийном производстве,использование червячных зуборезный фрез наиболее выгодно и технологическиобосновано.
Существуют целый рядпроблем использования червячных модульных фрез. Ввиду сложной геометрии итехнологии изготовления себестоимость изготовления данных фрез велика. В тожевремя, их стойкость явно недостаточна.

1.Современное состояние вопроса
1.1 Основные конструкциичервячных фрез
По методу работыинструменты для нарезания цилиндрических колес разделяются на следующие типы:
I. Инструменты,работающие методом копирования, при котором профиль зуба инструмента илипроекция этого профиля представляет собой копию профиля впадины между зубьяминарезаемого колеса.
II. Инструменты,работающие методом центройдного огибания, при котором центройды инструмента инарезаемого колеса катятся друг по другу без скольжения. Профиль нарезаемыхзубьев получается при этом как огибающая различных положений режущих кромокинструмента.
III. Инструменты,работающие методом бесцентройдного огибания, при котором профиль нарезаемыхзубьев также получается как огибающая различных положений режущих кромокинструмента, но в процессе работы центройды на инструменте и нарезаемом колесеотсутствуют.
При методе огибания,профиль инструмента не совпадает с обрабатываемым профилем впадины нарезаемогоколеса.
В условиях современногопроизводства инструменты работающие методом копирования и бесцентройдногоогибания работают с высокой точностью и производительностью. В тоже время,такие эти инструменты (на примере протяжек и зуборезных головок) могут нарезатьтолько колеса с определенными параметрами, для которых они были спроектированы.Такие инструменты как червячные фрезы и долбяки хоть и проигрывают в точности ипроизводительности в несколько раз, являются более универсальными, что делаетих более привлекательными для условий мелкосерийного производства, какое можновстретить на многих автомобилестроительных заводах. Если же сравнивать междусобой зуборезный долбяк и червячную фрезу, то видно, что профиль нарезаемогоколеса при обработке доляком получается точнее. Однако, профиль самого долбякаполучить на порядок сложнее, при его производстве стоит целый ряд проблем поформообразованию и шлифованию криволинейных участков зуба. Стоит такжезаметить, что на длительность и скоростные характеристики работы зубчатыхколес, наибольшее влияние оказывает величина шероховатости на участкахзацепления. В обоих случаях нарезания колес не избежать огранки, а неточности,получаемые при зубофрезеровании можно исправить при дальнейшей обработки поуменьшению шероховатости на зубьях колес (шевингование и шлифование). Отсюда,следует сделать вывод, что в условиях мелкосерийного производства (например, ИПВАЗа) является наиболее экономически выгодным применение зуборезных червячныхфрез.
/>
Диаграмма износа обычнойцилиндрической фрезы показывает, что размер ленточек износа различен для разныхзубьев (рис.1.1), что связано с различной длительностью их зацепления инагрузкой. Каждый зуб червячной фрезы срезает вполне определенный слой. Впроцессе работы зубья нормальных червячных загружены неравномерно. В резанииучаствуют только 1/5 часть длины режущих кромок фрезы. Длина и толщинасрезаемого слоя различна у всех режущих кромок. Их величины зависят от глубинырезания и подачи, модуля, наружного диаметра, числа и размеров зубьевнарезаемого колеса, числа канавок и угла подъема витков фрезы. Загрузка зубьевфрезы и толщина слоя, снимаемого каждым зубом фрезы, увеличивается сувеличением расстояния от полюса профилирования. Крайние зубья, предварительносрезающие металл из впадины, нагружены значительно больше центральныхпрофилирующих и поэтому из загрузка лимитирует возможность увеличенияпродольной подачи. Наибольшее сечение снимаемого слоя приходится на вершиннуюрежущую кромку (около 50%). Боковые режущие кромки загружены также неодинаково:большие сечение снимает входящая кромка. Для повторного использования такойфрезы на той же установке ее приходится затачивать на величину наибольшейленточки износа, сокращая тем самым срок службы инструмента. Поэтому пользуютсяобычно при нарезании небольших зубчатых колес периодической передвижкой фрезы восевом направлении. Эти передвижки позволяют вводить каждый раз в зацеплениеновые зубья, так что в конце периода стойкости все режущие кромки имеютпримерно одинаковый износ. Такой же эффект достигается методом диагональногозубофрезерования; в этом случае инструменту сообщается непрерывнаятангенциальная подача (вдоль оси фрезы) наряду с подачей вдоль оси нарезаемойзаготовки. Однако эти методы зубофрезерования могут применяться только длянебольших зубчатых колес, при фрезеровании колес больших модулей и с большимчислом зубьев применение этих методов ограничено или вовсе невозможно. Принарезании таких колес червячные фрезы обычной длины либо допускают оченьнебольшую передвижку, либо вовсе ее не допускают. Поэтому в практикезубофрезерования этих колес используют другие методы повышенияпроизводительности процесса и повышение стойкости фрез.
Например, чтобы нерасходовать без нужды дорогостоящие чистовые фрезы, часто нарезание большихзубчатых колес производят предварительно менее точными черновыми фрезами.Однако и эти фрезы не лишены недостатка неравномерного износа отдельных зубьев.При применении осевых передвижек фрезы или диагонального фрезерования можнодобиться более или менее равномерного износа зубьев.
Также существуетследующий метод избежать перегрузки отдельных зубьев фрезы, это создание у фреззаборного конуса, как например, на фрезе Bestcut, изготовитель Hermann Leimbach, ФРГ [6]. При конструировании даннойфрезы стремятся придать такую геометрическую форму по всей ее длине, чтобыдостичь равномерного износа зубьев. Для этого должны быть приняты в расчетразличное пространственное положение огибающих всех кромок, а также различие вдлительности зацепления, толщине и ширине среза для отдельных зубьев. Такимобразом, при конструировании заборных частей фрезы для каждого отдельного зубаопределяется определенное сечение среза, чтобы в условиях различнойдлительности зацепления, различных скоростей резания и задних углов добитьсяравного износа на всех зубьях.
/>

На рис.1.2 представленаформа фрезы Bestcut. Кривая заборной части фрезывыполнена таким образом, что уже первый ее зуб на входе колеса выбирает впадинудостаточно глубоко. При работе червячной фрезы Bestcut имеет место уже не пересечение двух цилиндрическихтел, а пересечение цилиндрического колеса с глобоидообразной червячной фрезой.Кривая пересечения в этом случае искажается и удлиняется в направлении входнойстороны колеса. Таким образом, у фрез Bestcut участвуют в работе, особенно при предварительном нарезаниивпадин, существенно больше зубьев, чем у стандартной фрезы. Лучшемураспределению нагрузки способствует существенное сокращение среднейдлительности зацепления.
К недостаткам даннойфрезы можно отнести достаточно сложный техпроцесс изготовления и, в частности,заточки таких фрез. Как видно из рис.1.2 каждый зуб имеет свою форму и,соответственно, при затыловании каждого такого зуба необходимо использоватьспециально заточенный круг. К тому же получается, что при формообразовании впадиныколеса по всей глубине участвует меньше зубьев, чем при работе обычной фрезы, аэто означает, что необходимо увеличить длину фрезы и расход дорогостоящейбыстрорежущей стали.
/>
Для возможностиувеличения продольной подачи следует уменьшить нагрузку максимально загруженныхрежущих кромок за счет перераспределения ее на неработающие или малонагруженныекромки. Нагрузку, приходящуюся на крайние зубья, распределяют на зубья а,лежащие за крайним работающим зубом, дальше от полюса профилирования Р, путемувеличения высоты головки этих зубьев (рис.1.3). Этот способ аналогичен вышеизложенному (фреза Bestcut), но вданном случае фреза имеет обратную конусность. Причем форма наружнойповерхности зубьев фрезы определяется размерами изделия (диаметром, числом иразмерами зубьев) и принятыми за основу условиями резания и распределениянагрузки. Разные авторы проектируют фрезы исходя из разных условийраспределения работы между отдельными зубьями. Сложные кривые, получающиеся наоснове теоретических расчетов, для упрощения изготовления фрез обычно заменяютдугой окружности. Иногда для выравнивания загрузки боковых режущих кромок подлине фрезы изменяют не только высоту, но и толщину зубьев.
Во всех конструкциях фрезизменяются только размеры зубьев, производящих предварительную обработкувпадины колеса. Зубья фрезы на участке профилирования имеют обычные размеры. Вработе такие фрезы должны занимать определенное положение по отношению к осинарезаемого колеса. Передвижение их по длине недопустимо. Эти фрезы имеют те женедостатки, что и фрезы Bestcut,поэтому выгодность их применения существует только при снятии больших сеченийстружки, когда силы резания значительны. Поэтому, эти фрезы применяют толькодля черновой предварительной обработке зубчатых колес больших модулей – свыше m=6 мм, с большим числом зубьев,больших диаметров и при большой подаче.
Для правильного зацеплениязубчатых колес, в том числе рейки и колеса, необходимо равенство основных шаговпрофилей их зубьев t01=t02. Основной шаг измеряется по нормали к профилю. Профильзубьев колеса может быть образован не только рейкой с углом профиля aд, равным углу профиля исходного контура, но и рейкой сдругим углом профиля, например, a`, меньшим, чем угол aдпрофлия исходного контура, при условии, что основной шаг зубьев рейки по нормалик ее профилю будет равен основному шагу зубьев нарезаемого колеса, т.е.
t0И = p*dд1*cosaд= t01                                                               (1)
где t0И – основной шаг зубьев рейки понормали
aд – угол профиля нарезаемого колеса
dд1 – диаметр делительной окружностинарезаемого колеса
Уменьшение угла профиляфрезы способствует улучшению чистоты нарезаемого профиля зубьев колеса. Приуменьшении угла профиля фрезы длина активного участка линии профилированияувеличивается, а следовательно, увеличивается число режущих кромок фрезы,производящих профилирование.
Из формул [1],определяющих величины гребешков после обработки f по высоте и fб по длине зуба (2), видно, что суменьшением угла профиля фрезы aи – высотагребешков как в продольном, так и в поперечном направлениях уменьшается.Уменьшение гребешков по длине зуба – волнистости – позволяет при сохранении тойже чистоты обработки увеличить продольную подачу фрезерования и тем самымповысить производительность обработки.
/>; />                                             (2)
где z0– число заходов фрезы
zи – число зубьев фрезы
z1 – число зубьев нарезаемого колеса
S0– величина продольной подачи на один оборот заготовкив мм.
Deu – наружный диаметр фрезы
b — угол наклона зубьев фрезы (дляпрямозубых колес b=0).
Толщина вершины зубафрезы при уменьшении угла профиля увеличивается, что обеспечивает повышениестойкости фрезы.
При изменении углапрофиля происходит перераспределение нагрузки между вершиной и боковымирежущими кромками. При уменьшении угла профиля нагрузка на вершинную кромкуувеличивается, а на боковые кромки – снижается.
Недостатком этих фрезявляется то, что они применимы только для обработки колеса определенныхразмеров, для которого они спроектированы, как видно из (1). Кроме того, суменьшением угла профиля фрезы величина задних углов на боковых режущих кромкахуменьшается. Этот недостаток можно устранить, применив достаточно сложнуюоперацию углового затылования боковых задних поверхностей зубьев.
/>
Схема работы стандартнойфрезы (рис.1.4) характерна тем, что в работе одновременно участвуют две или трирежущих кромки зуба, которые срезают слои неодинаковой толщины. Наиболеетолстый слой срезает вершина, тоньше срезает входная режущая кромка и самыйтонкий слой — выходное лезвие. Наиболее интенсивно изнашивается задняя граньвыходного лезвия, несмотря на то, что толщина среза мала. Этот износлокализуется вблизи вершины в форме треугольника, и вдоль него очень частоможно видеть глубокую царапину, образовавшуюся в результате прорыва режущей кромки.Задняя грань остальной активной части лезвия, изнашивается весьма слабо.Повышенный износ этой грани объясняется отсутствием достаточной площадки длясхода срезаемой стружки. Последнее, вызвано отклонением вершинной стружки всторону выходной стороны. Очевидно, для того чтобы увеличить стойкость фрезы,необходимо обеспечить лучшие условия для сбега стружки (см. приложение 1 и 2).
/>
На рис.1.5 приведенпрофиль зуба червячной модульной фрезы с прогрессивной схемой резания [9]. Каквидно, сущность данной схемы резания заключается в том, что зубья фрезы вдольвитка с нечетными номерами срезают стружку только вершинами, в то время какзубья с четными номерами срезают стружку только боковыми сторонами. Такая схемаобеспечивает свободный сход стружки при работе всех режущих кромок и высокуюстойкость фрезы. Предлагаемая схема очень сходна с прогрессивной схемой резанияпротяжек, поэтому и названа нами прогрессивной.
Для осуществленияпрогрессивной схемы резания необходимо, чтобы зубья с нечетными номерами былизавышены и одновременно заужены относительно зубьев с четными номерами,имеющими профиль зубьев стандартной фрезы. К недостаткам данной конструкциифрезы можно отнести более сложную технологическую операцию затылованию зубьев.Во-первых, необходим не один, а 2 различных профильных круга, во-вторых, зубьянеобходимо затыловать по очереди, сначала, например, четные, потом — нечетные,что ведет к увеличению времени обработки.
В своей основе процессызубонарезания и токарной обработки имеют много общего. Рассмотрим несколькоинтересных классических решений, применяемых при конструировании токарныхрезцов с целью повышения их стойкости и производительности [7]. Токари высокойквалификации издавна применяли резцы «ложкой» или «резцы с выкружкой»(рис.1.6а). На основании своего многолетнего практического опыта ониустановили, что резцы с выкружкой «легче» работают и «меньше дробят», меньшевибрируют, даже при работе на изношенных станках с люфтами. Динамометрическиеопыты проф. Н.Н.Саввина еще в начале ХХ века показали, что указанная формарезцов, всегда связанная с уменьшением угла резания, снижает силу резания на 20-30%.Выкружка увеличивает поверхность контакта резца со стружкой, что уменьшаетудельное давление на контактной поверхности и улучшает теплоотвод. Указаннаяформа передней поверхности, соответствующая естественному износу, способствуетзавиванию стружки в спирали, медленно отходящие от заготовки. Были такжепредложены конструкции резцов с уменьшенной передней поверхностью, котораяфактически превращалась в фаску 2-3 мм (рис.1.6б). Угол резания на фаскесоставлял 60-700. За фаской делалась глубокая выкружка, так чтокасательная в начале выкружки составляла со второй координатной плоскостьювсего 300. Однако, наблюдения за износом резцов с выкружкой или сукороченной передней поверхностью показывают, что износ уменьшается лишь в первыйминуты работы, затем фаска сужается, ввиду концентрации на себе давлениярезания и тепла. Поэтому, такие резцы хоть и работают при меньших силах, ноимеют недостаточный период стойкости.

/>
Резцы с фаской вместопередней поверхности не получили распространения, но небольшая фаска, сделаннаяна передней поверхности, перешла в конструкцию современных инструментов, таккак она предупреждает их выкрашивание и увеличивает стойкость.
1.2 Цель и задачидипломного проекта
Обобщая результатыанализа можно сделать следующие выводы:
1. Предложенные методырешают проблему неравномерного износа зубьев фрезы только в каком-то конкретномслучае, для определенных условий обработки и параметрах заготовки.
2. Для случаев, когдасилы резания велики, и проблема недостаточной стойкости фрез стоит особо остро(при обработке крупных зубчатых колес), предложенные методы требуют большихэкономических затрат, и поэтому могут быть реализованы только в условияхмассового производства.
На основании данныхвыводов можно сформулировать цель дипломного проекта: повышение стойкостичервячных модульных фрез.
Для достижения даннойцели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ особенностей резаниячервячными фрезами.
2. Рассчитать фрезу измененнойконструкции.
3. Провести расчет сил резания прифрезеровании данной фрезой.
4. Разработать технологию чистовойобработки рабочих поверхностей червячной фрезы.
5. Провести внедрение результатовпроектирования в учебный процесс.
6. Изложить ряд требований поэкологичности и безопасности процессов, рассмотренных в дипломном проекте.
7. Провести расчет экономической эффективностиот внедрения в производство проектируемой фрезы.

2.Обоснование конструкции червячной фрезы с комбинированной переднейповерхностью.
Как было отмечено вразделе 1.1 одной из причин повышенного износа червячных модульных фрезявляются стесненные условия резания и неблагоприятная геометрия зубьев(передний угол равен 0), обусловленная требованиями точности профиля нарезаемыхколес. Стойкость таких фрез можно повысить, если на передней поверхности зубьевфрезы образовать подточку глубиной а и шириной l. Подточки выполняют только вдоль вершинных режущих кромок;их шаг равен шагу винтовых стружечных канавок (см. приложение 2).
Повышение стойкости фрезс комбинированной передней поверхностью по сравнению со стойкостью стандартныхфрез объясняется следующим. Как было показано в разделе 1.1, призубофрезеровании каждый зуб червячной фрезы срезает строго определеннуюстружку. Одни зубья срезают стружку только боковыми или вершинными кромками(свободное резание), другие — вершиной и одной или двумя боковыми кромками(Г-образная и П-образная стружка; несвободное резание). Зубья, имеющиенаибольший износ и определяющие стойкость фрезы, срезают, как правило,П-образную стружку (см. приложение 1).
У стандартной фрезывершинные и боковые кромки зубьев образованы общей передней поверхностью иплавно соединяются между собой через радиусные участки. При резании они снимаютсплошную стружку П-образной формы. Элементы стружки, срезаемые различнымикромками, сходят по общей передней поверхности и наталкиваются один на другой,вследствие чего направление их схода изменяется. Это ведет к дополнительнойдеформации стружки, увеличению силы и работы резания (иногда на 30-40%) посравнению со свободным резанием и, в конечном счете, к снижению стойкостифрезы.
У фрезы с комбинированнойпередней поверхностью вершинные и радиусные кромки образованы поверхностьюподточки, а боковые — такой же, как и в предыдущем случае, переднейповерхностью. Стружка, срезаемая вершинными и радиусными кромками, сходит поповерхности подточки, а стружка, срезаемая боковыми кромками, — по переднейповерхности. При этом стружка разделяется и отдельные ее элементы свободносходят не наталкиваясь друг на друга. Их деформация, а следовательно, и работарезания уменьшается, а стойкость фрезы возрастает.
Таким образом,достигается тот же эффект от разделения стружки, что и у фрез с прогрессивнойсхемой резания [9] (рис. 1.5). Фреза с комбинированной передней поверхностьюпредставляет собой как бы фрезу с прогрессивной схемой резания, у которойкаждая пара завышенных и заниженных зубьев совмещена в одном. Кроме того, навершинах зубьев фрезы, удаляющих около 50% металла из впадины, благодаряподточке можно создать оптимальный положительный передний угол g, обеспечивающий повышение периодастойкости инструмента.
Глубина а и профильподточки должны быть такими, чтобы обеспечить надежное разделение стружки итребуемый угол g навершинах зубьев. Обычно для фрез среднего модуля (4-9мм):
а=0,5...0,7 мм — при этомзначении глубины подточки передний угол равен 15-170.
/>

Ширина l подточки (исходя из условия неизменностиглавного профиля нарезаемого зуба) не должна превышать высоту переходногокривой этого зуба (рис.2.1). Приравняв l к высоте переходной кривой и исходя из того, что высотапереходной кривой зависит от модуля, введем коэффициент ширины подточки — l1, получим:
l=l1*m, где
m — модуль нарезаемого колеса, мм.
В свою очередь:
/>                (1)
где z — число зубьев нарезаемого колеса
ha — коэффициент высоты головкиисходного контура
х — коэффициент смещения
a — угол профиля исходногопроизводящего контура
с — коэффициентрадиального зазора
Фрезой с лункой, ширинакоторой вычислена по приведенным формулам, можно нарезать колеса с числомзубьев, равным или меньшим z.
При заточке подточки,боковые режущие кромки зубьев фрезы на участке l получаются криволинейными и асимметричными; это обусловленорадиальным затылованием и расположением зубьев фрезы по винтовой поверхности.Из-за радиального затылования зуб фрезы по мере удаления от переднейповерхности на любом рассматриваемом диаметре становится тоньше, а из-завинтового расположения он смещается по оси. Окончательный вид режущих кромок научастке l определяется сочетанием этихфакторов. Например, если задний угол на боковых сторонах зуба больше углаподъема витка фрезы, то криволинейные кромки с обеих сторон вогнуты в телозуба, а если меньше, то в тело зуба вогнута лишь одна из кромок.
На плоскость нормальногосечения, в которой профиль фрезы определяет форму нарезаемого зуба,криволинейные кромки проектируются практически как симметричные, поскольку ихпроекции определяются в основном радиальным затылованием. При копированиикриволинейной кромки на поверхность резания образовались бы неровности высотой b, но поскольку червячная фрезаработает по методу огибания, эти неровности частично будут срезаться.
Используя формулы [1] дляопределения заднего угла на боковых сторонах зубьев фрезы, можно найти высотунеровностей:
b= a*tgaB*sina, где
aВ — задний угол на вершинах зубьев.
/>
После вычисления шириныподточки l необходимо определить ее глубину а,на основе следующих соображений. Во-первых, подточка профилируется на заточномстанке, шлифовальным кругом, поэтому для фрез с большим модулем (m>10) технологически сложнополучить подточку значительной глубины. Во-вторых, увеличение ее глубинысвязано с увеличением переднего угла, что способствует значительному снижениюсил резания с одной стороны, с другой, ведет к снижению прочности зуба привершине, возможности появления сколов на режущей кромке из-за уменьшения углазаострения. Поэтому, целесообразно у фрез небольших модулей (m£3), выбирать геометрические параметрыподточки так, чтобы передний угол составлял 15-200(чем меньшемодуль, тем больше угол). В общем случае был построен график рекомендуемогопереднего угла на передней поверхности, в зависимости от модуля нарезаемого колеса(рис.2.2). Величина переднего угла, в свою очередь, будет зависеть от ширины иглубины подточки, а так как величина ширины зависит не только от модуля (1), нои от других параметров зубчатого зацепления (см. приложение 2). Поэтомунеобходимо глубину подточки выразить через ширину ее и передний угол. Далее,путем геометрических построений (рис.2.3) определяем передний угол g:
tgg=BC/(АD-CD) (из треугольника ABC), где
CD — зависит от радиуса скругления днаподточки, принимаем исходя из условия выхода стружки CD=1,2*а
АD=l ,
ВС=а,
Отсюда:
tgg=а/(l — 1.2*a)
Решая данное уравнениенаходим а:
а= l*tgg/(1+1.2*tgg)
червячная фреза комбинированная резание

/>
Произведем расчет высотынеровностей, а также геометрических параметров подточки для червячной фрезы,аналогичной той, что применяют на ВАЗе в инструментальном производстве.Заданные условия:
z=63; x=0; ha=1; c=0.25; a=200; aB=100; m=2,5 мм.
Коэффициент шириныподточки:
/>
Тогда ширина подточки:
l=l1*m=0.385*2,5=1,09мм, примем 1,1 мм
Глубина подточки:
принимаем из рис.2.2рекомендуемый передний угол g=180, тогда
а=1,1*tg180/(1,1+1.2*tg180)=0.25 мм
Высота неровностей:
b= a*tgaB*sina=0,25*tg100*sin200=0.015 мм
То есть максимальнаявеличина неровностей на обработанной детали будет составлять 15 мкм. Во-первых,эти неровности будут на переходной кривой зуба, то есть на той части, котораянепосредственно не участвует в зацеплении, а во-вторых, высота неровностей не будетпревышает припуск, снимаемый на операции шеверования. Иначе говоря, переходныекривые зубьев, нарезанных стандартными фрезами и фрезами с комбинированнойпередней поверхностью, практически не различаются. Следовательно, влияниеподточки на зубе фрезы на переходную кривую зуба колеса незначительно и вполнедопустимо.
В работе [3] приведеныграфики зависимостей силы РZот величины переднего угла. Из графиков следует, что при одинаковой толщинесрезаемого слоя, сила РZменьше, примерно, в 1,15 раза, при увеличении переднего угла с -150до -5,50. В нашем случае предполагается увеличение переднего угла на14-180, и соответственно значительное уменьшение сил резания, азначит меньше температура в зоне резания, и как следствие повышение стойкостифрез с комбинированной передней поверхностью. Данные предположения подтвержденыв некоторой литературе, рассмотренной ниже.
Для определениявозможности повышения стойкости червячных модульных фрез в результатеобразования подточки в [4] авторами были проведены сравнительные испытаниястандартных фрез и фрез с комбинированной передней поверхностью (m=3 и 5 мм). Каждой фрезой нарезали одинаковую партию колес из стали 45 (z=18 и 30) при встречной подаче s=0.8 и 2 мм/об. Характер износа в обоих случаях оказалсяодинаковым, т.е. наблюдался износ зубьев только по задней поверхности смаксимальной величиной на радиусных участках. Износ зубьев неравномерен и унаиболее нагруженных зубьев стандартных фрез больше в 1,6-2,5 раза, чем у фрезс подточкой (меньшие значения относятся к фрезам с меньшим модулем и к меньшейподаче).

/>
В качестве примера на рис.2.4приведены графики износа стандартной фрезы и фрезы с подточкой (m=5мм) при нарезании колес с z=18 и s=2мм/об.
Возможное повышениестойкости фрез с комбинированной передней поверхностью определяли поотносительному износу [4], в качестве которого было принято отношениемаксимального линейного износа к суммарной ширине колес, нарезанных до моментанаступления этого износа. Задавшись величиной максимально допустимого износа иразделив ее на относительный износ, можно получить суммарную ширину колес, нарезанныхза период стойкости, или, в конечном счете, сам период стойкости. Из сравненияпериодов стойкости стандартных фрез и фрез с комбинированной переднейповерхностью при одинаковых параметрах процесса зубофрезерования следует, чтоони обратно пропорциональны относительному износу этих фрез. Таким образом, поотносительному износу можно судить об изменении стойкости.
Для сравнения стойкостифрез использовали относительный износ тех зубьев, у которых значениемаксимального износа заведомо находилось в допустимых пределах. Относительноеувеличение стойкости фрез с подточкой по сравнению со стойкостью стандартныхфрез составило 60-100%.
Форма и вид стружки,полученный при сравнительных испытаниях [4], свидетельствует об уменьшенииработы резания и тепловыделения при нарезании колес фрезами с комбинированнойпередней поверхностью. Так, при работе стандартными фрезами стружка соломенногоцвета (нагрев выше 3000С) Г-образной и П-образной формы, а приработе фрезами с лункой стружка серого цвета (нагрев ниже 3000С)простой формы, что обусловлено ее разделением и меньшей деформацией.
2.1 Расчет червячнойфрезы
Согласно заданию надипломный проект, выполним расчет червячной фрезы применительно к конкретнымусловиям обработки изделий номенклатуры АО «АвтоВАЗ».
По конструкции червячнаяфреза является цельной и изготовлена из быстрорежущей стали Р6М5К5.
Проектный расчет фрезы.
Весь расчет производим по[1].
Определение размеровпрофиля:
1. Угол профиля:
aи = aд= 200
где: aд — угол профиля обрабатываемого изделия
2. Модуль:
m= mд= 2.5 мм
где: mд — модуль обрабатываемого изделия
3. Направление витков — левое, так как у обрабатываемой детали тоже левое.
4.Шаг зубьев:
tи= pm=3,14*2,5= 7,854 мм
5.Толщина зуба фрезы поначальной прямой:
Sи= tи — (Sд1+DS)
где: Sд1 — толщина зуба обрабатываемой детали
DS — величина припуска под чистовуюобработку
Sи=7,854-(3,78+0,2)=3,874 мм
6.Высота головки зуба:
h`и= 1,25m =1.25*2.5=3.125 мм
7.Высота ножки зубафрезы:
h``и= 1.25m=1.25*2.5=3.125 мм
8.Высота зуба фрезы:
hи=2,5m=2.5*2.5=6.25мм
9.Радиус закругления наголовке и ножке зуба:
r1= r2»(0.25...0.3)m=0.7 мм
Определениеконструктивных параметров фрезы.
10.Диаметр вершин зубьев,принимаем по стандартному ряду чисел для цельных модульных фрез 63...180 мм:
Dеи= 80 мм
11.Количество зубьевфрезы принимаем по рекомендациям:
Zи=12
12.Определяем среднийдиаметр фрезы:
dср=Dеи — 2h`и
dср=80-2*3,125=73,75 мм
13.Угол подъема витковфрезы по делительному (среднему) цилиндру:
sint = m*z0/dср, где
z0 — число заходов фрезы, примем z0=2, исходяиз того условия, не возникновения дополнительных погрешностей, необходимо,чтобы число заходов было не кратно числам зубьев нарезаемого колеса. По заданиюу нарезаемого колеса число зубьев равно 63.
sint = 2,5*2/73,75=0,0678, t = 3053`
14.Величина затылованияшлифованной части зуба:
К=p*Dеи*tgaв/Zи, где
aв — задний угол на вершине зуба,принимаем aв=100
К=p*80*tg100/12=3.69 мм
Принимаем К=4 мм
Тогда уточняем заднийугол:
tgaв = K*Zи/p*Dеи
tgaв = 4*12/p*80=0.191, aв= 10049`
Далее необходиморассчитать задний угол на боковой режущей кромке, в сечении, перпендикулярным кней (на среднем диаметре):
tgaб=Dеи*tgaв*sinaи*cost/dср
tgaб=80*tg10049`*sin200*cos3053`/73.75=0.071aб=40
Для нормальных условийрезания должно соблюдаться условие:
aб³30, условие соблюдается.
15.Определяем среднийрасчетный диаметр:
dср.расч=Dеи — 2h`и — 2*0.15*K
dср.расч=80-2*3,125-2*0,15*5=72,25 мм
16.Осевой шаг:
toc= tи/cost
tос=7.854/cos3053`=7,872 мм

17.Осевой шаг винтовойстружечной канавки:
Т= toc*ctg2t=7.872*ctg23053`=1705 мм
18.Угол профиля в осевомсечении:
tgaoc= tgaи/cost
tgaос=tg200/cos3053`=0,365,aoc=2003`
19.Глубина канавки:
HK³hи+rk+(K+K1)/2, где
где rk — радиус закругления дна канавки, поконструктивным соображениям примем rk=1.5 мм
К1 — величиназатылования не шлифованной части зуба, примем К1=6мм
Отсюда:
HK³6.25+1.5+(4+6)/2=12.75 мм
Примем НК=13мм
Должно соблюдатьсяусловие:
rk>0.6*RK/Zи, где
RK — радиус окружности, проходящейчерез центр закругления дна канавки
RK=Dеи/2+rk-HK
RK=80/2+1.5-13=28.5 мм
1,5>0.6*28.5/12=1.425мм, условие соблюдается
20.Диаметр посадочногоотверстия:
d=(0.2...0.45)*Dеи
d=0.4*80=32 мм
Должно соблюдатьсяусловие:
Dеи ³ 2(t`+p+HK+d/2), где
t` — глубина канавки под шпонку, t`=2.8 мм
р — толщина тела фрезы,из условия прочности фрезы:
p=(0.25...0.3)d
p=0.25*32=8 мм
80 ³ 2(2,8+8+13+32/2)=79,6 мм, условиесоблюдается
21.Угол наклона канавок,принимаем из условия отсутствия переменного переднего угла на зубе:
b»t, примем b=40
22.Шаг стружечных канавокна расчетном диаметре:
SK=p*dср.расч*ctgb
SK=p*72.25*ctg40=3246 мм
Определение параметровподточки на передней поверхности.
Данный расчет былвыполнен в главе 2.
Ширина подточки: l=1,1 мм
Глубина подточки: а=0,25мм.
Чертеж спроектированнойфрезы – приложение 3.

2.2 Расчет сил резания
Дляопределения сил резания при зубофрезеровании воспользуемся эмпирическойзависимостью изложенной в [2]. Максимальное значение силы резания:
/>
где m – модуль нарезаемого колеса;
s — подача;
t – глубинарезания;
x – смещениеисходного контура;
z – число зубьевнарезаемого колеса;
b — угол наклона зубьев;
i – число зубьевчервячной фрезы;
CD –коэффициент, зависящий от диаметра фрезы;
v – скоростьрезания;
Cw –коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала.
Сначала,для сравнения, произведем расчет сил резания для стандартной фрезы применяемойна ВАЗе со следующими параметрами: m=2.5 мм; i=12; диаметрвершин зубьев D=80 мм; b=0; х=0; z=63. Назначим режимы резания по [7]:
v=40 м/мин, t=2 мм, s=2 мм/об.
Тогдазначения коэффициентов:
СD=1 – для средних диаметров.
СW=1 – при обработке конструкционнойстали.
Подставляемзначения в формулу:
/>          (2.1)
Даннаяформула используется для определения максимальной силы резания для стандартныхфрез и не учитывает изменение геометрии фрезы. У проектируемой фрезы переднийугол на вершинной режущей кромке равен 180, в то время как устандартной фрезы, он берется равным нулю. Поэтому дальнейшие расчеты будемпроводить по формулам, изложенным в [3].
/>
Проекциивертикальной составляющей суммарной силы на ось Z0(рис.2.5) для боковых, а также вершинных кромок одинаковы иравны:
PZ0=(P1+F3)cosl, где
l — угол наклона боковой кромки фрезы
Р1и F3 — силы возникающие при резании одним зубом фрезы наего передней и задней поверхности.
Проекциигоризонтальных составляющих силы резания на оси Х0и Y0для всех указанных выше кромок также равны междусобой и согласно рис., определяются соответственно из выражений:
РХ0=Р1*tg(h — g)*cosl*cos(aп.п- y)
РY0=Р1*tg(h — g)*cosl*sin(aп.п- y), где
h — угол трения
g — передний угол
y — угол отклонения стружки при несвободном резании
aп.п — профильный проекционный угол боковой кромки зуба фрезы.
Какбыло сказано выше, основным отличием проектируемой фрезы от стандартной являетсяналичие переднего угла, тогда остальные неизвестные в формулах можно заменитьконстантой К1 и К2:
Р1*cosl*cos(aп.п — y)=К1
Р1*cosl*sin(aп.п — y)=K2
Отсюдасоставляющие силы резания для стандартной фрезы будут равны:
РХ01=К1*tgh
РY01=К2*tgh
Составляющиесилы резания для проектируемой фрезы:

РХ02=К1*tg(h — g)
РY02=К2*tg(h — g)
Далеенайдем отношение составляющих сил резания при работе стандартной фрезы ипроектируемой, для этого определим угол трения. По рекомендациям [5] примем h=300, тогда отношениеравно:
/>
Тоесть горизонтальная составляющая силы резания РХ0 для проектируемойфрезы будет в 2,7 раза меньше, чем у стандартной. Так как отношениясоставляющих сил резания, в данном случае, сводится к отношению углов, то и дляРY0это соотношение не изменится. Так в формуле дляопределения вертикальной составляющей никаких изменений не предполагается, то РZ01=PZ02.
Суммарнаямаксимальная сила резания связана с ее составляющими формулой:
/>
Выразимсоставляющие сил резания для проектируемой фрезы через составляющие длястандартной:
PZ02=PZ01, PY02=PY01/2,7, PX02=PX01/2,7                                              (2.2)
Теперьформула для определения суммарной силы резания для проектируемой фрезы будетиметь вид:

/>
Изработы [ ] известно соотношение между составляющими сил резания:
РZ0: PY0: PX0=1: 0.4: 0.3
Выразимвсе составляющие через силу РY0:
PZ01=PY01/0.4=2.5PY01                                                                        (2.3)
PX01=PY01*0.3/0.4=0.75PY01                                                              (2.4)
Тогдаформула для определения суммарной силы резания для стандартной фрезы будетиметь вид:
/> 
Та жеформула для проектируемой фрезы:
/>
Упростимоба выражения:
/>
/>
Далеепредставим эти равенства, как систему уравнений и решим ее.

PY01=PH/2.8=2150/2.8=767 H
PH`=2.52*767=1933 H
/>
Далеепроизведем расчет сил резания в системе, связанной со станком и определимкрутящий момент. Для перехода из системы координат X0, Y0, Z0к X1, Y1, Z1 ось Z1 направляют вдоль оси обрабатываемого колеса, то есть подуглом b к оси фрезы, а ось Y1 – по его торцовой плоскости (рис.2.6). После первогоустановочного поворота фрезы на угол b — угол наклона стружечных канавок фрезы, и второго ееповорота на угол j01 контактаискомые силы в системе X1, Y1, Z1 для рассматриваемых кромокопределяются из выражений:
/>
/>
Тоесть для стандартной фрезы:
/>
/>
Изформул (4) и (5):

РХ01=0,75*РY01=575 H
PZ01=2.5*PY01=1918 H
Отсюда:
/>
/>
Тогдадля проектируемой фрезы:
/>
/>
Изформулы (2.2):
РZ02=PZ01=1918 H
PX02=PX01/2,7=214 H
PY02=PY01/2,7=285 H
Отсюда:
/>
/>
Стойкостьчервячной фрезы и величины погрешностей при зубофрезеровании, в большой мерезависят от крутильной жесткости стола станка, на котором производитсяобработка. Поэтому при прогнозировании стойкости фрезы, необходимо учитыватькрутящий момент, создаваемый силами резания в торцовой плоскости колеса:
/>, где
РS — суммарная сила в торцовойплоскости колеса, определяемая по формуле:
/>

j02=900-j1-j0, где
tgj0=PX1/PY1
длястандартной фрезы:
tgj0=700/1377=0,508,j0=270
дляпроектируемой фрезы:
tgj0=461/989=0,466,j0=250
sinj1=L/r2, где
/>, где
r1=81,25 мм — наружный радиусобрабатываемого колеса
L=10 мм — примем вобоих случаях
/>
Тогда:
sinj1=10/79,87=0,125,j1=70
Длястандартной фрезы:
j02=900-270-70=560
/>
Тогдамомент равен:
/>
Дляпроектируемой фрезы:
j02=900-250-70=580
/>
Тогдамомент равен:
/>
Тоесть, только от наличия положительного переднего угла суммарная сила резаниядля проектируемой фрезы уменьшилась на 11%, и составила 1940 Н, против 2150 Ндля стандартной (2.1). Суммарный крутящий момент также сократился в 1,5 раза.Столь значительное изменение крутящего момента положительно скажется навиброустойчивости и жесткости стола зубофрезерного станка, а значит на точностиобработки и стойкости червячной фрезы. Следует также заметить, что в данномрасчете не была учтена замена несвободного резания, присутствующая устандартной фрезы, на свободное, у проектируемой фрезы.
Схемыдействий сил и графики, полученные по результатам данных расчетов смотри вприложении 4.

3.Статистический анализ качества шлифованных поверхностей
Одним из технологическихметодов повышения качества шлифованных изделий является шлифование с наложениемна алмазный правящий инструмент вибрационных колебаний. Дополнительное,колебание алмаза формирует на рабочей поверхности шлифовального кругаотносительно развитый микрорельеф. Это обеспечивает снижение контактныхтемператур, сил резания и увеличение стойкости шлифовального инструмента [14].За счет улучшения режущей способности круга уменьшается вероятность возникновенияприжогов на обработанной поверхности, возрастает точность размеров детали.
Одним из основныхпоказателей качества операции шлифования является шероховатость обработанныхповерхностей. Как показывают результаты исследований, значения Ra после вибрационной правки несколькоснижаются. При этом абсолютные значения Ra зависят не только от режима шлифования, условий правкикруга, но и от степени износа алмазного правящего инструмента. Проведемстатистический анализ качества шлифованной поверхности на примере производственныхиспытаний правки абразивных кругов в МСП ВАЗа. Целью данного исследования будетобоснования применение вибрационной правки на чистовых операциях поизготовлению инструмента в ИП ВАЗа.
Метод вибрационной правкинашел применение на ряде операций шлифования в основном производстве ВАЗа.Проводились испытания по применению вибрационной и обычной правки алмазнымигребенками. Показания Raфиксировались шесть раз за трехмесячный период работы алмазных инструментов, тоесть шесть подгрупп измерений. На восьми шейках распредвала в пяти случайновыбранных точках снимались показания. Средние данные показателей в подгруппе иразмах подгруппы приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1. Данныешероховатостей.Номер Обычная правка Вибрационная правка замера Среднее Размах R Среднее Размах R 1 0,454 0,12 0,442 0,15 2 0,390 0,13 0,396 0,13 3 0,275 0,15 0,388 0,15 4 0,380 0,17 0,398 0,15 5 0,449 0,19 0,531 0,09 6 0,469 0,23 0,528 0,06 среднее 0,403 0,165 0,447 0,122
Построим графикраспределения для одного из замеров. Выберем шестой замер, так как здесь износалмазных инструментов максимальный и возможно стоит ожидать наибольшуювероятность появления брака. Расположим результаты замеров шероховатостей впорядке возрастания.
ОП
0,37; 0,38; 0,39; 0,4;0,4; 0,41; 0,41; 0,41; 0,42; 0,43; 0,44; 0,45; 0,45; 0,45; 0,46; 0,46; 0,47;0,47; 0,48; 0,48; 0,48; 0,49; 0,5; 0,5; 0,51; 0,51; 0,53; 0,55; 0,56; 0,57;0,58; 0,6.
ВП
0,5; 0,5; 0,51; 0,51;0,51; 0,51; 0,51; 0,52; 0,52; 0,52; 0,52; 0,52; 0,52; 0,52; 0,53; 0,53; 0,53;0,53; 0,53; 0,53; 0,53; 0,53; 0,54; 0,54; 0,54; 0,54; 0,54; 0,54; 0,55; 0,55;0,55; 0,56.
Таблица 3.2. Данные дляпостроения кривой распределения для обычной правки Интервалы значения середин Обычная правка свыше До интервалов частота частость 0,36 0,38 0,37 2 0,063 0,38 0,4 0,39 3 0,094 0,4 0,42 0,41 4 0,125 0,42 0,44 0,43 2 0,063 0,44 0,46 0,45 5 0,156 0,46 0,48 0,47 5 0,156 0,48 0,5 0,49 3 0,094 0,5 0,52 0,51 2 0,063 0,52 0,54 0,53 1 0,031 0,54 0,56 0,55 2 0,063 0,56 0,58 0,57 2 0,063 0,58 0,6 0,59 1 0,031
Таблица 3.3. Данные дляпостроения кривой распределения для вибрационной правкиИнтервалы значения середин Вибрационная правка свыше до интервалов частота частость 0,49 0,50 0,495 2 0,063 0,50 0,51 0,505 5 0,156 0,51 0,52 0,515 7 0,219 0,52 0,53 0,525 8 0,25 0,53 0,54 0,535 6 0,188 0,54 0,55 0,545 3 0,094 0,55 0,56 0,555 1 0,031
Из общего вида кривойраспределения, видно (рис.3.1), что данный процесс подчиняется законамнормального распределения (Гауссово распределение), а это, во-первых, даетвозможность рассчитать процент появления брака, и, во-вторых, для более полнойкартины можно воспользоваться контрольными картами.

/>
Рассчитаем, какой процентбрака будет возможен при вибрационной и обычной правке. Расчет произведем, какпоказано в [15]. Для этого рассчитаем среднеквадратичное отклонение:
/>, где
r- частость в интервале
D — остаточная погрешность,вычисляется по формуле:
/>, где
li — середина интервала
/> — среднее арифметическое
В нашем случае:
sОП=0,061 мкм
sВП=0,0158 мкм
Коэффициент точностивычисляется по формуле:
ТП=d/6s, где

d — допуск на изготовление детали. Внашем случае т. к. допуска как такового нет, величину заменяющую допуск можнонайти по формуле:
/>, где
А=0,63 – критическаяшероховатость, определяемая для обеих случаев по чертежу.
Тогда:
dОП=2*(0,63-0,469)=0,322 мкм
dВП=2*(0,63-0,528)=0,204 мкм
Отсюда, коэффициентточности:
ТП.ОП=0,322/0,061*6=0,88
ТП.ВП=0,204/0,0158*6=2,15
Далее необходиморассчитать коэффициент смещения:
/>, где
lcp=(Анаиб.+ Анаим.)/2,где
Анаиб. и Анаим.– соответственно наибольший и наименьший размер в выборке
lcp.оп=(0,6+0,37)/2=0,485
Еоп=(0,485-0,469)/0,322=0,05
lcp.ВП=(0,5+0,56)/2=0,53
ЕВП=(0,53-0,528)/0,204=0,01
Теперь по табл. 2 в [15] определимвероятность появления брака.
Доля вероятного брака дляобычной правки:
РОП=1,3%
Доля вероятного брака длявибрационной правки:
РВП=0%
В данном случае длявибрационной правки вероятность появления брака очень мала и практически ееможно рассматривать как равной нулю, но коэффициент точности больше, акоэффициент смещения наоборот меньше, в случае с вибрационной правкой, чтоговорит о более высоких показателях качества.
Аналогичным образомрассчитаем Тп, Е и вероятность появления брака для обычной правки ивибрационной для всех измерений. Рассчитанные значения представим в таблице3.4.
Таблица 3.4. № Обычная правка Вибрационная правка подгруппы
Тп Е возможная доля брака, %
Тп Е возможная доля брака, % 1 1,73 0,04 1,52 0,04 0,01 2 2,17 0,05 2,17 0,002 3 2,78 0,005 1,94 0,08 4 1,74 0,01 1,84 0,05 5 1,12 0,1 0,4 1,29 0,07 0,06 6 0,88 0,05 1,3 2,15 0,01
Как видно из таблицы 3.4вероятность появления брака, в шестом измерении для обычной правки кругапревышает показатели установленные ГОСТом в 5 раз. В общем, следует отметить,что средние показатели доли ожидаемого брака также ниже при вибрационной правкеи практически во всех измерениях они приближаются к нулю.
Для проведения болееглубокого статистического анализа построим контрольные карты, применяемые впроизводстве, а именно, карты Шухарта с использованием количественных данных.Для построения карты размахов (R-карты)воспользуемся формулами, взятыми из ГОСТ Р 50779.42-99, для случаев, когдастандартные значения не заданы.
Верхняя контрольнаяграница:

/>
Нижняя контрольнаяграница:
/>
Значения коэффициентов D3 и D4, берем по ГОСТ Р 50779.42-99. Таккак у нас 32 наблюдения в каждой подгруппе, то:
D3=0,46; D4=1.545
Отсюда:
UCLОП=1,545*0,165=0,255
UCLВП=1,545*0,122=0,185
LCLОП=0,46*0,165=0,076
LCLВП=0,46*0,122=0,055
Теперь, по полученнымданным строим контрольную R-картуи Х-карту, где контрольные границы не будем вычислять, так как верхняя границазадана (необходимая шероховатость 0,63мкм), а нижнюю контрольную границу дляпараметров шероховатости поверхности вычислять нецелесообразно (чем меньше, темлучше). Как видно из расчетов и общего вида R-карты (рис. 3.2), параметры шероховатости при вибрационнойправке имеют более стабильные показатели (средний размах меньше в 1,35 раз). Наоснове этого можно сделать вывод, что данный метод правки особенно оправданоприменять на тех операциях шлифования, где необходимо получать как можно болееоднородные показания шероховатости, например, на операциях заточки по переднейповерхности инструментов.

/>
Если посмотреть насредние значения Ra (табл. 3.1), товидно, что при обычной правке они несколько ниже. Кроме того, анализконтрольной карты показывает, что в процессе износа алмазных инструментовпоказатели шероховатости поверхности, при вибрационной правки имеют тенденцию кстабилизации, а при обычной правке, наоборот. Необходимо также заметить, чтодля обычной правки на R-картемы наблюдаем повышающийся тренд (критерий №3 по ГОСТ Р 50779.42-99), этоговорит о статистически неуправляемом процессе. То есть, что при дальнейшемизносе инструментов (обычная правка) точки на R-карте будут приближаться к верхней контрольной границе(линия UCL), что, в свою очередь, повлечет засобой повышение вероятности появления брака в процессе шлифования (см.приложение 5).
В общем случае, можносделать вывод, что процесс шлифования при обычной правке – являетсястатистически неуправляемым процессом, качество шлифованных поверхностейстановится непредсказуемым с износом шлифовального круга. Это явление можнообъяснить разным количеством режущих микрокромок на зерне абразива до обработкии после правки обычным способом. Шлифование же с вибрационными колебаниями приправке круга, сохраняет среднее количество микрокромок неизменным в процессеэксплуатации абразивного инструмента. Что, соответственно, делает данный видправки более предпочтительным, особенно в свете сегодняшней борьбы за качествокрупнейших отечественных машиностроительных заводов.
Результаты расчетовнаглядно изображены в приложении 5.

4. Проектирование операционной технологии обработкизубьев
Разработкутехнологического процесса произведем на операции шлифования затылка фрезы,шлифования передней поверхности и формирования подточки на переднейповерхности. Остальные операции по изготовлению червячной фрезы будутаналогичны применяемым на ВАЗе в инструментальном производстве. Для выбораоборудования необходимо определить тип производства. Годовая программа выпуска50 штук, на основании этого, с учетом трудоемкости изготовления червячнойфрезы, тип производства определяем как мелкосерийный.
4.1Маршрут обработки
При определении маршрутаобработки на операциях шлифования, необходимо знать параметры заготовки напредшествующих операциях. Представим операционную технологию обработки зубьевна примере червячной фрезы с рассчитанными параметрами в главе 2 (m=2.5мм). После операций фрезернойобработки заготовка получилась по 12 квалитету, с шероховатостью Ra 5. Далее, параметры шероховатости собозначением номеров поверхностей (рис.4.1), обрабатываемых на данной операции,и наименование операций сведем в таблицу 4.1.
Таблица 4.1. №
Наименование операции,
с указанием обрабатываемых поверхностей
Номер
поверхности
Шероховатость
Ra 150 Предварительное шлифование профиля 1, 2, 3 1,25 155 Окончательное шлифование профиля 1, 2, 3 0,2 160 Предварительная заточка по передней поверхности 4 1,25 165 Окончательная заточка по передней поверхности 4 0,2 170 Шлифование подточки 5 0,2
/>
4.2 Выбор оборудования иинструмента
Оборудование выбираем,универсальное, т.к. производство мелкосерийное (табл.4.2). Инструмент принимаемна основе [10]. Для шлифования быстрорежущей стали, принимаем абразивные кругина керамической связке, марка зерна корунд белый и монокорунд. Только наоперации шлифование подточки возьмем эльборовый круг на органической связке.Диаметр шлифовального круга на операции затылования принимаем на основе геометрическогомоделирования в среде AutoCAD.
Таблица 4.2.Операция Обор. Инструмент Предварительная шлифовальная HSF-33B ПП80х10х20 44А40НСМ26К5 Окончательная шлифовальная HSF-33B 1А180х10х20 ЛО863/50100К6 Предварительная заточная 3Б663ВФ2 Т150х40х32 44А40НСМ26К5 Окончательная заточная 3Б663ВФ2 Т150х40х32 44А10НСМ26К5 Плоскошлифовальная 3Б663ВФ2 12А2150х40х32х5 ЛО63/50100Б1

4.3 Расчетрежимов резания
150 Предварительноешлифование профиля зуба фрезы.
Шлифование производиться нарезьбошлифовальном станке HSF-33B, кругом ПП80х10х20 44А40НСМ26К5.
По диаметру круга и паспортнымданным станка назначаем скорость резания v=30 м/с.
Определим частоту вращения круга:
n=1000*V*60/p*D, где
D=80 мм – диаметр шлифовальногокруга
Отсюда:
n=1000*30*60/3,14*80=7165 об/мин
По рекомендациям,изложенным в [11] назначаем режимы резания:
Частота вращениязаготовки nи=10 об/мин
Подача S0=0,04 мм/об
Тогда машинное времяопределяется по формуле:
ТМ=Nп*i*Z1/nи, где
Z1=10 – число зубьев фрезы на одной рейке
i – количество проходов:
i=D/S0, где
D=0,2 мм – припуск под шлифовку
i=0.2/0.04=5
Так как обработка ведетсяв 2 технологических перехода, то Nп=2
Отсюда:
ТМ=2*5*10/10=10мин
Штучное время Тшт найдём поформуле :
Тшт=Тв+Тп-з+Тм
ТВ=0,18 мин – вспомогательное время;
ТП-З = 0,15 мин – подготовительно–заключительное время;
Тшт=0,18+0,15+10=10,33мин
155 Окончательноешлифование профиля зуба фрезы.
Шлифование производиться нарезьбошлифовальном станке HSF-33B, кругом ПП80х10х20 25А10НС28К5.
По диаметру круга и паспортнымданным станка назначаем скорость резания v=30 м/с.
Определим частоту вращения круга:
n=1000*V*60/p*D, где
D=80 мм – диаметр шлифовальногокруга
Отсюда:
n=1000*30*60/3,14*80=7165 об/мин
По рекомендациям,изложенным в [11] назначаем режимы резания:
Частота вращениязаготовки nи=8 об/мин
Подача S0=0,008 мм/об
Тогда машинное времяопределяется по формуле:
ТМ=Nп*i*Z1/nи, где

Z1=10 – число зубьев фрезы на одной рейке
i – количество проходов:
i=D/S0, где
D=0,04 мм – припуск под шлифовку
i=0,04/0,008=5
Так как обработка ведетсяв 2 технологических перехода, то Nп=2
Отсюда:
ТМ=2*5*10/8=12,5мин
Штучное время Тшт найдём поформуле :
Тшт=Тв+Тп-з+Тм
ТВ=0,18 мин – вспомогательное время;
ТП-З = 0,15 мин – подготовительно–заключительное время;
Тшт=0,18+0,15+12,5=12,83мин
160 Предварительнаязаточка фрезы по передней поверхности.
Заточка производится назаточном станке 3Б663ВФ2, кругом Т250х40х32 44А40НСМ26К5.
По диаметру круга и паспортнымданным станка назначаем скорость резания V=30 м/с.
Определим частоту вращения круга:
n=1000*V*60/p*D, где
D=150 мм – диаметр шлифовальногокруга
Отсюда:
n=1000*30*60/3,14*150=3821 об/мин
принимаем по паспорту станка n=4000 об/мин
Далее найдём остальные параметрышлифования.
Машинное время ТМ:
ТМ=L*i*z/S, где/>
z =12 — количество зубьев фрезы;
L=0,158 м — длина рабочегоперемещения,
Назначаем S=5 м/мин – скорость заготовки
i – количество проходов:
i=D/t, где
D=0,3 мм –припуск под шлифовку
t=0.05 мм/ход – глубина шлифования
i=0.3/0.05=6
Далее необходимо произвестирасчет шероховатости для данных режимов резания [8]:
/> , где
К1,К2, К3 — коэффициенты, зависящие от марки материалазаготовки, марки шлифовального круга и зернистости абразивного инструмента, K1=0.94; К2=1,2; К3=1,43.
/>
Так как наданной операции можно получить более грубую шероховатость (табл.4.1), товыбранные режимы резания допустимы.
Отсюда:
ТМ=0,158*6*12/5=2,275 мин
Штучное время Тшт найдём поформуле :
Тшт=Тв+Тп-з+Тм
ТВ – вспомогательное время;
ТВ=ТВ1+ТВ2, где
ТВ1=0,12 мин
ТВ2=Тпов*z, где
Тпов=0,05 мин — время на поворот детали на один зуб
ТВ2=0,05*12=0,6 мин
ТВ=0,12+0,6=0,72 мин
ТП-З = 0,15 мин – подготовительно–заключительное время;
Тшт=0,72+0,15+2,275=3,145мин
Режимы правки шлифовального круга:
Скорость круга Vк = 30 м/с.
Продольная подача Sпр = 0,5 мм/мин.
Глубина правки t = 0,03 мм.
Правка совершается за 3 рабочих хода.
165 Окончательная заточкафрезы по передней поверхности.
Заточка производится назаточном станке 3Б663ВФ2, кругом Т150х40х32 44А10НСМ26К5.
По диаметру круга и паспортнымданным станка назначаем скорость резания v=30 м/c
Определим частоту вращения круга:

n=1000*V*60/p*D
n=1000*30*60/3,14*150=3821 об/мин
принимаем по паспорту станка n=4000 об/мин
Далее найдём остальные параметрышлифования.
Машинное время ТМ:
TM=L*i*z/S
где:
L=0,158 м
Назначаем S=1,5 м /мин
i=D/t, где
D=0,15 мм –припуск под шлифовку
t=0.015 мм/ход – глубина шлифования
i=0.15/0.015=10
Далеенеобходимо произвести расчет шероховатости для данных режимов резания [8]:
/> , где
K1=0.94; К2=1; К3=1,16.
/>
Так как наданной операции необходимо получить более грубую шероховатость (табл.4.1), товыбранные режимы резания допустимы.
Отсюда:
ТМ=0,158*10*12/1,5=12,64 мин
Штучное время Тшт найдём поформуле :
Тшт=Тв+Тп-з+Тм
ТВ=ТВ1+ТВ2, где
ТВ1=0,12 мин
ТВ2=Тпов*z, где
Тпов=0,05 мин
ТВ2=0,05*12=0,6 мин
ТВ=0,12+0,6=0,72 мин
ТП-З = 0,15 мин;
Тшт=0,72+0,15+12,64=13,51мин
170 Вышлифовываниеподточки на передней поверхности.
Заточка производится назаточном станке 3Б663ВФ2, кругом 12А2150х40х32х5ЛО80/63100Б1.
По диаметру круга и паспортнымданным станка назначаем скорость резания v=30 м/c
Определим частоту вращения круга:
n=1000*V*60/p*D
n=1000*30*60/3,14*150=3821 об/мин
принимаем по паспорту станка n=4000 об/мин
Далее найдём остальные параметрышлифования.
Машинное время ТМ:
TM=L*i*z/S
где:
L=0,13 м
Назначаем S=1,5 м /мин
i=a/t, где
а=0,25 мм — глубина подточки
t=0,015 мм — припуск, снимаемый запроход
i=0,25/0,015=17
Далеенеобходимо произвести расчет шероховатости для данных режимов резания [8]:
/> , где
K1=0.94; К2=1; К3=1,16.
/>
Так как наданной операции необходимо получить более грубую шероховатость (табл.4.1), товыбранные режимы резания допустимы.
Отсюда:
ТМ=0,13*17*12/1,5=17,68 мин
Штучное время Тшт найдём поформуле :
Тшт=Тв+Тп-з+Тм
ТВ=ТВ1+ТВ2, где
ТВ1=0,12 мин
ТВ2=Тпов*z, где
Тпов=0,05 мин
ТВ2=0,05*12=0,6 мин
ТВ=0,12+0,6=0,72 мин
ТП-З = 0,15 мин;
Тшт=0,72+0,15+17,68=18,55мин

4.4. Расчет ипроектирование наладок.
150 предварительноешлифование затылка.
Рассчитаем наладочныеразмеры.
Внешний диаметр фрезы:
D1=D+p, где
р — припуск по диаметру,снимаемый на последующих операциях
р=2p2+2p3*tgaB+2p4*tgaB,где
D=80 мм — диаметр фрезы по чертежу
р2=0,04 мм — припуск, снимаемый на операции окончательного шлифования затылка
р3=0,3 мм — припуск, снимаемый на операции предварительной заточки фрезы
р2=0,15 мм — припуск, снимаемый на операции окончательной заточки фрезы
aB=10049` — задний угол назубе фрезы
р=2*0,04+2*0,3*tg10049`+2*0.15*tg10049`=0.25 мм
D1=80+0,25=80,25 мм
Далее необходиморассчитать профиль шлифовального круга. Расчет будем производить по формуламизложенным в [13].
Угол профилязатыловочного круга в нормальном сечении:
tgaкр= tgaи/cosaB, где
aи — угол профиля фрезы
tgaкр=tg200/cos10049`=0,378,aкр=20,21`
Толщина части круга,обрабатывающей впадину зуба фрезы:
S1= S` — p*tgaи/2, где
S` — толщина впадины зуба фрезы
S`=tи-(Sи+2*h``и*tgaи), где
tи — шаг зубьев фрезы
Sи — толщина зуба фрезы по делительной прямой
h``и — высота ножки зубафрезы
S`=7.854-(3.874+2*3.125*tg200)=1.705 мм
Отсюда:
S1=1.7 — 0.25*tg200/2=1.66 мм
Наладку смотри вприложении 7.
160 Предварительнаязаточка по передней поверхности.
При заточке фрезы свинтовыми стружечными канавками, на передней поверхности зуба фрезы образуетсявыпуклость FN. Величина выпуклости зависит отдиаметра круга и разностного угла:
D=bе — bt, где
bе и bt — углы наклона стружечной канавки, соответственно у вершины зуба фрезы и местомперехода передней поверхности, непосредственно, в стружечную канавку.
Рассчитаем разностнойугол D:
tgbe=p*Deu/SK, где

SK — шаг стружечных канавок
tgbe=p*80/3246=0.0774, be=4.4270
tgbt=p*Dt/SK
tgbt=p*57/3246=0.0552, bt=3.1580
Тогда разностной угол:
D=4,4270 — 3,1580=1016`
Теперь по номограмме,представленной в [11], для круга диаметром 150 мм и рассчитанной величине разностного угла D, определим величину выпуклости на среднем (делительном) диаметре фрезы.
FN=120 мкм
Уменьшение выпуклостиможет быть достигнуто профилированием выпуклой рабочей поверхностишлифовального круга. Форма этой поверхности является достаточно сложной ирассчитывается по точкам, но для проектируемой фрезы, точностью В, допустимозаменить кривую образующей круга на окружность. Радиус данной окружности можнорассчитать из уравнения окружности:
R=(y-yi)2+(x-xi)2, где
y и х — координаты точек окружности
yi и xi — координаты центра окружности
Если начало координатсовместить с вершиной зуба фрезы и зуб фрезы расположить по оси Х, то точка срассчитанной выпуклостью будет иметь координаты (0,12; 3,125). Третья точкабудет переходом передней поверхности в стружечную канавку и координаты ее (0;11,5).Составим систему уравнений:

R=(0-yi)2+(0-xi)2
R=(3.125-yi)2+(0.12-xi)2
R=(11.5-yi)2+(0-xi)2
Получаем следующеезначения радиуса профильной поверхности круга R»100 мм.
Наладку смотри вприложении 6.
170 Вышлифовывание подточки.
Расчет геометрическихпараметров подточки смотри во главе 2.
Наладка в приложении 6.
5.Внедрение результатов проектирования в учебный процесс
В процессе выполнениядипломного проекта была поставлена задача: внедрить результаты проектирования вучебный процесс. Поставленная задача была решена в виде Методических указанийдля практической работы по дисциплине «Технология станкоинструментальногопроизводства» для студентов 4 курса специальности 1202 кафедры «Резание, станкии инструмент».
Рукописный вариантМетодических указаний был предварительно проверен во время проведения учебныхзанятий в 7 семестре 4 курса по указанной дисциплине 2002-2003 учебном году.После соответствующей корректировки указания были утверждены кафедрой РСИ 24.05.2002года. В 2003 году методические указания утверждены методическим Советом ТГУ и вмарте подписаны в печать и отпечатаны тиражом 100 экземпляром.
В технологической частидипломного проекта применяется профильная правка абразивных кругов на операциизаточки фрезы и шлифовании затылка. На операции окончательного шлифованияпрофиля зуба фрезы необходимо обеспечить высокую точность. При правке круга покопиру, ввиду износа правящих инструментов, возникают дополнительныепогрешности профиля круга, а соответственно и профиля шлифуемой детали. Болееточным методом правки является профильная правка, но она требует определеннойпоследовательности шлифования сложных поверхностей. Траектория движенияшлифовального круга достаточна сложна. Данный вид правки является болееуниверсальным, но более сложным. В методическом указании представленаконструкция приспособления для профильного шлифовании, даны рекомендации, напримере, обработки деталей типа шаблон, по последовательности переходов пришлифовании. Также на данном приспособлении (рис.5.1) можно править абразивныекруги, используемые для шлифовании методом копирования. В этом случае в конусМорзе вставляется алмазный карандаш. Проектируемое приспособление имеетмножество узлов и деталей, поэтому, для лучшего понимания студентами, оно былоупрощено. Некоторые размеры, для облегчения вычислений, были округлены додесятков и единиц. Упрощенное приспособление и было внесено в методическоеуказание. Чертеж приспособления смотри в приложении 8.
/>5.1 Цель и порядок выполнения работы по методическому указанию
Цель работы – получениестудентами практических навыков в проектировании операций шлифования профильныхдеталей.Порядок выполнения работы
Практическая работапредусматривает проектирование операций профильного шлифования изделия типашаблона методом огибания (см. приложение 9).
Бригада студентов из 2-3человек получает вариант задания. На основе анализа эскиза профиля шаблонанеобходимо определить поверхности, требующие обработки и поверхность, котораяможет служить измерительной базой. На первом, вспомогательном переходе операциинеобходимо представить заготовку, закрепленную в приспособление. Затем показатьна эскизе переход, обработки измерительной базы. После обработки измерительнойбазы необходимо выбрать последовательность шлифования остальных поверхностей.Представить переходы, на которых происходит контроль размеров и определитьнеобходимый размер блока концевых мер для поворота заготовки. Следует учесть,что ось вращения координатно-делительного приспособления остается в неизменномположении. Перемещение заготовки производится за счет суппортов приспособленияво взаимно перпендикулярном направлении.5.2 Общие сведения о профильномшлифовании
В станкоинструментальномпроизводстве применяют два основных метода шлифования профильных поверхностей –метод копирования и метод огибания.
Шлифования методомкопирования осуществляется за счет относительно простого движения врезнойподачи шлифовальным кругом, на рабочей поверхности которого с помощьюспециальных правящих приспособлений сформирован профиль обратный профилюдетали. Точность профиля детали, в значительной мере, определяется точностьюпрофиля круга.
Шлифование методомкопирования чаще применяют в условиях массового и крупносерийного производства.Обработка производится на шлифовальных станках-автоматах. Правка кругаосуществляется либо фасонным правящим роликом, либо алмазным однокристальныминструментом по копиру.
Шлифование методомогибания осуществляют относительно узким, по сравнению с шириной изделия,кругом простой формы. Шлифовальный круг перемещается по определенной траекториис помощью следящего устройства, в результате чего происходит последовательноешлифование каждой точки профиля изделия. Точность профиля детали, взначительной мере, определяется точностью траектории перемещения шлифовальногокруга.
Шлифование методомогибания характерно для условий мелкосерийного, инструментального производства.В этом случае применяют профилешлифовальные станки специального назначения,работающие в полуавтоматическом и автоматическом режиме. К ним относятся такжезубошлифовальные станки, торцекруглошлифовальные станки, станки для обработкикулачковых шеек распредвала двигателя и др. Для условий мелкосерийногопроизводства в инструментальных цехах предпочтительнее применение болееуниверсального оборудования и специального оснащения, например,плоскошлифовальных станков.
Наиболее эффективен этотметод при изготовлении деталей из твердого сплава, так как алмазные кругитехнически сложно править по фасонному профилю. Метод огибания нашел широкоераспространение в станкоинструментальном производстве при изготовлении фасонныхрезцов, шаблонов, копиров, направляющих поверхностей станков и др. изделий.
При профильном шлифованиивозможны и комбинации обоих методов. В этом случае отдельные участки профиля деталиобрабатываются тем или иным методом. 5.3 Станочное оборудование,приспособление
Станок. Согласно заданиюпрактической работы, шлифование профильной поверхности шаблона производится науниверсальном плоскошлифовальном станке 3Г71. Станок оснащается шлифовальнымкругом ПП250х20х75 24А16СМ17К5.
На станке в процессешлифования можно выполнять следующие движения резания:
— вращательное движениякруга – главное движения резания Dr;
— поступательноепродольное перемещение стола – продольная подача Ds;
— поступательноепоперечное движение стола – поперечная подача DSпп ;
— поступательноевертикальное движение круга – автоматическая вертикальная подача DSв или глубина шлифования t.
Приспособление. В качестве станочногоприспособления применяется координатно-делительное приспособление Б92-П.Приспособление предназначено для шлифования сложных незамкнутых контуров,состоящих из прямолинейных и дуговых участков типа фасонных резцов, кулачков,делительных дисков, шаблонов, других профильных инструментов и деталей станковс выпуклыми радиусами от 0 до 150мм, вогнутыми радиусами от 0,5 до 300 мм с наибольшей длиной прямолинейного участка до 200 мм. Точность профиля обеспечивается впределах ±0,01 мм, точность угловых величин ±0°1¢.Шероховатость шлифованных поверхностей зависит от характеристики шлифовальногокруга и режима резания.
Конструкцияприспособления. Кронштейн 4 приспособления (рис.5.1), на конце которого имеютсятиски 2 с прижимными винтами 1, служащими для закрепления заготовок 3,смонтирован на каретке 5 перемещается по суппорту 6. Последний, в свою очередь,перемещается по суппорту 7.
Таким образомобеспечивается движение кронштейна 4 с заготовкой 3 во взаимно перпендикулярныхнаправлениях.
В кронштейне 4 выполненоотверстие в размер конуса Морзе №1, в который может устанавливаться алмазныйправящий инструмент для правки, в том числе для формирования профильной рабочейповерхности шлифовального круга.
Суппорт 7 вмонтирован вшпиндель 8, который установлен в подшипниках скольжения. На втором, конусномконце шпинделя закреплен синусный делительных диск 10 так, чтобы четыределительных пальца 11 совместились с осями направляющих плоскостей суппортов 6и 7.
Вращение шпинделя 8,несущего суппорты 6 и 7, осуществляется через маховиком 14, через червячнуюпару 9.
При необходимости, когданадо повернуть заготовку на большой угол, червячная пара может быть отключенанажатием фиксатора и отводом в сторону маховика 14.
Для шлифования дуговыхучастков профиля перемещением суппортов 6, 7 центр дуги совмещают с осьюшпинделя 8.
На рисунке 5.3 показанаустановка пакета заготовок 3 в тисках 2 с помощью скобы и винта 1.
Настройку приспособлениядля шлифования угловых участков профиля заготовки, выполняют при помощи набораконцевых мер 13 и синусного делительного диска 10. Концевые меры 13устанавливают на закаленную и доведенную плоскость 12. При повороте синусногодиска в них упирается один из делительных пальцев 11.
Набор концевых мер приповороте на заданный угол a определяют по формуле:
Hk= H — D/2sina — d/2
Здесь Н — высота от осивращения диска до плоскости плиты;
D — диаметр расположения делительныхпальцев;
d — диаметр делительных пальцев.
Для приспособления Б92-Пзначения Н= 115±0,005мм, D= 200±0,01 мм, а d=20±0,01 мм.
В комплекте кприспособлению имеется установ с базовой плоскостью «а». Его высота доплоскости «а» равна высоте оси шпинделя до плоскости основания приспособления.
Отсчет величинпрямоугольных координат между центрами сопряженных окружностей или угловыхпересечений на поверхности заготовки осуществляется от заранее выбранных иобработанных на первом переходе операции измерительных баз на заготовке ибазовой поверхности «а» установа с помощью блока концевых мер.
При обработке выпуклыхрадиусных поверхностей заготовка поднимается с помощью суппорта на величинурадиуса R над осью вращения шпинделяприспособления. При обработке внутренних радиусных поверхностей заготовкаопускается на величину R.
На рисунке 5.4 показаначасть конструкции приспособления, установленного на столе плоскошлифовальногостанка. На столе станка закрепляется установ 2 с базовой поверхностью «а» дляконтроля и настройки размеров. Базовая поверхность «а» находится на одномуровне с осью вращения шпинделя приспособления. Настройка производитсяиндикатором часового типа 3 на индикаторной стойке 4, нижняя плоскость которогобазируется на блоках концевых мер 5. По отсчету индикатора принимается решениео перемещении заготовки 6, закрепленной прижимным винтом 7, в вертикальнойплоскости с помощью одного из суппортов приспособления.5.4 Примеры решения
ЗАДАЧА 1.
Прошлифовать профиль АБВГшаблона с углами a1 и a2 и размером h (рис.5.5а).
Решение:
Переход 1. Заготовкушаблона установить в координатно-делительное приспособление так, чтобыплоскость БВ в горизонтальном положении была выше поверхности установа навеличину припуска на шлифование (0,5 мм) (рис. 5.5а).
Переход 2. Выбрать вкачестве контрольной базы для выверки и контроля размеров плоскость ДЕ.Повернуть плоскость ДЕ в горизонтальное положение с осью вращения в точке В.Шлифовать базовую поверхность ДЕ (рис. 5.5б).
Переход 3. С помощьюблока концевых мер определить величину l. Повернуть заготовку вокруг точки В на угол 180° — a2 по часовой стрелке и установить плоскость ВГгоризонтально. Шлифовать плоскость ВГ (рис.5.5в).
Переход 4. Повернутьзаготовку вокруг точки В против часовой стрелки на угол a2 +90° и установить плоскость БВ горизонтально. Шлифовать плоскость БВ (рис.5.5г).
Переход 5. Повернутьплоскость БВ по часовой стрелке вокруг точки В на угол 90° так, чтобы линия БВ установиласьвертикально. С помощью набора концевых мер размером l+h и индикатора,вертикальным суппортом координатно-делительного приспособления, поднять заготовкуна величину h, переведя центр вращения из точки Вв точку Б (рис.5.5д).
Переход 6. Повернутьповерхность АБ вокруг точки Б по часовой стрелке в горизонтальное положение наугол a1. Шлифовать поверхность АБ, выдерживая размер h (рис. 5.5е).
ЗАДАЧА 2.
Прошлифовать профиль БВГДшаблона с радиусом R и шириной H (рис. 5.6а).
Решение:
Переход 1. Выбрать вкачестве контрольной базы для выверки и контроля размеров плоскость АБ.Заготовку установить в приспособление так, чтобы плоскость АБ находилась вгоризонтальном положении и была выше поверхности установа на величину припускана шлифование (0,5 мм). Шлифовать плоскость АБ (рис. 5.6б).
Переход 2. Заготовкуподнять с помощью вертикального суппорта на высоту Н1. Выверитьконцевыми мерами и индикатором размер Н1. Повернуть на 90° против часовой стрелки и шлифовать спомощью поворотного устройства радиус R по поверхности ВГ (рис. 5.6в).
Переход 3. Заготовкуповернуть вокруг оси О по часовой стрелке на угол a1. Шлифовать плоскость БВ до точки сопряжения радиуса R с прямой БВ (рис. 5.6г).
Переход 4. Повернутьзаготовку против часовой стрелки на угол 180° — (a1 + a2) вокруг оси О a2.Шлифовать плоскость ГД до точки сопряжения радиуса с прямой ГД (рис. 5.6д).
Переход 5. Повернутьзаготовку против часовой стрелки так, чтобы плоскость ДЕ находилась сверху вгоризонтальной плоскости. Шлифовать в размер Н (рис. 5.6е).

6.Безопасность и экологичность проекта
6.1 Описание рабочего места, оборудования,выполняемой операции
В дипломном проекте быларазработана конструкция червячной фрезы с измененной передней поверхностью, сцелью повышения ее стойкости. Также была разработана операционная технологияобработки чистовых поверхностей червячной фрезы. Данные технологическиеоперации аналогичны по своей сути с теми, что существуют на ВАЗе в инструментальномпроизводстве. Разработаны операции шлифования затылка фрезы, заточки попередней поверхности и операция, на которой производится глубинноевышлифовывание подточки на передней поверхности. Данные операции производятсяна станках:
I. Шлифовальныйстанок с бесступенчатым регулированием скорости — HSF-33B.
II. Заточнойполуавтомат 3Б663ВФ2.
На операции шлифованиизатылка применяется приспособление для профильной правки круга.
6.2Опасные и вредные производственные факторы разрабатываемого объекта
В данном дипломномпроекте рассматривается процесс шлифования, без использования СОЖ. Операторстанка визуально контролирует процесс резания.
На данных операциях впроцессе производства червячной фрезы присутствуют следующие опасные и вредныефакторы:
I. Опасностьпоражения электротоком;
II. Пожароопасностьтехнологического процесса;
III. Наличие шума;
IV. Недостатокосвещения;
V. Наличие пыли,мелкой стружки, органической и абразивной взвеси;
VI. Возможностьтравмирования движущимися частями и краями заточного станка;
VII. Поражение частямикомбинированного инструмента (шлифовального круга), при его разрушении.
6.3 Организационные итехнические мероприятия по созданию безопасных условий труда, подкрепленныеинженерными расчетами
Организационные мероприятия.
К организационныммероприятиям по созданию безопасных условий труда относятся проведениеинструктажа рабочих и служащих по технике безопасности, производственнойсанитарии, противопожарной охране и другим правилам охраны труда, организацияработы по профессиональному отбору и осуществление постоянного контроля засоблюдением работниками всех требований инструкций по охране труда. Корганизационным мероприятиям по охране труда также относится создание напредприятии системы управления охраной труда.
Система управленияохраной труда может быть определена как функциональная подсистема управленияпредприятием, целью которой является обеспечение безопасных условий труда.
Основными составнымиэлементами СУОТ являются:
I. Изучение условийтруда, состояния техники безопасности и безопасности движения;
II. Контроль засостоянием охраны труда, соблюдением законодательных и иных нормативно-правовыхактов и руководящих документов по охране труда;
III. Планированиеорганизационно-технических мероприятий по охране труда;
IV. Обучениебезопасным методам труда:
— вводный инструктаж;
— первичный инструктаж;
— повторный инструктаж;
— внеплановый инструктаж;
— текущий инструктаж;
V. Пропагандаздоровых и безопасных методов труда;
VI. Медицинскоеобеспечение;
VII. Профилактическаяработа с лицами, нарушающими инструкции, нормы и правила по охране труда ипожарной безопасности;
VIII.  Моральное и материальноестимулирование за хорошую работу по охране труда.
Инструкции по охранетруда, составляются начальником цеха, согласуются с инженером по охране труда иутверждаются главным инженером предприятия совместно с профсоюзным комитетом.
Организация освещения напредприятии.
Основная задача освещенияна производстве — создание наилучших условий для видения. Эту задачу, возможно,решить только осветительной системой, отвечающей следующим требованиям:
1. Освещенность на рабочемместе должна соответствовать характеру зрительной работы, который определяетсяследующими тремя параметрами:
объект различения — наименьший размер рассматриваемого предмета, отдельная его часть или дефект,который необходимо различить в процессе работы (например, при работе сприборами—толщина линии градуировки шкалы; при чертежных работах—толщина самойтонкой линии на чертеже);
фон—поверхность,прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой онрассматривается; характеризуется коэффициентом отражения, зависящим от цвета ифактуры поверхности, значения которого находятся в пределах 0,02—0,95; прикоэффициенте отражения поверхности более 0,4 фон считается светлым;
0,2—0,4—средним и менее0,2—темным;
контраст объекта с фономК характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точка, линия,знак, пятно, трещина, риска, раковина или другие элементы, которые требуетсяразличить в процессе работы) и фона. Контраст определяют по формуле
/>
где Lф и Lo — яркость соответственно фона иобъекта.
Контраст объекта с фономсчитается большим при значениях К более 0,5 (объект и фон резко отличаются пояркости), средним при значениях К=0,2...0,5 (объект и фон заметно отличаются пояркости) и малым при значениях К менее 0,2 (объект и фон мало отличаются пояркости).
Увеличение освещенностирабочей поверхности улучшает видимость объектов за счет повышения их яркости,увеличивает скорость различения деталей, что сказывается на ростепроизводительности труда. Необходимо обеспечить достаточно равномерноераспределение яркости на рабочей поверхности, а также в пределах окружающегопространства. Если в поле зрения находятся поверхности, значительноотличающиеся между собой по яркости, то при переводе взгляда с ярко освещенной- на слабо освещенную поверхность, глаз вынужден переадаптироваться, что ведетк утомлению зрения.
Для повышенияравномерности естественного освещения больших цехов осуществляетсякомбинированное освещение. Светлая окраска потолка, стен и производственногооборудования способствует созданию равномерного распределения яркостей в полезрения.
На рабочей поверхностидолжны отсутствовать резкие тени. Наличие резких теней создает неравномерноераспределение поверхностей с различной яркостью в поле зрения, искажает размерыи формы объектов различения, в результате повышается утомляемость, снижается производительностьтруда. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травмам. Тенинеобходимо смягчать, применяя, например, светильники со светорассеивающимимолочными стеклами.
В механических цехах,лабораториях, в помещениях точной сборки, технологических и конструкторскихотделах необходимо предусматривать на окнах солнцезащитные устройства (жалюзи,козырьки, светорассеивающие стеклопластики), предотвращающие проникновениепрямых солнечных лучей, которые создают на рабочих местах резкие тени.
В поле зрения должнаотсутствовать прямая и отраженная блескость. Блескость — повышенная яркостьсветящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций(ослепленность), т. е. ухудшение видимости объектов.
Видимость V характеризуетспособность глаза воспринимать объект; зависит от освещенности, размераобъекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции.Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном:
У=К./Кпор, где Kпор—пороговый контраст, т. е.наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объектстановится неразличимым на фоне.
Прямая блескость связанас источниками света, отраженная возникает на поверхности с большимкоэффициентом отражения или отражением по направлению к глазу. Ослепленностьприводит к быстрому утомлению и снижению работоспособности. Критерием оценкислепящего действия, создаваемого осветительной установкой, является показательослепленности Ро,. Экранирование источников света осуществляют с помощьющитков, козырьков и т. п.
Прямую блескостьограничивают уменьшением яркости источников света, правильным выбором защитногоугла светильника, увеличением высоты подвеса светильников. Отраженную блескостьослабляют правильным выбором направления светового потока на рабочуюповерхность, а также изменением угла наклона рабочей поверхности. Там, где этовозможно, следует заменять блестящие поверхности матовыми.
Коэффициент пульсацииосвещенности К-а—критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности врезультате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питанииих переменным током.
Постоянство освещенностиво времени достигается стабилизацией питающего напряжения, жестким креплениемсветильников, применением специальных схем включения газоразрядных ламп.
Следует выбиратьоптимальную направленность светового потока, что позволяет в одних случаяхрассмотреть внутренние поверхности деталей, в других— различить рельефностьэлементов рабочей поверхности.
На машиностроительныхпредприятиях, например, для освещения расточных станков применяют специальныйсветильник с оптической системой. Такой светильник направляет внутрьобрабатываемой полости концентрированный световой поток лампы. Образовавшеесясветовое пятно имеет освещенность до 3 тыс. лк и позволяет проводить контролькачества обработки, не останавливая станок.
Образование микротеней отрельефных элементов облегчает различение за счет повышения видимого контрастаэтих элементов с фоном. Этот метод повышения контраста используют при контролепиломатериалов, при определении качества обработки поверхностей деталей настрогальных и фрезерных станках. Оказалось, что наибольшая видимостьдостигается при падении света на рабочую поверхность под углом 60° к еенормали, а наихудшая — при 0°.
Следует выбиратьнеобходимый спектральный состав света. Это требование особенно существенно дляобеспечения правильной цветопередачи, а в отдельных случаях для усиленияцветовых контрастов.
Правильную цветопередачуобеспечивают естественное освещение и искусственные источники света соспектральной характеристикой, близкой к солнечной. Для создания цветовыхконтрастов применяют монохроматический свет, усиливающий одни цвета иослабляющий другие.
Все элементыосветительных установок—светильники, групповые щитки, понижающиетрансформаторы, осветительные сети—должны быть достаточно долговечными,электробезопасными, а также не должны быть причиной возникновения пожара иливзрыва. Обеспечение указанных условий достигается применением зануления илизаземления, ограничением напряжения для питания местных и переносныхсветильников до 42 В и ниже (36, 24, 12 В), выбором оборудования,соответствующего условиям среды в помещениях, и защитой элементов осветительныхсетей от механических повреждений при эксплуатации. Кроме того, необходимоуменьшить до минимума теплоту, выделяемую осветительной установкой, и шум.
Установка должна бытьудобной и простой в эксплуатации, отвечать требованиям эстетики.
Расчет искусственногоосвещения в помещении.
Расчет ведем по [16].
Количество светильниковопределим по формуле:
/>
по таблице 11 определяемминимальную освещенность рабочего места
Е=200 лк (малой точности,разряд V, подразряд б).
Коэффициент запаса длясветильников выбираем по таблице 13:
К=1,5 (производственныепомещения с небольшим содержанием пыли)
Выбираем значениекоэффициента неравномерности освещенности:
Z=1,5
Из таблиц 14 и 15подбираем тип лампы и мощность светового потока лампы. Тип лампы ЛД80, мощность80 Вт, световой поток 4250 лм, средняя продолжительность горения 10000 часов.
Для определениякоэффициента необходимо вычислить индекс помещения:
/> 
где b –ширина помещения
l –длина помещения
h –высота помещения.
i=5*10/2*(5+10)=1,67
Учитывая состав среды впомещении, подбираем тип светильника по таблице 16. Тип светильника – ОДР.
По таблицам 17 и 18выбираем коэффициент использования светового потока, учитывая, что пол темныйстены светлые потолок белый.
η=55.
Определим необходимоеколичество светильников:
/>
То есть нам хватаетдесяти светильников. Их необходимо расположить равномерно по всей площади цеха.
Технические мероприятия.
Вредные веществапроникают в организм человека главным образом через дыхательные пути.Большинство этих веществ относится к опасным и вредным производственным факторам.
В процессе шлифовании изаточки «в сухую» образуется большое количество металлической и абразивнойпыли, которая частично оседает в легких человека, приводя тем самым в тяжелымзаболеваниям. Например, на ВАЗе, рабочие на шлифовальных станках получают самыебольшие надбавки за вредность работы.
Требуемое состояниевоздуха рабочей зоны может быть обеспечено применением систем вентиляции.Вентиляция достигается удалением загрязненного или нагретого воздуха изпомещения и подачей в него свежего воздуха. Вентиляция может быть естественнойи с механическим побуждением, а также общеобменной и местной. Необходимопредусмотреть очистку воздуха от вредных веществ. Очистка воздуха можетпроизводиться как при подаче наружного воздуха в помещение, так и при удалениииз него загрязненного воздуха.
Для очистки воздуха оттвердых примесей применяют пыле- и туманоуловители. Для грубой и среднейочистки применяют пылеуловители, действие которых основано на использовании дляосаждения частиц пыли сил тяжести или инерционных сил (пылеосадительные камеры,циклоны, инерционные жалюзийные и ротационные пылеуловители). Для очисткиприточного воздуха применяют электрофильтры.
Рабочих операторов длязащиты глаз от механических повреждений следует снабдить защитными очками.
Вибрация и шум являютсявредными производственными факторами в цеху, поэтому их необходимо уменьшать.
Основными методами борьбыс вибрациями машин и оборудования являются:
I. Снижение вибрацийвоздействием на источник возбуждения (посредством снижения или ликвидациивынуждающих сил);
II. Отстройка отрежима резонанса путем рационального выбора массы или жесткости колеблющейсясистемы;
III. Вибродемпфирование- увеличение механического ипмеданса колеблющихся конструктивных элементовпутем увеличения диссипативных сил при колебаниях с частотами, близкими крезонансным (превращение колебательной энергии в тепловую);
IV. Динамическоегашение колебаний;
V. Изменениеконструктивных элементов машин и строительных конструкций;
Виброизоляция. Этотспособ защиты заключается в уменьшении передачи колебаний от источникавозбуждения защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними, тоесть вводится дополнительная упругая связь между вибрирующей машиной иоснованием.
Широкое распространение,получила, так называемая активная виброзащита, которая предусматривает введениедополнительного источника энергии, осуществляющего обратную связь его отизолированного объекта к системе виброизоляции.
Шум на производственаносит большой ущерб, вредно действуя на организм человека.
Методы борьбы с шумомследующие:
I. уменьшение шума в источнике, применяя безударные способы изготовления;
II. использование менее звонкого металла;
III. использование косозубых колес вместо прямозубых;
IV. использование пластмассовых деталей взамен металлических;
V. установка звукоизоляции источника шума;
VI. производство акустической обработки помещений.
Поэтому необходимоснабдить рабочий персонал звукоизолирующими наушниками.
Так же, привысокоскоростной обработке, в процессе шлифования мелкодисперсная стружка икусочки изношенного абразива, вылетающие из зоны резания на большой скорости,могут нанести физический ущерб оператору или же могут попасть на электрическиесхемы станка, вызвать короткое замыкание и как следствие поражение персоналатоком. Для этого рекомендуется заграждение зоны резания щитом из полимерногостекла, а для предотвращения несчастных случаев связанных с действием токанеобходимы следующие основные меры:
VII. недоступностьтоковедущих частей;
VIII.  электрическое разделение сети;
IX. применение малогонапряжения;
X. двойная изоляция.
Необходимо такжепредусмотреть защитное заземление, зануление, защитное отключениеэлектроустановки в случае короткого замыкания.
Для того чтобыпредотвратить поражение током наладчика необходимо предусмотреть в конструкцииоградительных устройств схему выключающую оборудование при их открытии.

6.4 Антропогенноевоздействие на окружающую среду и мероприятия по экологической безопасности
Во время работыавтоматической линии образуются различные вредные отходы, которые могутсказаться неблагоприятно на атмосфере. Это прежде всего испарения из зонырезания, удаляемые вытяжной вентиляцией. Другим загрязнителем может служитьвода с отходами после санитарной обработки цеха и станка.
Для защиты окружающейсреды от выбросов в атмосферу металлической пыли разработан целый рядпылеуловителей. Очистка воздуха от пыли может быть грубой, средней и тонкой.При грубой очистке воздуха задерживается крупная пыль размером частиц >50мкм, при средней очистке задерживается пыль частиц до 50 мкм, а при тонкой — пыль с размером частиц менее 10 мкм.
Целесообразно передподачей загрязненного воздуха в очистные сооружения пылинки укрупнять с помощьюультразвука. При воздействии на аэрозоли ультразвуковых колебаний мельчайшиепылинки приходят в колебательное движение, сталкиваются друг с другом иукрупняются. Более крупные пылинки задерживаются легче, поэтому целесообразноприменять простые и дешевые пылеуловители циклонного типа или электрическиефильтры, где осевшая пыль стряхивается с осадителя с помощью специальногомеханизма и удаляется в бункер. Осажденные частицы жидкой пыли стекают в бункерсамостоятельно. Опасность для окружающей среды может представлять только сливсточных вод. Сточные воды должны сбрасываться в канализацию, гдепредусматриваются решетки или решетки- дробилки, песколовки или пусковыеплощадки, усреднители, отстойники, нефтеловушки, гидроциклоны, биологическиефильтры для очищения вод от твердых и жидких примесей и их сортировке. Вода непредставляет собой опасности для окружающей среды, так как в промышленныхусловиях применяется система производственного водоснабжения с оборотнымиспользованием воды, то есть вся отработанная вода подвергается охлаждению,очистке, обработке и дезинфекции, и снова используется на те жепроизводственные нужды без сброса в водоем.
6.5 Обеспечениебезопасности людей и функционального объекта, в чрезвычайных и аварийныхситуациях
Обеспечениепожаробезопасности является одной из важнейших задач охраны труда.
Основной причиной пожаровна машиностроительных предприятиях является нарушение технологического режима.Мероприятия, устраняющие причины возникновения пожара разделяются на:организационные, эксплуатационные, технические и режимные.
Организационныепредусматривают правильную эксплуатацию машин, правильное содержание зданий,территории, противопожарный инструктаж.
Технические мероприятия — это соблюдение противопожарных правил, норм при устройстве оборудования,отопления, вентиляции и др.
Мероприятия режимногохарактера — это запрещение курения в не установленных местах и др.
Профилактика пожара можетначинаться еще на стадии проектирования промышленных предприятий.
Для этого применяютогнестойкие, трудносгораемые, малодымные материалы. Повышают огнестойкостьконструкций облицовкой и оштукатуриванием металлических конструкций. Дляпрофилактики пожаров и скорому их ускорению способствует зонированиетерритории, которое, заключается в группировании при генеральной планировкепредприятий в отдельные комплексы объектов, родственные по признаку пожарнойопасности, располагая здание с повышенной опасностью с подветренной стороны.
Противопожарные разрывыделают для предупреждения распространения пожара с одного здания на другое. Дляпредупреждения распространения пожара в пределах здания сооружаютпротивопожарнные преграды.
Для беспрепятственногопокидания здания в случае пожара в здании обязательно предусматриваютэвакуационные выходы, лестничные пролеты, обязательно должна быть инструкция одействии в случае пожара с указанием путей эвакуации.
В нашем случае класспожароопасности цеха «В» со степенью огнестойкости “II”. Эваковыходы располагаются в двух местах в противоположныхсторонах цеха. На стенах в двух местах рядом с эваковыходами располагаютсяогнетушители. С одной стороны применяем порошковый огнетушитель ОК-10. С другойстороны применяем углекислотный огнетушитель ОУ-2А. Также применяетсяспринклерная головка с системой подачи хладона 114В2. для установлениявозгорания на потолке установлены датчики дыма. Используются ионизационныедатчики РИД-1.
В практике пожаротушенияполучили распространение следующие принципы:
I. Изоляция очагагорения от воздуха или снижение путем разбавления воздуха негорючими газамиконцентрации кислорода до значения, при котором не может происходить горение;
II. Охлаждение очагагорения ниже определенных температур;
III. Интенсивноеторможение скорости химической реакции в пламени;
IV. Механический срывпламени в результате воздействия на него сильной струи газа или воды;
V. Создание условийогнепреграждения.
На случай пожаранеобходимо иметь подручные средства пожаротушения. К ним относятся в первуюочередь огнетушители.
Огнетушителиклассифицируются на:
VI. Химическиепенные;
VII. Углекислотные;
VIII.  Углекислотно — бромэтиловые;
IX. Порошковые;
X. Воздушно пенные;
XI. Жидкостные.
Огнетушитель химическийпенный, предназначен для тушения начинающихся пожаров твердых, жидких, игазообразных веществ и материалов.
Углекислотныеогнетушители предназначены для тушения небольших загораний всех видов горючих материалов,а также электроустановок находящихся под напряжением.
Углекислотно — бромэтиловые огнетушители, типа ОУБ, пригодны для тушения твердых и жидкихгорючих веществ, а также находящихся под напряжением электроустановок.
Порошковые огнетушители,типа ОПС-10, предназначены для тушения небольших очагов загорания щелочныхметаллов.
Как правило,возникновение пожара в зданиях и сооружениях сопровождается выделением большогоколичества дыма, затемняющего помещения и затрудняющего условия эвакуации итушения пожара. Кроме того, дым обладает удушающими свойствами.
Удаление газов и дыма изгорящих помещений производится через оконные проемы, аэрационные фонари, атакже с помощью специальных дымовых люков, легкосбрасываемых конструкций.
Для эффективного пожаротушениянеобходимо оборудовать автоматическую линию пожарной сигнализацией,
Одних огнетушителей можетне хватить для тушения пожара в цехе, поэтому его следует оснастить собственнойстационарной системой пожаротушения, причем в качестве средства для тушенияпринять порошок основе хлоридов натрия и калия. При пожаре она включитсясамостоятельно и предупредит дальнейшее возгорание.
6.6Инженерные расчеты
Расчет количества воздухадля вентиляции помещения.
Кратностью воздухообменаК называется отношение воздухообмена, создаваемого в помещении, к внутреннемуобъему помещения.
K=L/V
Где: L – воздухообмен, м3/г;
V — объем помещения, м3,V=8540 м3;
Определениевоздухообмена.
L=G/(X2-X1)
Где: X1 — концентрация СО2 в наружном воздухе,г/ч, X1=0,9;
Х2 — допустимаяконцентрация СО2 в воздухе помещения, г/ч,
Х2=1,5 г/ч;
G – содержание СО2 внаружном воздухе, г/м3, G=45 г/м3.
Подставляем исходныеданные в формулы и получаем:
L=45/(1,5-0,9)=27 м3/г ,
К=27/8540=0,00316 .
Расчетзащитного заземления.
Порядок расчета защитногозаземления.
1. Указать напряжение,мощность электрооборудования V=380В, My=5кВт.
2. Принять, в зависимостиот напряжения нормированную величину сопротивления заземления Rm.
Принимаем Rm=4 Ом (для оборудования до 1000 В).
3. Дать схему контурного заземленияи данные искусственных заземлителей, соединительного провода (полосы) грунта,
Грунт характеризуетсяудельным сопротивлением r:
Для песка r=7×102 Ом×м
/>
Рис. 6.1.
m=2 м,
d=0,03 м,
l=0,5 м.
4. Определитьсопротивление одиночного заземления R1, поформуле в зависимости от формы и расположения заземлителей в группе.
Стержневой круглогосечения (трубчатый).
/>
Рис. 6.2./> /> /> />
/>   /> />
/>  

/>   5. Определитьориентировочное количество заземлителей.
где: Rm = 4 Ом — нормированная величинасопротивления заземления, R1 = 9,36 Ом — сопротивление одногозаземления.
Подставляя значения вформулу, получим:/>
/>  

I. Определитьсопротивление соединительного провода (полосы).
Длина соединительногопровода определяется по формуле:
lсп=1,05mn
где: m=2 м — расстояние междузаземлителями,
n=3 шт — количество заземлителей.
lсп=1,05×2×3=6,3 ì .
d=0,5d=0,5×0,03=0,015 м,
/>
Рис. 6.3.
7. Определитьсопротивление защитного заземления./> /> /> /> /> /> />
/>   /> />
/>   /> /> />
/>  

/>   где: hсп, h1 – коэффициенты использования полосы и заземлений,которые зависят от числа заземлителей и их взаимного расположения.

R3
Вывод.
Предложенные способызащиты от вредных производственных факторов позволят снизить уровеньпрофессиональных заболеваний, улучшить воздух рабочей зоны, снизитьтравмоопасность и утомляемость рабочих.
Также, предложенныемероприятия по экологической безопасности позволяют улучшить состояниеэкологической среды, рабочего места и всего предприятия в целом.
Соблюдение правилпожарной безопасности и применение пожарной сигнализации совместно состационарной системой пожаротушения, позволит снизить уровень возникновенияпожаров, а при возникновении быстро его ликвидировать.

7.экономическая эффективность проекта
Краткая характеристикабазового варианта.
Стандартная червячнаяфреза, например, применяемая на ВАЗе, неравномерно изнашивается, и имеетневысокий период стойкости. Это происходит по причине стесненных условийрезания, в частности процесса стружкообразования, и неблагоприятной геометриизуба фрезы.
Базовый варианттехнологического процесса имеет ряд недостатков. Например, шлифование и заточкафрезы производится «в сухую», то есть без СОЖ, что приводит, во-первых, кухудшению условий труда рабочих, т.к. абразивная пыль оседает в легких иприводит к ряду тяжелых заболеваний, во-вторых, не всегда удается выдержатьтребования чертежа по качеству шероховатости поверхностного слоя рабочихповерхностей фрезы, то есть велика вероятность появления брака.
Режим работы участка — двухсменный. Тип производства — мелкосерийное. Система заработной платы:повременно-премиальная. Условия труда — вредные.
Краткая характеристикапроектируемого варианта.
Для повышения стойкостичервячных фрез применяем фрезу с измененной передней поверхностью.Проектируемый инструмент отличается от стандартного тем, что у него на переднейповерхности имеется подточка, которая формируется на том же оборудовании, что изаточка стандартной фрезы, только с использованием другого, болеепроизводительного и дорогого шлифовального круга. Также для повышения качестваповерхностного слоя в проектируемом варианте мы применили вибрационнуюпрофильную правку круга. Для этого необходимо новое приспособление.
Режим работы — двухсменный. Тип производства — мелкосерийное. Система заработной платы — повременно-премиальная. Условия труда – вредные.
7.1 Расчет себестоимостиобработки
Исходные данные длярасчета.
Таблица 7.1.№ Показатели
Ед.
изм.
Усл.
обоз. Значение показателей п/п   базов. проект 1 2 3 4 5 6
Годовая программа выпуска деталей
Норма штучного времени
Норма машинного времени
Часовая тарифная ставка основного рабочего
Часовая тарифная ставка наладчика
Коэффициент, учитывающий доплаты до часового фонда зарплаты
Коэффициент отчисления на социальные нужды
Коэффициент доплат за ночные часы Коэффициент доплат за условия труда Коэффициент доплат за профмастерство
шт
мин
мин
руб
руб
Пг
Тшт
Тмаш
Сч.р
Сч.н
Кд
 
Кс
Кн
Ку
Кп.ф
100
табл.7.2
табл.7.2
28,62
29,98
1,08
0,356
1,0
1,12
1,12
100
табл.7.2
табл.7.2
28,62
29,98
1,08
0,356
1,0
1,12
1,12
Коэффициент доплат за выполнения норм
Коэффициент премирования
Годовой фонд времени
для оборудования
для рабочих
Установленная мощность электродвигателя станка
Коэффициент одновременной работы электродвигателей
Коэффициент загрузки электродвигателей по мощности
Коэффициент загрузки электродвигателей по времени
Коэффициент потери электроэнергии в сети завода
Тариф оплаты за электроэнергию
Коэффициент полезного действия станка
Цена единицы инструмента (обычные шлифовальные круги)
Цена единицы инструмента (эльборовые круги)
Выручка от реализации изношенного инструмента по цене металлолома
час
час
кВт
руб/кВт
руб
руб
руб
Квн
Кпр
Фэ
Фэр
Му
Код
Км
КВ
Кп
ЦЭ
КПД
Ци1
Ци2
Ври
1,0
1,2
4015
1731
5
0,9
0,75
0,7
1,05
1
0,8
200
1,0
1,2
4015
1731
5
0,9
0,75
0,7
1,05
1
0,8
200
5500
Количество переточек инструмента до полного износа (обычные шлифовальные круги)
Количество переточек инструмента до полного износа (эльборовые круги)
Стоимость одной переточки (обычные шлифовальные круги)
Стоимость одной переточки (эльборовые круги)
Коэффициент случайной убыли инструмента
Стойкость инструмента между переточками (обычные шлифовальные круги)
Стойкость инструмента между переточками (эльборовые круги)
Цена единицы приспособления
Коэффициент, учитывающий затраты на ремонт приспособления
Выручка от реализации изношенного приспособления
Физический срок службы приспособления
Расход на СОЖ (на один станок в год)
Площадь, занимаемая одним станком
руб
руб
час
час
руб
руб
лет
руб
м2
Нпер1
Нпер2
Спер1
Спер2
Куб
Ти1
Ти2
Цп
КР.пр
ВР.пр
Тпр
Нсм
Sуд
500
10
1,1
0,2
1,5
500
3
500
80
10
100
1,1
0,2
6
22000
1,5
4400
3
500
3
Коэффициент, учитывающий дополнительную площадь
Стоимость эксплуатации 1 м2 площади здания в год
Норма обслуживания станков одним наладчиком
Специализация:
оборудование
инструмент
Физический срок службы детали
Материал детали
Масса детали
Масса отходов в стружку
Цена 1 кг материала
руб
ед.
лет
кг
кг
руб
Кд.пл
ЦЭ.пл
Нобсл
Тд
Мд
Мотх
Цм
2
2000
10
0,2
Р6М5К5
2
1,2
600
2
2000
10
0,4
Р6М5К5
2
1,2
600

7.2 Расчет необходимогоколичество оборудования и коэффициентов его загрузки
Таблица 7.2.
№опер Название операции Название станка
Стоимость станка,
тыс. руб.
Машинное/штучное
время, мин Базовый Проектный Базовый Проектный Базовый Проект. Базовый Проектный 150 Шлифов Шлифов HSF-33B HSF-33B 420 420 10,0/10,33 10,0/10,33 155 Шлифов Шлифов HSF-33B HSF-33B 420 420 12,5/12,83 12,5/12,83 160 Заточная заточная 3Б663ВФ2 3Б663ВФ2 350 350 2,28/3,15 2,28/3,15 165 заточная заточная 3Б663ВФ2 3Б663ВФ2 350 350 12,64/13,51 12,64/13,51 170 - шлифов - 3Б663ВФ2 - 350 - 17,68/18,55
Далее найдем суммарноевремя работы станков используемых в техпроцессе.
Время для станка HSF-33B для базового варианта: Тбм1=10+12,5=22,5мин; Тбшт1=10,33+12,83=23,16 мин
Для проектного варианта:Тпм1=22,5 мин; Тпшт1=23,16 мин.
Время для станка 3Б663ВФ2для базового варианта: Тбм2=2,28+12,64=14,92 мин; Тбшт2=3,15+13,51=16,66мин
Для проектного варианта:Тпм2=2,28+12,64+17,68=32,6 мин; Тпшт2=3,15+13,51+18,55=35,21мин.
Таблица 7.3. Формулы Значение показателей
№
п/п Показатели для расчета
Базовый
вариант
Проектный
вариант
 1
2
3
Расчетное количество основного технологического оборудования по изменяющимся операциям технологического процесса обработки детали.
Принятое количество оборудования
Коэффициент загрузки оборудования
Ноб.расч=Тшт*Пг/ФЭ*60*Квн
Нбоб.расч1=23,16*100/4015*60*1=0,01
Нбоб.расч2=16,66*100/4015*60*1=0,007
Нпоб.расч1=23,16*100/4015*60*1=0,01
Нпоб.расч2=35,21*100/4015*60*1=0,015
Ноб.прин1=1
Ноб.прин2=1
Кз=Ноб.расч/Ноб.прин
Кбз1=0,01/1=0,01
Кбз2=0,007/1=0,007
Кпз1=0,01/1=0,01
Кпз2=0,015/1=0,015
0,01
0,007
1
0,01
0,007
0,007
0,015
1
0,01
0,015
7.3 Расчет капитальныхвложений
Таблица 7.4. Формулы Значение показателей Показатели для расчета
Базовый
вариант
Проектный
вариант
Прямые капитальные вложения в основное технологическое оборудование
Сопутствующие капитальные вложения
Затраты на доставку и монтаж оборудования
Затраты на транспортные средства
Затраты на инструмент (шлифовальные круги)
Коб=Ноб*Цоб*Кз
Т.к. в проектируемом варианте добавляем новую операцию, то в расчете принимаем коэффициент загрузки только этой операции:
Кз=18,55*100/4015*60*1=0,008
Коб=1*350000*0,008=2800
Км=Коб*Кмонт, где
Кмонт=0,25 – коэффициент расходов на монтаж
Км=2800*0,25=700
Ктр=Коб*0,05
Ктр=2800*0,05=140
Ки=Ни*Ци*Кз
Ки=1*5500*0,008=44
2800
700
140
44
Затраты на дорогостоящее приспособление.
Стоимость аппаратуры для записи программы.
Затраты на разработку программ
Затраты на проектирование
ИТОГО сопутствующие капитальные вложения
Общие капитальные вложения.
Кпр=Нпр*Цпр*Кз, т.к. приспособление принимается специальное, то в данном случае Кз=1
Кпр=1*22000*1=22000
Кап=0,06*Цоб*Кз
Кап=0,06*350000*0,008=168
ЗУ.П.=4000
Зпр=Тпр*Зчас
Зчас=24 – часовая зарплата конструктора, технолога
Тпр=40 часов – время проектирования
Зпр=24*40=960
Ксоп=Км+Ктр+Ки+Кпр+Кап+ЗУ.П.
Ксоп=700+140+44+22000+168+4000+960=28012
Кобщ=Коб+Ксоп
Кобщ=2800+28012=30812
22000
168
4000
960
27052
29852
7.4. Расчет технологической себестоимостисравниваемых вариантов.
Таблица 7.5. Формулы Значение показателей Показатели для расчета
Базовый
вариант
Проектный
вариант
Основные материалы за вычетом отходов.
Основная заработная плата
-рабочих-операторов повременщиков
М=Цм*Мд*КТЗ – Цотх*Мотх
Ктз=1,05 – коэффициент транспортно-заготовительных расходов
М=600*2*1,05-250*1,2=950
/>
Чр – количество рабочих
Збпл.оп=2*28,62*1731*(0,01+0,007)*1,12*1,12*1,08*1* *1,2/100=27
Зппл.оп=2*28,62*1731*(0,01+0,015)*1,12*1,12*1,08*1* *1,2/100=40
950
27
950
40
-рабочих-наладчиков
ИТОГО основная заработная плата
Отчисления на социальное страхование
Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования
Затраты на текущий
ремонт оборудования
/>
Збпл.нал=29,98*1731*2*1,12*1,12*1,08*1*1,2/100*10=
=168
Зппл.нал=29,98*1731*2*1,12*1,12*1,08*1*1,2/100*10=
=168
Зпл.осн=Зпл.оп+Зпл.нал
Збпл.осн=27+168=195
Зппл.осн=40+168=208
Ос=Зпл.осн*Кс
Обс=195*0,356=69
Опс=208*0,356=74
/> , где
Кр=0,3 – коэффициент затрат на текущий ремонт
168
195
69
0,2
168
208
74
0,4
Расходы на технологическую энергию
Расходы на инструмент
Затраты на содержание и эксплуатацию приспособлений
Рбр=(420000*0,01*23,16+350000*0,007*16,66)* *(1+0,25)*0,3/4015*1*60=0,2
Рпр=(420000*0,01*23,16+350000*0,015*35,21)* *(1+0,25)*0,3/4015*1*60=0,4
Рэ=S(Ноб*Му*Тмаш)*Код*Км*Кв*Кп*Цэ/КПД*60
Рбэ=(5*22,5+5*14,92)*0,9*0,75*0,6*1/0,8*60=1,6
Рпэ=(5*22,5+5*32,6)*0,9*0,75*0,6*1/0,8*60=2,3
Ри=S[((Ци-Ври)+Нпер*Спер)*Куд*Тмаш)/Ти*60*(Нпер+1)]
Рби=(200+500*10)*1,1*(22,5+14,92)/0,2*60*(500+1)=
=35,6
Рпи=(200+500*10)*1,1*(22,5+14,92)/0,2*60*(500+1)+
+(5500+80*100)*1,1*17,68/6*60*(80+1)=44,6
Рпр=S[(Цпр*КРпр-ВРпр)*Нпр*Кз/Тпр*Пг]
Рппр=(22000*1,5-4400)*1*0,01/3*100=1
1,6
35,6
-
2,3
44,6
1
Расходы на смазочные, обтирочные материалы и охлаждающие жидкости
Расходы на содержание и эксплуатацию производственной площади.
Расходы на подготовку и эксплуатацию управляющих программ для станков с ЧПУ
Рсм=SНоб*Нсм*Кз/ПГ
Рсмб=2*500*(0,01+0,007)/100=0,2
Рсмп=2*500*(0,01+0,015)/100=0,3
Рпл=SНоб*Sуд*Кз*Кд.пл*Цэпл/Пг
Рплб=2*3*(0,01+0,07)*2*2000/100=4,1
Рплп=2*3*(0,01+0,015)*2*2000/100=6
РУ.пр=ЗУ.пр/Пг*Твып, где
Твып=3 — период выпуска деталей данного наименования
Т.к. на станке с ЧПУ в базовом варианте деталь обрабатывается на двух различных операциях, то
ЗбУ.пр=2*4000=8000 руб
В проектном варианте на станке с ЧПУ деталь обрабатывается на 3 операциях:
ЗпУ.пр=3*4000=12000 руб
0,2
4,1
26,7
0,3
6
40 ИТОГО расходы на содержание и эксплуатацию оборудования
Отсюда:
РбУ.пр=8000/3*100=26,7
РпУ.пр=12000/3*100=40
Рэ.об=Рр+Рэ+Ри+Рпр+Рсм+Рпл+РУ.пр
Рбэ.об=0,2+1,6+35,6+0,2+4,1+26,7=68,4
Рпэ.об=0,4+2,3+44,6+1+0,3+6+40=94,6 68,4 94,6
7.5 Калькуляция себестоимостиобработки по вариантам технологического процесса№ Статьи Затраты, руб. Изменения затрат базов. проект. +,- 1 Материал за вычетом отходов 950 950 2 Основная заработная плата рабочих операторов 195 208 -13 3 Начисление на зарплату 69 74 -5 4 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования 68,4 94,6 -26,2 Итого технологическая себестоимость 1282,4 1326,6 -44,2 5
Общецеховые накладные расходы
Рцех =Зпл.осн*Кцех 409,5 436,8
 
-27,3 Итого цеховая себестоимость 1691,9 1763,4 -71,5 6
Заводские накладные расходы
Рзав =Зпл.осн*Кзав 487,5 520 -32,5
Итого заводская себестоимость
Сзав =Сцех+Рзав 2179,4 2283,4 -104 7
Внепроизводственные расходы
Рвн =Сзав*Квнепр 109 114,2 -5,2
Всего полная себестоимость
Сполн =Сзав+Рвн 2288,4 2397,6 -109,2
7.6 Расчет показателейэкономической эффективности проектируемого варианта
Ожидаемая прибыль отснижения себестоимости за счет повышения стойкости фрезы равна:
ПР.ож=(Сполн.баз*Д2/Д1- Сполн.пр)*Пг

Где Д2/Д1=1,5 — отношениесроков службы, соответственно, по проектируемому и базовому вариантам.
ПР.ож=(2288,4*1,5-2397,6)*100=103500
Налог на прибыль:
Нприб=ПР.ож*Кнал
Нприб=103500*0,24=24840руб
Чистая ожидаемая прибыль:
ПР.чист=ПР.ож — Нприб
ПР.чист=103500-24840=78660руб
Расчетный срок окупаемостикапитальных вложений:
Ток=Кобщ/Пр.чист=30812/78660»0,39 года
Используя методыдисконтирования определяем, целесообразность вкладывания средств в данныйпроект. Для этого рассчитываем текущую стоимость будущих денежных доходов черезкоэффициент дисконтирования.
Добщ.дис=ПР.чист/(1+Е)Т,где
Е — процентная ставка накапитал, при 20% — Е=0,2
Т — горизонт расчета.
Шаг расчета можно принятьчетверть года (квартал), тогда количество шагов будет 2.
Дисконтная прибыльсоставит:
1-й шагД1=/>
2-й шагД2=/>
Добщ.диск=18729+17837=36566руб
Для покрытия всей суммыкапитальных вложений превышает на сумму:
30812 — 18729=12083 руб
Разделив эту величину надисконтную прибыль первого шага, получим:
12083/17837=0,68 шага
Значит, срок окупаемостиинвестиций составит:
Ток=1+0,68=1,68шага=0,42 года
Расчетный коэффициентокупаемости:
Ерасч=1/Ток=1/0,42=2,38
Должно соблюдатьсяусловие:
Ерасч > Е
Так как, 2,38>0,2, топроект считается эффективным.
Вывод
Чистая прибыль отприменения фрезы с комбинированной передней поверхностью составила 78660 руб.Стандартная технология изготовления червячной фрезы, применяемая например наВАЗе в инструментальном производстве, легко переналаживается под изготовлениепроектируемой фрезы, капитальные вложения всего 30812 рубля. При этом срококупаемости данного проекта составил 5 месяцев.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Дипломныйпроект содержит комплекс технических решений по повышении стойкости червячныхзуборезных фрез. В исследовательской части проекта выявлены проблемы, решивкоторые можно значительно повысить стойкость червячных фрез. Применениепредложенной фрезы с комбинированной передней поверхностью обоснованотеоретическим расчетом сил резания. Крутящий момент, возникающий в торцовойплоскости нарезаемого колеса, у проектируемой фрезы, меньше в 1,5 раза посравнению со стандартной фрезой.
Втехнологической части проекта разработана качественно новая операционнаятехнология по обработке рабочих поверхностей фрезы. Статистическимиисследованиями результатов экспериментов, проведенных в МСП ВАЗа, былообосновано применение вибрационной правки на операции заточке фрезы по переднейповерхности.
Предложеноприспособление для профильного шлифования. На этом приспособлении в условияхреального производства можно шлифовать шаблоны, которыми измеряют профильзубьев червячной фрезы, на операциях предварительного шлифования, или же можноправить абразивные круги с большей точностью.
Порезультатам проектирования созданы методические указания для студентов 4 курсаспециальности 1202 по дисциплине «Технология станкоинструментальногопроизводства». В данный методические указания включен упрощенный вариантконструкции приспособления для профильной правки с указанием схемы работы.Также даны рекомендации по последовательности профильного шлифования деталитипа шаблон.
Предложен ряд мер поохране здоровья человека и окружающей среды в условиях современногопроизводства.
В экономической частипроекта рассчитаны показатели эффективности. При внедрении в производство, напримере вазовского, необходимо сделать капиталовложения в размере 30812 рублей,что уже через год даст прибыль 78660 рублей. В итоге, срок окупаемости проектасоставил 5 месяцев.

ЛИТЕРАТУРА
1.  Семенченко И.И., Матюшин В.М.,Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машгиз, 1962г.
2.  Павлов В.И. Определение максимальнойсилы резания при фрезеровании зубчатых колес червячными фрезами// Режущиеинструменты. – 1968г. -№46 – с.1-9.
3.  Сидоренко Л.С. Расчет сил резания приобработке зубьев червячной фрезой// Станки и инструмент – 1992г. – №12 –с.20-23.
4.  Мартыненко В.А. Червячный модульныефрезы с лункой// Станки и инструмент. – 1979г. — №10 – с.13-14.
5.  Розенберг А.М., Розенберг О.А. Расчетсил резания при резании пластичных металлов// Сверхтвердые материалы — №4 — с.48-54.
6.  Koch F., Reuss G.Walzfraser mit gunstiger Schneiden geometrie steigern die Frasleistung und dieFraserstandzeit// Werstaff und Betrieb, -1968 – №2 – с.62-71.
7.  Панкин А.В. Обработка металловрезанием. М.: Машгиз, 1961г.
8.  Абразивная и алмазная обработкаматериалов. Справочник. Под ред. д.т.н., проф. А.Н. Резникова. М.:Машиностроение, 1977г. 331с.
9.  Исаев А.И. Высокопроизводительноерезание в машиностроение. М.: Наука, 1966г.
10. Попов С.А.Заточка и доводка режущего инструмента. М.: Высшая школа, 1986г.
11. Палей М.М.,Дибнер Л.Г., Флид М.Д. Технология шлифование и заточки режущего инструмента.М.: Машиностроение, 1988г., 288с.
12. Бобров В.Ф.Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1979.
13. Палей М.М.Технология производства металлорежущих инструментов. М.: Машиностроение, 1982г.
14. Малышев В.И.,Левин Б.М., Ковалев А.В. Эффективность ультразвуковой правки и очисткишлифовальных кругов// Станки и инструмент — №9 – с.21-23.
15. Гаврилов Г.М.Взаимозаменяемость и точность. г.Самара, 1972г.
16. Черкашин В.И.Профильное шлифование. М.: Машиностроение, 1971г.
17. Справочниктехнолога-машиностроителя: В 2-х т. Т2. Под ред. Косиловой и Р.К. Мешерякова. — М: Машиностроение, 1985-496с.
18. Руководство покурсовому проектированию металлорежущих инструментов. Под общ. ред. Г.Н. Кирсанова- М.: Машиностроение, 1986-288с.
19. Справочникинструментальщика. Ч.А. Ординарцев, Г.В.Филиппов, А.А. Шевченко и др.; Под общ.ред. И.А. Ординарцева — Л.: Машиностроение, 1987-846с.
20. Технологияизготовления режущих инструментов. Метод. указания к курсовому проекту. Сост.В.И. Малышев — Тольятти, Тольяттинский государственный университет, 2002-37с.
21. Допуски ипосадки: справочник. В 2-х ч. Ч.1. В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Бращевский.- Л.: Машиностроение, 1982-543с.
22. Марков. Н.Н.,Осипов В.В., Шабалина М.Б. Нормирование точности в машиностроении. Под ред.Ю.М. Соломенцева — М.: Высшая школа, Издательский центр «Академия», 2001-335с.
23. Методическиеуказания к экономическому обоснованию курсовых и дипломных работ для студентовспец. 1202. Сост. Шушкина Ж.В., ТГУ, 2003г.