1.8. Разработка технологических операций
Операция является основной частью технологического процесса, которая характеризуется неизменностью объекта обработки, оборудования и исполнителей. В процессе её проектирования наиболее полно решается комплекс технико-экономических задач: расчет припусков и межоперационных размеров; выбор условий обеспечения заданной точности и качества поверхностей детали; формирование структуры операций по переходам.
Каждая из перечисленных задач в свою очередь включает в себя ряд последовательных действий и расчетов технико-экономических характеристик. Пример. В качестве примера в работе рассмотрены следующие операции обработки: токарная, протяжная и зубофрезерная.
Установление состава и рациональной последовательности переходов токарной операции.
Состав переходов операции:
1. Установить исходную заготовку на черновую базу и снять деталь.
2. Установить инструмент и режим резания.
3. Грубая обработка внутренней поверхности 7 начерно.
4. Переустановить режим резания.
5. Получистовая обработка внутренней поверхности 7.
6. Переустановить режим резания.
7. Точить внутреннюю поверхность 7 начисто.
8. Переустановить режим резания.
9. Грубая обработка торцовой поверхности 6 начерно.
10. Переустановить режим резания.
11. Получистовая обработка торцовой поверхности 6.
12. Переустановить режим резания.
13. Точить торцовую поверхность 6 начисто.
14. Точить фаску 10 начисто.
15. Повернуть деталь на 180°.
16. Грубая обработка торцовой поверхности 5 начерно.
17. Переустановить режим резания.
18. Получистовая обработка торцовой поверхности 5.
19. Переустановить режим резания.
20. Точить торцовую поверхность 5 начисто.
21. Переустановить режим резания.
22. Точить фаску 11 начисто.
23. Переустановить заготовку на чистовые базовые поверхности.
24. Переустановить режим резания.
25. Грубая обработка наружной поверхности 2 начерно.
26. Переустановить режим резания.
27. Получистовая обработка наружной поверхности 2.
28. Переустановить режим резания.
29. Точить наружную поверхность 2 начисто.
30. Переустановить режим резания.
31. Грубая обработка наружной поверхности 1 и торцовой 3 одновременно.
32. Переустановить режим резания.
33. Получистовое точение наружной поверхности 1 и торцовой 3 одновременно.
34. Переустановить режим резания.
35. Чистовая обработка наружной поверхности 1 и торцовой 3 одновременно.
Определение межоперационных припусков, допусков и размеров заготовки.
Расчет припуска, глубины резания, скорости и частоты вращения для 2-7 переходов поверхности 7:
– Общий припуск на обработку поверхности 7 (см. рис. 1.1 и 1.3) равен:
2ZО = dЗ – dД = 55 – 45 = 10 мм.
– Разбивка общего операционного припуска на припуски по переходам:
2ZО = 2Z1 + 2Z2 + 2Z3 = 6,7 + 3,1 + 0,2 = 10 мм.
– Расчет глубины резания по переходам:
t1 = 2Z1/2 = 6,7 : 2 = 3,35 мм, t2 = 2Z2/2 = 3,1 : 2 = 1,55 мм,
t3 = 2Z3/2 = 0,2 : 2 = 0,1 мм.
– Определение подачи на оборот Sо по переходам:
Sо1 = 0,1 мм/об; Sо2 = 0,09 мм/об; Sо3 = 0,08 мм/об.
Скорость резания V определяется по формуле
где СV – постоянная скорости для данных условий резания, принимаемая по справочнику;
Т – стойкость инструмента, мин (для лезвийных инструментов Т = 30...120 мин);
m, ХV и УV – показатели степени стойкости инструмента Т, глубины резания t и подачи S.
Частота вращения заготовки определяется по формуле
Минутная подача Sм определяется по формуле
Эскиз перехода 7 операции расточки отверстия 7 (рис. 1.5).
Рис. 1.5. Эскиз перехода 7 расточки отверстия 7
Расчет припуска, глубины резания, скорости и частоты вращения для переходов 8–13 поверхности 6 и переходов 16–20 поверхности 5:
Общий припуск на обработку поверхностей 6 и 5 равен:
ZО = hЗ – hД = 59 – 43,4 = 15,6 мм.
Соответственно на каждый торец шестерни:
ZО (6,5) = 15,6 : 2 = 7,8 мм.
Разбивка общего операционного припуска на припуски по переходам:
ZО (6,5) = Z1 + Z2 + Z3 = 4,5 + 3,1 + 0,2 = 7,8 мм.
При торцевой обработке заготовки глубина резания t равна припуску Z на переход, т.е.
t1 = Z1 = 4,5 мм; t2 = Z2 = 3,1 мм; t3 = Z3 = 0,2 мм.
Определение подачи на оборот Sо по переходам:
Sо1 = 0,25 мм/об; Sо2 = 0,2 мм/об; Sо3 = 0,18 мм/об
Частота вращения заготовки определяется по формуле
Средний диаметр dср при торцовой обработке заготовки на токарном станке определяется по формуле
где dотв – диаметр отверстия в заготовке после обработки, мм;
dмах – наибольший диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм.
Минутная подача Sм определяется по формуле
Sм = Sо · n, мм/мин,
Sм1 = Sо1 · n1 = 0,25 · 450 = 112,5 мм/мин;
Sм2 = Sо2 · n2 = 0,2 · 475 = 95 мм/мин;
Sм3 = Sо3 · n3 = 0,18 · 500 = 90 мм/мин;
Эскиз перехода 13 обработки торцевой поверхности 6 (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Эскиз перехода 13 торцевой обработки поверхности 6
Расчет припуска, глубины резания, скорости и частоты вращения для перехода 14 фаски 10 и перехода 22 фаски 11
Общий припуск на обработку поверхностей 10 и 11 равен:
ZО = 1,5 мм.
При токарной обработке фасок ZО = Z1 = t1 = 1,5 мм.
Величина подачи на оборот Sо = 0,09 мм/об
Частота вращения заготовки при изготовлении фаски:
Минутная подача равна: Sм = Sо · n = 0,09 · 645 = 57,82 мм/мин.
Эскиз перехода 14 обработки фаски 10 (рис. 1.7).
Рис. 1.7. Эскиз перехода 14 обработки фаски 10
Расчет припуска, глубины резания, скорости и частоты вращения для 25–29 переходов наружной поверхности 2
Общий припуск на обработку поверхности 2 равен:
2ZО = dЗ – dД = 101 – 94,4 = 6,6 мм.
Разбивка общего операционного припуска на припуски по переходам:
2ZО = 2Z1 + 2Z2 + 2Z3 = 4 + 2 + 0,6 = 6,6 мм.
Расчет глубины резания по переходам:
t1 = 2Z1/2 = 4 : 2 = 2 мм; t2 = 2Z2/2 = 2 : 2 = 1 мм;
t3 = 2Z3/2 = 0,6 : 2 = 0,3 мм.
Определение подачи на оборот Sо по переходам:
Sо1 = 1 мм/об; Sо2 = 0,54 мм/об; Sо3 = 0,15 мм/об.
Скорость резания V определяется по формуле
где СV – постоянная скорости для данных условий резания, принимаемая по справочнику;
Т – стойкость инструмента, мин (для лезвийных инструментов Т = 30...120 мин);
m, ХV и УV – показатели степени стойкости инструмента Т, глубины резания t и подачи S.
Частота вращения заготовки определяется по формуле:
d3 = d2 – 2 t3 = 95 – 2 · 0,3 = 94,4 мм.
Минутная подача Sм определяется по формуле
Sм = Sо · n, мм/мин;
Sм1 = Sо1 · n1 = 1 · 215 = 215 мм/мин;
Sм2 = Sо2 · n2 = 0,54 · 275 = 148,5 мм/мин;
Sм3 = Sо3 · n3 = 0,15 · 475 = 71,25 мм/мин.
Расчет припуска, глубины резания, скорости и частоты вращения для 30–35 переходов наружных поверхностей 1 и 3
Общий припуск на обработку поверхностей 1 и 3 равен:
2ZО = d(п2) – d(п1) = 95 – 76,5 = 18,5 мм,
где d(п2) – диаметр поверхности 2 после чистовой обработки, (d(п2) = 95 мм);
d(п1) – диаметр поверхности 1 по рабочему чертежу, (d(п2) = 76,5 мм).
Разбивка общего операционного припуска на припуски по переходам:
2ZО = 2Z1 + 2Z2 + 2Z3 = 10 + 7,5 + 1 = 18,5 мм.
Расчет глубины резания по переходам:
t1 = 2Z1/2 = 10 : 2 = 5 мм; t2 = 2Z2/2 = 7,5 : 2 = 3,75 мм;
t3 = 2Z3/2 = 1 : 2 = 0,5 мм.
Определение подачи на оборот Sо по переходам:
Sо1 = 1 мм/об; Sо2 = 0,54 мм/об; Sо3 = 0,15 мм/об
Скорость резания V:
Частота вращения заготовки:
d2 = d1 – 2 t2 = 85 – 2 · 3,75 = 77,5 мм;
d3 = d2 – 2 t3 = 77,5 – 2 · 0,5 = 76,5 мм.
Минутная подача Sм
Sм1 = Sо1 · n1 = 1 · 215 = 215 мм/мин;
Sм2 = Sо2 · n2 = 0,54 · 275 = 148,5 мм/мин;
Sм3 = Sо3 · n3 = 0,15 · 525 = 78,75 мм/мин.
Эскиз перехода 35 обработки наружных поверхностей 1 и 3 (рис. 1.8).
Рис. 1.8. Эскиз перехода 35 обработки наружных поверхностей 1 и 3
Установление состава и рациональной последовательности переходов протяжной операции.
Состав переходов операции:
1) установить и снять деталь;
2) установить протяжку;
3) установить режим резания;
4) протянуть шпоночный паз 8, выдерживая размеры по рабочему чертежу.
Определение межоперационных припусков, допусков и размеров шпоночного паза.
Расчет припуска, глубины резания и скорости перемещения протяжки для 4 перехода обработки шпоночного паза 8 протяжкой:
– общий припуск ZО на обработку поверхности 8 равен глубине резания t (смотри рабочий чертеж детали):
ZО = t = 57,8 – d(п7) = 57,8 – 55 = 2,8 мм;
– d(п7) – диаметр поверхности 7 после чистовой обработки, (d(п7) = = 55 мм).
Подача на 1 зуб протяжки определяется по формуле:
SZ = CS В ХS, мм/зуб,
где В – ширина шпоночной канавки, (В = 10 мм);
CS и ХS – коэффициент и показатель степени (CS = 0,021 и ХS = 0,5 ).
SZ = CS В ХS = 0,021 · 100,5 = 0,021 · 3,16 = 0,066 мм/зуб.
Рис. 1.9. Эскиз перехода 35 обработки наружных поверхностей 1 и 3
Скорость резания ϑ определяют по формуле:
где Сϑ, m и хυ – коэффициент и показатели степени, зависящие от механических свойств обрабатываемого материала, типа протяжки (цилиндрическая, шлицевая, шпоночная), марки инструментальной стали, из которой изготовлена протяжка (Сϑ = 7, m = 0,87 и хυ = 1,4);
Т – стойкость протяжки без учёта обратного хода (Т = 60...360 мин);
КИ – поправочный коэффициент, зависящий от стойкости материала протяжки (КИ = 1 при Т = = 100 мин).
Эскиз перехода 4 обработки шпоночного паза 8 (рис. 1.9).
Установление состава и рациональной последовательности переходов зубофрезерной операции.
Состав переходов операции:
1) установить и снять деталь;
2) установить фрезу на размер;
3) установить режим резания;
4) фрезеровать зуб на глубину 7,863 мм на длине 26 мм;
5) повернуть деталь на угол 360/20 = 18°;
6) переход 4 повторить 19 раз;
7) переход 5 повторить 19 раз;
8) очистить станок от стружки.
Определение межоперационных припусков, допусков и размеров зуба шестерни
Расчет припуска, глубины резания, скорости и частоты вращения фрезы для 4 перехода обработки зубьев шестерни:
Общий припуск ZО на обработку зуба равен высоте зуба и составляет ZО = 7,863 мм (смотри рабочий чертеж детали).
Глубина резания при фрезеровании зуба модульной дисковой фрезой равна припуску на проход: t = ZО = 7,863 мм.
Подача на оборот Sо при фрезерной обработке определяется по формуле
Sо = Sz · Z, мм/об,
где Sz – подача на зуб фрезы (Sz = 0,05 мм/зуб);
Z – число зубьев фрезы (Z = 16).
Тогда
Sо = Sz · Z = 0,05 · 16 = 0,8 мм/об.
Скорость резания при фрезерной обработке определяется по формуле:
где А, Zϑ, m, Xυ, Yυ, Pϑ и Kϑ – коэффициент и показатели степени, зависящие от механических свойств обрабатываемого материала, типа фрезы, подачи на один зуб S z и т.п., определяемые;
D – диаметр фрезы (D = 60 мм);
Т – стойкость фрезы (Т = 30...120 мин);
В – ширина фрезерования (В = = 9,25 мм соответствует толщине зуба по делительной окружности);
КМ – поправочный коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого материала (КМ = 1,0 для Стали 25Х ГТ).
Частота вращения фрезы равна:
Эскиз перехода 4 фрезерования зуба шестерни (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Эскиз перехода 4 фрезерования зуба шестерни