_Sysoev_TMS_-lekcii

Выбрать маршрут по табл. П3.3: (прил. 3 черновое и чистовое обтачивание, предварительное и чистовое шлифование и занести в гр. 1 табл. 6.20

Взять данные по R и h для гр. 2 и 3:

z

для штамповки в табл. П3.25, для мехобработки – табл. П3.3

Назначить допуск на размеры, гр. 8: для заготовки из табл. П3.11,

для обработки резанием из табл. П3.3

1) Рассчитать суммарную погрешность ΔΣ штампованной заготовки при обработке в центрах:

,

где ΔΣк – отклонение от прямолинейности; к – удельная кривизна, мкм/мм длины; Lк – размер сечения, для которого определяется кривизна до торца заготовки;

L = L + L ,

Рассчитать смещение оси заготовки при зацентровке:

где Т = 1,8 мм – допуск на диаметральный размер базы заготовки, используемый при центровании.

2)Рассчитать остаточное пространственное отклонение при черновом обтачивании: ч = kу ΣΔ = 0,06 · 500 = 30 мкм;

3)Рассчитать остаточное пространственное отклонение при чистовом

обтачивании:

ч = kу ΣΔ = 0,04 · 30 = 1,2 мкм.

kу – принимать по табл. П3.28.

Рассчитать минимальные припуски на диаметральные размеры и занести в гр. 6.

Черновое обтачивание: 2z = 2 (160 + 200 + 500) = 1720 мкм.

А

289

А

Рассчитать наименьшие размеры по технологическим переходам (сумму наименьших предельных размеров предыдущих переходов с величиной припуска выполняемого перехода):

1) 54,98 + 0,06 = 55,04; 2) 55,04 + 0,102 = 55,142;

3) 55,142 + 0,26 = 55,402; 4) 55,402 + 1,72 = 57,122.

Данные занести в гр. 7

Вычислить наибольшие предельные размеры по переходам (сумму наименьших предельных размеров и допусков на размер):

1) 54,980 + 0,020 = 55; 2) 55,040 + 0,060 = 55,1;

3) 55,150 + 0,120 = 55,27; 4) 55,400 + 0,400 = 55,8; 5) 57 + 2 = 59. Данные занести в гр. 9

Вычислить максимальные припуски: 55,1 – 55 = 0,1; 55,27 – 55,1 = 0,17;

55,8 – 55,27 = 0,53; 59 – 55,8 = 3,2

и занести в гр. 11; минимальные припуски: 55,04 – 54,98 = 0,06; 55,15 – 55,04 = 0,11;

55,40 – 55,15 = 0,25; 57 – 55,40 = 1,6

и занести в гр. 12

Расчет общих припусков:

наибольший припуск ΣZ = 0,10 +0,17 +0,53 +3,2 = 4 мм;

max

наименьший припуск ΣZ = 0,06 + 0,11+0,25 +1,6 = 2,02 мм

min

Проверка правильности расчетов:

ΣZmax – ΣZmin = 4 – 2,02 = Тз – Тд = 2 – 0,02 = 1,98 мм.

Следовательно, расчет выполнен правильно.

Здесь Т , Т – допуски заготовки и детали соответственно

3 д

Рис. 6.9. Последовательность определения операционных размеров и припусков

290

Таблица 6.20

Результаты расчета припусков и операционных размеров на механическую обработку ступенчатого вала

Рис. 6.10. Размерная схема операции термоупрочнения и механической обработки

Задача определения припусков и операционных размеров на обработку цилиндрических поверхностей при термоупрочнении решается в следующей последовательности:

1. Уточняют и анализируют заданные по чертежу параметры: размер Di и допуск на него δi; глубину термоупрочняемого слоя Ак и допуск на нее δк.

2.Назначают по нормативам или по согласованию с технологом термического цеха параметры операции термоупрочнения: допуск δт на раз-

мер Ат; предельные значения увеличения (Ар max, Ар min) или уменьшения (Ау max, Ау min) и допуск δру.

3.Определяют параметры предварительной (до термоупрочнения) и

окончательной механической обработки: допуски на размеры Di, Di–1 соответственно δi, δi–1 , технические требования на неконцентричность δБi в операциях

291

предварительной и окончательной обработки. По методике, изложенной выше, находят

δБi = ∑δБ2i .

4.Проверяют соблюдение неравенства (6.19). Если оно выполняется, то

решение задачи доводят до конца. Если нет, то нужно уменьшить допуски δi, δi–1 , δру, δБi либо изменить схему базирования и установки с тем, чтобы уменьшить число составляющих звеньев m + n в цепи биений.

5.Определяют припуск на окончательную обработку по уравнению:

Z = 2( R + Т ) − + ∑ δ2 . i min z i 1 Бi

6. Определяют операционный размер на механическую обработку цилиндрической поверхности перед термоупрочнением с использованием уравнений:

а) при увеличении размеров при ТМО:

ности при ТМО; Ау min, Ау max – минимальное или максимальное значения усадки.

7. Определяют технологическую глубину термоупрочняемого слоя. Так как Ак = Аt – t, то

Экономическую оценку вариантов технологического процесса выполняют двумя способами [12]:

1) по производительности (трудоемкости). Сравнение производят на основе расчета штучно-калькуляционного времени Тшт. кл, которое определяют при нормировании операций. Выбирают вариант, при котором

Тшт.кл → min;

2) по себестоимости (цеховой). Используют бухгалтерский, поэлементный расчет и поэлементный нормативный.

6.9 Расчет режимов резания

Исходными данными для расчета режимов резания являются: наименование и марка материала обрабатываемой заготовки, а также

его физико-механические свойства; размеры (допуски, погрешности формы детали, относительное

292

положение поверхностей) и геометрическая форма обрабатываемой заготовки;

технические требования на изготовление детали; материал, типоразмер и геометрические параметры режущей части

инструмента; паспортные характеристики выбранного оборудования.

Выбор инструментального материала, типоразмера инструмента и геометрических параметров его режущей части производят в соответствии с рекомендациями справочной литературы [3; 10; 11; 13].

Приведем некоторые примеры расчетов режимов резания. Выбор режимов резания на токарную обработку

Выбор режимов резания выполняют в следующей последовательности. 1. Выбрать рациональные марки инструментального материала и

геометрические параметры инструмента.

Точение и растачивание деталей из труднообрабатываемых сталей и сплавов рекомендуется производить резцом с пластинками твердых сплавов. Резцы из быстрорежущей стали, в большинстве случаев марок Р6М5 и Р9К5, применяют при обработке прерывистых поверхностей, поверхностей сложного профиля, а также при нарезании специальных резьб.

Марки режущей части режущего инструмента для точения деталей из сталей и сплавов приведены в [10].

Рекомендуемые геометрические параметры режущей части резцов приведены в [13].

При обработке точных деталей с малыми подачами (0,02…0,06 мм/об.) не рекомендуется выполнять упрочняющую фаску на передней поверхности

обработке всех рассматриваемых материалов значения заднего угла α выдерживают в пределах 10…12°. За критерий притупления принимают износ по задней грани инструмента: 0,5 мм при чистовом и получистовом точении, 0,8…1,0 при предварительном и грубом точении. Указанные значения износа соответствуют стойкости Т = 60 мин для резцов, оснащенных твердым сплавом.

Рекомендуемые значения подач при точении сталей и сплавов резцами, оснащенными пластинками из твердого сплава, приведены в [13].

В ряде случаев механической обработки назначение величины подачи связано с необходимостью получения заданной шероховатости обработанной поверхности.

Расчетные зависимости, представленные в гл. 4, позволяют установить скорости резания применительно к процессу точения деталей при жесткой системе СПИД без использования каких-либо технологических сред. При точении маложестких тонкостенных деталей скорости резания следует умножить на коэффициент 0,5. Зависимости определены при оптимальной

293

стойкости резцов, которая при чистовой, получистовой и предварительной обработках соответствовала 60 мин. Для уточнения выполненных расчетов, применительно к конкретным условиям обработки, установленные значения скорости резания должны быть откорректированы поправочными коэффициентами, зависящими от марки обрабатываемого материала, наличия или отсутствия охлаждения, характера обработки и т. д.

Для материалов I–III групп поправочным коэффициентом, отражающим отношение фактической скорости резания к расчетной величине, в зависимости от марки обрабатываемого материала, следует принять коэффициент обрабатываемости данной марки стали по сравнению со сталью 45.

В табл. 17 [13] приведены поправочные коэффициента на скорость обработки в зависимости от марки обрабатываемого материала для сталей и сплавов IV–VI и VIII групп приведенной классификации. Соответственно в табл. 1…5 – поправочные коэффициенты в зависимости от конкретных условий обработки. Для подтверждения осуществимости выбранного режима обработки необходимо дополнительно провести аналитическую оценку усилия резания и эффективной мощности на шпинделе станка.

Пример расчета режимов резания при токарной обработке труднообрабатываемых материалов

Исходные данные. Деталь – валик. Операция – предварительная обточка по наружному диаметру до 76 мм на длину 250 мм за один проход. Обрабатываемый материал – прокат, нержавеющая сталь мартенситного класса ЭИ961 (1Х12Н2ВМФ), σ = 900 МПа соответствует группе II. Размер заготовки 80×320 мм. Состояние поверхности заготовки – без корки. Станок – токарно-винторезный, модель I6K20 (табл. 6.21).

Режущий инструмент – резец проходной с пластинкой из твердого сплава TI5K6, размер державки резца 25×16 мм, главный угол в плане γ =

45°.

Стойкость резца 45 мин. Работа с охлаждением.

Расчет режимов резания выполняют в следующем порядке.

1.При черновой обработке назначают глубину резания, равную припуску t = 2 мм (глубину резания назначают на черновую обработку поверхности из расчета припусков).

2.Определяют группу обрабатываемости стали.

Сталь ЭИ961 (1Х12Н2ВМФ) соответствует группе II.

3. Определяют подачу [13], величина которой для обработки стали II группы марки ЭИ961 с размером державки резца 25×16, диаметром обработки 80 мм, глубиной резания t = 2 мм рекомендуется в пределах S0 = 0,4…0,5 мм/об. Определяют среднее значение подачи Sо = 0,45 мм/об, которое сопоставляют с паспортными данными станка. По паспорту станка принимают ближайшее значение подачи (обычно в сторону занижения). Окончательно назначают подачу S0 = 0,4 мм/об.

294

4. По формуле

рассчитывают скорость резания с учетом того, что в рассматриваемом случае коэффициенты равны: С = 360; хv = 0,15; уv = 0,45; m = 0,35; Т = 60 мин.

Нормативное значение скорости резания

V = 360 = 117 м/мин. 2 0,15 × 0,4 0,45 × 60 0,35

Вводят поправочные коэффициенты на скорость резания: в зависимости от марки обрабатываемого материала ЭИ961 [13] k = 1,3, периода стойкости резца [13] Т = 45 мин, kV = 1,1 и наличия охлаждения (с охлаждением kV = 1,1).

Скорость резания с учетом всех коэффициентов

V= 117×1,3×1,1×1×1 = 184 м/мин.

5.По установленной скорости резания определяют частоту вращения шпинделя:

= 1000 ×184 =

n 732 1 / мин. 3,14 ×80

По паспорту станка принимают ближайшее значение частоты вращения шпинделя (обычно в сторону занижения) n = 630 1/мин. При этом фактическая скорость резания, определенная по формуле

V = πDn ,

1000

равна

= 3,14 × 80 × 732 =

V 158 м/мин. 1000

6. Усилие резания Рz и эффективную мощность N определяют по данным [20]:

Рz = 10СРz t xz S yzV n К Рz ;

Рz = 10 × 421× 2 0,93 × 0,4 0,75 / 158 0,15 = 1901 Н .

N = РzV кВт; 1020 × 60

295

= 1901×158 =

N 5 кВт. 1020 × 60

Расчетные значения Рz = 1901Н и мощности N = 5 кВт сопоставляют с паспортными данными станка. Из сравнения видно, что установленные расчетные значения Рz и N не превышают усилия резания, допускаемого механизмом подачи станка, и эффективной мощности на шпинделе станка. Следовательно, выбранный режим осуществим.

Если мощность станка недостаточна для выполнения операции, то глубину резания разделяют на несколько проходов и выполняют проверочный расчет начиная с п. 1.

Режимы резания при предварительном фрезеровании рассчитывают в следующем порядке:

1.Назначают глубину резания t, мм (глубину резания назначают на черновую обработку поверхности из расчета припусков).

2.Назначают величину подачи на зуб фрезы Sz, мм/зуб.

3.Задают по справочным данным стойкость фрезы Т, мин.

4.Определяют скорость резания Vy м/мин, допускаемую режущими свойствами инструмента:

[13].

5. Определяют частоту вращения фрезы п, мин–1 :

n = 1000 Vд /( πD ).

Полученную частоту вращения корректируют по паспорту станка и принимают в качестве фактической пф.

6. Определяют фактическую скорость резания Vф м/мин:

Vф = pD nст ./ 1000 7. Определяют скорость подачи Vs, мм/мин:

Vs = nф Sz z.

Полученное значение скорости подачи корректируют по паспорту станка и принимают в качестве фактического.

8. Определяют фактическую подачу на один зуб фрезы Szф, мм/зуб:

Szф = Vsф /(nфz).

9. Определяют величину силы резания Рz, Н:

где Ср, хр, ур, up, qp, wp, kp – из [20].

10. Определяют мощность резания Np, кВт:

Np = Pz Vф/(60 ×1020).

11. Определяют необходимую мощность электродвигателя станка Nэ,

кВт:

Nэ = Np h,

296

где η – КПД кинематической цепи станка.

Для осуществления процесса резания необходимо, чтобы выполнялось условие

Nэ ≤ Ncт,

где Ncт – мощность электродвигателя главного привода выбранного станка. При невыполнении этого условия необходимо перейти на ближайшую

меньшую частоту вращения фрезы, а для этого пересчитать Vф, Vs, Szф, Pz и проверить неравенство Nэ ≤ Ncт.

Расчет режимов резания при окончательном фрезеровании производят в той же последовательности, что и при предварительном, с той лишь разницей, что при окончательном фрезеровании по таблицам нормативов назначают подачу на один оборот фрезы Sо, мм/об., по которой для дальнейшего расчета вычисляют величину подачи на один зуб Sz, мм/зуб:

Sz = Sо / z.

Результаты расчета режимов резания заносят в соответствующие графы при заполнении технологического процесса.

Расчет режимов резания при сверлении выполняют в следующей последовательности:

1. Определяют наибольшую технологически допускаемую подачу. Для этого по таблицам нормативов выбирают соответствующую величину подачи Sн и подсчитывают подачи, допускаемые прочностью сверла Sп.с и механизма подачи станка Sм.п, мм/об.:

Sп.c = CsD0,6;

где D – диаметр инструмента, мм; Cs – коэффициент, зависящий от характеристики обрабатываемого материала (по табл. 6.21); Рх – наибольшая сила, допускаемая прочностью механизма подачи станка (из технической характеристики станка), Н; Ср, ур, qp, kmp – коэффициенты из справочника [13].

Таблица 6.21

Значения коэффициента Cs для сверл из быстрорежущей стали

297

Для сверл, оснащенных твердым сплавом ВК, рекомендуется Cs = 0,1 при обработке чугуна НВ < 200 и Cs = 0,07 для чугуна НВ > 200.

Из всех найденных подач Sн, Sn.c, Sм. n выбирают меньшую, которая будет наибольшей технологически допускаемой подачей. В зависимости от глубины сверления величину подачи необходимо уменьшить, умножая ее на коэффициент kls.

Значения коэффициента kls в зависимости от глубины сверления:

Подачу также уменьшают, учитывая рекомендации справочников [3,

13]:

а) при сверлении отверстий с точностью 11...14-го квалитетов в заготовках средней жесткости или под последующую обработку сверлом, зенкером или резцом вводят коэффициент kт.ф = 0,75;

б) при сверлении точных отверстий с последующей обработкой развертками или нарезанием резьбы метчиками, при сверлении отверстий центровочными сверлами, а также при сверлении отверстий в заготовках малой жесткости и с неустойчивыми опорными поверхностями вводят коэффициент kт.ф = 0,5.

Уточненную величину подачи корректируют по паспорту станка и принимают в качестве фактической.

3. Задавшись стойкостью сверла [13] Т, мин, определяют скорость резания V, м/мин, допускаемую свойствами режущего инструмента:

CV D qV

Vд = T m t xV S yV kV ,

где СV, qV, т, xV, уV, kV – коэффициенты из справочника [13]; S – принятая скорость подачи, мм/мин; t – глубина резания, мм.

3. Определяют частоту вращения сверла п, мин–1 :

п = 1 000 Vд/(pD).

Полученную частоту вращения корректируют по паспорту станка и принимают в качестве фактической пф (пст).

4.Определяют фактическую скорость резания Vф, м/мин:

Vф = πDnф .

1000

5.Определяют крутящий момент на сверле Мкр, Н×м:

Мкр = 10См D qм S фyм k м ,

где См, qм, yм, kм – из справочной литературы [13]. 6. Определяют осевую силу резания Ро, Н:

P = 10C D qp SфyP kм .

0 p p

7. Определяют мощность резания, Np, кВт:

Np= Мк nф / 9 750.

8. Определяют необходимую мощность электродвигателя Nэ, кВт:

Nэ = Nр /h,

298