Разработка операций

5.1. Выбор станочного оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента

При выборе станочного оборудования необходимо учитывать следующие основные факторы:

а) соответствие основных размеров станка размерам обрабатываемой детали;

б) возможность полного использования станка по мощности привода;

в) возможность полного использования станка по времени.

Паспортные данные станков, необходимые для проектирования, берутся из справочников и каталогов [7,13].

К числу основных размеров станков относятся: высота центров, наибольшее расстояние между центрами, диаметр отверстия шпинделя - у токарно-винторезных, размеры стола - у строгальных, протяжных и др.

Возможность полного использования станка по мощности определяют по наиболее энергоемкому переходу. Если мощность электродвигателя выбранного станка излишняя - выбирается станок того же типа с меньшей мощностью привода, если недостаточная - назначается станок с большей мощностью или корректируется энергоемкий режим резания в сторону уменьшения подачи или глубины.

При выборе оборудования следует также учесть, что для индивидуального и мелкосерийного производства применяют универсальные станки общего назначения, а в массовом и серийном производстве используют специальные и специализированные станки.

При разработке технологического процесса важным моментом является также подбор станочных приспособлений, упрощающих процесс обработки и повышающих ее качество. Для условий индивидуального и мелкосерийного производства наиболее эффективны универсальные приспособления: трехкулачковые (самоцентрирующие) патроны, поводковые патроны, слесарные тиски, делительные головки, цанговые патроны и др.

При обработке на токарных станках деталей нецилиндрической формы, с эксцентричными поверхностями вращения применяются четырехкулачковые патроны и планшайбы. Обработка наружных поверхностей деталей с точно обработанным центральным отверстием (втулок, маховиков, шкивов и др.) может вестись на оправках (центральных и разжимных).

Чтобы обеспечить требуемую жесткость обрабатываемой детали, длинные детали типа вал, обтачиваемые на токарном станке, при (L/D>4, где L - длина детали, D - диаметр) необходимо подпирать вращающимся центром, установленным в пиноль задней бабки, а при L/D>10 обязательно, кроме того, и применение люнетов - подвижных или неподвижных - в зависимости от применяемых скоростей резания и размеров обрабатываемых поверхностей.

Режущий инструмент должен соответствовать характеру выполняемой работы, требованиям точности, режущей способности и качества обработанной поверхности. Выбор инструмента для каждого перехода следует производить в соответствии с рекомендациями, содержащимися в справочниках [2, 7, 9, 11, 13], при этом обязательно указывается его тип, основные размеры, материал режущей части и основные его параметры.

Рассмотрим пример выбора резца. Допустим, что мы принимаем для токарной обточки проходной прямой правый резец. Материал его режущей части Т15К6 (выбран по виду обрабатываемой стали, с учётом условий резания), державки - сталь 45, сечение державки 25x16, где высота Н определяется расстоянием от опорной поверхности резцедержателя до линии центров - у станка 16К20 Н=25 мм, ширина 16 определяется исходя из требований прочности, по выбранной подаче, длина державки 140 мм.

При выборе токарных резцов следует помнить, что их количество для операции по возможности не должно превосходить четырех (количество мест в резцедержателе), так как смена резцов в процессе обработки резко снижает производительность.

Выбор материала режущей части следует производить с учетом вида и свойств обрабатываемого материала, наличия корки, наплывов, с учетом предполагаемой скорости резания. Так, для обработки отливок из серых чугунов при наличии корки применяются пластины ВК6 и ВК8, а для обработки сталей применяются пластины Т15К6, Т5К10.

Выбор фрез определяется формой и размерами обрабатываемых поверхностей: диаметр торцовой и длину цилиндрической фрезы следует выбирать в 1,2...1,5 раза больше ширины обрабатываемой поверхности (при значительной ее ширине обработку производят в несколько проходов). Диаметр дисковой фрезы выбирают таким, чтобы глубина обрабатываемого паза была менее полуразности диаметров фрезы и оправки.

При сверлильных работах выбор режущих инструментов определяется размерами и точностью обработанной поверхности, мощностью станка. Так, небольшие отверстия - диаметром до 25...30 мм сверлятся одним сверлом после центровочного сверла, отверстия больших диаметров сверлятся последовательно двумя или более сверлами.

Для получения требуемой точности размера отверстия и шероховатости поверхности в справочниках [2, 14] приводятся рекомендуемые наборы инструментов. Так, для обработки отверстия Ø 30Н7 с шероховатостью Ra = 1,25 мкм рекомендуется двойное сверление, зенкерование и развертывание.

Вспомогательный инструмент служит для установки и крепления режущего инструмента на станках. К ним относятся державки для резцов, патроны к сверлильным станкам, борштанги - к расточным, оправки - к фрезерным и др.

Выбираемые средства контроля должны обеспечить требуемую точность измерений и достоверность контроля, низкую трудоемкость и стоимость контроля. При единичном производстве, когда размеры деталей, обрабатываемых на станке, изменяются в широком диапазоне, применяют измерительные инструменты универсального назначения: линейки, штангенциркули, кронциркули, штангенрейсмусы, микрометры, нутромеры, индикаторы, штихмассы, и др. В серийном и массовом производстве применяют специальные средства контроля - калибры и шаблоны, измерительные приспособления, приборы, автоматические устройства.

5.2. Выбор режима обработки

Понятие "режим резания" при механической обработке означает совокупность глубины резания t, подачи S и скорости резания V. Выбранный режим резания должен обеспечить минимальную себестоимость обработки при оптимальном использовании режущих свойств инструмента и эксплуатационных возможностей станка. Решающее влияние на выбор резания могут оказать силовые факторы (при черновой обработке), требующие своего ограничения по соображениям прочности инструмента и особенно жесткости системы СПИД (станок - приспособление - инструмент - деталь), и точность и шероховатость обработанной поверхности (при чистовой обработке).

Назначение режима резания производится в следующей последовательности:

• устанавливают глубину резания t и число проходов i;

• выбирают величину подачи S;

• определяют скорость резания V, допускаемую режущими свойствами инструмента, и соответствующую ей частоту вращения заготовки (инструмента).

Кроме режимов резания определяются силы и эффективная мощность резания и сверяются с данными выбранного станка.

Сравнительно малое влияние глубины резания на стойкость инструмента и допускаемую скорость резания позволяет при черновой обработке назначать, возможно, большую глубину резания, обеспечивающую снятие припуска за минимальное число проходов (часто за 1 проход). При чистовых видах обработки глубина резания назначается в зависимости от точности и шероховатости поверхности детали, с таким расчетом, что выбранная глубина позволяла полностью исключить погрешности предыдущей обработки.

Подачу при черновой обработке также назначают, возможно, большую, допускаемую прочностью и жесткостью технологической системы и мощностью станка. При чистовой обработке подача выбирается в зависимости от требований точности и шероховатости. Конкретную величину подач при различных видах обработки выбирают по рекомендациям справочников [9,11,13,14].

Выбранная для черновой обработки с заданной глубиной резания подача на токарных, расточных и сверлильных работах проверяется по прочности механизма подачи станка. При этом осевая составляющая силы резания (сила подачи) Р_Х, приведена в [9], должна быть меньше или равна осевой силе, допускаемой механизмом подачи станка Р_Хдоп.. [6].

Табличное значение подачи уточняют по паспортным данным станка.

Скорость резания V_Т (табличная) выбирают в зависимости от экономически обоснованного периода стойкости режущего инструмента Т [9], от подачи и глубины резания из таблиц нормативов [9, 11].

Скорость резания V_Р (расчетная) можно определить и по формулам, приведенным в специальной литературе [5, 14]. Если условия обработки отличаются от условий, указанных в нормативах, то скорость резания характеризуется поправочными коэффициентами [9, 14] и определяют V_И - искомая скорость резания.

По выбранной (искомой) скорости резания V_И определяется расчетная частота вращения шпинделя n по формуле:

где: V_И - искомая скорость резания, м/мин.

D - диаметр обрабатываемой детали (инструмента), мм.

Расчетная частота вращения шпинделя корректируется по паспортным данным станка - принимается n (действительное) ближнее меньшее значение или большее, если оно не превышает 2...3% от расчетного.

По скорректированной (действительной) частоте вращения шпинделя n_Д, определяют действительную скорость резания V_Д по формуле:

По выбранному режиму резания (обычно при черновой обработке) определяют мощность резания, которая может быть определена по справочным данным [7, 9] или вычислена по формулам [5]. Так, для токарной обработки потребная мощность

где: Р_Z - тангенциальная сила резания, Н;

N_РЕЗ может определяться по нормативам [9].

Мощность резания сравнивают с мощностью электродвигателя станка N_Э

,

где: η - к.п.д. станка (η = 0,7...0,8).

Более подробно о выборе режима резания изложено в специальной литературе [6].

5.3. Определение нормы времени на переход

При выполнении технологического перехода определяется основное (машинное) Т₀ и вспомогательное Т_В время.

Основное (машинное) время определяется по формулам [5]. Здесь приводим исходную формулу, которая видоизменяется в зависимости от метода обработки (фрезерная, зуборезная, строгальная, долбежная и т.д.).

где: L - расчетная длина обработанной поверхности, мм;

i - число проходов;

S_О - подача на оборот (заготовки, инструмента), мм/об.;

n - частота вращения, об/мин.;

S_М - минутная подача, м/мин.

Длина прохода режущего инструмента L определяется как сумма длины обработанной поверхности детали l, величины врезания инструмента l₁ и перебега инструмента l₂:

L = l + l₁ + l₂, мм

Длину обработанной поверхности детали l определяют по рабочему чертежу детали. Величина врезания инструмента зависит от вида инструмента. Например, для резцов она

ctg φ

где: t - глубина врезания, мм;

φ - главный угол в плане резца.

Формулы для определения величины врезания различных инструментов приведены в [5]. Перебег инструмента l₂ принимают равным 1... 3 мм.

Вспомогательное время Т_В при проектировании технологического процесса принимается по справочно-нормативной литературе [8, 9, 10], а на производстве определяются хронометрированием.

Дата добавления: 2015-07-16