2.1 Расчет режимов резания на токарно-винторезном станке резьбовым резцом, винторезной головкой, на специальном резьбофрезернои станке гребенчатой многониточной фрезой.

2 Расчет режимов резания

2.1 Расчет режимов резания на токарно-винторезном станке резьбовым резцом, винторезной головкой, на специальном резьбофрезернои станке гребенчатой многониточной фрезой.

Задача. Нарезать резьбу средней точности (6...7 степень):

-на токарно-винторезном станке 16К20 резьбовым резцом;

- на токарно-винторезном или вертикально-сверлильном станке винторезной головкой;

-на специальном резьбофрезерном станке гребенчатой многониточной фрезой.

В каждом случае обработки выбрать конструкцию и материал режущей части инструмента. Назначить режимы резания. Рассчитать основное (машинное) время обработки и расход каждого типа инструмента при изготовлении партии в количестве 2000 штук.

Сделать вывод о наиболее целесообразном с точки зрения минимума машинного времени методе обработки.

Исходные данные:

Материал заготовки – 45ХН; Твердость НВ 207;

Вид резьбы и способ нарезания – наружная, в упор;

Размеры резьбы – D х p=М48x2; длина – l=55 мм.

Решение:

1.Определяем режимы резания и основное время при обработке на токарно-винторезном станке резьбовым резцом. Порядок расчета в соответствии с [3, таблица 1.1].

Схему обработки покажем на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Схема нарезания резьбы токарным резцом

В качестве режущего инструмента выбираем резец токарный резьбовой с напаянной пластинкой твёрдого сплава для нарезания наружной резьбы, тип 1 ГОСТ 18885-73. Параметры резца: cечение корпуса - 25x16 мм; длина резца – 140 мм; угол профиля резца - 60°; α=8°- задний угол; γ=0°- передний угол; г=0,4 мм – радиус при вершине угла [4, таблица 8.3, с. 268]. Материал режущей части резца Т15К6 – рекомендуется по [3, таблица 1,2], как предпочтительный сплав для сталей.

По [3, карта 1.1, с. 9] находим табличную скорость резания V_Т =113 м/мин и глубину врезания второго прохода t_1T =0,43 мм (наружная резьба, шаг 2,0 мм).

Т.к. обработка производится на универсальном станке, проверим равенство [3, таблица 1.1]:

V≤0,03π·d·L / p=0,03·π·48·55/2,0=124,34= 124м/мин,

где d, L, p – соответственно диаметр, длина и шаг нарезаемой резьбы.

Т.к. 113˂124, окончательно принимаем V_Т =113 м/мин.

Скорость резания корректируем по [3, карта 1.8]:

V=V_T·K_VM·K_VИ·K_Vl·K_VT,

где K_VM – коэффициент, зависящий от твердости чугуна;

K_VИ – коэффициент, зависящий от материала резца;

K_Vl – коэффициент, зависящий от отношения длины заготовки к ее диаметру;

K_VT – коэффициент, зависящий от стойкости резца.

K_VM =0,9 (для 199…217 НВ) [3,с. 18]

K_VИ =1,0 (Т15К6) [3,с. 19]

K_{V l} =1,0 (l/d <8) [3,с. 19]

K_VT =0,85 (стойкость Т=20 мин) [3,с. 20]

V=113·0,9·1,0·1,0·1,0=101,7 м/мин

Частота вращения шпинделя для этой скорости

n=1000·V/π·D=1000·101,7/π·48=674мин^-1

Скорректируем значение по паспорту станка. Ближайшее меньшее значение для станка 16К20

n_П =630 мин^-1

Фактическая скорость резания

V_Ф =π·D· n_П /1000=π·48·630/1000=94,9 м/мин

Глубину врезания второго прохода корректируем по [3, карта 1.8]:

t₂ = t_2T · K_{t l}·K_{t C} ·K_{t T},

где K_{t l} – коэффициент, зависящий от отношения длины заготовки к ее диаметру;

K_{t C} – коэффициент, зависящий от характеристики станка;

K_{t T} – коэффициент, зависящий от стойкости резца.

K_{t l} =1,0 (l/d <8) [3,с. 19]

K_{t C} =1,0 (высота центров больше 150 мм) [3,с. 19]

K_{t T} =1 (стойкость Т=20 мин) [3,с. 20]

t₁ =0,43·1,0·1,0·0,9·1,0 =0,39 мм

Рассчитаем знаменатель геометрической прогрессии [3, таблица 1.1]

R_П =C_R·P^ZR / t_R^XR ≤ R_П.ДОП

где C_R, Z_R, X_R - коэффициенты;

Р - шаг резьбы;

t_R =t₂ (для сталей) [3, таблица 1.1]

R_П.ДОП – допустимое значение знаменателя геометрической прогрессии.

Из [3, таблица П.1, с. 91] для наружной метрической резьбы при обработке серых чугунов: C_R =0,62; X_R =0,21; Z_R =0,16.

R_П.ДОП =0,99 – при нарезании метрической резьбы на стали НВ207 [3, с. 90]

R_П =0,62·2,0^0,16 /0,39^0,21 =0,844<0,99

Находим глубину врезания по проходам [3, таблица 1.1]

t₁₌ К· t₂=0,4·0,39=0,16мм - для метрических резьб

t₃ =t₂ + t₂ ·R_П =0,39+0,39·0,844=0,72 мм

t₄ =t₃ + t₂ ·R_П² =0,72+0,39·0,844²=1,00 мм

t₅ =t₄ + t₂ ·R_П³ =1,00+0,39·0,844³=1,23 мм

Значение болсовпадает с табличным значением высоты профиля резьбы: t_П =1,23 мм. Принимаем

T₅ =t _ТАБЛ =1,23 мм

Основное технологическое время обработки[3, с. 90]

t₀ =(L+l₁)·(1+ɛ)·W /n_П ·Р,

где L – длина обработки, мм;

l₁ – длина подвода и врезания резца, мм;

ɛ=t_X.X / t_P.X - отношение времени холостого хода ко времени рабочего хода резца;

W – число проходов;

n_П – паспортное значение частоты вращения шпинделя, мин^-1;

Р – шаг резьбы, мм.

L=55 мм – по условию

l₁ см. рисунок 2.1; принимаем l₁₌6 мм (3 шага)

t_P.X =(L+l₁)·/ n_П ·Р=(55+6)/630·2,0=0,048 мин

Принимаем скорость ускоренного отвода резца S_УСК =3360 мм/мин, тогда

t_X.X =(l+l₁)·/ S_УСК =(55+6)/3360=0,018 мин

ɛ=0,018/0,048=0,375

t₀ =(55+6)·(1+0,375)·5 / 630·2,0=0,33 мин

Определим время обработки заданной партии деталей N=2000 штук

Т₀ = t₀ ·N=0,33·2000=660 мин =11 ч.

По [3, карта 1.1, с. 78] находим норму расхода резцов напаянных с пластинками из твердого сплава на 1000 часов основного времени: Р₁₀₀₀ = 520 шт.

Для заданной партии деталей расход резцов составит

Р=Р₁₀₀₀ ·Т₀ /1000=520·11/1000=5,7 шт

Принимаем Р=6 резцов.

2. Определяем режимы резания и основное время при обработке на токарно-винторезном станке винторезной головкой. Схему обработки покажем на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Схема нарезания резьбы винторезной головкой

В качестве режущего инструмента принимаем головку самооткрывающуюся с круглыми гребенками для наружной резьбы по ГОСТ 21760-76. Типоразмер головки 5К. Головка предназначена для нарезания наружной резьбы М24-М60 мм с шагом до 4,0 мм, см. [3, карта 4.1]. В качестве материала режущей части принимаем быстрорежущую сталь Р6М5.

Табличные режимы резания для наружной резьбы М48х2 мм [3, карта 4.2]:

- V_Т =17 м/мин - скорость резания;

- n_Т =110 мин^-1;

- Т = 50 мин - стойкость;

- L_Т =11 м – длина нарезанной резьбы до отказа головки;

- М_К =92 Нм - крутящий момент;

- N_Т =1,7 кВт – мощность резания.

Частоту вращения заготовки уточняем по паспорту станка. Ближайшее меньшее значение для станка 16К20: п_П = 100 мин^-1.

Тогда действительная скорость резания

V_Д=π·D· n_П /1000=π·48·100/1000=15,0,7 м/мин

Основное время [3, с.93, формула (п. 35)]:

t₀ =(l+l₁)· /n_П ·Р,

где l – длина нарезаемого участка, мм;

l₁ – длина подвода и врезания инструмента, мм;

n_П – паспортное значение частоты вращения шпинделя, мин^-1;

Р – шаг резьбы, мм.

L=55 мм – по условию

l₁, см. рисунок 2.2; принимаем l₁ =6 мм

t₀ =(55+6) / 100·2,0=0,31 мин

Время обработки партии заготовок (N=2000 шт.)

Т₀ = t₀ · N=0,31·2000=620 мин=10,3ч.

Расход головок на 1000 часов основного времени [3, карта 11.5]:

Р₁₀₀₀ =17 шт (при стойкости Т=30 мин)

Расход головок на заданную партию заготовок

Р= Р₁₀₀₀ / 1000· Т₀ =17/1000·10,3=0,17 т.е. 1 головка

3. Определяем режимы резания и основное время при обработке на резьбофрезерном станке гребенчатой фрезой. Схему обработки покажем на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Схема нарезания резьбы гребенчатой фрезой

В качестве оборудования принимаем резьбофрезерный станок 5К63, на котором возможно получать наружные резьбы до 100 мм, внутренние – до 80 мм, шаг резьбы 1…6 мм, пределы чисел оборотов шпинделя фрезы – 75 – 375 мин^-1 (8 скоростей).

В качестве режущего инструмента принимаем резьбовую гребенчатую насадную фрезу по ГОСТ 1336-77 со следующими параметрами: D_Ф =80 мм - диаметр; L_Ф=63 мм - длина; р=2,0 мм – шаг резьбы; Z=16 – число зубьев.

Материал режущей части - сталь Р6М5.

По [3, карта 5.1, с.36,] находим табличное значение подачи на зуб фрезы. Для заданной резьбы М30х2 рекомендуется: S_{Z TАБЛ} = 0,051 мм/зуб.

Необходимо учесть поправочные коэффициенты на подачу:

- K_SM - от обрабатываемого материала;

- K_SD – от типа фрезы;

- K_SР - от расположения резьбы;

- K_SТ - от точности резьбы.

Из [3, с.36]:

K_SM = 0,9 (сталь легированная, 150-210 НВ);

K_SD =1,1 (насадная фреза, D_Ф≥63 мм);

K_SР =0,85 (наружная резьба);

K_SТ =1,0 (резьба 6-й степени точности).

Расчетная подача на зуб

S_Z = S_{Z ТАБЛ} ·K_SM ·K_SD ·K_SР ·K_SТ = 0,051 ·0,9· 1,1·0,85·1,0 = 0,042 мм/зуб

По [3, карта 5.2, с. 37] находим:

V_Т =30 м/мин - табличное значение скорости резания при S_Z = 0,04 мм/зуб;

Т=180 мин – стойкость фрезы;

С учетом поправочного коэффициента на скорость от обрабатываемого материала K_VM=0,5(сталь легированная, 150-210 НВ) [3, с.38]:

V=V_T·K_VM =30·0,6=18 м/мин

Частота вращения фрезы

n_Ф=1000·V/π·D_Ф=1000·18/π·80=71,6 мин^-1

Принимаем n_П =63 мин^-1 – ближайшее меньшее паспортное значение.

Тогда действительная скорость резания

V_Д=π·D_Ф· n_П /1000=π·80·63/1000=15,8 м/мин

Скорость подачи

V_S = n_П · S_Z ·Z=63·0,042·16=42,3 мм/мин

Частота вращения шпинделя изделия [3, с.93]

n_И =V_S/π·D=42,3/π·48=0,28 мин^-1

Скорректируем значение по паспорту станка: n_ИП =0,25 мин^-1.

Основное время [3, с.93]

t₀ =1,2/ n_ИП =1,2/0,25=4,8 мин

Определим время обработки заданной партии деталей N=2000 штук

Т₀ = t₀ ·N=4,8·2000=9600 мин =160 ч.

По [3, карта 11.7] находим норму расхода резьбовых гребенчатых фрез на 1000 часов основного времени работы при стойкости 180 мин: Р₁₀₀₀ = 39 шт.

Для заданной партии деталей расход фрез составит

Р=Р₁₀₀₀ ·Т₀ /1000=39·160/1000=6,24 шт

Принимаем Р=6 фрез.

Сравним 3 метода нарезания резьбы М48х2,0 мм по основному времени:

- резцом на станке 16К20 – 0,33 мин;

- винторезной головкой на станке 16К20 – 0,31 мин;

- гребенчатой фрезой на станке 5К63 – 4,8 мин.

Итак, самый производительный метод - нарезание резьбы винторезной головкой на токарном станке 16К20.

Наименее производительный метод - нарезание резьбы гребенчатой фрезой на резьбофрезерном станке 5К63.

2.2 Расчет режимов резания при нарезании зубьев долбяком и червячной фрезой

Задача. Нарезать прямозубое колесо модулем m, с числом зубьев Z и шириной венца b на зубодолбёжном станке модели 5122 прямозубым долбяком.

Выбрать тип, конструктивные и геометрические параметры долбяка. Определить машинное время обработки. Назначить режимы резания. Рассчитать расход долбяков на изготовление партии деталей в количестве 2500 штук.

Исходные данные:

Материал заготовки – Сталь 35, НВ 207;

Вид обработки - черновая (под последующую обработку долбяком);

Параметры зубчатого колеса: m = 5 мм - модуль; Z = 52 - число зубьев;

b = 46 мм - ширина зубчатого венца.

Решение:

Cхему обработки покажем на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Схема нарезания зубьев долбяком

По [3, карта 4.1, с. 246] находим, что станок 5122 относится ко второй группе станков. Мощность привода главного движения станка 5122

N_CT =3,0 кВт;

По ГОСТ 9323-79 в качестве режущего инструмента принимаем зуборезный чистовой дисковый прямозубый долбяк. Основные параметры долбяка: модуль - m₀ = 5,0 мм; число зубьев - Z₀ = 20; диаметр делительной окружности - d_d =100,00 мм; высота - B = 20 мм. Принимаем материал долбяка- быстрорежущая сталь Р9К5.

По [3, карта 4.2, с. 248] для m=5 - находим табличное значение круговой подачи:

S_{КР.ТАБЛ} = 0,25 – 0,40 мм/дв. ход (черновая; вторая группа станков)

Расчетная круговая подача

S_КР = S_{КР.ТАБЛ} ·K_MS,

где K_MS – поправочный коэффициент в зависимости от обрабатываемого материала.

Из [3, карта 4.5, с.250]:

K_MS =1,0 (сталь 35, НВ 156…207)

S_КР =(0,25 – 0,40)·1,0=0,25 – 0,4 мм/дв. ход

Радиальная подача [3, с.245]:

S_Р = (0,1...0,3)·S_КР= (0,1...0,3)·0,40=0,04…0,12 мм/дв. ход.

Уточняем значения по паспорту станка 5122:

S_КР =0,4 мм/дв. ход; S_Р =0,072 мм/дв. ход

По [3, карта 4.3, с.249] находим средний период стойкости долбяка::

Т_ТАБЛ =420мин (черновая обработка колес с модулем m=4 – 6 мм)

По [3, карта 4.4, с.249] находим табличное значение скорости:

V_ТАБЛ = 14,5 м/мин (S_КР =0,4 мм/дв. ход; m=4–6 мм)

Поправочные коэффициенты на скорость находим по [3, карта 4.5, с.250,251]:

-от обрабатываемого материала

K_MV=1,0 (сталь 35, НВ 207);

-от материала долбяка

K_ИV=1,2 (Р9К5);

-от стойкости

K_ТV=1,0 (при Т/Т_ТАБЛ =1,0).

Расчётная скорость резания

V=V_ТАБЛ ·K_MVK_ИV·K_ТV =14,5·1,0·1,2·1,0=17,4 м/мин

Расчётное число двойных ходов долбяка [3, с.245].

n^/ =1000·V/2·(b +l_ПЕР),

где b - ширина зубчатого венца нарезаемого колеса;

l_ПЕР –перебег долбяка на обе стороны.

b =46 мм – по условию

l_ПЕР = l₁ + l₂, см. рисунок 2.4.

l_ПЕР =8 мм – для b=20-50 мм [3, с.245]

n^/ =1000·17,4/2·(46+8)=161 дв. х/мин

Уточняем значение по паспорту станка:

n_П =200 дв.х/мин – минимальное паспортное значение

Действительная скорость резания

V_Д =2·(b +l_ПЕР)· n_П /1000=2·(46+8)·200/1000=21,6 м/мин

По [3, карта 4.6, с.252] определяем число переточек долбяка при получистовой обработке:

К=16 (для m=2-5 мм; при максимально допустимом износе h_З =0,7 мм и величине стачивания за одну переточку 0,8 мм)

По [3, карта 4,7, с. 253] находим:

- полная стойкость долбяка ƩТ=119 ч.;

- норма расхода долбяков за 1000 часов работы Р₁₀₀₀ =8,7 шт.

Основное время [5, с.302]

Т₀ =π·m·Z /k_Д ·S +h / k_Д ·S_Р,

где m – модуль нарезаемого колеса;

Z – число зубьев нарезаемого колеса;

k_Д – число двойных ходов долбяка, дв. х/мин (в данном расчете обозначено n);

S – круговая подача, мм/дв. х.(в данном расчете обозначено S_КР);

S_Р – радиальная подача, мм/дв. х;

h – припуск на обработку, мм.

Принимаем припуск на последующее шлифование по межцентровому расстоянию 0,3 мм, тогда припуск на заданную обработку равен

h=2,25m - 0,3=2,25·5 – 0,3=8,25 мм

Т₀ =π·5·52 /200·0,4 +8,25/200·0,072=10,2+0,57=10,77 мин

На обработку партии деталей N=2500 шт. надо время

Т_N = 10,77·2500=26925 мин =448,75ч.

Расход долбяков на обработку заданной партии деталей

Р_N = Р₁₀₀₀ · Т_N /1000=8,7·448,75/1000=3,9 шт.

Принимаем Р_N =4 долбяка.

Задача. Нарезать червячной модульной фрезой цилиндрическое зубчатое одновенцовое колесо с плоскими обработанными торцами на зубофрезерном станке модели 53А50. Параметры колеса - модуль m, число зубьев z, ширина венца b и угол наклона зубьев β.

Выбрать основные конструктивные и геометрические параметры червячной фрезы, число ее заходов. Рассчитать режимы резания и основное (машинное) время обработки.

Определить число переточек, величину и число осевых передвижек, а также суммарную стойкость червячной фрезы. Рассчитать расход червячных фрез при изготовлении партии заготовок в количестве N=4000 штук.

Исходные данные:

Материал заготовки – Сталь 45, 229 НВ;

Вид обработки – чисточерновая по сплошному металлу;

Параметр шероховатости – R_Z 30 мкм;

Вид зубчатого колеса – прямозубое;

Параметры зубчатого колеса: m = 3 мм - модуль; Z = 24 - число зубьев; b = 35 мм - ширина зубчатого венца β=0⁰ - угол наклона зубьев.

Решение:

Cхему обработки покажем на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Схема нарезания зубьев червячной фрезой

По [1, карта 1.1] находим, что станок 53А50 относится к четвертой группе зубофрезерных станков. Станок имеет возможность нарезать колеса с модулем до 8 мм. Мощность привода главного движения данного станка

N_CT =12,0 кВт.

В качестве режущего инструмента принимаем фрезу червячную чистовую однозаходную для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем по ГОСТ 9324-80. Основные параметры фрезы: m₀ = 3,0 мм - модуль; D_Ф= 80 мм - диаметр; L=71 мм – общая длина; Z = 10 - число стружечных канавок (зубьев); класс точности фрезы – В; тип фрезы – 2 (цельная), правозаходная, без модификации профиля зуба. Принимаем материал режущей части - быстрорежущая сталь Р6М5.

По [1, карта 1,2а] находим табличное значение осевой подачи при чистовой обработке:

S_О.ТАБЛ = 1,4 – 2,0 мм/об (m₀ <10 мм; R_Z 30 мкм)

Осевая подача с учетом условий резания определяется по формуле [1,с. 218]:

= S_О.ТАБЛ ·K_MS · K_βS · K_Z1S · K_ZS ·K_FS,

где K_MS – поправочный коэффициент в зависимости от обрабатываемого материала;

K_βS – поправочный коэффициент в зависимости от угла наклона зубьев;

K_Z1S – поправочный коэффициент в зависимости от числа заходов фрезы;

поправочный коэффициент в зависимости от числа зубьев нарезаемого колеса;

K_FS - поправочный коэффициент в зависимости от направления подачи.

Из [1, карта 1,5 и с.218]:

K_MS =0,9 (сталь 45;НВ 229);

K_βS =1,0 (β=0⁰, разноименный наклон витков фрезы и зубьев колеса);

K_Z1S 1,0 (фреза однозаходная);

K_ZS =0,8 (при Z=24);

K_FS =1,2 (попутное фрезерование).

=(1,4 – 2,0)·0,9·1,0·1,0·0,8·1,2=1,21-1,73 мм/об

Уточняем значения по паспорту станка 53А50: S_О = 2,0 мм/об

По [1, карта 1,3] находим нормативную стойкость фрезы и износ инструмента: Т_ТАБЛ =240мин, h_З =0,3мм (для чистовой фрезы по ГОСТ 9324-80 при обработке стали).

По [1, карта 1.4] находим табличное значение скорости резания:

V_ТАБЛ = 24 м/мин (для R_Z 30 мкм);

По [1, карта 1.5, с.223] находим поправочные коэффициенты на скорость:

- от обрабатываемого материала

K_MV=0,8 (для стали 45;НВ229);

- от угла наклона зубьев колеса

K_βV =1,0 (β=0⁰);

- от числа проходов фрезы

K_V=1,0 (один проход);

- от класса точности фрезы

K_ΔV =1,0 (класс В);

- от материала фрезы

K_ИV=1,0 (Р6М5);

- от отношения требуемой стойкости к нормативной

K_ТV=1,0 (при Т/Т_ТАБЛ =1,0);

- от числа заходов фрезы

K_Z1V =1,0 (один заход).

Расчётная скорость резания

V=V_ТАБЛ ·K_MV ·K_βV ·K_V · K_ΔV ·K_ИV ·K_ТV ·K_Z1V = 24·0,8·1,01,0·1,0·1,0·1,0·1,0=19,2 м/мин

Частота вращения шпинделя

n=1000·V / π·D_Ф =1000·19,2/ π·80=76,43 мин^-1

Уточняем значения по паспорту станка: n_П =63 мин^-1

Действительная скорость резания

n=1000·V_Д = π·D_Ф· n_П /1000= π·80· 63 /1000=15,8 м/мин

По [1, карта 1.6] находим нормативную величину осевой передвижки фрезы: В_ТАБЛ =9,0 мм (β=0⁰; Z = 24; m₀ = 3 мм).

По [1, карта 1.6а] находим поправочные коэффициенты на величину осевой передвижки:

K_SВ –в зависимости от величины подачи;

K_tВ –в зависимости от глубины резания;

K_βВ –в зависимости от угла наклона зубьев колеса.

K_SВ =1,0 – для прямозубых колес при величине подачи S_О = 2,0 мм/об;

K_tВ =1,0– при чистовой обработке на глубину t=1,8 m₀;

K_βВ =0,9 – для левого колеса при попутном фрезеровании при β=0⁰ для правозаходной фрезы.

В= В_ТАБЛ · K_SВ · K_tВ · K_βВ =9,0·1,0·1,0·0,9=8,1 мм

Число осевых передвижек фрезы [1, с. 221]

W=(L-2l-l_Н –l_К) / В,

где L=71 мм – длина фрезы;

l=4 мм – длина буртика;

l_Н – величина начальной установки;

l_К - величина конечной установки;

В – величина осевой передвижки.

l_Н =1,4В+π·m / 2=1,4·8,1+ π·3 / 2=16,05 мм

l_К =1,25· m / tg α·cos β+ π·m / 2=1,25·3 / tg 20⁰·cos 0+ π·3 / 2=15,01 мм

W=(71-2·4-316,05-15,01) /8,1=3,94

Значение говорит о том,что число возможных передвижек W=3

По [1, карта 1.8] находим число переточек. При m₀ = 3 мм, D_Ф=80 мм при чистовой обработке число переточек

К=16

Полную стойкость фрезы за весь срок службы находим по формуле [1, с. 231]

ƩТ=Т(К+1)·(W+1) / 60=240·(16+1)·(3+1) /60=272 ч

Т – заданный по технологии период стойкости 240мин.;

Расход фрез на 1000 часов работы [1, с. 231]

Р=1000 / ƩТ=1000/272=3,67 шт

Принимаем Р= 4 штуки.

Длина рабочего хода

L_Р.Х =L_РЕЗ +l₁ +l₂ =B+k·y,

где В=35 мм – ширина зубчатого венца;

k=1,0 – коэффициент, учитывающий угол наклона зубьев (0⁰);

y=49 мм - суммарная величина врезания и перебега при фрезеровании прямозубого колеса.

L_Р.Х =35+1,0·49=84 мм

Основное время обработки

Т₀ = L_Р.Х ·Z / (S_О ·n_П · Z₁)=84·24 / 2,0·63·1=16 мин,

где Z₁ =1 – число заходов фрезы.

Время на обработку заданной партии деталей N=4000 шт.

Т_N = 16·4000=64000мин =1066 ч.

Расход фрез на обработку заданной партии деталей

Р_N = Р₁₀₀₀ · Т_N /1000=4·1066/1000=4,24шт.

Принимаем Р_N =4 фрезы.

2.3 Расчет режимов резания при шлифовании.

Задача. Произвести шлифование плоскости на плоскошлифовальном станке 3П722. В соответствии с исходными данными необходимо: выбрать шлифовальный круг; назначить режимы обработки; определить основное (машинное) время.

Исходные данные:

Материал заготовки – СТ5, незакаленная;

Вид обработки и параметр шероховатости, мкм - окончательная, Rа0,4;

Параметры детали: b=230 мм – ширина; l=700 мм – длина;

Припуск на сторону - h=0,5 мм;

Количество одновременно обрабатываемых деталей – 1.

Решение:

Cхему обработки покажем на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 - Схема обработки

Выбираем шлифовальный круг. Выбор производим по [6].

По [6, таблица 6.32, с. 292] выбираем характеристику шлифовального круга. При плоском шлифовании периферией круга для достижения параметра шероховатости R _а 0,4 мкм при обработке углеродимтой стали рекомендуется характеристика 14А16НСМ15К1,

где 14А – обозначение абразивного материала (электрокорунд нормальный);

16 – зернистость абразивного материала;

Н – индекс зернистости (нормальное содержание основной фракции, т.е. 45%);

СМ1 – твердость абразивного инструмента (средней мягкости 1);

5 – номер структуры (объемное содержание зерна 48%);

К1 – связка абразивного инструмента (керамическая).

Устанавливаем тип круга. На плоскошлифовальных станках, работающих периферией круга, применяются обычно круги типа 1 (ПП), т.е. плоские прямого профиля. Принимаем класс точности круга – А. Указываем в обозначении допустимую скорость круга – 35 м/с. Назначаем класс неуравновешенности круга – 1 кл.

По паспортным данным станка 3П722 диаметр нового шлифовального круга D_K =450 мм, максимальная высота (ширина) круга В_К =80 мм.

Запишем полное обозначение шлифовального круга:

1 450х80х127 14А16НСМ15К1 35 м/с 1 кл. А ГОСТ 2424-83Е,

где 127 - диаметр посадочного отверстия круга, мм.

При расчете режимов резания вначале определяем частоту вращения шлифовального круга при принятой скорости V_K =35 м/с:

n_K = = =1486 мин^-1

Принимаем по паспортным данным станка 3П722 n_K =1500 мин^-1, что соответствует принятой скорости.

Дальнейший расчет режимов резания ведем в последовательности, изложенной в [6, таблица 6.31, с. 291].

По [6, таблица 6.33] назначаем поперечную подачу стола:

S_ПОП =18 мм/ход

По [6, таблица 6.33] определяем скорость изделия. При шлифовании углеродистых незакаленных сталей при припуске на обработку до 0,5 мм рекомендуется

V_Д =6,3 м/мин - 8 м/мин; принимаем: V_Д =8 м/мин

По этой же таблице определяем вертикальную подачу круга. Для заданных условий рекомендуется

S_ВЕРТ =0,097 мм/ход

По [6, таблица 6.34] определяем поправочные коэффициенты на вертикальную подачу

- К₁ – от обрабатываемого материала и точности;

- К₂ – от размера шлифовального круга и степени заполнения стола.

К₁ =1,0 (сталь 1-й группы шлифуемости, принятая точность обработки до 0,05 мм).

Степень заполнения стола находим по формуле [6, таблица 6.31]:

ƩF_D /(B_ПР ·L),

где ƩF_D – суммарная площадь шлифуемых поверхностей изделий;

B_ПР - приведенная ширина шлифования;

L – длина шлифования изделий.

При заданных размерах детали bxl=230х700 мм и при ее расположении в соответствии с рисунком 2.6

ƩF_D =bxl=230х700=161000 мм²

Для данного случая

B_ПР = b+B_К +5 мм =230+80+5=315 мм

где B_К - ширина круга.

L= l_ШЛ + (20…30) мм, [6, с. 291]

где l_ШЛ – длина шлифования.

L=700+20=720 мм

ƩF_D /(B_ПР ·L)=161000 / (315·720)=0,71

Для диаметра круга D_K =450 мм и степени заполнения стола 0,66

К₂ =0,85

Находим рабочую вертикальную подачу

S_ВЕРТ.Р = S_ВЕРТ · К₁ · К₂ =0,097·1,0·0,85=0,0082 мм/ход

Уточняем значение по паспорту станка: S_ВЕРТ.П =0,005 мм/ход – минимальное значение.

Определим мощность, затрачиваемую на резание [4, с. 782]:

N_РЕЗ =0,63·(V_Д ·S_ПОП ·S_ВЕРТ.П)^0,7 · B_К^0,25 · К₁ · К₂,

где К₁ – поправочный коэффициент, зависящий от твердости круга;

поправочный коэффициент, зависящий от материала детали.

Из [4, таблица 14.40, с. 782]:

К₁ =1,0 (для твердости круга СМ1-СМ2);

К₂ =1,2 (для углеродистых незакаленных сталей).

N_РЕЗ =0,63·(8 ·18· 0,005)^0,7 · 80^0,25 · 1,0 · 1,2=1,50кВт

Проверяем, достаточна ли мощность привода шлифовального шпинделя.

Должно выполняться условие: N_РЕЗ < N_ШП. Для станка 3П722 N_ШП = N_ДВ ·η= =15·0,85=12,75 кВт, где N_ДВ =15 кВт - мощность привода шлифовального шпинделя станка.

Т.к. 1,50<12,75, обработка возможна.

Основное время обработки [6, с. 291]:

Т₀ = L· B_ПР ·h / (1000· V_Д · S_ПОП ·S_ВЕРТ.П ·q),

где q - количество одновременно шлифуемых изделий на столе.

Т₀ =720·315·0,5 / (1000·8·18·0,005·1)=157,5 мин =2,625ч.

1 Расчет и проектирование круглой протяжки

Рассчитать и спроектировать круглую протяжку для обработки отверстия в соответствии с исходными данными:

-материал заготовки и его твердость – КЧ 33-8, НВ 163;

-размеры отверстия – D_O=50H7(^+0,033) мм; L=70 мм;

-параметр шероховатости протянутой поверхности – R_а1,0 мкм.

Расчет:

Для обработки принимаем горизонтально-протяжной станок модели 7551, тяговое усилие которого – Р_С=714000 Н и наибольший рабочий ход ползуна – l_Р.Х =2000 мм.

Расчет ведем по [1, таблица 8.2].

1.Припуск под протягивание

А=0,005·D_О+(0,1…0,2)·√ L =0,005·50 +(0,1…0,2)·√70 =1,09…1,92 мм

Принимаем: А=1,0 мм

2.Диаметры отверстия до протягивания, переднего направления D_П и первого зуба протяжки D_О1

D_О1= D_П= D_О-А=50-1,0=49,0 мм

3.Расстояние до первого зуба

L₁=280+L=280+70=350 мм

4.Диаметр хвостовика d₁ выбираем по таблице 8.3. Принимаем наибольший хвостовик, который проходит через отверстие: d₁=45 мм

5.Площадь хвостовика, определяющую его прочность, находим по таблице 8.3: F_X=907,9 мм²

6.Шаг режущих зубьев

t_Р=m√L=(1,25…1,5)·√70=10,45…12,54 мм,

где m-коэффициент, выбранный для одинарной схемы резания. Окончательный выбор схемы резания уточним в последующих расчетах.

7.По таблице 8.6 принимаем шаг зубьев: t=t_Р=12 мм

8.Наибольшее число одновременно работающих зубьев

Z_MAX=L/t_P+1=70/12+1=6,83, т.е. Z_MAX=7

9.Глубина стружечной канавки (из таблицы 8.6): h_K=4 мм

10.Площадь стружечной канавки (из таблицы 8.6): F_K=12,56 мм²

11.Коэффициент заполнения стружечной канавки (таблица 8.8)

К=2,5 (чугун, одинарная схема резания)

12.Подача, допустимая по размещению стружки в канавке

S_{Z К}= F_K/ (К·L)=12,56/2,5·70=0,072 мм/зуб

13.Наибольшее усилие, допустимое хвостовиком

P_X=F_X·σ_X=907,9·250=226950 Н,

где σ_X=250 МПа (таблица 8.9) – для хвостовика из инструментальной легированной стали.

14. Наибольшее усилие, допустимое протяжкой на прочность по первому зубу

P₁=F₁ ·σ₁ =π·(D₀₁-2·h_К)² σ₁ / 4=π·(49-2·4)²·400 / 4=429866 Н,

где σ₁=400 Мпа (таблица 8.9) - допускаемое напряжение на растяжение режущей части протяжки.

15.Расчетная сила резания Р_Р= (Р_Х; Р₁; Р_С·0,9)min

Р_Х=226950 Н;

Р₁=429866 Н;

Р_С·0,9=714000·0,9=624600 Н.

Следовательно, Р_Р=226950 Н

16. Подача, допустимая по силе резания

S_{Z Р}=[Р_Р /(С_Р·π·D_O·Z_MAX)]^1/Х =[226950/(1850·π·50·7)]^1/0,8=0,065 мм/зуб,

где С_Р определяем по таблице 8.7. С_Р=1850 Н/мм² – для чугуна с твердостью до180 НВ;

Х=0,8 (таблица 8.2, с. 193).

Т.к. S_{Z Р}< S_{Z К} (0,065<0,072), то следует применить групповую схему резания. Число зубьев в группе выбираем методом последовательных приближений. Примем число зубьев в группе n_Г =2.

17. Шаг режущих зубьев для групповой схемы резания

t_Р=m√L=(1,45…1,9)·√70=12,13…15,89 мм,

где m=1,45…1,9 (таблица 8.2, с. 193).

18. Принимаем значение шага зубьев из таблицы 8.6.: t_Р=14 мм

19.Наибольшее число одновременно работающих зубьев

Z_MAX=L/t_P+1=70/14+1=6, т.е. Z_MAX=6

20.Глубина стружечной канавки (из таблицы 8.6): h_K=4 мм

21.Площадь стружечной канавки (из таблицы 8.6): F_K=12.56 мм²

22.Коэффициент заполнения стружечной канавки (таблица 8.8)

К=2 (чугун, групповая схема резания)

23.Подача, допустимая по размещению стружки в канавке

S_{Z К}= F_K/(К·L)=12,56/(2·70)=0,09 мм/зуб

24. Подача, допустимая по усилию резания

S_{Z Р}=[Р_Р·n_Г/(С_Р·π·D_O·Z_MAX)]^1/Х =(226950·2/1850·π·50·6)^1/0,8=0,186 мм/зуб

25.Примерная длина режущей части для одинарной схемы резания

l_P=А· t_Р/(2·S_{Z MIN)}=1,0·12/(2·0,065)=92 мм

26.Примерная длина режущей части для групповой схемы резания

l_{P Г}=А· t_Р/(2·S_{Z MIN)}=1,0·14/(2·0,09)=78 мм

27.Сравнивая длины, видим, что групповая схема сокращает длину режущей части. Поэтому принимаем групповую схему резания.

28.Проверку возможности увеличения числа зубьев в группе до n_Г =3 делать нецелесообразно, т.к. уже при n_Г =2 подача S_{Z Р} > S_{Z К}, поэтому подачу нельзя больше увеличивать.

29.Окончательно принимаем групповую схему резания с числом зубьев в группе n_Г =2 и подачу S_Z =0,1 мм/зуб

28.Диаметры режущих зубьев с учетом принятой схемы резания, числа зубьев в группе и выбранной подаче, мм:

D₁ =45,00 D₆ =45,60 D₁₀ =45,98

D₂ =45,20 D₇ =45,58 D₁₁ =45,00

D₃ =45,18 D₈ =45,80 D₁₂ =45,02

D₄ =45,40 D₉ =45,78

D₅ =45,38

29.Число режущих зубьев: Z_P=12

30.Длина режущей части

l_P = t_Р·(Z_P-1)=14·(12-1)=154 мм

31. Число зубьев калибрующей части, таблица 8.11.: Z_К=7

32. Шаг калибрующих зубьев, таблица 8.6.

t_К=2· t_Р /3=2·14/3=9,33 мм; принимаем t_К =10 мм

33. Длина калибрующей части

l_К= t_К· Z_К=10·7=70 мм

34.Длина заднего направления протяжки

l_З=L=70 мм

35.Общая длина протяжки

L_ПР=L₁+ l_P+ l_К +l_З=350+154+70+70=644 мм

36.Допустимая длина протяжки

L_{ПР MAX}=40·D_O<2000 мм

L_ПР =644<2000 мм – условие выполнено

37.Необходимая длина рабочего хода

L_Р.Х=L+ l_P+ l_К=70+154+70=294 мм

38.Расстояние между стружкоразделительными канавками для чистовых зубьев, таблица 8.10

b=1,7·√ D_O=1,7·√50=12,02 мм; принимаем b =12 мм

39.Число стружкоразделительных канавок

n_C=π· D_O/b=π·50/12=13

Принимаем n_C=13

40.Диаметр D_К круга для шлифования выкружек (выбираем из нормального ряда диаметров 80, 100, 125, 160 мм); принимаем: D_К =80 мм.

41.Глубина выкружки:

h_В >(2…5)· S_Z =(2…5)·0,08=0,2…0,5 мм; принимаем: h_В =0,4 мм

42.Расстояние между осями круга и протяжки

а=(D_О + D_К) / 2- h_В =(50+80)/2-0,4=64.6мм

43.Вспомогательный угол θ

cos θ=(D_О² +4·а² - D_К²) / (4·а·D_О)=(50² +4·64,6² -80²) / (4·64,6·50)=0,991

θ=7,7⁰ ≈0,13 рад

44.Число выкружек (θ в радианах)

i=π D_О /(b+θ·D_О) = π·50/(13+0,13·50)=8,48; принимаем i=8

45.Фактическая длина режущей кромки

b= D_О ·[(π/i)-θ]=50·[(π/8)-0,13]=13,13 мм

46.Передний угол: γ=5⁰ [2, таблица 5.9, с.185]

47.Угол β_К правки круга для заточки угла γ: β_К=45⁰

48.Наибольший диаметр круга для заточки

D_КЗ= (D_O1-h_K)·sin β_К/ sin γ=(49-4)· sin 45⁰/ sin5⁰=365 мм

43. Наибольший диаметр протягиваемого отверстия: D_{O MAX}=50,025 мм

44.Допуск на разбивку – 0,005 мм

45.Допуск на изготовление (1/3 допуска на отверстие) –0,025/3=0,008 мм;

принимаем 0,010 мм

46.Диаметр калибрующих зубьев – 50,002_-0,010 мм

47.Допуск на диаметр режущих зубьев (0,01…0,02 мм, но не более 0,4 от S_Z)

0,4· S_Z=0,4·0,1=0,04 мм. Принимаем – 0,02 мм.

Литература

1.Руководство по курсовому проектированию металлорежущих ов. Под общ. ред. Г.Н. Кирсанова. М., Машиностроение, 1986.

2.Режущий инструмент. Курсовое и дипломное проектирование. Под. ред. Е.Э. Фельдштейна. Мн., Изд. «Дизайн ПРО», 1997.

3. Общемашиностроительные нормативы режимов резания. Справочник в 2-х т. Т. 2. /А.Д. Локтев, И.Ф. Гущин, Б.Н. Балашов и др./. М., Машиностроение, 1991. – 304 с.

4. Справочник инструментальщика. Под общ. ред. И.А. Ординарцева. Л., Машиностроение, 1987. – 846 с.

5. Нефедов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту. 5-е изд., перераб. и доп. М., Машиностроение, 1990. – 446 с.

6.Шлифование металлов. Пособие шлифовщику. Под ред. Л.М. Кожуро. Мн., Дизайн ПРО, 2000. – 352 с.

---

Дата добавления: 2015-09-29