Техпроцесс механообработки на станках с ЧПУ

Задание №1

Спроектировать операцию, выполняемую на токарном станке с  ЧПУ. 

Исходные данные: Материал – сталь40Х

Рис 1 Заготовка, поступающая на токарную операцию

Рис 2 Операционный эскиз токарной операции обработки вала 

Операция выполняется  на токарно-центровом станке модели 16К20Ф36

На проектируемой  операции согласно операционному эскизу поверхности необходимо обрабатывать следующим образом:

   -точить начерно выдерживая размеры ø25.4-0.12мм, ø 30-0.12мм,

 ø 56.6-0.12мм, 94,5 -0,22, 44,4-0.16мм и линейный размер 20 оставляя необходимый припуск для чистового протачивания.

  -точить наружные  канавки выдерживая размеры 3+0.14мм,  5+0.3мм,        4+0.3мм,  94,5-0.16мм,  44.5-0.16мм,  10-0.09мм,  ø 22-0.33мм, ø 25-0.33мм,     ø 52.9-0.3мм, обеспечивая  шероховатость Ra =5мкм на декаметре

ø 52.9-0.3мм

-точить начисто выдерживая размеры ø25.4-0.12мм, ø 30-0.12мм,

  ø 56.6-0.12мм, 94,5 -0,22, 20,  2 фаски 2*45, и фаску 3*45

-нарезать резьбу М30*2-8g 

Определяем количество инструментов в наладке

1 Определяем величину припуска при обработке наружных цилиндрических поверхностей.

Zmin===2,1мм

Zmax===3,16мм

Где  -минимальный и максимальный диаметры заготовки и детали соответственно.

Полученная величина колебания припуска превышает регламентируемую для получения величины шероховатости  Ra=5мкм, таким образом обработку этой поверхности будем выполнять за несколько рабочих ходов, используя два инструмента для черновой и чистовой  обточки.

Определим промежуточный  диаметр используя формулу

=Di++

где -исомый промежуточный деаметр

    -минимальнй припуск на обработку

-нижнее отклонение  которое принимаем по 12 квалитету равным 0.35мм

+

Где высота неровностей профиля , оставшаяся от предыдущей обработки. после чернового точения ровна 0.1мм

- глубина дефектного  поверхносного слоя после предшествующего  перехода, после чернового точения  ровна 0.1мм

- суммарные пространственные погрешности предшествующие и выполняемого перехода, определяемые по формуле

=

где - несоосность между базовой и обрабатываемой поверхностями, оставшаяся после предыдущей обработки и равная 0.65 мм

-неравномерность  припуска, вызываемая погрешностью  базирования и определяемая по  эмпирической формуле при установке  в центрах.

(1+0.015)=0.17(1+0.015)=0.07

где a=0.17 эмпирический коэффициент;

IT допуск базового диаметра, в нашем случае допуск центровых отверстий,

Тогда

==0.9мм

После черновой обработки  величина оставшейся неравномерности  определяется по формуле

=

где погрешность индексации револьверной головки

=0.06*0.9+0.015=0.069мм

Тогда

=0.1+01+0.069=0.269мм 

Тогда диаметр чистовой зоны

=56.6+2*0.269+0.35=57.488мм

Округляя получим  что обеспечивает максимальную глубину резания

tчист==0,51мм

tчерн==2,825мм 

2 определяем припуски  на торцевые поверхности.

Для этого построим схему линейных размеров 

Рис3

Z1=T1-T3

T1=мм

T3=

=-=45,8 -44,5=1,3мм

=-=46,3-44,34=1,96мм

Что превышает регламентированную глубину резания для получения  шероховатости Ra=10мкм. Тогда подрезку торца будем производить за два рабочих хода, оставляя для чистовой обработки 1/3 припуска, т.е выполняя черновой размер 45мм 

Используя результаты расчета межоперационных диаметров, и учитывая принятые решения, разрабатываем следующую структуру операции.

Переход №1: Установить и снять заготовку

Переход №2: Последовательно точить начерно    -точить начерно выдерживая размеры øмм, ø мм, øмм, мм, мм. Для выполнения перехода выбираем токарный копировальный резец с пластиной из твердого сплава Т15К6 по ГОСТ20872-80

Переход №3: Последовательно  точить начисто  выдерживая размеры  øмм , øмм, øмм, мм, мм илинейный размер 20, точить две фаски 2*45 и одну фаску 3*45 Для выполнения перехода выбираем токарный копировальный резец с пластиной из твердого сплава Т15К6 по ГОСТ20872-80

Переход№4: Точить канавку мм,,выдерживая линейные размер , мм и выдерживая диаметральные размер, , øмм. Точить канавку под выход резьбы мм с фаской 2*45, выдерживая линейные размер мм и выдерживая диаметральные размер øмм. Точить канавку мм, выдерживая линейные размер мм, и выдерживая диаметральные размер øмм. Для выполнения перехода принимаем канавочный резец с пластиной из твердого сплава Т15К6 h=3мм по ТУ-2-035-583-77

Переход №5 Точить резьбу М30*2-8g, Для выполнения перехода принимаем канавочный резец с пластиной из твердого сплава Т15К6 по ГОСТ 18885-82

Таким образом разработана структура операции и выбрано четыре инструмента для ее выполнения.

Переход №2 На этом переходе последовательно обтачивается наружная цилиндрическая поверхность с глубиной резания tmax=3,08мм, подрезается торец с глубиной резания tmax=2,03мм. На всех поверхностях выполняется получистовое точение с Ra=10мкм. Все расчеты будем проводить для tmax=3,08мм

Обрабатываемая сталь 40Х с =880Мпа

Подачу определяем по формуле

S=Sтабл*К

где Sтабл - табличное значение подачи , равное 0,35мм/об

К-коэффициент зависящий от материала заготовки и для сталей с =700-900Мпа равный 1.

Таким образом подача

S=0.35*1=0.35мм/об

Скорость резания  определяем по формуле

V=

где - к-ы учитывающие влияние материала , состояния поверхности, материала инструмента, главного угла в плане, радиуса при вершине резца.

Т –период стойкости инструмента

t, S –величины глубины резания и подачи соответственно

m, x, y- показатели степени

Тогда

 V==123м/мин

Частота вращения шпинделя

n===581об/мин

Ближайшая по паспорту станка n=500 об/мин что обеспечивает скорость

v==97 м/мин

Минутная подача

Sмин=S*n=0,35*500=175 мм/мин

Величину силы Pz определим рл эмпирической формуле используя численные значения к-ов и показателей степеней из [11]

Pz=10*Cp****Km*Кф*Кϒ*Кλ=10*300**1,11*0,87*1*1=2087 Н.

Мощность

N= ==3,17 кВт

Что меньше мощности двигателя станка.

Переход №3 На переходе проводится чистовое точение. Обтачивается цилиндрические поверхности с глубиной резания 0,45мм, и протачиваются торцевые поверхности с глубиной резания 0,15 мм

Подача

S=Sтабл*К= S=0.15*1=0.15мм/об

Скорость резания 

V= ==165м/мин

Частота вращения шпинделя

n===928об/мин

Ближайшая по паспорту станка n=800 об/мин что обеспечивает скорость

v==142м/мин

Минутная подача

Sмин=S*n=0,15*800=120 мм/мин

Величину силы Pz определим по эмпирической формуле используя численные значения к-ов и показателей степеней из [11]

Pz=10*Cp****Km*Кф*Кϒ*Кλ=10*300**1,11*0,87*1*1=218 Н

Мощность

N= ==0,43 кВт

Переход №4 На этом переходе выполняется точение диаметральных канавок шириной  3; 4 и 5 мм. Канавки точатся одним и тем же резцом поочередно ширина резца 3 мм. Таким образом канавка шириной 3мм будет резаться за один рабочий ход, а канавки 4мм и 5 мм в несколько рабочих ходов: поперечного врезания канавочного резца, продольного точения на ширину канавки

Рабочий ход 1 Точение канавки 3мм. Глубина резанья ровна ширине резца те t=3мм.

Подача

S=Sтабл*К= S=0.14*0.8=0.11мм/об

Скорость резания 

V= ==74м/мин

Частота вращения шпинделя

n===927об/мин

Ближайшая по паспорту станка n=800 об/мин что обеспечивает скорость

v==64м/мин

Минутная подача

Sмин=S*n=0,11*800=88 мм/мин

Величину силы Pz определим по эмпирической формуле используя численные значения к-ов и показателей степеней из [11]

Pz=10*Cp****Km*Кф*Кϒ*Кλ=10*408**1,11*0,89*1*1=1840 Н

Мощность

N= ==1,92 кВт 

Точение канавки  шириной 5мм, точение за два рабочих  хода

Рабочий ход 2 Глубина резанья равна ширине резца т.е. t=3мм. Так как глубина резания ровна глубине резания на первом рабочем ходе и разница между внешними диаметрами не велика а именно 4,6 мм а диаметр или 2,3мм на радиус, тогда принимаем решение взять режимы резания такие же как на первом рабочем ходе

Рабочий ход 3 продольное точение осуществляется с глубиной резания 2,5 мм

Подача

S=Sтабл*К= S=0.14*1=0.14мм/об

Скорость резания 

V= ==135м/мин

Частота вращения шпинделя

n===1435 об/мин

Учитывая что резец находится внутри конавки принимаем частоту вращения шпинделя равной рабочему ходу 2 n=800 об/мин

v==64м/мин

Минутная подача

Sмин=S*n=0,14*800=112 мм/мин

Величину силы Pz определим по эмпирической формуле используя численные значения к-ов и показателей степеней из [11]

Pz=10*Cp****Km*Кф*Кϒ*Кλ=10*408**1,11*0,89*1*1=790 Н

Мощность

N= ==0,82 кВт 

Рабочий ход 4

Точение канавки  шириной 4мм. Глубина резанья ровна  ширине резца те t=3мм.

Подача

S=Sтабл*К= S=0.12*0.8=0.096мм/об

Скорость резания 

V= ==79м/мин

Частота вращения шпинделя

n===416об/мин

Ближайшая по паспорту станка n=400 об/мин что обеспечивает скорость

v==71м/мин

Минутная подача

Sмин=S*n=0,096*400=38,3 мм/мин

Величину силы Pz определим по эмпирической формуле используя численные значения к-ов и показателей степеней из [11]

Pz=10*Cp****Km*Кф*Кϒ*Кλ=10*408**1,13*0,89*1*1=1970 Н

Мощность

N= ==2,54 кВт 

 Рабочий ход 5 продольное точение осуществляется с глубиной резания 1,85мм

Подача

S=Sтабл*К= S=0.14*1=0.14мм/об

Скорость резания 

V= ==161м/мин

Частота вращения шпинделя

n===905 об/мин

Учитывая что резец находится внутри конавки принимаем частоту вращения шпинделя равной рабочему ходу 2 n=400 об/мин

v==71м/мин

Минутная подача

Sмин=S*n=0,14*400=56 мм/мин

Величину силы Pz определим по эмпирической формуле используя численные значения к-ов и показателей степеней из [11]

Pz=10*Cp****Km*Кф*Кϒ*Кλ=10*408**1,11*0,89*1*1=640 Н

Мощность

N= ==0,74 кВт

Переход №5 На переходе нарезается резьба М30*2-8g

При нарезании резьбы резцами подача равна шагу резьбы P=S=2мм

Глубина резания  равна 

t=h/n

где h- высота профиля резьбы

n-число рабочих проходов

t=2/5=0,4мм 

Скорость резания 

V= ==52м/мин 

Частота вращения шпинделя

n===552 об/мин 

Ближайшая по паспорту станка n=500 об/мин что обеспечивает скорость

v==47м/мин 
 

Минутная подача

Sмин=S*n=2*500=1000 мм/мин

Величину силы Pz определим по эмпирической формуле используя численные значения к-ов и показателей степеней из [11]

Pz=10*Cp****Km*Кф*Кϒ*Кλ=10*208**1,11*0,79*1*1=1640 Н

Мощность

N= ==1,26 кВт 

Результаты расчетов сведем в таблицу 1

 Переходим к разработке схемы наладки и расчетно-технологических карт.

Определяем время  перемещения  на холостом ходу из точки  смены инструмента. Принимаем расстояние для той координаты перемещение для которой наибольшее. В нашем случаи это координата Z. Время затраченное на перемещение из точки смены инструмента определяем по формуле

tz= ∆Z/Sx

где ∆Z-разница между точкой 0 и 1, мм

Sx=подача холостого хода мм/мин

tz=363/4800=0,076 мин 

Определяем время  рабочего(основного) для каждого перехода.

to2===0,66мин

to3===1,02мин

to4==++0,452мин

to5===0,265мин

Определяем время  холостого хода для каждого перехода.

tхх2===0,17мин

tхх3===0,17мин

tхх4===0,197мин

tхх5===0,232мин 

Определим вспомогательное  время связанное с переходом

tв=tпов гол=0,2 для каждого перехода

Проведем технологическое  нормирование операции

Тшт=tо+tв+tобс+tпер

где tо-основное время на операцию сумма основного времени по переходам, в нашем случае

to=to2+to3+to4+to5=0,66+1,02+0,452+0,265=2,397мин

tв- вспомогательное время включая время на установку и снятие детали

tвуст=0,2 мин[10]

tв=(tпов гол*4)+ tвуст=1мин

tобс+tпер- время на обслуживание ремонт и личные надобности составляет 10% от оперативного времени т.е

tобс+tпе=0,1(2,397+1)=0,3397мин

Тшт=0,3397+1+2,397=3,736ми

Подготовительно заключительное время при работе на станках ЧПУ  определяется по формуле

Тпз=Тпз1+ Тпз2+ Тпз3+ Тпз4

где Тпз1 –время включающее получение наряда, чертежа, тех документации и ознакомление с ними. Равно 12мин[11]

Тпз2-время учитывающее дополнительные работы согласно[11] в нашем случае 12,1 мин

Тпз3- время пробной  обработки одной заготовки, упитывающееся  только тогда когда на станке нет  корректора, в данном случае равно  нулю.

Тпз4-время связанное с приемами по наладке станка равное для четырех инструментов 19,4 мин

Тпз=12+12,1+19,4=43,5мин 
 
 

Список используемой литературы  

1. Методическое пособие.  Курсовое проектирование по основам  технологии машиностроения. Н.В.  Лысенко, Н.В. Носов.

2. Дмитриев В.А.  Проектирование поковок штампованных: Самарский Гос. Техн. ун-т; метод. указ. Самара, 2001.

3. Курсовое проектирование  по технологии машиностроения /Под редакцией А.Ф. Горбацевича. Минск; 1975г.

4. Колесов И.М.  Основы технологии машиностроения. М “Высшая школа” 1999/

5. П.А. Руденко,  Ю.А. Харламов. Проектирование и  производство заготовок в машиностроении. Киев “Высшая школа”. 1991г.

6. Методическое руководство.  Выбор технологических методов  обработки поверхностей детали. Составитель: В.А. Ахматов. Самара 1991г.

7. В.А. Ахматов,  Б.А. Лившец. Разработка технологических операций на станках с ЧПУ и ОЦ. Самара 1992г. Учебное пособие.

8. Справочник технолога-  машиностроителя /Под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М Машиностроение, 1972г.

9. обработка металлов  резанием: Справочник технолога/  Панов АА- М.: Машиностроение 1988г.

10. Режимы резания  металлов. Под ред. Ю.В. Барановского. М. 1972г.

11. А.Н. Балабанов.  Краткий справочник технолога  машиностроителя. М. 1992г.

12. Н.А. Нефёдов,  К.А. Осипов. Сборник задач и  примеров по резанию металлов  и режущему инструменту. М. 1990г.