Обработка детали проходным резцом

Исходные  данные к расчётно-графической  работе:

Тип инструмента  – резец проходной.

Масштабный коэффициент – 15.

Степень автоматизации  – ручное управление.

Материал детали – серый чугун.  

Эскиз обрабатываемой детали (рисунок 1.) 

Рисунок 1. Эскиз детали. 
 
 

1. Расчет  режимов резания.

    Скорость  резания V (м/мин) при наружном продольном и поперечном точении и растачивании рассчитывается по эмпирической  формуле (1) [2 стр. 363]:

     (1)     где:

Т – среднее значение стойкости, равный 30 мин

С_v=292 [2 стр. 367 табл.17]

S – подача при фасонном точении, s=0,2 мм/об.заг  [2 стр. 364 табл.11]

  у, x, m – показатели степени соответственно  равные  0,2; 0,15; 0,2.  [2 стр.367 табл.17]

t – глубина резания, t=0,6 мм.

Коэффициент К_v является произведением коэффициентов, учитывающих:

 качество обрабатываемого материала:

 состояние поверхности заготовки:                 [2 стр. 374 табл. 23];

      материал инструмента:                   [2 стр. 374 табл. 23].

     

       (2)

     

Тогда скорость резания будет равна:   

    Сила  резания, Н рассчитываются по формуле (3):

     

      (3)

При прорезании, отрезании и фасонном точении t – длина лезвия резца. Постоянная С_р и показатели степени x, y, n  для конкретных (расчетных) условий обработки для каждой из составляющих силы резания приведены в [ 2, стр.373, табл.22].

                   

    Поправочный коэффициент К_р представляет собой произведение ряда коэффициентов и рассчитывается по формуле (4), учитывающих фактические условия резания.

    

            (4)

_{Численные значения этих коэффициентов  приведены в [ 2, табл. 9, 10, 23].}

                          - коэффициент, учитывающий влияние качества алюминиевых сплавов на силовые зависимости;

Коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания:

     _{Мощность  резания, кВт рассчитывают по формуле (5):}

     (5)

     Определим полезную мощность, ее рассчитывают по формуле (6):

     (6)

      _{Рассчитаем частоту вращения шпинделя с заготовкой по формуле (7):}

     (7)

2. Выбор металлорежущего  станка

    По  расчету режимов резания: частоте вращения шпинделя с заготовкой n=791,21 об/мин; величины подач суппорта  s=0,2 мм/об и габаритам обрабатываемой детали наибольший диаметр обрабатываемой детали  d=75 мм выбираем металлорежущий станок модели 1А616.

      

Рисунок 2.  Общий вид токарно-винторезного станка модели 1А616. 

Назначение  станка. Станок предназначен для токарной обработки сравнительно небольших деталей из различных материалов как быстрорежущими, так и твердосплавными инструментами в условиях индивидуального и серийного производства. На станке можно нарезать резцом метрические, дюймовые, модульные и питчевые резьбы. 

Техническая  характеристика станка

Высота   центров   в   мм       ……………………………    165

Максимальное  расстояние между центрами в мм………        710

 
Наибольший диаметр обрабатываемой детали в мм:

над   станиной ………………… 320

над    суппортом …………………. 180

Диаметр  сквозного  отверстия  в  шпинделе  в  мм  …. 35

Число   скоростей   вращения   шпинделя …………………        21

Пределы   чисел  оборотов  шпинделя  в  минуту ……….       1,1—2240

Количество  величин подач суппорта   …………………...     22

Пределы   величин  продольных   и  поперечных  подач   суп- 
порта   в   мм/об ……………………     0.03—1,04

Тины  нарезаемых резьб:

метрическая,   шаг  в  мм       …………………… 0,5—48

дюймовая,   число   ниток  на   1" ……………………..  48—2,5

модульная,   модуль   в  мм   …………………………….. 0,25—12

питчевая   в  питчах       …………………. 128—4,5

Мощность  главного электродвигателя в квт ………………. 4,5 

  Основные  узлы станка {рис. 12). А — гитара сменных колес; Б — передняя бабка с переборным устройством, звеном увеличе-ния шага и реверсивным механизмом; В - фартук с механизмом подач; Г — суппорт с быстродействующим четырехпозиционным резцедержателем; Д — задняя бабка; Е — станина; Ж — встроен-ный шкаф с электрооборудованием; З —задняя тумба; И — система охлаждения; К — поддон для сбора охлаждающей жидкости и стружки; Л —коробка скоростей; М — передняя тумба; И — коробка подач.

  Органы  управления. 1— рукоятка установки типа резьбы или подачи; 2 — рукоятка установки нормального или увеличенного шага; 3 — рукоятка реверсирования перемещения суппорта; 4 — рукоятка управления перебором; 5 — рукоятка переключения мно- 

жительного  механизма коробки подач; 6 — пуговка включения ходового винта или ходового валика; 7 — рукоятка ручного поперечного перемещения суппорта; 8 — рукоятка быстрого отвода суппорта в поперечном направлении; 9 — рукоятка поворота и закрепления четырехпозиционного резцедержателя; 10 — рукоятка ручного перемещения верхней части суппорта; //—рукоятка закрепления пиноли задней бабки; 12 — рычаг закрепления корпуса задней бабки на направляющих станины; 13— маховичок ручного перемещения пиноли задней бабки; 14 и 20— рукоятки включения, выключения и реверсирования главного электродвигателя; 15 — рукоятка включения и выключения маточной гайки продольного ходового винта; 16 — рукоятка включения и выключения поперечной подачи суппорта; 17—рукоятка включения и выключения продольной подачи суппорта; 18 — кнопка для выключения реечной шестерни; 19 — маховичок ручного продольного перемещения суппорта; 21 и 22 — рукоятки управления коробкой скоростей; 23 — рукоятка установки шага резьбы или величины подачи.

  Движения  в станке. Движение резания — вращение шпинделя с обрабатываемой деталью. Движение подач — прямолинейное поступательное перемещение суппорта с резцом в продольном и поперечном направлениях от ходового валика. Движение образования винтовой поверхности — прямолинейное поступательное перемещение суппорта с резьбовым резцом в продольном направлении от ходового винта. Вспомогательные движения — ручные установочные перемещения суппорта, корпуса и пиноли задней бабки и поворот четырехпозиционного резцедержатели.

  Принцип работы. Обрабатываемая деталь устанавливается в центрах или закрепляется в патроне. В резцедержателе суппорта могут быть закреплены четыре резца. Инструменты для обработки отверстий вставляются в конус пиноли задней бабки. Сочетанием вращательного движения детали с поступательным перемещением резца на станке можно обрабатывать цилиндрические, конические, винтовые и торцовые поверхности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Компоновочная схема станка

 

Рисунок 3.  Кинематическая схема токарно-винторезного станка модели 1А616.

Структурно- кинематический анализ станка

      Структурно-кинематический анализ станка заключается в выявлении  элементарных движений, анализе процесса формообразования заданной поверхности, выявлении исполнительных движений и настройки их параметров. 
 
 
 

Построение  компоновочной схемы

Рисунок 4. Компоновочная схема станка.

Элементарные  движения:

 – вращение шпинделя с обрабатываемой заготовкой;

 – Подача верхних салазок суппорта;

 – поперечное движение суппорта;

 – продольное движение суппорта; 
 
 
 
 
 
 
 

3.2 Выявление исполнительные движения

   3.2.1 Формообразующие  движния

   Т.к  фасонный резец является однолейзвинным инструментом, то сразу переходим  к анализу заготовки.

    Рассмотрим  процесс формообразования заданной поверхности:

Рисунок 5.  Эскиз детали.

    Из  данного рисунка делаем вывод, что  необходимо два формообразующих движения.

      Ф_v(В₁) –формообразующее движение, которое необходимо для получения производящей линии – окружности, движение скорости резания. Движение простое с замкнутой траекторией. Будем настраивать по двум параметрам: скорость, направление.

      Ф_s(П₂) –формообразующее движение, которое необходимо для получения производящей линии – прямой, движение подачи. Движение простое с незамкнутой траекторией. Будем настраивать по четырем параметрам: скорость, направление, путь, конечная точка. 

    3.2.2 Установочные движения

    Уст (В₃) - поворот суппорта с резцом для обеспечения заданного угла конусности, является установочным движением настраиваем два параметра конечную точку и путь, т.к. управление ручное, то скорость и направление обеспечивается оператором;

    Уст (П₄)  – поперечное перемещение суппорта с резцом, является установочным движением, обеспечивает необходимый максимальный радиус отверстия, настраиваем два параметра конечную точку и путь, т.к. управление ручное, то скорость и направление обеспечивается оператором;

    Уст (П₅)  – продольное перемещение суппорта с резцом, является установочным движением, обеспечивает необходимый максимальный радиус отверстия, настраиваем два параметра конечную точку и путь, т.к. управление ручное, то скорость и направление обеспечивается оператором;

    3.2.3 Вспомогательные движения

    Всп(П₂), Всп(П₄), Всп(П₅).. – ускоренное перемещение режущего инструмента в зону резания в продольном и поперечном направлениях, настраиваем один параметр направление. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    3.3 Построение структурной  схемы станка

    

    Рисунок 6 Структурная схема станка 163. 
 
 
 
 

3.4 Настройка параметров  исполнительных движений

      Движение  резания Ф_V(В₁) –

      Внутренняя  связь - кинематическая пара «шпиндель  – подшипник»

       [V1] Настройка скорости V1.

      Орган настройки скорости – коробка  скоростей, т.е. все механизмы, способные  изменять передаточное отношение.

    Количество  возможных скоростей, обеспечивающихся коробкой скоростей

z =1·2·3·(1+2·2·1)=30

    Составим уравнение кинематического баланса для цепи главного вращательного движения:

    Запишем уравнение в структурном виде:

,

где  - постоянные передаточные отношения между точками 1и 2

В кинематическом виде:

 

    В результате по картине частот (рис.3) принимаем ближайшую частоту.

    По  картине частот вращения .

    Подставив передаточное отношение, найденное  по картине частот, в кинематическое уравнение, получим фактическую  частоту 207 об/мин.

         Вычислим погрешность: 

 [N₁] Реверсирование направления исполнительного движения осуществляется по средствам механизма состоящего из двухсторонней фрикционной муфты М₁ и дополнительного зубчатого  колеса с числом зубьев 32.

Движение  подачи Ф_s(П₂) –

[К₂] необходимо подвести режущий инструмент до соприкосновения с конической поверхностью заготовки и поставить лимб на ноль.

[N₂] направление настраивается по средствам введения в кинематическую цепь дополнительного зубчатого колеса с числом зубьев 28

[L₂]   L=l+∆l

     l=

     ∆l=4мм

     L=67.08+4=71.08

 
 

[V₂]    1 оборот заготовки→s мм 

    Запишем уравнение в структурном виде:

,

 

    Количество  возможных скоростей подач:

z =1·8·1·2·(1+1·1) +8·1·2·(1+1·1)=64

Установочное  движение Уст (В₃)-

 [К₃] необходимо верхние салазки суппорта по круговой шкале поставить на ноль.

 [L₃]   Необходимо повернуть верхние салазки суппорта против часовой стрелки на 30^о

Установочное  движение Уст (П₄)-

[К₄] необходимо подвести режущий инструмент до соприкосновения с точкой А и поставить лимб на 0. (см. рисунок 5) 

[L₄]  

 
 

Установочное  движение Уст (П₅)-

[К₅] необходимо подвести режущий инструмент до соприкосновения с точкой А и поставить лимб на 0. (см. рисунок 5) 

[L₅]  

 
 

Вспомогательные движения Всп(П₂) , Всп(П₄) , Всп(П₅) -

[N] направление настраивается по средствам двухсторонней электромагнитной муфты М_э1 для движений П₂ и П₄, и двухсторонней электромагнитной муфтой М_э2 для движения П₅.

Всп(П₂)

Всп(П₄)

Всп(П₅)

 
 
 
 
 
 
 

4. Список литературы:

1. Металлорежущие станки: Альбом видов кинематических схем и узлов / А.М. Кучер, А.А. Покровский. –  Ленинград, 1971. – 305c/
2. Косилова А.Г. Справочник технолога-машиностроителя. Том 2: Справочник /  А.Г. Косилова, Р.К.Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – 496с.