Предлагается внедрить в производственный процесс промышленный робот, обеспечивающий загрузку станков.

В состав типовых РТК включаются ПР; металлорежущие станки; вспомогательное транспортное оборудование, накопители, магазины заготовок и изделий и т.п.

Для обработки деталей типа тел вращения в основном используют РТК трех видов компоновки:

- однопозиционный с одним напольным, портальным или встроенным в станок ПР;

- многопозиционный круговой компоновки с ПР напольного типа;

- многопозиционный линейной и линейно-параллельной компоновки из двух и более станков с ПР портального типа.

Рисунок 4.4 - Технические характеристики станка UT600



Линейные компоновки РТК предпочтительнее круговых, так как требуют меньшей площади, не требуют остановки всего РТК при переналадке и ремонте, увеличивается число обслуживаемых станков, однако в нашем случае имеется тяжелая заготовка, для обслуживания которой на сегодняшний день промышленностью выпускается только одна модель ПР - напольный робот M-2000iA/2300 фирмы FANUC представлен на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 - Напольный робот M-2000iA/2300

Рабочая зона ПР обеспечивается в соответствии с рисунком 4.6.

Рисунок 4.6 - Рабочая зона робота M-2000iA/2300



Технические характеристики:

Полезная нагрузка, кг до 3000

Стабильность повторяемости позиционирования, мм ±0.08

Вес, кг 110

Радиус рабочей зоны, мм 1437

Структура Шарнирный

Количество управляемых осей 6

Монтаж Пол

Из технологического маршрута видно, что в технологическом процессе задействовано два станка: 2А635 и UT600. предлагается использовать кольцевую схему, при которой два станка стоят напротив друг друга, а между ними находится приемно-передаточный лоток. Компоновка оборудования показана на соответствующем листе чертежа.

С учетом выбранного оборудования, уточним маршрут обработки в таблице 4.7.

Таблица 4.7 -Технологический маршрут обработки детали

№ операции	Наименование операции	Содержание операции	Вид оборудования
000	Заготовительная (поковка)
005	Фрезерно-центровальная	А. Установить заготовку на столе станка, выверить по бочке и закрепить. 1. Фрезеровать торец, учитывая размеры: 398 мм, 90 мм, 2843 мм. 2. Центровать отверстие А 16 ГОСТ 14034-74 Б. Переустановить деталь 3. Фрезеровать торец, выдержав размеры: 2843 мм, 110 мм, 90 мм. 4. Центровать отверстие А16 ГОСТ 14034-74 В. Снять деталь.	Горизонтально-расточной станок 2А635
010	Программно-комбинированная	А. Установить деталь в центрах, выверить, закрепить. 1. Обточить бочку ролика начерно в размер 382 мм. 2. Точить шейки (черновая), выверить размеры Ш 160 мм, Ш 180
		3. Точить шейки (чистовая) Ш 155, Ш 160 мм, Ш 180. 4. Точить канавку Ш 160 мм. 5.Фрезеровать шпоночный паз В=16. 6. Фрезеровать две лыски в размер 160d11. Б. Переустановить деталь. 7. Точить шейки (черновая), выдержав размеры: Ш 160 мм, Ш 180. 8. Точить шейки (чистовая), выдержав размеры: Ш 160 мм, Ш 180. 9. Точить канавку Ш 160 мм. 10.Точить бочку окончательно Ш 380. 11.Фрезеровать шпоночный паз В=16. 12. Фрезеровать торцевой паз В=20. 13. Сверлить 4 отверстия 8 на торце детали. В. Снять деталь.	Многооперационный токарный станок UT600
015	Горизонтально-расточная	1. Расточить отверстие до Ш 80 h8 начерно, потом начисто. 2. Рассверлить отверстие до Ш 65 h 11 начерно, потом начисто.	Горизонтально-расточной станок 2А635

В таблице 4.8 представлены данные о режущем инструменте, применяемом при обработке детали.

Таблица 4.8 - Режущий инструмент

Название операции	Режущий инструмент
Фрезерно-центровальная	Фреза торцевая 2214-0004 ГОСТ 24359-80 диаметром D = 125 мм, с числом зубьев z = 8. Сверло центровочное тип А ГОСТ 14952-74.
Программно-комбинированная	Токарный проходной упорный резец с пластиной из твердого сплава Т5К10: резец 2102 - 0085 ГОСТ 18877-73. Токарный проходной упорный резец с пластиной из твердого сплава Т15К6, фреза концевая 16, 20.
Горизонтально-расточная	Резец расточной, сверло спиральное, зенкер, метчик.



4.11 Выбор режимов резания и уточненное нормирование времени операций

Исходя из общего припуска на обработку мм и требований к шероховатости поверхности, фрезерование ведем в два прохода: черновой и чистовой. Для операции фрезерования применяем фрезу торцовую со вставными ножами, оснащенную твердым сплавом: Фреза 2214-0004 ГОСТ 24359-80 диаметром мм, с числом зубьев

Материал режущей части фрезы выбираем для чернового фрезерования углеродистой и легированной стали - Т5К10, для чистового фрезерования - Т15К6.

Глубину резания при черновом фрезеровании назначаем мм, а при чистовом фрезеровании мм. Ширина фрезерования измеряется перпендикулярно глубине мм.

При черновом фрезеровании исходной величиной подачи является подача на зуб (при черновом фрезеровании торцевыми фрезами из твердого сплава марки Т5К10) по таблице 22 Приложения [9] в пределах от 0,16 - 0,24: принимаем мм/зуб, подача на оборот составит: мм/об.

При чистовом фрезеровании исходной величиной подачи является подача на один оборот (торцевыми фрезами со вставными ножами из твердого сплава по таблице 24 в пределах 0,4-1,2): принимаю мм/об. При этом подача на зуб составит:

мм/зуб.

Скорость резания при фрезеровании определяется по формуле (4.4):



(4.4)

где - общий поправочный коэффициент,

- период стойкости фрезы, мин.

Значения и показателей степени назначаем по таблице 27 Приложения [9], а период стойкости при диаметре торцевой фрезы 125 мм по таблице 29 Приложения мин.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания определяется по формуле (4.5):

(4.5)

где - общий поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала определяется по формуле (4.6):

Показатели степени n при обработке фрезами из твердого сплава по таблице 8 Приложения:

, (4.6)

где - предел прочности материала заготовки, МПа;

мм,

где - поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки (по таблице 9 при черновой обработке (с коркой) поковка - = 0,8; при чистовой обработке (без корки) - = 1,0),

- коэффициент, учитывающий материал инструмента (по таблице 10) при черновой обработки (сталь конструкционная марки Т5К10) -= 0,65, при чистовой обработки (сталь марки Т15К6) - .

Скорость резания равна:

м/мин,

м/мин.

Определяем частоту вращения шпинделя по расчетной скорости резания:

мин-1,

где - диаметр фрезы, мм.

мин-1.

Уточняем частоту вращения шпинделя по паспорту станка.

Уточняем возможную настройку числа оборотов фрезы и находим фактические значения для черновой обработки об/мин, для чистовой обработки об/мин, т.е. выбираем ближайшие наименьшие значения от расчётных.

Определяем фактическую скорость резания:

м/мин,

м/мин.

Главная составляющая силы резания при фрезеровании, определяется по формуле (4.7):

(4.7)

Значение коэффициента и показателей степеней находим по таблице 30:

Кр определяем по таблице 13 [9] для обработки конструкционных углеродистых и легированных сталей:

Главная составляющая силы резания при черновом фрезеровании составит:

Н.

Крутящий момент:

Н•м.

Условие правильности выбора режима резания по мощности привода по формуле (4.8):

, кВт, (4.8)

кВт.

Определяем эффективную мощность станка по формуле (4.9):

, кВт, (4.9)

где - мощность электродвигателя станка, кВт,

- КПД станка.

кВт.

Необходимо, чтобы выполнялось условие (4.10):

(4.10)

11,2 < 14

Условие правильности выбора режима резания по мощности привода соблюдается, это означает, что выбранный режим резания может быть осуществлен на данном станке.

Основное технологическое время определяется по формуле (4.11):



, (4.11)

где - общая длина прохода фрезы в направлении подачи, мм,

- подача за одну минуту (минутная подача), мм/мин,

- число проходов.

, (4.12)

где - длина обрабатываемой заготовки, мм,

- величина врезания инструмента, мм,

- величина перебега инструмента, мм, мм.

Находим минутную подачу, м/мин, по формуле (4.13):

, (4.13)

где - подача на зуб, мм/зуб,

- число зубьев фрезы,

- частота вращения шпинделя, об/мин:

К примеру, для 1 перехода фрезерно-центровальной операции:

мм/мин.

Результаты расчета режимов резания по операциям и переходам показаны на листе «Технологические наладки» графической части ВКР, а также в соответствии с рисунком 4.7. Там же показаны составляющие элементы формул (4.11) - (4.13).



Рисунок 4.7 - Карта режимов резания по операциям и переходам

Штучно-калькуляционное время определяется по формуле (4.14):

(4.14)



гд?е - подготовительно-заключительное время,

- количество деталей в партии,(шт),

- штучное время, мин.

Штучное время определяем по формуле (4.15):

(4.15)

Г?д?е - основное время, мин,

- вспомогательное время, мин,

-время на обслуживание рабочего места, мин,

- время перерывов на отдых и личные надобности, мин;

Вспомогательное время состоит из затрат времени на отдельные приемы по формуле (4.16):

мин (4.16)

гд?е - время на установку и снятие детали, мин,

- время на закрепление и открепление детали, мин,

- время на приемы управления, мин,

- время на измерение детали, мин.

Данные для расчета и результаты расчета норм времени по операциям заносим в таблицу 4.9.



Таблица 4.9 - Сводная таблица норм времени, мин

Наименование операции
Фрезерно-центровальная	2,66	10,3	0,15	2,2	1,15	1,00	17,46	60	17,66
Программно-комбинированная	233,73	27,45	0,45	-	20	11,37	293	120	293,4
Сверлильная	49,64	15,2	0,5	0,4	3,7	2,9	72,34	60	72,54

4.12 Расчет и проектирование резца проходного

Для обтачивания наружных цилиндрических поверхностей применяют проходные прямые, отогнутые и упорные резцы. Прямые и отогнутые проходные резцы преимущественно применяют для обработки жестких деталей; ими можно обтачивать, снимать фаски, а отогнутыми и подрезать торцы.

Особенность отогнутого резца состоит в том, что его режущая кромка смещена относительно оси и выходит за габариты державки, что обеспечивает технологический зазор между резцедержкой и торцевыми поверхностями заготовки или патрона. Обработка детали проходным отогнутым резцом выполняется в соответствии с рисунком 4.8.

Рисунок. 4.8 - Схема обработки детали



Для современных станков с ЧПУ используются резцы с многогранными неперетачиваемыми пластинами из твердого сплава. Работа данным инструментом осуществляется как при продольной, так и при поперечной подаче. Им можно осуществлять обточку поверху самой заготовки, снимать фаски и подрезать торцы, то есть, все основные операции, которые могут пригодиться в данном деле. Он хорошо проявляет себя в работе с жесткими деталями. Конструкции резцом с механическим креплением пластин регламентируются ГОСТ 29132-91, 26611-85 и др.

Для обработки стали при черновом непрерывном точении по корке, принимаем двухкарбидную (титано-вольфрамовую) пластину из твердого сплава марки Т5К10. Такие сплавы являются более вязкими, обладают высокой прочностью на изгиб и применяются при снятии стружек большого сечения на черновых операциях. Для чистового точения и при прерывистом резании - Т15К6.

Исходя из технологических возможностей станка и условий обработки примем резец CSSNR 3232 P19 в соответствии с рисунком 4.9.

Рисунок 4.9- Резец группы CSSNR

В кодировке резца обозначается:

С - тип крепления пластины - прихватом сверху,

S - форма пластины - квадрат,

S - главный угол в плане - 45°,

N - задний угол пластины - 0°,

R - направление резания - правый,

3232 - длины сторон державки резца в поперечном сечении - 32х32 мм,

P - длина резца - 170 мм,

19 - длина режущей кромки пластины - 19 мм.

Режимы резания для резца определены в разделе 4.11. Определяем тангенциальную силу резания по формуле (4.17):

, Н, (4.17)

где - коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала, материал режущей части резца, а также условия обработки, по таблице 12 [9]: ,

- общий поправочный коэффициент, численно равный произведению ряда коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора на силу резания по формуле (4.18):

, (4.18)

где - поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала, определяется по таблице 19П [9] и по формуле (4.19):

(4.19)

- поправочный коэффициент, учитывающий главный угол в плане резца, по таблице 21П: К?р = 1,0,

- поправочный коэффициент, учитывающий передний угол резца, по таблице 21П: К?р = l,0,

- поправочный коэффициент, учитывающий угол наклона главного лезвия, по таблице 21П:

Поправочный коэффициент где Кrр, учитывающий радиус при вершине резца, определяется только для резцов из быстрорежущей стали.

Тогда, общий поправочный коэффициент равен:

Показатели степени принимаю по таблице 18П [9] для черновой обработки:

Сила резания при точении равна:

Н.

Определим силу резания, допускаемую сечением державки по прочности, по формуле (4.22):

, Н, (4.22)

где - ширина стержня державки, мм;

- высота стержня державки, мм;

- допускаемое напряжение изгиба материала стержня, принимаем Н/мм2;

l - вылет резца, мм.

Вылет резца должен равняться:

, мм,

мм.

Допустимое значение силы резания по формуле составит:

Необходимо, чтобы выполнялось условие:

Рz ? Рzд

14646 Н ? 55555 Н.

Условие выполняется.

Определяем эффективную мощность, потребляемую на резание, по формуле (4.23):

, кВт, (4.23)

кВт.

Определяем эффективную мощность станка по формуле (4.24):

, кВт, (4.24)

где - мощность электродвигателя станка, кВт;

- К.П.Д. станка.

кВт.

Необходимо, чтобы выполнялось условие:

Условие выполняется, значит, обработка данным резцом возможна.

Параметры инструмента, оборудования и время резания заносим в таблицу 4.10.

Таблица 4.10 - Параметры инструмента

Вид инструмента	Материал пластины	Державка	Вылет резца	Геометрические параметры режущей части,
Резец проходной отогнутый	Т5К10	40	50	60	1	7	10	10	0	45	45	1



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цель выпускной квалификационной работы - проект участка механической обработки прокатных валов для РМЦ №1 ПАО «Северсталь».

Для достижения заданной цели в работе были решены следующие задачи:

- осуществлена разработка привода конвейера для удаления стружки;

- разработан гидропривод механизмов загрузки вала на металлорежущее оборудование;

- выбран способ получения заготовки и рассчитаны припуски на обработку;

- выбрано технологическое оборудование;

- разработан технологический процесс изготовления вала прокатного стана;

- спроектирован режущий инструмент, использующийся в процессе механической обработки.

- спроектирован производственный участок.

Цель работы достигнута.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Логин, М. И. Транспортировка и переработка стружки: учеб. пособие / М. И. Логин. - Москва: Машиностроение, 1968. - 96 с.

2. Иванов, М. Н. Детали машин: учеб. пособие / М. Н. Иванов. - Москва: Высшая школа, 2006. - 409 с.

3. Кузьмин, А. В. Расчёты деталей машин: справ. пособие / А. В. Кузьмин, И. М. Чернин, Б. С. Козинцев. - Минск: Выш. школа, 1986. - 400 с.

4. Чернавский, С. А. Курсовое проектирование деталей машин: учеб. пособие / С. А. Чернавский. - Москва: ТИД «Альянс», 2005.- 416 с.

5. Колпаков, В. Н. Гидропневмопривод станочного оборудования: учеб. пособие / В. Н. Колпаков. - Вологда: ВоГТУ, 2008. - 135 с.

6. Колпаков, В. Н. Основы расчёта и проектирования гидропневмопривода станочного оборудования: учеб. пособие / В. Н. Колпаков.- Вологда: ВоГТУ, 2008. - 58 с.

7. Свешников, В. К. Станочные гидроприводы: справочник / В. К. Свешников. - Москва: Машиностроение, 2008. - 640 с.

8. Марочник сталей и сплавов: учебник для вузов / под ред. Ю. Г. Драгунова, А. С. Зубченко. - Москва: Машиностроение, 2014. - 1216 с.

9. Байкалова, В. Н. Расчет режимов резания при точении: методические рекомендации по курсу «Технология конструкционных материалов и материаловедение» / В. Н. Байкалова, A. M. Колокатов, И. Д. Малинина. - Москва: МГАУ им. В. П. Горячкина, 2000. - 19 с.

10. ГОСТ 7062-90. Поковки из углеродистой и легированной стали, изготовляемые ковкой на прессах. Припуски и допуски. - Введ. 01.01.1992. - Москва: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 29 с.

11. Справочник токаря-универсала: учебник для вузов / под ред. М. Г. Шеметова, В. Г Безъязычного. - Москва: Машиностроение, 2007. - 576 с.

12. Бергер, И. И. Токарное дело: учебник для подготовки рабочих на производстве / И. И. Бергер. - Москва: Высшая школа, 1980. - 320 с.

13. Бобров, В. Ф. Основы теории резания металлов: учебник для вузов / В. Ф. Бобров. - Москва: Машиностроение, 1975. - 344 с.

14. Грановский, Г. И. Резание металлов: учебник для вузов / Г. И. Грановский, В. Г. Грановский. - Москва: Высшая школа, 1985. - 304 с.

15. Корягин, С. И. Способы обработки материалов: учеб. пособие / С. И. Корягин, И. В. Пименов, В. К. Худяков. - Калининград: Вузовский учебник, 2000. - 448 с.

16. Сахаров, Г. Н. Металлорежущие инструменты: учебник для вузов / Г.Н. Сахаров, О. Б. Арбузов, Ю. Л. Боровой. - Москва: Машиностроение, 1989. - 328 с.

17. Основы учения о резании металлов и режущий инструмент: учеб. пособие / С. А. Рубинштейн, Г. В. Левант, Н. М. Орнис, Ю. С. Тарасевич. - Москва: Машиностроение, 1968. - 392 с.

18. Попов, С. А. Заточка режущего инструмента: учеб. пособие / С. А. Попов. - Москва: Высшая школа, 1970. - 320 с.

19. Семенченко, И. И. Проектирование металлорежущих инструментов: учеб. пособие / И. И. Семенченко, В. М. Матюшин, Г. Н. Сахаров. - Москва: МАШГИЗ, 1963. - 922 с.

20. Родин, П. Р. Металлорежущие инструменты: учеб. пособие / П. Р. Родин. - Издательское объединение «Вища школа», 1974. - 400 с.

21. Косилова, А. Г. Справочник технолога - машиностроителя: в 2 т. Т. 2 / А. Г. Косилова, Р. К. Мещерякова. - Москва: Машиностроение, 1985. - 496 с.

Размещено на Allbest.ur