Разработка методики исследования вибраций и ударных взаимодействий

Ещё одно требование для чистоты диапазона. Типовые требования - от 2 Гц до 20 кГц, но иногда требуется увеличение диапазона частот. В ряде случаев необходимо увеличение диапазона сверху до 40 кГц, в некоторых отраслях промышленности требуется расширение диапазона частот снизу до 0,3 Гц или даже до нуля. Критериев здесь не существует, поэтому лучше проводить исследования в стандартном диапазоне частот от 2 Гц до 25 кГц.

И последнее требование - по разрешающей способности приборов в частотном диапазоне, т.е. по числу полос в спектре сигнала. Типовые требования - от 100 до 800, но в некоторых приборах встречается и большее количество полос - до 6400 и выше.

2.1.2 Оборудование, инструмент, аппаратура, принадлежности и виброгасители, применяемые для исследования

Для проведения исследований применялось следующее оборудование:

1. Токарный станок УТ16П, на котором проводились все эксперименты (технические характеристики приведены в таблица 2.1.

Таблица 2.1 ? Технические характеристики токарного станка УТ16П

Наибольший диаметр обрабатываемого изделия: Над станиной, мм Над супортом, мм	310 160
Наибольший длина обрабатываемого изделия, мм	710
Внутренний конус шпинделя	Морзе 5
Конец шпинделя	5К
Диаметр отверстия в шпинделе, мм	32
Высота резца установленного в резцедержателе, мм	20
Количество частот прямого и обратного вращения шпинделя	18
Наибольший диаметр обрабатываемого изделия: Над станиной, мм Над супортом, мм	310 160
Пределы частоты вращения шпинделя пр. и обр. вращения, об/мин	40…2000
Наибольшее расстояние от оси центров до кромки резцедержателя, мм	175
Наибольшее перемещение суппорта: Продольное, мм Поперечное, мм	710 230
Перемещение на одно деление лимба: Продольное, мм Поперечное, мм	0,1 0,02
Пределы подач, мм/об: Продольных Поперечных	0,018 - 1,1 0,01 - 0,625
Пределы шагов нарезаемых резьб: Метрических,мм Модульных, модули Дюймовых, ниток на 1 дюйм	0,1 - 56 0,1 - 28 3 - 60
Наибольшее перемещение верхнего суппорта, мм	140
Наибольший угол поворота, град	360
Наибольшее перемещение пиноли задней бабки, мм	100
Электродвигатель главного движения мощность, кВт	3,2
Габариты станка, мм	2110х1050х1395
Вес станка, кг	1810

2. Токарный проходной резец с отверстиями для установки датчика и виброгасителей (материал корпуса - сталь 45 ГОСТ 1055-88, материал режущей части - твёрдый сплав Т15К6).

3. Пьезоэлектрический вибродатчик ДН-5 предназначен для преобразования механических колебаний в электрические сигналы, пропорциональные ускорению колеблющегося объекта. Вибропреобразователь ДН-5 используется для измерения параметров вибрации в заводских и лабораторных условиях в различных отраслях народного хозяйства (технические характеристики приведены в таблице 2.2).

Таблица 2.2 ? Технические характеристики пьезоэлектрического вибродатчика ДН-5

Рабочий диапазон частот, Гц	До 10000
Действительное значение коэффициента преобразования вибропреобразователя на частоте 1000 Гц, мВЧ	2±0,3
Электрическое сопротивление изоляции в нормальных условиях (от +15 до +25яС), Гом, не менее	1
Электрическая емкость вибропреобразователя с кабелем, пФ	От 1100 до 1700
Неравномерность частотной характеристики в диапазоне частот, Гц	От 1000 до 8000
Относительно уровня выходного сигнала на частоте 1000 Гц, не более, %	±10
Диапазоне частот от 8000 до 10000Гц, не более, %	±15
Относительный коэффициент поперечного преобразования, %	5
Нелинейность амплитудной характеристики до 1200 м/, не более, %	±10
Габаритные размеры, мм	23Ч16
Масса, не более, кг	0,015

4. Антивибрационный кабель АК01 (L = 2м, D = 2мм), приведённый на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Кабель АК01

5. ЭВМ с установленным специализированным программным обеспечением для преобразования аналогового сигнала в цифровой.

6. Виброгасители, специально изготовленные для проведения исследований. Разработано всего две конструкции - виброгаситель, устанавливаемый на резец с помощью скобы и виброгаситель, ввинчиваемый в резец снизу.

Использованию разных грузов (малый m = 0,163 кг и большой m = 0,393 кг) и способов их размещения (в упругом или ударном состоянии) получилось восемь различных конструкций виброгасителей (рисунок 2.2).



Рисунок 2.2 - Конструкции виброгасителей, использовавшиеся для исследований

2.1.3 Методика исследования вибраций

Суть испытания заключается в том, чтобы выявить вибрации и продемонстрировать методам борьбы с ними с помощью виброгасителей (рисунок 2.3).

Закрепляем вал диаметром 25 мм и вылетом 300 мм в трёхкулачковый патрон и зажимаем задней бабкой, чтобы во время точения не происходило смещение заготовки под действием сил резания.

Устанавливаем и закрепляем резец в станке, так чтобы линии центра станка была расположена вершинка платины, грань оправки резца -- плотно прижата к внутренней грани резцедержателя. При этом установить вылет резца увеличенным Lр = 115 мм для того, чтобы в последующем можно было установить на резец виброгасители.

В резец как можно ближе к зоне резания ввинчиваем вибродатчик так, чтобы он очень плотно прилегал к резцу, благодаря чему достигается максимальная чувствительность системы измерения. Также на датчик необходимо установить защиту от возможного попадания на него стружки, что может привести к выходу из строя преобразователя.

Подсоединяем кабель к датчику и ЭВМ.

Для проведения первого испытания устанавливаем глубину резания t = 1,0 мм, подачу S = 0,045 мм/об, частоту вращения шпинделя n = 200 мин^-1 . При точении под действием сил резания на резце возникают вибрации. Вибродатчик преобразует механические колебания в электрические сигналы, пропорциональные ускорению колеблющегося объекта. Далее ЭВМ через кабель принимает аналоговый сигнал и в соответствии с настройками специализированной программы управления производит его оцифровку. После этого сохраняем данные (время записи - 5 сек.).

Для того чтобы не затупить резец, а также предотвратить возможное скалывание режущей кромки и продолжить исследования в тех же условиях, чтобы выйти из режима резания нужно: рукоятку включения/выключения подачи подать вправо в нулевую позицию, левой рукой резко отвести резец в поперечном направлении вращением маховика поперечной подачи против часовой стрелки. После выполнения этих действий отключаем вращение шпинделя и изменяем параметры резания.

Далее устанавливаем частоту вращения шпинделя n = 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000 мин^-1 и записываем данные.

Затем на резец устанавливаем виброгасители по порядку в соответствии с их номерами (смотри рисунок 2.2) и проводим те же испытания.

Примечание - номер 1 соответствует эксперименту без виброгасителя

Для проведения второго испытания устанавливаем глубину резания t = 1,0 мм, частоту вращения шпинделя n = 630 мин^-1 . Изменяем только подачу S = 0,027; 0,036; 0,045; 0,054; 0,064; 0,072; 0,080; 0,109 мм/об. Также записываем результаты без - и с виброгасителями.

Рисунок 2.3 - Методика исследования вибраций и способов их гашения

2.1.4 Методика исследования ударных взаимодействий

Цель испытания заключается в том как влияет изменение угла ц на силу удара при резком врезании резца в заготовку.

На валу диаметром 35 мм и вылетом 350 мм на фрезерном станке 6180Ш делаем паз через всю длину вала (t x b = 4 x 4). Затем закрепляем вал в трёхкулачковыйй патрон с вылетом 300 мм и зажимаем задней бабкой. Устанавливаем и закрепляем резец в резцедержателе токарного станка, добившись, чтобы вершина режущей пластины была расположена строго на линии центров станка, а правая грань оправки резца -- плотно прижата к внутренней грани резцедержателя. При этом установить вылет резца равным Lр = 63 мм. Ввинчиваем датчик в резец и подключаем его к ЭВМ.

На станке выставляем частоту вращения шпинделя n = 630 мин^-1. Точение проводим при глубине резания t = 1,0 мм. В этом эксперименте изменяем только подачу S = 0,027; 0,036; 0,045; 0,054; 0,064; 0,072; 0,080; 0,109 мм/об.

Угол ц изменяем поворотом суппорта (рисунок 2.4). Записываем результаты при ц₁ = 65^о, ц₂ = 55^о, ц₃ = 45^о, ц₄ = 35^о, ц₅ = 25^о.

Фотографии испытаний приведены на рисунке 2.5 и рисунке 2.6.

Рисунок 2.4 - Методика исследования ударных взаимодействий



2.2 Результаты исследований

После проведения всех испытаний произведена обработка данных, составлены таблицы и построены графики.

Рисунок 2.5 - Фотография испытаний

Рисунок 2.6 - Фотография испытаний



2.2.1 Зависимость амплитуды колебаний от величины скорости резания V

На рисунке 2.7 представлены данные, записанные с помощью специализированной программы. По оси ординат отложена амплитуда колебаний А, дБ, по оси абсцисс - время

t, с. (на оси изображено восемь показаний, что соответствует восьми режимам резания).

Примечание - данные графиков 2 - 9 соответствуют конструкциям виброгасителей (см. рисунок 2.2).

С помощью специализированной программы были определены средние арифметические от пиковых значения амплитуды колебаний (таблица 2.3).

Рисунок 2.7 - Временные сигналы вибраций



Таблица 2.3 ? Зависимость амплитуды колебаний от величины скорости резания V

Частота вращения шпинделя n, мин-1	Амплитуда колебаний А, dB
	Номера конструкций виброгасителей
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
200	-8	-12,8	-12,5	-11,7	-12,1	-20,2	-24,6	-27,3	-28
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
250	-7,7	-12,5	-11,1	-11,4	-12	-19,2	-24,2	-27	-27,5
315	-6,9	-12,1	-9,5	-11,2	-11,8	-17,1	-23,7	-26,7	-26,9
400	-6,5	-10,5	-9,1	-10,4	-10,7	-16	-21,7	-26	-26,1
500	-6,1	-8,3	-8,6	-10	-10,1	-15,7	-18,6	-25,5	-25,1
630	-5,5	-8,1	-8	-9,6	-9,5	-15,5	-17,6	-24,4	-21,1
800	-5,2	-7,7	-7,5	-9,3	-9,5	-16	-18,8	-23,5	-23,2
1000	-6	-8	-8,2	-9,9	-10,3	-17,6	-19	-24,3	-25

На рисунке 2.8 представлен сравнительный анализ амплитуд колебаний резца без - и с виброгасителями.

Рисунок 2.8 - График зависимости амплитуды колебаний от величины скорости резания V



2.2.2 Зависимость амплитуды колебаний от величины подачи S

На рисунке 2.9 представлены данные, записанные с помощью специализированной программы.

Рисунок 2.9 - Временные сигналы вибраций

С помощью специализированной программы были определены средние арифметические от пиковых значения амплитуды колебаний (таблица 2.4).

Таблица 2.4 ? Зависимость амплитуды колебаний от величины подачи S

Величины подачи S, мм/об	Амплитуда колебаний А, dB
	Номера конструкций виброгасителей
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0,027	-10	-11,1	-12,2	-12,5	-11,2	-22	-23,5	-26	-25
0,036	-9,4	-10,7	-11,7	-11,8	-11	-19	-20,7	-25,4	-24,5
0,045	-8,8	-10,5	-11,5	-11,7	-10,9	-18,8	-19,8	-25,1	-23,6
0,054	-7,8	-10,3	-11,1	-11,3	-10,5	-18,2	-19,6	-24,5	-22,8
0,064	-7,5	-9,5	-11	-10,3	-10,2	-16,5	-17,4	-20,2	-20,8
0,072	-6,7	-9	-10,3	-10,1	-9,9	-16,4	-17,2	-19,1	-20,2
0,08	-6,8	-8,7	-9,2	-9	-9,3	-15,8	-16,8	-17,7	-18,2
0,109	-6,7	-8,5	-8,7	-8,6	-8,8	-15	-16	-17,3	-17,4



На рисунке 2.10 представлен сравнительный анализ амплитуд колебаний резца без - и с виброгасителями.

Рисунок 2.10 - График зависимости амплитуды колебаний от величины подачи S

2.2.3 Зависимость силы удара от величины подачи S

На рисунке 2.11 представлены данные, записанные с помощью специализированной программы.

Рисунок 2.11 - Временные сигналы вибраций



С помощью специализированной программы были определены пиковые значения ударов при врезании резца в заготовку (таблица 2.5).

Таблица 2.5 ? Зависимость силы удара от величины подачи S

Величины подачи S, мм/об	Амплитуда колебаний А, dB
	Номера углов ц
	1	2	3	4	5
0,027	-18	-16,5	-15,7	-15,2	-14,3
0,036	-17,5	-16	-15,3	-14,8	-13,5
0,045	-17	-15,8	-14,7	-14,3	-13
0,054	-16,5	-15,4	-14,3	-13,7	-12,4
0,064	-16,1	-14,8	-13,8	-13	-11,8
0,072	-15,6	-14,4	-13,4	-12,3	-11,1
0,08	-15	-13,7	-13,1	-11,6	-10,7
0,109	-14,6	-13,5	-13	-11	-10

На рисунке 2.12 представлен сравнительный анализ ударных взаимодействий резца с заготовкой при различных значениях угла ц.

Рисунок 2.12 - График зависимости силы удара от величины подачи S



2.3 Анализ результатов и выводы

Из графика на рисунке 2.8 видно, что с увеличением скорости резания вибрации резца увеличиваются. Однако, при V = 78,5 м/мин колебания уменьшаются, а при использовании виброгасителей с большим грузом, вибрации падают начиная с V = 62,8 м/мин. Это происходит в связи с тем, что с увеличением скорости уменьшаются деформации при резании.

Из графика на рисунке 2.10 видно, что с увеличением подачи вибрации возрастают, так как при увеличении подачи увеличивается толщина срезаемого слоя, возрастает нагрузка на резец, т.е. и силы резания.

Анализируя влияние виброгасителей (рисунок 2.8 и рисунок 2.10) на процесс резания, приходим к выводу, что использование виброгасящих устройств с малым грузом не дало существенного уменьшения колебаний. Это связано с тем, что они обладают малой массой, а следовательно и малой инерционностью, чтобы повлиять на процесс резания. Использование виброгасителей с большим грузом значительно помогло снизить вибрации, особенно эффективны оказались виброгасители 8 и 9 (смотри рисунок 2.2), при ввинчивании их в резец снизу.

Из графика на рисунке 2.12 видно, что с увеличением подачи и уменьшением угла ц сила удара резца о заготовку возрастает, так как при этом увеличивается толщина срезаемого слоя, возрастает нагрузка на резец, т.е. и силы резания.



3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Разработка конструкций виброгасящих устройств

3.1.1 Конструкция антивибрационного расточного инструмента со встроенным демпфером

Расточка отверстий большого диаметра или отверстий большой глубины, в сумме сложения этих двух факторов, требует специальных инструментальных решений и комплексного подхода к повышению жесткости системы СПИД. В добавок к основным требованиям, таким как максимально возможный диаметр расточной оправки, обеспечение надежного удаления стружки, выбор острокромочной позитивной режущей геометрии, главного угла в плане близкого к 90 градусам и малого радиуса при вершине, может потребоваться использование оправок со специальными свойствами. Расточные оправки для глубоких отверстий должны обладать демпфирующими свойствами, чтобы препятствовать возможному возникновению вибраций независимо от вида используемых режущих головок. Это свойство приобретает особую важность, когда необходима высокая точность и качество поверхности.

Чтобы обеспечить требуемую стабильность процесса обработки приходится снижать режимы резания или уменьшать сечение среза. Но от этого страдает производительность обработки, которая является главным приоритетом. Следовательно, это не совсем верный путь борьбы с вибрациями. Необходимо найти решение позволяющее устранить вибрации на высоких режимах без снижения эффективности обработки. Использование антивибрационных расточных оправок со встроенным демпфером позволяет изменить динамическую податливость системы СПИД, и сделать процесс резания более стабильным.

Обычно обработка оправками с вылетом не превышающим 4-х диаметров не вызывает проблем с точки зрения вибраций, конечно при условии правильного выбора пластин и режимов резания. При вылетах более 4 диаметров, тенденция к появлению вибраций усиливается и эффективным решением проблемы становится переход на оправки со встроенным демпфером. С их использованием обработка отверстий на глубину до 14-ти диаметров оправки может быть произведена с хорошим результатом.

Увеличение вылета оправки с от 4-х до 10-ти диаметров приводит, при той же силе резания, к возрастанию отжима оправки в 16 раз. Если вылет увеличивать дальше с 10 до 12-ти диаметров оправки, то ее отжим возрастет еще на 70% при той же силе резания. Если вылет оправок принять одинаковым, то отжим оправки диаметром 30 мм будет на 62% больше, чем отжим оправки диаметром 37 мм при одинаковой нагрузке. Во всех случаях снижение массы режущей части на конце оправки ведет к снижению склонности к вибрациям.

Антивибрационные расточные инструменты со встроенным демпфером, настроенные на подавление колебаний с частотой, обусловленной определенным вылетом инструмента также часто называют бесшумным инструментом (рисунок 3.1). Во многих случаях с их помощью можно решить несколько важных проблем.

Согласно [8], основной деталью конструкции встроенного демпфера является инерционное тело 1, выполненное из материала с высоким удельным весом. Оно упруго подвешивается в полости оправки на двух резиновых втулках 2 в максимальной близости к ее переднему концу. Все свободное пространство внутри полости оправки заполнено специальной вязкой жидкостью 3. В случае возникновения колебаний при обработке, инерционное тело приходит в движение. Настройка частотной характеристики системы такова, что колебания конца оправки и инерционного тела находятся в противофазе, и их энергия эффективно поглощается. Как результат вибрации сводятся к минимуму, что позволяет повысить производительность обработки.

Оправка сделана из твердого сплава. Расточные оправки из твердого сплава обеспечивают наименьший отжим благодаря высокому модулю упругости. Обычно расточные оправки из твердого сплава состоят из 90-94 процентов карбида вольфрама и 10-6 процентов кобальта, соответственно. Модуль упругости таких твердых сплавов E = 5,3·10⁵ МПа.

Рисунок 3.1 - Антивибрационный расточной инструмент со встроенным демпфером: 1 - инерционное тело; 2 - резиновые втулки; 3 - специальная вязкая жидкость; 4 - корпус; 5 - крышка; 6 - винты; 7 - резиновые пробки; 8 - оправка; 9 - переходник; 10 - резцовая головка; 11 - винты для крепления резцовой головки.

3.2 Конструкторские расчёты

Сила резания, действующая на расточной резец (смотри пункт 3.1.3), включает в себя три составляющие: тангенциальную, осевую и радиальную. Тангенциальная составляющая силы резания имеет наибольшее значение. Она направлена под 90 градусов к передней поверхности пластины и обеспечивает отжим резца в вертикальной плоскости. Важно отметить, что тангенциальная составляющая силы резания приложена к вершине режущей пластины и не проходит через её ось оправки. Таким образом, если у силы есть плечо, появляется момент, который закручивает оправку относительно ее оси.

Вторым по величине значением обладает осевая составляющая силы резания, действует она параллельно оси оправки и не вызывает отжима. Радиальная составляющая силы резания направлена под 90 градусов к оси оправки и вызывает отжим.

Таким образом, только тангенциальная и радиальная составляющие силы резания вызывают отжим расточного резца.

Схема закрепления расточного резца - консольная балка. Для расчета отжима расточного резца используется формула (3.1):

(3.1)

где у - отжим расточного резца.

F - результирующая сила, Н;

L - вылет расточного резца, мм;

E - модуль упругости материала оправки, E = 5,3·10⁵ МПа,

I - момент инерции поперечного сечения оправки.

Момент инерции определяем по формуле (3.2):

, мм⁴, (3.2)

где D - диаметр расточной оправки, D = 40 мм;

d - внутренний диаметр оправки, d = 30 мм

Из формулы (3.2) находим момент инерции поперечного сечения оправки I = 8,59·10⁴ мм⁴.

Допустим, что при точении максимально допустимый отжим резца от заготовки может составлять 0,1 мм. Тогда по формуле (3.1) найдём результирующую от тангенциальной и радиальной силу F:



Исходя из этого можно сделать вывод, что максимально действующая сила, при точении антивибрационной оправкой со встроенным демпфером, не должна превышать 427 Н.

3.3 Конструкции виброгасителей, применявшиеся для исследований

Конструкции виброгасящих устройств разработаны на основе виброгасителей Рыжкова Д. И. и Кондратьева А. С.

На рисунке 3.2 изображены виброгасители упругого действия. В случае (см. рисунок 3.2, а и б) энергия вибрации системы поглощается виброгасителями за счёт упругого действия груза 3, расположенного между пружин 2.

Рисунок 3.2 - Конструкции виброгасителей упругого действия: 1 - гайка; 2 - пружины; 3 - груз; 4 - шпилька; 5 - резец; 6 - скоба; 7 - стандартная гайка; 8 - шайба; 9 - затяжной болт.



В случае (рисунок 3.2, в и г) энергия вибрации системы поглощается виброгасителями: во - первых, за счёт упругого действия груза 3, расположенного между пружин 2, во - вторых, соударением шпильки 4 со скобой 6 (при незатянутом соединении пары 4 - 6).

На рисунке 3.3 изображены виброгасители ударного действия. В случае (рисунок 3.3, а и б) энергия вибрирующего элемента системы поглощается данными виброгасителями за счёт не статического действия груза 3, а динамическим действием, ударяемого с гайкой 1.

В случае (рисунок 3.2, в и г) энергия вибрирующего элемента системы поглощается виброгасителями: во - первых, за счёт динамического действия груза 3, соударяемого со скобой 6, во - вторых, соударением шпильки 4 со скобой 6 (при незатянутом соединении пары 4 - 6).

Рисунок 3.3 - Конструкции виброгасителей ударного действия:

1 - гайка; 2 - пружина; 3 - груз; 4 - шпилька; 5 - резец; 6 - скоба; 7 - стандартная гайка; 8 - шайба; 9 - затяжной болт.



4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Технологический процесс изготовления “Хвостовик”

4.1.1 Описание, назначение и характеристика изделия

Представленная деталь для выпускной квалификационной работы -- хвостовик, применяющийся для крепления антивибрационной демпфирующей оправки. Хвостовик является телом вращения, имеющим центральное резьбовое отверстие, канавку, внутреннюю проточку для выхода резьбы, коническую поверхность. Изготавливается деталь из стали 45 ГОСТ 1050-88 и производится термическая обработка. Химический состав (таблица 4.1). Механические свойства (таблица 4.2).

Таблица 4.1 ? Химический состав стали 45 (ГОСТ 1050 - 88), %

C	Si	Mn	S	P	Ni	Cr
			не более
0,40--0,50	0,17--0,37	0,50--0,80	0,045	0,045	0,30	0,30

Таблица 4.2 ? Механические свойства стали 45

т, МПа	вр, МПа	5, %	, %	ан, Дж/см2	НВ (не более)
не менее		горячекатаной	отожженной
360	610	16	40	50	241	197

4.1.2 Технологический контроль чертежа детали

Чертеж хвостовика выполнен согласно ЕСКД. Правильность изображения детали, обозначение посадок, предельных отклонений размеров, отклонений форы и взаимного расположения поверхностей детали, шероховатости поверхности, элементов конструкции детали позволяют получить все данные для разработки техпроцесса изготовления.



4.1.3 Анализ технологичности конструкции детали

Основные задачи, решаемые при технологическом анализе конструкции обрабатываемой детали, сводятся к возможному уменьшению трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки высокопроизводительными методами. Таким образом, улучшение технологичности конструкции позволяет снизить себестоимость ее изготовления без ущерба для ее служебного назначения.

Технологическая конструкция изделия должна предусматривать:

- создание деталей наиболее рациональной формы с легкодоступными для обработки поверхностями и достаточной жесткостью с целью уменьшения трудоёмкости и себестоимости механической обработки деталей и всего механизма (необходимая жесткость деталей позволяет обрабатывать их на станках с наиболее производимыми режимами резания);

- наличие на деталях удобных базирующих поверхностей или возможность создания вспомогательных баз;

- наиболее рациональный способ получения заготовок с размерами и формами, возможно более близкими к готовым деталям, т.к. это обеспечивает наиболее высокий коэффициент использования материала и наименьшую трудоемкость механической обработки.

Хвостовики - детали массового производства, и для этого важность большей технологичности приобретает важное значение.

Дорогой металл для замены не рекомендуется. Сталь 45 - недефицитный и вполне дешевый металл, необходимый для изготовления хвостовика и обладающий всеми нужными свойствами.

Наиболее сложными и точными являются следующие поверхности: внутренняя цилиндрическая поверхность большего диаметра и перпендикулярная ей внутренняя плоскость, качество изготовления которых будет влиять на точность установки оправки. Так же важным критерием является параллельность плоскости резьбового крепления хвостовика.



4.1.4 Выбор метода изготовления и формы заготовки

Метод выполнения заготовок для детали определяется назначением и конструкцией детали, материалом, техническими требованиями, масштабом и серийностью выпуска, а также экономичностью ее изготовления.

Наиболее часто в машиностроении применяются следующие способы изготовления заготовок:

1. Резка металлургического проката - болванки;

2. Свободная ковка;

3. Ковка в подкладные штампы;

4. Штамповка;

5. Поковка;

6. Ковка ГКМ;

7. Литье.

Заготовку предпочтительно подбирать с подобным расплатой, для того чтобы её модель существовала предельно форсирована к фигуре отделанного продукта, так как данное существенно облегчит дальнейшую её обрабатывание, однако этим наиболее осложнит приобретение наиболее болванки. Присутствие данном следует принимать во внимание масштабы изготовления. Подбор болванки станем осуществлять посредством использования расчетов компонентов себестоимости, содержащих первоначальная стоимость производства болванки и первоначальная стоимость её дальнейшей обрабатывания. В моем случае для получения заготовки рационально использовать ГКМ (см. рис. 4.1), поскольку таким образом будет наименьший расход металла. Согласно [9], стоимость заготовок, получаемых методом ГКМ, можно с достаточной для ВКР точностью определить по формуле (4.1):

руб., (4.1)



где С_i - 1т заготовок стоимость, руб.;

Q - масса заготовки, кг;

k_т, k_c, k_в, k_м, k_п - коэффициенты, зависящие от группы сложности, класса точности, марки материала, массы, и объема производства заготовок.

q - масса готовой детали, кг;

S_отх - цена 1 т отходов, руб.

Рисунок 4.1 - Заготовка, полученная ковкой на ГКМ

руб.

4.1.5 Выбор плана обработка детали

Технология обработки хвостовика различают несколько стадий. Выделяется черновая и чистовая обработка. И каждая операция разбивается ещё на отдельные под операции.

В технологии не указываются операции как смазка, упаковка, нанесение специальных покрытий и т.д. Согласно [10], предварительно выбираем маршрут обработки хвостовика (таблица 4.3).

Таблица 4.3 ? План обработки хвостовика

Наименование операции или перехода	Норма времени, мин
Токарная (первый установ)	5,48
Подрезать торец 154 черновое	0,4
Точить поверхность 154 черновое	1,08
Точить цилиндрическую ступень 105 черновое	0,3
Подрезать торец 154 чистовое	0,56
Точить поверхность 154 чистовое	2,52
Точить цилиндрическую ступень 105 чистовое	0,42
Точить фаску 63	0,1
Токарная (второй установ)	6,52
Подрезать торец 59 черновое	0,3
Точить конус черновое	0,7
Точить цилиндрическую ступень 105 черновое	0,3
Точить поверхность 109 черновое	0,56
Подрезать торец 59 чистовое	0,44
Точить конус чистовое	1,6
Точить цилиндрическую ступень 105 чистовое	0,42
Точить поверхность 109 чистовое	1,3
Точить фаску 150	0,1
Точить фаску 150	0,1
Сверлильная (третий установ)	0,13
Зацентровать	0,1
Сверлить центроальное отв. 14	0,12
Токарная	3,41
Расточить поверхность 23 черновое	0,96
Точить глухую ступень 23 черновое	0,45
Расточить поверхность 23 чистовое	1,3
Точить глухую ступень 23 чистовое	0,6
Точить фаску 23	0,1
Токарная (четвёртый установ)	6,64
Расточить поверхность 29,5 черновое	0,46
Точить глухую ступень 29,5 черновое	0,3
Расточить поверхность 33,5черновое	0,3
Точить глухую ступень 33,5 черновое	0,15
Расточить поверхность 29,5 чистовое	0,57
Точить глухую ступень 29,5 чистовое	0,4
Расточить поверхность 33,5 чистовое	0,41
Точить глухую ступень 33,5 чистовое	0,15
Расточить канавку 24	0,2
Точить фаску 29,5	0,6
Точить фаску 33,5	0,4
Точить фаску 14	0,1
Нарезать резьбу М24 за 10 проходов	2,2
Горизонтально - фрезерная (седьмой установ)	2,83
Фрезеровать паз (4 стороны) черновое	1,56
Фрезеровать паз (4 стороны) чистовое	1,27
Термообработка	30
Кругло и внутришлифовальная (восьмой установ)	5,82
Шлифовать торец 110	0,1
Шлифовать поверхность 150	2,65
Шлифовать ступень 150	0,1
Шлифовать поверхность 60	2,77
Шлифовать глухую ступень 60	0,2
Кругло и внутришлифовальная (девятый установ)	4,6
Шлифовать торец 110	0,1
Шлифовать конус	1,7
Шлифовать ступень 150	0,1
Шлифовать поверхность 150	1,38
Шлифовать поверхность 60	1,22
Шлифовать глухую ступень 60	0,1
Плоскошлифовальная (десятый установ)	0,93
Шлифовать паз	0,93
	Итого: 72 мин

Пример расчёта машинного времени по формуле (4.2):

Токарная операция - подрезать торец (черновое), D = 120 мм, d = 60мм:

Т₀ =0,000037(D²-d²), мин, (4.2)

где Т₀ - машинное время; D - наружный диаметр;

d - внутренний диаметр.

Т₀ = 0,000037·(110²-60²) = 0,39 мин

4.1.6 Выбор типа производства и формы организации технологического процесса

Согласно [11], для выбора типа производства необходимо рассчитать коэффициент закрепления операций, который равен отношению количества операций за последний месяц к количеству явочных мест по формуле 4.3:

К_з.о.= Т_о/Р_я; (4.3)

Но выбор типа производства по этой методике невозможен в виду отсутствия информации о номенклатуре производства. Для единичных, мелкосерийных и серийных технологических проектов может быть использован другой метод - расчет коэффициента загрузки оборудования по формуле 4.4:

К_з.о.=t_шт.ср N/60 F_д ; (4.4)

где t_шт.ср. - средняя норма времени на операции, t_шт.ср = 42 мин; N - годовая программа выпуска, N = 1000 шт.; F_д - годовой действительный фонд времени, F_д = 4000 часов (двухсменный график работы).

К_з.о.=42 1000/60 4000=0,175

Полученное значение соответствует мелкосерийному типу производства. Тип производства во многом предопределяет применяемые методы подготовки, планирования, контроля производства, формы организации труда, особенности технологических процессов.

Исходя из типа производства, оптимальным выбором будет группирование станочного оборудования по видам обработки. Он заключается в формировании участков станков одного наименования.



4.1.7 Расчет припусков на механическую обработку

Есть два способа расчета припусков: расчетный и справочный. Для заданной поверхности детали производим расчет припусков расчетным способом, а для остальных размеров припуски назначаем справочным способом.

Заготовка - штамповка на ГКМ повышенной точности. Масса заготовки 18,6 кг. Технологический маршрут обработки наружной поверхности d = 150 мм и L = 120 мм состоит из точения предварительного и окончательного и шлифования предварительного и окончательного. Точение и шлифование производятся в самоцентрирующем патроне по наружному диаметру с прижимом к торцевой поверхности.

Согласно [10], припуски на штампованные поковки (l класс точности, группа стали М1, сложность поковки C1 или С2, шероховатость поверхности детали в пределах Rа= 20 мкм) определяем по табл. 3.7 д = 2,21 мм.

Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки данного типа определится по формуле (4.5):

мкм, (4.5)

где - суммарное значение пространственных отклонений, мкм;

- коробление заготовки, мкм;

- удельная кривизна заготовок на 1 мм длины, = 0,6 мкм;

D - наружный диаметр заготовки, мм.

мкм

Расчет минимальных значений припусков при точении производим, пользуясь формулой (4.6):

2z_imin = 2(Rz_i-1+T_i-1+), мкм, (4.6)



где 2Z_min - гарантированный (минимальный) припуск, мкм;

R_Zi-1 - шероховатость поверхности заготовки по полной высоте микронеровностей, мкм;

Т_i-1 - глубина дефектного слоя заготовки под микронеровностями, мкм;

с_i-1 - суммарные отклонения от формы заготовки, мкм;

е_i - погрешность закрепления заготовок при установке в осевом направлении для обработки на станках, мкм.

Для чернового точения:

2z_imin = 2·(150 + 250 + ) = 1250 мкм

Для чистового точения:

2z_imin = 2·(50 + 50 + ) = 440 мкм

Расчет минимальных значений припусков при шлифовании производим, пользуясь формулой 4.7:

2z_imin=2(Rz_i-1+_i-1+_i), мкм, (4.7)

Для предварительного шлифования:

2z_imin=2·(30 + 100) = 260 мкм

Для чистового шлифования:

2z_imin=2·(10 + 70) = 160 мкм

Расчетный размер d_р заполняется начиная с конечного (чертежного) размера путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода:

d_р= 150 + 0,16 = 150,16 мм;

d_p3 = 150,16 + 0,27 = 150,43 мм;

d_p2 = 150,41 + 0,43 =150,84 мм;

d_p1 = 150,85 + 1,11 = 151,96 мм.

Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру:

d_max5 = 150 + 0,01 = 150,01 мм;

d_max4 = 150,16 + 0,03 = 150,19 мм;

d_max3= 150,42 + 0,16 =150,58 мм;

d_max2 = 150,86 + 0,4 = 151,26 мм;

d_max1 = 151,98 + 2,2 = 154,18 мм.

Предельные значения припусков определяем как разность наибольших предельных размеров и - как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:

;

;

;

мм = 2920 мкм;

;

;

мм = 440 мкм;

.

Результаты приведены в таблице 4.4. На основании данных расчета строим схему графического расположения припусков и допусков по обработке поверхности Ш150. Общие припуски z_0min и z_0max определяем, суммируя промежуточные припуски, и записываем их значения внизу соответствующих граф:

2z_0min = 160 + 260 + 440 + 1250 = 2110 мкм;

2z_0max = 180 + 390 + 680 + 3050 = 4300 мкм.



Таблица 4.4 ? Расчет предельных размеров и припусков по технологическим переходам

Технологические переходы обработки поверхности 120	Элементы припуска, мкм	Рас-чёт-ный при-пуск 2zmin, мкм	Расчетный размер dp, мм	До-пуск д, мкм	Предельный размер, мм	Предельные значения припусков, мкм
	Rz	Т	с	е				dmin	dmax
Заготовка	200	300	70	140		151,98	2200	151,98	154,18
Точение
черновое	50	50	-	120	1250	150,86	400	150,86	151,26	1250	3050
чистовое	30	30	-	100	440	150,42	160	150,42	150,58	440	680
Шлифование
предвари- тельное	10	20	-	100	260	150,16	30	150,16	150,19	260	390
окончательное	5	15	-		160	150	10	120	150,01	160	180
Итого										1980	4170

На основании данных расчета строим схему графического расположения припусков и допусков по обработке поверхности Ш150 (рисунок 4.2). Номинальный припуск в данном случае определяем с учетом несимметричного расположения поля допуска заготовки формула 4.8.

Z_0ном.=Z_0min+H_з+H_д, мкм, (4.8)

где Н_з - нижнее отклонение размера заготовки, Н_з = 1200 мкм;

Н_Д - допускаемое отклонение размера заготовки, Н_д = 100 мкм.

Определяем номинальный диаметр заготовки формула 4.9.

d_3ном = d_1ном - z_0ном, (4.9)

где d_3ном - номинальный диаметр заготовки,мм.

z_0ном = 2110 + 1200 - 100 = 3210 мкм;

d_3ном = 150 + 3,08 = 153,08 мм.

Рисунок 4.2 - графическое расположение допусков на обработку и припусков поверхности хвостовика Ш150

Производим проверку правильности выполненных расчетов:

-; д₅ - д₄ = 30 - 10 = 20 мкм;

-; д₃ - д₄ = 160 - 30 = 130 мкм;

-; д₂ - д₃ = 400 - 160 = 240 мкм;

- д₁ - д₂ = 2200 - 400 = 1800 мкм.

На остальные обрабатываемые поверхности корпуса припуски и допуски выбираем по таблицам (ГОСТ 1855--55) и записываем их значения в таблицу 4.5.

Таблица 4.5 ? Допуски и припуски на обрабатываемые поверхности хвостовика

Поверхность	Размер	Припуск	Допуск
		табличный	расчетный
1 (торец)	d1 = 37 мм, d2 = 60 мм	2,2		+1,3 -0,5
2 (конус)	d1 = 60 мм, d2 = 105 мм	2·2,2		+1,3 -0,7
3,7 (цил. ступень)	d1 = 105 мм, d2 = 150 мм	2,2		+1,3 -0,7
4 (нар. поверхность)	d = 150 мм	2·2,2		+1,3 -0,7
5 (торец)	d1 = 37 мм, d2 = 105 мм	2,2		+1,3 -0,7
6 (нар. поверхность)	d = 150 мм		2·1,54	+1,3 -0,7
8,10 (внутр. поверхность)	d = 37мм	2·2,2		+1,3 -0,7

4.1.8 Выбор оборудования

В процессе изготовления хвостовика используется несколько видов станков, краткие характеристики которых приведены в [9].

Токарная операция.

Токарно-винторезный станок с ЧПУ модели 16К20Ф3С5.

Технические характеристики.

1. Наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм 400

2. Наибольшая длина продольного перемещения, мм 900

3. Наибольшая длина поперечного перемещения, мм 250

4. Диапазон скоростей вращения шпинделя, об/мин 12,5-2000

5. Число скоростей 22

6. Наибольшая скорость продольной подачи, мм/мин 1200

7. Диапазон скоростей подач, мм/мин:

- продольная подача 3-1200

- поперечная подача 1,5-600

8. Скорость быстрого хода, мм/мин:

- продольная подача 4800

- поперечная подача 2400

9. Дискретность перемещения, мм:

- продольная подача 0,01

- поперечная подача 0,005

10. Наибольший шаг нарезаемой резьбы, мм 20

11. Мощность электродвигателя главного движения, кВт 10.

Сверлильная операция.

Вертикально-сверлильный станок с ЧПУ модели 2Р135Ф2. Технические характеристики.

1. Наибольший диаметр сверления, мм 35

2. Размер рабочей поверхности стола, мм 630400

3. Наибольшее расстояние от торца шпинделя до стола, мм 600

4. Наибольший ход стола, мм:

- продольный (Х) 560

- поперечный (Y) 360

5. Наибольший ход револьверного суппорта (Z, R), мм 560

6. Количество скоростей шпинделя 12

7. Пределы скоростей шпинделя, об/мин 32-1400

8. Количество рабочих подач 18

9. Пределы рабочих подач, мм/мин 10-500

10. Скорость перемещения стола, мм/мин 500, 3800

11. Скорость быстрого перемещения суппорта, мм/мин 4000

12. Дискретность перемещений, мм 0,01

13. Мощность главного привода, кВт 4.

Фрезерная операция. Горизонтально - фрезерный 6Р82Г. Технические характеристики.

1. Расстояние от оси или торца шпинделя до стола А, мм 30 - 450

2. Расстояние от вертикальных направляющих до середины стола Б, мм 220 - 470

3. Расстояние от оси шпинделя до станины В, мм 350

4. Размеры рабочего стола, мм 1250х320

5. Наибольшее перемещение стола, мм:

-продольное 800

-поперечное 240

-вертикальное 420

6. Количество скоростей шпинделя 18

7. Частота вращения шпинделя, мин-1 32 - 1600

8. Число ступеней подач стола 24

9. Подача стола, мм/мин:- продольных и поперечных 25 - 1250

- вертикальных 8 - 420

10. Мощность электродвигателя, кВт:

- главного движения 7,5

- подачи стола 1,5

Кругло и внутришлифовальная операция. Круглошлифовальный станок 3Е12. Технические характеристики.

1. Наибольшие размеры обрабатываемой заготовки, мм:

- диаметр 200

- длина 500

2. Рекомендуемый диаметр шлифования, мм 60

3. Рекомендуемый диаметр шлифуемого отверстия, мм 50

4. Наибольшие размеры шлифовального круга, мм 350х40х127

5. Диаметры шлифовального круга внутреннего шлифования, мм 16,32

6. Частота вращения шпинделя шлифовальной бабки, мин^-1 1 900,2720

7. Частота вращения внутришлифовального шпинделя, мин^-1 16750

8. Частота вращения шпинделя изделия, мин^-1 78 -780

9. Скорость перемещения стола (бесступенчатое регулирование), м/мм 0,1 - 5

10. Угол поворота стола, град +6, -7

11. Угол поворота шлифовальной бабки, град 90

12. Наибольшее поперечное перемещение шлифовальной бабки, мм 230

13. Угол поворота передней бабки, град:

- к шлифовальному кругу 90

- от круга 30

14. Мощность электродвигателя, кВт 5,5.

4.1.9 Выбор режущих инструментов

Подбор разрезающих приборов исполняется в связи с способа обрабатывания, формы и объемов возделываемой плоскости, её правильности и шероховатости, обрабатываемого использованного материала, установленной производительности и этапа стойкости (смены) инструментов. Разрезающие приборы, обязаны владеть значительной разрезающей способностью (устойчивой размерной стойкостью присутствие значительных системах резания), обеспечивать возможность стремительной и комфортной смены, подналадки в ходе обрабатывания, формировать транспортабельную стружку и предоставлять её с области обрабатывания в отсутствии патологии нормальной работы оснащения. При выборе инструмента следует использовать, по возможности, стандартные режущие инструменты. Определяем по [9].

1. Токарная операция.

1.1. Точение наружных поверхностей - резец токарный проходной отогнутый с пластиной из твёрдого сплава Т15К10 ГОСТ 20872 - 80.

1.2. Снятие фасок - резец токарный проходной ц = 45^о с пластиной из твёрдого сплава Т15К10 ГОСТ 19052 - 80.

1.3. Точение внутренних поверхностей - резец токарный проходной расточной с пластиной из твёрдого сплава Т15К10 ГОСТ 18882 - 73.

1.4. Проточка канавки для выхода резьбы - резец фасонный канавочный Р6М5 ТУ2-035-894-84.

1.5. Проточка внутренней канавки - резец фасонный Р6М5 ТУ2-035-655-84.

1.6. Нарезание резьбы - резец резьбовой внутренний Р6М5 ТУ2-035-895-84.

2. Сверлильная операция.

2.1. Центрование отверстий - сверло центровочное с коническим хвостовиком 3 Р6М5 ГОСТ 14952 - 75.

2.2. Сверление отверстий - сверло спиральное с коническим хвостовиком 15,5 Р6М5 ГОСТ 12121 - 77.

2.3. Зенкование отверстий - зенковка коническая 20 Р6М5 ГОСТ 14953- 80.

2.4. Развёртывание отверстий - развёртка цилиндрическая 14H7 Р6М5

ГОСТ 11176 - 71.

2.5. Нарезание резьбы - метчик М16 Р6М5 ГОСТ 18839 - 73.

3. Фрезерная операция.

Фрезерование пазов - фреза дисковая пазовая 50х16х13,8 Р6М5 ГОСТ 3964 - 69.

4. Шлифовальная операция.

4.1. Шлифование наружных и внутренних поверхностей - круг шлифовальный прямого профиля 350х40х60 ГОСТ 2424 - 83 и круг внутришлифовальный 32х16х30 ГОСТ 2467 - 84.

4.2. Шлифование пазов - круг шлифовальный 50х16х13,8 ГОСТ 2416 - 83.



4.1.10 Выбор инструментальных приспособлений

К инструментальным приспособлениям относятся: стойки для резцов, державки, различные оправки и др. Подбор инструментального приспособления выполняется в зависимости от конструкции хвостовика режущего инструмента, конструкции посадочного места на станке, длины обрабатываемой поверхности, требуемой жесткости и точности инструмента, требований замены и подналадки инструмента. Обычно конструкции инструментальных приспособлений стандартизированы. Определяем по [9].

1. Токарная операция.

1.1. Точение наружных поверхностей - резцедержатель с цилиндрическим хвостовиком и с перпендикулярным открытым пазом 1-50 ОСТ2 П15-3-84.

1.2. Снятие фасок - резцедержатель с цилиндрическим хвостовиком и с перпендикулярным открытым пазом 1-50 ОСТ2 П15-3-84.

1.3. Точение внутренних поверхностей - оправка для растачивания 1-50 ОСТ2 П1417-84.

1.4. Проточка канавки для выхода резьбы - оправка для растачивания 1-50 ОСТ2 П1417-84.

1.5. Проточка внутренней канавки - оправка для растачивания 1-50 ОСТ2 П1417-84.

1.6. Нарезание резьбы - оправка для растачивания 1-50 ОСТ2 П1417-84.

2. Сверлильная операция.

2.1. Центрование отверстий - втулка переходная с хвостовиком конусностью 7:24 и внутренним конусом Морзе к станкам с ЧПУ 40-2-50 ОСТ2 П12-7-84, сверлильная головка 2 - 10 ОСТ2 П8-2-84.

2.2. Сверление отверстий - втулка переходная с хвостовиком конусностью 7:24 и внутренним конусом Морзе к станкам с ЧПУ 40-2-50 ОСТ2 П12-7-84, сверлильная головка 2 - 10 ОСТ2 П8-2-84.

2.3. Зенкование отверстий - сверлильная головка 2 - 10 ОСТ2 П8-2-84.

2.4. Развёртывание отверстий - втулка переходная с хвостовиком конусностью 7:24 и внутренним конусом Морзе к станкам с ЧПУ 40-2-50 ОСТ2 П12-7-84, сверлильная головка 2 - 10 ОСТ2 П8-2-84.

2.5. Нарезание резьбы - втулка переходная с хвостовиком конусностью 7:24 и внутренним конусом Морзе к станкам с ЧПУ 40-2-50 ОСТ2 П12-7-84, сверлильная головка 2 - 10 ОСТ2 П8-2-84.

3. Фрезерная операция.

Фрезерование пазов - оправка цилиндрическая 30-2-100 ОСТ2 26539-85.

4. Шлифовальная операция.

4.1. Шлифование наружных и внутренних поверхностей - оправка для шлифовального круга 30-2-100 ОСТ2 25789-85.

4.2. Шлифование пазов - оправка для шлифовального круга 30-2-100 ОСТ2 25789-85.

4.1.11 Выбор станочных приспособлений

Выбор приспособлений для станка производится, из числа их стандартных или типовых конструкций, обычно универсальных. Главная задача станочного приспособления обеспечивать базирование заготовки в соответствии с выбранной схемой базирования, надежное закрепление заготовки. Определяем по [9].

1. Токарная операция - трехкулачковый самоцентрирующий патрон 7100-0063 П ГОСТ 2675-80.

2. Сверлильная операция - тиски станочные 7200-0232 ГОСТ 14904-80.

3. Фрезерная операция - тиски станочные 7200-0232 ГОСТ 14904-80.

4. Шлифовальная операция - трехкулачковый самоцентрирующий патрон 7100-0063 А ГОСТ 2675-80.



4.1.12 Выбор средств измерения и контроля размеров

Для проверки заданных параметров детали назначают различные контроли и средства измерения. Для операционного и конечного контроля необходимо использовать уже известные приборы для измерения, учитывая тип производства, но иногда используются специализированные методы контроля.

Выбор средств измерения зависит от характера и массовости производства (годовой программы выпуска).

Нужно стремится к ограничению действительных размеров предельными размерами когда выбираешь средство измерения, Из ГОСТ, и к возможно большему расширению производственных допусков, остающихся за вычетом погрешности измерения.

Правило подбора средств измерения заключается в сравнении существующей предельной погрешности измерения конкретного прибора, инструмента или конкретно-измерительного приспособления с расчетной допускаемой погрешностью измерения, регламентированной стандартами. При этом предельная погрешность средства измерения не должна превышать расчетную допускаемую погрешность, обычно составляющую от 20 до 35% допуска на размер. Таким образом, основой методов выбора средств измерения является процентное соотношение расчетной допускаемой погрешности измерения и величины допуска на размер.

Определяем по [9]. Результаты выбора средств измерения заносим в таблицу 4.6.



Таблица 4.6 ? Средства измерения и контроля, используемые в технологическом процессе

Контролируемый размер, его отклонения	Наименование средства измерения	Метрологические характеристики средства измерения
		Цена деле-ния С, мм	Пределы	Пред. пог-ть Д, мм
			Измере-ний L, мм	Показаний по шкале l, мм
Длина детали L = 215 мм, наружный диаметр d1 = 60 мм, d2 = 150 мм	Штангенрейсмас (с отсчетом по нониусу) 41Р по ГОСТ 164-80	0,05	40-400	-	0,05
Внутренний диаметр d1 = 370,01 мм, d2 = 37,50,01 мм	Калибр-пробка гладкая предельная	7-8 квалитет	20-80	-	0,035
Глубина отверстия L1 = 1120,01 мм, L2 = 400,01 мм,	Индикаторный нутромер НИ - 100М ГОСТ 868-82	0,01	40-200	-	0,025
Шероховатости поверхностей	Профилограф- профилометр модели 250 ГОСТ 1930-86	-	0,02 - 100 мкм	-	-

4.1.13 Расчет режимов резания

Режимы резания металла определяются следующим образом: глубиной резания t (мм), подачей S (мм/об) и скоростью резания V (м/мин). Смотри [10].

Эти режимы должны соответсвовать технологичности и экономичности в определенных рамках

Ниже приведён пример расчета режимов резания для первого перехода токарной операции.

Выбираем резец с пластиной Т5К10 ГОСТ 20872 - 80.

Глубина резания t для черновых и чистового проходов:



T_черн = 1.5 мм, t_чист = 0.4 мм.

Подача:

при черновом точении: S_черн = 0,8 мм/об;

при чистовом : S_чист = 0,4 мм/об.

Скорость резания (V). Данный параметр зависит от глубины резания, подачи, материала обрабатываемой детали, используемого инструмента. В данной работе скорость резания V в м/мин при наружном продольном точении рассчитывается по эмпирической формуле 4.10 и формуле 4.11.

V=(C_v/T^mt^xvS^yv), м/мин (4.10)

К_v = К_mvК_nv К_сvК_фvК_v К_1v К_rvК_иv К_qv К_оv, (4.11)

где К_mv - поправочный коэффициент, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала на V_рез. ;

К_nv , К_сv - поправочные коэффициенты, учитывающие влияние качества заготовки на V_рез;

К_фv ,К_v,К_1v,К_rv- поправочные коэффициенты, учитывающие влияние

геометрических параметров режущей части инструмента на V_рез;

К_иv - поправочный коэффициент, учитывающий влияние материала режущей части инструмента на V_рез;

К_qv- поправочный коэффициент, учитывающий влияние площади поперечного сечения державки резца с режущей частью на V_рез;

К_оv- поправочный коэффициент, учитывающий влияние вида обработки на V_рез.

Скорость резания V для всех проходов.

При черновом точении: C = 267; х = 0,18; у = 0,35; m = 0,3;

К_м = 1; К_n = 0,9; К = 0,9; К_и = 2,7; К₁ = 1; К_r = 0,94; К_о = 1; К_q =1.

= 10,90,92,70,94111 = 2,056;

V_черн= (267/600,360,180,70) 2,056 = 131,96 м/мин

При чистовом точении: C = 242; х = 0,18; у = 0,2; m = 0,3;

К_м = 1; К_n=0,9; К= 0, 9; К_и = 2,7; К₁ = 0,97; К_r = 0,94; К_о = 1; К_q =1.

К=10,90,92,70,97110,941,994;

V_чист= (242/600,31,500,150,2) 1,944 = 192,25 м/мин.

Расчетная частота вращения шпинделя:

n_черн=1000 131,963,14124,4337,8 мин^-1;

n_чист=1000192,25/3,14121,2505,2 мин^-1

По характеристике станка : n_черн=315 мин^-1; n_чист=500 мин^-1

Действительная скорость резания:

V_черн3,14124,4315/1000123 м/мин;

V_чист3,14121,2500/1000190 м/мин.

Длина рабочего хода инструмента. Определяется длиной обрабатываемой инструментом поверхности детали с учетом длин ходов медленного подвода, врезания и перебега.

Длина рабочего хода определяется по формуле 4.14:

L =L_рез +у +L_доп, мм, (4.14)

где L_рез - длина резания, мм;

у - суммарная длина подвода, врезания и перебега инструмента, мм;

L_доп - дополнительная длина хода, мм.

L_черн = 165 + 12 + 0 = 177 мм;

L_чист = 162 + 12 + 0 = 177 мм.

Основное машинное время Т_о определяется по формуле 4.15:



Т_о = (L/(n·S))·i, мин, (4.15)

где L_р.х - длина рабочего хода, мм;

n, S - принятые подача и число оборотов шпинделя;

i - число проходов инструмента.

Т_{о черн} = (177/(315·0,8))·1 = 0,7 мин;

Т_{о чист} = (174/(500·0,4))·1 = 0,87 мин.

Определение мощности резания N_рез по нормативам, по формуле 4.16

.

N_рез= N_табл·К_N·n/1000, кВт, (4.16)

где - N_табл. - мощность резания по таблице,кВт;

К_N - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;