Разработка усовершенствованного технологического процесса и проектирование механического цеха по производству деталей вала маховика и корпуса пневмоцилиндра

3.Скорость резания. Рекомендуемая скорость резания - V0 = 182м/мин. Принимаем V = 75.75м/мин.

4.Частота вращения.

об/мин.

По ряду частот: n = 198 об/мин. Тогда V = 81.86м/мин.

5.Основное технологическое время.

мин.

6.Сила резания.

Н

7.Мощность резания.

кВт.

Точить поверхность O155 до O155.5 под шлифование. Припуск снимаем за один проход t = 3.05мм.

1. Выбор режущего инструмента. (См. Точение поверхности O125 до 125.5).

2.Подача. Рекомендуемая подача S0 = 0.45мм/об. С учетом поправочных коэффициентов принимаем S = 0.38мм/об.

3.Скорость резания. Рекомендуемая скорость резания - V0 = 182м/мин. Принимаем V = 81.5м/мин.

4.Частота вращения.

об/мин.

По ряду частот: n = 157.5 об/мин. Тогда V = 80м/мин.

5.Основное технологическое время.

мин.

6.Сила резания.

Н

7.Мощность резания.

кВт.

Точить поверхность O170 до O170.5 под шлифование. Припуск снимаем за один проход t = 3.25мм.

1. Выбор режущего инструмента. (См. Точение поверхности O125 до 125.5).

2.Подача. Рекомендуемая подача S0 = 0.45мм/об. С учетом поправочных коэффициентов принимаем S = 0.38мм/об.

3.Скорость резания. Рекомендуемая скорость резания - V0 = 170м/мин. Принимаем V = 76.1м/мин.

4.Частота вращения.

об/мин.

По ряду частот: n = 157.5 об/мин. Тогда V = 87.6м/мин.

5.Основное технологическое время.

мин.

6.Сила резания.

Н

7.Мощность резания.

кВт.

Точить поверхность O150 до O150.5 под шлифование. Припуск снимаем за один проход t = 3.05мм.

1. Выбор режущего инструмента. (См. Точение поверхности O125 до 125.5).

2.Подача. Рекомендуемая подача S0 = 0.45мм/об. С учетом поправочных коэффициентов принимаем S = 0.38мм/об.

3.Скорость резания. Рекомендуемая скорость резания - V0 = 182м/мин. Принимаем V = 81.5м/мин.

4.Частота вращения.

об/мин.

По ряду частот: n = 157.5 об/мин. Тогда V = 77.5м/мин.

5.Основное технологическое время.

мин.

6.Сила резания.

Н

7.Мощность резания.

кВт.

Точить поверхность O175 окончательно. Припуск h = 3.2мм, длина 56мм.

Шероховатость поверхности Ra = 5 мкм. Припуск снимаем за два прохода: t1 = 2мм, t2 = 1.2мм.

1. Выбор режущего инструмента. Выбираем резец токарный проходной упорный (ГОСТ 18879 - 73) с пластинкой из твердого сплава Т5К10. Размеры: , мм, L = 100мм, l = 12мм, сечение мм.

2. Определим режимы резания при черновой обработке поверхности.

Подача. Рекомендуемая подача S0 = 0.55мм/об. С учетом поправочных коэффициентов принимаем S = 0.47мм/об.

Скорость резания. При черновой обработке - V0 = 182м/мин. Принимаем V = 81.5м/мин.

Частота вращения.

об/мин.

По ряду частот: n = 157.5 об/мин. Тогда V = 90м/мин.

Основное технологическое время.

мин.

Сила резания.

Н

Мощность резания.

кВт.

3. Определим режимы резания при чистовой обработке поверхности.

Подача. Рекомендуемая подача при чистовой обработке S0 = 0.19мм/об. Принимаем S = 0.16мм/об.

Скорость резания. При чистовой обработке - V0 = 250м/мин. Принимаем V = 112м/мин.

Частота вращения.

об/мин.

По ряду частот: n = 157.5 об/мин. Тогда V = 111.6м/мин.

Основное технологическое время.

мин.

Сила резания.

Н

Мощность резания.

кВт.

Точить поверхность O180 окончательно. Припуск h = 3.3мм, длина 465мм.

Шероховатость поверхности Ra = 5 мкм. Припуск снимаем за два прохода: t1 = 2мм, t2 = 1.35мм.

1. Выбор режущего инструмента. Выбираем резец токарный проходной упорный (ГОСТ 18879 - 73) с пластинкой из твердого сплава Т5К10. Размеры: , мм, L = 100мм, l = 12мм, сечение мм.

2. Определим режимы резания при черновой обработке поверхности.

Подача. Рекомендуемая подача S0 = 0.55мм/об. С учетом поправочных коэффициентов принимаем S = 0.47мм/об.

Скорость резания. При черновой обработке - V0 = 171м/мин. Принимаем V = 76.6м/мин.

Частота вращения.

об/мин.

По ряду частот: n = 125 об/мин. Тогда V = 73.2м/мин.

Основное технологическое время.

мин.

Сила резания.

Н

Мощность резания.

кВт.

3. Определим режимы резания при чистовой обработке поверхности.

Подача. Рекомендуемая подача при чистовой обработке S0 = 0.19мм/об. Принимаем S = 0.16мм/об.

Скорость резания. При чистовой обработке - V0 = 250м/мин. Принимаем V = 112м/мин.

Частота вращения.

об/мин.

По ряду частот: n = 198 об/мин. Тогда V = 113.5м/мин.

Основное технологическое время.

мин.

Сила резания.

Н

Мощность резания.

кВт.

Точить поверхность O210 окончательно. Припуск h = 2.6мм, длина 30мм.

Шероховатость поверхности Ra = 20 мкм. Припуск снимаем за один проход: t1 = 2.6 мм.

1. Выбор режущего инструмента. Выбираем резец токарный проходной упорный (ГОСТ 18879 - 73) с пластинкой из твердого сплава Т5К10. Размеры: , мм, L = 100мм, l = 12мм, сечение мм.

Подача. Рекомендуемая подача S0 = 0.45мм/об. С учетом поправочных коэффициентов принимаем S = 0.38мм/об.

Скорость резания. При черновой обработке - V0 = 182м/мин. Принимаем V = 81.5м/мин.

Частота вращения.

об/мин.

По ряду частот: n = 125 об/мин. Тогда V = 84.5м/мин.

Основное технологическое время.

мин.

Сила резания.

Н

Мощность резания.

кВт.

Точить поверхность O168 окончательно. Припуск h = 1мм, длина 83мм.

Шероховатость поверхности Ra = 20 мкм. Припуск снимаем за один проход.

1. Выбор режущего инструмента. Выбираем резец токарный проходной прямой (ГОСТ 18869 - 73) с пластинкой из твердого сплава Т5К10. Размеры: , мм, L = 100мм, l = 12мм, сечение мм.

Подача. Рекомендуемая подача S0 = 0.55мм/об. С учетом поправочных коэффициентов принимаем S = 0.47мм/об.

Скорость резания. При черновой обработке - V0 = 202м/мин. Принимаем V = 90.4м/мин.

Частота вращения.

об/мин.

По ряду частот: n = 157.5 об/мин. Тогда V = 84.1м/мин.

Основное технологическое время.

мин.

Сила резания.

Н

Мощность резания.

кВт.

Точить канавку O175/O166 окончательно. Ширина канавки b = 12.9мм, глубина h = 4.5мм.

1. Выбор режущего инструмента. Выбираем токарный канавочный резец с пластинкой из твердого сплава Т15К6.

Подача. Рекомендуемая подача S0 = 0.36мм/об. С учетом поправочных коэффициентов (См. [5] стр. 236) принимаем S = 0.3мм/об.

Скорость резания. При черновой обработке - V0 = 190м/мин. Принимаем V = 71.25м/мин.

Частота вращения.

об/мин.

По ряду частот: n = 125 об/мин. Тогда V = 68.72м/мин.

Основное технологическое время.

мин.

Сила резания.

Н

Мощность резания.

кВт.

Точить канавку O85/O79 окончательно. Ширина канавки b = 10.3мм, глубина h = 3мм.

1. Выбор режущего инструмента. Выбираем токарный канавочный резец с пластинкой из твердого сплава Т15К6.

Подача. Рекомендуемая подача S0 = 0.28мм/об. С учетом поправочных коэффициентов (См. [5] стр. 236) принимаем S = 0.24мм/об.

Скорость резания. При черновой обработке - V0 = 214м/мин. Принимаем V = 80.25м/мин.

Частота вращения.

об/мин.

По ряду частот: n = 314 об/мин. Тогда V = 83.85м/мин.

Основное технологическое время.

мин.

Сила резания.

Н

Мощность резания.

кВт.

Сверлильная.

Сверлить отверстие O57 под развертывание. Отверстие глухое, глубина сверления 900мм. Сверление производится на токарно-винторезном станке 16К40П. Движением резания является вращение заготовки.

1. Выбор режущего инструмента. Для обработки глубокого глухого отверстия выбираем сверло одностороннего резания с эжекторным отводом стружки (ТУ 2 - 035 - 857 - 81) диаметром d = 57мм, длиной L = 1070мм, с пластинками из твердого сплава Т15К6.

2. Рекомендуемая подача при диаметре сверла св. 50мм S0 = 0.66мм/об. Выберем подачу с учетом поправочных коэффициентов (См. [5] стр. 267). S = 0.15мм/об.

3. Скорость резания. Рекомендуемая скорость резания V0 = 32м/мин. С учетом поправочных коэффициентов (См. [5] стр. 270) принимаем V = 14.4м/мин.

4. Частота вращения.

об/мин.

Корректируем по ряду частот шпинделя станка: n = 79 об/мин. Тогда V = 14.4 м/мин.

5. Основное технологическое время.

мин.

6. Осевая сила.

Н

Где Kp - поправочный коэффициент на условия резания (См. [4] стр. 271).

Н.

7. Крутящий момент.

8. Мощность резания.

кВт

кВт.

Зенкеровать отверстие O57 до O64. Припуск t = 3.5мм, глубина отверстия h = 150мм.

1. Выбор режущего инструмента. Выбираем зенкер цельный насадной (ГОСТ 3231 - 71) оснащенный пластинками из твердого сплава Т15К6. Размеры: d = 65мм, d0 = 25мм, L = 50мм, z = 4.

2. Рекомендуемая подача S0 = 0.90 - 1.1мм/об. Выберем S = 0.95мм/об.

3. Рекомендуемая скорость резания V0 = 64м/мин. Принимаем V = 64м/мин.

4. Частота вращения.

об/мин.

Корректируем по ряду частот шпинделя станка: n = 314 об/мин. Тогда V = 64,1м/мин.

5. Основное технологическое время.

(2.36)

Где l - глубина зенкерования, мм;

l - величина врезания и перебега инструмента, мм.

мин.

6. Осевая сила.

Н

Где Kp - поправочный коэффициент на условия резания (См. [4] стр. 271).

Н.

7. Крутящий момент.

8. Мощность резания.

кВт

кВт.

Развернуть отверстия O58Н12 и 65Н12 . Глубина резания t = 0.5мм.

Выберем режущий инструмент и определим режимы резания для обработки отверстия O58.

1. Выбираем развертку машинную насадную (ГОСТ 883 - 71) со вставными ножами из быстрорежущей стали Р9К5. Размеры, в мм: d = 58, l1 = 2, L = 74, z = 10, ? = .

2. Рекомендуемая подача S0 = 1.4мм/об. Выберем S = 0.7мм/об.

3. Рекомендуемая скорость резания V0 = 11м/мин. Принимаем V = 11м/мин.

4. Частота вращения.

об/мин.

Корректируем по ряду частот шпинделя станка: n = 63 об/мин. Тогда V = 11.5м/мин.

5. Основное технологическое время.

мин.

6. Крутящий момент.

7. Мощность резания.

кВт

кВт.

Выберем режущий инструмент и определим режимы резания для обработки отверстия O65.

1. Выбираем развертку машинную насадную (ГОСТ 883 - 71) со вставными ножами из быстрорежущей стали Р9К5. Размеры, в мм: d = 65, l1 = 2, L = 74, z = 10, ? = .

2. Рекомендуемая подача S0 = 1.4мм/об. Выберем S = 0.7мм/об.

3. Рекомендуемая скорость резания V0 = 11м/мин. Принимаем V = 11м/мин.

4. Частота вращения.

об/мин.

Корректируем по ряду частот шпинделя станка: n = 50 об/мин. Тогда V = 10.2м/мин.

5. Основное технологическое время.

мин.

6. Крутящий момент.

7. Мощность резания.

кВт

кВт.

Сверлить четыре отверстия O14мм под резьбу. Глубина h = 45.

1. Выбор режущего инструмента. Выбираем сверло центровальное с цилиндрическим хвостовиком (ОСТ И20 - 5 - 80) из быстрорежущей стали Р9. Размеры сверла, в мм: d = 14, L = 100, l = 45, 2? = .

2. Рекомендуемая подача S0 = 0.34мм/об. Выберем подачу с учетом поправочных коэффициентов S = 0.1мм/об.

3. Скорость резания. Рекомендуемая скорость резания V0 = 34м/мин. С учетом поправочных коэффициентов принимаем V = 20.4м/мин.

4. Частота вращения.

об/мин.

5. Основное технологическое время.

мин.

6. Осевая сила.

Н.

7. Крутящий момент.

8. Мощность резания.

кВт.

Сверлить два отверстия O10мм под резьбу. Глубина h = 32.

1. Выбор режущего инструмента. Выбираем сверло центровальное с цилиндрическим хвостовиком (ОСТ И20 - 5 - 80) из быстрорежущей стали Р9. Размеры сверла, в мм: d = 10, L = 80, l = 32, 2? = .

2. Рекомендуемая подача S0 = 0.25мм/об. Выберем подачу с учетом поправочных коэффициентов S = 0.15мм/об.

3. Скорость резания. Рекомендуемая скорость резания V0 = 37м/мин. С учетом поправочных коэффициентов принимаем V = 22м/мин.

4. Частота вращения.

об/мин.

5. Основное технологическое время.

мин.

6. Осевая сила.

Н.

7. Крутящий момент.

8. Мощность резания.

кВт.

Фрезерная.

Фрезеровать сквозной паз с двух сторон симметрично, предварительно. Глубина прохода инструмента 65мм, длина 96мм ширина 26мм. Припуск снимаем за 10 ходов фрезы. Глубина резания t = 6.5мм.

1. Выбор режущего инструмента. Выбираем фрезу концевую с коническим хвостовиком (ГОСТ 17026 - 71) из быстрорежущей стали Р9К5. Размеры: d = 26мм, l = 70мм, L = 140мм, z = 5, конус Морзе - 3.

2. S0 = 0.12мм/зуб. Принимаем Sz = 0.032мм/зуб.

3. V0 = 64м/мин. Принимаем V = 43.8м/мин.

4. об/мин.

По ряду частот выбираем n = 509об/мин. Тогда V = 41.6м/мин.

5. мин.

6. Н.

7.кВт.

Фрезеровать сквозной паз с двух сторон симметрично, окончательно. Глубина прохода инструмента 65мм, длина 95.5мм ширина 26.5мм. Припуск снимаем за 5 ходов фрезы. Глубина резания t = 13мм.

1. Выбор режущего инструмента. Выбираем фрезу концевую с коническим хвостовиком (ГОСТ 17026 - 71) из быстрорежущей стали Р9К5. Размеры: d = 26.5мм, l = 70мм, L = 140мм, z = 5, конус Морзе - 3.

2. S0 = 0.18мм/зуб. Принимаем Sz = 0.03мм/зуб.

3. V0 = 80м/мин. Принимаем V = 54.7м/мин.

4. об/мин.

По ряду частот выбираем n = 641.3об/мин. Тогда V = 53.4м/мин.

5. мин.

6. Н.

7.кВт.

Фрезеровать шпоночный паз b = 45мм.Глубина фрезерования h = 15мм. Припуск снимаем за 5 ходов - t = 3мм.

1. Выбираем фрезу концевую (ГОСТ 17026 - 71) из быстрорежущей стали Р9К5, конус Морзе - 3, d = 45мм, z = 6.

2. S0 = 0.25мм/зуб. Принимаем Sz = 0.08мм/зуб.

3. V0 = 66м/мин. Принимаем V = 34.15м/мин.

4. об/мин.

По ряду частот выбираем n = 254.5об/мин. Тогда V = 36м/мин.

5. мин.

6. Н.

7.кВт.

Фрезеровать два шпоночных паза b = 40мм.Глубина фрезерования h = 13мм. Припуск снимаем за 4 ходов - t = 3.25мм.

1. Выбираем фрезу концевую (ГОСТ 17026 - 71) из быстрорежущей стали Р9К5, конус Морзе - 3, d = 40мм, z = 6.

2. S0 = 0.25мм/зуб. Принимаем Sz = 0.08мм/зуб.

3. V0 = 66м/мин. Принимаем V = 34.15м/мин.

4.об/мин.

По ряду частот выбираем n = 254.5об/мин. Тогда V = 32м/мин.

5. мин.

6. Н.

7.кВт.

Нарезание резьбы.

Нарезать резьбу резцом левую, длиной l = 135.7мм.

1. Выбираем резец токарный резьбовой для наружной метрической резьбы с шагом P = 4мм (ГОСТ 18876 - 73). Размеры: мм, L = 125мм. Оснащенный твердосплавной пластинкой Т15К6.

2. Число рабочих ходов - 6. Подача S0 = 0.6 - 0.8мм/об. Принимаем S = 0.6мм/об.

3. Скорость резания - V0 = 122м/мин. Принимаем V = 84.2м/мин.

4. Частота вращения

об/мин.

По ряду частот выбираем n = 314об/мин. Тогда V = 84м/мин.

5. Основное технологическое время.

мин. (2.37)

Где n1 - частота вращения шпинделя при обратном ходе, об/мин.

мин.

6. Сила резания.

Н (2.38)

Где Р - шаг резьбы, мм.

Н.

7. Мощность резания.

кВт.

Нарезать резьбу резцом , длиной l = 47.6мм.

1. Выбираем резец токарный резьбовой для наружной метрической резьбы с шагом P = 4мм (ГОСТ 18876 - 73). Размеры: мм, L = 125мм. Оснащенный твердосплавной пластинкой Т15К6.

2. Число рабочих ходов - 8. Подача S0 = 0.6 - 0.8мм/об. Принимаем S = 0.6мм/об.

3. Скорость резания - V0 = 114м/мин. Принимаем V = 67м/мин.

4. Частота вращения

об/мин.

По ряду частот выбираем n = 125об/мин. Тогда V = 68.72м/мин.

5. Основное технологическое время.

мин.

6. Сила резания.

Н.

7. Мощность резания.

кВт.

Нарезать резьбу в четырех отверстиях М16, длиной l = 35мм, шаг Р = 2мм.

1. Выбираем метчик машинный из быстрорежущей стали Р10К5Ф5 с винтовыми канавками (ГОСТ 3266 - 81). Размеры: d = 16мм, P = 2мм, L = 102мм, l = 32мм, длина заборной части l1 = 6мм.

2. Скорость резания - V0 = 14.5м/мин. Принимаем V = 7.97м/мин.

3. Частота вращения

об/мин.

По ряду частот выбираем n = 159об/мин. Тогда V = 8м/мин.

5. Основное технологическое время.

мин.

6. Крутящий момент.

(2.39)

Где Р - шаг резьбы, мм.

.

7. Мощность резания

кВт (2.40)

кВт.

Нарезать резьбу в двух отверстиях М12, длиной l = 26мм, шаг Р = 1.75мм.

1. Выбираем метчик машинный из быстрорежущей стали Р10К5Ф5 с винтовыми канавками (ГОСТ 3266 - 81). Размеры: d = 12мм, P = 1.75мм, L = 89мм, l = 29мм, длина заборной части l1 = 5.2мм.

2. Скорость резания - V0 = 14.5м/мин. Принимаем V = 7.97м/мин.

3. Частота вращения

об/мин.

По ряду частот выбираем n = 212об/мин. Тогда V = 8м/мин.

5. Основное технологическое время.

мин.

6. Крутящий момент.

.

7. Мощность резания

кВт.

Шлифовальная.

Шлифовать поверхности вала O125h6 длиной l = 134мм; O150k6 длиной l = 134мм; O155k6 длиной l = 270мм; O170k6 длиной l = 96мм и длиной l = 132мм. Припуск на сторону h = 0.25мм.

Выбираем шлифовальный круг типа ПВ - с выточкой (ГОСТ 2424 - 83). Размеры: D = 200мм; Вк = 50мм; d = 50мм. Материал шлифовального круга - электрокорундбелый 25А, связка бакелитовая Б3, зернистость - 40, твердость - СМ1. Скорость шлифовального круга.

м/с (2.41)

Где Dк - диаметр круга, мм:

nк - частота вращения шпинделя шлифовальной бабки (по паспорту станка) об/мин;

м/с.

Окружная скорость заготовки Vз = 15 - 55м/мин. Принимаем Vз = 20м/мин.

Глубина шлифования t = 0.005 - 0.015мм. Принимаем t = 0.015мм.

Продольная подача S = (0.2 - 0.4)Bк. Принимаем S = 12.5мм/об.

1. Определим режимы резания для обработки поверхности O125мм.

Частота вращения заготовки.

об/мин.

Скорость продольного хода стола

(2.42)

м/мин.

Основное технологическое время.

мин (2.43)

Где L - длина шлифуемой поверхности;

мм

Кп - число сторон перебега (Кп = 2 при сбеге круга в две стороны; Кп = 1 при сбеге круга в одну сторону);

m - перебег в долях ширины круга, m = 0.5 Bк мм;

h - припуск на сторону, мм;

К - коэффициент выхаживания К = 1.2.

мм.

мин.

2. Определим режимы резания для обработки поверхности O150мм.

об/мин.

м/мин.

мм.

мин.

3. Определим режимы резания для обработки поверхности O155мм.

об/мин.

м/мин.

мм.

мин.

4. Определим режимы резания для обработки поверхности O170мм длиной l = 96мм.

об/мин.

мм/мин.

мм.

мин.

5. Определим режимы резания для обработки поверхности O170мм длиной l = 132мм.

об/мин.

мм/мин.

мм.

мин.

Мощность резания.

кВт (2.44)

где d - диаметр шлифования, мм.

кВт

Мощность электродвигателя привода главного движения станка Nд = 25кВт.

Результаты расчетов режимов резания, сил резания мощности и основного технологического времени по каждой операции сведем в таблицу 2.11.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Режимы обработки заготовки корпуса пневмоцилиндра определим в такой же последовательности, как и для обработки заготовки вала маховика. Методика расчетов режимов резания такая же, как и для обработки заготовки вала маховика. Режущий инструмент, необходимый для обработки заготовки корпуса пневмоцилиндра сведем в таблицу 2.12.

Численные значения режимов резания по операциям сведем в таблицу 2.13.

Таблица 2.12. Ведомость режущего инструмента для обработки заготовки корпуса пневмоцилиндра.

Номер операции	Наименование операции	Наименование, тип и основные размеры режущего инструмента, в мм
1	Токарная	Резец автоматный проходной с пластинкой из твердого сплава Т15К6 (ТУ 2 - 036 - 491 - 76) Размеры: ; L = 140; ; ; . Резец токарный подрезной торцовый с пластинкой из твердого сплава Т15К6(ГОСТ 18880 - 73). Размеры: ; L = 140; ; r = 1. Резец токарный проходной упорный (18879 - 73), с пластинкой из твердого сплава Т15К6. Размеры: ; L = 140; ; ; r = 1. Резец токарный расточной для сквозных отверстий (ГОСТ 18882 - 73) с пластинкой из твердого сплава Т15К6. Размеры: ; L = 200; ; . Резец токарный расточной для глухих отверстий (ГОСТ 18883 - 73) с пластинкой из твердого сплава Т15К6. Размеры: ; L = 200; ; . Резец канавочный с пластинкой из твердого сплава Т15К6 (ГОСТ 25412 - 82). Размеры: ; L = 100; l = 20; ; . Резец токарный подрезной торцовый, для обработки на проход (ГОСТ 18871 - 73) с пластинкой из твердого сплава Т15К6. Размеры: ; L = 120; ; r = 1.
2	Фрезерная	Фреза концевая с коническим хвостовиком (ГОСТ 17026 - 71) из быстрорежущей стали Р9К5. Размеры: d = 36; l = 70; L = 200; z = 5; конус Морзе - 3; . Фреза торцевая насадная со вставными ножами (ГОСТ 1092 - 80) из быстрорежущей стали Р9К5. Размеры: ; 10; ; .
3	Сверлильная	Сверло спиральное с коническим хвостовиком (ГОСТ 10903 - 77) из быстрорежущей стали Р9К5. Размеры: d = 30; l = 175; конус Морзе - 3; 2? = . Сверло спиральное с коническим хвостовиком (ГОСТ 10903 - 77) из быстрорежущей стали Р9К5. Размеры: d = 14; l = 108; L = 189; конус Морзе - 1; 2? = . Сверло для обработки глубоких отверстий с внутренним подводом СОЖ (ТУ 2 - 035 - 655 - 79). Рабочая часть сверла выполнена из твердого сплава ВК8. Размеры: d = 5; l = 150; L = 500. Сверло для обработки глубоких отверстий с внутренним подводом СОЖ (ТУ 2 - 035 - 655 - 79). Рабочая часть сверла выполнена из твердого сплава ВК8. Размеры: d = 6; l = 150; L = 500. Сверло спиральное с коническим хвостовиком (ГОСТ 10903 - 77) из быстрорежущей стали Р9К5. Размеры: d = 9; l = 60; L = 140; конус Морзе - 1; 2? = . Сверло спиральное с коническим хвостовиком (ГОСТ 10903 - 77) из быстрорежущей стали Р9К5. Размеры: d = 22; l = 150; L = 248; конус Морзе - 2; 2? = . Сверло спиральное с коническим хвостовиком (ГОСТ 10903 - 77) из быстрорежущей стали Р9К5. Размеры: d = 32; l = 185; L = 334; конус Морзе - 4; 2? = . Сверло спиральное с коническим хвостовиком (ГОСТ 10903 - 77) из быстрорежущей стали Р9К5. Размеры: d = 18; l = 130; L = 228; конус Морзе - 2; 2? = . Зенковка цилиндрическая с направляющей цапфой под сквозное отверстие (ГОСТ 11284 - 75) из быстрорежущей стали Р9К5. Размеры: d = 45; dц = 16; l = 50; L = 110; z = 4. Зенковка центровочная (ГОСТ 14953 - 69) из быстрорежущей стали Р9К5. Размеры: d = 40; d0 = 6; l = 40; L = 190; z = 4; 2? = .
4	Резьбонарезная	Метчик машинный для нарезания трубной цилиндрической резьбы (ГОСТ 19879 - 74) оснащенный твердосплавными пластинками Т15К6. Размеры: d = 33.249; d1 = 40; l = 40; z = 6; длина заборной части l1 = 9; ? = ; число шагов - 11. Метчик машинный для метрической резьбы с мелким шагом (ГОСТ 9522 - 60) из быстрорежущей стали Р18. Размеры: d = 16; d1 = 9; l = 25; длина заборной части l1 = 6; шаг резьбы Р = 1.5. Метчик для метрической резьбы с мелким шагом (ГОСТ 9522 - 60) из быстрорежущей стали Р18. Размеры: d = 10; d1 = 6; l = 20; длина заборной части l1 = 2.2; шаг резьбы Р = 1. Метчик для метрической резьбы (ГОСТ 3266 - 81) из быстрорежущей стали Р18. Размеры: d = 20; l = 40; длина заборной части l1 = 7.2; шаг резьбы Р = 2.5.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

2.8 НОРМИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Нормирование операций технологического процесса осуществляется на каждую станочную операцию методом технического расчета по нормативам.

Техническая норма времени независимо от типа станка и метода обработки

мин (2.45)

Где Тш.к. - норма штучно-калькуляционного времени, мин;

Тшт - норма штучного времени, мин;

ТПЗ - норма подготовительно-заключительного времени, мин;

n - размер партии деталей, шт.

Для серийного производства оптимальное количество деталей в партии для одновременного запуска в производство

шт (2.46)

Где N - годовая программа выпуска деталей, шт;

f - число дней, на которое необходимо иметь запас деталей на складе: для крупных - 2…3 дня; для мелких - 5…10 дней;

Ф - число рабочих дней в году, Ф = 253 дня.

Норма штучного времени

мин (2.47)

Где То - основное технологическое время, мин;

Тв - вспомогательное время, мин;

Ттех - время технического обслуживания, мин;

Торг - время организационного обслуживания рабочего места, мин;

Тнп - время перерыва, мин.

Основное время определяется расчетом для каждого технологического перехода в зависимости от режима резания.

Вспомогательное время устанавливается для каждого технологического перехода по нормативам.

Оперативное время операции

(2.48)

Время технического обслуживания можно принимать до 6%, организационного обслуживания - до 8%, времени перерыва - до 2.5% от оперативного времени.

Для каждой операции определяется количество станков:

(2.49)

Где tв - такт выпуска деталей, мин.

Расчетное количество станков округляется до ближайшего целого числа.

Определим нормы времени по операциям технологического процесса обработки вала маховика.

Фрезерно-центровальная.

Основное технологическое время - То = 3.9мин.

Вспомогательное время:

на установку и снятие детали - 7.5мин;

связанное с переходом: фрезерование торцов вала - 0.16мин;

сверление центровых отверстий - 0.12мин;

на контрольные измерения - 0.13мин;

включить и выключить вращение шпинделя - 0.06мин;

установить и снять инструмент - 0.44мин.

Вспомогательное время на операцию:

мин.

Оперативное время операции

мин.

Время технического обслуживания - Ттех = 0.74мин;

Время организационного обслуживания - Торг = 1мин;

Время перерыва - Тнп = 0.3мин.

Штучное время

мин.

Количество деталей в партии

деталей.

Такт выпуска деталей - 152.25мин.

Норма подготовительно-заключительного времени:

на наладку станка - 29мин;

при установке зажимного приспособления - 5мин;

на операцию - ТПЗ = 34мин.

Норма штучно-калькуляционного времени

мин.

Количество станков

Принимаем М = 1 станок.

Токарная.

Основное технологическое время - То = 146.13мин.

Вспомогательное время:

на установку и снятие детали - 6мин;

связанное с переходом:

продольное точение резцом установленным на размер:

до O100мм - 0.09мин;

св. O100мм - 0.8мин;

продольным точением резцом со взятием пробных стружек по 8…9 квалитету:

до O100мм - 0.5мин;

до O300мм - 5.2мин;

проточка канавок с измерением длины расположения размера - 0.42мин;

нарезание резьбы резцом:

черновой рабочий ход - 1.17мин;

чистовой рабочий ход:

до O100мм - 2.72мин;

св. O100мм - 0.49мин;

сверление, зенкерование, развертывание - 0.55мин;

Изменить частоту вращения шпинделя - 1.26мин.

Изменить величину или направление подачи - 0.9мин.

Установить и снять инструмент:

резец проходной, подрезной - 0.4мин;

резец резьбовой, отрезной - 1.2мин;

сверло, зенкер, развертка - 0.4мин.

Включить гайку ходового винта вначале и выключить по окончании нарезания резьбы - 0.08мин.

Переместить каретку суппорта в продольном направлении на длину свыше 200мм до 500мм - 0.075мин.

Вспомогательное время на операцию - 22.3мин.

Оперативное время операции

мин.

Время технического обслуживания - Ттех = 10.1мин;

Время организационного обслуживания - Торг = 13.5мин;

Время перерыва - Тнп = 4.2мин.

Штучное время

мин.

Норма подготовительно-заключительного времени:

на наладку станка - 18мин;

при обработке с люнетом - 5мин;

на операцию - ТПЗ = 23мин.

Норма штучно-калькуляционного времени

мин.

Количество станков

Принимаем М = 1 станок.

Сверлильная.

Основное технологическое время - То = 0.6мин.

Вспомогательное время:

на установку и снятие детали - 10.3мин;

на совмещение оси шпинделя с осью обрабатываемого отверстия - 6.2мин;

связанное с переходом - 0.96мин;

изменить частоту вращения - 0.24мин;

изменить величину подачи - 0.18мин;

на измерение - 0.15мин.

Вспомогательное время на операцию - 18.03мин.

Оперативное время операции

мин.

Время технического обслуживания - Ттех = 1.12мин;

Время организационного обслуживания - Торг = 1.5мин;

Время перерыва - Тнп = 0.5мин.

Штучное время

мин.

Норма подготовительно-заключительного времени:

на наладку станка - 22мин;

при установке зажимного приспособления - 3мин;

на операцию - ТПЗ = 25мин.

Норма штучно-калькуляционного времени

мин.

Количество станков

Принимаем М = 1 станок.

Фрезерная.

Основное технологическое время - То = 59.54мин.

Вспомогательное время:

на установку и снятие детали - 9мин;

связанное с переходом - 2мин;

на изменение числа оборотов шпинделя - 0.36мин;

на изменение подачи - 0.32мин;

перемещение стола св. 500 до 1000мм - 0.13мин;

перемещение шпиндельной головки - 0.17мин.

Вспомогательное время на операцию - 12мин

Оперативное время операции

мин.

Время технического обслуживания - Ттех = 4.3мин;

Время организационного обслуживания - Торг = 5.7мин;

Время перерыва - Тнп = 1.8мин.

Штучное время

мин.

Норма подготовительно-заключительного времени:

на наладку станка - 29мин;

при установке зажимного приспособления - 5мин;

на операцию - ТПЗ = 34мин.

Норма штучно-калькуляционного времени

мин.

Количество станков

Принимаем М = 1 станок.

Резьбонарезная.

Основное технологическое время - То = 23.62мин.

Вспомогательное время:

на установку и снятие детали - 10.3мин;

на совмещение оси шпинделя с осью обрабатываемого отверстия - 6.2мин;

связанное с переходом - 0.96мин;

изменить частоту вращения - 0.24мин;

изменить величину подачи - 0.18мин;

Вспомогательное время на операцию - 17.88мин.

Оперативное время операции

мин.

Время технического обслуживания - Ттех = 2.49мин;

Время организационного обслуживания - Торг = 3.32мин;

Время перерыва - Тнп = 1.04мин.

Штучное время

мин.

Норма подготовительно-заключительного времени:

на наладку станка - 22мин;

при установке зажимного приспособления - 3мин;

на операцию - ТПЗ = 25мин.

Норма штучно-калькуляционного времени

мин.

Количество станков

Принимаем М = 1 станок.

Шлифовальная.

Основное технологическое время - То = 68.72мин.

Вспомогательное время:

на установку и снятие детали - 6.9мин.

Вспомогательное время на операцию - 6.9мин.

Оперативное время операции

мин.

Время технического обслуживания - Ттех = 4.54мин;

Время организационного обслуживания - Торг = 6.05мин;

Время перерыва - Тнп = 1.9мин.

Штучное время

мин.

Норма подготовительно-заключительного времени:

на наладку станка - 12мин;

при обработке с люнетом - 3мин;

при установке шлифовального круга - 8мин.

на операцию - ТПЗ = 23мин.

Норма штучно-калькуляционного времени

мин.

Количество станков

Принимаем М = 1 станок.

Определим нормы времени по операциям технологического процесса обработки корпуса пневмоцилиндра.

Токарная.

Основное технологическое время - То = 20.87мин.

Вспомогательное время:

на продольное и поперечное растачивание с предварительным промером - 12.35мин;

со взятием пробных стружек - 2.4мин;

изменить частоту вращения планшайбы - 1.52мин;

сменить инструмент:

резец расточной - 4.8мин;

резец прорезной - 1мин;

время на установку и снятие детали - 4.1мин.

Вспомогательное время на операцию - 23.77мин.

Оперативное время операции

мин.

Время технического обслуживания - Ттех = 2.68мин;

Время организационного обслуживания - Торг = 3.57мин;

Время перерыва - Тнп = 1.12мин.

Штучное время

мин.

Норма подготовительно-заключительного времени:

на наладку станка - 27мин;

Количество деталей в партии

деталей.

Такт выпуска деталей - 121.8мин.

Норма штучно-калькуляционного времени

мин.

Количество станков

Принимаем М = 1 станок.

Фрезерная.

Основное технологическое время - То = 13.3мин.

Вспомогательное время:

на установку и снятие детали - 7.5мин;

связанное с переходом - 0.42мин;

на изменение числа оборотов шпинделя - 0.18мин;

на изменение подачи - 0.16мин;

Вспомогательное время на операцию - 8.26мин

Оперативное время операции

мин.

Время технического обслуживания - Ттех = 1.3мин;

Время организационного обслуживания - Торг = 1.7мин;

Время перерыва - Тнп = 0.54мин.

Штучное время

мин.

Норма подготовительно-заключительного времени:

на наладку станка - 19мин;

при установке зажимного приспособления - 2мин;

на операцию - ТПЗ = 21мин.

Норма штучно-калькуляционного времени

мин.

Количество станков

Принимаем М = 1 станок.

Сверлильная.

Основное технологическое время - То = 31.38мин.

Вспомогательное время:

на установку и снятие детали - 7.5мин;

связанное с переходом - 2.16мин;

изменить частоту вращения шпинделя - 1.44мин;

изменить величину подачи - 1.44мин;

установить и снять инструмент - 2.16.

Вспомогательное время на операцию - 14.7мин.

Оперативное время операции

мин.

Время технического обслуживания - Ттех = 2.8мин;

Время организационного обслуживания - Торг = 3.7мин;

Время перерыва - Тнп = 1.15мин.

Штучное время

мин.

Норма подготовительно-заключительного времени:

на наладку станка - 12мин;

при установке зажимного приспособления - 3мин;

на операцию - ТПЗ = 15мин.

Норма штучно-калькуляционного времени

мин.

Количество станков

Принимаем М = 1 станок.

Резьбонарезная.

Основное технологическое время - То = 25.4мин.

Вспомогательное время:

на установку и снятие детали - 7.5мин;

связанное с переходом - 0.18мин;

изменить частоту вращения - 0.48мин;

изменить величину подачи - 0.72мин;

Вспомогательное время на операцию - 8.9мин.

Оперативное время операции

мин.

Время технического обслуживания - Ттех = 2.06мин;

Время организационного обслуживания - Торг = 2.7мин;

Время перерыва - Тнп = 0.86мин.

Штучное время

мин.

Норма подготовительно-заключительного времени:

на наладку станка - 12мин;

при установке зажимного приспособления - 3мин;

на операцию - ТПЗ = 15мин.

Норма штучно-калькуляционного времени

мин.

Количество станков

Принимаем М = 1 станок.

2.9 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМ НАЛАДОК

Схемы наладок разрабатываются для всех станочных операций и изображаются на листах формата А - 1 в графической части. Предварительно эскизы схем наладок чертятся на листах формата А - 4. На эскизах изображается заготовка в произвольном масштабе. Указываются технологические размеры с граничными отклонениями, связанные с технологическими базами, шероховатость поверхностей, режущие инструменты в конце рабочего хода, опоры и зажимы приспособления, направление движения инструмента. На листах графической части, кроме перечисленного приводят режимы обработки для всех инструментов.

В пояснительной записке представлены эскизы схем наладок обработки вала маховика и корпуса пневмоцилиндра.



3. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

3.1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАНОЧНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

3.1.1 РАСЧЕТ СИЛ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

Приспособление проектируется для фрезерной операции механической обработки корпуса пневмоцилиндра.

Исходными данными для проектирования станочного приспособления являются:

- рабочий чертеж заготовки и готовой детали;

- технологический процесс на предшествующую и выполняемую операции с технологическими эскизами;

- годовой объем выпуска деталей;

- альбом типовых конструкций приспособлений;

- паспортные данные станка.

Для расчета сил закрепления в наиболее общем случае необходимо знать условия проектируемой обработки - величину, направление и место приложения сил, сдвигающих заготовку, а также схему ее установки и закрепления. Расчет сил закрепления может быть сведен к задаче статики на равновесие заготовки под воздействием приложенных к ней внешних сил. Сила закрепления должна быть достаточной для предупреждения смещения установленной в приспособлении заготовки. В процессе фрезерования поверхности на заготовку действует сила резания Рz которая смещает заготовку. Определим силу закрепления Q по формуле:

(3.1)

Где Рz - сила резания;

К - коэффициент запаса прочности;

(3.2)

Где К0 - коэффициент учитывающий внезапные факторы;

К1 - учитывающий неровности поверхностей;

К2 - увеличение сил резания от затупления режущего инструмента;

К3 - увеличение силы резания при прерывистом фрезеровании;

К4 - учитывающий тип устройства;

К5 - удобное положение рукоятки;

К6 - наличие моментов стремящихся повернуть заготовку.

f1 - коэффициент трения между поверхностью заготовки и рычага;

f2 - коэффициент трения между поверхностью заготовки и опорами.

Для определения усилия N на штоке гидроцилиндра (рисунок 3.1) рассмотрим рычаг, закрепляющий заготовку, как статически определимую систему сходящихся сил и находящуюся в равновесии. Определим внешние силы и опорные реакции методом построения силового многоугольника (рисунок 3.2).

Исходными данными является сила зажима Q, которая возникает от прижатия двух рычагов к заготовке, угол трения ? = , коэффициент масштаба .

По построенному многоугольнику сил определили: Q/2 = 18.2 кН, R1 = 18.5кН, R2 = 12.5 кН, F1 = 3.5 кН, F2 = 2.4кН, N = 12.3кН, S = 22.3кН.

3.1.2 РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ СТАНОЧНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Проектируемое станочное приспособление должно обеспечивать требуемый уровень точности, что соответствует выполнению условия:

(3.3)

Где ? - действительная величина погрешности;

[?] - допустимая величина погрешности.

Допустимая величина погрешности зависит от принятой схемы базирования, величина допуска на размер и погрешностей механической обработки.

(3.4)

где IT - допуск на выполняемый размер, мкм;

Ky - коэффициент ужесточения точности обработки: Ky = 0.6;

W - средне экономическая точность обработки.

мкм.

Действительная погрешность приспособления включает три составляющие:

(3.5)

Где - погрешность базирования;

- погрешность закрепления;

- погрешность положения.

Погрешность базирования = 0 потому что установочная база совмещается с конструкторской базой.

Погрешность закрепления определяется по формуле

Где KRz - коэффициент учитывающий шероховатость поверхности;

KHB - коэффициент учитывающий твердость поверхности;

С - коэффициент характеризующий условия контакта;

Q - сила действующая на опору, Н;

F - площадь контакта опоры с заготовкой, см2.

мкм.

Погрешность положения

(3.6)

Где - погрешность из-за неточности изготовления и сборки деталей СП;

- погрешность из-за неточности установки на столе станка;

- погрешность из-за износа поверхностей установочных элементов.

(3.7)

Где ? - коэффициент определяющий влияние условий обработки на величину износа;

N - годовая программа выпуска деталей;

? - угол между направлением выполняемого размера и направлением, перпендикулярным поверхности установочного элемента в зоне контакта.

мкм.

Погрешность из-за неточности установки на столе станка равна = 100 мкм.

Тогда погрешность положения равна

мкм.

Действительная погрешность равна

мкм.

Условие выполняется.

3.1.3 ВЫБОР ГИДРОЦИЛИНДРА И СБОРОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Усилие зажима заготовки в приспособлении передается от гидроцилиндра двустороннего действия через рычажную систему.

Зная усилие на штоке, N = 12.3 кН, определим диаметр поршня в гидроцилиндре:

(3.8)

Где р = 2.5 МПа - давление масла на поршень;

? = 0.85 - КПД гидроцилиндра.

мм.

Из стандартного ряда выбираем D = 80мм. По известному номинальному диаметру поршня выбираем гидроцилиндр двустороннего действия (См [3] Т3 стр. 583):

Номинальный диаметр, мм 80

Диаметр штока, мм 36

Ход поршня, мм 16

Усилие теоретическое, Н:

толкающее 50240

тянущее 40070

Масса, кг 5.8

Обозначение гидроцилиндра: 7021 - 0274 ГОСТ 19900 - 74.

В качестве уплотнения для крышки и поршня гидроцилиндра применяем два уплотнительных кольца 080 - 085 - 30 ГОСТ 9833 - 81 сечением O3 мм.

В качестве уплотнения штока применяем: уплотнительное кольцо 036 - 040 - 25 ГОСТ 9833 - 81 сечением O3 мм.

Выбираем сальниковое кольцо из грубошерстного войлока изготовляемого по ГОСТ 6418 - 67; внутренний диаметр кольца - 35мм; наружный диаметр - 48мм; ширина - 5.0мм.

Выбираем болты откидные: 7002 - 0607 ГОСТ 14274 - 69.

Выбираем рычаги угловые: 7018 - 0438 ГОСТ 12472 - 67.

Выбираем оси:

Ось 6 - . 40X. Ц15 ГОСТ 9650 - 80;

Ось 6 - . 40X. Ц15 ГОСТ 9650 - 80;

Выбираем опоры сферические 7034 - 0328 ГОСТ 13441 - 68.

3.2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Для проектирования режущего инструмента исходными данными являются операция в которой участвует режущий инструмент, режимы резания механической обработки.

Проектируемый режущий инструмент - фреза торцовая сборная насадная.

Предварительно задаемся длиной фрезы L=45мм, и соответственно ее диаметром D=250мм, числом зубьев z=26.

Скорость резания V=15.7 м/мин; подача S=124.8 мм/мин; глубина резания t=3.7мм, сила резания Pz = 18950Н; Т0 = 1.5мин.

Определим диаметр отверстия под оправку

(3.9)

Где Мсум - суммарный момент при изгибе и скручивании оправки, ;

?и.д. - допустимое напряжение на изгиб оправки для конструкционных сталей, ?и.д. = 250МПа.

Суммарный момент определим по формуле

(3.10)

Где Р - равнодействующая сил Pz и Py;

l - длина посадочного участка оправки, l = 40мм.

; (3.11)

Н.

.

м

Принимаем ближайший диаметр отверстия фрезы по ГОСТ 9472 - 83: .

Устанавливаем окончательно наружный диаметр фрезы: D = 3d = мм. Так как диаметр торцовой фрезы зависит и от ширины фрезерования то по СТ СЭВ 201 - 75 выбираем D = 250мм. Длину фрезы L = 45мм.

Окончательное число зубьев фрезы

(3.12)

Где m - коэффициент зависящий от типа фрезы, m = 1.2.

Принимаем четное число зубьев z = 20.

Определяем шаг зубьев фрезы:

окружной торцовый шаг

(3.13)

Проверим полученные величины z и Sос на условие равномерного фрезерования:

(3.14)

где В - ширина фрезерования, В = 156.6 мм.

Полученная величина должна быть целым числом или величиной близкой к нему.

Условие равномерного фрезерования обеспечено.

Отверстие фрезы и шпоночный паз выполняем по ГОСТ 9472 - 83.

Определим геометрические параметры рабочей части фрезы: главный задний угол ? = ; передний угол ? = ; ширина ленточки f = 1.5 мм.

Выбираем материал фрезы: корпуса - сталь 40Х; ножей - твердый сплав Т5К10; клиньев - сталь У8А.

Назначаем твердость деталей фрезы после термической обработки: корпуса 32 - 42 HRCэ; режущей части ножей - не менее 88.5 HRA; клиньев 41 - 52 HRCэ.

Допуск на основные элементы фрезы и другие технические требования принимаем по ГОСТ 8721 - 69. Предельные отклонения размеров рифлений - по ГОСТ 2568 - 71.

Рабочий чертеж фрезы с указанием основных технологических требований выполнен в графической части диплома. Методику расчетов смотрите [7] стр. 243.

4. СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ

4.1 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ

Один из главнейших факторов, определяющих процесс резания, -- теплота, образующаяся в результате работы резания. Законы теплообразования объясняют ряд явлений, связанных с нагрузкой резца, его стойкостью, качеством обработанной поверхности. Чтобы правильно использовать режущий инструмент, необходимо знать эти законы.

Теплота Q в процессе резания образуется в результате:

внутреннего трения между частицами обрабатываемого металла в процессе деформации Qдеф;

внешнего трения стружки о переднюю поверхность резца Qп.т.

внешнего трения поверхности резания и обработанной поверхности о задние поверхности резца Qз.тр.;

отрыва стружки, диспергирования Qдисп (образования новых поверхностей)

(4.1)

Предполагая, что механическая работа резания полностью переходит в теплоту, получим

ккал/мин, (4.2)

где Q-- количество теплоты в ккал/мин; R -- работа резания в кгс м/мин (R = Рzv);

Е -- механический эквивалент теплоты (Е = 427 кгс м/ккал).

В действительности в теплоту обращается не вся работа резания: небольшая часть ее переходит в потенциальную энергию искаженной кристаллической решетки. Поэтому более правильно формулу выразить так:

(4.3)

где -- коэффициент, учитывающий указанные потери, незначительные по величине. В обычных расчетах этой потерей пренебрегают.

Для успешного воздействия на процесс резания важно знать не только количество теплоты, но и распределение ее, т. е. степень концентрации теплоты в различных участках изделия, стружки и резца. Если бы вся образующаяся теплота быстро и равномерно распределялась по всему объему изделия и инструмента, она быстро отводилась бы в пространство, не причиняя им вреда. В действительности процесс протекает иначе: большое количество теплоты концентрируется в определенных зонах, сильно повышая их температуру. Здесь неизбежны потеря резцом твердости и затупление его и даже возможно изменение структуры тончайшего слоя обработанной поверхности, если не будут приняты соответствующие меры.

Некоторые исследователи (А. Я. Малкин) полагают, что регулированием потока теплоты можно воздействовать на процесс резания в благоприятную сторону и тем облегчить работу инструмента и повысить качество обработанной поверхности.

На основе теоретического и экспериментального исследований процесса теплообразования можно выявить законы изменения температуры резания (на поверхности контакта стружки с передней гранью резца), а также температуры режущего инструмента и обрабатываемой детали в зависимости от различных факторов.

Надо полагать, что в процессе образования сливной стружки теплота концентрируется в трех основных зонах (рис.1): в зоне сдвига элементов стружки АМ, где происходит пластическая деформация; на площади контакта стружки по передней поверхности инструмента АО; на площади контакта задней грани инструмента с обрабатываемой деталью.

Работой диспергирования обычно пренебрегают.

Каждый источник теплоты имеет свою сферу непосредственного воздействия (рис. 1)

Следовательно, наиболее высокая температура -- температура резания -- должна наблюдаться в стружке в зоне контакта ее с передней поверхностью инструмента, так как здесь концентрируется наибольшее количество теплоты,

Рисунок 1. Зоны теплоты.

образующейся в результате деформации стружки и трения ее по передней поверхности резца. Например, наибольшее количество теплоты, образующейся вследствие деформации (на поверхности АМ), остается в стружке и частично поглощается обрабатываемой деталью. Теплота трения стружки (на поверхности АО) остается в основном в стружке и частично (3--5%) направляется в инструмент. Теплота трения по задним граням инструмента (поверхность АР) направляется в деталь и резец. При обработке металлов с низкой теплопроводностью, например жаропрочных и титановых сплавов, в резец отводится до 20--40% всей теплоты.

Потери теплоты от конвекции и радиации в процессе резания ничтожно малы; невелико количество теплоты, уходящей в деталь, так как стружка весьма быстро формируется в зоне резания и столь же быстро проходит зону контакта с резцом. Однако теплота, поглощаемая изделием из жаропрочных сталей и сплавов, резко возрастает и при малых скоростях может достичь 35--45% всей теплоты резания.

Пренебрегая работой трения по задним граням инструмента (которая мала при достаточно острой режущей кромке и большом заднем угле), можно полагать, что подавляющее количество теплоты должно сосредоточиваться в стружке. Опыты Н. Н. Савина, Я. Г. Усачева, С. С. Можаева и др., определявших количество теплоты в стружке калориметрическим методом, показали, что в зависимости от скорости резания, глубины резания и подачи при обработке конструкционной стали в стружке содержалось 60--80% всей теплоты резания, а при скоростных режимах резания свыше 90%.

На рис. 2, а показана схема сил, действующих в зоне резания. Считая, что вся работа резания в единицу времени , работа трения стружки по передней поверхности

-- усадка стружки), получим работу деформации стружки

(4.4)

Но (пренебрегаем силой трения по задней поверхности резца) и, следовательно, работа деформации стружки

, (4.5)

где .

Повышение температуры стружки благодаря ее деформации составит в среднем

(4.6)

где -- средняя температура стружки, когда последняя покидает зону деформации, в °С;

-- температура окружающей среды в °С; -- коэффициент, учитывающий потерю теплоты
на скрытую энергию деформации (принимаем = 0,95); -- коэффициент, учитывающий переход части тепла в изделие (по Вейнеру = 0,1 при v = 100 м/мин, = 0,05 при

v = 300 м/мин); Е -- механический эквивалент теплоты (Е = 427 *10 -3 кгс м/ккал);

с -- теплоемкость нагретой стружки в ккал/кгс град; d -- плотность стружки (7,8 *10-6 кгс/мм3);

b -- ширина среза в мм; а -- толщина среза в мм.

Рис. 2. Схема сил, действующих в процессе резания (а) и схема контакта стружки и резца (б)

Принимая -- р кгс/мм2 (удельная сила резания) и пренебрегая значением , получим

(4.7)

Покидая зону деформации, нагретая до температуры стружка трется по передней поверхности резца со скоростью на площади контакта шириной b и длиной l (рис. 2, б).

Теплота работы силы трения по передней грани в единицу времени

(4.8)

Чтобы определить температуру на передней поверхности резца, полученную в результате трения стружки, будем рассматривать резец как твердый стержень с поперечным сечением, равным bl,на одной стороне которого поддерживается постоянная температура . Для решения поставленной задачи используется уравнение теплопроводности

, (4.9)

где -- температуропроводность; -- теплопроводность резца; с' -- теплоемкость резца; d'-- плотность; -- время, в течение которого стружка проходит площадь контакта длиной l;

. (4.10)

Решая уравнение по М. П. Левицкому, при начальных и граничных условиях при x = 0, при , получим уравнение

, (4.11)

где -- температура, возникающая от теплоты трения в данной точке и в данный момент времени ; -- глубина, на которую проникает теплота трения за время .

Минуя промежуточные вычисления и пренебрегая температурой внешней среды, получим

. (4.12)

Суммируя температуры деформации стружки и трения ее по передней поверхности инструмента, получим температуру резания, т. е. среднюю температуру на площади контакта стружки и инструмента,

.(4.13)

Формула показывает закономерность изменения температуры резания в зависимости от разных факторов. На основе ее построены графики изменения составляющих температуры резания в зависимости от скорости резания для минералокерамического (рис.3, а) и для твердосплавного резца (рис. 3, б). Как видим, с увеличением скорости резания уменьшается температура деформации, но возрастает температура трения. В результате температура резания повышается, но в значительно меньшей степени, чем сама скорость.

Вместе с тем при одних и тех же условиях температура резания получается более высокой при работе минералокерамическим резцом (рис. 3, а) сравнительно с твердосплавным (рис. 3, б), что подтверждается практикой.

Надо ожидать, что температура резания в действительности должна быть более высокой, чем это получается расчетом по теоретической формуле, так как здесь не учтена теплота трения по задней поверхности резца. Последняя будет все более проявляться с увеличением скорости резания по мере затупления резца; при этом особенно заметно будет повышаться температура обрабатываемой детали.

Обрабатываемая деталь нагревается в основном теплотой деформации. Очевидно температура детали должна уменьшаться с увеличением скорости резания, поскольку при этом уменьшается (рис. 3). Подобный вывод подтверждается на практике при работе острым резцом в нормальных условиях. Однако по мере затупления резца и значительного уменьшения

100 200 500 300 100 200

Скорость резания v, м/минСкорость резания v, м/мин

Рис. 3. Изменение составляющих температур резания при обработке стали: а -- для минералокерамического резца; б -- для твердосплавного резца; сталь ОХН4М; t = 2 мм; s = 0,14 мм/об; = 10°

заднего угла и угла в плане положение меняется. В этом случае с увеличением силы трения заметно растут работа и теплота трения по задней поверхности резца, и поэтому температура детали повышается с увеличением скорости резания v. На рис. 4 показано изменение температуры детали при фрезеровании резьбы вращающимся резцом (вихревое нарезание). Замечаем неизменное повышение температуры детали по мере затупления резца. Вместе с тем температура обрабатываемой детали уменьшается с увеличением подачи s. Это вполне закономерно, так как с увеличением s сила трения на задней поверхности резца остается почти неизменной, но при определенной длине детали сокращается относительный путь резца (время обработки) и, следовательно, уменьшается работа силы резания.

Сложнее обстоит дело с температурным полем резца. Можно было бы предполагать, что наибольшая температура должна быть вблизи режущей кромки, так как здесь располагаются основные источники теплоты На рис. 5 схематично представлено температурное поле стружки и резца, составленное Н. И. Резниковым по опытным данным других исследователей. Линии постоянных температур т ... т (изотермы) в стружке расположены параллельно поверхности сдвига (ориентировочно), а у резца почти концентрично вокруг режущей кромки. В этом случае согласно теории теплопроводности тепловые потоки должны быть направлены нормально изотермам; в схеме они показаны соответствующими кривыми со стрелками: п -- в деталь; п' -- в стружку; k -- в резец.

Наиболее высокие температуры наблюдаются вблизи режущей кромки и в зоне нароста В действительности положение более сложное, так как температура резания зависит и от длины контакта поверхности резания и стружки по задней и передней поверхностям инструмента. Чем меньше длина контакта на задней поверхности, тем ниже среднее значение температуры резания и тем ближе к режущей кромке располагается ее максимум. С уменьшением длины контакта стружки с передней поверхностью средняя температура также снижается, но максимум температуры удаляется от режущей кромки. При скоростной обработке температура в зоне резания доходит до 800° С, а на поверхности трения по передней грани достигает даже 1200° С и выше. Низкая теплопроводность твердых сплавов и особенно минералокерамики является