Технологический процесс детали вал-шестерня

 

Общие припуски z_{0 min} и z_{0 max} определяем путем сложения промежуточных припусков [1, стр. 90]:

 

z_{0 min} = ∑

= 3500 + 400 = 3900 мкм;

z_{0 max} = ∑

= 4540 + 910 = 5450 мкм.

 

Рисунок 10- Схема графического расположения

припусков и допусков на линейный размер 320 мм

Общий номинальный припуск определяем с учетом несимметричного расположения поля допуска заготовки:

 

z_{0 ном} = z_{0 min} + Н_з – Н_д   [1, стр. 94]

d_{з ном} = d_{д ном} + z_{0 ном}

 

где Н_з – нижнее отклонение заготовки:

 

Н_з = И_ш + К_у/2    [1, стр. 84]

Н_з = 0,5 + 1/2 = 1 мм;

 

Н_д = 17 мкм допуск на окончательное шлифование или готовую деталь.

 

z_{0 ном} =3900 + 1000 – 17 = 4883 мкм.

d_{з ном} = 320 + 4,8 = 324,8 мм.

 

Производим проверку правильности выполнения расчетов [1, стр. 90]:

 − = 910 – 400 = 510 мкм; δ₁ – δ₂ = 760 – 250 = 510 мкм;

 − = 4540 – 3500 = 1040 мкм; δ_з – δ₁ = 1800 – 760 = 1040 мкм;

 

8 Расчет режимов резания и основного времени

8.1 Расчет режимов резания при фрезерно – центровальной операции

Выбираем торцевую фрезу D = 130 мм, Геометрические параметры фрез зависят от типа СМП и их расположения в корпусе фрезы.

Передний угол у образуется за счет наклона пластины в державке под углом g_y=-11° и смещения положения пластины относительно диаметральной плоскости с образованием l= 7-8°. Пластины со стружколомающей канавкой и углом g_п = 20° после установки будут иметь g =10°.

Задний угол a получается за счет установки режущей пластины в корпусе (a =10°).

Число граней пластины: 5;

Главный угол в плане j° :75;

Вспомогательный угол в  плане  j₁^о: 15;

Расшифровка режущей пластины PNUA220908FN  ГОСТ 19051-80:

P – форма пластины (пятигранная)

N – величина заднего угла (0⁰)

U – точность изготовления пластины

A – форма передней грани

22 – длина режущей грани

9 – толщина пластины

0,8 – радиус при вершине

F – форма режущей кромки

N – направление резания

ГОСТ 9304 – 69, s =0,09, z = 8

 

, м/мин.

 

где C_v =332; q =0,2; x=0,1; y=0,4; u = 0,2,p =0; m=0,2

 

, м/c.

n =

= = 597 об/мин.

K_v =K_mv× K_nv× K_uv=1,125

 

K_mv – учитывает качество обрабатываемого материала K_mv =  750/600 = 1,25

K_nv- учитывает состояние поверхности заготовки K_nv = 0,9

K_uv - учитывает влияние материала режущей части инструмента K_uv = 1

 

 

где C_v =825; q =1,3; x=1; y=0,75; u = 1,1, , К_p = K_mp =0.75;

 

,Н;

 

N_рез=

,КВт;

N_рез =

,КВт.

мин

 

S_z – подача на зуб фрезы

z – число зубьев фрезы

n – число оборотов фрезы в минуту.

 

, мин.

 

8.2 Расчет элементов режима резания и основного времени для обработки на токарных станках

8.2.1 Токарно-черновая обработка первый переход

 

Рисунок 11- Схема обработки

Токарную обработку осуществляем на токарно-винторезном станке 16К20Ф3.

Инструмент: контурный правый резец с углом φ = 93˚ (ТУ 2-035-892-82) с размером В×Н×L 25×25×150 мм. Материал режущей части резцов твердый сплав (ГОСТ 24256-80) [4, стр 166].

 

Геометрические элементы лезвия резца.

1. Главный передний угол γ  = 30˚, так как осуществляется  обработка стали 45 [4, стр. 188].

2. Главный задний угол α = 8˚, так как осуществляется обработка стали 45 [4, стр. 188].

3. Угол наклона кромки λ = 0, так как осуществляется обработка стали 45 [4, стр. 188].

4. Главный угол в плане φ  = 93˚.

5. Вспомогательный угол в плане  φ₁ = 22˚, [4, стр. 190].

6. Радиус вершины лезвия  r = 0,5, так как резец с пластиной из твердого сплава, с корпусом сечением 25×25 мм [4, стр. 190].

 

Расчет элементов режима резания.

Определяем длину рабочего хода суппорта:

1) продольное движение суппорта:

L_{р.х(прод)} = l + l₁ + l₂ мм    [1, стр. 263]

 

где l₁ – величина врезания, [5, стр. 620];

      l₂ – величина перебега,

а) для l = 28 мм: l₁ = 3 мм, l₂ = 0 мм, так как осуществляем обтачивание в упор.

L_р.х = 28 + 3 =31 мм;

б) для l = 37 мм: l₁ = 0 мм, l₂ = 0

L_р.х = 37 мм;

в) для l = 60 мм l₁ = 0 мм, l₂ = 2, так как осуществляем резание на проход.

L_р.х = 60 + 2 = 62 мм.

L_р.х = 31 + 37 + 62 = 130 мм

2) поперечное движение суппорта:

L_р.х = l₁ + l₂

l₁=

,мм;

l₂=

,мм;

L_{р.х(поп)} = 4,6 + 17,015=21,615,мм;

L_р.х= L_{р.х(прод)} + L_{р.х(поп)}=130+21,615=151,615,мм.

 

Определяем глубину резания:

 

Назначаем подачу [8, стр.36]. Для обработки заготовки диаметром до 100 мм из конструкционной стали резцом сечением 25×25 мм, при глубине резания до 3 мм рекомендуется подача s_0н = 0,6…0,9 мм/об. Проверяем эту подачу по лимитирующим факторам.

Находим максимальное значение подачи, допускаемое заданным параметром шероховатости поверхности. s_ш.п = 0,55…0,65 так как r = 1,285 мм, R_а = 12,5 мкм и диапазон скоростей резания > 50 м/мин [8, стр. 39].

Находим максимальную подачу, допускаемую  прочностью державки резца s_0доп = 2,7 мм/об [8, стр. 385]. Принимаем, что резец установлен в резцедержателе с вылетом l = 1,5Н (Н – высота державки резца), тогда поправочный коэффициент на подачу К_з = 1 [8, стр. 385].

Таким образом, для заданных условий  работы подача лимитируется параметром шероховатости обработанной поверхности, так как s₀ = 0,55…0,65 мм/об оказалась наименьшей.

Полученную подачу проверяем по осевой составляющей силы резания, допускаемой прочностью механизма подачи станка Р_{Х доп}. У станка 16К20Ф3 Р_Хдоп = 600 кгс. При заданных условиях работы и подаче s₀ = 0,55…0,65 мм/об, для стали с σ_в =57 – 67 кгс/мм², t до 2 мм, угла φ = 93° сила Р_Х = 90…63 кгс [8, стр. 382]. Так как Р_Х < Р_{Х доп} (90 < 600), то s₀ = 0,55…0,65 мм/об не лимитируется прочностью механизма подачи станка. Таким образом, принятая s₀ = 0,55…0,65 мм/об является для заданных условий обработки максимальной технологически допустимой. Принимаем среднее значение s₀= 0,6 мм/об.

Станок 16К20Ф3: бесступенчатое регулирование  подач, следовательно принимаем s_пр = 0,6 мм/об по паспортным данным станка [1, стр. 229].

Скорость резания при наружном продольном точении определяется по следующей формуле:

 

   [4, стр. 415]

 

где Т = 60 мин – стойкость при  одноинструментальной обработке резцом

[4,стр. 415];

  С_v = 350 [4, стр. 422];

  х_v = 0,15 [4, стр. 422];

  y_v = 0,35 [4, стр. 422];

  m = 0,2 [4, стр. 422];

 

К_v = К_м.v К_n.v К_u.v К_φ.v К_о.v   [4, стр. 421]

 

где К_м.v = 75/σ_в =75/61 = 1,23 – коэффициент, учитывающий качества обрабатываемого материала [4, стр. 424];

  К_n.v = 0,8 – коэффициент, учитывающий состояния поверхности заготовки

[4, стр. 426];

  К_u.v = 1 – коэффициент, учитывающий материал режущей части [4, стр.426];

  К_φ.v = 0,7 – коэффициент, учитывающий главный угол в плане [4, стр. 427];

  К_о.v = 1 – коэффициент, учитывающий вид обработки [4, стр. 427].

 

К_v = 1,23 × 0,8 × 1 × 0,7 × 1 = 0,69

   [1, стр. 263]

 

где D_max = 84,03 мм – максимальный диаметр обработки.

 

 

Станок 16К20Ф3: n_max = 1600 об/мин; n_min = 35 об/мин; m = 12; n = 509 об/мин.

    1, стр. 97]

 

Так как φ = 1,415, то принимаем φ = 1,41 [1,стр. 98].

 

 

В графе таблицы соответствующей  φ = 1,41, находим ближайшее меньшее значение φ^х = 11,2 [7, стр. 7].

Тогда

 

n_пр = 35 × 11,2 = 392 об/мин.

   [1, стр. 263]

.

 

Согласно паспорту станок в пределах выбранного режима имеет постоянную мощность на разных числах оборотов, а  слабым звеном его является клиноременная передача; поэтому проверку режима целесообразнее производить по мощности, как более удобную и достаточно точную.

N_рез = 3,8 квт, так как t = 1,285 мм, s = 0,6 и V = 103 м/мин [8, стр. 48].

Мощность электродвигателя N_дв = 10 квт.

Мощность на шпинделе по приводу (для n = 392 об/ мин) N_ст = 7 – 8,5 квт, так как ориентировочно принимаем η_ст = 0,7 – 0,85 для станков с вращательным главным движением [7, стр. 8].

 

N_рез = 3,8 квт < N_ст = 7 – 8,5 квт.

 

Следовательно установленный режим резания по мощности осуществим.

 

Расчет основного времени.

 

,   [1, стр. 263]

L_р.х = 151,615 мм;

n_пр = 392 об/мин;     

s_{0 н} = 0,6 мм/об:

.

 

 

 

8.2.2 Токарно-черновая обработка второй переход

 

Рисунок 12- Схема обработки

 

Токарную обработку осуществляем на токарно-винторезном станке 16К20Ф3.

Инструмент: контурный левый резец  с углом φ = 93˚ (ТУ 2-035-892-82) с размером В×Н×L 25×25×150 мм. Материал режущей части резцов твердый сплав (ГОСТ 24256-80) [4, стр 166].

 

Геометрические элементы лезвия резца.

Принимаем радиусную форму передней поверхности резца.

1. Главный передний угол  γ = 30˚, так как осуществляется  обработка стали 45 [4, стр. 188].

2. Главный задний угол  α = 8˚, так как осуществляется обработка стали 45 [4, стр. 188].

3. Угол наклона кромки  λ = 0, так как осуществляется обработка стали 45 [4, стр. 188].

4. Главный угол в плане  φ = 93˚.

5. Вспомогательный угол  в плане φ₁ = 22˚, [4, стр. 190].

6. Радиус вершины лезвия  r = 0,5, так как резец с пластиной из твердого сплава, с корпусом сечением 25×25 мм [4, стр. 190].

Определяем длину рабочего хода суппорта:

1) продольное движение  суппорта:

L_{р.х(прод)} = l + l₁ + l₂ мм    [1, стр. 263]

 

где l₁ – величина врезания, [5, стр. 620];

      l₂ – величина перебега,

а) для l = 84 мм: l₁ = 0 мм, l₂ = 0 мм, так как осуществляем обтачивание по контуру.

б) для l = 49 мм: l₁ = 0 мм, l₂ = 0

в) для l = 35 мм

L_{р.х(прод)} = 84+49+35 = 168 мм.

2) поперечное движение суппорта:

L_р.х = l₁ + l₂

l₁=

,мм;

l₂=

,мм;

L_{р.х(поп)} = 4,6 + 17,015=21,615,мм;

L_р.х= L_{р.х(прод)} + L_{р.х(поп)}=168+21,615=189,615,мм.

 

Остальные значения такие же, что  и при расчете режимов резания  для проходного резца при первом переходе.

n_пр = 392 мм.

S_он = 0,6

 

 

8.2.3 Токарно-чистовая обработка первый переход

Рисунок 13- Схема обработки

Инструмент: контурный правый резец с углом φ = 93˚ (ТУ 2-035-892-82) с размером В×Н×L 25×25×150 мм. Материал режущей части резцов твердый сплав (ГОСТ 24256-80) [4, стр 166].

 

Геометрические элементы лезвия резца.

Принимаем радиусную форму передней поверхности резца.

1. Главный передний угол γ  = 30˚, так как осуществляется  обработка стали 45 [4, стр. 188].

2. Главный задний угол α = 8˚, так как осуществляется обработка стали 45 [4, стр. 188].

3. Угол наклона кромки λ = 0, так как осуществляется обработка стали 45 [4, стр. 188].

4. Главный угол в плане φ  = 93˚.

5. Вспомогательный угол в плане  φ₁ = 22˚, [4, стр. 190].