Техпроцесс механообработки на станках с ЧПУ

Задание №1

Спроектировать операцию, выполняемую на токарном станке с  ЧПУ. 

Исходные данные: Материал – сталь40Х

Рис 1 Заготовка, поступающая на токарную операцию

Рис 2 Операционный эскиз токарной операции обработки вала 

Операция выполняется  на токарно-центровом станке модели 16К20Ф36

На проектируемой  операции согласно операционному эскизу поверхности необходимо обрабатывать следующим образом:

   -точить начерно выдерживая размеры ø25.4-0.12мм, ø 30-0.12мм,

 ø 56.6-0.12мм, 94,5 -0,22, 44,4-0.16мм и линейный размер 20 оставляя необходимый припуск для чистового протачивания.

  -точить наружные  канавки выдерживая размеры 3+0.14мм,  5+0.3мм,        4+0.3мм,  94,5-0.16мм,  44.5-0.16мм,  10-0.09мм,  ø 22-0.33мм, ø 25-0.33мм,     ø 52.9-0.3мм, обеспечивая  шероховатость Ra =5мкм на декаметре

ø 52.9-0.3мм

-точить начисто выдерживая размеры ø25.4-0.12мм, ø 30-0.12мм,

  ø 56.6-0.12мм, 94,5 -0,22, 20,  2 фаски 2*45, и фаску 3*45

-нарезать резьбу М30*2-8g 

Определяем количество инструментов в наладке

1 Определяем величину припуска при обработке наружных цилиндрических поверхностей.

Zmin===2,1мм

Zmax===3,16мм

Где  -минимальный и максимальный диаметры заготовки и детали соответственно.

Полученная величина колебания припуска превышает регламентируемую для получения величины шероховатости  Ra=5мкм, таким образом обработку этой поверхности будем выполнять за несколько рабочих ходов, используя два инструмента для черновой и чистовой  обточки.

Определим промежуточный  диаметр используя формулу

=Di++

где -исомый промежуточный деаметр

    -минимальнй припуск на обработку

-нижнее отклонение  которое принимаем по 12 квалитету равным 0.35мм

+

Где высота неровностей профиля , оставшаяся от предыдущей обработки. после чернового точения ровна 0.1мм

- глубина дефектного  поверхносного слоя после предшествующего  перехода, после чернового точения  ровна 0.1мм

- суммарные пространственные погрешности предшествующие и выполняемого перехода, определяемые по формуле

=

где - несоосность между базовой и обрабатываемой поверхностями, оставшаяся после предыдущей обработки и равная 0.65 мм

-неравномерность  припуска, вызываемая погрешностью  базирования и определяемая по  эмпирической формуле при установке  в центрах.

(1+0.015)=0.17(1+0.015)=0.07

где a=0.17 эмпирический коэффициент;

IT допуск базового диаметра, в нашем случае допуск центровых отверстий,

Тогда

==0.9мм

После черновой обработки  величина оставшейся неравномерности  определяется по формуле

=

где погрешность индексации револьверной головки

=0.06*0.9+0.015=0.069мм

Тогда

=0.1+01+0.069=0.269мм 

Тогда диаметр чистовой зоны

=56.6+2*0.269+0.35=57.488мм

Округляя получим  что обеспечивает максимальную глубину резания

tчист==0,51мм

tчерн==2,825мм 

2 определяем припуски  на торцевые поверхности.

Для этого построим схему линейных размеров 

Рис3

Z1=T1-T3

T1=мм

T3=

=-=45,8 -44,5=1,3мм

=-=46,3-44,34=1,96мм

Что превышает регламентированную глубину резания для получения  шероховатости Ra=10мкм. Тогда подрезку торца будем производить за два рабочих хода, оставляя для чистовой обработки 1/3 припуска, т.е выполняя черновой размер 45мм 

Используя результаты расчета межоперационных диаметров, и учитывая принятые решения, разрабатываем следующую структуру операции.

Переход №1: Установить и снять заготовку

Переход №2: Последовательно точить начерно    -точить начерно выдерживая размеры øмм, ø мм, øмм, мм, мм. Для выполнения перехода выбираем токарный копировальный резец с пластиной из твердого сплава Т15К6 по ГОСТ20872-80

Переход №3: Последовательно  точить начисто  выдерживая размеры  øмм , øмм, øмм, мм, мм илинейный размер 20, точить две фаски 2*45 и одну фаску 3*45 Для выполнения перехода выбираем токарный копировальный резец с пластиной из твердого сплава Т15К6 по ГОСТ20872-80

Переход№4: Точить канавку мм,,выдерживая линейные размер , мм и выдерживая диаметральные размер, , øмм. Точить канавку под выход резьбы мм с фаской 2*45, выдерживая линейные размер мм и выдерживая диаметральные размер øмм. Точить канавку мм, выдерживая линейные размер мм, и выдерживая диаметральные размер øмм. Для выполнения перехода принимаем канавочный резец с пластиной из твердого сплава Т15К6 h=3мм по ТУ-2-035-583-77

Переход №5 Точить резьбу М30*2-8g, Для выполнения перехода принимаем канавочный резец с пластиной из твердого сплава Т15К6 по ГОСТ 18885-82

Таким образом разработана структура операции и выбрано четыре инструмента для ее выполнения.

Переход №2 На этом переходе последовательно обтачивается наружная цилиндрическая поверхность с глубиной резания tmax=3,08мм, подрезается торец с глубиной резания tmax=2,03мм. На всех поверхностях выполняется получистовое точение с Ra=10мкм. Все расчеты будем проводить для tmax=3,08мм

Обрабатываемая сталь 40Х с =880Мпа

Подачу определяем по формуле

S=Sтабл*К

где Sтабл - табличное значение подачи , равное 0,35мм/об

К-коэффициент зависящий от материала заготовки и для сталей с =700-900Мпа равный 1.

Таким образом подача

S=0.35*1=0.35мм/об

Скорость резания  определяем по формуле

V=

где - к-ы учитывающие влияние материала , состояния поверхности, материала инструмента, главного угла в плане, радиуса при вершине резца.

Т –период стойкости инструмента

t, S –величины глубины резания и подачи соответственно

m, x, y- показатели степени

Тогда

 V==123м/мин

Частота вращения шпинделя

n===581об/мин

Ближайшая по паспорту станка n=500 об/мин что обеспечивает скорость

v==97 м/мин

Минутная подача

Sмин=S*n=0,35*500=175 мм/мин

Величину силы Pz определим рл эмпирической формуле используя численные значения к-ов и показателей степеней из [11]

Pz=10*Cp****Km*Кф*Кϒ*Кλ=10*300**1,11*0,87*1*1=2087 Н.

Мощность

N= ==3,17 кВт

Что меньше мощности двигателя станка.

Переход №3 На переходе проводится чистовое точение. Обтачивается цилиндрические поверхности с глубиной резания 0,45мм, и протачиваются торцевые поверхности с глубиной резания 0,15 мм

Подача

S=Sтабл*К= S=0.15*1=0.15мм/об

Скорость резания 

V= ==165м/мин

Частота вращения шпинделя

n===928об/мин

Ближайшая по паспорту станка n=800 об/мин что обеспечивает скорость

v==142м/мин

Минутная подача

Sмин=S*n=0,15*800=120 мм/мин

Величину силы Pz определим по эмпирической формуле используя численные значения к-ов и показателей степеней из [11]

Pz=10*Cp****Km*Кф*Кϒ*Кλ=10*300**1,11*0,87*1*1=218 Н

Мощность

N= ==0,43 кВт

Переход №4 На этом переходе выполняется точение диаметральных канавок шириной  3; 4 и 5 мм. Канавки точатся одним и тем же резцом поочередно ширина резца 3 мм. Таким образом канавка шириной 3мм будет резаться за один рабочий ход, а канавки 4мм и 5 мм в несколько рабочих ходов: поперечного врезания канавочного резца, продольного точения на ширину канавки

Рабочий ход 1 Точение канавки 3мм. Глубина резанья ровна ширине резца те t=3мм.

Подача

S=Sтабл*К= S=0.14*0.8=0.11мм/об

Скорость резания 

V= ==74м/мин

Частота вращения шпинделя

n===927об/мин

Ближайшая по паспорту станка n=800 об/мин что обеспечивает скорость

v==64м/мин

Минутная подача

Sмин=S*n=0,11*800=88 мм/мин

Величину силы Pz определим по эмпирической формуле используя численные значения к-ов и показателей степеней из [11]

Pz=10*Cp****Km*Кф*Кϒ*Кλ=10*408**1,11*0,89*1*1=1840 Н

Мощность

N= ==1,92 кВт 

Точение канавки  шириной 5мм, точение за два рабочих  хода

Рабочий ход 2 Глубина резанья равна ширине резца т.е. t=3мм. Так как глубина резания ровна глубине резания на первом рабочем ходе и разница между внешними диаметрами не велика а именно 4,6 мм а диаметр или 2,3мм на радиус, тогда принимаем решение взять режимы резания такие же как на первом рабочем ходе

Рабочий ход 3 продольное точение осуществляется с глубиной резания 2,5 мм

Подача

S=Sтабл*К= S=0.14*1=0.14мм/об

Скорость резания 

V= ==135м/мин

Частота вращения шпинделя

n===1435 об/мин

Учитывая что резец находится внутри конавки принимаем частоту вращения шпинделя равной рабочему ходу 2 n=800 об/мин

v==64м/мин

Минутная подача

Sмин=S*n=0,14*800=112 мм/мин

Величину силы Pz определим по эмпирической формуле используя численные значения к-ов и показателей степеней из [11]

Pz=10*Cp****Km*Кф*Кϒ*Кλ=10*408**1,11*0,89*1*1=790 Н

Мощность

N= ==0,82 кВт