Читайте также:
|
Расчет припусков на обработку начинается с определения минимального припуска 
, (6) удаление которого с обрабатываемой поверхности технически необходимо для обеспечения требуемой точности и эксплуатационных свойств детали.
После определения величены минимального припуска устанавливается размер максимально возможного при неблагоприятных условиях припуска 
по формуле (3).
В большинстве случаев величина припусков ограничивается их минимальным значением определенным суммой погрешностей, связанных с предшествующей и рассчитываемой операциями, влияние которых необходимо устранить при обработке удалением некоторого слоя металла.
Величина максимального припуска при этом жестко не ограничивается и формируется в зависимости от допусков на предшествующую и проектируемую операции.
Однако в некоторых случаях расчетов величина наибольшего припуска на обработку должна быть также строго ограничена. Так например, для сохранения твердого закаленного слоя после закалки ТВЧ или цементации необходимо, чтобы максимальный припуск на шлифование был меньше глубины закаленного слоя
В некоторых случаях максимальный припуск на шлифование ограничивается из соображений снижения его трудоемкости и т.п.
5.11. Расчет и выбор режимов резания
Режим резания металла включает в себя следующие определяющие его основные элементы: глубину резания t (мм), подачу S (мм/об), скорость резания V (м/мин) или число оборотов шпинделя станка n (об/мин).
Исходными данными для выбора режима резания являются:
1) Данные об обрабатываемой детали: род материала и его характеристика: форма, размеры и допуски на обработку, допускаемые погрешности, требуемая шероховатость и т.п.
2) Сведения о заготовке: род заготовки, величина и характер распределения припусков, состояние поверхностного слоя (наличие корки, окалины, упрочнения)
3) Паспорта станков
Элементы режимов резания выбираются таким образом, чтобы была достигнута наибольшая производительность труда, при наименьшей себестоимости технологической операции. Это требование выполняется при работе инструментом рациональной конструкции, а также если станок не ограничивает полного использования режущих свойств инструмента.
Выбор величин элементов резания и параметров инструмента для точения ведется в следующем порядке:
1) Выбирается глубина резания, устанавливаемая в зависимости от припуска на обработку и числа проходов.
Припуск разбивается на черновой, чистовой и отделочный. Необходимо стремиться к уменьшению числа проходов. Припуск на черновую обработку обычно снимают за 1-2 хода.
Количество чистовых и отделочных ходов выбирается в зависимости от требуемых точности обработки, шероховатости поверхности и состояния поверхностного слоя детали.
2) Выбирается режущий инструмент. Устанавливается его тип, размер, материал и наивыгоднейшая геометрия в зависимости от: а) вида обрабатываемой детали; б) характера обработки; в)материала режущей части инструмента; г)жесткости и виброустойчивости инструмента.
3) Определяются подачи в зависимости от: а) вида деталей и характеристики обрабатываемых поверхностей (жесткости, прочности, виброустойчивости, микрогеометрии); б) режущего инструмента (прочности, жесткости, виброустойчивости, износостойкости); в) характеристики станка (кинематики, прочности, жесткости; виброустойчивости).
Принимается наибольшая подача, допускаемая вышеуказанными ограничивающими факторами.
4) Выбирается период стойкости режущего инструмента в зависимости от типа и размера инструмента, характеристики детали и условий работы. Средние значения периода стойкости приводятся в соответствующих нормативах.
5) Определяется скорость резания и число оборотов шпинделя в зависимости от ранее выбранных факторов по формуле:
(1)
где VT – скорость резания при выбранном периоде стойкости режущего инструмента, равном Т (мин).
xv и yv – показатели степени,
Сv – коэффициент зависящий от ряда факторов (материала инструмента и детали, вида обработки, характера обработки).
При выборе другого периода стойкости Т1, отличного от Т
(2)
где m - показатель относительной стойкости. Величина «m» при точении 0,1-0,3.
По выбранной скорости определяются число оборотов.
(3)
Определив расчетное число оборотов, принимают действительное по паспорту станка, ближайшее к расчетному.
6) Определяются составляющие силы резания и крутящий момент
кг (н)
7) Определяется потребная мощность станка
(квт)
Необходимая мощность привода
где h - к.п.д. станка. В среднем берется h=0,8-0,85.
Для других видов обработки режимы резания устанавливаются в следующем порядке:
При работе на сверлильных станках сначала определяют подачу, затем скорость резания (по подаче, диаметру сверла и материалу детали). По установленной подаче для данного диаметра сверла подсчитывают крутящий момент. Далее по крутящему моменту и числу оборотов определяют мощность на сверле.
Установление режимов резания для цилиндрических, хвостовых и дисковых фрез заключается в определении при заданной глубине резания, подачи на зуб, минутной подачи, скорости резания, числа оборотов фрезы в минуту, тангенциальной составляющей силы резания и эффективной мощности; при работе торцовыми фрезами определяют подачу на зуб, минутную подачу, скорость резания, число оборотов и эффективную мощность.
При установлении режимов резания для шлифования определяют скорость вращения шлифовального круга (м/с) в зависимости от обрабатываемого материала, скорость вращения детали, продольную подачу круга, поперечную подачу.
Определение режимов резания при многоинструментальной обработке
При обработке на станках с многоинструментальными наладками методика установления режимов резания изменяется.
На практике встречаются 5 вариантов:
1) Обработку заготовок ведут последовательно рядом инструментов, которые работают независимо один от другого; при смене инструмента изменяется и режим резания.
2) Обработку производят параллельно действующими комплексами инструментов, каждый из которых работает независимо от других с различными режимами резания.
3) Обработку заготовок осуществляют комплексом инструментов, закрепленным в одном или нескольких блоках. Инструменты блока имеют единую подачу, но разные скорости резания в зависимости от размера обрабатываемой поверхности, длительность работы каждого инструмента различна. Это характерно для многорезцовых токарных полуавтоматов, токарно-револьверных станков.
4) Комплекс инструментов в блоке имеет единую минимальную подачу, но работает с разными скоростями резания. Случай характерен для многошпиндельных сверлильных, расточных и продольно-фрезерных станков.
5) Комплекс инструментов работает с одинаковой скоростью резания, но с различной подачей (продольно-строгальные станки).
В первых двух случаях режимы резания устанавливаются по приведенный выше методике. Если подача и скорость резания для первого случая оказывается близкими, то для экономии времени на останов и пуск станка можно использовать средние значения этих составляющих режимов резания.
В третьем случае глубину резания и подачу устанавливают для каждого инструмента по методике для одноинструментальной обработки. По каждому блоку находим наименьшую лимитирующую технологически допустимую подачу. Далее выбирают лимитирующий по скорости резания инструмент, чаще всего тот, который обрабатывает участки заготовки с наибольшим диаметром и наибольшей длиной. Для этого инструмента рассчитывают условную стойкость Ту=Тminl, где 
,
Lп – путь подачи лимитирующего инструмента;
Lбл – путь подачи инструментального блока.
Значение Tmin выбирают по нормативам в зависимости от количества и типа режущих инструментов, материала обрабатываемой заготовки.
По стойкости Ту находим соответствующую скорость резания по формуле 
или по нормативам и рассчитывают частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка. По найденным режимам определяют суммарный момент и мощность резания, которые сравнивают с паспортными данными. При необходимости режимы резания корректируют, изменяя подачу и скорость резания.
В четвертом случае для каждого инструмента наладки назначают глубину резания и подачу S0 на один оборот шпинделя (но нормативам). Аналогично третьему случаю определяют лимитирующие по скорости резания инструменты, и рассчитывают условную экономическую стойкость. По значению Ту вычисляют или находят по нормативам значения скорости резания Vн и частоты вращения nи для каждого инструмента. Минутную подачу инструмента определяют по формуле S=S0nи. Минутную подачу всей многошпиндельной головки принимают по наименьшей S. Корректируют значения Vш и nш для различных шпинделей по формуле 
. По найденным режимам резания шпинделей рассчитывают суммарный момент и мощность резания, сравнивают их с паспортными данными и при необходимости корректируют режимы резания.
Режимы резания для пятого случая устанавливают в аналогичной последовательности. Для каждого инструментального блока (суппорта) выбирают минимальную подачу и по наибольшему пути резания лимитирующие инструменты. Для всех блоков по лимитирующим инструментам рассчитывают скорость резания. Режимы резания согласовывают с паспортными данными станка.
Тема №4. Технология изготовления зубчатых колес
1. Характеристика зубчатых колес
В современных машинах широко применяют зубчатые передачи. Различают силовые зубчатые передачи, предназначенные для передачи крутящего момента с изменением частоты вращения валов, и кинематические передачи, служащие для передачи вращательного движения между валами при относительно небольших крутящих моментах.
Зубчатые передачи, используемые в различных механизмах и машинах, делят на цилиндрические, конические, червячные, смешанные и гиперболоидные (винтовые и гипоидные).
Наибольшее распространение получили цилиндрические, конические и червячные передачи.
Цилиндрические зубчатые колеса изготовляют с прямыми и косыми зубьями, реже — с шевронными. Стандарт устанавливает 12 степеней точности цилиндрических зубчатых колес (в порядке убывания точности): 1,2,3,4,5,6,7, 8,9,10, 11, 12. Для 1, 2-й степеней допуски стандартом не предусматриваются. Для каждой степени точности предусматривают следующие нормы:
— кинематической точности колеса, определяющие полную погрешность угла поворота зубчатых колес за один оборот;
— плавности работы колес, определяющие составляющую полной погрешности угла поворота зубчатого колеса, многократно повторяющейся за оборот колеса;
— контакта зубьев, определяющие отклонение относительных размеров пятна контакта сопряженных зубьев в передаче.
Независимо от степени точности колес установлены нормы бокового зазора (виды сопряжений зубчатых колес). Существуют шесть видов сопряжений зубчатых колес в передаче, которые в порядке убывания гарантированного бокового зазора обозначаются буквами А, В, С, D, Е, Н, и восемь видов допуска (Tjn) на боковой зазор: х, у, z, a, b, с, d, h..
Обработка зубчатых колес разделяется на два этапа: обработку до нарезания зубьев и обработку зубчатого венца. Задачи первого этапа соответствуют в основном аналогичным задачам, решаемым при обработке деталей классов: диски (зубчатое колесо плоское без ступицы), втулки (со ступицей) или валы (вал-шестерня). Операции второго этапа обычно сочетают с отделочными операциями обработки корпуса колеса. На построение технологического процесса обработки зубчатых колес влияют следующие факторы: форма зубчатого колеса; форма и расположение зубчатого венца и количество венцов; степень точности колеса; методы контроля зубчатых колес; материал колеса; наличие и вид термообработки; габаритные размеры; объем выпуска.
Наибольшее влияние на протяженность технологического маршрута оказывает степень точности колеса. При изготовлении высокоточных колес (6,5 и выше степеней точности) механическая обработка должна чередоваться с операциями термической обработки для снятия внутренних напряжений, а количество отделочных операций технологических баз и зубчатого венца значительно возрастает.
2. Технологические задачи
Точность размеров. Самым точным элементом зубчатого колеса является отверстие, которое выполняется обычно по 7-му квалитету, если нет особых требований.
Точность формы. В большинстве случаев особых требований к точности формы поверхностей не предъявляется.
Точность взаимного расположения. Требования к точности взаимного расположения включают биение поверхности зубьев и торцев относительно отверстия, параллельность торцов.
Твердость рабочих поверхностей. В результате термической обработки поверхностная твердость зубьев цементируемых зубчатых колес должна быть в пределах НRСэ 45...60 при глубине слоя цементации 1...2 мм. При цианировании твердость НRСэ >42...53, глубина слоя должна быть в пределах 0,5...0,8 мм.
Твердость незакаливаемых поверхностей обычно находится в пределах НВ 180...270.
3. Материалы и заготовки зубчатых колес
В зависимости от служебного назначения зубчатые колеса изготовляют из углеродистых, легированных сталей, чугуна, пластических масс.
Легированные стали обеспечивают более глубокую прокаливаемость и меньшую деформацию по сравнению с углеродистыми.
Материал зубчатых колес должен обладать однородной структурой, обеспечивающей стабильность размеров после термической обработки, особенно по размеру отверстий и шагу колес. Нестабильность возникает после цементации и закалки, когда в заготовке сохраняется остаточный аустенит, она может также возникнуть в результате наклепа и при механической обработке.
Установлено, что наибольшее коробление дает цементация и меньшее — закалка, поэтому часто исправление коробления и повышение точности шевингованием производят не до цементации, а между цементацией и закалкой.
При изготовлении высокоточных колес рекомендуется чередовать механическую обработку с операциями термической стабилизации размеров для снятия внутренних напряжений.
Различают основные виды заготовок зубчатых колес при разных конструкциях и серийности выпуска: заготовка из проката; поковка, выполненная свободной ковкой на ковочном молоте; штампованная заготовка в подкладных штампах, выполненная на молотах или прессах; штампованная заготовка в закрытых штампах, выполненная на молотах, прессах и горизонтально-ковочных машинах.
Заготовки, получаемые свободной ковкой на молотах, по конфигурации не соответствуют форме готовой детали, но структура металла благодаря ковке улучшается по сравнению с заготовкой, отрезанной пилой от прутка.
Штамповка заготовок в закрытых штампах имеет ряд преимуществ: снижается расход металла из-за отсутствия облоя, форма заготовки ближе к готовой детали, снижается себестоимость, экономия металла составляет от 10 до 30 %. Однако отмечается повышенный расход штампов.
Штамповка на прессах имеет большое преимущество перед штамповкой на молотах: получается точная штампованная заготовка, припуски и напуски меньше на 30 %, по конфигурации заготовка ближе к готовой детали. На прессах можно штамповать с прошиванием отверстия.
Штамповкой на горизонтально-ковочных машинах изготовляют заготовки зубчатых колес с хвостовиком или с отверстием.
4. Основные схемы базирования
Выбор базовых поверхностей зависит от конструктивных форм зубчатых колес и технических требований. У колес со ступицей (одновенцовых и многовенцовых) с достаточной длиной центрального базового отверстия (l/D > 1) в качестве технологических баз используют двойную направляющую поверхность отверстия и опорную базу в осевом направлении — поверхность торца.
У одновенцовых колес типа дисков (1/D < 1) длина поверхности отверстия недостаточна для образования двойной направляющей базы. Поэтому после обработки отверстия и торца установочной базой для последующих операций служит торец, а поверхность отверстия — двойной опорной базой. У валов-шестерен в качестве технологических баз используют, как правило, поверхности центровых отверстий.
На первых операциях черновыми технологическими базами являются наружные необработанные «черные» поверхности. После обработки отверстия и торца их принимают в качестве технологической базы на большинстве операций. Колеса с нарезанием зубьев после упрочняющей термообработки при шлифовании отверстия и торца (исправление технологических баз) базируют по эвольвентой боковой поверхности зубьев для обеспечения наибольшей соосности начальной окружности и посадочного отверстия.
Для обеспечения наилучшей концентричности поверхностей вращения колеса применяют следующие варианты базирования. При обработке штампованных и литых заготовок на токарных станках за одну установку их закрепляют в кулачках патрона за черную поверхность ступицы или черную внутреннюю поверхность обода. При обработке за две установки заготовку сначала крепят за черную поверхность обода и обрабатывают отверстие, а при второй установке заготовки на оправку обрабатывают поверхность обода и другие поверхности колеса.
5. Пример типового маршрута изготовления зубчатого колеса
Степень точности 7-С, m=2, z=40.
00. Заготовительная. Штамповка на горизонтально-ковочной машине. Размеры заготовки Ø90x30 мм.
05. Термическая. Нормализация.
10. Токарно-винторезная. Станок токарный многорезцовый полуавтомат 1723 (рис. 1). Подрезать торцы 5и 4 начерно. Точить поверхность 1 до кулачка патрона. Расточить отверстие 6 на проход начерно. Точить поверхности 2 и 3 начерно. Точить фаски.
15. Токарно-винторезная. Станок токарный 16К20 с ЧПУ (рис. 2). Подрезать торец 1. Точить поверхность 4 на оставшейся части начерно. Точить поверхности 2 и 3. Расточить фаски.
20. Термическая. Нормализация.
25. Токарно-винторезная. Станок 16К20 с ЧПУ (рис. 3). Подрезать торец 2 под шлифование. Расточить отверстие 1 под шлифование. Расточить и точить фаски.
30. Токарно-винторезная. Станок токарный 16К20 (рис. 4). Подрезать торец 1 начисто. Подрезать торец 2 под шлифование. Расточить и точить фаски.
35. Зубофрезерная. Зубофрезерный полуавтомат модели 5306К (рис. 5). Фрезеровать 40 зубьев (т = 2) под шлифование.
40. Слесарная. Полуавтомат для снятия заусенцев 5525. Зачистить заусенцы на торцах зубьев.
45. Термическая. Установка ТВЧ. Закалка зубьев.
50. Круглошлифовальная. Станок торцекруглошлифовальный ЗТ153 (рис. 6). Шлифовать поверхности 1, 2 начисто.
55. Внутришлифовальная. Станок внутришлифовальный ЗА227 (рис. 7). Шлифовать поверхности 1 и 2 начисто.
60. Плоскошлифовальная. Станок плоскошлифовальный ЗБ740 (рис. 8). Шлифовать поверхность 1 начисто.
65. Долбежная. Станок долбежный 7А412 (рис. 9). Долбить шпоночный паз 1 (операция может выполняться после операции 50).
70. Зубошлифовальная. Зубошлифовальный полуавтомат 5В833 (рис. 10). Шлифовать начерно и начисто 40 зубьев (m = 2).
Рис. 1 Операционный эскиз операции 10
Рис. 2 Операционный эскиз операции 15
Рис. 3 Операционный эскиз операции 25
Рис. 4 Операционный эскиз операции 30
Рис. 5 Операционный эскиз операции 35
Рис. 6 Операционный эскиз операции 50
Рис. 7 Операционный эскиз операции 55
Рис. 8 Операционный эскиз операции 60
Рис. 9 Операционный эскиз операции 65
 | |
Рис. 10 Операционный эскиз операции 70
Дата добавления: 2014-12-23; просмотров: 111 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| Расчет припусков на мех. обработку | | | Технико-экономические показатели разрабатываемых ТП |