Аналитический обзор и выбор основного технологического оборудования

При получении заготовки методом круглого проката основное технологическое оборудование должно позволять выполнять токарные операции, операции фрезерования и сверления.

Всем вышеперечисленным требованиям удовлетворяет обрабатывающий центр Takisawa TMX-2000 (рисунок 17) , оснащенный помимо основного шпинделя контр-шпинделем, фрезерным шпинделем, вместительным встроенным инструментальным магазином токарного и приводного инструмента, возможностью использования кулачковых и цанговых патронов, функцией подключения барфидера для подачи пруткового металла. Все характеристики станка приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристики станка Takisawa TMX-2000

Технические данные	Единицы измерения	Значение
Макс. диаметр точения	мм	Ø 500
Макс. длина точения	мм	565
Макс. диаметр обраб. прутка	мм	Ø65
Перемещения
Ход по оси Х	мм	630
Ход по оси Y	мм	230
Ход по оси Z	мм	690
Ход по оси А	мм	620
Угол поворота фрезерной головки (ось В)	град.	±115
Мин. Угол индексации оси В	град.	1
Угол поворота шпинделя С	град.	360
Главный токарный шпиндель
Диаметр токарного патрона	мм	Ø200
Частота вращения шпинделя	об/мин	5000
Мин. угол индексации	град.	0,001
Присоединительный торец шпинделя		А2-6
Диаметр отверстия в главном шпинделе	мм	Ø77
Наружный Ø главного шпинделя	мм	Ø120
Фрезерный шпиндель
Частота вращения	об/мин	12000
Инструментальный магазин
Число инструментов	шт	40 (80)
Макс. диаметр/длина инструмента	мм	Ø125/300
Макс. вес инструмента	кг	6
Задняя бабка
Перемещение	мм	620
Конус задней бабки		МК5
По оси X/Y/Z	м/мин	40/40/40

Окончание таблицы 1

По оси А	м/мин	20
Мощностные характеристики
Мощность главного шпинделя	кВт	15/11
Мощность контр-шпинделя	кВт	15/11
Мощность фрезерного шпинделя	кВт	11/7,5
Мощность гидравлической помпы	кВт	2,8
Мощность системы охлаждения	кВт	0,4/0,9 (50 Гц); 0,4/1,53 (60 Гц)
Габаритные размеры
Высота станка	мм	3135
Длина х ширина	мм	4150х2895
Вес	кг	10500

 

 

Рисунок 17 – Токарно-фрезерный обрабатывающий центр Takisawa TMX-2000

Для автоматизированного производства и практически безлюдного режима работы участка необходим промышленный робот, способный переставлять деталь в нужные моменты во время механической обработки, а так же осуществлять перемещение заготовок со склада и готовых деталей на склад. Так как деталь имеет массу 11,4 кг, в качестве робота-манипулятора выбираю FANUK M710IC/20L (рисунок 18).

Рисунок 18 – FANUK M710IC/20L

 

Преимущества:

· Высокие угловые скорости осей;

· Лучшие в своем классе инерционные показатели;

· Высокая механическая жесткость;

· Компактное запястье: вынесенные электродвигатели и защита IP67;

· Полые конструкции редукторов;

· Размещение на полу, портале, под углом и на стене;

· Модификация с удлинённой рукой;

· Непосредственное соединение электродвигателя с редуктором;

· 6 управляемых осей;

· 20 кг грузоподъемность на кисти;

· Радиус досягаемости 3110 мм

· Скорость до 2 м/c.

     

2.2.3 Формирование операционно-маршрутной технологии проектного варианта

Маршрутный технологический процесс представлен в таблице 2.

 

Таблица 2 – Маршрутный технологический процесс

Название и номер операции	Оборудование
000 Заготовительная
005 Комплексная с ЧПУ	обрабатывающий центр Takisawa TMX-2000
010 Контрольная

 

Операция 005 комплексная с ЧПУ

Установ 1 – обтачивание цилиндрических поверхностей, протачивание канавок, фрезерование шестигранной поверхности, сверление отверстий Ø5,95 мм.

Операционный эскиз 005 комплексной операции (установ 1) представлен на рисунке 19.

Рисунок 19 – Операционный эскиз 005 операции (установ 1)

Установ 2

Фрезерование круглого паза Ø25,5 мм, глубиной 5 мм.

Операционный эскиз 005 комплексной операции (установ 2) представлен на рисунке 20.

Рисунок 20 – Операционный эскиз 005 комплексной операции (установ 2)

 

2.2.4 Размерно-точностной анализ проектного варианта технологического процесса

Размерная схема представлена в приложении Б.

В проектном варианте технологического процесса имеется необходимость расчета замыкающих звеньев, припусков, межоперационных размеров и минимального размера заготовки.

Для проектного варианта ТП составим размерную схему и выявим в ней замыкающие звенья. Затем составим уравнения припусков и замыкающих звеньев.

Рассчитаем минимальные припуски на обработку. Минимальный припуск рассчитывается по формуле:

где Rz – величина шероховатости поверхности, полученная на предшествующей операции; Df – величина дефектного слоя.

Обычный горячекатаный прокат имеет Rz = 50 мкм и Df = 50 мкм, соответственно получаем:

· ;

;

·

 

·

2.2.5 Расчёт режимов резания и норм времени на все операции проектного варианта технологического процесса

При точении обработка может производиться за один или несколько проходов в зависимости от точности и диаметра заготовки и требуемой точности и диаметра детали. Метод получения заготовки детали «Штревель штока ДУ-50/40.00.73.Ш1» – периодический прокат в виде прутка (σв=730 МПа; НВ=210 МПа).

Точение

Выбор глубины резания.

Черновое точение t=2,0 мм, получистовое точение t=1,4 мм, чистовое точение t=0,6 мм, глубина канавки t=3,75 мм, ширина канавки b=3 мм.

Выбор подачи.

Sот=0,22 мм/об –подача для чернового прохода;

Sот=0,14 мм/об –подача для получистового прохода;

Sот=0,08 мм/об –подача для чистового прохода;

Sот=0,08 мм/об –подача для точения канавок.

Поправочные коэффициенты для расчета рабочей подачи представлены в таблице 3:

Кsи–коэффициент, в зависимости от инструментального материала;

Кsд–коэффициент, в зависимости от крепления державки резца;

Кsh–коэффициент, в зависимости от прочности режущей части;

Ksm–коэффициент, в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала;

Ksj–коэффициент, в зависимости от жесткости станка;

Ksy–коэффициент, в зависимости от схемы установки обработки;

Ksn–коэффициент, в зависимости от состояния поверхности заготовки;

Ksφ–коэффициент, в зависимости от геометрических параметров резца;

Ksш–коэффициент, в зависимости от шероховатости обработанной поверхности;

Кsd–коэффициент, в зависимости от отношения конечного и начального диаметров обработки;

Kso–коэффициент, в зависимости от вида обработки;

 

Таблица 3 – поправочные коэффициенты для расчета подачи

Коэффициент	Черновое	Получистовое	Чистовое	Точение канавки
Кsи	1,0	1,0	1,0	1,0
Кsд	1,0	1,0	1,0	-
Кsh	1,0	1,0	1,0	-
Ksm	1,0	1,0	1,0	1,0
Ksy	0,8	0,8	0,8	1,0
Ksn	1,0	1,0	1,0	-
Ksφ	1,3	1,0	1,0	-
Ksj	0,7	0,7	0,7	-
Ksш	-	-	-	0,4
Кsd	-	-	-	1,1
Kso	-	-	-	1,0

 

Расчет окончательной подачи :

So черн. = Sот·Ksи·Кsд·Ksh·Ksm·Ksy·Ksn·Ksφ·Ksj = 0,16 мм/об;

So получист. = Sот·Ksи·Кsд·Ksh·Ksm·Ksy·Ksn·Ksφ·Ksj = 0,08 мм/об;

So чист. = Sот·Ksи·Кsд·Ksh·Ksm·Ksy·Ksn·Ksφ·Ksj = 0,05 мм/об;

So канав. = Sот· Ksи·Ksm·Ksy·Ksш·Ksd·Kso = 0,03 мм/об;

Сила резания табличная:

Рxт=530 Н; Pyт=160 H;

Рxт=530 Н; Pyт=160 H;

Рxт=530 Н; Pyт=160 H;

Рxт=800 Н; Pyт=190 H.

Поправочные коэффициенты на силы резания представлены в таблице 4:

Таблица 4 – поправочные коэффициенты для расчета силы резания

Коэффициент	Черновое	Получистовое	Чистовое	Точение канавки
Крмx	1,00	1,00	1,00	1,00
Крмy	0,95	0,95	0,95	0,95
Kpφx	0,85	0,85	0,85	0,85
Kpφy	1,50	1,50	1,50	1,50
Kpγx	0,9	0,9	0,9	0,9
Kpγy	0,9	0,9	0,9	0,9
Kpλx	1,0	1,0	1,0	1,0
Kpλy	1,0	1,0	1,0	1,0

 

Px= Рxт·Крмx·Kpφx·Kpγx·Kpλx=520 H;

Py= Pyт·Крмy·Kpφy·Kpγy·Kpλy=157 H;

Px= Рxт·Крмx·Kpφx·Kpγx·Kpλx=520 H;

Py= Pyт·Крмy·Kpφy·Kpγy·Kpλy=157 H;

Px= Рxт·Крмx·Kpφx·Kpγx·Kpλx=520 H;

Py= Pyт·Крмy·Kpφy·Kpγy·Kpλy=157 H;

Px= Рxт·Крмx·Kpφx·Kpγx·Kpλx=785 H;

Py= Pyт·Крмy·Kpφy·Kpγy·Kpλy=186 H.

Табличная скорость и мощность станка:

V1=241 м/мин; N1=5,7 кВт;

V2=241 м/мин; N2=5,7 кВт;

V3=241 м/мин; N3=5,7 кВт;

V4=196 м/мин; N4=5,7 кВт.

 

Поправочные коэффициенты на скорость резания представлены

в таблице 5:

Kvc – поправочный коэффициент в зависимости от группы обрабатываемости материала;

Kvo – поправочный коэффициент в зависимости от вида обработки;

Kvj – поправочный коэффициент в зависимости от жесткости станка;

Kvm – поправочный коэффициент в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала;

Kvт – поправочный коэффициент в зависимости от периода стойкости режущей части;

Kvж – поправочный коэффициент в зависимости от наличия охлаждения;

Kvи – поправочный коэффициент в зависимости от инструментального материала.

Kvφ–коэффициент, в зависимости от геометрических параметров резца;

 

Таблица 5 – поправочные коэффициенты для расчета силы резания

Коэффициент	Черновое	Получистовое	Чистовое	Точение канавки
Кvи	1,00	1,00	1,00	1,00
Кvс	0,95	1,00	1,00	1,00
Kvо	0,85	1,00	1,00	1,00
Kvj	0,70	0,70	0,70	1,00
Kvm	0,90	1,00	1,00	1,00
Kvφ	1,15	1,00	1,00	1,00
Kvт	1,00	1,00	1,00	1,00
Kvж	1,00	1,00	1,00	1,00

 

Kv=Kvc·Kvи·Kvj·Kvm·Kvг·Kvж·Kvo;

Kv1=0,805;

Kv2=0,7;

Kv3=0,7;

Kv4=1,0.

1) V1=Vт·Kv= 194 м/мин;

2) V2=Vт·Kv= 169 м/мин;

3) V2=Vт·Kv= 169 м/мин;

3) V3=Vт·Kv= 196 м/мин.

Частота вращения шпинделя:

 

По паспорту станка определим фактическую частоту вращения шпинделя:

nф1=1950 об/мин;

nф1=2250 об/мин;

nф1=2400 об/мин;

nф1=2800 об/мин.

Определим фактическую скорость резания:

Определение минутной подачи, ее определяют по формуле

Sм=1950·0,16=312 мм/мин;

Sм=2250·0,08=180 мм/мин;

Sм=2400·0,05=120 мм/мин;

Sм=2800·0,03=84 мм/мин;

Фрезерование глухого отверстия Ø 25,5 мм и глубиной 5 мм:

Материал инструмента: Р6М5;

Стойкость инструмента Т: 60мин.;

Число зубьев: 3

Выбор глубины резания: t=5 мм

Выбор подачи: Sz= 0,06 мм/зуб.

Поправочные коэффициенты для расчета рабочей подачи:

К_sm = 1,0;

К_sz = 1,0;

К_sl = 1,0;

K_sB = 1,0;

S_z= S_zт· К_sm · К_sz · К_sl · K_sB =0,06 мм/зуб;

Скорость резания:

V_T = 31 м/мин.

Поправочные коэффициенты на скорость резания:

K_vо =0,5;

K_vm = 1,0;

K_vв = 1,2;

K_vп = 1,0;

K_vж = 1,0;

V=V_T·K_vо·K_vm·K_vв·K_vп·K_vж = 18,6 м/мин;

Частота вращения шпинделя:

По паспорту станка определим фактическую частоту вращения шпинделя:

n_ф = 370 об/мин;

Определим фактическую скорость резания:

Определение минутной подачи, ее определяют по формуле

Sм=370·0,06·3=66,7 мм/мин;

Фрезерование шестигранной поверхности:

Материал инструмента: Р6М5;

Стойкость инструмента Т: 60мин.;

Число зубьев: 3

Выбор глубины резания: t =3 мм.

Выбор подачи: Sz= 0,1 мм/зуб.

Поправочные коэффициенты для расчета рабочей подачи:

К_sи = 1,0;

К_sм = 1,0;

К_sz = 1,0;

K_sl = 1,0.

S_z= S_zт·К_sи· К_sм · К_sz · K_sl = 0,1 мм/об;

Скорость резания:

V_т = 44 м/мин.

Поправочные коэффициенты на скорость резания:

K_vo = 0,5;

K_vи = 1,0;

K_vт = 1,0;

K_vв = 0,85;

K_vп = 1,0;

K_vж = 1,0;

V=V_T·K_vo·K_vи·K_vт·K_vв·K_vп·K_vж =18,7 м/мин;

Частота вращения шпинделя:

;

По паспорту станка определим фактическую частоту вращения шпинделя:

n_ф = 370 об/мин;

Определим фактическую скорость резания:

Определение минутной подачи, ее определяют по формуле

Sм=370·0,1·3=111 мм/мин;

Сверление сквозного отверстия:

Материал инструмента: Р6М5;

Стойкость инструмента Т: 60мин.;

Выбор глубины резания: t =2,575 мм.

Выбор подачи: Sот= 0,11 мм/об.

Поправочный коэффициент для расчета рабочей подачи:

К_sм = 0,85.

S_о= S_от· К_sм = 0,11·0,85=0,09 мм/об;

Скорость резания:

V_т = 28,2 м/мин.

Поправочные коэффициенты на скорость резания:

K_vм = 0,85;

K_vж = 1,0;

K_vw = 1,0;

K_vи = 1,0;

K_vз = 1,0;

K_vl = 1,0;

K_vn = 1,1;

K_vт = 1,0;

K_vi = 0,74.

V=V_T·K_vм·K_vз·K_vж·K_vт·K_vw·K_vи·K_vl·K_vт=26,4 м/мин;

Частота вращения шпинделя:

;

По паспорту станка определим фактическую частоту вращения шпинделя:

n_ф = 1650 об/мин;

Определим фактическую скорость резания:

Определение минутной подачи, ее определяют по формуле

Sм=1650·0,09=149 мм/мин;

Развертывание сквозного отверстия:

Материал инструмента: Р6М5;

Стойкость инструмента Т: 60мин.;

Выбор глубины резания: t =0,4 мм.

Выбор подачи: Sот= 0,7 мм/об.

Поправочный коэффициент для расчета рабочей подачи:

К_sм = 0,85.

S_о= S_от· К_sм = 0,7·0,85=0,6 мм/об;

Скорость резания:

V_т = 12,8 м/мин.

Поправочные коэффициенты на скорость резания:

K_vм = 0,85;

K_vж = 1,0;

K_vw = 1,0;

K_vи = 1,0;

K_vз = 1,0;

K_vl = 1,0;

K_vn = 1,1;

K_vт = 1,0;

K_vi = 0,74.

 

V=V_T·K_vм·K_vз·K_vж·K_vт·K_vw·K_vи·K_vi·K_vт=8,9 м/мин;

Частота вращения шпинделя:

;

По паспорту станка определим фактическую частоту вращения шпинделя:

n_ф = 500 об/мин;

Определим фактическую скорость резания:

Определение минутной подачи, ее определяют по формуле

Sм=500·0,6=300 мм/мин.

Расчет норм времени сводится к определению времени цикла автоматической работы станка по программе, машинно-вспомогательного времени, нормы штучного и суммарного вспомогательного времени.

Машинно-вспомогательное время определяется по формуле:

Т_МВ = Т_МВи + Т_МВх мин,

где Т_МВи – машинно-вспомогательное время на автоматическую смену инструмента (Т_МВи = 0,7 мин);

Т_МВх – машинно-вспомогательное время на выполнение автоматических вспомогательных ходов и технологические паузы (Т_МВх = 0,5 мин). Время перемещения по холостым ходам определяется так же по РТК, сумма перемещений делится на 5000.

∑Т_МВ = 0,7 + 0,5 = 1,2 мин.

Таким образом время автоматической работы станка по программе:

Т_ц.а. = Т_о + Т_МВ, мин;

∑Т_ц.а. = 4,07 + 1,2 = 5,27 мин.

Определение нормы штучного времени

Норма штучного времени определяется по формуле:

Т_ш = (Т_ц.а. + Т_В )*(1 + ), мин.

Вспомогательное время складывается из составляющих:

Т_В = Т_уст + Т_из.,

где Т_уст – вспомогательное время на установку и снятие детали (Т_уст = 0,1 мин – определено временем подачи прутка барфидером и забора готовой детали в тару-накопитель);

Т’_уст – время на закрепление и раскрепление детали (Т’_уст = 0,2 мин – определено временем сжатия цангового патрона, трехкулачкового патрона, перехватом заготовки контршпинделем);

Т_из – вспомогательное время на контрольное измерение штангенциркулем и микрометром, является перекрываемым, Т_из = 1 мин.

Суммарное вспомогательное время равно:

∑Т_В = 0,1 + 0,2 + 1 = 1,3 мин

Время на организационное и техническое обслуживание рабочего места, отдых и личные потребности приведено в процентах от операционного времени (ч.1, карта [16] поз.32):

а_орг + а_тех + а_отл = 10%.

Определение времени цикла автоматической работы станка по программе

Основное время автоматической работы станка по программе определяется по формуле:

Т_о =  мин,

где l – длина обрабатываемой поверхности на рабочем ходу, определяемая по РТК;

S_M – минутная подача, определяемая из режимов резания:

Для проходного резца (черновой проход):

Т_о =

Для проходного резца (получистовой проход):

Т_о =

Для проходного резца (чистовой проход):

Т_о =

Для канавочного резца:

Т_о =

Для шпоночной фрезы (фрезерование глухого отверстия):

Т_о =

Для концевой фрезы (фрезерование шестигранной поверхности):

Т_о =

Для сверла-развертки:

Т_о =

Т₀ = 0,77+0,33+0,5+0,65+0,52+1,03+0,27 = 4,07 мин.

Окончательно норма штучного времени:

∑Т_ш = (5,27+1,3)*1,1 = 7,227 мин.

 

Выводы по разделу

В проектном технологическом процессе в качестве метода получения заготовки используется тот же метод, что и в действующем варианте: горячекатаный пруток, так как выбор другого способа изготовления заготовок будет нецелесообразным, неэффективным и более затратным. КИМ остается прежним.

Описано применяемое станочное оборудование, его характеристики и опции. Сформирована операционно-маршрутная технология с операционными эскизами и рассчитаны режимы резания на все переходы.

Был проведен размерный анализ технологического процесса и посчитана величина минимального припуска.

КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: