Типовой технологический процесс обработки деталей типа «Зубчатое колесо»

В современных машинах широко применяют зубчатые передачи. Которые служат для сообщения вращательного движения от одного вала кдругому с по­мощью зубчатых колес, а также для преобразования вращательного движения в поступательное.

К зубчатым колесам предъявляются повышенные требования с точки зре­ния их прочности, долговечности, что обязывает изготовлять их с повышенной точностью и бесшумностью в работе.

Точность зубчатых колес зависит от метода нарезания, точности режуще­го инструмента, станка, установки нарезаемой заготовки и режущего инстру­мента, а также степени нагрева нарезаемого колеса в процессе зубонарезания.

В зависимости от способа образования зубьев различают два метода
зу­бонарезания:

- копирование;

- обкатку.

Оба метода используют на различных зубообрабатывающих станках.

Классификация основных методов формообразования зубчатых поверх­ностей и их возможности по обеспечению степеней точности и шероховатости приведены в [123].

Технологический маршрут обработки деталей типа «зубчатое колесо» приведен в [123].

Выбор оборудования и режущего инструмента

От правильности выбора режущего инструмента и станочного оборудования зависит производительность изготовления детали, необходимая шероховатость и точность детали, экономное использование производственных площадей, экономии электроэнергии и себестоимости изделия. И как следствие неправильного выбора режущего инструмента и станочного оборудования приводит к увеличению времени на обработку детали, к преждевременному выходу из строя станочного оборудования и режущего инструмента.

При выборе оборудования необходимо располагать всеми данными, характеризующие технологическое оборудована (паспорта различных моделей оборудования, каталоги и т.п.) [15].

Для серийного и единичного производства применяются станки широкого и общего назначения, а для крупносерийного и массового производств – станки высокой производительности. Станки высокой производительности имеют ограниченные технологические возможности, но благодаря своей повышенной мощности и жесткости, на них можно вести обработку на более высоких режимах резания и более концентрированными методами. К станкам этого вида относят: токарные многорезцовые, гидрокопировальные, одно – и много – шпиндельные автоматы и полуавтоматы. Специализированные и специальные станки применяются в том случае, если это экономически обосновано, т. к. их проектирование и изготовление обходиться дорого. Поэтому использование таких станков целесообразно и экономически оправдывается в крупносерийном и массовом производстве[11].

При выборе станочного оборудования необходимо учитывать:

- характер производства;

- методы достижения заданной точности при обработке;

- соответствие станка размерам детали;

- мощность станка;

- габаритные размеры и стоимость станка;

- возможность оснащения станка высокопроизводительными
при­способлениями и средствами механизации и автоматизации;

- кинематические данные станка (подача, частота вращения и т. д. );

- современные достижения станкостроения.

Технические характеристики металлорежущих станков можно найти
в пособии [17].

При выборе станков особое внимание следует обратить на использо­вание станков с числовым программным управлением (ЧПУ), являющихся одним из основных средств автоматизации механической обработки в се­рийном
машиностроении.

Станки с ЧПУ применяются при токарных, сверлильных, фрезерных,
расточных и других операциях.

Применение станков с ЧПУ целесообразно:

- для трудоемких операций;

- если время обработки существенно меньше вспомогательного;

- при производстве сложных деталей малыми партиями;

- при обработке деталей с большим количеством размеров, имею­щих
высокие требования к точности;

- при обработке деталей, требующих строгого контроля точности изготовления оснастки;

- когда стоимость оснастки составляет значительную часть стоимо­сти
обработки;

- для изделий, период изготовления которых не позволяет использо­вать обычные методы изготовления оснастки;

- для операций, у которых расходы на контроль составляют часть общей стоимости операции.

Решение о применении станков с ЧПУ часто принимается с учетом
одного или двух из этих условий.

Далее для каждой операции выбирают режущий инструмент, обеспечивающий достижению наибольшей производительности, требуемой точности и класса шероховатости обрабатываемой поверхности [18].

Выбор обрабатывающих инструментов производиться по [15].

Выбор тип инструмента зависит от следующих факторов: вида станка, метода обработки, материала обрабатываемой заготовки, ее размера и конфигурации, требуемой точности и шероховатости. Выбор материала режущей части инструмента зависит от метода обработки, рода обрабатываемого материала и условий работы. Для обработки стали применяют твердые сплавы (Т156) и быстрорежущую сталь (Р9, Р18), для чугуна и цветных металлов – вольфрамовые сплавы (ВК6, ВК8), для чистовой и отделочной обработки при высоких
скоростях резания – алмазы и абразивный инструмент.

Режущий инструмент выбирают с учетом:

1) применения нормализованного и стан­дартного инструмента;

2) метода обработки;

3) размеров обрабатываемых поверхностей;

4) точности обработки и качества поверхности;

5) типа обрабатываемого материала;

6) стойкости инструмента, его режущих свойств и прочности;

7) стадии обработки (черновая, чистовая, отделочная);

8) типа производства.

Расчет припусков

Припуск – слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали.

Припуски назначаются в зависимости от вида производства.

Прокат. Размеры заготовок проката приведены в ГОСТ 2590 – 2006.

Поковки. Припуск на сторону 5…15мм ГОСТ 7062 – 90.

Штампованные заготовки. Припуск 1…5мм ГОСТ 7505 – 89.

Отливки. Припуск 5…25мм ГОСТ 53464 – 2009.

Прикуски подразделяются на несколько видов:

Промежуточный – припуск, удаляемый при выполнении одного технологического перехода.

Операционный – припуск, удаляемый при выполнении одной техно­логической операции.

Общий – припуск, который удаляется в процессе механической об­работки поверхности для получения заданных чертежом размеров и определяется разностью размеров исходной заготовки и детали.

Промежуточные припуски на механическую обработку табличным методом и расчет предельных размеров выполнены в следующей последовательности:

Ø сначала следует изучить чертеж детали и пронумеровать все
обраба­тываемые поверхности. Затем выявить, по какому квалитету точности, и с какой шероховатостью требуется обработать поверхность
детали;

Ø определить технологический маршрут обработки заданной поверхно­сти заготовки;

Ø определить минимальный припуск для указанной в задании
поверхности;

Ø определить расчетный размер D_p путем последовательного прибавле­ния минимального припуска каждого технологического перехода, начиная с ко­нечного (чертежного) размера;

Ø определить допуск Т на расчетные размеры;

Ø рассчитать предельные размеры. Наименьшие предельные размеры
определяют округлением расчетных размеров D_p в сторону увеличения до той же значащей цифры, что и у допуска на размер для соответствующего перехо­да. Наибольшие предельные размеры получают прибавлением допуска к наи­меньшему предельному размеру;

Ø вычислить предельные значения припуска 2z^пр_min, 2z^пр_max. Они рассчи­тываются как разность наименьших предельных размеров D_min предшествующе­го и выполняемого переходов и наибольших предельных
размеров D_max предше­ствующего и выполняемого переходов [14].

Методика расчета припусков на размер[12]:

1. Определить технологические переходы обработки заданной поверхности заготовки (колонка 1 таблицы 6)

2. Определить минимальный припуск для выбранной поверхности по
(колонка 2 таблицы 6). При диаметральных размерах припуск следует умножать на 2.

3. Определить допуск Т на расчетные размеры (колонка 3 таблицы 6)

4. Определить расчетный размер. Расчет необходимо начать с
последнего технологического перехода обработки выбранной поверхности для определения наименьшего расчетного размера D_P5
(колонка 4 таблицы 6)

Расчет выполняется следующим образом:

• Из номинального размера вычесть наибольшее по модулю отклонение получим Dp ₅.

• Для нахождения D_{P 4} необходимо к D_{P 5} прибавить (вычесть, если поверхность внутренняя) 2Z^np_{min 5} .

• Для нахождения D_{P 3} необходимо к D_{P 4} прибавить (вычесть, если
поверхность внутренняя) 2Z^np_min4.

5. Рассчитать предельные размеры. Значения равны значениям расчетного размера D_Pi. Значения D_maxi рассчитываем как сумму соответствующих значений ( Т_i + D_i), (колонки 5 и 6 таблицы 6.)

6. Рассчитать предельные значения припуска 2Z^np_min j и 2Z^np_max . Значение 2Z^npmin i рассчитывается как разность значений D_min, – предшествующего и последующего переходов: (D_{min 4} – D_min5), (D_min3 – D_{min 4}) и т.д. до конца. Расчет 2Z^np_maxi аналогичен предыдущему: (D_max4 – D_max5),
(D_max3 – D_max4), (колонки 7 и 8 таблицы 6.)

Полученные результаты перенести в таблицу 6.

Таблица 6 – Припуски на обработку поверхности табличным методом

Технологические переходы обработки поверхности	Припуск 2zпрmin, мм	Допуск Т, мм	Расчетный размер Dр, мм	Предельный размер, мм	Предельные значения допуска, мм
Dmin	Dmax	2zпрmin	2zпрmax
(Размер для расчета припуска)
Заготовка
Черновое точение
Чистовое точение

Расчет режимов резания

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования [16].

Элементы режимов резания обычно устанавливают в следующем
порядке[5]:

– Глубиной резания (t, мм) называется расстояние между обрабатываемой и обра­ботанной поверхностями заготовки, измеренное перпендикулярно к последней.

· При черновой обработке ее назначают по возможности максимальной, равной 70 – 75% всего припуска на обработку;

· При чистовой обработке глубину назначают в зависимости от требований к точности размера обрабатываемой поверхности
равной 20 – 25% общего припуска.

· При отделочной обработке глубина назначается в зависимости от
шероховатости поверхности;

– Подачей (S, мм/об) называют путь точки режущей кромки инструмента относи­тельно заготовки в направлении движения подачи за один оборот или за один ход заготовки или инструмента.

· При черновой обработке выбирают максимально возможную подачу, исходя из жесткости и прочности системы СПИД, мощности привода станка, прочности твердосплавной пластинки и других ограничивающих факторов;

· При чистовой обработке в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обработанной поверхности.

– Скоростью резания (V, м/мин) называют расстояние, пройденное точкой режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении главного движения в единицу времени.

– Сила резания (P, H) это главная составляющая P_z, определяющая расходуемую на резание мощность и крутящий момент на шпинделе станка.

– Стойкость (Т, мин) – период работы инструмента до затупления. Среднее значение стойкости инструмента при одноинструментной
обработке 30 – 60мин.

Исходными данными при выборе режимов резания являются:

Ø сведения о заготовке (вид заготовки, материал и его характеристика, величина припусков, состояние поверхностного слоя);

Ø характеристика обрабатываемой детали (форма, размеры, допуски на обработку, требования к состоянию поверхностного слоя и
шероховатости);

Ø параметры режущего инструмента (типоразмер, материал режущей части, геометрические параметры);

Ø паспортные данные станков (техническая характеристика).

Одной из главных задач при выборе режимов резания является обеспече­ние требуемого качества изготовляемых изделий при максимальном уровне производительности и минимальной себестоимости как процесса обработки за­готовки в целом, так и выполнения технологической операции (перехода).

Выбор величин элементов резания начинают с определения глубины
резания.

Расчет режимов резания при точения

Глубину резания при точении цилиндрической поверхности определяют
по формуле:

t = (D – d)/2,

где d – диаметр обработанной цилиндрической поверхности заготовки, мм;

D – наибольший диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм.

При расчете подачи s : при черновом точении прини­мается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости системы СПИД, про­чности режущей пластины и прочности дер­жавки. Рекомендуемые подачи при черновом наружном точении приведены в [15, ст. 266, табл. 11], а при черновом
растачивании — [15, ст. 267, табл. 12].

Максимальные величины подач при точе­нии стали 45, допустимые
прочностью пла­стины из твердого сплава, приведены [15, ст. 268, табл. 13].

Подачи при чистовом точении выбирают в зависимости от требуемых параметров ше­роховатости обработанной поверхности и ра­диуса при
вершине резца [15, ст. 268, табл. 14].

При прорезании пазов и отрезании вели­чина поперечной подачи зависит от свойств обрабатываемого материала, размеров паза и диаметра обработки
[15, ст. 268, табл. 15].

Рекомендуемые подачи при фасонном точе­нии приведены
в [15, ст. 269, табл. 16].

Скорость резания V, при наружном продольном и поперечном точении и растачи­вании рассчитывают по эмпирической формуле:

 

[ м/мин],

где – коэффициент, зависящий от материала инструмента, обрабатываемого материала, вида обработки и характера [15, ст. 269, табл. 17];

Т=30 – 60мин – стойкость режущего инструмента;

х, у, m – показатели степени приведены в [15, ст.269, табл.17]

– произведение ряда коэффициентов, учитывающих влияние материала заготовки, состояния поверхности, материала инструмента.

Значения данных коэффициентов приведены в справочнике:

[15, ст.262, табл. 2]; [15, ст.263, табл. 5]; [15, ст.263, табл. 6];

По выбранной скорости резания определяем частоту вращения шпинделя:

 

, [об/мин]

 

Полученную расчетную величину частоты вращения шпинделя сравниваем с табличным показателем, если она входит в диапазон табличных данных по выбранному станку, следовательно, станок выбран, верно, и сможет обеспечить необходимую частоту вращения шпинделя.

После расчета и уточнения числа оборотов двигателя необходимо рассчитать действительную скорость резания:

 

[ м/мин]

. При наружном продольном и поперечном то­чении, растачивании, отрезании, прорезании пазов и фасонном точении составляющие силы резания рассчитывают по формуле:

x, y, n- коэфициенты зависящие от обрабатываемого материала
[15, ст. 273, табл. 22];

поправочный коэффициент/

Численные значения поправочного коэффициента Кр приведены
в [15, ст. 264, 265, 275, табл. 9, 10, 23];

После вычисления силы резания необходимо определить мощность резания, которая вычисляется по формуле:

 

^х ,

где – кпд станка (по паспорту станка).

Потребляемая мощность, для резания, полученная при расчетах, не должна превышать табличного значению мощности станка. Допускается перегрузка не более 10%. При недостаточной мощности привода станка необходимо в первую очередь уменьшить глубину резания.

 

Расчет режимов резания для фрезерования

К режиму резания при фрезеровании относят скорость резания V, м/мин; подачу S, мм/об; глубину резания t, мм; ширину фрезерования В, мм.

Глубина фрезерования t и ширина фрезерова­ния В – понятия, связанные с размерами слоя заготовки, срезаемого при фрезеровании. Во всех видах фрезерования, за исключением торцевого, t определяет продолжи­тельность контакта зуба фрезы с заготовкой. Обычно глубина резания составляет 2...6 мм. На мощных фрезерных станках при работе торцовыми фрезами глубина резания может достигать 25 мм. При припуске на обработку более 6 мм и при повышенных требованиях к величине шероховатости поверхности фрезерование ведут в два перехода: черновой и чистовой. При чистовом переходе глубину резания принимают в пределах 0, 75...2 мм. Как правило, при небольших припусках на обработку и необходимости проведения чистовой обработки (величина шероховатостей Ra = 2…0, 4 мкм) глубина резания берётся в пределах 1 мм.

При малой глубине резания целесообразно применять фрезы с круглыми пластинами ГОСТ 22086 – 76. При глубине резания, большей 3...4 мм, применяют фрезы с шести –, пяти – и четырехгранными пластинами.
При выборе числа переходов необходимо учитывать требования по шероховатости обработанной поверхности:

– черновое фрезерование – Ra = 12, 5...6, 3 мкм

– чистовое фрезерование – Ra = 3, 2...1, 6 мкм

– тонкое фрезерование – Ra = 0, 8...0, 4 мкм

Для обеспечения чистовой обработки необходимо провести черновой и чистовой переходы, количество рабочих ходов при черновой обработке определяют по величине припуска и мощности станка. Ширина фрезерования В опреде­ляет длину лезвия зуба фрезы, участвующую в резании.

Подача при фрезеровании находятся по формуле:

 

где – частота вращения фрезы, об/мин;

– число зубьев фрезы;

подача при черновом фрезеровании. Необходимые данные приведены в справочнике [15, ст. 283 – 286, табл. 33 – 38.]

Скорость резания – окружная скорость фрезы расчитывается по формуле:

Значения коэффициента и показателей сте­пени приведены
в [15, ст. 286, табл.39], а периода стойкости Т – стойкость режущего
инструмента в [15, ст. 290, табл.40].

Общий поправочный коэффициент на ско­рость резания, учитывающий фактические ус­ловия резания, рассчитывается аналогично процессу точения.

Главная составляющая силы резания при фрезеровании – окружная сила находится по формуле:

Pz=10∙ Cp∙ tx∙ szy∙ Bn∙ zDq∙ nw∙ KMp,, Н

где – число зубьев фрезы;

п – частота вра­щении фрезы, об/мин.

– коэффициент показателей степени скорости резания при фрезеровании и степени приведены в [15, ст. 291 табл. 41];

– поправочный коэффициент на качество обрабатываемого
материала [15, ст. 264, табл. 9];

Крутящий момент расчитывается:

Мкр=Pz∙ D2∙ 100, Н

где – диаметр фрезы.

Эффективная мощность резания находится по формуле:

 

 

При проверке мощности привода станка, необходимо, чтобы .
Если это условие выполняется, то станок выбран, верно и обработка возможна.

 

Расчет режимов резания для сверления

Глубина резания. При сверлении глубина ре­зания t = 0, 5D, при рассверливании, зенкеровании и развертывании t = 0, 5(D — d)

где D и d – диаметр сверла и диаметр отверстия в детали соответственно.

Подача. При сверлении отверстий без огра­ничивающих факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу [7, ст.277, табл. 25]. При рассверливании отверстий по­дача, рекомендованная для сверления, может быть увеличена до 2 раз.

Подачи при зенкеровании приведены в [15, ст.277, табл. 26], а при
развертывании в [15, ст.277, табл. 27].

Скорость резания. Скорость резания, м/мин. при сверлении
рассчитывается:

а при рассверливании, зенкеровании, разверты­вании:

,

где и показатели степеней приведены в [15, ст.278, табл. 28];

– диаметр сверла;

– стойкость режущего инструмента в [15, ст.279, табл. 30];

t – глубина резания;

s – подача;

– общий поправочный коэффициент на ско­рость резания, учитывающий фактические ус­ловия резания, определяется по [15, ст.161, табл. 1 – 4]; [15, ст. 263, табл. 6]; [15, ст. 280, табл. 31].

Крутящий момент, Нм, и осевую силу, Н, рассчитывают по формуле:

при сверлении

 

 

при рассверливании и зенкеровании

 

Значения коэффициентов С_Mи С_Р и показатели степени приведены в
[15, ст. 281, табл. 32]; коэффициент, учитывающий фактические условия обработки зависящий от материала обрабатываемой заготовки определяется:

 

Значение приведены в [7, ст. 264, табл. 9]

Мощность резания, кВт, определяется по формуле:

 

 

где n – частота вращения инструмента или заготовки, об/мин:

 

Полученная расчетная мощность резания должна быть меньше табличной мощности станка.

Расчет режимов резания при шлифовании

Разработку режима резания при шлифова­нии начинают с установления характеристики инструмента.

Основные параметры резания при шлифо­вании:

ü скорость вращательного или поступатель­ного движения заготовки , м/мин;

ü глубина шлифования t, мм, — слой металла, снимаемый периферией или торцом круга в результате поперечной подачи на каждый ход или двойной ход при круглом шлифовании

ü радиальная подача s_Р при врезном шлифовании;

ü продольная подача s — перемещение шли­фовального.

Вышеперечисленные параметры приведены в [15, ст. 301, табл. 55]

Эффективная мощность, кВт, при шлифова­нии периферией круга с продольной подачей:

при врезном шлифовании периферией круга:

 

при шлифовании торцом круга:

 

где – диаметр шлифования, мм;

– ширина шлифования, мм;

– значение коэффициента и показатели степеней в формулах приведены в [15, ст. 303, табл. 56].

Расчетная эффективная мощность должна быть меньше табличной мощности станка.

 

Расчет режимов резания для зубонарезания

Нарезание колес червячными фрезами. При этом методе скорость резания представляет собой окружную скорость червячной фрезы:

 

м/мин,

где D – диаметр фрезы, мм

При зубонарезании червячными фрезами, оснащенными твердым сплавом, скорость резания повышается примерно в 2 – 3 раза.

Среднее значение подачи на зубофрезерных станков при черновом нарезании зубьев зубчатых колес определяется по формуле:

 

где ккоэффициент, определяется в зависимости от обрабатываемого материала;

z – число зубьев нарезаемого колеса;

т – модуль.

Зубодолблеиие. Скорость резания характеризуется скоростью поступа­тельного рабочего хода долбяка:

 

, м/мин,

 

где L – длина хода долбяка, мм;

n_ДХ – число двойных ходов долбяка в минуту;

Скорость резания при чистовом нарезании зубьев долбяками из быстро­режущей стали по стали и чугуну в среднем составляет 30...35 м/мин.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. G. Переживание неодушевленной материи и неорганических процессов
2. I. Фаза накопления отклонений объекта от нормального протекания процесса.
3. II.3. Интериоризация субъектом внешних социальных групповых регуляторов в процессе социализации.
4. II.4. Особенности процесса социализации в маргинальный переходный период.
5. III. КОНСТРУКТАРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ.
6. Intel выпустила процессоры Lynnfield
7. IV.5. Ресоциализация как организованный социально-педагогической процесс.
8. Pentium 4 1700 МГц- тактовая частота процессора 1700 МГц.
9. V. ВОСПРИЯТИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТИ. РОЛЬ СЛУХА В ЭТОМ ПРОЦЕССЕ
10. VII.3. Социально-педагогическая превенция процесса криминализации неформальных подростковых групп.
11. XIII. Посадки основных деталей редуктора
12. XVII ВЕК В ИСТОРИИ ЗАПАДНОЙ ЕВРОПЫ И РОССИИ. ОСОБЕННОСТИ РОССИЙСКОГО ИСТОРИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ЕГО ФАКТОРЫ