Механическая обработка детали "Планка"

 

 

7. Разработка операции принятого  варианта технологического процесса

 

Станки с ЧПУ сочетают точность специализированных станков  и имеют более высокую производительность.

Область применения станков  с ЧПУ достаточно широка как по характеру технологических операций, так и по типам производств, для которых они предназначаются.

К основным условиям целесообразности можно отнести следующие:

необходимость построения процесса по принципу концентрации операций, т.е. сосредоточения возможно большего числа однотипных видов обработки на одном рабочем месте;

необходимость уменьшения доли вспомогательного времени, которое  затрачивается в рассматриваемой  операции на приеме, связанные с  изменением режимов резания, переходом  с обработки одной поверхности  на другую, сменой режущего инструмента и др.;

обработку отверстий сложной  геометрической формы, требующих применения нескольких последовательно работающих инструментов.

До появления многоцелевых станков металлорежущие станки создавали  применительно к одному из традиционных методов обработки: токарная группа станков – для токарной обработки, фрезерная – для фрезерной и т.д. Поэтому технологический процесс строился таким образом, что определенные технологические операции выполнялись на станках определенной технологической группы.

Чтобы перейти от одной  технологической операции к другой, приходится каждый раз освобождать  деталь, снимать ее со станка и транспортировать на другой станок, где вновь производить  установку (базирование), настройку  на исходные размеры и закрепление. Каждая переустановка обрабатываемой детали непременно вносит свои погрешности в ее окончательные размеры. Кроме того, деталь совершает сложные перемещения по цеху, долго пролеживает у станков различных технологических групп в ожидании обработки.

Таким образом, большой выбор выполняемых на одном станке разнородных операций изменяет представление о традиционных технологических группах станков.

В связи с применением  таких станков значительно сокращается  основное и вспомогательное время  обработки, т.к. будет производиться комплексная обработка детали без переустановок или при минимальном их числе.

 

8. Выбор марки материала и  конструкции режущих инструментов

 

При обработке Втулка на станках  с ЧПУ применяют резцы с  механическим креплением многогранных твердосплавных пластин. Припайка твердосплавных пластин к державке часто вызывает трещины пластин. Трещины возникают в результате дополнительных напряжений, возникающих вследствие неравномерного охлаждения пластин и различного линейного расширения твердого сплава и материала державки инструмента. Температурный коэффициент линейного расширения у твердых сплавов примерно в 2 раза меньше, чем у углеродистой стали. Это обстоятельство приводит к трещинам пластин и способствует их интенсивному выкрашиванию и разрушению во время работы. Наряду с образованием трещин в пластинах дополнительные напряжения вызывают отслаивание пластин, что также снижает качество инструмента. К недостаткам напайных резцов относится и то, что для завивания стальной стружки в спираль малого радиуса и излома ее на мелкие части, необходимо либо делать на передней поверхности специальные лунки и уступы, либо применять специальные стружколоматели.

Ввиду этих недостатков  напайных резцов мы применяем резцы  с механическим креплением многогранных твердосплавных пластин. Компактность, надежность в работе, удобство в обслуживании, простота конструкции, долговечность державок и простота их восстановления в случае повреждения или разрушения пластины, удовлетворительный отвод стружки, экономия в расходах на инструмент делает эти резцы применимыми для широкого внедрения. Чтобы повысить режимы резания, т.е. поднять производительность, применяем твердосплавные неперетачиваемые пластины с покрытием. Для чернового фрезерования и точения стали (детали Корпус) применяем твердый сплав Т5К10, а для чистовой обработки - Т15К6. Осевой и резьборезный инструмент изготавливаем из быстрорежущей стали марки Р6М5.

 

9. Определение припусков расчетно-аналитическим  методом

 

Поверхность для расчета припуска: диам. 100h6(_-0,022)

 

Припуск - слой материала, удаляемый  с поверхности заготовки в  целях достижения заданных свойств  обрабатываемой поверхности детали. Припуск на обработку поверхностей детали может быть назначен по справочным таблицам или на основе расчетно–аналитического  метода. Расчетным значением припуска является минимальный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе, и компенсации погрешностей, возникающих на выполняемом переходе.

Минимальный припуск при обработке  наружных и внутренних цилиндрических поверхностей (двусторонний припуск).

где Rz_i-1 - высота неровностей профиля по десяти точкам на предшествующем переходе; h_i-1 - глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе (обезуглероженный или отбеленный слой); D_Si-1 - суммарные отклонения расположения поверхности (отклонение от параллельности, перпендикулярности, соосности) на предшествующем переходе; e_у - погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Отклонение расположения D_S необходимо учитывать у заготовок (под первый технологический переход); после черновой и получистовой обработки лезвийным инструментом (под последующий технологический переход); после термической обработки. В связи с закономерным уменьшением величины D_S при обработке поверхности за несколько переходов на стадиях чистовой и отделочной обработки ею пренебрегают.

Величину отклонений кованной заготовки  при обработке в патроне определяют по формуле:

где  D_Sк - общее отклонение оси от прямолинейности; D_Sк=2D_к×l_к;

здесь l_к - размер от сечения, для которого определяется кривизна, до левого наружного торца, равен; D_к - удельная кривизна в мкм на 1 мм длины.

D_см – смещение половинок штампа или плоскости пунсона и матрицы (для свободной ковки) по оси заготовки в результате погрешности ковки:

 

Черновое обтачивание. Величину остаточных пространственных отклонений определяют по уравнению:

D_r=К_y D_S

где К_y - коэффициент уточнения.

 

Чистовое обтачивание. Величину остаточных пространственных отклонений рассчитывают по уравнению:

D_r=К_y D_S

где К_y - коэффициент уточнения.

Определим минимальные значения припусков  по приведенной выше формуле.

 

Предварительно определив, заносим минимальные значения припусков в таблицу и определяем расчетные размеры, для этого прибавляем 2Zmin последнего перехода к наименьшему предельному размеру детали по чертежу и получаем расчетный размер предыдущего перехода.

 

Определяем наибольшие размеры  для каждого технологического перехода путем прибавления к минимальному размеру допуска на переход.

Предельные значения припусков 2Zmax определяем как разность наибольших предельных размеров, а 2Zmin как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.

 

На основе расчета промежуточных  припусков определяем предельные размеры  заготовки и межоперационные  размеры по всем технологическим  переходам. Промежуточные расчетные  размеры устанавливаем в порядке, обратном ходу технологического процесса обработки этой поверхности, т.е. от размера готовой детали к размеру заготовки путем последовательного прибавления (для наружных поверхностей) к исходному размеру готовой детали промежуточных припусков или путем последовательного вычитания (для внутренних поверхностей) от исходного размера готовой детали промежуточных припусков. Наименьшие (наибольшие) предельные размеры по всем технологическим переходам определяем, округляя их увеличением (уменьшением) расчетных размеров. Округление производим до того знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода.

Предельные значения припусков Z_max определяем как разность наибольших (наименьших) предельных размеров и Z_min как разность наименьших (наибольших) предельных размеров предшествующего и выполняемого (выполняемого и предшествующего) переходов.

Общие припуски и определяем как сумму промежуточных припусков на обработку:

Z_{о max}=SZ_{i max},

Z_{о min}=SZ_{i min.}

Правильность расчетов определяем по уравнениям:

 

 

где - допуски на заготовку; - допуски на деталь.

 

Выбираем составляющие минимального припуска для заготовки [1, стр 186]:

заготовка (штамповка)

шероховатость поверхности по десяти точкам Rz =250 мкм

глубина дефектного слоя h = 250 мкм

кривизна заготовки ΔΣ = 803 мкм

 

черновое точение (IT14)

шероховатость поверхности по десяти точкам Rz =500 мкм

глубина дефектного слоя h = 50 мкм

кривизна заготовки ΔΣ = 49 мкм

 

предварительное точение (IT12)

шероховатость поверхности по десяти точкам Rz =25 мкм

глубина дефектного слоя h = 25 мкм

кривизна заготовки ΔΣ = 3 мкм

 

чистовое точение (IT9)

шероховатость поверхности по десяти точкам Rz =20 мкм

глубина дефектного слоя h = 20 мкм

кривизна заготовки ΔΣ = 1 мкм

 

чистовое шлифование (IT6)

шероховатость поверхности по десяти точкам Rz =10 мкм

глубина дефектного слоя h = 10 мкм

кривизна заготовки ΔΣ = 0 мм

 

Погрешность установки заготовки  на операциях [1, стр 42]:

на токарной операции ε = 25 мкм

на шлифовальной операции ε =15 мкм

 

Определяем расчетные значения минимального припуска:

 

Для чернового точения 2Z min = 2,607 мм

Для чистового точения 2Z min = 0,298 мм

Для тонкого точения 2Z min = 0,106 мм

Для предварительного шлифования 2Z min = 0,111 мм

 

Определяем расчетное значение минимальных диаметров:

 

Для тонкого точения dmini-1 = dmini + 2Zmini = 100,089 мм

Для чистового точения dmini-1 = dmini + 2Zmini = 100,195 мм

Для чернового точения dmini-1 = dmini + 2Zmini = 100,493 мм

Для заготовки dmini-1 = dmini + 2Zmini =103,1 мм

 

Определяем максимальные значения межоперационных размеров:

 

Для тонкого точения d max = d min + Td = 100,176 мм

Для чистового точения d max = d min + Td =  100,55 мм

Для чернового точения d max = d min + Td = 101,37 мм

Для заготовки d max = d min + Td =  105,3 мм

 

Технологический маршрут обработки элементарной поверхности	Rz мкм.	h мкм.	ΔΣ мкм.	е мм.	Расч. припуск, 2Z min мм.	Dmin мм.	ДопускTd мм	d max мм.	d min мм.	2Z max мкм.	2Z min мкм.
заготовка (паковка)	250	250	803			103,1	2,2	105,3	103,1
черновое точение (IT14)	50	50	49	25	2,607	100,493	0,87	101,37	100,5	3,93	2,6
предварительное точение (IT12)	25	25	3	0	0,298	100,195	0,35	100,55	100,2	0,82	0,3
чистовое точение (IT9)	20	20	1	0	0,106	100,089	0,087	100,176	100,089	0,374	0,111
чистовое шлифование (IT6)	10	10	0	15	0,111	99,978	0,022	100	99,978	0,176	0,111
Проверка	Tdзаг-Tdдет		2,178
	Zomax-Zomin		2,178

10. Расчет суммарной погрешности  обработки

 

Суммарную погрешность будем  определять на размер диам. 100_-0,054

 

Все погрешности, определяющие точность обработки деталей машин  на металлорежущих станках, могут быть разделены на три категории:

1) погрешности установки заготовок  – e_y;

2) погрешности настройки станка  – D_н;

3) погрешности на стадии процесса обработки, которые вызываются:

а) размерным износом режущих  инструментов – D_и;

б) упругими деформациями технологической  системы под влиянием силы резания  – D_у;

в) геометрическими неточностями станка SD_ст;

г) температурными деформациями технологической системы SD_т.

При обработке на станках с ЧПУ  дополнительно возникают погрешности  позиционирования элементов системы  и отработки программ управления.

Расчет точности необходим в  основном для операций чистовой обработки, выполняемых с допуском по 6-му – 11-му квалитетам.

Суммарные погрешности обработки  деталей на настроенных станках  определяют по уравнениям:

– для диаметральных размеров

; 

Расчет погрешности диаметральных  размеров при однорезцовом точении может быть выполнен по методике, изложенной в [22].

После определения суммарной погрешности D_S проверяется возможность обработки без брака:

 

где – допуск на операционный размер.

В случае несоблюдения этого условия необходимо предложить конкретные мероприятия по снижению D_S.

 

1. Определим величину погрешности D_и (на радиус), вызванную размерным износом резца:

где: L - длина пути резания при  обработке партии N деталей, определяемая как:

L = p*D*l/So = (3,14*100,4*15/0,09)*5 = 262713,3333 мм (263 м)

Дополнительный  путь резания L₀=500 м соответствует начальному износу вершины резца в период приработки.

Для сплава T30K4 относительный износ и₀=4 мкм/км.

((263+500)/1000)*4 = 3,052 мкм;

2. Определим колебание  отжатий системы D_у вследствие изменения силы P_y из-за непостоянных глубины резания и податливости системы при обработке.

D_y=W_max×(P_{y max} – P_{y min})

где  W_max - наибольшая и наименьшая податливость системы, мкм/кН;

P_ymax, P_ymin наибольшее и наименьшее значения составляющей силы резания, совпадающей с направлением выдерживаемого размера, кН.