Проетирование станочного приспособления

Сверло имеет следующие  геометрические параметры: передний угол 18° (постоянный вдоль всех режущих  кромок); передний угол на поперечной кромке равен нулю (постоянный в зоне этой кромки); угол наклона режущих кромок 8°.

Крепление инструмента  осуществляется винтом за специальную  лыску на хвостике. Материал корпуса - инструментальная сталь марки 9ХС твердость HRCэ 50-56.

Рисунок 2 - Режущий инструмент

Сверла можно эффективно использовать на различных станках  с ЧПУ, со специальными патронами для отвода СОЖ в зону резания.

В качестве СОЖ применяются 10%-ные эмульсии типа ЭТ-2, "Аквол-6", "Укринол-1", возможно применение масляных СОЖ. Расход СОЖ составляет 5-15 л/мин, давление 0,2-0,5 МПа.

Режимы резания: скорость для стали 40-60 м/мин, для чугуна 60-80 м/мин, подача для стали 0,16-0,25 мм/об, для чугуна 0,4-0,6 мм/об.

Точность обрабатываемых отверстий:

• предельное отклонение диаметра по 9 - 11-му квалитету;
• допуск круглости по 8 - 10-му квалитету;
• шероховатость поверхности Ra = 1,5-2,0 мкм.

Такие результаты обработки  отверстий соответствуют операции предварительно развертывания.

Профиль сверл, очерченный простыми кривыми, обеспечивает достаточную (до 70%) площадь проходного сечения стружечных канавок для транспортирования длинной стружки большого объема, образующейся при обработке алюминиевых сплавов, и одновременно обильного подвода СОЖ к вершине сверла. В то же время утолщенная (k < или = 0,2d) сердцевина сверла придает конструкции прочность и жесткость. Ширина ленточки j = 0,04 ÷ 0,05d, что уменьшает температурную нагрузку, налипание обрабатываемого металла и крутящий момент. К другим конструктивным особенностям таких сверл относятся: увеличенный до 140° угол при вершине φ, который применяется при любой из рекомендуемых форм заточки (двухплоскостной, двухплоскостной с плоской подточкой и нормальной с плоской подточкой); задний угол увеличен до 18-20°; угол подъема винтовой линии ω = 40° обеспечивает эффективное удаление стружки от вершины сверла и повышает его крутильную жесткость; применение износостойкого покрытия нитридом титана уменьшает налипание стружки на рабочих поверхностях и повышает стойкость сверла.

Общие рекомендации по применению спиральных быстрорежущих сверл (режимы резания и формы заточки вершины сверла в зависимости от обрабатываемого материала, вида СОЖ и т.д.) приведены в ТУ 2-035-1061-86

 

4. Расчет необходимой точности обработки и выбор базирующих и координирующих устройств.

4.1 Погрешность базирования.

Любая схема базирования  может обеспечить одинаковое положение  всех заготовок партии только в том  случае если у них не будет погрешностей в размерах и во взаимном расположении баз. В действительности же погрешности всегда имеют место и влияют на положение заготовки в приспособлении.

Практически каждая заготовка из партии занимает свое положение, в приспособлении несколько отличающееся от положения других. Отклонение положения заготовки при базировании от требуемого и в первую очередь отклонение ее исходной базы влияет на точность выдерживаемых, на операции исходных размеров. Поэтому в каждом случае базирование необходимо определять смещение исходной базы заготовки в направление исходного размера. Это смещение будем называть погрешностью базирования исходной базы и обозначается .

Погрешность базирования  исходной базы – это расстояние между крайними положениями, которые может занимать исходная база у разных заготовок партии при их базировании в приспособлении измеренное в направлении исходного размера.

Определение погрешности  сводиться к решению чисто геометрических задач. Для упрощения расчетов следует ограничиваться рассмотрением смещений только в одной плоскости – плоской схемой расчетов.

e_Б = 0, если:

1.совмещены измерительная и  технологическая базы;

2.размер получен мерным инструментом;

3.направление выдерживаемого размера  перпендикулярно направлению размера,  характеризующего расстояние между  технологическими и измерительными базами.

Рассмотрим на нашем примере:

Рисунок 3 - Схема базирования детали

В данном случае мы не можем сказать, что погрешность базирования составит ноль. В нашем случае погрешность базирования будет находиться по следующей схеме.

Рисунок 4 - Схема для расчета погрешности базирования

E_б=(0,1T_d)/sina

E_б=(0,1х0,35)/sin90=0,035мм

 

5. Расчет сил закрепления и выбор зажимных устройств.

5.1 Расчет сил резания

Диаметр сверла 20; глубина сверления 20; подача S = 0.25 мм/об; Материал режущей части инструмента Р6М5,

Глубину сверления принимаем  по формуле

t=0.5d=20 0.5=10,0 мм.

Скорость резания рассчитывается по эмпирическим формулам

,          

К_v=К_мv×К_иv×К_Lv=1×1×1=1,        

где К_мv - поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания. В нашем случае данный коэффициент составит К_мv=1

К _иv =1 (без корки) поправочный коэффициент учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания.

К_Lv=1 - поправочный коэффициент учитывающий глубину обрабатываемого отверстии

Коэффициенты и показатели степени в формуле скорости резания

С_v=7; q=0,4; у=0,7; m=0,2;Т=60 мин;

Принимаем n = 500 об/мин.

Фактическая скорость:

крутящий момент

М_КР = 10С_МD^qS^yK_P.        

Коэффициенты и показатели степени в формуле скорости резания С_М=0,03; q=2; у=0,8;

К_Р = 0,96  

М_КР = 10×0,03×10²×0,22^0,8×0,96 = 56,7 Н×м

Мощность резания

 

5.2 Расчет силы закрепления

При обработке заготовки  на неё действует силы резания. Их величина направление и место приложения могут изменяться в процессе обработки одной поверхности. Направление и точка приложения силы резания изменяется вследствие перемещения инструмента вдоль обрабатываемой поверхности и изменения условий обработки. Силы резания и моменты, создаваемые ими стремиться переместить и повернуть заготовку. Несмотря на это заготовка должна сохранять в процессе обработки неизменное положение относительно опорных элементов. Для этого ее необходимо надежно закрепить.

При закрепление заготовки в приспособление должно соблюдаться следующее основное правила: не должно нарушаться положение заготовки, достигнутое при ее базирование.

Закрепление должно быть надежным, чтобы во время обработки положение заготовки сохранялось неизменным.

Возникающие при закрепление смятие поверхностей заготовки, а также ее деформации должны быть минимальными и находиться в допустимых пределах.

Несоблюдение любого типа из этих правил может привести к возникновению погрешностей обработки, а изменение положения заготовки в процессе резания – и к поломке режущего инструмента.

Выполнение указанных  правил закрепления достигается  благодаря рациональному выбору схемы закрепления и величины зажимного усилия Q. Выбор схемы закрепления заготовки производят одновременно с разработкой способа ее базирования добиваясь определенного относительного расположения опорных элементов заготовки точки приложения и направления зажимного усилия. При этом необходимо руководствоваться следующими соображениями.

Для уменьшения величины зажимного усилия (уменьшать зажимного усилия следует, потому что при этом уменьшается смятие поверхностей, и деформация заготовки при закрепление, а также появляется возможность применения более компактных зажимные устройства.

Для обеспечения контакта заготовки с опорным элементом и устранения возможного ее сдвига при закрепление зажимное усилие следует направлять перпендикулярно к поверхности опорного элемента. В отдельных случаях зажимное усилие можно направлять так чтобы заготовка одновременно прижималась к поверхностям двух опорных элементов;

В целях устранения деформации при закрепление точку приложения зажимного усилия надо выбирать так чтобы линия его действия пересекала опорную поверхность опорного элемента. Лишь при закрепление особо жестких заготовок можно допускать, чтобы линия действия зажимного усилия проходила между опорными  элементами.

Для уменьшения смятие поверхностей заготовки при закрепление необходимо уменьшать удельное давление в местах контакта зажимного устройства с заготовкой путем рассредоточения зажимного усилия. Это достигается применением в зажимных устройствах контактных элементов соответствующей конструкции, которые позволяют распределить зажимное усилие поровну или тремя точками, а иногда даже рассредоточение по некоторой протяженности поверхности.

Для уменьшения вибрации и деформации заготовки под действием  силы резания следует повышать жесткость системы заготовка приспособление путем увеличения числа мест зажатия заготовки и приближения их к обрабатываемой поверхности.

По справочной литературе можно выбрать следующую схему закрепления детали представленную на рисунке приведенном ниже.

      P₃

 

Тогда сила Р₃ определяется из равенства нулю моментов всех сил относительно точки 0. Формула для расчета будет иметь вид:

где    К – коэффициент  запаса;

R₁ и R₂ – соответствующие силы резания;

Р_з – сила закрепления;

f_оп=0,26 – коэффициент силы трения между зажимным устройствам и опорой находиться по справочной литературе (в нашем случае это сталь об сталь).

Значение коэффициента запаса надежности крепления следует выбирать дифференециально в зависимости от конкретных условий выполнения операции и способу закрепления заготовки. Его величину можно представить как произведение частных коэффициентов, каждый из которых отражает влияние определенного фактора. Следовательно:

К=К₁ К₂ К₃ К₄ К₅ К₆ К₇

К₁=1,5 гарантированный коэффициент запаса надежности;

К₂=1,2 коэффициент, учитывающий увеличение силы резания;

К₃=1,6 коэффициент, учитывающий увеличение силы резания вследствие затупления инструмента;

К₄=1,0 коэффициент, учитывающий прерывистость резания;

К₅=1,3 коэффициент непостоянства зажимного усилия;

К₆=1,0 коэффициент степени удобства расположения рукоятки;

К₇=1,5 коэффициент неопределенности из-за неровностей места контакта заготовки с опорным элементом.

К=1,5 1,2 1,6 1,0 1,3 1,0 1,5=5,6

Тогда мы имеем:

(Н)

5.3 Погрешность закрепления.

Суммарная погрешность закрепления 

,

где e_3Y - погрешность, вызванная контактными перемещениями в стыке заготовка – опора;

       e₃₀ – основная составляющая погрешности закрепления.

В нашем приспособление погрешность закрепления для горизонтальных размеров будет равна нулю. Так как соблюдается следующее условие при приложение силы закрепления размер, который необходимо выдержать будет перемещаться в той же плоскости, в которой будет действовать сила закрепления.

Однако для вертикальных размеров она будет иметь определенную погрешность. Произведем расчет данной погрешности.

Погрешность, вызванная  контактными перемещениями в  стыке заготовка опора.

- обусловлена изменением силы  закрепления от минимального Q_min до максимального Q_max значения.

Q_max - Q_min = DQ;

DQ следует принимать равной 0,1Q для механизированных приспособлений, оснащенных пневмо- или гидравлическими зажимными устройствами и 0,2Q для приспособлений с ручным закреплением заготовки (винтовые, эксцентриковые, клиновые и т.п.). Для механизированных приспособлений:

  Q_min = Q,

для ручных :

(Q_max + Q_min)/2 = Q

Q=19928 (Н)

Поэтому Q_min = Q=19928(Н)

Q_max - Q_min = DQ=19928 0,1=1992(Н)

Q_max=19928+1992=21920(Н)

Для призм:

Y=1/sin [

где - радиус изношенной поверхности призмы мм.

- так как обрабатываемая поверхность  расположена  с одной стороны. 

Таким образом:

Y=1/sin90

При этом:

Параметры шероховатости  базирующей поверхности призмы при расчете перемещений Y:

 мкм,  , ,K=0.82,a=0.695, , ,

, , .

Основная погрешность закрепления