Исследования использования металлорежущего оборудования, проведенные в последние годы, со всей очевидностью показали, что для обработки подавляющего большинства заготовок, оборудование должно подбираться не только с точки зрения обеспечения предъявляемых к нему технических требований, но и с точки зрения достижения наивысших экономических показателей проектируемой технологической операции.
Необходимо подчеркнуть, что быстрое совершенствование конструкций станков с ЧПУ изменяет область их экономичного применения и сдвигает ее в сторону уменьшения размеров операционных партий обрабатываемых заготовок. В частности, применение станков с оперативным управлением на базе микропроцессоров может оказаться экономичным уже при обработке нескольких штук заготовок. Кроме того, в этом случае при использовании высокоавтоматизированных станков с ЧПУ следует учитывать возможное сокращение потребности предприятия в дефицитной рабочей силе высокой квалификации, что в современных условиях очень важно.
Таблица 9 - Оборудование, применяемое в технологическом процессе
| Наименование операции | Тип станка | Мощность станка, кВт | Стоимость станка, руб. |
| Токарно-винторезная | 16Б05П | 11 | 500 000 |
| Токарная с ЧПУ | 16К20Ф3 | 10 | 800 000 |
| Вертикально-сверлильная с ЧПУ | 2Р188Ф2 | 3.7 | 780 000 |
2.6. Разработка технологических операций
Проектируя любой вариант операции, технолог стремится к снижению нормы времени, что достигается уменьшением основного и вспомогательного времени. Основным источником снижения нормы времени является такое построение операций, при котором открываются возможности для одновременного (совмещенного во времени) выполнения нескольких технологических переходов и совмещенного во времени выполнения вспомогательных переходов с технологическими.
За аналог разрабатываемой операции берем операции представленные в базовом технологическом процессе. В данных операциях для механической обработки поверхностей заготовки применяется универсальное оборудование, что увеличивает норму времени на обработку, увеличивает трудоемкость, а следовательно увеличивает себестоимость детали.
При анализе операций базового технологического процесса видна возможность объединения нескольких операций в одну с применением токарного станка с числовым программным управлением модели 16К20Ф3С39.
Паспортные данные:
Частота вращения шпинделя n, об / мин: 10…2000;
Диапазон подач SM, мм/мин: по оси координат x – 0,05…2800;
по оси координат z – 1…4000;
Наибольшая сила, допускаемая:
Механизмом продольной подачи – 8000Н;
Механизмом поперечной подачи – 3600Н;
Мощность привода главного двигателя – 11кВт;
Диапазон регулирования частоты вращения электродвигателя с постоянной мощностью (в об/мин) – 1500…4500.
В разрабатываемой операции планируем произвести черновую обработку поверхности Æ100g6, черновую обработку отверстия Æ75M7, обработку внутренней канавки. Резцы (оправки) применяем наименьшей технологически возможной длины и наибольшего технологически допускаемого сечения.
При базировании детали на станке применяем трехкулачковый патрон.
Операция № 050 токарная с ЧПУ;
Содержание операции:
1. Установить (снять), закрепить заготовку.
2. Выставить координаты нулевой точки.
3. Установить и проконтролировать перфоленту.
4. Подрезать торец, выдерживая размер Æ 82,5 -0,4.
5. Точить поверхность Æ 103,54, выдерживая размер 43±0,2 .
6. Подрезать торец, выдерживая размер 43±0,2.
7. Сверлить отверстие Æ 60+0,3 , напроход
8. Расточить поверхность Æ71+0,4 до Æ73+0,3, выдерживая размер 17±0,1.
9. Расточить отверстие Ø 65+0,3
2.7. Расчет припусков на обработку и операционных размеров
Таблица 10 - Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам наобработку поверхности диаметром 70 g6.
| Тех. переходы обработки поверхности ǿ 70g6 | Элементы припуска, мм | Расчетный припуск, 2zmin | Расчетный размер dр, мм | Допуск δ, мм | Предельный размер | Предельные значения | ||||
| Rz | Т | p | dmin | dmax | 2minпр | 2maxпр | ||||
| Заготовка | 150 | 200 | 1160 | 73,54 | 3000 | 73.54 | 76.54 | |||
| Обтачивание:Черновое | 500 | 50 | 70 | 3020 | 70,52 | 350 | 70,52 | 70,87 | 3020 | 5760 |
| Обтачивание:Чистовое | 00 | 30 | 46 | 340 | 70,18 | 140 | 70,18 | 70,32 | 340 | 550 |
| Обтачивание:Тонкое | 5 | 15 | 212 | 69,99 | 19 | 69,99 | 69,971 | 214 | 332 | |
Расчет произведем согласно методике представленной в [5]
p3 = ρ2см + ρ 2эксц (9)
По ГОСТ 7505 – 74 ρсм = 1,0 мм; ρэксц = 0,6 мм.
ρ3 = √12 + 0,62 = 1,16 мм = 1160 мкм
Остаточное пространственное отклонение:
после чернового обтачивания p1 = 0,06 * 1160 = 70 мкм;
после чистового обтачивания p2 = 0,04 * 1160 = 46 мкм;
Расчет минимальных значений припусков производим, пользуясь основной формулой
2 zmin = 2*(Rzi-1 + Ti-1 + pi-1)., (10)
где Rzi-1 - высота микронеровностей, оставшихся от предшествующей обработки; по табл. 6.3 и 6.5 [5]
Тi-1 – толщина дефектного слоя, оставшегося от предшествующей обработки, по табл. 4.3 и 4.5 [5]
pi-1 – суммарное значение пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей, оставшихся от предшествующей обработки.
Минимальный припуск:
под черновое обтачивание
2zmin 1 = 2 * (150 + 200 + 1160) = 3020 мкм;
под чистовое обтачивание
2zmin 2 = 2 * (50 + 50 + 70) = 340 мкм;
под тонкое точение
2zmin 4 = 2* (30 + 30 + 46) = 212 мкм.
"Расчетный размер dp" заполняется, начиная с конечного (чертежного) размера путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода:
dp3 = 69.966 + 0.212 = 70.178 ≈ 70.18 мм;
dp2 = 70.18 + 0.34 = 70.52 ≈ 70.52 мм;
dp3 = 70.52 + 3.020 = 73.54 ≈ 73.54 мм.
Записав в соответствующей графе расчетной таблицы значения допусков на каждый технологический переход и заготовку, в графе "Наименьший предельный размер" определим их значения для каждого технологического перехода, округляя расчетные размеры увеличением их значений. Округление производим до того же знака десятичной дроби, с каким он дан допуск на размер для каждого перехода. Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру:
dmax3 = 69.966 + 0,022 = 69,988мм;
dmax2 = 70.18 +0,14 = 70,32 мм;
dvax1 = 70.52 + 0,35 = 70,87 мм;
dmax3 = 73,54 + 3,0 = 76,54 мм.
Предельные значения припусков Zпрmax определяем как разность наибольших предельных размеров а, Zпрmin– как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов:
2zпрmax3 = 70,32 – 69,988 = 0,332 мм = 332 мкм;
2zпрmax2 = 70,87 – 70,32 = 0,55 мм = 550 мкм;
2zпрmax1 = 76,54 – 70,87 = 5,67мм =5670 мкм;
2zпр min3 = 70,18 - 69,966 = 0,214мм = 214 мкм;
2zпр min2 = 70,52 - 70,18 = 0,34 мм = 340 мкм;
2zпрmin1 = 73,54 – 70.52 = 3.02 мм = 3020 мкм.
2.8. Расчет режимов резания и нормирование операций
Определим режимы резания и нормы времени на вертикально-сверлильную операцию [9].
Глубина резания при сверлении: t = 0,5D = 0,5 * 8 = 4 мм
Глубина резания при центровании: t = 0,5D = 0,5 * 5 = 2,5 мм
Подача при центровании: S = 0,11 мм/об (определим по табл.25)
Подача при сверлении: S = 0,16 мм/об (определим по таблице 25)
Скорость при центровании и сверлении определяется по формуле:
υ = (Сυ Dq / Тm sy)Кυ (11)
Значения коэффициентов Сυ и показателей степени для центрования выбираем по таблице 28, 30. Сυ = 27,6; q = 0,25; y = 0,19; m = 0,125
Кυ = Кmυ Кuυ Кlυ, (12.)
где Кmυ – коэффициент, на обработку материала; (по таблице 4)
Кuυ – коэффициент, на инструмент материала; (по таблице 6)
Кmυ – коэффициент, учитывающий глубину сверления; (по таблице 31)
Полученные значения подставляем в формулу (12.)
υ = (27,6 * 50,25 / 200,125 * 0,110,19) * 1 = 36,6 м/мин
По установленной скорости резания определяем число оборотов шпинделя по формуле:
n = 1000υ / πD, (13)
где υ – расчетная скорость, м/мин;
D – диаметр обрабатываемого отверстия, мм.
n = 1000 * 36,6 / 3,14 * 5 = 2331
По паспортным данным станка n принимаем 2300
Значения коэффициентов Сυ и показателей степени для сверления выбираем по таблице 28, 30. Сυ = 25,3; q = 0,25; y = 0,19; m = 0,125
Кυ = Кmυ Кuυ Кlυ, (14)
где Кmυ – коэффициент, на обработку материала; (по таблице 4)
Кuυ – коэффициент, на инструмент материала; (по таблице 6)
Кmυ – коэффициент, учитывающий глубину сверления; (по таблице 31)
Полученные значения подставляем в формулу (12)
υ = (25,3 * 6,40,25 / 200,125 * 0,160,19) * 1 = 35,91 м/мин
По установленной скорости резания определяем число оборотов шпинделя по формуле (13)
n = 1000 * 35,91 / 3,14 * 5 = 1786
По паспортным данным станка n принимаем 1700
Значения коэффициентов Сυ и показателей степени для зенкерования выбираем по таблице 29, 30. Сυ = 19,2; q = 0,2; y = 0,4; m = 0,125