Исследование и проектирование червячной фрезы с комбинированной передней поверхностью (стр. 6 из 13)
Рассчитаем, какой процент брака будет возможен при вибрационной и обычной правке. Расчет произведем, как показано в [15]. Для этого рассчитаем среднеквадратичное отклонение:
, гдеr- частость в интервале
D - остаточная погрешность, вычисляется по формуле:
, гдеli- середина интервала
- среднее арифметическоеВ нашем случае:
sОП=0,061 мкм
sВП=0,0158 мкм
Коэффициент точности вычисляется по формуле:
ТП=d/6s , где
d - допуск на изготовление детали. В нашем случае т. к. допуска как такового нет, величину заменяющую допуск можно найти по формуле:
, гдеА=0,63 – критическая шероховатость, определяемая для обеих случаев по чертежу.
Тогда:
dОП=2*(0,63-0,469)=0,322 мкм
dВП=2*(0,63-0,528)=0,204 мкм
Отсюда, коэффициент точности:
ТП.ОП=0,322/0,061*6=0,88
ТП.ВП=0,204/0,0158*6=2,15
Далее необходимо рассчитать коэффициент смещения:
, гдеlcp=(Анаиб.+ Анаим.)/2, где
Анаиб. и Анаим. – соответственно наибольший и наименьший размер в выборке
lcp.оп=(0,6+0,37)/2=0,485
Еоп=(0,485-0,469)/0,322=0,05
lcp.ВП=(0,5+0,56)/2=0,53
ЕВП=(0,53-0,528)/0,204=0,01
Теперь по табл. 2 в [15] определим вероятность появления брака.
Доля вероятного брака для обычной правки:
РОП=1,3%
Доля вероятного брака для вибрационной правки:
РВП=0%
В данном случае для вибрационной правки вероятность появления брака очень мала и практически ее можно рассматривать как равной нулю, но коэффициент точности больше, а коэффициент смещения наоборот меньше, в случае с вибрационной правкой, что говорит о более высоких показателях качества.
Аналогичным образом рассчитаем Тп, Е и вероятность появления брака для обычной правки и вибрационной для всех измерений. Рассчитанные значения представим в таблице 3.4.
Таблица 3.4.
| № | Обычная правка | Вибрационная правка | ||||
| подгруппы | Тп | Е | возможная доля брака, % | Тп | Е | возможная доля брака, % |
| 1 | 1,73 | 0,04 | 0 | 1,52 | 0,04 | 0,01 |
| 2 | 2,17 | 0,05 | 0 | 2,17 | 0,002 | 0 |
| 3 | 2,78 | 0,005 | 0 | 1,94 | 0,08 | 0 |
| 4 | 1,74 | 0,01 | 0 | 1,84 | 0,05 | 0 |
| 5 | 1,12 | 0,1 | 0,4 | 1,29 | 0,07 | 0,06 |
| 6 | 0,88 | 0,05 | 1,3 | 2,15 | 0,01 | 0 |
Как видно из таблицы 3.4 вероятность появления брака, в шестом измерении для обычной правки круга превышает показатели установленные ГОСТом в 5 раз. В общем, следует отметить, что средние показатели доли ожидаемого брака также ниже при вибрационной правке и практически во всех измерениях они приближаются к нулю.
Для проведения более глубокого статистического анализа построим контрольные карты, применяемые в производстве, а именно, карты Шухарта с использованием количественных данных. Для построения карты размахов (R-карты) воспользуемся формулами, взятыми из ГОСТ Р 50779.42-99, для случаев, когда стандартные значения не заданы.
Верхняя контрольная граница:
Нижняя контрольная граница:
Значения коэффициентов D3 и D4, берем по ГОСТ Р 50779.42-99. Так как у нас 32 наблюдения в каждой подгруппе, то:
D3=0,46; D4=1.545
Отсюда:
UCLОП=1,545*0,165=0,255
UCLВП=1,545*0,122=0,185
LCLОП=0,46*0,165=0,076
LCLВП=0,46*0,122=0,055
Теперь, по полученным данным строим контрольную R-карту и Х-карту, где контрольные границы не будем вычислять, так как верхняя граница задана (необходимая шероховатость 0,63мкм), а нижнюю контрольную границу для параметров шероховатости поверхности вычислять нецелесообразно (чем меньше, тем лучше). Как видно из расчетов и общего вида R-карты (рис. 3.2), параметры шероховатости при вибрационной правке имеют более стабильные показатели (средний размах меньше в 1,35 раз). На основе этого можно сделать вывод, что данный метод правки особенно оправдано применять на тех операциях шлифования, где необходимо получать как можно более однородные показания шероховатости, например, на операциях заточки по передней поверхности инструментов.
Если посмотреть на средние значения Ra (табл. 3.1), то видно, что при обычной правке они несколько ниже. Кроме того, анализ контрольной карты показывает, что в процессе износа алмазных инструментов показатели шероховатости поверхности, при вибрационной правки имеют тенденцию к стабилизации, а при обычной правке, наоборот. Необходимо также заметить, что для обычной правки на R-карте мы наблюдаем повышающийся тренд (критерий №3 по ГОСТ Р 50779.42-99), это говорит о статистически неуправляемом процессе. То есть, что при дальнейшем износе инструментов (обычная правка) точки на R-карте будут приближаться к верхней контрольной границе (линия UCL), что, в свою очередь, повлечет за собой повышение вероятности появления брака в процессе шлифования (см. приложение 5).
В общем случае, можно сделать вывод, что процесс шлифования при обычной правке – является статистически неуправляемым процессом, качество шлифованных поверхностей становится непредсказуемым с износом шлифовального круга. Это явление можно объяснить разным количеством режущих микрокромок на зерне абразива до обработки и после правки обычным способом. Шлифование же с вибрационными колебаниями при правке круга, сохраняет среднее количество микрокромок неизменным в процессе эксплуатации абразивного инструмента. Что, соответственно, делает данный вид правки более предпочтительным, особенно в свете сегодняшней борьбы за качество крупнейших отечественных машиностроительных заводов.
Результаты расчетов наглядно изображены в приложении 5.
4. Проектирование операционной технологии обработки зубьев
Разработку технологического процесса произведем на операции шлифования затылка фрезы, шлифования передней поверхности и формирования подточки на передней поверхности. Остальные операции по изготовлению червячной фрезы будут аналогичны применяемым на ВАЗе в инструментальном производстве. Для выбора оборудования необходимо определить тип производства. Годовая программа выпуска 50 штук, на основании этого, с учетом трудоемкости изготовления червячной фрезы, тип производства определяем как мелкосерийный.
4.1 Маршрут обработки
При определении маршрута обработки на операциях шлифования, необходимо знать параметры заготовки на предшествующих операциях. Представим операционную технологию обработки зубьев на примере червячной фрезы с рассчитанными параметрами в главе 2 (m=2.5мм). После операций фрезерной обработки заготовка получилась по 12 квалитету, с шероховатостью Ra 5. Далее, параметры шероховатости с обозначением номеров поверхностей (рис.4.1), обрабатываемых на данной операции, и наименование операций сведем в таблицу 4.1.
Таблица 4.1.
| № | Наименование операции,с указанием обрабатываемых поверхностей | Номерповерхности | ШероховатостьRa |
| 150 | Предварительное шлифование профиля | 1, 2, 3 | 1,25 |
| 155 | Окончательное шлифование профиля | 1, 2, 3 | 0,2 |
| 160 | Предварительная заточка по передней поверхности | 4 | 1,25 |
| 165 | Окончательная заточка по передней поверхности | 4 | 0,2 |
| 170 | Шлифование подточки | 5 | 0,2 |
4.2 Выбор оборудования и инструмента
Оборудование выбираем, универсальное, т.к. производство мелкосерийное (табл.4.2). Инструмент принимаем на основе [10]. Для шлифования быстрорежущей стали, принимаем абразивные круги на керамической связке, марка зерна корунд белый и монокорунд. Только на операции шлифование подточки возьмем эльборовый круг на органической связке. Диаметр шлифовального круга на операции затылования принимаем на основе геометрического моделирования в среде AutoCAD.
Таблица 4.2.
| Операция | Обор. | Инструмент |
| Предварительная шлифовальная | HSF-33B | ПП80х10х20 44А40НСМ26К5 |
| Окончательная шлифовальная | HSF-33B | 1А180х10х20 ЛО863/50100К6 |
| Предварительная заточная | 3Б663ВФ2 | Т150х40х32 44А40НСМ26К5 |
| Окончательная заточная | 3Б663ВФ2 | Т150х40х32 44А10НСМ26К5 |
| Плоскошлифовальная | 3Б663ВФ2 | 12А2150х40х32х5 ЛО63/50100Б1 |
4.3 Расчет режимов резания
150 Предварительное шлифование профиля зуба фрезы.
Шлифование производиться на резьбошлифовальном станке HSF-33B, кругом ПП80х10х20 44А40НСМ26К5.
По диаметру круга и паспортным данным станка назначаем скорость резания v=30 м/с.
Определим частоту вращения круга:
n=1000*V*60/p*D, где
D=80 мм – диаметр шлифовального круга
Отсюда:
n=1000*30*60/3,14*80=7165 об/мин
По рекомендациям, изложенным в [11] назначаем режимы резания:
Частота вращения заготовки nи=10 об/мин
Подача S0=0,04 мм/об
Тогда машинное время определяется по формуле:
ТМ=Nп*i*Z1/nи , где
Z1=10 – число зубьев фрезы на одной рейке
i – количество проходов:
i=D/S0, где
D=0,2 мм – припуск под шлифовку
i=0.2/0.04=5
Так как обработка ведется в 2 технологических перехода, то Nп=2