Таблица 3.1 — Сравнительный анализ производителей металлорежущего инструмента.
Фирма-производитель.
Обрабатываемый материал.
ОбработкаИнструментSandvikУглеродистые и легированный стали, нержавеющие стали, чугун, цветные металлы, жаропрочные, титановые сплавы, материалы высокой твердости.
Обдирочная, черновая, получистовая чистовая. Токарный, сверлильный, фрезерный, инструмент для нарезания резьбыHoffmanУглеродистые и легированный стали, нержавеющие стали, алюминий, чугун, цветные металлы, материалы высокой твердости.
Обдирочная, черновая, получистовая чистовая. Токарный, сверлильный, фрезерный, инструмент для нарезания резьбыNikkotoolsУглеродистые и легированный стали, нержавеющие стали, чугун, цветные металлы, жаропрочные титановые сплавы, материалы высокой твердости. Обдирочная, черновая, получистовая чистовая. Токарный и фрезерный корпусной инструмент.
Цена инструмента складывается из цены державки и цены пластинки (для составного инструмента). Цены на пластинки могут варьироваться в диапазоне от 500 руб. до 1500 руб., цена державки — от 3000 руб. до 14 000 руб. и более.
Цена монолитного инструмента находится в пределах от 800 руб. (например, метчики) до 25 000 руб. (например, концевые фрезы). 3.3 Выбор инструмента.
Как видно из таблицы 3.1производители металлорежущего инструмента схожи по характеристикам. Выбор одного или другого производителя может быть основан на их территориальной доступности (меньшие затраты на доставку). Наиболее распространенным инструментом в России является инструмент фирмы Sandvik. Так же в пользу этой фирмы можно сказать и то, что предлагаемая ею номенклатура более разнообразна. Таким образом, делаем выбор в пользу шведской фирмы Sandvik. Для поставленной задачи применяем резцы с пластинками из высокопроизводительного твердого сплава — H13A (без покрытия). Обладает высокой износостойкостью и прочностью, а также обеспечивает остроту режущей кромки. Деталь обрабатывается начерно, предварительно и начисто. Для черновой обработки выбираем следующий инструмент:
Резец с пластинкой из H13A (без покрытия). ГеометрияSMR (в соответствии с каталогом производителя) представлена на рисунке 1.16:Рисунок 1.16 — Геометрические параметры чернового резца.
Передний угол γ=-5°. Угол отрицательный, так как обработка черновая (возможна ударная нагрузка или неравномерный припуск). Преимущество таких резцов на обдирочных работах заключается в том, что удары воспринимаются не режущей кромкой, а всей передней поверхностью[1]. Главный задний угол α=7° для реализации резания этот угол всегда должен быть положительным. Выбор значения этого угла зависит от свойств обрабатываемого и инструментального материалов. Для данного сочетания (обрабатываемый материал — сталь 40Х, инструментальный материал — кубический нитрид бора) оптимальное значение — α=7°. Главный угол в плане φ=95°. Используется пластинка ромбовидной формы из-за формы обрабатываемой поверхности (необходимость обработки разных диаметров) Вспомогательный угол в плане φ'=25°.Оказывает влияние на чистоту обработки. Рекомендуемые значения φ'=10−30° [10]. Угол наклона главной режущей кромки λ=5°(рисунок 1,17).
Черновая обработка, поэтому угол положительный. Он определяет условия врезания лезвия в заготовку, прочность его вершины и направление схода стружки (стружка сходит в направлении обработанной поверхности. При этом первоначальный контакт лезвия с заготовкой осуществляется точкой, несколько удаленной от вершины резца, и, значит, уменьшается интенсивность динамических напряжений в лезвии). Рисунок 1.17 — Угол наклона главной режущей кромки при черновой обработке.
Радиус при вершине резца r=0,4 мм. Большой радиус при вершине резца обеспечивает большую прочность режущего клина, но в этом случае увеличивается склонность к вибрациям, становится неудовлетворительным стружкоформирование, снижается время стойкости инструмента [7]. И так как это черновая обработка и снимается относительно большой объем металла (припуск t=1,5 мм), то наличие вибраций может привести к большим погрешностям обработки. Поэтому, радиус при вершине резца выбирается меньшим по сравнению с радиусом чистового резца. Для получистовой и чистовой обработки выбираем следующий инструмент:
Резец с пластинкой из твердого сплава H13A (без покрытия). ГеометрияSM (в соответствии с каталогом производителя) представлена на рисунке 1.18:Рисунок 1.18 — Геометрические параметры чистового и получистового резца.
Передний угол γ=0°. Обработка получистовая и чистовая, но обрабатывается труднообрабатываемый титановый сплав. При положительном значении угла прочной лезвия будет меньше [1]. Главный задний угол α=7° для реализации резания этот угол всегда должен быть положительным. Выбор значения этого угла зависит от свойств обрабатываемого и инструментального материалов. Для данного сочетания (обрабатываемый материал — сталь 40Х, инструментальный материал — кубический нитрид бора) оптимальное значение — α=7°. 3.4 Акт о выборе металлообрабатывающего инструмента.
Акт о выборе инструмента.
По результатам проведенного анализа выбран инструмент фирмы Sandvik. Для чистовой, получистовой выбираются пластинки одного типа, для черновой обработки с выбирается пластина другого типа.
Черновая обработка.
Чистовая и получистовая обработка.
ПластинкаCNMM 16 06 08-QRПластинкаRCMT 10 T3 M0-SMМатериал пластинки Н13А (без покрытия) Материал пластинки Н13А (без покрытия) Державка SCLCR/L 0808K 06-SДержавка SRSCR/L 3225P 05Глубина резания t=3,0 мм.
Глубина резания t=0,25 и 1,5 мм.
Подача S=0,5 мм/об.
Подача S=0,10 и 0,25 мм/об.
Скорость резанияV=25 м/мин.
Скорость резанияV=100 и 60 м/мин.
ИнструментПластинка для обработки.
ДержавкаСтоимость пластинок 2086,00 руб. Для черновой обработки.
Для получистовой и чистовой обработки1113,00 руб.
973,00 руб. Стоимость державки25 300,00 руб. Для черновой обработки.
Для получистовой и чистовой обработки13 450,00 руб.
11 850,00 руб. Общая стоимость инструмента27 386,00 руб.Руководитель группы главный технолог Д.С. Арович__________________(подп.).
4 ОТЧЕТ О ПРОДЕЛАННОЙ РАБОТЕОтчето проделанной работе.
За период с 1.01 по 15.01 было выполнено следующее:
Машиностроительное предприятие запланировало закупку современных станков с ЧПУ для производства валов из титанового сплава ВТ5с пределом прочности при растяжении 800 МПа. Была поставлена задача — подобрать для предприятия необходимое оборудование и инструмент. С этой целью была создана группа аналитиков из числа инженеров, работающих на данном предприятии, во главе с руководителем группы. В состав группы входят:
Таблица 4.1 — Состав аналитической группы.
Состав аналитической группы№ФИОСтаж работы.
ДолжностьОтдел (цех).
1Авоськин Алексей Иванович 6 года.
Технолог512Коротков Илья Тимофеевич15 лет.
Конструктор583Аваров Алексей.
Викторович8 года.
Инженер584Уваров Александр Винкторович2 года.
Менеджер МТО435Аксенова Наталья.
Викторовна7 лет.
Начальник отдела МТО53Руководитель аналитической группы6Арович Дмитрий Сергеевич12 лет.
Главный технолог51После проведения анализа поставленной задачи выбран металлообрабатывающий инструмент фирмы Sandvik. Выбор данного производителя основан, но том, что другие производители (для сравнения были представлены немецкая фирма Hoffman и итальянская фирма Nikkotools) территориально менее доступны для рассматриваемого предприятия (т.е. затраты на доставку будут больше).А так же предлагаемая ими номенклатура инструмента менее разнообразна. По остальным параметрам (обрабатываемый материал, стоимость и пр.) инструмент рассмотренных производителей существенно не отличается. Заданная деталь обрабатывается начерно, предварительно и начисто. Параметры инструмента и режимы обработки представлены в табл. 4.
2.Таблица 4.2 — параметры инструмента и режимы обработки.
Черновая обработка.
Чистовая и получистовая обработка.
ПараметрЗначение.
ПараметрЗначение.
ПластинкаTCGW110301S01020FПластинкаRCMT 10 T3 M0-SMМатериал пластинки.
Н13А (без покрытия) Материал пластинки.
Н13А (без покрытия) Державка.
С3-STJCR/L-22 040;11-B1ДержавкаSRSCR/L 3225P 05Передний угол γ-5°Передний угол γ0°Задний угол α7°Задний угол α7°Угол наклона главной режущей кромки λ5°Угол наклона главной режущей кромки λ-Главный уголв плане φ95°Главный уголв плане φ-Вспомогательный угол в плане φ'25°Вспомогательный угол в плане φ'-Толщина пластины s3,18 мм.
Толщина пластины s2,58 мм.
Радиус при вершине r0,4 мм.
Радиус при вершине r-Параметры режимов.
Глубина резания t3,0 мм.
Глубина резания t0,25 и 1,5 мм.
Подача S0,5 мм/об.
Подача S0,10 и 0,25 мм/об.
Скорость резания V25 м/мин.
Скорость резания V100 и 60 м/мин.
В ходе анализа представленного на рынке оборудования выбран металлообрабатывающий токарно-револьверный станок HaasST-30SS с числовым программным управлением. Для сравнения были рассмотреныстанки: многофункциональный токарный обрабатывающий центр Т-7iМ фирмы Leadwell (Тайвань), токарный станок с универсальным ЧПУ COMPACT 330 GP фирмы KNUTH (Германия), токарный станок с ЧПУ модели МК7702 ОАО «Красный пролетарий» (Россия).Для выбора оборудования учитывались критерии многофункциональности (возможность выполнения на станке фрезерных операций) — оборудование фирм KNUTH и ОАО «Красный пролетарий» не обладают такой возможностью; критерий обеспечения требуемой точности (необходимость получения 6-го квалитета и шероховатости Ra1,25 мкм) — по данному параметру все станки подходят; критерий производительности — станок фирмы Haas лучше (больше мощность оборудования, емкость инструментального магазина, время смены инструмента и пр.); критерий стоимости — наибольшая стоимость у станка LeadwellТ-7iМ (Тайвань), наименьшая стоимость у станка МК7702 (Россия). Также рассматривались критерии надежности и простоте в работе — по ним все станки подходят. Выбранное оборудование имеет следующие технические характеристики:
Таблица 4.3 — Технические характеристики оборудования.
ПараметрыЗначение.
Максимальный диаметр обработки, мм527Максимальная длина обработки, мм660Диаметр патрона, мм254Максимальный диаметр прутка, мм76Частота вращения шпинделя, об/мин4500.
Мощность шпинделя, кВт22,4Инструментальный револьверVDI/BOTЁмкость инструментального магазина, шт.24Время смены инструмента, с2Точность позиционирования, мм±0,0050.
Повторяемость позиционирования, мм±0,0025.
Габариты станка (длина-ширина-высота), мм4369×2337×2108.
Масса станка, кг6033.
Руководитель группы Главный технолог.
Д.С. Арович___________________(подп.)СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВШатерин, М. А. Технология конструкционных материалов[Текст]: учебное пособие для вузов / М. А. Шатерина. — СПб.: Политехника, 2005. — 597 с.: ил.;Коротких, М. Т. Процессы формообразования. Обрабатывающее и измерительное оборудование [Текст]: учебное пособие / М. Т. Коротких, Д. Ю. Кряжев, СПб: Издательство СПбГПУ, 2007. 223 с: ил.
120;Зубченко, А. С. Марочник сталей и сплавов [Текст]/ А. С. Зубченко, М. М. Колосков, Ю. В. Каширский и др. Под общей ред. А. С. Зубченко, 2-е изд., доп. и испр.- М.: Машиностроение, 2003. 784 с.: ил.;Корягин, С. И. Способы обработки материалов [Текст]: учебное пособие / С. И. Корягин, И. В. Пименов, Калинингр. ун-т -.
Калининград, 2000. — 448 с.;Косилова, А. Г. Справочник технолога-машиностроителя [Текст] В 2 т. Т.2 / А. Г. Косилова, Р. К. Мещеряков. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1986.
496 с., ил.;Токарные инструменты. Режущие инструменты от SandvikCoromant. 2012. С. 97−104.;Точение материалов высокой твердости пластинками из CBN. 2012. С.6;Сборный режущий инструмент HoffmanGroup: [Электронный ресурс].
URL:
http://www.hoffmann-group.com/ru/produkcija/2-sbornyi-rezhushchii-instrument.html (Дата обращения 01.
10.2014);Каталог металлорежущего инструмента: [Электронный ресурс]. URL:
http://www.irlen.ru/templates/irlen/images/buklets/Nikkotools_2014.pdf (Дата обращения 01.
10.2014);Технология конструкционных материалов: [Электронный ресурс]. URL:
http://www.micromake.ru/old/tkmbook/tkm4.htm (Дата обращения: 01.
10.2014);Основы теории резания металлов: [Электронный ресурс]. URL:
http://turner.narod.ru/dir1/teoria7.htm (Дата обращения 01.
10.2014);Основы теории резания металлов. Выбор режимов резания: [Электронный ресурс]. URL: tehinfor.ru/s3/rezanie.html (Дата обращения 01.
10.2014);International Haas Automation Inс: [Электронныйресурс]. URL:
http://int.haascnc.com/home.asp?intLanguageCode=1033 (Дата обращения 01.
10.2014);ИРЛЕН Инжиниринг. Металлообрабатывающее оборудование и Оснастка: [Электронный ресурс]. URL:
http://www.irlen.ru/produktsiya/stanki-s-chpu.html (Дата обращения 01.
10.2014);КНУТ ЭКВИПМЕНТ: [Электронный ресурс]. URL:
http://knuth-equip.ru/products/lathes/ (Дата обращения 01.
10.2014);ОАО «КП» Производство промышленных токарных станков, станков с ЧПУ: [Электронный ресурс]. URL:
http://www.aokp.ru/mk7702.html (Дата обращения 01.
10.2014).ПРИЛОЖЕНИЕ АГруппы обрабатываемых материалов.
Таблица А1 — Группы обрабатываемых материалов по ISO№Обозначение группы.
МатериалОписание группы1PСталь.
Самая большая по составу группа материалов, включающая различные сорта стали — от нелегированных до высоколегированных, включая стальные отливки, ферритную и мартенситную нержавеющую сталь. Как правило, материалы данной группы имеют хорошую обрабатываемость, но это зависит от твёрдости стали и процентного содержания в ней углерода.
2MНержаве-ющая сталь.
Сплавы с содержанием хрома не менее 12%; некоторые сплавы могут содержать никель и молибден. Различают различные виды нержавеющей стали. Например, ферритная, мартенситная, аустенитная и аустенитно-ферритная (дуплексная) сталь. Характерной особенностью для обработки всех этих сталей является интенсивный термический износ режущих кромок, износ в виде образования проточин и наростообразования.
3KЧугун.
В отличие от стали, дает короткую, сыпучую стружку. Серые чугуны (GCI) и ковкие чугуны (MCI) обрабатываются довольно легко, а чугун с шаровидным (NCI) и вермикулярным (CGI) графитом и отпущенный ковкий чугун (ADI) поддаются обработке сложнее. В состав любого чугуна входит карбид кремния (SiC), что определяет абразивный характер износа режущей кромки.
4NЦветные металлы.
Алюминий, медь, латунь и другие цветные металлы гораздо мягче черных. Алюминий с 13% содержанием кремния является очень абразивным материалом. В общем цветные металлы обрабатывают инструментом с острыми режущими кромками с высокой скоростью резания и продолжительным периодом стойкости.
5SЖаропроч-ные сплавы.
К данной группе относится большое число высоколегированных материалов на основе железа, никеля, кобальтаи титана. Все они достаточно вязкие, поэтому их обработка сопровождается наростообразованием на инструменте и выделением большого количестватепла, к тому же для них характерно упрочнение в процессе резания. По свойствам данные сплавы схожи со сталями группы ISO M, но они гораздо труднее поддаются резанию, что объясняет небольшой срок службы режущих пластин.
6HМатериа-лы высокой твердости.
В эту группу входят стали твёрдостью 45−65 HRС, а также отбелённый чугун твёрдостью 400−600 HB. Высокое значение твёрдости делает их трудно поддающимися обработке. Эти материалы в процессе резания выделяют много тепла и очень абразивны по отношению к режущей кромке.
