Обработка заготовок резанием на металлообрабатывающем станке

Курсовая работа Обработка заготовок резанием на металлообрабатывающем станке

1. ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ, ПЕРЕДОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПЕРЕДОВЫЕ ПРИЕМЫ ТРУДА

1.1 Геометрия резцов для высокопроизводительного резания

1.2 Конструкция резцов для высокопроизводительного резания

1.3 Приспособления для отвода стружки

2. РАСЧЕТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Краткая характеристика изделия и его назначения

2.2 Выбор оборудования и его краткая характеристика

2.3 Выбор баз и приспособлений

2.4 Режущий и измерительный инструмент

2.5 Технология и расчет режимов резания

2.6 Технология и расчет режимов резания

3. НАУЧНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

3.1 Экономическая эффективность обработки

3.2 Безопасные приемы работ и охрана труда

3.3 Рациональная организация рабочего места ЛИТЕРАТУРА резец деталь втулка стружка токарь

Станочник — одна из ведущих профессий в машиностроении и в металлообработке. Постоянно растущее требования к быстроходности и надежности машин обуславливают необходимостью повышения точности и качества обработки детали машин, что во многом зависит от квалификации и технической подготовки станочника.

Самая массовая профессия среди станочников — токарь. Различают следующие группы токарных специальностей: токарь-универсал, токарь-карусельщик, токарь-револьверщик, токарь-расточник и др.

Для изготовления детали машин применяют различные материалы: сталь, чугун, алюминий, бронзу, дерево, пластмассу и т. д.

Станочнику необходимо выполнять расчеты режимов резания при выполнении обработки детали машин. Квалифицированный станочник должен знать устройство металлорежущих станков, правила их наладки и проверки на точность, правила управления крупными станками, устройство и назначение применяемых приспособлений для обработки. Знать устройство, назначение и правила пользования измерительными инструментами, знать геометрию и правила заточки режущего инструмента, изготовление инструментальных сплавов и стали, основные свойства обрабатываемого материала.

Использование в станкостроении научно-технических достижений в области резания металлов, электроники, электротехники позволила создать высокопроизводительные станки с ЧПУ, отличающихся высоким уровнем автоматизации.

Станочник должен изучить и освоить передовые методы работы, овладеть практикой использования высокопроизводительного инструмента и использование новой техники.

1. ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ, Передовые технологии и передовые приемы труда

Основные сведения о высокопроизводительном точении Резцы, оснащенные твердыми сплавами, допускают значительно большие скорости резания по сравнению с резцами из быстрорежущей стали. Высокая твердость, теплостойкость и износостойкость современных твердых сплавов способствовали внедрению в машиностроение обработки металлов с большими скоростями резания. В настоящее время часто применяется точение на скоростях 150—1000 м/мин, в отдельных случаях скорости резания могут быть и выше.

При работе на больших скоростях резания, во-первых, значительно увеличивается количество выделяющегося тепла и, во-вторых, сокращается время на его отвод. Вследствие этого происходит сильное нагревание стружкой рабочей части режущего инструмента; температура ее при скоростном резании может достигать 800— 1000° и выше. Так как резцы из быстрорежущей стали теряют режущие свойства при значительно меньшей температуре (560—600°), то они оказываются не пригодными для скоростного резания. Этому требованию вполне удовлетворяет инструмент, режущая часть которого оснащена пластинками твердого сплава, допускающего работу при 900—1000°. Удовлетворяют этому требованию также и резцы, оснащенные минералокерамическими пластинками, температурная стойкость которых равна 1100—1200°.

1.1 Геометрия резцов для высокопроизводительного резания

Передний угол резца. Для предотвращения выкрашивания режущей кромки резца ее требуется упрочнить, иначе она выкрошится и выломается раньше, чем успеет затупиться. С этой целью передний угол у твердосплавных резцов выбирают меньшим, чем у резцов из быстрорежущей стали. При обработке очень твердых и закаленных сталей, а также при прерывистой ударной работе применяют даже отрицательные передние углы г = (-5) — (-10°).

На рис. 56, а показан резец с положительным передним углом, а на рис. 56, б — с отрицательным. Из сопоставления этих резцов видно, что у резца с отрицательным передним углом угол заострения в больше, чем у резца с положительным углом. Это повышает его прочность и улучшает отвод тепла от режущей кромки в тело резца. Кроме того, у резца с положительным передним углом (рис. 56, а) центр давления стружки находится в точке а. Стрелкой показано направление силы Р давления стружки на резец. Эта сила стремится изогнуть и сколоть конец пластины вместе с режущей кромкой. У резца с отрицательным передним углом (рис. 1) центр давления отодвигается от режущей кромки в точку b. Сила Р в этом случае стремится прижать пластину к телу резца. Такое направление силы весьма благоприятно для пластины твердого сплава.

Однако из сказанного не следует делать вывода, что применение резцов с отрицательным передним углом целесообразно во всех случаях скоростного резания. Опыт лучших токарей-скоростников, а также исследования наших ученых показали, что резцы с отрицательным передним углом следует применять только при скоростном точении и растачивании твердой стали (у_b > 80 кг/мм²), при скоростной обработке стальных деталей по окалине и корке (штамповки, поковки и литье), при точении закаленных сталей и при обработке прерывистых поверхностей, когда резец подвергается ударам. Резец, имеющий положительный передний угол, воспринимает удар вершиной (рис. 2, а), поломка пластины в этом случае неизбежна. При отрицательном переднем угле (рис. 2, б) удар будет восприниматься не вершиной резца, а более упрочненной частью пластины.

Резцы с положительным передним углом следует применять при скоростной обработке мягких и средней твердости углеродистых сталей (марки 20, 30, 45 и др.), не — закаленных легированных сталей (20Х, 40Х и др.), серого чугуна и цветных металлов.

Чтобы избежать недостатков резцов с плоской передней поверхностью и положительным передним углом (рис. 3, а) при обработке твердых металлов, была разработана и внедрена улучшенная форма передней поверхности — плоская с фаской (рис. 3, б). Резцы с такой формой передней поверхности имеют узкую фаску вдоль режущей кромки (шириной примерно 0,8 величины подачи), наклоненную под углом г₂ = —5°, и основную переднюю поверхность, наклоненную под углом г= 15 — 20°. Опытами установлено, что такая фаска значительно упрочняет режущую кромку, способствует нормальному износу резца, исключает возможность выкрашивания режущей кромки, как это бывает у резцов с положительным передним углом без фаски. Стойкость таких резцов значительно выше (в два раза и более) стойкости резца с плоской передней поверхностью.

В настоящее время при обработке вязких металлов распространенной формой передней плоскости резцов является радиусная с фаской (рис. 3, в). Сохраняя все преимущества плоской передней поверхности с отрицательной фаской, она способствует еще завиванию стружки, а в некоторых случаях ее ломке.

В табл. 1 указаны рекомендуемые передние углы г. Для твердосплавных резцов в зависимости от формы передней поверхности резца и механических свойств обрабатываемого материала.

1.2 Конструкция резцов для высокопроизводительного резания

Широкое применение для высокопроизводительной обработки металлов нашли резцы, разработанные и внедренные новаторами производства, работниками научно-исследовательских институтов и др. Ниже рассмотрено несколько конструкций резцов, зарекомендовавших себя на практике.

Резец токаря П. Быкова. На рис. 4 показан проходной резец П. Быкова, применяемый при обтачивании сталей марок 35, 45 и др. Резец оснащен пластинкой твердого сплава Т15К6 или Т30К4 и имеет небольшой положительный передний угол на фаске в 2—3°, задний угол 4—5° и главный угол в плане 45°; угол наклона главной режущей кромки равен 0°. На передней поверхности имеется небольшая радиусная канавка, обеспечивающая хороший отвод стружки. Между режущей кромкой и канавкой оставляется небольшая фаска шириной 0,2 — 1,5 мм.

Резец Н. Подвезько. В поисках наиболее рациональной геометрии резца для скоростного точения сталей токарь-новатор т. Подвезько пришел, как и П. Быков, к резцу с радиусной канавкой (рис. 60) R = 2 мм и шириной 1,5—2 мм; ширина фаски 0,3—0,5 мм. Канавка способствует завиванию стружки и дроблению ее на небольшие завитки.

Резец оснащен пластинкой твердого сплава Т15К6. Он успешно используется для получистового и чистового точения стали.

Резцы КБЕК. При обработке высоколегированных и закаленных сталей успешно применяют резцы КБЕК — Эти резцы (рис. 6, а) оснащены пластинками твердого сплава Т15К6 и характеризуются тем, что имеют малые углы в плане (ц=10−20°, ц₁ = 10°) и не имеют закругления вершины (r = 0).

КБЕК — инициалы авторов резца: Кривоухов, Бруштейн, Егоров и Козлов.

Применение резцов с малыми углами в плане способствует упрочнению твердосплавной пластинки, улучшает отвод тепла от режущей кромки, повышает стойкость резца. Благодаря этим особенностям резцы КБЕК при обработке высокопрочных и труднообрабатываемых металлов, например закаленных на высокую твердость сталей, допускают скорости резания в 2—4 раза большие, чем существующие скоростные резцы.

Например, такие труднообрабатываемые металлы, как нержавеющие стали и закаленный хромансиль, можно обрабатывать резцами КБЕК со скоростью резания 200−300 м/мин, а углеродистую сталь марки 45 — со скоростью до 1500 м/мин.

Нужно, однако, иметь в виду, что при работе резцами КБЕК сильно возрастает радиальная сила Р_у, следовательно, возможны вибрации и прогиб детали. Вот почему резцы КБЕК успешно могут быть использованы для получистовой и чистовой обработки на проход при наличии жесткой системы станок — деталь — резец.

При наличии малого угла в плане невозможно работать с большой глубиной резания. Для устранения этого недостатка предложена конструкция резца КБЕК с главной режущей кромкой 1, вспомогательной кромкой 2 и переходной режущей кромкой 3 шириной 1—2 мм, (рис. 6, б), наклоненной под углом 10—20° к оси станка. Такой резец имеет следующие углы: ц = 45 — 75°; ц₁ = 10°; г = —5°; б = 12°; б₁ = 12°; r = 0. Резцы такого типа при наличии мощного станка и достаточной жесткости системы станок — деталь — резец позволяют вести обработку с любой глубиной резания, допускаемой длиной главной режущей кромки 1.

Проходной резец токаря В. Колесова. Токарь-новатор Средневолжского станкостроительного завода В. Колесов разработал и внедрил метод высокопроизводительного чистового точения металлов, основанный на использовании больших подач — порядка 3 мм/об. Для этих целей применяется разработанный им проходной отогнутый резец новой геометрии (рис. 7). Резец оснащен пластинкой твердого сплава Т15К6 и имеет три режущие кромки.

Кромка 1, наклоненная к оси обрабатываемой детали под углом 45°, выполняет основную работу резания. Режущая кромка 2 (шириной на полмиллиметра больше подачи), расположенная параллельно оси обрабатываемой детали, снимает остающиеся гребешки и делает обработанную поверхность чистой. Для облегчения работы кромки 2 и предохранения вершины резца от скалывания вводят переходную кромку 5 (ширина ее около 1 мм) с наклоном ее под углом 20° к оси обрабатываемой детали.

Передний угол на фаске шириной 0,2—0,25 мм отрицательный (—5°), а на остальной части пластинки — положительный (+5°), задний угол, а = 5°.

Для ломания получающейся стружки на передней поверхности вытачивают канавку шириной 8—10 мм и глубиной 1—1,5 мм, располагая ее под углом 15—20° к главной режущей кромке.

Практика использования резцов конструкции т. Колесова показала, что при резании с большими подачами значительно сокращается машинное время обработки, повышается производительность труда, уменьшается расход мощности; чистота обработанной поверхности получается 4—6-го класса (4—6).

Чтобы на обработанной поверхности не оставалось гребешков, резец конструкции В. Колесова нужно устанавливать так, чтобы режущая кромка 2 располагалась строго параллельно оси обрабатываемой детали. По отношению к высоте центров станка резец устанавливают так, чтобы его вершина была на 0,02 диаметра обрабатываемой детали ниже центров.

Подрезной резец В. Колесова. Этот резец (рис. 63), как и проходной, оснащен пластинкой твердого сплава Т15К6 и имеет три режущие кромки. Главная режущая кромка 1, выполняющая основную работу, наклонена к оси станка под углом 90°.

Для упрочнения режущей кромки фаска на передней поверхности заточена под углом г = —5°. Кромка 2 (ширина ее равна 1,1 s), расположенная параллельно оси обрабатываемой детали, служит для снятия остающихся гребешков. Переходная кромка 3 (ширина ее 1 мм), наклоненная к оси детали под углом 20°, предохраняет вершину резца от скалывания. Резец имеет на передней поверхности стружколомательную канавку.

Резец Г. Борткевича. На рис. 8 показан правый подрезной резец Г. Борткевича. Резец оснащен пластинкой твердого сплава Т15К6 и имеет следующие углы: передний угол г = —2° на фаске шириной 1,5 мм, угол наклона главной режущей кромки л = 2°, главный угол в плане ц₁ = 90°, вспомогательный угол в плане ц₁ = 8°, задние углы у пластинки и у державки — соответственно 6 и 8°; радиус закругления вершины 0,5 мм. Резец предназначен для получистового и чистового обтачивания цилиндрических поверхностей и заменяет проходной резец для чистовой обработки деталей с уступами, подрезания торцовых поверхностей, обтачивания конических поверхностей и др.

В процессе резания на передней поверхности резца образуется неглубокая лунка, которая по мере износа приближается к режущей кромке. Ленточка между режущей кромкой и лункой уменьшается, и, когда она становится меньше 0,8 s, режущая кромка разрушается. Чтобы предупредить это разрушение, т. Борткевич внимательно наблюдает за ленточкой и через каждые 15—20 мин. работы резца легко восстанавливает ее мелкозернистым оселком из зеленого карбида кремния, не снимая резца со станка.

При работе такими резцами т. Борткевич достигал скорости резания 700 м/мин и больше.

Резец В. Семинского. Токарь-новатор т. Семинский разработал и внедрил проходной токарный резец с порожком для ломания стружки (рис. 10). Пластинка 1 твердого сплава Т15К6 припаивается к державке 3 на 5 мм ниже верхней поверхности державки. Радиусный уступ 2, выфрезерованный в теле державки и подвергнутый после напайки пластинки 1 электроупрочнению твердым сплавом, выполняет роль стружколомателя. Сходящая стружка, упираясь в уступ, завивается, а в некоторых случаях ломается на кольца небольшой длины. Эти резцы успешно используются при точении заготовок из стали марок 45, 40Х и Ст. 3.

1.3 Приспособления для отвода стружки

При обработке с большими скоростями резания пластичных металлов образуется за короткий промежуток времени большое количество сильно разогретой сливной стружки.

Такая стружка загромождает территорию около станка и мешает нормальной работе токаря; она наматывается на деталь и резец, портит обработанную поверхность детали, выкрашивает режущую кромку резца и может быть причиной несчастного случая. Простейшим средством для отвода сливной стружки являются крючки с предохранительными щитками. Более эффективным средством борьбы со сливной стружкой являются специальные устройства для завивания и ломания стружки.

Резцы с порожком. Иногда для ломания стружки на передней поверхности резца выбирают шлифовальным кругом небольшую ступеньку — порожек (рис. 11, а), глубиной 0,4—0,7 мм и шириной в зависимости от глубины резания и подачи. Резцы с порожком имеют широкое распространение. Если размеры уступа подобраны правильно, такие резцы обеспечивают надежное дробление стружки на небольшие кусочки. Недостатки резцов с порожком — повышенный расход мощности и повышенный расход пластины твердого сплава.

Резцы со стружкозавивательными канавками. На машиностроительных заводах широко используются резцы со стружкозавивательной радиусной канавкой на передней поверхности параллельно режущей кромке (рис. 11, б). При таком устройстве передней поверхности сливная стружка; обтекая профиль канавки, завивается тем круче, чем ближе расположена канавка к режущей кромке и чем меньше радиус ее поверхности, и дробится на отдельные короткие витки при полу-чистовой и чистовой обработке сталей. Резцы со струж-козавивательными канавками расходуют меньше мощности, чем резцы с порожками, и надежность их действия меньше зависит от глубины резания и подачи. Накладные стружколоматели. Для ломания стружки при скоростном резании вязких металлов успешно применяют также накладные стружколоматели. В настоящее время имеется много конструкций накладных стружколомателей.

На рис. 12 показана конструкция накладного стружколомателя в виде пластинки из пружинной стали, на изогнутом конце которой припаивается пластинка твердого сплава. Стружколоматель накладывается на переднюю поверхность резца и зажимается вместе с резцом болтами резцедержателя.

Расстояние от режущей кромки резца до стружколомателя выбирается от 2 до 6 мм — в зависимости от глубины резания и подачи.

Недостаток стружколомателя — попадание стружки под стружколоматель при неплотном его прилегании к передней поверхности резца. Одна из надежных конструкций накладного стружколомателя, предложенная учебным мастером Н. Патутиным, показана на рис. 13. Стружколоматель представляет собой пластинку 4 с криволинейным профилем, накладываемую на твердосплавную пластинку 2 и закрепляемую болтом 3 на резце 1. Для надежного крепления стружколоматель имеет рифления. Такие же рифления сделаны на теле резца.

Накладную пластинку изготовляют из стали ШХ15 и для повышения износостойкости на ее рабочую поверхность наплавляют стеллит.

Стружка, встречая на своем пути пластинку, обтекает ее криволинейный профиль в направлении подачи и ломается при этом на мелкие кусочки.

Накладной стружколоматель конструкции Н. Патутина хорошо ломает стружку при точении вязких сталей (марки 20; 35 и др.) с глубиной резания 0,25— 10 мм и подачей 0,08 — 3,0 мм/об.

Экранный стружколоматель. Для ломания и завивания стружки с успехом может быть использован экранный стружколоматель конструкции инж. А. Ф. Антонова (рис. 14). Стружка, сбегая с резца 1, упирается в криволинейный экран 2 и обламывается. Чем больше подача и чем выше скорость резания, тем надежнее производится дробление стружки.

2. РАСЧЕТНО-Технологическая часть

2.1 Краткая характеристика изделия и его назначения

Фасонные детали машин, работающие в тяжелых условиях и испытывающие большие напряжения, изготавливают из стальных отливок. Существует несколько способов получения отливок, которые используют в зависимости от размеров и формы детали, условий ее эксплуатации, программы выпуска. Эти способы обеспечивают отливки разной точности и характеристик. Например, для изготовления деталей, имеющих форму тел вращения (трубы, втулки, кольца и т. п.), получил распространение способ центробежного литья. Этот способ позволяет получить отливки с мелкозернистой структурой, повышенными механическими свойствами и точностью по 12−14-му квалитетам. По выплавляемым моделям изготавливают заготовки сложной формы с отверстиями диаметром более 6 мм, массой до 80 кг из любых сталей и сплавов. Этот метод позволяет получать точность 10—11-го квалитетов. Литье в металлические и оболочковые формы позволяет повысить точность заготовок и их качество.

Деталь «Втулка» относится к группе тел вращения с габаритными размерами 300 мм, 170 мм. Деталь состоит из цилиндрического основания и одной цилиндрической бобышки. Цилиндрическое основание является черной базой и имеет диаметр 300 мм и высотой 100 мм, имеет цилиндрическое отверстие глубиной 50 мм и ш 280 мм. На цилиндрической поверхности бобышка диаметром 150 мм. Деталь «Втулка» имеет центральное сквозное отверстие диаметром 92 мм на глубину 70 мм, с внутренней резьбой М80*6, длиной 20 мм. Внутреннее отверстие по краю изнутри имеет фаску 4 мм*45⁰.

Деталь типа «Втулка» применяются для установки в шарикоподшипниковых соединениях, закрепления, ограничения износа и вылета сопрягаемых конструкций.

В результате анализа чертежа детали «Втулка» определенно, что чертеж содержит все необходимые сведенья о размерах, точности, качестве обрабатываемых поверхностей, допускаемые отклонения от правильной геометрической формы. Дано указания о материале СЧ 18−36 ГОСТ 1412–70.

Для обработки используются стандартные режущие и измерительные инструменты.

Выполнения всех поверхностей обеспечивает удобный подвод стандартного режущего инструмента Имеется возможность соблюдения принципа и совмещения базовых поверхностей.

При выборе установочных технологических базовых поверхностей соблюдается принцип совмещения конструкторской и технологической баз.

Элементов увеличивающих трудоёмкость детали не имеется.

СЧ 18−36 ГОСТ 1412–70.

Серый чугун (табл. 113). Для улучшения механических свойств серого чугуна с пластинчатым графитом применяют модифицирование и легирование. При модифицировании в расплав серого чугуна на желобе вагранки или в ковше вводят ферросилиций или силикокальций, а также комплексные модификаторы (кремний, алюминий, цирконий и др.). Модификаторы измельчают структурные составляющие чугуна и, следовательно, обеспечивают более равномерное распределение графитовых включений.

2.2 Выбор оборудования и его краткая характеристика

Для обработки своей детали я выбрал токарно-винторезный станок 16К20.

Универсальный токарно-винторезный станок 16К20 предназначен для выполнения различных токарных работ: обтачивания и растачивания цилиндрических и конических поверхностей, нарезания наружных и внутренних метрических, дюймовых, модульных и питчевых резьб, а также сверления, зенкерования, развертывания, и т. п. Отклонение от цилиндричности 7 мкм, конусности 20 мкм на длине 300 мм, отклонение от прямолинейности торцевой поверхности на диаметре 300 мм — 16 мкм. Однако бывают станки 16К20 без ходового винта. На таких станках можно выполнять все виды токарных работ, кроме нарезания резьбы резцом.

Станки оснащены механическим фрикционом, приводом быстрых перемещений суппорта, задняя бабка имеет аэростатическую разгрузку, направляющие станины закалены HRCэ 49…57.

Техническими параметрами, по которым классифицируют токарно-винторезные станки, являются наибольший диаметр D обрабатываемой заготовки (детали) или высота Центров над станиной (равная 0,5 D), наибольшая длина L обрабатываемой заготовки (детали) и масса станка. Ряд наибольших диаметров обработки для токарно-винторезных станков имеет вид: D = 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000 и далее до 4000 мм. Наибольшая длина L обрабатываемой детали определяется расстоянием между центрами станка. Выпускаемые станки при одном и том же значении D могут иметь различные значения L. По массе токарные станки делятся на легкие — до 500 кг (D = 100 — 200 мм), средние — до 4 т (D = 250 — 500 мм), крупные — до 15 т (D = 630 — 1250 мм) и тяжелые — до 400 т (D = 1600 — 4000 мм).

Легкие токарные станки применяются в инструментальном производстве, приборостроении, часовой промышленности, в экспериментальных и опытных цехах предприятий. Эти станки выпускаются как с механической подачей, так и без нее.

Рис. 15 Токарно-винторезный станок 16К20

Технические характеристики станка 16К20

Технические характеристики станка 16К20 это основной показатель пригодности станка к выполнению определенных работ. Для токарно-винторезных станков основными характеристиками является:

· наибольший диаметр D обрабатываемой заготовки (детали) — 50 мм

· наибольшая расстояние между центрами РМЦ — 710; 1000; 1400; 2000 мм

· наибольшая длина обрабатываемой детали — 645; 935; 1335; 1935 мм

· число оборотов шпинделя в минуту — 12,5 — 1600 об/мин Ниже приводится таблица с техническими характеристиками токарно-винторезного станка 16К20.

2.3 Выбор баз и приспособлений

В процессе обработки заготовки должны занимать вполне определенное (однозначное) положение относительно станка и режущего инструмента, что обеспечивается установкой заготовок в приспособлениях. Под установкой заготовки понимается процесс ее базирования и закрепления — приложенных к заготовке сил и пар сил, обеспечивающих в процессе обработки постоянство положения заготовки, достигнутого при базировании.

Базированием называют придание заготовке или изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат.

Технологическими базами называют поверхности, используемые для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления. При установке детали в приспособлении за технологические базы принимают реальные поверхности, непосредственно контактирующие с установочными элементами приспособления.

Положение детали в приспособлении определяют ее базирующие поверхности. Детали, устанавливаемые в станочные приспособления, имеют различные базирующие поверхности по форме и виду.

Черновыми базами называют необработанные поверхности детали, используемые для ее установки в приспособлении при обработке на первой операции, когда обработанных поверхностей нет.

Чистовыми (окончательными) базами называют обработанные поверхности детали, служащие для установки в приспособлении при обработке на всех последующих операциях механической обработки.

Конструкторскими базами называют базы (поверхности), используемые для определения положения детали в изделии или узле. Эти базы необходимо в первую очередь использовать для установки обрабатываемой детали в приспособлении, так как при этом получаются меньшие погрешности обработки. Конструкторские базы деталей по назначению бывают основные и вспомогательные.

Установочные базы обрабатываемой детали разделяются на опорные и поверхностные. Опорными установочными базами называют совокупность поверхностей обрабатываемой детали. Измерительными базами называют поверхности деталей, от которых производят отсчет размеров при ее обработке. Число, форму и расположение опорных установочных базовых поверхностей следует выбирать так, чтобы обеспечить определенное и неизменное положение обрабатываемой детали в приспособлении относительно режущего инструмента при обработке.

Из механики известно, что твердое тело имеет шесть степеней свободы (рис.16): три связаны с перемещением тела вдоль трех взаимно перпендикулярных осей координат Оx, Oy, Oz и три — с возможным его поворотом относительно этих осей. При установке детали в приспособлении каждая из степеней свободы связывается путем прижима детали к соответствующей неподвижной точке (опоре) приспособления. Каждая опора связывает одну степень свободы детали, следовательно, для лишения детали всех степеней свободы необходимо, чтобы в приспособлении было шесть неподвижных опорных точек (правило шести точек).

Рис. 16 — Схема базирования обрабатываемой детали в приспособлении по шести опорным точкам Эти точки находятся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях: точки 1,2, и 3, расположенные в плоскости XOY, лишают деталь трех степеней свободы — возможности перемещаться вдоль оси OZ и вращаться вокруг осей OX, OY; точки 4 и 5, расположенные в плоскости ZOY, лишают деталь двух степеней свободы — возможности перемещаться вдоль оси OX и вращаться вокруг оси OZ; точка 6, расположенная на плоскости XOZ, лишает деталь шестой степени свободы — возможности перемещаться вдоль оси OY. Силы зажима W, W1, W2, действующие в направлениях, перпендикулярных трем плоскостям, прижимают деталь к шести неподвижным опорам. Число неподвижных опор в приспособлении не должно быть больше шести, так как в противном случае создается неустойчивое положение обрабатываемой детали в приспособлении.

В целях сокращения погрешности базирования необходимо руководствоваться следующими правилами выбора баз.

1. Для деталей, не обрабатывающихся полностью, в качестве черновых баз следует принимать поверхности, не подлежащие обработке. При наличии нескольких необрабатываемых поверхностей за черновую базу надо принимать ту из них, которая должна иметь наименьшее смещение.

2. При обработке деталей, обрабатываемых полностью черновой базой должна служить поверхность, имеющая наименьший припуск. В этом случае будет наибольшая гарантия того, что не получится брака из-за недостатка припуска на какую-либо поверхность, так как поверхности с наименьшими припусками будут соосны с поверхностями, принятыми за базы при дальнейшей обработке.

3. Поверхности, выбранные для черновых баз, должны быть по возможности наиболее ровными и несмещенными. Это же должно быть учтено при изготовлении заготовок. Назначение черновой базы надо рассматривать только как средство для получения первой чистовой базы. Повторно получить по черновой базе положение обрабатываемой детали, одинаковое с первой установкой, невозможно, поэтому повторная установка по черновой базе недопустима. Следующая установка должна производиться по чистовой базе.

4. В качестве чистовых баз надо применять в первую очередь конструктивные базы и переводить на технологические следует только при полном отсутствии возможности ограничиться конструктивными базами.

5. Большое значение имеет условие единства баз, заключающееся в том, чтобы максимальное количество поверхностей обрабатывать при установке на одни и те же базирующие поверхности. При наличии у деталей нескольких поверхностей для чистовой базы надо выбрать поверхность с меньшим допуском.

6. Необходимо совмещать установочную и измерительную базы, так как при этом исключается погрешность базирования.

7. Выбранные установочные поверхности должны обеспечить отсутствие деформаций детали, которые могут быть вызваны действием силы зажимов или усилий резания, а также простоту конструкции и дешевизну изготовления приспособления.

В машиностроении широко применяется разнообразная технологическая оснастка, в которую входят приспособления, вспомогательный, режущий и измерительный инструмент.

Приспособлениями называются дополнительные устройства, используемые для механической обработки, сборки и контроля деталей, сборочных единиц и изделий. По назначению приспособления подразделяют на следующие виды:

1. Станочные приспособления, применяемые для установки и закрепления на станках обрабатываемых заготовок. В зависимости от вида механической обработки эти приспособления, в свою очередь, делят на приспособления для сверлильных, фрезерных, расточных, токарных, шлифовальных станков и др. Станочные приспособления составляют 80…90% общего парка технологической оснастки.

Использование приспособлений обеспечивает:

а) повышение производительности труда благодаря сокращению времени на установку и закрепление заготовок при частичном или полном перекрытии вспомогательного времени машинным и уменьшении последнего посредством многоместной обработки, совмещения технологических переходов и повышения режимов резания;

б) повышение точности обработки благодаря устранению выверки при установке и связанных с ней погрешностей;

в) облегчение условий труда станочников;

г) расширение технологических возможностей оборудования;

д) повышение безопасности работы.

2.Приспособления для установки и закрепления рабочего инструмента, осуществляющие связь между инструментом и станком, в то время как первый вид осуществляет связь заготовки со станком. С помощью приспособлений первого и второго видов выполняют наладку технологической системы.

3. Сборочные приспособления для соединения сопрягаемых деталей в сборочные единицы и изделия. Их применяют для крепления базовых деталей или сборочных единиц собираемого изделия, обеспечения правильной установки соединяемых элементов изделия, предварительной сборки упругих элементов (пружин, разрезных колец и др.), а также для выполнения соединений с натягом.

4. Контрольные приспособления для промежуточного и окончательного контроля деталей, а также для контроля собранных частей машин.

5. Приспособления для захвата, перемещения и перевертывания обрабатываемых заготовок и сборочных единиц, используемые при обработке и сборке тяжелых деталей и изделий.

По эксплуатационной характеристике станочные приспособления подразделяются на универсальные, предназначенные для обработки разнообразных заготовок (машинные тиски, патроны, делительные головки, поворотные столы н пр.); специализированные, предназначенные для обработки заготовок определенного вида и представляющие собой сменные устройства (специальные губки для тисков, фасонные кулачки к патронам и т. п.), и специальные, предназначенные для выполнения определенных операций механической обработки данной детали. Универсальные приспособления применяют в условиях единичного или мелкосерийного производства, а специализированные и специальные — в условиях крупносерийного и массового производства.

2.4 Режущий и измерительный инструмент

Режущий инструмент для токарной обработки При работе на токарных станках применяют различные режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, фасонный инструмент и др.

Токарные резцы являются наиболее распространенным инструментом, они применяются для обработки плоскостей, цилиндрических и фасонных.

Токарные резцы классифицируют: по материалу режущей части, характеру операций, форме лезвия, направлению движения, конструкции.

По материалу рабочей части различают стальные резцы (с лезвиями из углеродистой, легированной или быстрорежущей стали), твердосплавные, керамические, алмазные, эльборовые. Резцы из углеродистой и легированной стали в настоящее время практически не применяют.

В зависимости от характера выполняемых операций резцы бывают черновые и чистовые. Геометрические параметры режущей части этих резцов таковы, что они приспособлены к работе с большой и малой площадью сечения срезаемого слоя.

По форме и расположению лезвия относительно стержня, резцы подразделяют на прямые, отогнутые, изогнутые и оттянутые. У оттянутых резцов ширина лезвия обычно меньше ширины крепежной части. Лезвие может располагаться симметрично по отношению к оси державки резца или быть смещено вправо или влево.

По направлению движения подачи резцы разделяют на правые и левые. У правых резцов главная режущая кромка находится со стороны большого пальца правой руки, если наложить ее на резец сверху. В рабочем движении такие резцы перемещаются справа налево (от задней бабки к передней). У левых резцов при аналогичном наложении левой руки главная режущая кромка также находится со стороны большого пальца. Такие резцы в движении подачи перемещаются слева направо.

По виду обработки разделяются — на проходные, подрезные, отрезные, прорезные, расточные, фасонные, резьбонарезные и др.

— наружное обтачивание проходным отогнутым резцом,

— наружное обтачивание прямым проходным резцом,

— обтачивание с подрезанием уступа под прямым углом,

— прорезание канавки,

— обтачивание радиусной галтели,

— растачивание отверстия,

— нарезание резьбы наружной, внутренней и специальной

Измерительный инструмент и приборы для точных измерений

К инструментам и приборам для точных измерений относятся штангенциркули одноили двухсторонние, эталонные и угловые плитки, микрометры для наружных измерений, нутромеры микрометрические, глубиномеры микрометрические, индикаторы, профилометры, проекторы, измерительные микроскопы, измерительные машины, а также разного вида пневматические и электрические приборы и вспомогательные устройства.

Измерительные индикаторы предназначены для сравнительных измерений путем определения отклонений от заданного размера. В сочетании с соответствующими приспособлениями индикаторы могут применяться для непосредственных измерений.

Измерительные индикаторы, являющиеся механическими стрелочными приборами, широко применяются для измерения диаметров, длин, для проверки геометрической формы, соосности, овальности, прямолинейности, плоскостности и т. д. Кроме того, индикаторы часто используются как составная часть приборов и приспособлений для автоматического контроля и сортировки. Цена деления шкалы индикатора обычно 0,01 мм, в ряде случаев — 0,002 мм. Разновидностью измерительных индикаторов являются миниметры и микрокаторы.

2.5 Технология и расчет режимов резания

ОПЕРАЦИЯ I

Установка, А Переход 1

Установить заготовку, закрепить, подрезать торец ш80 до ш50.

1. Выбираем глубину резания на подрезку торца

t = 2,5 мм;

2. По справочнику выбираем подачу

S = 0,8 мм/об;

3. По справочнику выбираем скорость резания

U_т = 66 мм/об;

4. Определяем частоту вращения шпинделя

n ===120 об/мин;

5. По паспорту станка принимаем ближайшее меньшее значение частоты вращения шпинделя

n = 100 об/мин;

6. Уточняем действительную скорость резания

U_д = = = 54 м/мин;

7. Определяем силу резания

P_z = Kf, где

P_z — сила резания, кгс

K — коэффициент резания, кгс/мм²

F — площадь стружки, мм²

f = St, где

S — подача

t — глубина резания

P_z = 0,92*2,5*0,8 = 1,84 кгс

8. Определяем мощность резания

N_рез =, где

N_рез — мощность резания, кВт

U — скорость резания, м/мин

60*102 — коэффициент перевода л.с. в кВт

N_рез = = 0,016 кВт

9. Определяем основное (машинное) время Т_о =, где

L = + x — длина прохода резца

X = 2 мм — пробег Т_о = = 1, 08 мин ОПЕРАЦИЯ I

Установка, А Переход 2

Обточить заготовку с ш160 до ш150 на l = 70 мм (I = 2).

1. Выбираем глубину резания на обтачивание заготовки

t = 5 мм;

2. По справочнику выбираем подачу

S = 0,5 мм/об;

3. По справочнику выбираем скорость резания

U_т = 66 мм/об;

4. Определяем частоту вращения шпинделя

n ===131 об/мин;

5. По паспорту станка принимаем ближайшее меньшее значение частоты вращения шпинделя

n = 100 об/мин;

6. Уточняем действительную скорость резания

U_д = = = 50 м/мин;

7. Определяем силу резания

P_z = Kf, где

P_z — сила резания, кгс

K — коэффициент резания, кгс/мм²

F — площадь стружки, мм²

f = St, где

S — подача

t — глубина резания

P_z = 1,15*5*0,5 = 2,875 кгс

8. Определяем мощность резания

N_рез =, где

N_рез — мощность резания, кВт

U — скорость резания, м/мин

60*102 — коэффициент перевода л.с. в кВт

N_рез = = 0,235 кВт

9. Определяем основное (машинное) время Т_о =, где

L = + x — длина прохода резца

X = 2 мм — пробег Т_о = = 1,54 мин ОПЕРАЦИЯ I

Установка, А Переход 3

Обточить фаску 4*45⁰ на ш150 мм (I = 2).

1. Выбираем глубину резания на обтачивание заготовки

t = 4 мм;

2. По справочнику выбираем подачу

S = 0,8 мм/об;

3. По справочнику выбираем скорость резания

U_т = 66 мм/об;

4. Определяем частоту вращения шпинделя

n ===140 об/мин;

5. По паспорту станка принимаем ближайшее меньшее значение частоты вращения шпинделя

n = 100 об/мин;

6. Уточняем действительную скорость резания

U_д = = = 47,1 м/мин;

7. Определяем силу резания

P_z = Kf, где

P_z — сила резания, кгс

K — коэффициент резания, кгс/мм²

F — площадь стружки, мм²

f = St, где

S — подача

t — глубина резания

P_z = 1*4*0,8 = 3,2 кгс

8. Определяем мощность резания

N_рез =, где

N_рез — мощность резания, кВт

U — скорость резания, м/мин

60*102 — коэффициент перевода л.с. в кВт

N_рез = = 0,246 кВт

9. Определяем основное (машинное) время Т_о =, где

L = + x — длина прохода резца

X = 2 мм — пробег Т_о = = 0,96 мин ОПЕРАЦИЯ I

Установка, А Переход 4

Расточить отверстие с ш50 до ш74, l = 120 мм (I = 4).

1. Выбираем глубину резания на обтачивание заготовки

t = 4 мм;

2. По справочнику выбираем подачу

S = 0,8 мм/об;

3. По справочнику выбираем скорость резания

U_т = 66 мм/об;

4. Определяем частоту вращения шпинделя

n === 284 об/мин;

5. По паспорту станка принимаем ближайшее меньшее значение частоты вращения шпинделя

n = 250 об/мин;

6. Уточняем действительную скорость резания

U_д = = = 58,09 м/мин;

7. Определяем силу резания

P_z = Kf, где

P_z — сила резания, кгс

K — коэффициент резания, кгс/мм²

F — площадь стружки, мм²

f = St, где

S — подача

t — глубина резания

P_z = 0,8*4*0,8 = 2,56 кгс

8. Определяем мощность резания

N_рез =, где

N_рез — мощность резания, кВт

U — скорость резания, м/мин

60*102 — коэффициент перевода л.с. в кВт

N_рез = = 0,0242 кВт

9. Определяем основное (машинное) время Т_о =, где

L = + x — длина прохода резца

X = 2 мм — пробег Т_о = = 0,96 мин ОПЕРАЦИЯ I

Установка, А Переход 5

Расточить отверстие с ш50 до ш74, l = 120 мм (I = 4).

1. Выбираем глубину резания на обтачивание заготовки

t = 4 мм;

2. По справочнику выбираем подачу

S = 0,8 мм/об;

3. По справочнику выбираем скорость резания

U_т = 66 мм/об;

4. Определяем частоту вращения шпинделя

n === 284 об/мин;

5. По паспорту станка принимаем ближайшее меньшее значение частоты вращения шпинделя

n = 250 об/мин;

6. Уточняем действительную скорость резания

U_д = = = 58,09 м/мин;

7. Определяем силу резания

P_z = Kf, где

P_z — сила резания, кгс

K — коэффициент резания, кгс/мм²

F — площадь стружки, мм²

f = St, где

S — подача

t — глубина резания

P_z = 0,8*4*0,8 = 2,56 кгс

8. Определяем мощность резания

N_рез =, где

N_рез — мощность резания, кВт

U — скорость резания, м/мин

60*102 — коэффициент перевода л.с. в кВт

N_рез = = 0,0242 кВт

9. Определяем основное (машинное) время

Т_о =, где

L = + x — длина прохода резца

X = 2 мм — пробег Т_о = = 0,96 мин

2.6. Технология и расчет режимов резания

ОПЕРАЦИЯ I

Установка, А Переход 1

Установить заготовку, закрепить, подрезать торец ш80 до ш50.

1. Выбираем глубину резания на подрезку торца

t = 2,5 мм;

2. По справочнику выбираем подачу

S = 0,8 мм/об;

3. По справочнику выбираем скорость резания

U_т = 66 мм/об;

4. Определяем частоту вращения шпинделя

n ===120 об/мин;

5. По паспорту станка принимаем ближайшее меньшее значение частоты вращения шпинделя

n = 100 об/мин;

6. Уточняем действительную скорость резания

U_д = = = 54 м/мин;

7. Определяем силу резания

P_z = Kf, где

P_z — сила резания, кгс

K — коэффициент резания, кгс/мм²

F — площадь стружки, мм²

f = St, где

S — подача

t — глубина резания

P_z = 0,92*2,5*0,8 = 1,84 кгс

8. Определяем мощность резания

N_рез =, где

N_рез — мощность резания, кВт

U — скорость резания, м/мин

60*102 — коэффициент перевода л.с. в кВт

N_рез = = 0,016 кВт

9. Определяем основное (машинное) время Т_о =, где

L = + x — длина прохода резца

X = 2 мм — пробег Т_о = = 1, 08 мин

ОПЕРАЦИЯ I

Установка, А Переход 2

Обточить заготовку с ш160 до ш150 на l = 70 мм (I = 2).

1. Выбираем глубину резания на обтачивание заготовки

t = 5 мм;

2. По справочнику выбираем подачу

S = 0,5 мм/об;

3. По справочнику выбираем скорость резания

U_т = 66 мм/об;

4. Определяем частоту вращения шпинделя

n ===131 об/мин;

5. По паспорту станка принимаем ближайшее меньшее значение частоты вращения шпинделя

n = 100 об/мин;

6. Уточняем действительную скорость резания

U_д = = = 50 м/мин;

7. Определяем силу резания

P_z = Kf, где

P_z — сила резания, кгс

K — коэффициент резания, кгс/мм²

F — площадь стружки, мм²

f = St, где

S — подача

t — глубина резания

P_z = 1,15*5*0,5 = 2,875 кгс

8. Определяем мощность резания

N_рез =, где

N_рез — мощность резания, кВт

U — скорость резания, м/мин

60*102 — коэффициент перевода л.с. в кВт

N_рез = = 0,235 кВт

9. Определяем основное (машинное) время Т_о =, где

L = + x — длина прохода резца

X = 2 мм — пробег Т_о = = 1,54 мин ОПЕРАЦИЯ I

Установка, А Переход 3

Обточить фаску 4*45⁰ на ш150 мм (I = 2).

1. Выбираем глубину резания на обтачивание заготовки

t = 4 мм;

2. По справочнику выбираем подачу

S = 0,8 мм/об;

3. По справочнику выбираем скорость резания

U_т = 66 мм/об;

4. Определяем частоту вращения шпинделя

n ===140 об/мин;

5. По паспорту станка принимаем ближайшее меньшее значение частоты вращения шпинделя

n = 100 об/мин;

6. Уточняем действительную скорость резания

U_д = = = 47,1 м/мин;

7. Определяем силу резания

P_z = Kf, где

P_z — сила резания, кгс

K — коэффициент резания, кгс/мм²

F — площадь стружки, мм²

f = St, где

S — подача

t — глубина резания

P_z = 1*4*0,8 = 3,2 кгс

8. Определяем мощность резания

N_рез =, где

N_рез — мощность резания, кВт

U — скорость резания, м/мин

60*102 — коэффициент перевода л.с. в кВт

N_рез = = 0,246 кВт

9. Определяем основное (машинное) время Т_о =, где

L = + x — длина прохода резца

X = 2 мм — пробег Т_о = = 0,96 мин ОПЕРАЦИЯ I

Установка, А Переход 4

Расточить отверстие с ш50 до ш74, l = 120 мм (I = 4).

1. Выбираем глубину резания на обтачивание заготовки

t = 4 мм;

2. По справочнику выбираем подачу

S = 0,8 мм/об;

3. По справочнику выбираем скорость резания

U_т = 66 мм/об;

4. Определяем частоту вращения шпинделя

n === 284 об/мин;

5. По паспорту станка принимаем ближайшее меньшее значение частоты вращения шпинделя

n = 250 об/мин;

6. Уточняем действительную скорость резания

U_д = = = 58,09 м/мин;

7. Определяем силу резания

P_z = Kf, где

P_z — сила резания, кгс

K — коэффициент резания, кгс/мм²

F — площадь стружки, мм²

f = St, где

S — подача

t — глубина резания

P_z = 0,8*4*0,8 = 2,56 кгс

8. Определяем мощность резания

N_рез =, где

N_рез — мощность резания, кВт

U — скорость резания, м/мин

60*102 — коэффициент перевода л.с. в кВт

N_рез = = 0,0242 кВт

9. Определяем основное (машинное) время Т_о =, где

L = + x — длина прохода резца

X = 2 мм — пробег Т_о = = 0,96 мин ОПЕРАЦИЯ I

Установка, А Переход 5

Расточить отверстие с ш74 до ш92, l = 50 мм (I = 6).

1. Выбираем глубину резания на обтачивание заготовки

t = 3 мм;

2. По справочнику выбираем подачу

S = 0,8 мм/об;

3. По справочнику выбираем скорость резания

U_т = 66 мм/об;

4. Определяем частоту вращения шпинделя

n === 228,47 об/мин;

5. По паспорту станка принимаем ближайшее меньшее значение частоты вращения шпинделя

n = 200 об/мин;

6. Уточняем действительную скорость резания

U_д = = = 57,776 м/мин;

7. Определяем силу резания

P_z = Kf, где

P_z — сила резания, кгс

K — коэффициент резания, кгс/мм²

F — площадь стружки, мм²

f = St, где

S — подача

t — глубина резания

P_z = 1*3*0,8 = 2,4 кгс

8. Определяем мощность резания

N_рез =, где

N_рез — мощность резания, кВт

U — скорость резания, м/мин

60*102 — коэффициент перевода л.с. в кВт

N_рез = = 0,0226 кВт

9. Определяем основное (машинное) время Т_о =, где

L = + x — длина прохода резца

X = 2 мм — пробег Т_о = = 0,6 мин ОПЕРАЦИЯ II

Установка, А Переход 1

Подрезать торец с ш320 до ш280, (I = 1).

1. Выбираем глубину резания на обтачивание заготовки

t = 2,5 мм;

2. По справочнику выбираем подачу

S = 0,8 мм/об;

3. По справочнику выбираем скорость резания

U_т = 66 мм/об;

4. Определяем частоту вращения шпинделя

n === 65,68 об/мин;

5. По паспорту станка принимаем ближайшее меньшее значение частоты вращения шпинделя

n = 80 об/мин;

6. Уточняем действительную скорость резания

U_д = = = 80,384 м/мин;

7. Определяем силу резания

P_z = Kf, где

P_z — сила резания, кгс

K — коэффициент резания, кгс/мм²

F — площадь стружки, мм²

f = St, где

S — подача

t — глубина резания

P_z = 0,92*2,5*0,8 = 1,84 кгс

8. Определяем мощность резания

N_рез =, где

N_рез — мощность резания, кВт

U — скорость резания, м/мин

60*102 — коэффициент перевода л.с. в кВт

N_рез = = 0,0241 кВт

9. Определяем основное (машинное) время Т_о =, где

L = + x — длина прохода резца

X = 2 мм — пробег Т_о = = 2,53 мин ОПЕРАЦИЯ II

Установка, А Переход 2

Обточить с ш320 до ш300 на l = 100 мм (I = 4).

1. Выбираем глубину резания на обтачивание заготовки

t = 5 мм;

2. По справочнику выбираем подачу

S = 0,8 мм/об;

3. По справочнику выбираем скорость резания

U_т = 66 мм/об;

4. Определяем частоту вращения шпинделя

n === 70,06 об/мин;

5. По паспорту станка принимаем ближайшее меньшее значение частоты вращения шпинделя

n = 80 об/мин;

6. Уточняем действительную скорость резания

U_д = = = 75,36 м/мин;

7. Определяем силу резания

P_z = Kf, где

P_z — сила резания, кгс

K — коэффициент резания, кгс/мм²

F — площадь стружки, мм²