Разработка технологического процесса механической обработки вала

КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине:

«Технология производства и ремонта строителъно-дорожных, подъемно-транспортных машин и средств малой механизации»

на тему:

«Разработка технологического процесса механической обработки вала»

Разработка технологических процессов входит основным разделом в технологическую подготовку производства и выполняется на основе принципов «Единой системы технологической подготовки производства».

Разрабатываемый технологический процесс должен быть прогрессивным, обеспечивать повышение производительности труда и качества деталей, сокращение трудовых и материальных затрат на его реализацию, уменьшение вредных воздействий на окружающую среду.

В данном курсовом проекте представлена разработка технологического процесса механической обработки детали «Вал».

Курсовая работа по разработке технологического процесса ставит своей целью закрепление теоретических знаний полученных при изучении дисциплин «Технология производства и ремонта строительно-дорожных, подъемно-транспортных машин и средств малой механизации» на базе комплексных задач проектирования технологических процессов, применяемых при изготовлении деталей и ремонте подвижного состава.

деталь вал станок абразивный

1. Выбор исходной заготовки

Правильный выбор заготовки — важнейший этап построения ТП изготовления изделия. Вид заготовки и способ её получения оказывает существенное влияние на характер технологического процесса, трудоемкость и экономичность обработки.

В качестве технических критериев при выборе заготовки принимают материал, конфигурацию детали, размер, массу, требуемую точность изготовления и т. д. В качестве экономического критерия принимают себестоимость изготовления заготовки.

Способ получения заготовки определяется, прежде всего, материалом из которого изготавливается заготовка, и конфигурацией детали: материал льется или штампуется, можно ли прошить отверстие такого диаметра и такой глубины и т. п. Обязательно учитывается тип производства, т.к. с повышением серийности становится возможным получать более точные и сложные заготовки, обеспечивая и большую экономию металла.

Всего в машиностроении используются четыре вида заготовок:

заготовки, полученные из сортового проката;

заготовки, полученные давлением (поковки, штамповки);

заготовки, полученные литьем (отливки);

заготовки, получаемые сваркой частей, получаемых из проката,

отлитых или штампованных.

Химический состав стали по ГОСТ 1050-88

Механические свойства стали по ГОСТ 1050−88

Заготовками для делали наиболее часто служит либо сортовой прокат, литейные технологи и с последующей обработкой резанием, штамповка с последующей обработкой резанием. Обработкой давлением получают заготовки с помощью ковки, штамповки и специальных прессов.

При формообразовании детали обработкой резанием из проката будет велик расход металла. Сортовой прокат применяется для изготовления средних и мелких деталей. Обработка давлением не позволит выполнить центральное отверстие, и также приведет к повышенному расходу металла. Литейная технология позволяет обеспечить необходимую размерную точность и чистоту поверхности для основных поверхностей детали.

2. Назначение технологических баз

Выбор технологических баз в значительной степени определяет точность линейных размеров относительного положения поверхностей, получаемых в процессе обработки, выбор режущих и измерительных инструментов, станочных приспособлений.

В основе выбора технологических баз лежат следующие общие принципы:

при обработке заготовок, получаемых литьем или штамповкой, необработанные поверхности можно использовать в качестве баз только на первой операции;

при обработке у заготовок всех поверхностей в качестве технологических баз для первой операции целесообразно использовать поверхности с наименьшими припусками, тем самым снижается вероятность появления «чернот» при дальнейшей обработке;

при прочих равных условиях наибольшая точность обработки достигается при использовании на всех операциях одних и тех же баз, т. е. при соблюдении принципа единства баз;

желательно совмещать технологические базы с конструкторскими;

при совмещении технологической базы с конструкторской погрешность обработки по заданному от этой базы размеру зависит лишь от возможностей технологической системы;

при не совмещении технологической и конструкторской баз появляется дополнительная погрешность вследствие не совмещения конструкторской базы;

Выбранные технологические базы совместно с зажимными устройствами должны обеспечивать правильное базирование и надежное закрепление заготовки, гарантирующие неизменность ее положения во время обработки, а также простую конструкцию приспособления, удобство установки и снятия обработанной заготовки.

Ознакомившись с особенностями базирования деталей, принимаем, что за черновую базу берем наружную поверхность вращения, за чистовую базу принимаем центровые отверстия и торец.

3. Разработка технологического маршрута изготовления детали

Под технологическим маршрутом изготовления детали понимают последовательность выполнения ТО. Последовательность ТО устанавливают на основании разработанного ранее маршрута обработки основных поверхностей.

При разработке маршрутной технологии следует придерживаться некоторых общих положений:

выявляется необходимость расчленения ТП изготовления деталей на операции черновой, чистовой и отделочной обработки;

операцию черновой обработки целесообразно отделить от чистовой с целью уменьшения влияния деформации заготовки после черновой обработки (в том случае если деформации незначительны, то данное расчленение не обязательно);

отделочная обработка, как правило выполняется на конечных операциях ТП;

при формировании операции следует стремиться к тому, чтобы определенная (желательно наибольшая) группа поверхностей обрабатывалась с одного установа;

в самостоятельные операции следует выделять: обработку зубьев колес, нарезание шлицев, обработку пазов, сверление отверстий и др.;

на первой операции необходимо обработать поверхности, которые будут использованы в качестве чистовых баз на последующих операциях;

при формировании маршрута следует предусмотреть при необходимости применение термической или химико-термической обработки;

в технологический маршрут включают все вспомогательные и контрольные операции.

Разработка маршрутной технологии включает выбор оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента. При этом учитывают форму, габариты, вес заготовки, а также требования по точности и качеству обрабатываемых поверхностей. Например, поверхность тел вращения большого диаметра целесообразно обтачивать на карусельном станке, а не на токарном. Кроме того, выбираемое оборудование сравнивают по степени механизации и автоматизации, по производительности и другим параметрам.

Разработанный маршрут изготовления детали приводится в виде маршрутной карты (5 листов). Технологический маршрут дополнен операционными эскизами, на которых указаны схемы базирования, обрабатываемые поверхности, главные и вспомогательные движения.

В промышленности используются две основные формы организации производства: поточная и групповая. Первое используется в крупносерийном и массовом производстве. В нашем способе целесообразно применить групповую форму организации.

Группирование станочного оборудования и рабочих мест производится либо по видам технологической обработки изделий, либо по виду технологических процессов. При втором способе группировки специализированные участки создаются по конструкторско-технологическому признаку.

В нашем случае воспользуемся группированием станочного оборудования по видам обработки. Он заключается в формировании участков станков одного наименования.

В результате группировки получается три участка: токарный, сверлильный, фрезерный.

4. Расчет припусков, исходных и межоперационных размеров

Припуском называют слой материала, который удаляют для достижения заданного качества обработанной поверхности. Различают промежуточный и общий припуски. Промежуточным припуском называют слой материала, удаляемый при выполнении отдельного технологического перехода. Общим припуском называют слой материала, который удаляют с заготовки на всех технологических переходах обработки данной поверхности. Следовательно, общий припуск на обработку равен сумме промежуточных припусков:

где Z_i — промежуточные припуски; m — число технологических переходов.

Общий припуск на обработку зависит от ряда характерных признаков детали: размеров и конфигурации, материала, точности, вида заготовки.

Припуски следует назначать оптимальными с учетом конкретных условий обработки. Завышенные припуски приводят к излишнему расходу материала, возрастанию трудоемкости механической обработки, повышению эксплуатационных расходов станочной обработки (расход инструмента, электроэнергии и др.). Недостаточные припуски могут препятствовать исправлению погрешностей от предшествующей, обработки и получению необходимой точности и шероховатости обработанной поверхности на выполняемом переходе. Значения припусков устанавливают по опытно-статистическим данным или расчетно-аналитическим методом.

Опытно-статистические данные составляют на основе обобщения опыта передовых заводов в виде нормативных таблиц. В справочной литературе приводятся табличные значения припусков на механическую обработку заготовок, получаемых различными методами. Эти материалы охватывают лишь общие для различных отраслей машиностроения типовые детали машин и, естественно, не могут охватить все многообразие конструктивных форм, размеров, применяемого материала, требований качества изготовляемых деталей и других факторов. Исходя из этого, более объективным и обоснованным является определение оптимальных припусков расчетно-аналитическим методом.

Расчетно-аналитический метод определения припусков основан на учете погрешности обработки на предшествующем и данном технологических переходах [1, Т.

При расчете минимального промежуточного припуска учитывают следующие элементы погрешности:

шероховатость поверхности (высоту неровностей), полученную на предшествующем переходе;

состояние и глубину Т_i-1 измененного слоя заготовки в результате выполнения предшествующего перехода;

пространственные отклонения р_i-1, расположения обрабатываемой поверхности относительно базовых поверхностей заготовки на предшествующем переходе;

-погрешность установки E_s; при выполнении данного перехода.

Суммируя вышеуказанные величины, получим минимальный расчетный припуск для технологического перехода (Z_{i min}).

Припуск на диаметр при обработке наружных и внутренних поверхностей вращения:

При черновом точении:

При чистовом точении: 2Zmin = 2 [(63+60)] = 246 мкм При черновом шлифовании: 2Zmin = 2 [(25+30)] = 110 мкм При чистовом шлифовании: 2Zmin = 2 [(10+20)] = 60 мкм Для перехода предшествующему конечному, определяется расчетный минимальный припуск. Путем прибавления к наименьшему предельному размеру по чертежу четного припуска Z_min (столбец 7).

При черновом шлифовании; 94,97+0,060=95,03

При чистовом точении: 95,03+0,1 10=95,14

При черновом точении: 95,14+0,246=95,386

Для заготовки: 95,386+0,513=95,899

По каждому технологическому переходу в столбцы вписываются значения высоты неровности R_z, глубины дефектного слоя h_i [3,T1, стр. 180, табл. 1]; пространственных отклонений с [3,Т1, стр. 180, табл.4]; технологического допуска д [3,Т1, стр. 8, табл.4]; погрешности установки Е_i [3,Т1, стр. 42, табл.3].

Наибольший округленный размер каждого технологического перехода (столбец 9) определяется путем прибавления допуска к округленному наименьшему предельному размеру (столбец 10). Далее записываются предельные значения припусков (столбец 11 и 12), рассчитанные как сумма минимальных припусков Z_max и сумма минимальных значений припуска Z_min

Проверка правильности выполнения расчетов:

1034−514 = 520 870−350 = 520 — верно

456−246 = 210 350−140 = 210 — верно

163−110 = 53 140−87 = 53 — верно

112−60 = 5287−35 = 52 — верно

5. Проектирование технологических операций (Для шлифования)

Проектирование технологических операций (ТО) выполняется в определенной последовательности и включает следующие этапы: разработка или уточнение структуры операции и проектирование схем наладок; выбор модели станка и средств технологического оснащения (СТО); расчет режимов резания; нормирование операций; выбор средств механизации и автоматизации.

Выбор структуры операции производится на основе общих структурных схем и операций базового ТП, а также принципов концентрации и дифференциации операций.

Концентрация характеризуется объединением нескольких простых технологических переходов в одну сложную операцию, выполняемую на одном станке. Концентрация операций осуществляется двумя способами:

— одновременной обработкой нескольких поверхностей набором инструментов, например обработка на многорезцовом токарном или на многошпиндельном сверлильном станках;

— последовательной обработкой нескольких поверхностей на одном станке, например на револьверном.

Концентрация операций сокращает трудоемкость обработки, уменьшает число станков и производственную площадь, но одновременно увеличивает потребность в высококвалифицированных наладчиках и требует применения более сложных станков. Применение многоинструментных станков экономично при большом выпуске деталей.

Метод дифференциации операций характеризуется расчленением технологического процесса обработки резанием на простые операции, выполняемые на большом числе станков, что характерно для условий крупносерийного и массового производства. Кроме того, этот метод обеспечивает высокую гибкость производства. При этом не следует считать дифференциацией разделение процесса на несколько операций, вызванное требованием высокой точности или малой шероховатостью поверхности. Также существует ряд переходов, которые нецелесообразно объединять с другими, так как это может привести к понижению точности и увеличению шероховатости поверхности.

На машиностроительных заводах, как правило, сочетают оба принципа. Например, при обработке коленчатых валов тепловозных дизелей наряду с применением специальных станков для обработки коренных или шатунных шеек, применяют станки, выполняющие одну операцию — предварительное или окончательное шлифование коренных или шатунных шеек.

При разработке структуры ТО следует также предусматривать возможность совмещения (перекрытия) основного и вспомогательного времени, что позволяет повысить производительность.

При выборе модели оборудования уточняют следующие характеристики станка: размеры рабочей зоны; возможность достижения требуемой точности и шероховатости поверхности; соответствие мощности, жесткости и кинематических данных выбранным параметрам режима обработки; производительность и трудоемкость обработки; уровень автоматизации и безопасности труда [1, Т2, с.5−65; 17].

Выбор технологической оснастки (приспособление, режущий и измерительный инструмент) производится на этапе уточнения содержания технологических переходов. На выбор оснастки, прежде всего, влияет тип и организационная форма производства, вид изделия и характер намеченного ТП.

При выборе приспособлений в первую очередь учитывается тип производства. В мелкосерийном производстве в основном используются универсальные приспособления, а в серийном — универсальные переналаживаемые. Крупносерийное и массовое производство характеризуется применением специальных приспособлений, позволяющих резко сократить время на установку и закрепление заготовки и на снятие ее после окончания обработки [3,Т2,с.66−1 10].

Выбор режущего инструмента производят с учетом метода обработки, материала обрабатываемой детали, размера и конфигурации детали, требуемого качества обрабатываемых поверхностей и программы выпуска.

При выборе режущего инструмента следует ориентироваться на применение стандартного. Однако. На отдельных операциях применяют специальный и специализированный инструмент. Режущая часть инструментов изготавливается их материалов, обеспечивающих высокие скорости резания [1,Т2,с.1 1 1−260]. В качестве режущего инструмента (при кругло-шлифовальной операции) используется абразивный круг прямого профиля на керамической связке с зернистостью 50. Марка круга ПП (ГОСТ 2424−83).

Выбор измерительных инструментов производят с учетом соответствия точностных характеристик инструмента (погрешности измерения), точности выполняемого размера, вида измеряемой поверхности, а также масштаба выпуска деталей. В условиях мелкосерийного производства в основном применяют универсальный измерительный инструмент. В условиях крупносерийного и массового производства более целесообразно применять специальный инструмент (калибры, шаблоны), а так же различные контрольно-измерительные приспособления и средства автоматического контроля [3, Т2, с.462−477].

Необходимо учитывать, что при разработке операции устанавливается рациональная последовательность и содержание всех переходов. Включая вспомогательные.

Элементы режима резания рассчитывают таким образом, чтобы обеспечить требуемое качество обработки при наибольшей производительности труда и наименьшей себестоимости ТО. Эти условия удается выполнить при назначении соответствующего типа и размера инструмента, материала и геометрии его режущей части, материала и состояния заготовки, типа и модели станка. Элементы режима резания назначаются в следующем порядке:

Скорость вращательного или поступательного движения заготовки — V,; м/мин;

Глубина шлифования t, мм, — слой металла, снимаемый периферией или торцом круга в результате поперечной подачи на каждый ход или двойной ход при круглом или плоском шлифовании и в результате радиальной подачи S_p при врезном шлифовании;

Продольная подача S — перемещение шлифовального круга в направлении его оси в миллиметрах на один оборот заготовки при круглом шлифовании или в мм на каждый ход стола при плоском шлифовании периферией круга.

Эффективная мощность, кВт, при шлифовании периферией круга с продольной подачей где d — диаметр шлифования, мм.

C_N = 0,36

V_{з черн.} = 20 м/мин

V_{з чист} = 30 м/мин

V_круга = 30 м/с

t = 0,065 мм

s=0,002 мм/двход

d=95 мм

r = 0,35

х = 0,4

у = 0,4

z = 0,3

N_черн. = 0,36 • 20^0,35•0.065^0,4•0.002^0,4•95^0,3 = 0,011 (кВт)

N_чист. = 0,36 • 30^0,35•0.065^0,4•0.002^0,4•95^0,3 = 0,012 (кВт)

6. Оформление технологической документации

К технологической документации относятся: маршрутные карты (МК), операционные карты (ОК), карты эскизов (ЕЭ), ведомость деталей к типовому (групповому) ТЛ, карты технического контроля (КТК). При оформлении технологической документации обходимо руководствоваться требованиями ГОСТ 3.1404−83, 3.1105−83.

При заполнении МК и ОК руководствуются следующим:

-графы форм технологической документации заполняются в соответствии с положениями соответствующих стандартов, руководящих технических материалов и расчетов;

-номера операций указываются трехзначными цифрами да ряда 005, 010, 015, 020… 110; номера технологических и вспомогательных переходов — арабскими цифрами;

наименования операций записываются кратко по виду обработки. Например, токарная, фрезерная, токарно-карусельная, слесарная, контрольная и т. д. Против номера первой установки записывается строка «установить и закрепить деталь», против номеров следующих установок -«переуставить деталь», в конце операции — «снять деталь». Перечисленные установки являются вспомогательными переходами операции и нумеруются в общей последовательности их выполнения арабскими цифрами;

наименования переходов записываются следующим образом. Если нет эскизов переходов и операций — кратко глаголом в повелительной форме (например «подрезать торец», «сверлить отверстие», «шлифовать шейку») с указанием размеров и предельных отклонений обрабатываемых поверхностей. Если же эскизы переходов и операций имеются, и на них проставлены все размеры и поверхности пронумерованы, то в содержании перехода размеры не указываются. Если поверхность обрабатывается на данной операции за несколько технологических переходов, то к наименованию первого из них добавляется слово «начерно», к последнему «начисто» и к промежуточному -«предварительно»;

для наиболее ответственных и трудоемких операций и переходов делается операционные эскизы, которые изображаются следующим образом. В верхней части каждого операционного эскиза указывается номер и название операции, затем номер и содержания перехода. Заготовку на эскизе показывается в положении обработки в том виде, который она будет иметь после выполнения данной операции или перехода. Схема базирования и закрепления изображается с использованием условных обозначений.

Обрабатываемую поверхность детали следует обозначить красным цветом или линией удвоенной толщины. Проставляются размеры и их предельные отклонения, шероховатость поверхности, получаемые при выполнении рассматриваемого перехода. Режущий инструмент изображается схематично в положении окончания обработки. При этом, осевые инструменты (сверла, зенкеры, развертки и др.) показывают в исходном положении. Стрелками указывают рабочие движения обрабатываемой детали и режущего инструмента. В нижней части приводятся таблица, в которой указываются данные о технологической системе, параметрах режима обработки, нормах времени. Эскизы вычерчиваются в произвольном, но одинаковом масштабе.

7. Выбор модели станка

Выбор модели станка, прежде всего, определяется его возможностью обеспечить точность размеров и формы, а также качество поверхности изготовляемой детали. Если эти требования можно обеспечить обработкой на различных станках, определенную модель выбирают из следующих соображений:

Соответствие основных размеров станка габаритам обрабатываемых деталей, устанавливаемых по принятой схеме обработки;

Соответствие станка по производительности заданному масштабу производства;

Возможность работы на оптимальных режимах резания;

Соответствие станка по мощности;

Возможность механизации и автоматизации выполняемой обработки;

Наименьшая себестоимость обработки;

Реальная возможность приобретения станка;

Необходимость использования имеющихся станков.

Выбор станочного оборудования является одним из важнейших задач при разработке технологического процесса механической обработки заготовки, от правильного его выбора зависит производительность изготовления детали, экономическое использование производственных площадей, электроэнергии и в итоге себестоимости изделия.

Оборудование на проектируемом участке должно быть по возможности универсальным.

Выбор режущего инструмента осуществляется в зависимости от содержания операций, выбранного оборудования и по возможности из стандартного режущего инструмента.

Обработка на шлифовальных станках

Шлифовальная практика является завершающей работой по приобретению практических навыков на механическом участке учебных мастерских и требует особого соблюдения техники безопасности, связанной с работой абразивным инструментом, возможным разрывом шлифовального круга во время работы, травматизмом, вызванным наличием подвижных частей станка и поражением дыхательных органов работающего абразивной и металлической пылью. Шлифование — один из окончательных видов обработки металлов, как в сыром, так и закаленном состоянии.

Шлифованием можно обрабатывать простые цилиндрические валики и отверстия, плоские поверхности, а также сложные профильные поверхности, например зубчатые колеса, шлицевые валы, резьбы, червяки, направляющие станин и т. п.

Для осуществления процесса шлифования шлифуемая заготовка и абразивный инструмент совершают относительные движения, направления которых при различных видах шлифования показаны.

Круглое наружное шлифование выполняют чаще всего на кругло-шлифовальных станках, когда заготовку устанавливают в центрах или закрепляют в патроне. Различают шлифование с продольной подачей и врезанием (с поперечной подачей).

При круглом наружном шлифовании с продольной подачей необходимы следующие движения: вращение 1 шлифовального круга — главное движение резания; вращение 2 обрабатываемой заготовки вокруг своей оси — круговая подача заготовки; продольное возвратно-поступательное движение З заготовки (или в некоторых моделях станков — шлифовального круга) вдоль своей оси — продольная подача; поперечное перемещение 4 шлифовального круга на заготовке (или заготовки к шлифовальному кругу) поперечная подача или подача на глубину шлифования.

При шлифовании с продольной подачей поперечную подачу 4 осуществляют периодически в конце каждого двойного или одинарного хода стола станка.

В настоящее время получил большое распространение способ глубинного шлифования или способ шлифования установленным кругом, когда весь припуск удаляют за один проход при небольшой продольной подаче. При глубинном шлифовании подачу осуществляют только в одну сторону. После того как очередная заготовка прошлифована, стол возвращают в исходное положение для установки следующей заготовки. При этом способе положение шлифовальной бабки остается неизменным (до очередной правки шлифовального круга) и обеспечивается постоянство размеров прошлифованных деталей.

При круглом наружном шлифовании врезанием заготовка не имеет продольного перемещения, а шлифуется одновременно по всей длине, при этом ширина круга, должна быть равна длине заготовки или несколько больше ее. Поперечную подачу осуществляют непрерывно, основную часть припуска удаляют с большой поперечной подачей (0.6…2,0 мм/мин), а оставшийся припуск снимают с поперечной подачей 0,1 мм/мин. Затем поперечную подачу выключают и производят выхаживание, т. е. работу без поперечной подачи, до прекращения. После этого круг отводят и устанавливают новую заготовку. Этим способом можно шлифовать профильные и ступенчатые детали, для чего шлифовальный круг должен иметь соответствующий профиль, полученный правкой.

При бесцентровом шлифовании процесс резания осуществляют шлифующим кругом так же, как и на обычных центровых шлифовальных ставках. Особенность этого процесса определяется спецификой закрепления и подачи шлифуемой заготовки. При бесцентровом наружном шлифовании шлифуемую заготовку устанавливают на опорном ноже 5 между двумя кругами — шлифующим (рабочим), расположенным на рисунке слева, и подающим (ведущим), расположенным справа. Для выполнения процесса бесцентрового шлифования необходимы следующие движения: вращение шлифующего круга, вращение 4 подающего круга, круговая и продольная подачи заготовки. Вращением подающего круга, установленного под небольшим углом, а к оси шлифующего круга, обрабатываемой заготовке, сообщается вращение 2 — круговая подача и перемещение вдоль оси 3 — продольная подача. Если угол б равен нулю, то продольная подача заготовки отсутствует и шлифование является врезным.

Кругло-шлифовальные станки и их конструктивные особенности

К кругло-шлифовальным станков относятся: кругло-шлифовальные центровые станки, бесцентрово-шлифовальные станки, внутришлифовальные станки, профилешлифовальные станки. На станках этой группы можно выполнять; шлифование круглых и конических наружных поверхностей, круглых внутренних поверхностей, шлифование профильных поверхностей. Выбор способа шлифование определяется типом производства, конструкцией детали, величиной припуска и требованиями к точности и качеству обработки.

На рис. 1 показаны основные узлы кругло-шлифовального станка. Шлифовальный круг устанавливают и закрепляют на шпинделе шлифовальной бабки 3, которая может перемещаться относительно станины 6 в продольном или поперечном направлении с помощью стола 5 или суппорта. Заготовку 2 закрепляют в центрах 10 шпиндельной бабки 8 и задней бабки 4. Круг и заготовка 2 приводятся в движение приводами (электрическими или гидравлическим), управляемыми оператором посредством панели 7.

Рис. 1. Основные узлы кругло-шлифовального станка По интенсивности съема припуска все операции круглого наружного шлифования подразделяются обдирочное, предварительное и тонкое шлифование.

Обдирочное шлифование применяют для удаления с заготовок дефектного слоя (толщиной не более 1 мм на диаметр) после литья, ковки, штамповки, прокатки. Скорость круга v_к=35 — 60 м/с и более, точность обработки 8 — 9 квалитет, шероховатость обработанной поверхности R_a⁼2,5 — 5 мкм.

Предварительное шлифование выполняют после токарной обработки, но перед термической обработкой заготовок. Скорость круга v_к=40 — 60 м/с и более, точность обработки 6 — 9 квалитет, шероховатость обработанной поверхности R_a=l, 2−2,5 мкм.

Окончательное шлифование производят после термической обработки заготовки. Скорость круга v_к=35 — 40 м/с и более, точность обработки 5 — 6 квалитет, шероховатость обработанной поверхности R_a=0,2 — 1,2 мкм.

Тонкое шлифование (припуск 0,05 — 0,1 мм на диаметр) предназначено для обеспечения малой шероховатости поверхности R_a=0,025 — 0,1 мкм.

По классификатору группа шлифовальных станков обозначена цифрой 3 (первая цифра в обозначении модели). Вторая цифра указывает тип станка:

1 — кругло-шлифовальные (мод. 3161);

2 — внутришлифовальные станки (мод. 3228);

3 — обдирочно-шлифовальные (мод. 332);

4 — специализированные шлифовальные станки, например шлицешлифовальные (мод. 3451);

5 — не предусмотрено;

6 — заточные (мод. 364);

7 — плоскошлифовальные с прямоугольным (мод. 371) и круглым (мод. 3756) столом;

8 — притирочные и полировальные (мод. 3816);

9—различные станки, работающие с использованием абразивного инструмента (мод. 395).

Если необходимо указать, что данная конструкция станка модернизирована, то в условное обозначение вводят букву, А (мод. 5А64). Шлифовальные станки делят на универсальные и специальные. В промышленности наиболее распространены шлифовальные станки нормальной (Н) и повышенной (П) точности.

Обеспечение жестких допусков на геометрическую точность шлифуемых поверхностей требует решения комплекса проблем.

Постоянство положения оси вращения заготовки обеспечивают повышением точности формы центров, круглость которых должна быть не более 1 — 2 мкм. Для этого применяют центра с твердыми вставками.

На станках с вращающимся шпинделем в передней бабке в качестве опор шпинделя применяют гидростатические подшипники позволяющие снижать влияние отклонения от круглости подшипниковых шеек шпинделя на круглость шлифуемой поверхности и длительное время сохранять требуемую точность вращения.

Для обеспечения параллельности оси вращения изделия ходу стола применяют следующие конструктивные решения:

повышают плавность поворота верхнего стола применением воздушной или гидравлической разгрузки, что позволяет снизить погрешность установки оси вращения заготовки параллельно продольному ходу стола;

применяют измерительные устройства для контроля параллельности оси вращения детали продольному ходу стола;

пиноль задней бабки монтируют с предварительным натягом, используя шариковые и роликовые направляющие;

применяют измерительно-управляющие устройства, которые следят за измерением шлифуемой поверхности и при необходимости выдают команды на исполнительные механизмы, обеспечивающие автоматическую коррекцию оси вращения заготовки;

выносят источники теплоты за пределы базовых узлов станка (гидростанции, установки СОЖ), установки смазки), вводят устройства для автоматического снижения температуры нагрева масла, СОЖ и ее стабилизации;

повышают суммарную статическую жесткость станка;

постоянство положения оси вращения шлифовального круга обеспечивают применением гидродинамических гидрои пневмостатических подшипников;

повышают точность изготовления подшипниковых шеек шпинделя, круглость которых в зависимости от класса точности станка не превышает 0,3 — 1 мкм.

Стабильность указанных величин достигается применением на шлифовальной бабке роликовых направляющих качения, в том числе с предварительным натягом, винтовой пары качения в последнем звене кинематической цепи подач, что исключает неблагоприятное влияние трения скольжения. В качестве привода механизма поперечных подач на прецизионных кругло-шлифовальных станках применяют шаговый электродвигатель, ротор которого дискретно поворачивается на малые углы (1,5°), что позволяет получать малые величины врезных подач, а кинематическая цепь становится короткой и жесткой. Колебания шлифовальной бабки относительно оси центров снижают путем тщательной балансировки круга вне станка с помощью грузиков, а затем после его установки на станок и правки, окончательной балансировки на станке специальными балансировочными механизмами.

Автоматическое управление режимами шлифования позволяет обеспечить стабильное качество шлифуемых поверхностей.

Круглошлифовальный станок ЗМ151

Кругло-шлифовальный станок марки ЗМ151 предназначен для наружного шлифования цилиндрических, конических и торцовых поверхностей тел вращения. Цифра 3 обозначает, что данный станок относится к группе шлифовальных станков. Буква М обозначает, что данная конструкция станка модернизирована. Цифра 1 обозначает, что станок относится к типу кругло-шлифовальных станков.

При обработке на станке детали устанавливают в центрах или закрепляют в патроне. Для обработки деталей на указанном станке обеспечивается вращение шпинделя круга, вращение обрабатываемой заготовки, продольное перемещение стола, непрерывная или периодическая подача на толщину срезаемого слоя. Детали, длина которых меньше ширины круга, шлифуют без продольного перемещения заготовки методом врезания.

Техническая характеристика станка Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки:

Диаметр: 200 мм длина: 700 мм Высота центров: 125 мм Диаметр шлифовального круга:

Наименьший: 450 мм Наибольший: 600 мм Частота вращения шлифовального круга: 1590 мин"

Частота вращения заготовки: 50—500 мин⁴

Мощность электродвигателя привода шлифовального круга: 10 кВт Скорость перемещения стола от гидропривода: 0,05—5 м/мин Врезная подача: 0,01−3 мм/мин Габаритные размеры станка:

Длина:4635 мм Высота: 2450 мм Ширина: 2170 мм Масса: 6032 кг

Движения в станке

Для определения всех движений в станке рассмотрим кинематическую схему кругло-шлифовального станка ЗМ151.

Главное движение — вращение шлифовального круга (обеспечивается через передачу Ш112/Ш147(128)). Круговая подача — вращение обрабатываемой заготовки (обеспечивается через передачи Ш63/ Ш130 — Ш63/ Ш168). Продольная подача — прямолинейное возвратно-поступательное движение стола с заготовкой (обеспечивается автоматически от гидроцилиндра.). Поперечная подача — периодическое радиальное перемещение шлифовальной бабки за один ход стола (обеспечивается автоматически от гидродвигателя через передачи 1/50, 39/39, 2/40, 10). Вспомогательные движения — ручное продольное перемещение стола (обеспечивается от маховичка через передачи 17/51; 51/51, 1/31, реечную передачу с колесом Z20), ручное поперечное перемещение шлифовальной бабки (обеспечивается от маховичка через передачи 39/39, 2/40 и передачу винт-гайка с шагом р=10 мм), ручное перемещение пиноли задней бабки, а также установочные перемещения рабочих органов станка с помощью гидропривода. Привод механизма правки круга обеспечивается от маховичка через передачи 2 и от гидроцилиндров.

При работе станка заготовку устанавливают в центрах передней и задней бабок, расположенных на поворотной плите стола. При обработке цилиндрических деталей ось центров бабок параллельна направляющим стола, а при шлифовании конических деталей она расположена под углом, равным половине угла конусности детали.

Рис. 2. Кинематическая схема кругло-шлифовального станка ЗМ151: I — передняя бабка; II — устройство для правки; III — механизм подач; IV — шлифовальная бабка; V — задняя бабка; VI — механизм быстрого подвода; VII — механизм ручного перемещения стола Вращение шлифовального круга происходит от электродвигателя М2 мощностью N = 10 кВт через клиноременную передачу. Шпиндель 1 шлифовальной бабки (рис. 3) установлен в двух гидродинамических подшипниках скольжения. Подшипники имеют по три одинаковых вкладыша 8, которые представляют собой отдельные сегменты. Вкладыши сферическими лунками опираются на винты 6 со сферическими головками, в результате чего вкладыши самоустанавливаются по шейкам шпинделя. Конструкция вкладышей обеспечивает масляный клин 7 между шейкой шпинделя 1 и вкладышами 8, что предотвращает изнашивание и нагрев. Винтами 6 регулируют диаметральный зазор между вкладышами 8 и шпинделем 1 и положение оси шпинделя относительно направляющих стола. Шпиндель шлифовальной бабки фиксируют в осевом направлении двумя сферическими бронзовыми кольцами 2 и 8, прижимаемыми с двух сторон к торцам бурта шпинделя гайкой 4 с контргайкой 5.

Круговая подача — вращение обрабатываемой заготовки — производится от регулируемого постоянного тока электродвигателя Ml (см. рис. 10) мощностью N = 0,8 кВт через две клиноременные передачи. Круговая подача где i — передаточное отношение клиноременных передач.

Шпиндель передней бабки неподвижен, а заготовка получает вращение от поводка, закрепленного на планшайбе.

8. Абразивные материалы

Абразивные материалы делятся на естественные (алмаз, кварц, корунд, наждак, кремень, гранит) и искусственные (нормальный электрокорунд, хромистый электрокорунд, титанистый электрокорунд, монокорунд; карбиды кремния, бора, синтетические алмазы и др.). Основными свойствами абразивных материалов являются твердость, режущая способность, прочность и износостойкость.

Алмаз естественный (А) — разновидность углерода. Его характеризуют наивысшая по сравнению с другими абразивными материалами твердость и хрупкость. Алмазы, непригодные в ювелирном деле, называют техническими и используют для шлифования.

Алмаз синтетический (АС) получают из углеродсодержащих веществ (графит и др.) с добавлением металлических катализаторов (хром, никель, железо, кобальт и др.) под действием высокой температуры и давления. Существует пять марок шлифпорошков из синтетических алмазов, которые различаются по механическим свойствам, форме и параметрам шероховатости: АСО — зерна с шероховатой поверхностью и пониженной прочностью и хрупкостью, работают с минимальными потреблением энергии и выделением теплоты, обладают хорошими режущими свойствами; АСР — зерна с меньшей хрупкостью и большей прочностью, хорошо удерживаются в связке; АСВ — зерна, имеющие более гладкую поверхность, меньшую хрупкость и большую твердость; АСК — зерна с меньшей хрупкостью и большей твердостью, чем зерна АСО, АСР, АСВ; АСС — зерна блочной формы, имеют максимальную прочность по сравнению с алмазами других марок и естественными алмазами. Алмазные микропорошки выпускают: с нормальной режущей способностью из естественного алмаза (AM) и из синтетических алмазов (АСМ); с повышенной режущей способностью из природных (АН) и синтетических (АСН) алмазов.

Электрокорунды получают из бокситов и глинозема. Они состоят из окиси алюминия А1₂0₃ и его примеси. Доля А1₂0₃ в нормальном электрокорунде и монокорунде составляет 93−96%. Нормальный электрокорунд 1А имеет разновидности 12А; 1 ЗА; 14А; 16А. Белый электрокорунд 2А имеет разновидности 22А, 23А, 24А, 25А. Легированный электрокорунд ЗА имеет разновидности: 32А, ЗЗА, 34А, 37А. Монокорунд 4А имеет разновидности 43А, 44А, 45А.

Карбид кремния — химическое соединение кремния и углерода, полученное при температуре 2100—2200°С и содержащее около 97—99% SiC. Обладают высокими твердостью (тверже его только алмаз, эльбор, карбид бора), режущей способностью и теплостойкостью.

Карбид бора (КБ) — химическое соединение В₄С, обладает высокой режущей способностью, износостойкостью и химической стойкостью.

Кубический нитрид бора (КНБ) — сверхтвердый материал (43,6% бора и 56,4% азота). Обладает почти теми же абразивными свойствами, что и алмаз, и превосходит по износостойкости все известные абразивные материалы. КНБ не теряет режущих свойств при t = 1200 °C. Абразивный материал из КНБ выпускают в виде шлифпорошков: эльбор (Л); кубонит (КО); микропорошки (КМ).

9. Назначение, применение и выбор шлифовальных кругов

Типы и основные размеры шлифовальных кругов стандартизованы. Существует ряд типов и несколько сотен типоразмеров кругов (рис. 4).

Шлифовальные круги изготовляют классов точности АА, А и Б. Для кругов класса точности Б используют шлифовальные материалы с индексами В, П, Н, Д, характеризующими содержание основной фракции для кругов класса, А — только с индексами В, П, Н, для кругов класса АА — только с индексами В и П. Предельные отклонения зависят от номинальных размеров инструмента D, H, d (см. рис. 4). Контроль размеров абразивного инструмента осуществляют универсальным измерительным инструментом, специальными калибрами и шаблонами.

Рис. 4. Формы сечений шлифовальных кругов: а — прямого профиля (ПП), б — с двухсторонним коническим профилем (2П), в — с коническим профилем (ЗП). г — с конической выточкой (ПВК), е — с двухсторонней выточкой (ПВД), ж — с двухсторонней конической выточкой (ПВДК), з — специальный, и — кольцевой (К), к — чашечный цилиндрический (ЧЦ), л—чашечный конический (ЧК), м — тарельчатый (Т), н — с двухсторонней выточкой и ступицей (ПВДС); D — наружный диаметр, Н — высота, d — диаметр посадочного отверстия

Заключение

Анализ состояния транспортного машиностроения в сложившейся экономической ситуации показывает, что одним из основных направлений его развития является повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции на внутреннем и мировом рынках. Эта задача может быть выполнена только при обеспечении соответствующего качества изготовления машин. Качество изготовления продукции формируется на всех этапах технологического процесса ее изготовления и во многом определяется уже на стадии технологической подготовки производства.

Главная цель курсового проекта — проектирование технологического процесса механической обработки детали Исходя из главной цели работы, были рассмотрены следующие пункты:

1) Выбор способа получения исходной заготовки; выбор технологических баз; разработка маршрута обработки, по каждой операции разработка операционной технологии, включая составление последовательности переходов в операции, расчет припусков и операционных размеров для ряда технологических переходов, выбор оборудования и технологической оснастки, расчет режимов обработки.

2) В графической части представлены маршрутная, операционная карты, оформленные по установленной форме. Подробно дается описание основных операций, при выполнении которых происходит изменение размеров, формы и качества отдельных поверхностей детали. Операция контрольная обозначается в общем маршруте. Также представлены схемы базирования на каждую операцию, чертеж наладки, режущего и измерительного инструмента и детали.

Фомин В.А., Мазин Г. С. Проектирование технологических процессов механической обработки деталей подвижного состава: Методические указания к курсовому проектированию. -М.:МИИТ, 2012.-40с;

Курс лекций Мазина Г. С. по дисциплине «Технология машиностроения» 2009;

Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. -4-е изд., перераб. И доп. -М.: Машиностроение, 2010. 496 с, ил.;

www.tokdelo.ru;

www.micromake.ru.

Приложения