2.5.Разработка рационального технологического процесса.

При обработке деталей на металлорежущих станках элементами режима обработки является: глубина резания, подача, скорость резания, мощность резания.

Обработка отверстия нижней головки шатуна.

Обрабатываем отверстие нижней головки шатуна. Глубина резания t при черновой обработке равна или кратна припуску z на выполняемом технологическом переходе. При чистовой обработке (Ra<2,5) глубина резания принимается в пределах 0,1¸0,4 мм. После назначения глубины резания t=0,1 мм назначаем подачу из числа существующих в характеристике станка S=0,1 мм/об.

Скорость резания v рассчитывается по формуле:

v= · Ky                                         

где С_v, m, x_v, y_v – коэффициенты и показатели степени, учитывающие условия обработки; Т – период стойкости режущего инструмента; K_v – поправочный коэффициент, учитывающий условия обработки, которые не учтены при выборе C_v.

Период стойкости режущего инструмента Т принимаем равным 60 минутам. Поправочный коэффициент K_v рассчитываем по формуле:

Ky = K_mv · K_nv · K_уv · K_у1v · K_rv · K_qv · K_оv · K_uv

где K_mv=1,67 – коэффициент, учитывающий механические свойства обрабатываемого материала; K_nv=1 – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; K_уv=1 коэффициент, учитывающий главный угол резца в плане; K_у1v=0,9 – коэффициент, учитывающий вспомогательный угол резца в плане; K_rv=1 – коэффициент, учитывающий радиус при вершине режущей части резца; K_qv=0,91 – коэффициент, учитывающий размеры державки резца; K_оv=1 – коэффициент, учитывающий вид обработки; K_uv=0,9 – коэффициент, учитывающий вид материала режущей части инструмента.

Ky = 1,67·1·1·0,9·1·0,91·1·0,9

Определим скорость резания по формуле:

V = 1,23 = 66,2

По расчётному значению скорости резания определяется частота вращения шпинделя с закреплённым резцом:

n =

где d_Д – диаметр детали (отверстия), мм.

N = = 331,7

Максимальная частота вращения шпинделя станка равна 450 об./мин. Принимаем частоту вращения шпинделя, близкую к расчётной n=350 об/мин.

Тогда скорость обработки рассчитывается по формуле:

V_a =

V_a = = 89,7

Рассчитанные элементы режима резания необходимо проверить по мощности электродвигателя станка. Мощность резания определим по формуле:

  N_p =                                                 

где р_z – составляющая силы резания.

P_z = C_pz·tⁱ·S^y·V_o^b·K_p                                  

где С_рz, x_рz, y_рz, n_рz – коэффициенты и показатели степеней, учитывающие условия обработки; К_рz – поправочный коэффициент, учитывающий условия обработки, неучтённые коэффициентом С_рz.   

K_PZ = К_Mрz· К_jрz· К_yрz· К_pрz· К_Rрz

где К_Mрz=0,68 – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала; К_jрz=1 – коэффициент, учитывающий главный угол в плане режущей части инструмента; К_yрz=0,94 – коэффициент, учитывающий передний угол режущей части инструмента; К_pрz=1,1 – коэффициент, учитывающий угол наклона лезвия; К_Rрz=1 – коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине резца.

K_PZ = 0,68·1·0,94·1,1·1=0,7

Коэффициент К_Rрz не учитываем, т.к. сталь резца не быстрорежущая.

Р_Z = 300·0,1¹·0,1^0,75·89,7^0,15·0,7 = 2,6

N_p = = 0,23

Мощность резания, приведённая к валу электродвигателя, должна быть равна или несколько меньше мощности электродвигателя станка.

Условие выполняется: N_р<N_э

0,23<3.

Шлифование

Чистовое шлифование отверстия нижней головки шатуна. При шлифовании периферией круга с радиальной подачей (врезное шлифование) мощность определяется по формуле:      

N = C_N ·v_d^y·S_p^y·d^g·b^z

где d – диаметр шлифования, мм; b – ширина шлифования, мм; v'_d – скорость вращательного движения детали, об./мин; S_p – перемещение шлифовального круга в радиальном направлении, мин./об., С_n, r, y, q, z – поправочный коэффициент и степени для табличных условий работы.

V_d = = 35,84

N = 0,3·35,84^0,35·1,2^0,4·63,4^0,3·30⁰ =3,6

Условие выполняется: N_р<N_эст

3,6<8,275.

Хонингование отверстия нижней головки шатуна

Определяем скорость резания по формуле:

V_p =

где v_в – скорость вращательного движения хона, об/мин.; v_в-п – скорость возвратно-поступательного движения хона, м/мин.

V_в =

где D=69,4 мм – диаметр хонингуемого отверстия; n=155 об/мин. – частота вращения шпинделя станка.       

V_в-а = 2·n_вi·L_r

где n_вх=10 ход/мин. – число двойных ходов хона; L_х=0,15 м – длина хона.

V_в-а = 2·10·0,15=3

V_в = = 30,86

V_p = = 31,01 м/мин.

Мощность при вращательном движении определяется по формуле:

N_в = P_x

где Р_х – осевая составляющая силы резания, м.

P_x = f_x·p·S·n

где f_х – коэффициент трения резания; р – давление брусков, Па; S – площадь контакта одного бруска с обрабатываемой поверхностью, м²; n – количество брусков в хоне, ед.

P_x = 41,8

N_в = 41,8· = 1,25

Условие выполняется: N_в<N_эст

1,25<2,8.

Растачивание отверстия верхней головки шатуна

Протачиваем отверстие верхней головки шатуна до ремонтного размера. Глубина резания t при черновой обработке равна или кратна припуску z на выполняемом технологическом переходе. При чистовой обработке (Ra<2,5) глубина резания принимается в пределах 0,1¸0,4 мм. После назначения глубины резания t=0,1 мм назначаем подачу из числа существующих в характеристике станка S=0,1 мм/об.

Скорость резания v рассчитывается по формуле:    

V = ·K_v

где С_v, m, x_v, y_v – коэффициенты и показатели степени, учитывающие условия обработки; Т – период стойкости режущего инструмента; K_v – поправочный коэффициент, учитывающий условия обработки, которые не учтены при выборе C_v.

Период стойкости режущего инструмента Т принимаем равным 60 минутам. Поправочный коэффициент K_v рассчитываем по формуле: 

K_v = K_a·K_в·K_y·K_y1·K_r·K_g·K_o·K_вr

где K_mv=1,67 – коэффициент, учитывающий механические свойства обрабатываемого материала; K_nv=1 – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; K_уv=1 коэффициент, учитывающий главный угол резца в плане; K_у1v=0,9 – коэффициент, учитывающий вспомогательный угол резца в плане; K_rv=1 – коэффициент, учитывающий радиус при вершине режущей части резца; K_qv=0,91 – коэффициент, учитывающий размеры державки резца; K_оv=1 – коэффициент, учитывающий вид обработки; K_uv=0,9 – коэффициент, учитывающий вид материала режущей части инструмента.

K_v = 1,67·1·1·0,9·1·0,91·1·0,9 = 1,23

Определим скорость резания по формуле:

V= ·1,23 = 66,2

По расчётному значению скорости резания определяется частота вращения шпинделя с закреплённым резцом:

N =

где d_Д – диаметр детали (отверстия), мм.

N = = 802,5

Максимальная частота вращения шпинделя станка равна 2000 об/мин. Принимаем частоту вращения шпинделя, близкую к расчётной n=850 об/мин.

Тогда скорость обработки рассчитывается по формуле:

                                              

Рассчитанные элементы режима резания необходимо проверить по мощности электродвигателя станка. Мощность резания определим по формуле:

                                                  

где р_z – составляющая силы резания.     

P_x = C_p·tⁱ·S^y·v_o·K_p

где С_рz, x_рz, y_рz, n_рz – коэффициенты и показатели степеней, учитывающие условия обработки; К_рz – поправочный коэффициент, учитывающий условия обработки, неучтённые коэффициентом С_рz.            

K_p = K_m·K_q·K_y·K_n·K_R

где К_Mрz=0,68 – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала; К_jрz=1 – коэффициент, учитывающий главный угол в плане режущей части инструмента; К_yрz=0,94 – коэффициент, учитывающий передний угол режущей части инструмента; К_pрz=1,1 – коэффициент, учитывающий угол наклона лезвия; К_Rрz=1 – коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине резца.

K_p = 0,68·1·0,94·1,1·1=0,7

Коэффициент К_Rрz не учитываем, т.к. сталь резца не быстрорежущая.

P_x = 300·0,1¹·0,1^0,75

Мощность резания, приведённая к валу электродвигателя, должна быть равна или несколько меньше мощности электродвигателя станка.