1.5. Разработка технологического процесса изготовления.

При изготовлении зубчатых колес диаметром 80-200 мм в условиях серийного производства возможно применение следующего маршрута:

• предварительная токарная обработка с одной стороны, на токарном станке или патронном полуавтомате (рис. 1^а);

• то же с другой стороны (рис.1^б);

• протягивание отверстия комбинированной протяжкой;

• зачистка заусенцев на торце отверстия;

• чистовая обработка наружной поверхности венца и торцов на многорезцовом токарном полуавтомате (рис. 1^в).

а ) б)

в)

Рис.1. Схемы предварительной токарной обработки заготовок зубчатых колес.

Возможен также следующий вариант обработки:

• зенкерование отверстия и подрезка торца на вертикально-сверлильном станке;

• обтачивание заготовки на многорезцовом станке в две операции (предварительное и чистовое точение).

В настоящей работе при разработке технологического процесса используется токарно-винторезный станок. Поэтому протягивание и зенкерование заменяется растачиванием. В качестве черновых базовых поверхностей при первом варианте технологического процесса используют наружную поверхность заготовки и торца. А в качестве черновых баз при втором варианте технологического процесса используют необрабатываемые поверхности заготовки (внутреннюю поверхность венца, ступицу и т.д.).

Технологический процесс оформить на специальных картах. Специальные карты следует заполнять чертёжным шрифтом тушью, чернилами или карандашом. На эскизе операции деталь изображают в рабочем положении с соответствующими базами, размерами, шероховатостью и т.д.

1.6. Нормирование режимов резания и

техническое нормирование отдельных операций.

Основные операции, которые осуществляются при обработке заготовки до зубонарезания, следующие:

• обточка наружных поверхностей;

• подрезка торцов;

• растачивание отверстий;

• протягивание отверстий.

При выполнении работы, исходя из конкретной длины обработки, материала заготовки и вида операции, режимы резание определяются по формуле 1-2 и табл.5-9.Приложения 1. Техническое нормирование осуществляется по формулам 3-8. Приложения 2.

1.7. Обработка заготовок по двум вариантам

технологического процесса.

Обработка заготовок осуществляется на токарно-винторезном станке. При обработке по первому варианту технологического процесса заготовку сначала крепят за необработанную поверхность обода и обрабатывают торец, часть обода и отверстие. Во второй операции деталь переворачивают и обрабатывают обод, второй торец и отверстие окончательно (тонкое растягивание). Базой служит обработанная часть обода и обработанный торец.

При обработке по второму варианту заготовку сначала крепят за необработанную поверхность обода и обрабатывают отверстие и торец. Затем сажают заготовку на оправку и обрабатывают оставшиеся поверхности заготовки.

При первом и втором вариантах технологического процесса обеспечивается хорошая концентричность всех поверхностей вращения колеса.

1.8. Контроль точности изготовления заготовок

и их сравнительный анализ.

Производство зубчатых колёс должно начинаться с получение правильной формы заготовки. При разработке технологического процесса особое внимание необходимо уделять точности обработки поверхностей в заготовках, которые принимают в качестве базовых на операциях зубообработки, контроля и сборки. Для получения точных зубчатых колёс в технологический процесс вводят дополнительные доводочные операции для обработки посадочных отверстий, шеек и базовых торцов заготовок. Допуски на заготовки для нарезки зубьев цилиндрических колёс-дисков высокого качества (7-8 степень точности) приведены в таблице 4.

Таблица 4.

Номинальный диаметр заготовки	Допуски на заготовки цилиндрических зубчатых колёс (мм)
	Биение торца	На диаметр отверстия	Конусообразность на длине 25 мм	Отклонение от круглости отверстия	На наружный диаметр	Биение наружного диаметра
до 250	0,008-0,013	0,008-0,015	0,005-0,008	0,005-0,008	0,108	0,08
св.250 до100	0,010-0,020	0,013-0,025	0,005-0,025	0,008-0,013	0,13	0,13
св.100 до200	0,015-0,030	0,020-0,030	0,005-0,008	0,010-0,015	0,13	0,13
св.200 до300	0,025-0,030	0,025-0,038	0,005-0,008	0,013-0,018	0,13	0,13

В настоящей работе необходимо проконтролировать биение торца и наружного диаметра с помощью оправки, центров, индикаторной стойки с индикаторными часами и плиты. Наружный диаметр измеряется с помощью микрометра или индикаторной скобы. Внутренний диаметр отверстия измеряется нутромером и штангенциркулем.

После замеров соответствующих параметров произвести сравнительный анализ заготовок по точности обработки.

2.Цель и задачи работы

Цель работы: Углубление теоретических знаний и развитие практических навыков, при разработке технологических процессов изготовления зубчатых колес.

К задачам работы относятся:

• изучение видов зубчатых колес, их служебного назначения и технических условий на изготовление;

• ознакомление с материалами и способами получения заготовок для зубчатых колес;

• изучение типовых маршрутных технологических процессов изготовления цилиндрических зубчатых колес;

• изучение способов обработки отверстий и наружных поверхностей заготовок зубчатых колес;

• разработка маршрутных и операционных технологических процессов изготовления колес и нормирование операций.

3. Технологическое оснащение.

При выполнении данной работы необходимо иметь следующее лабораторное оборудование:

1. Токарно-винторезный станок.

2. Чертёж зубчатого колеса и заготовки.

3. Центровая оправка.

4. Индикаторная стойка с индикаторными часами типа ИЧ и ИТ (0-2 мм).

5. Центры типа ПП-2,ПП-3.

6. Микрометр МК 125-150.

7. Индикаторная скоба (тип СИ 50 … 200 мм).

8. Нутромер (КРИН 35 … 50).

9. Штангенциркуль ШЦ-1.

4. Содержание работы.

Лабораторную работу рекомендуется проводить в следующей последовательности:

– ознакомится с рабочими чертежами зубчатого колеса, заготовки и типовыми маршрутными технологическими процессами;

– разработать технологический процесс изготовления заготовки (по двум вариантам) до операции зубонарезания;

– рассчитать режимы резания и произвести техническое нормирование операции (по заданию руководителя);

– обработать заготовки по двум вариантам разработанного технологического процесса с использованием расчётных режимов резания;

– произвести контроль базовых поверхностей заготовок, обработанным по двум вариантам технологического процесса;

– дать заключение о точности двух вариантов технологических процессов.

5. Контрольные вопросы.

1. Название типов зубчатых передач и их назначение.

2. Какими методами получают заготовки для зубчатых колёс.

3. Какие материалы используются при производстве зубчатых колёс.

4. Какими способами обрабатываются наружные и внутренние поверхности заготовок зубчатых колёс.

5. В чём различие вариантов изготовления зубчатых колёс.

6. Рекомендуемая литература.

1. «Технология машиностроения» /Б.Л. Беспалов, И.М. Колясов, и др. М.Машиностроения,1973 г./.

2. Лавриненко М.З. «Технология машиностроения и технологические основы автоматизации», Киев, «Вища школа»,1982 г.

3. Калашников С.Н., Калашников А.С. «Зубчатые колёса и их изготовление», М.Машиностроение, 1983 г.

ПРИЛОЖЕНИЕ №1

Расчетные зависимости для определения скорости резания при точении:

(1)

где V₁₀₀ – скорость резания в м/мин, при стойкости инструмента 100 мин;

С_v – коэффициент пропорциональности;

t – глубина резания в мм;

Х – показатель степени при глубине резания;

S – подача в мм/об;

y – показатель степени при подаче;

К_м – поправочный коэффициент по обрабатываемому материалу и его твердости;

К_и – поправочный коэффициент по материалу инструмента;

К_в – поправочный коэффициент по виду обработки (точение, растачивание);

К_к – поправочный коэффициент на наличие корки на обрабатываемой поверхности;

К_о – поправочный коэффициент на охлаждение и смазку;

К_φ – поправочный коэффициент по значению главного угла в плане.

Скорость резания может быть определена по формуле:

(2)

где D – диаметр обрабатываемой поверхности или диаметр фрезы, сверла т. д.; n – число оборотов вращения делали или фрезы, сверла т. д.

Таблица 5. Значение коэффициентов и показателей.

Материал инструмента	Обрабатываемый материал			Условия работы	t ≥ 1
	Вид	Марка	Твердость		S≤0,3 :S≥0,3
Твердые сплавы типа ТК	Сталь	45	НВ 207	Без охлаждения	Cv	X	y	Cv	X	y
					94	0,15	0,2	78	0,15	0,35

К_м = К_гр·К_н При точении

К_н = 207/НВ при НВ ≤ 207; К_н=(207/НВ)^0,5 при НВ > 207

К_гр = 0,9 для 20Х, 40Х; 45Г, 20ХГМ, 35ХМА.

К_гр = 1,0 для Стали 40

К_гр = 0,85 для 50ХГ

Таблица 6.

Подача при черновом точении и растачивании

сталей одним резцом из твердого сплава.

Вид операции	d	Глубина резания t (мм)
		3	5	8	12	св. 12	2	3	5	8
		Подача S (мм/об)
Точение	20	03-04
	40	04-05	03-04
	60	05-08	04-07	03-06
	100	06-10	05-09	05-08	04-07
	св 100	08-12	07-11	06-10	05-08	04-07
Растачивание	10						008-012
	12						010-015	008-012
	16						012-020	015-020	010-015
	20						018-020	015-025	012-018
	25						025-050	015-040	012-020
	30						040-070	020-050	012-020
	40							025-060	015-040
	50							030-050	020-030
	50-150							040-060	035-050	03-05
	св 150								040-060	03-05

Таблица 7. Выбор подачи при чистовом точении стали.

Шероховатость поверхности Rz(Ra)	Радиус при вершине резца в мм
	0,5	1,0	2,0	3,0
	Допустимая подача S мм/об
80 ≤ Rz ≤ 160	030-050	040-080	060-120	080-1,50
40 ≤ Rz ≤ 80	015-025	020-040	030-060	040-080
20 ≤ Rz ≤ 40	007-015	010-020	018-030	022-040
10 ≤ Rz ≤ 20	004-007	006-010	010-018	010-022
1,25 ≤ Ra ≤ 2,5	002-004	004-006	006-009	007-010
0,63 ≤ Ra ≤ 1,25	001-002	0015-004	002-006	003-000

Таблица 8. Выбор подачи для многошпиндельных токарных станков при обработке стали.

Суммарная глубина ∑t мм или ширина резания ∑В мм
3	5	8	10	15	20	30	40
Подача S мм/об
0,60	0,45	0,35	0,30	0,25	0,20	0,15	0,10

При высоких требованиях к точности обработки подачу назначать в пределах 0,2 … 0,3 мм/об для стали.

Таблица 9. Поправочные коэффициенты на скорость резания по условиям работы для стали.

Марка сплава		ВК 8	К5К10	Т14К8	Т15К6	Т30К4
Коэф. Ки		0,8	1,0	1,25	1,55	2,15
Вид обработки		Точение	Растачивание	Поперечное точение
				Отношение диаметров d:D
Коэф. Кi	Твердый сплав	1,0	0,9	0-0,4	05-07	08-10
				1,25	1,20	1,05
Угол в плане		30О	45О	60О	75О	90О
Кφ для тв. сплавов		1,23	1,09	1	0,93	0,88
Состояние пов-ти заготовки		без корки хол. прокат	Очищеная поковка	Горячий прокат	Поковка свободная ковка	Стальное литье
Коэф. Кк		1,0	0,95	0,90	0,85	0,80

К_о = 1,0 при работе с охлаждением, К_о = 0,8 при работе без охлаждения.

При тонком растачивании отверстий резцами из твердого сплава: t = 0,1 … 0,15 мм,

S = 0,04…0,12 мм/об. V = 180…160 м/мин при НВ<180; V = 120…150 м/мин при НВ = =180…230, V = 100…120 м/мин при НВ>230.

При протягивании цилиндрических отверстий 7…8 квалитетов точности с R_a = 2,5 скорость резания V = 6 м/мин для сталей с НВ = 170…230 и V = 5 м/мин – для сталей с НВ = 230…320. В случае протягивания цилиндрических отверстий 9 квалитета точности скорость резания V = 8 м/мин при НВ = 170…230 и V = 7 м/мин при НВ = 230…320.

При хонинговании отверстий режимы обработки для сталей следующие:

V_2o = 0,50…0,84 (м/с) – окружная скорость головки;

V_2y = 0,14…0,2 (м/с) – осевая скорость головки;

Р_бр = 0,6…1,0 (МПа) – давление брусков.

ПРИЛОЖЕНИЕ №2

Расчетные формулы для определения машинного времени.

а) Точение и растачивание на проход: (3)

где l – длина обработки, l₁ – размер врезания, l₂ – размер схода инструмента,

S – подача (мм/об), n – число об. мин.

б) Точение до уступа: (4)

в) Подрезание торца: (5)

где l=D/2 – в случае сплошного торца; l=(D-d)/2 – в случае торца не сплошного сечения.

г) Одновременное обтачивание нескольких поверхностей: (6)

где l₁ = (0,5…3) мм, l₂ = (1…2) мм, l=D/2

д) При протягивании: (7)

где l_px = l_u + l_n + l_доп;

l_доп – дополнительная длина хода (30…50 мм)

l_n = L-l, L – общая длина протяжки;

l₁ – длина протяжки до первого зуба

l_u – длина протягивания;

V – скорость протягивания м/мин;

q – количество обрабатываемых деталей;

К – коэффициент, зависящий от типа станка (1…2).

е) При хонинговании отверстий: (8)

где l – длина отверстия; V_гу – осевая скорость головки.