6. Расчёт припусков

Припуск слой материала, назначаемый для компенсации погрешностей, возникающих в процессе изготовления детали, в целях обеспечения заданного ее качества. Он удаляется с поверхности заготовки в процессе ее обработки для получения детали.

Для определения припусков на размер

ТехнологПереходы обработки поверхности 70h9	квалитет	Элементы припуска, мкм				Расч Припуск мкм	Расч Размер мм	Допуск мкм	Предельный размер, мм			Предельные значения припусков мкм
		Rz	T	P		2Z мin	Dр		d min	d max	2Z min		2Z max
заготовка	15	200	200	97,7	-	-	71,4	400	71,4	71,8	-		-
Точение предварительное	12	40	50	50	100	1080	70,326	100	70,326	70,4	1074		1374
чистовое	10	0,40				?
Черновое	12	10	20	21		402	70,111	25	70,111	70,136	289		364
Чистовое	9	0,074	15	-		102	70,009	17	70,009	70,026	102		110

Размер припуска определяется разностью между размером заготовки и размером детали по рабочему чертежу, припуск задается на сторону. Припуски подразделяются на общие, т.е. удаляемые в течении всего процесса обработки и межоперационные, удаляемые в процессе одной операции. Межоперационные определяются разностью размеров, получаемых на предыдущих операциях. Припуск на обработку может быть назначен по соответствующим таблицам, стандартам или на основе расчетно – аналитическим методом.

Расчет припуска на размер диаметра 70h9.

Технологический маршрут поверхности 70h9 состоит из 2 операции: токарной и круглошлифовальной.

При токарной операции деталь обрабатывается в трехкулачковом патроне, а при круглошлифовальной операции деталь центрируется.

Суммарное значение R_z и Т, характеризующие качество поверхности заготовки состоит 400 мкм. , после токарной обработки 90, а при шлифовании 20 мкм [9, стр.64, т.4,5], [1, стр.174, т.13].

Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки определяем по формуле:

P_кор=∆кD=0,7*714=0,05 мм [9, стр.66,].

Р_кор=∆ке=0,7*120=0,084 мм [9, стр 66] Р_З=, (3)

Где р_кор = удельное коробление

Р_см = смещение оси

∆к= удельная кривизна заготовки на 1 мм длины Р_З= 0,097мм= 97,7 мкм

Погрешность установки заготовки в трехкулачковом патрон равна _у=100 мкм [9, стр.77, т.4.11], при точении _х= 100 мкм ,а при обработке наружной поверхности и базировании по наружной поверхности пространственное отклонение – выражается произведением и удельной кривизны на соответствующий диаметр отливки р=0,05 мм=50мкм [9, стр.71, т.4,8].

При круглошлифовальной операции значении р и отсутствуют, так как заготовка центрируется при обработке. Данные значения заносим в таблицу.

Таблица 6 – Технологические переходы

2Z min=2(R_zi-i+T_i-i+)

2Z min= 2(200+200+=1.08 мм

2Z min= 2(40+50+=0,4 мкм

Расчетный размер d_p рассчитывается начиная с конечного (чертежного размера) путём последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода.

d_p=69.926+0.4=70.326 мм

d_p=70,326+1,08=71,406 мм

Наименьшии предельный размер – в графе таблицы определяем значение наибольших предельных размеров прибавлением допуска к наименьшему предельному размеру, округляя до знака десятичной дроби.

d_max=69.926+0.074=70 мм

d_max=70.326+0.1=70.4 мм

d_max=71,4+0,4=71,8 мм

Предельные значения припусков Z_пр max определяем как разность наибольших предельных размеров Z_пр min – как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.

2Z_прmax=70,426+70,426=140,426 мкм

2Z_прmax=71,8-70,426=1,374=1374 мкм

2Z_прmin=70,326-69,926=0,4=400 мкм

2Z_прmin=71,4-70,326=1,074=1074 мкм

под черновое шлифование 2Z min = 2(30+ 30 +42)= 2* 102 мкм ;

под чистовое шлифование 2Z_min= 2(10 +20+ 21)= 2 *51мкм

для чернового шлифования d_max=70,009+0,102=70,111

Проверка:

∑2Z_прmax=∑2Z_прmin=

1800-1474=400-74

326=326

Расчет выполнен верно.

6. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

Операция 005 Токарная

Определение режимов резания автоматно-токарной операции, обработка осуществляется на токарном многорезцовом полуавтомате, на 3,4,5.

Обработка заготовки точением осуществляется при сочетании двух движений:

равномерного вращательного движения детали - движения резания (или главное

движение) и равномерного поступательного движения резца вдоль или поперек оси детали - движение подачи. К элементам режима резания относятся: глубина

резания t, подача S, скорость резания V.

Глубина резания - величина срезаемого слоя за один проход, измеренная в

направлении, перпендикулярном обработанной поверхности, т.е. перпендикулярном направлению подачи. При черновой обработке , как правило, глубину резания назначают равной всему припуску, т.е. припуск срезают за один проход.

1. Устанавливаем глубину резания

t=h=,

где h - припуск , мм;

D - диаметр заготовки, мм;

d - диаметр детали, мм.

При чистовой обработке припуск зависит от требований точности и

шероховатости обработанной поверхности.

2. Длина рабочего хода продольного и поперечного суппорта

L_px=I_рез+у+I_доп,

Где I- длина резания по лимитирующему инструменту, мм;

У- величина врезания и перебега инструмента, мм;

I_доп- дополнительная длина хода, мм;

А) Определяем L_рх, у продольного суппорта: в продольном суппорте резец имеет наибольшую длину 24мм. Величину определяем по ([1] табл. 1 с 809)

Y=Y_врез+Y_подв+Y_п+Y_доп

Где, Y_врез=1,5 мм (при t= 1,5 мм)

Y_подв+Y_п=4 мм,

тогда Y_доп=0

Y=1,5+4=5,5 мм

L_px=24+5,5=29,5 мм

Б) Определяем L_px, поперечного суппорта:

L_pез==30 мм

Y_подв+Y_п=2 мм (при φ=90ᵒ)

I_доп=0

L_px=30+2=32 мм

3. Определяем подачу суппорта за оборот шпинделя. Подача назначается для каждого инструмента наладки в зависимости от суммарной глубины резания обрабатываемого материала, шероховатости поверхностей и точности обработки ([2] карта 1, с. 813)

4. Суммарная глубина резания резцов составляет

5. – для продольного суппорта

Σt = t1 + t2 = 1,5 + 1,5 = 3 мм

– для поперечного суппорта

Σt = t3 + t4 + t5 = 2 + 2 + 1 = 5 мм.

Для этих значений суммарной глубины резания рекомендуется подачи:

– для продольного суппорта S0 = 0,6 мм/об;

– для поперечного суппорта S0 = 0,4 мм/об. В соответствии с [1] примечание 6, к карте 1 необходимо при назначении подачи также учитывать заданный параметр шероховатости поверхности.

Для предусмотренной чертежом детали шероховатости поверхности Rz =16 мкм в [1] рекомендуется подача не выше S0 = 0,4 мм/об (для обработки) стали, радиус при вершине резца r = 1 мм, скорость резания v > 100 м/мин).

Учитывая поправочный коэффициент на материал (для стали

σв = 65 кгс/мм, поправочный коэффициент Ks = 0,75), подача Speз = Табл.⋅ Ks = =0,4 ⋅ 0,75 = 0,3 мм/об.

Корректируяпринятуюподачупопаспортнымданнымстанкадляпоперечногосуппорта, получаем Sпас = 0,29 мм/об.

Так как время работы продольного суппорта значительно меньше, чем поперечного (Lр.х.прод < Lр.х.поп) работают они одновременно, то можно уменьшить величину подачи продольного суппорта без снижения

производительности станка. Это достигается выполнением условия выравнивания продолжительности работы продольного и поперечного суппортов (т.е. равенство частот вращения шпинделя за ход каждого суппорта):

Lр.х.поп / S0 поп= n = Lр.х.прод / S0 прод;

32 / 0,29 = 110,3 мм

S0 прод = 29,5 / 110,3 = 0,26 мм/об.

При окончательном выборе величины подачи не лимитирующего суппорта не рекомендуется, несмотря на результаты расчета, уменьшать подачу твердосплавного инструмента ниже 0,15…0,20 мм/об ([2], карта 1, с. 812) при точении стальных заготовок. Поэтому при корректировании подачи продольного суппорта по станку принимаем S0 прод = 0,17 мм/об.

4. Определяем периоды стойкости лимитирующих инструментов ([2], карта 2, с. 814 – 815).

Период стойкости в минутах времени резания для каждого предположительно лимитирующего инструмента наладки, по которому ведется расчет скорости резания,

T = Tмλ,

Где Тм – период стойкости в минутах машинной работы станка- для нашего случая принимаем II группу наладок (для пяти инструментов в наладке),

т.е. Тм = 120 мм; λ – коэффициент времени резания определяется ([2], карта 2, с. 815) как отношение частоты вращения шпинделя за время резания к количеству оборотов шпинделя за время рабочего хода суппорта на рабочей подаче.

Предположительно лимитирующими инструментами в много инструментальных наладках являются обычно инструменты расположенные на наибольших диаметрах обрабатываемых поверхностей (наибольшая скорость резания), или имеющие наибольшую длину резания. Такими резцами в рассматриваемом случае может бытьрезец1илирезцы3и4.

Определяем значение коэффициента времени резания ([2], карта 2, с. 815) длярезца1. Количество оборотов шпинделя за время резания равно отношению длины резания к подаче

Lpx / S0 прод = 24 / 0,17 = 141 об.

Тогда коэффициент времени резания:

λ = 141 / 219 = 0,65.

Период стойкости резца1в минутах времени резания составит:

Т = Тмλ = 120 ⋅ 0,65 = 78 мин.

Для резцов 3 и 4 расположенных на суппорте, имеющим наиболее продолжительное время работы (при условии параллельной работы суппортов станка) коэффициент времени

λ = lp.x / Lpx = 30 / 32 = 0,93.

Если коэффициент λ> 0,7,то его можно не учитывать и принимать Т≈Тм ([2], карта 2, с. 814). Таким образом, для резцов 3 и 4 период стойкости Т=Т_м=120 мин.

Определяем скорости резания для предположительно лимитирующих режимов наладки ([2], карта 3, с. 816).

Для резцов 3 и 4 v_табл = 110 м/мин (при t до 2,5 мм; S0до 0,3 мм/об; обработке стали и угле φ = 90°).

Поправочные коэффициенты на скорость резания ([2], с. 817 – 818) равны:

K _мv= 1 (для стали 45 НВ 180, σв = 65 кгс/мм);

K _uv= 115 (для материала инструментаТ15К6; найден путем интерполирования значений

K _uv= 1,25 для Т_uv = 100 мин и K = 1 для Т = 150 мин);

K_вv = 1,35(для поперечного точения при отношении диаметров обработки d/D=90/150=0,6).

Расчетная скорость резания:

V_рас = v_таблК_мvК_uvК_вv

V_рас=110*1*1,5*1,35=171 м/мин≈ 2,85 м/с.

Для резца 1 v_табл = 130 м/мин (при t≤ 2,5 мм, S0≤ 0,2 мм/об; обработк естали и угле φ = 45°).

Поправочные коэффициенты на скорость резания

K_мv= 1 (для стали 45, НВ 180, σв = 65 кгс/мм);

K_uv = 1,4 (для материала инструментаТ15К6, найден путем интерполирования значений);

K_uv = 1,5 для

Т = 60 мин

K _uv 1,25 для Т = 100 мин.),

K_вv = 1 (для продольного точения). Расчетная скорость резания

V_рас = VрасчКмvКuvКвv

V_рас = 130 ⋅ 1 ⋅ 1,4 ⋅ 1 = 182 м/мин≈ 3,05 м/с

Таким образом лимитирующими по скорости резания являются резцы 3 и 4 (v_рас=171 м/мин).

6. Расчетная частота вращения шпинделя станка:

n = 1000 Vрас / πD = 1000 ⋅ 171 / (3,14 ⋅ 150) = 363 мин^-1

Корректируя значение n по паспорту станка, устанавливаем действительное значение n_д шпинделя: n_д = 280 мин^-1.

7. Действительные скорости резания равны:

Для резцов 1, 3, 4

V_д= πDn_д / 1000

V_д= 3,14 ⋅ 50 ⋅ 280 / 1000 = 43,5 м/мин≈ 4 м/с.

8. Определяем суммарную мощность резания по всем инструментам наладки ([2], карта 5, с 820).

Для резца 1 N_табл=1,4 кВт (при t=1,5 мм;S₀=0.17 мм/об).

Поправочные коэффициенты на мощность резания:

Км=0,7 (для стали 40, обрабатываемой твердо сплавным инструментом);

Км=0,9 (для скорости резания до 200 м/миниуглаγ = 10°).

Расчетная мощность резания

N_рез=N_таблКмnKмv=1.4**0.7*0.9=1.5 кВт

Для резца 2 Nтабл = 1,4 кВт (при t = 1,5 мм; Sо = 0,17 мм/об).

Поправочные коэффициенты на мощность резания:

Кnv=0,7 (для скорости резания до 100 м/мин и угла γ =10°);

Кмv = 0,7

Nрез2= N_таблКмnKмv=2,7**0.7*0.9=2,9 кВт

Длярезца5 Nтабл = 1,3 кВт (при t = 1 мм; Sо = 0,29 мм/об).

Поправочные коэффициенты на мощность резания: Кnv=1 (для скорости резания до 100 м/мин и углаγ = 10°); Кмn=0,7

Расчетная мощность резания

Nрез5== N_таблКмnKмv=1,3**0.7*1=2,02 кВт