5.3. Механическая обработка

5.3.1.Разработка технологического процесса точения

Рассмотрим технологический процесс обработки резанием изделия- статора

двигателя. Механическая обработка статора заключается в точении замковых поверхностей. Эта операция выполняется на токарном станке 16К20.

Токарные станки предназначены для обработки в основном деталей типа тел вращения, имеющих цилиндрические, конические, фасонные, сферические, винтовые поверхности, а также торцевые плоскости. Основными инструментами при работе на токарных станках являются резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки.

При использовании специальных приспособлений на токарных станках проводят наружное внутреннее шлифование, сверление глубоких отверстий, обкатывание и раскатывание, фрезерование и другие операции.

Число операций при токарной обработке и их последовательность зависят от конфигурации, точности и качества поверхностей обрабатываемых деталей.

Пакет статора устанавливается на оправку по внутреннему диаметру пакета и производится одновременное обтачивание начисто наружных замков с обеих сторон детали. Острые кромки допускается притуплять фаской резцом под 45º.

После обработки осуществляется визуальный контроль на наличие острых кромок и забоин, также проверка соответствия шероховатости поверхности и контроль размеров. С этой целью используются концевые меры, скобы, индикаторы, микрометры, штангенглубиномер.

5.3.2.Расчет режимов резания

Произведем расчет токарной обработки на примере точения замковых поверхностей статора двигателя (с одной стороны).

Исходные данные для расчета. На токарно-винторезном станке 16К20 производится чистовая обработка замковых поверхностей статора от диаметра D=131мм до диаметра d=128мм. Длина статора L=120±0,5мм, длина обрабатываемой поверхности l=14мм. Статор собран из тонколистовой изотропной электротехнической стали марки 2212 с σ_в=350 МПа ( ~350 н/мм²). Способ крепления детали - на оправке. Шероховатость обрабатываемой поверхности R_a=2,5 мкм.

Рис.5.4. Эскиз обработки:1- оправка, 2-сердечник статора

При расчете произведем следующие операции: выберем режущий инструмент, назначим режимы резания и определим основное время. Выбор режущего инструмента: выбираем резец и устанавливаем его геометрические элементы. Резец - токарный проходной прямой правый. Материал рабочей части (пластины)- твёрдый сплав Т5К10, материал корпуса резца - сталь 45.

Выбираем размеры поперечного сечения корпуса резца. У станка 16К20 расстояние от опорной плоскости резца в резцедержателе до линии центров 25мм, поэтому высота корпуса резца Н=25 мм, ширина корпуса В=16 мм, длина резца -примем 140 мм. Геометрические элементы резца выбираем по таблице (справочник машиностроителя, т.2): φ=60°; λ=0°;γ=10°; г=1мм.

Назначение режимов резания:

1) Устанавливаем глубину резания. Припуск на обработку удаляем за 1 рабочий ход. Глубина резания, равная припуску на обработку:

t=(D-d)/2, (5.15.)

t=(131-128)/2=l,5мм.

2) Назначаем подачу в зависимости от параметра шероховатости R_a=2,5 мкм, для выбранного резца В*Н=16*25 подача S₀=0,2-0,246 мм/об. По паспортным данным токарно-винторезного станка 16К20 из ряда продольных подач возьмем подачу 0,2мм/об.

3)Назначаем период стойкости резца Т=60 мин.

4)Скорость главного движения резания рассчитаем по эмпирической формуле:

V=(C_V*K_V)/(T^m*t^x*S^y), (5.16.)

где С_v=420- коэффициент (по таблице №17 Справочника-машиностроителя,т.2, в дальнейшем в данном расчете данные таблиц берутся из этого справочника); х=0,15, у=0,2, т=0,2- показатели степени (по таблице №17,[10]);

K_V=K_MV*K_nV*K_UV (5.17.)

- поправочный коэффициент

K_MV= K_Г*(750/σ_в)^nv (5.18.)

- коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала,

где К_Г =1- коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости; n_v=l - показатель степени при обработки резцами (табл.№2, [10]), тогда

К_MV=1*(750/350)¹=2,1;

K_nV=l (по таблице №5,[10])- коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

K_UV=0,65 (по таблице №6,[10])- коэффициент, учитывающий качество материала инструмента,

Кроме этих коэффициентов вводится также поправочный коэффициент 0,8 на скорость резания для электротехнической стали, отсюда

K_v=2,l*l*0,65*0,8=l,l;

Таким образом

V=(420*1,1)/(60^0,2*1,2^0,15*0,2^0,2)=462/(2,26*1,06*0,72)=267,8м/мин=4,46м/с. 5)Определим частоту вращения шпинделя, соответствующую найденной скорости:

n=(1000*V)/(π*D) (5.19.)

n=(1000*267,8)/(3,14*131)=651мин¹.

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка 16К20 и устанавливаем действительное значение частоты вращения: n_д=630мин^-1. 6)Определим действительную скорость главного движения резания по формуле:

V_д=π*D*n_д/1000 (5.20.)

V_д =3,14*131*630/1000=259м/мин.

7)Определим силу резания. Под силой резания обычно подразумевают её главную составляющую Р_z-тангенциальную силу резания, определяющую расходуемую на резание мощность N и крутящий момент на шпинделе станка.

P_z=10* C_p*t^x*S^y*Vⁿ*K_p, (5.21.)

где С_р=200- коэффициент;

Х=1, у=0,75, п=-0,15- показатели степени (по таблице №22,[10]);

К_p⁼ К_рм*К_pφ*К_pγ*К_pλ*К_рг (5.22.)

- поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания, где К_рм=(σ_в/750)^0,35=0,77 (по таблице №23,[10])- поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости;

К_рφ=0,94, К_pγ=1, К_pλ=1, К_рг =0,93 (для ф=60°), из этого следует,

что К_р=0,77*0,94* 1*1*0,93=0,67

Таким образом

P_z=10*200*1,5¹*0,2^0,75*259^-0,15*0,67=262H.

8)Определим мощность затрачиваемую на резание по формуле:

N=P_z*V/(1020*60), (5.23.)

N=262*259/(1020*60)=1,1кВт.

Проверим, достаточна ли мощность привода станка.

Необходимо, чтобы N_peз≤ N_шп.. Мощность на шпинделе станка по приводу

N_шп=N_g*η. (5.24.)

У станка 16К20 N_g=10кВт, η|=0,75;

N_шп10*0,75=7,5кВт, следовательно N_peз<N_шп (1,1<7,5), то есть обработка возможна.

Определение основного технологического времени:

основное технологическое время рассчитывается по формуле:

T₀=L*i/(n*S₀), (5.25.)

где i=1- число рабочих ходов;

L=l+y- длина рабочего хода;

y=ctgφ=3*ctg60°=1,7мм - врезание резца;

Отсюда следует L= 14+1,7=15,7 мм.

Таким образом Т₀=15,7* 1/(630*0,2)=0,12мин.