Разработка технологического процесса изготовления фрезы червячной

1 Анализ и состояние вопроса

1.1 Анализ материала детали

Материал хвостовика- сталь 40Х ГОСТ 4543-71

Таблица 1.1 Химический состав стали 40Х

Элемент	C	S	P	Cr	Mn	Ni	Si
		Не более
Содержание, %	0.36-0.44	0.035	0.035	0,8-1,0	0.5-0.8	0.3	0.17-0.37

Таблица 1.2- Механические свойства

02	в			KCU	НВ
Мпа	МПа	%	%	Дж/см2
360	785	16	40	50	250

Материал режущей части- сталь Р6М5 ГОСТ 19265-73

Таблица 1.3- Химический состав

Элемент	C	S	P	Cr	W	V	Mo
		Не более
Содержание, %	0.7-0.8	0.03	0.03	3,8-4,2	5.8-6,0	1.5-2.5	4.8-1,0

Таблица 1.4- Механические свойства

	в			НВ
Мпа	МПа	%	%
760	1060	14	40	260

1.2 Классификация поверхностей детали

С целью выявления поверхностей, влияющих на выполнение деталью своего служебного назначения, проведём классификацию поверхностей детали (рисунок 1.1), результаты сведем в таблицу 1.1.

Рисунок 1.1- Систематизация поверхностей

Таблица 1.1- Классификация поверхностей детали

Наименование типа поверхностей	Номера поверхностей
Исполнительная	13,29,30,31,32,27
Основная конструкторская база	5,18
Вспомогательная конструкторская база	24,25,16
Свободная	Остальные

2 Выбор и проектирование заготовки

Так как рабочая часть фрезы червячной выполнена из быстрорежущей стали Р6М5, а хвостовик из стали 40Х, заготовкой для инструмента может служить прокат с последующей подрезкой торцев и сваркой трением.

Найдем максимальный диаметр заготовки из проката

На наибольший диаметр фрезы червячной примем припуски

При черновом точении припуск на обработку составляет 2,8 мм,

чистовом 0,8 мм, шлифовании 0,3 мм

Расчетный размер заготовки:

Хвостовика левого, пов. 8:

D = 35+2,8+0,8 = 38,6 мм

Хвостовика правого, пов. 15:

D = 24+2,8+0,8 = 27,6 мм

Режущей части

D = 50+2,8+0,8+0,3 = 53,9 мм

По расчетным данным заготовки выбираем необходимый размер горячекатаного проката обычной точности по ГОСТ 2590—71*

Хвостовика левого, пов. 8:

Круг

Хвостовика правого, пов. 15:

Круг

Режущей части

Круг

Припуски на подрезание торцовых поверхностей с учетом припуска на подрезку и угар определяют по [3, табл.3.13]

Припуск на подрезку торцев 1,5 мм на каждый.

Общая длина мерных заготовок после абразивно-отрезной операции:

Хвостовика левого, пов. 8:

Lзх = 107+1,5·2 = 110 мм

Принимаем длину заготовки 110 мм.

Хвостовика правого, пов. 15:

Lзх = 43+1,5·2 = 46 мм

Принимаем длину заготовки 46 мм.

Режущей части

Lзр = 90+1,5·2 = 93 мм

Принимаем длину заготовки 93 мм.

Объем заготовки определяем после сварки и токарной обработки- при подрезке торцев и обтачивания режущей части на длине 4 мм до диаметра хвостовиков (см. рисунок 2.1):

Рисунок 2.1- Эскиз заготовки

Объем заготовки

Vп
= (2.1)

где Vi- объем i-го элемента заготовки

Цилиндрические элементы заготовки

V =  ×d2
×l / 4 (2.2)

где d- диаметр, мм

l-длина, мм

Тогда объем заготовкиV, мм3

V = 3,14/4×((392
×(108,5+4) + 542
×(90-4×2) + 282
×(44,5+4)) = 351875 мм3

Масса заготовки mз
, кг

mз
= V× , (2.3)

где V - объем, мм3
;

 - плотность стали, кг/мм3
.

mз
= 351875 ×7,85×10-6
= 2,76 кг

Коэффициент использования материала на заготовку

КИМ = mд
/ mз
= 1,3/2,76 = 0,47 (2.4)

3 Разработка технологического маршрута

3.1 Назначение и обоснование технологических баз, схем базирования и установки заготовки

Технологичность базирования и закрепления детали характеризуется наличием опорных поверхностей (баз), совпадением технологической и измерительной баз, точностью и шероховатостью базовых поверхностей.

Анализируя конструкцию детали с точки зрения этих критериев, выясняем, что в качестве черновых баз на центровочно-подрезной операции возможно использовать наружные поверхности проката, пов. 8,15 и торец 14.

В качестве баз при дальнейшей токарной, шлифовальной, фрезерной обработке необходимо использовать центровые отверстия 20 и торцы 1,19

В качестве баз при сверлильной и центрошлифовальной обработке необходимо использовать пов. 4,18 с торцем 16

Теоретические схемы базирования.

Рисунок 5.1- Теоретические схемы базирования

Таблица 5.1- Лишаемые степени свободы

№ точки	1	2	3	4	5	6
Лишаемая степень свободы	x	jy	y	jz	z	jx

Точки 1, 2, 3, 4 являются двойной направляющей базой.

Точка 5- опорная точка

Для материализации теоретической схемы базирования используем:

- центра жесткие и вращающиеся на токарных, шлифовальных и фрезерных операциях

- призмы самоцентрирующие на сверлильной, центровочно-подрезной и центрошлифовальной операциях

3.2 Выбор методов обработки отдельных поверхностей

Анализ последовательности обработки поверхностей проводим с целью проверки правильности выбора методов обработки (переходов).

Перечень методов обработки каждой поверхности заносим в графу 2 таблицы 5.2, где обозначено:

П-подрезка, Ц-центрование

Ф- фрезерование, С- сверление,

Рз-резьбонарезание, Т- обтачивание черновое,

Тч-обтачивание чистовое, Ш- шлифование черновое,

Шч- шлифование чистовое, З- заточная,

То- термообработка

Таблица 5.2- Маршрут обработки поверхностей

Номер обрабатываемой поверхности	Маршруты обработки	IT	Ra
1,19 20	П, Ц, ТО	14 8	3,2 3,2
2,3,4,6,7,8,9,10,11,12, 14,15,16,17,21	Т, Тч, ТО	12	3,2
5,18	Т, Тч, Ш, ТО, Шч	6	0,40
13	Т, Тч, ТО, Шч	8	0,4
29,30,31,32	Т, Тч, Ф, ТО, З	8	0,20
25 26,28	Ф, ТО	11 12	3,2 3,2
27	Ф, ТО, З	8	0,20
23,22 24	С, Рз, ТО	12 10	3,2 3,2

Анализируя таблицу 5.2, приходим к выводу, что данные методы обработки и их последовательность обеспечивают обработку поверхностей с заданным качеством.

3.3 Разработка маршрутной технологии

Таблица 5.3- Технологический маршрут обработки детали

№оп	Наименование операции	№базовых поверхн.	№обраб. поверхн.	IT	Ra
005	Абразивно-отрезная	8	1	16	20
010	Абразивно-отрезная	15	19	16	20
015	Абразивно-отрезная	13	12,14	16	20
020	Токарная	8	1	14	12,5
025	Токарная	15	19	14	12,5
030	Токарная	13	12,11	14	12,5
035	Токарная	13	14,15	14	12,5
040	Сварочная	13,15	14	14	-
045	Сварочная	13,8	12	14	-
050	Термическая (отжиг)	-	-	-	-
055	Правильная	8,15	-	-	-
060	Центровально-подрезная	8,15,14	1,19 20	12 10	3,2 3,2
065	Токарная черновая	19,20	3,4,5,6,8,10, 11,12	13	6,3
070	Токарная черновая	1,20	13,14,15,16, 18	13	6,3
075	Токарная чистовая	19,20	2-12	10	3,2
080	Токарная чистовая	1,20	13-18,21	10	3,2
085	Круглошлифовальная черновая	19,20	5	8	1,25
090	Круглошлифовальная черновая	1,20	18	8	1,25
095	Фрезерная	19,20	27,28	12	3,2
100	Фрезерная	19,20	13,29-32	12	3,2
105	Фрезерная	19,20	25 26	11 12	3,2 3,2
110	Сверлильная	5,18,6	23,22 24	12 10	3,2 3,2
115	Слесарная
120	Моечная
125	Контрольная
130	Термическая (закалка)
135	Центрошлифовальная	5,18,16	20	8	1,25
140	Круглошлифовальная чистовая	19,20	5	6	0,4
145	Круглошлифовальная чистовая	1,20	18 13	6 8	0,4 0,4
150	Заточная	19,20	27	8	0,20
155	Затыловочно-шлифовальная	19,20	13,29,30,31, 32	8	0,20
160	Моечная
165	Контрольная
170	Химикотермическая	-	-

3.4 Выбор оборудования и средств технологического оснащения

3.4.1 Выбор оборудования

Так как производство среднесерийное, то в качестве оборудования выбираем универсальные станки, в основном с программным управлением. Результаты выбора станков представлены в таблице 5.4.

3.4.2 Выбор СТО

Под технологической оснасткой понимают станочные приспособления (приспособления для установки, закрепления, а при необходимости и для совершения в процессе обработки обрабатываемой детали различных движений), режущий и мерительный инструмент.

Результаты выбора технологической оснастки приведены в таблице 5.5-5.7.

Таблица 5.4 - Выбор оборудования

№ оп.	Наименование операции	Станок
005,010 015	Абразивно-отрезная	Абразивно-отрезной СИ-30
020,025 030,035	Токарная	Токарно-винторезный 16К20
040,045	Сварочная	Машина для сварки трением МФ-327
050	Термическая	Печь шахтная Ш100
055	Правильная	Пресс ПГ-1000
060	Центровально-подрезная	Центровально-подрезной п/а 2982
065,070	Токарная черновая	Токарно-винторезный с ЧПУ 16К20Ф3
075, 080	Токарная чистовая	Токарно-винторезный с ЧПУ 16К20Ф3
085,090	Круглошлифовальная черновая	Круглошлифовальный п/а 3М151
095,100,105	Фрезерная	Горизонтально-фрезерный с ЧПУ 6904ВМФ2
110	Сверлильная	Горизонтально-фрезерный с ЧПУ 6904ВМФ2
115	Слесарная	Электрохимический станок для снятия заусенцев 4407
120,160	Моечная	Камерная моечная машина
135	Центрошлифовальная	Центрошлифовальный п/а 3925
140,145	Круглошлифовальная чистовая	Круглошлифовальный п/а 3М151
150	Заточная	Универсально-заточной 3Б642
155	Затыловочно-шлифовальная	Универсально-заточной 5884В

Таблица 5.5- Выбор приспособления

№ оп.	Наименование операции	Приспособление
005,010 015	Абразивно-отрезная	УНП с призмами ГОСТ 12195-66
020,025 030,035	Токарная	Патрон кулачковый самоцентрирующий
040,045	Сварочная	Приспособление специальное
060	Центровально-подрезная	УНП с самоцентрирующими призмами и пневмоприводом ГОСТ 12195-66
065,070	Токарная черновая	Патрон поводковый с центром Центр вращающийся тип А ГОСТ 8742-75
075, 080	Токарная чистовая	Патрон поводковый с центром Центр вращающийся тип А ГОСТ 8742-75
085,090	Круглошлифовальная черновая	Патрон поводковый с центром Центр упорный ГОСТ 18259-72
095,100,105	Фрезерная	Патрон с центром специальный с делительным устройством. Центр задний
110	Сверлильная	Патрон с центром специальный с делительным устройством. Центр задний
135	Центрошлифовальная	УНП с самоцентрирующими призмами и пневмоприводом ГОСТ 12195-66
140,145	Круглошлифовальная чистовая	Патрон поводковый с центром Центр упорный ГОСТ 18259-72
150	Заточная	Патрон с центром специальный с делительным устройством. Центр задний
155	Затыловочно-шлифовальная	Патрон с центром специальный с делительным устройством. Центр задний

Таблица 5.6- Выбор инструментов

№ оп.	Наименование операции	Режущий инструмент
005 015	Абразивно-отрезная	шлифовальный круг ПП 400х4х32 24А40-НС1-Б2 ГОСТ 2424-8
020, 025, 030, 035	Токарная	Резец токарный проходной сборный с механическим креплением твердосплавных пластин. Пластина 3х гранная, Т5К10 φ=90˚,φ1 =8˚, λ=0 α=11˚ h=20 b=20 L=140
060	Центровально-подрезная	Пластина ГОСТ 19052-80 Т5К10 Сверло центровочное Æ6,3 тип В ГОСТ 14952-75 Р6М5К5
065, 070	Токарная черновая	Резец токарный проходной сборный с механическим креплением твердосплавных пластин. Пластина 3х гранная, Т5К10 φ=92˚,φ1 =8˚, λ=0 α=11˚ h=20 b=20 L=140 Резец токарный канавочный сборный с механическим креплением твердосплавных пластин. Пластина канавочная, Т5К10 φ=90, h=25 b=25 L=125
075, 080	Токарная чистовая	Резец токарный проходной сборный с механическим креплением твердосплавных пластин. Пластина 3х гранная, Т15К6 φ=93˚,φ1 =27˚, λ= -2˚ α=11˚ h=25 b=25 L=125 Резец токарный канавочный сборный с механическим креплением твердосплавных пластин. Пластина канавочная, Т15К6 φ=90, h=25 b=25 L=125
085, 090	Круглошлифовальная черновая	Шлифовальный круг ПП 450х30х205 91А40НСМ29К26
095	Фрезерная	Фреза двуугловая несимметричная d=92 z=20 B=10 Р18Ф
100	Фрезерная	Фреза фасонная Æ 12 Р18Ф
105	Фрезерная	Фреза дисковая профильная Ø 100 z=20 Р18Ф
110	Сверлильная	Сверло спиральное комбинированное Ø 11 Р6М5К5 Метчик машинный М12 Р6М5К5
135	Центрошлифовальная	Коническая шлифовальная головка EW 16х50 24А25НСТ16К5А ГОСТ 2447-82
140, 145	Круглошлифовальная чистовая	Шлифовальный круг ПП 450х30х205 91А25НС17К11
150	Заточная	Шлифовальный круг 1Т 80х20х10 91А25НС17К11
155	Затыловочно-шлифовальная	Шлифовальный круг ПВ 12х30х5 91А25НС17К11

Таблица 5.7- Выбор средств контроля

№ оп.	Наименование операции	Мерительный инструмент
005,015	Абразивно-отрезная	Шаблон ГОСТ 2534-79 штангенциркуль ШЦ2-250-0,1 ГОСТ 166-80
020,025, 030,035	Токарная	ШаблонГОСТ 2534-79
060	Центровально-подрезная	Калибр-пробка ГОСТ14827-69 Шаблон ГОСТ 2534-79
065, 070	Токарная черновая	Калибр-скоба ГОСТ18355-73 Шаблон ГОСТ 2534-79
075, 080	Токарная чистовая	Калибр-скоба ГОСТ18355-73 Шаблон ГОСТ 2534-79
085, 090	Круглошлифовальная черновая	Калибр-скоба ГОСТ18355-73 Шаблон ГОСТ 2534-79
095	Фрезерная	Шаблон ГОСТ 2534-79
100	Фрезерная	Шаблон ГОСТ 2534-79
105	Фрезерная	Шаблон ГОСТ 2534-79
110	Сверлильная	Шаблон с индикатором угломер универсальный 5УМ
135	Центрошлифовальная	Шаблон с индикатором
140, 145	Круглошлифовальная чистовая	Калибр для конуса Морзе 3 ГОСТ 2216-84 Калибр-скоба ГОСТ 18355-73 Шаблон ГОСТ 2534-79 Приспособление контрольное с индикатором
150	Заточная	Шаблон с индикатором Угломер универсальный 5УМ
155	Затыловочно-шлифовальная	Шаблон с индикатором

4 Проектирование технологических операций
4.1 Выбор и расчет припусков и операционных размеров

4.1.1 Расчет припусков аналитическим методом

Рассчитаем припуски на одну поверхность аналитически, на остальные поверхности- по таблицам.

Исходные данные

Заготовка выполнена из проката нормальной точности

Рассчитаем припуски на Æ50-0,046

Последовательность обработки данной поверхности, оборудование, установка приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1

№	Методы обработки поверхности	Код операции	оборудование	Установка заготовки
1	Точение черновое	070	16К20Ф3	В центрах
2	Точение чистовое	080	16К20Ф3	В центрах
3	Шлифование	145	3М151	В центрах

Данные исходных значений допусков, элементов припуска и расчетов припуска приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2

№ пер	Технологический переход	Элементы припуска, мкм				2Zmin мкм	Опе-рац до-пуск Td/JT	di min мм	Предельн. размеры мм		Предельн. припуски мм
		Rzi-1	h i-1	r i-1	eуст i-1
									di min	di max	2Zmax	2Zmin
1	Прокат	150	250 d>	517	-	-	1400 16	52,396	52,396	53,796	-	-
2	Точить начерно	40	50	31	350	2048	460 13	50,348	50,348	50,808	3,448	1,588
3	Точить начисто	20	25	21	21	254	120 10	50,094	50,094	50,214	0,714	0,134
4	Шлифовать	5	15	10	14	140	46 8	49,954	49,954	50,000	0,260	0,094

Расчет припусков по переходам

Элементы припуска- величину микронеровностей Rz и глубину дефектного слоя h назначаем по таблицам [2, с. 66, табл 3.23] и [ 3,с. 69, табл 3.25]

Определим элементы припуска rо
и eуст

Суммарное отклонение расположения проката

rо
= Örом
2
+rц
2
(6.1)

где rом
- величина отклонения расположения проката

rц
- величина отклонения расположения заготовки при центровке

rом
= 2Dк
×L= 2×0,6×240 = 288 мкм (6.2)

где L-длина заготовки

погрешность установки при базировании заготовки в центрах

rц
= 0,25Ödз2
+ 1 (6.3)

где dз – допуск на поверхности, используемые в качестве базовых на центровальных операциях

dз = 1,4 мм

rц
= 0,25Ö1,42
+ 1= 0,430 мм

rо
= Ö2882
+4302
= 517 мкм

Остаточное суммарное расположение заготовки после токарной чистовой обработки

rост
=Ку×rо
(6.4)

где Ку- коэффициент уточнения [9,с. 190]

для перехода 2 Ку =0,06

для перехода 3 Ку =0,04

для перехода 4 Ку =0,02

тогда

r2
= Ку2
×rо
= 517×0,06 = 31

r3
= Ку3
×rо
= 517×0,04 = 21

r4
= Ку4
×rо
= 517×0,02 = 10

погрешность установки при базировании заготовки в центрах

eуст
= 0,25eзаг
= 0,25×1,4 = 0,350 мм (6.5)

погрешность установки

eуст2
= eуст
Ку2
= 350×0,06 = 21

eуст3
= eуст
Ку3
= 350×0,04 = 14

минимальный припуск на черновую обработку

2Zmin=2(Rz+h)+2Ör2
+ eуст
2
(6.6)

2Zmin токар черн = 2(150+250+Ö5172
+3502
)= 2048 мкм

минимальный припуск на чистовую операцию

2Zmin токар чист = 2 (40+50+Ö312
+212
) = 254 мкм

2Zmin шлифов = 2 (20+25+Ö212
+142
) = 140 мкм

промежуточные расчетные размеры по обрабатываемым поверхностям

di-1
min=di
min +2Zmin (6.7)

dmin шлиф = 49,954 мм

dmin токар чист = 49,954+0,140 = 50,094 мм

dmin токар черн = 50,094+0,254 = 50,348 мм

dmin заготов = 50,348+2,048 = 52,396 мм

di
max = di
min +Tdi
(6.8)

dmax шлиф = 49,984+0,046= 50,000 мм

dmax токар чист = 50,094+0,120= 50,214 мм

dmax токар черн = 50,348+0,46 = 50,808 мм

dmax заготов = 52,396+1,40 = 53,796 мм

максимальные припуски

2Zmax = di-1
max - di
min (6.9)

2Zmax шлиф = 50,214-49,954 = 0,260 мм

2Zmax токарчист = 50,808-50,094 = 0,714 мм

2Zmax токар черн = 53,796-50,348 = 3,448 мм

минимальные припуски

2Zmin = di-1
min - di
max (6.10)

2Zmin шлиф = 50,094-50,000 = 0,094 мм

2Zmin токарчист = 50,348-50,214 = 0,134 мм

2Zmin токар черн = 52,396-50,808 = 1,588 мм

проверка результатов расчёта

2Zi
max - 2Zi
min = TDi
+ TDi
-1
– условие проверки (6.11)

2Z4
max - 2Z4
min = 0,260-0,094=0,166

TDi
+ TDi
-1
= 0,120+0,046 = 0,166

2Z4
max - 2Z4
min = TDi
+ TDi
-1
= 0,166– условие проверки выполнено, значит, расчёт припусков выполнен верно.

2Zmax токар чист = 3,448

2Zmin токар чист = 1,588

2Zmax токар чист = 0,714

2Zmin токар чист = 0,134

2Zmax шлифов = 0,260

2Zmin шлифов = 0,094

dmin шлифов = 49,954

dmax шлифов = 50,000

dmin токар чист = 50,094

dmax токар чист = 50,214

dmin токар черн = 50,348

dmax токар черн = 50,808

dmin заготов = 52,396

dmax заготов = 53,796

Рисунок 6.1- Схема припусков

4
.1.2 Расчет промежуточных припусков табличным методом

Промежуточные припуски на обработку поверхностей табличным методом определяются следующим образом: если поверхность обрабатывается однократно, то припуск определяется вычитанием из размера заготовки размера детали. Если поверхность обрабатывается многократно, от общий припуск определяется так же как и при однократной обработке, а промежуточные припуски определяются по [9, с. 166]

Результаты расчетов припусков табличным методом приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3- Припуски на обработку поверхностей фрезы червячной

№ оп	наименование оп	№ обраб. поверхн.	Припуск на сторону, мм
020	Токарная	1	1,5
025	Токарная	19	1,5
030	Токарная	12,11	1,5
035	Токарная	14,15	1,5
060	Центровально-подрезная	1,19	1,5
065	Токарная черновая	3,4,5,6,8,10,11,12	2,0 max
070	Токарная черновая	13,14,15,16,18	2,0 max
075	Токарная чистовая	2-12	0,4 max
080	Токарная чистовая	13-18,21	0,4 max
085	Круглошлифовальная черновая	5	0,14
090	Круглошлифовальная черновая	18	0,14
140	Круглошлифовальная чистовая	5	0,06
145	Круглошлифовальная чистовая	18 13	0,06 0,12
150	Заточная	27	0,20
155	Затыловочно-шлифовальная	13,29,30,31, 32	0,20

4.2 Выбор и расчет режимов резания

4.2.1 Расчёт режимов резания на центровочно-подрезную операцию 060

4.2.1.1 Исходные данные

1) Деталь- фреза червячная

2) Материал- хвостовиков сталь 40Х в
=785 МПа

3) Заготовка- прокат

4) Обработка- центровально-подрезная

5) Тип производства- серийное

6) Приспособление- специализированное самоцентрирующее

7) Смена детали- ручная

8) Жесткость станка – средняя

4.2.1.2 Содержание операции, содержание переходов, длина обработки и величина припуска приведены в таблице 6.4.

Таблица 6.4

№	Содержание перехода	Длина обработки	Припуск
1	Центровать и подрезать торцы, выдержать размеры Æ 6,3+0,20 ; Æ 15+0,10 ; 60° ±15’; 120° ±30’; 8±0,1; 7,36±0,05	16,9	3,15/1,5

4.2.1.3 Данные оборудования

Модель-2982

Мощность 11 Квт

Число скоростей шпинделя 18

Частота вращения шпинделя 31,5-1600 об/мин

Подача стола:

Продольная 25-1250 мм/мин

Поперечная 25-1250 мм/мин

Вертикальная 8,3-416,6 мм/мин

Число подач стола 18

4.2.1.4 Выбор инструмента

Инструмент- Пластина для подрезки по ГОСТ 24359-80 Пластина Т5К10

Сверло центровочное Æ6,3 тип А ГОСТ 14952-75 Р6М5

4.2.1.5 Расчет режимов резания

1) Глубина резания

Подрезка t =1,5 мм.

Центрование t =d/2 = 6,3/2 = 3,15 мм.

2) Подача

Подрезка S =0,20 мм/об. [1, с. 78]

Центрование Sо=0,15 мм/об [1, с. 111]

Принимаем лимитирующую подачу Sо=0,15 мм/об

3) Табличная скорость резания:

Подрезка:

V= Vтабл×К1
×К2
×К3
×К4
×К5
(6.12)

где Vтабл - скорость по таблице, м/мин

К1,
К2,
К3,
К4,
К5
– коэффициенты, зависящие соответственно от обрабатываемого материала, твердости материала, стойкости инструмента, обрабатываемой поверхности, формы поверхности

V= 90×0,9×1,0×1,0×1,0×1,0 = 81 м/мин.

Центрование:

V= Vтабл×К1
×К2
×К3
(6.13)

где Vтабл - скорость по таблице, м/мин

К1,
К2,
К3
– коэффициенты, зависящие соответственно от обрабатываемого материала, стойкости инструмента, отношение длины резания к диаметру инструмента [1, с. 116].

V= 16×0,8×1,2×1,0 = 15,4 м/мин.

4) Частота вращения шпинделя:

, (6.14)

где V - расчётная скорость резания, м/мин;

Тогда:

Подрезка: n = мин-1
.

Центрование: n = мин-1
.

Принимаем лимитирующую частоту n = 661 мин-1
.

5) Корректировка скорости резания по паспортным данным станка:

фактическая частота вращения шпинделя n = 630 мин-1
.

тогда фактическая скорость резания:

Подрезка: V = м/мин;

Центрование: V = м/мин;

4.2.1.6 Основное время

То= (6.15)

где Lр- длина рабочего хода

Lрх = Lрез + l1
+ l2
+ l3
(6.16)

где Lрез – длина резания, мм

l1
– длина подвода режущего инструмента к обрабатываемой поверхности, мм

l2
- длина врезания режущего инструмента

l3
- длина перебега режущего инструмента

i- число проходов

Lрх = 16,9+2 = 18,9 мм, принимаем 19 мм

То= мин

4.2.2 Расчёт режимов резания на токарную операцию 080

4.2.2.1 Исходные данные

1) Деталь- фреза червячная

2) Материал хвостовика - сталь 40Х ГОСТ 4543-71 в
=785 МПа

3) Материал рабочей части - сталь Р6М5 ГОСТ 19265-73 в
=1060 МПа

4) Заготовка- прокат

5) Приспособление- патрон поводковый с центром

6) Закрепление заготовки- в центрах

7) Жесткость – средняя

4.2.2.2 Содержание операции, содержание переходов, величина припуска приведены в таблице 6.5

Таблица 6.5.

№	Содержание перехода	Припуск
1	Точить поверхности, выдержать размеры Ø 18,4-0,07 ; Ø 24-0,10 ; Ø 50,24-0,12 ; 1,2х45° ; 169,18±0,08; 187,18±0,08; R2; 0,45; 2; R0.5	0,4

4.2.2.3 Данные оборудования

Модель-16К20Ф3

Мощность 10 Квт

Число скоростей шпинделя 22

Частота вращения шпинделя 12,5-2000 об/мин

Подача суппорта:

Продольная 3-1200 мм/мин

Поперечная 1,5-600 мм/мин

Число ступеней подач: б/с

4.2.2.4 Выбор инструмента

Резец токарный проходной сборный с механическим креплением твердосплавных пластин. h=25 b=25 L=125

Пластина 3х гранная, Т15К6

φ=93˚,φ1
=8˚, λ=0 α=11˚

4.2.2.5 Расчет режимов резания

4.2.5.1 Глубина резания
t
, мм

t= 0,40

4.2.5.2 Подача
S
, мм/об

S= 0.25 мм/об [9 ,с.268].

4.2.5.3 Расчётная скорость резания
V
, м/мин

V=, (6.17)

где CU
- поправочный коэффициент; CU
= 420 [9, c.270];

T - стойкость, мин; Т= 60 мин

t - глубина резания, мм;

m ,x ,y - показатели степени; m= 0.2, x= 0.15, y= 0.20, [9, c.270];

KU
- поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия резания [9,c.282];

, (6.18)

где KMU
- коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала [9, c.261];

KП
U
- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; KП
U
= 1.0 [9, c.263];

KИ
U
- коэффициент, учитывающий материал инструмента; KИ
U
= 1,0 [9, c.263];

, (6.19)

где KГ
- коэффициент, характеризующий группу стали по обрабатываемости; KГ
= 0,7 [9,c.262];

sв
- предел прочности;

nU
- показатель степени; nU
= 1,0 [9,c.262];,

Тогда:

KMU
= .

Тогда:

KU
= .

Тогда:

V =м/мин.

4.2.5.4 Частота вращения шпинделя
n
, мин-1

Переход 1: точение Æ 18,4

n1
= мин-1
.

Переход 2: точение Æ 24

n2
= мин-1
.

Переход 3: точение Æ 50,24

n3
= мин-1
.

4.2.5.5 Корректировка режимов резания по паспортным данным станка

фактическая частота вращения шпинделя

Переход 1: n1
= 2000 мин-1
;

Переход 2: n2
= 1600 мин-1
;

Переход 3: n3
= 800 мин-1
;

Тогда фактическая скорость резания V, м/мин:

Переход 1:

V1
= м/мин;

Переход 2:

V2
= м/мин;

Переход 3:

V3
= м/мин;

4.2.5.6 Расчёт сил резания

Главная составляющая силы резания: Pz
, Н

Pz
= , (6.20)

где CP
- поправочный коэффициент; CP
= 300 [9,c.273];

x, y, n - показатели степени; x= 1.0, y= 0.75, n= -0.15 [9,c.273];

KP
- поправочный коэффициент

Kp
= KM
р
×Kj
p
×Kg
p
×Kl
p
×Kr
р
(6.21)

KMP
- поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала [9,c.264];

KMP
= , (6.22)

где sв
- предел прочности;

n - показатель степени; n = 0.75 [9,c.264];

Тогда:

KMP
= ;

Kj
p
,Kg
p
,Kl
p
,Kr
р
- поправочные коэффициенты, учитывающие влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания

Kj
p
=0,89 Kg
p
=1,0 Kl
p
=1,0 Kr
р
= 1,0 [9,c.275];

Тогда:

Pz
= = 237 Н.

4.2.5.7 Мощность резания
N
, кВт

= 0,5 кВт (6.23)

Проверяем, достаточна ли мощность привода станка. У станка 16К20Ф3

Nшп
=Nд
×h=10×0,75= 7,5 кВт; 0,7< 7,5, т. е. обработка возможна.

4.2.5.7 Основное время

То= мин

4.2.3 Расчёт режимов резания на фрезерную операцию 095

4.2.3.1 Исходные данные

1) Деталь- фреза червячная

2) Материал рабочей части - сталь Р6М5 ГОСТ 19265-73 в
=1060 МПа

3) Заготовка- прокат

4) Приспособление- патрон специальный с делительной головкой с центром

5) Закрепление заготовки- в центрах с опорой на торец

6) Жесткость – средняя

4.2.3.2 Содержание операции, содержание переходов, длина обработки и величина припуска приведены в таблице 6.6

Таблица 6.6

№	Содержание перехода	Длина обработки	Припуск
1	Фрезеровать стружечные канавки, выдержать размеры 25°±20’; 25°±20’; R1,25+0,12 , 12,610; 1,174; 12°13’±15’	64	12,35

4.2.3.3 Данные оборудования

Модель-6904ВМФ-2

Мощность 11 Квт

Число скоростей шпинделя 18

Частота вращения шпинделя 31,5-1600 об/мин

Подача стола:

Продольная 25-1250 мм/мин

Поперечная 25-1250 мм/мин

Вертикальная 8,3-416,6 мм/мин

Число подач стола 18

4.2.3.4 Выбор инструмента

Инструмент- Фреза двуугловая фасонная специальная Æ 100 Р6М5 Z=18

4.2.3.5 Расчет режимов резания

1) Глубина резания t = 12,35 мм.

2) Подача на зуб фрезы

Sz=0,02 мм/зуб. [1, с. 78]

3) Подача на оборот

Sо= Sz×z = 0,02×20 = 0,4 мм/об

4) Стойкость фрезы – T=130 мин.

5) Табличная скорость резания:

V= Vтабл×К1
×К2
×К3
×К4
×К5
(6.24)

где Vтабл - скорость по таблице, м/мин

К1,
К2,
К3,
К4,
К5
– коэффициенты, зависящие соответственно от обрабатываемого материала, твердости материала, стойкости инструмента, обрабатываемой поверхности, формы поверхности

V= 80×0.8×1,0×1,0×1,0×1,0 = 64 м/мин.

6) Частота вращения шпинделя:

n = об/мин.

7) Корректировка скорости резания по паспортным данным станка:

фактическая частота вращения шпинделя n = 200 об/мин; тогда фактическая скорость резания:

V = м/мин;

8) Минутная подача:

Sмин. = Sz×z×n= 0.02×20×200 = 80 мм/мин. (6.25)

9) Мощность резания

(6.26)

где Е – величина, определяемая по таблице

К1,
К2
– коэффициенты, зависящие соответственно от обрабатываемого материала, типа фрезы и скорости резания

кВт

Проверяем, достаточна ли мощность привода станка. У станка 6904ВМФ-2 Nшп = Nд×h = 11×0,8 = 10,4 кВт; 10,4 >3,4 т. е. обработка возможна.

4.2.3.6 Основное время

То= (6.27)

То= мин

4.2.4 Расчёт режимов резания на шлифовальную операцию 140

4.2.4.1 Исходные данные.

1) Деталь- фреза червячная

2) Материал хвостовика - сталь 40Х ГОСТ 4543-71 в
= 785 МПа

3) Заготовка- прокат

4) Приспособление- патрон поводковый с центром. Центр упорный.

5) Закрепление заготовки- в центрах с опорой на торец

6) Жесткость – средняя

4.2.4.2 Содержание операции, содержание переходов, длина обработки и величина припуска приведены в таблице 6.7

Таблица 6.7

№	Содержание перехода	Длина обработки	Припуск
1	Шлифовать конус Морзе №3	79	0,06

4.2.4.3 Выбор инструмента

Переход 1- Шлифовальный круг ПП 450х30х205 91А25НС17К11

4.2.4.4 Расчет элементов режимов обработки

1) Глубина резания t = 0,06 мм.

2) Скорость главного движения резания (шлифовального круга)

При шлифовании принимаем рекомендуемое значение vк =35 м/с

3) Скорость движения окружной подачи

Принимаем vз=45 м/мин

4) Определяем частоту вращения заготовки, соответствующую принятой скорости движения окружной подачи.

nз
= 1000 vз / d = 1000×45/3.14×23,825 = 600 об/мин

Принимаем по паспорту станка nз
= 600 об/мин (бесступенчатое регулирование)

5) Поперечная подача круга

St
дв.ход
= 0,003-0,005 мм/дв.ход [1, с. 309]

Принимаем для чистового шлифования St
дв.ход
= 0,004 мм/дв.ход

6) Подача минутная продольная при окончательном этапе цикла

S = Sд·Вк, (6.28)

где Sд – рекомендуемая продольная подача в долях ширины круга,

Вк= 20 мм – ширина круга (шлифовальный круг 450х30х205)

Sд = 0,2-0,3

Принимаем Sд = 0,25

Тогда

S = 0,25·30 = 7,5 мм/об,

Принимаем S = 8 мм/об

4.2.4.5 Основное время

То=(6.29)

где L- длина хода стола.

h- припуск на сторону

St
– продольная подача

S – поперечная подача в мм/дв. ход

К- коэффициент точности, учитывающий выхаживание

То==0,240 мин

4.3 Расчет норм времени

Штучно-калькуляционное время [2]:

Тш-к
= Тп-з
/n + Тшт
(6.30)

где Тп-з - подготовительно-заключительное время, мин;

n - количество деталей в настроечной партии, шт

n = N×a/Д (6.31)

где N- программа

а- периодичность запуска в днях (3,6,12,24 дня)

Д- количество рабочих дней

Принимаем а= 6,

Тогда

n = 10000×6/254 = 236

Определяется норма штучного време­ни Тшт
:

Для всех операций, кроме шлифовальной:

Тшт
= То
+Тв
×k +Тоб.от
(6.32)

Для шлифовальной операции:

Тшт
= То
+ Тв
×k+ Ттех
+ Торг
+ Тот
(6.33)

где То
- основное время, мин

Тв
- вспомогательное время, мин.

Вспомогательное время состоит из затрат времени на отдельные приемы:

Тв
= Ту.с
+Тз.о
+Туп
+Тиз
; (6.34)

где Ту.с
- время на установку и снятие детали, мин

Тз.о
- время на закрепление и открепление детали, мин;

Туп
- время па приемы управления, мин;

Тиз
- время на измерение детали, мин;

K=1,85-коэффициент для среднесерийного производства

Тоб.от
- время на обслуживание рабочего места, отдых и личные надобности, мин.

Ттех
- время на техническое обслуживание рабочего места

Торг
- время на организационное обслуживание

Тот
- время перерывов на отдых и личные надоб­ности, мин.

Ттех
= То
×tп
/Т (6.35)

где tп
- время на одну правку шлифовального круга, мин

Т- стойкость круга, мин

Приведем расчет норм времени на четыре операции. Результаты расчетов норм времени на остальные операции заносим в таблицу 6.9.

Оп 60 центровально-подрезная

То = 0,201 мин

Тв = (0,1+0,01+0,03×3×0,2)×1,85 = 0,236 мин

Топ = 0,201+0,236 = 0,437 мин

Тоб.от = 0,06×0,437 = 0,026 мин

Тп-з = 21 мин

Тшт = 0,437+0,026 = 0,463 мин

Тшт-к = 0,463+21/236 = 0,552 мин

Оп 80 токарная

То = 0,477 мин

Тв = (0,1+0,01+0,05×5×0,2)×1,85 = 0,296 мин

Топ = 0,477+0,296 = 0,773 мин

Тоб.от = 0,06×0,773 = 0,046 мин

Тп-з = 17 мин

Тшт = 0,773+0,046 = 0,819 мин

Тшт-к = 0,819+17/236 = 0,891 мин

Оп 95 фрезерная

То = 9,90 мин

Тв = (0,1+0,01+0,05·4×0,2)×1,85 = 0,277 мин

Топ = 9,90+0,277 = 10,177 мин

Тоб.от = 0,06×10,177 = 0,610 мин

Тп-з = 24 мин

Тшт = 10,177+0,610 = 10,787 мин

Тшт-к = 10,787+24/236 = 10,888 мин

Оп 140 круглошлифовальная

То = 0,240 мин

Тв = (0,1+0,01+0,09×2·0,5)×1,85 = 0,370 мин

Топ = 0,240+0,370 = 0,610 мин

Ттех = 1,8×0,240/20 = 0,021 мин

Торг = 0,017×0,610 = 0,010 мин

Тот = 0,06×0,610 = 0,037 мин

Тп-з = 7 мин

Тшт = 0,601+0,021+0,010+0,037 = 0,669 мин

Тшт-к = 0,669+7/236 = 0,699 мин

Литература

1. Барановский Ю.В. Режимы резания металлов. Справочник. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., Машиностроение, 1972 г.

2. Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: [Учеб. Пособие для машиностроит. спец. Вузов].- 4-е изд., перераб. И доп. – Мн: Высш. школа ,1983.- 256с., ил.

3. Добрыднев И.С. Курсовое проектирование по предмету ''Технология машиностроения'', М: Машиностроение 1985, 184 с., ил.

4. Методические указания и задания для выполнения курсовых работ по дисциплине «Экономика и организация производства» для специальности 1201,1202. / Мурахтанова Н.М., ТолПИ, 1993.

5. Методические указания по организационно – экономическому обоснованию курсовых и дипломных проектов поточного производства (для машиностроительных специальностей)./ Мурахтанова Н.М., ТолПИ, 1980.

6. Нефедов Н.А. Дипломное проектирование в машиностроительных техникумах: Учеб. Пособие для техникумов 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Высш. Школа, 1986-239 с. ил.

7. Нефедов Н.А Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту Учеб. Пособие для техникумов по предмету ''Основы учения о резании металлов и режущий инструмент'' 4-е изд. перераб. и доп М., Машиностроение, 1984 г.- 400с. ил.

8. Палей М.М. Технология производства металлорежущего инструмента. Учеб. Пособие для студентов вузов по предмету ''Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты'' 4-е изд. перераб. и доп М., Машиностроение, 1982 г.- 256с. ил.

9. Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т. 1,2/ Под ред. Косиловой А.Г. и Мещерякова Р.К. - 4-е изд. Перераб. и доп., М: Машиностроение, 1985г., 656 с.,ид.

10. Справочник инструментальщика/ И.А. Ординарцев, Г.В. Филиппов, А.Н. Шевченко и др.; Под общ. ред. И.А. Ординарцева –Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1987. – 846 с.:ил

11. Станочные приспособления: Справочник. В 2-х т. Т. 1./ Под ред. Вардашкина Б.Н., Шатилова А.А. - М.: Машиностроение, 1984.