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(-0,074)	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	13	200	200	97,7	-	-	71,4	400	71,4	71,8	-		-
Точение предварительное	10	40	50	50	100	1080	70,326	100	70,326	70,4	1074		1374
чистовое	9	0,074	-	-	-	?		0,074	69,926	70,0

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 операции: токарной.

При токарной операции деталь обрабатывается в трехкулачковом патроне.

Суммарное значение R_z и Т, характеризующие качество поверхности заготовки состоит 400 мкм. , после токарной обработки 90,[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].

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