Материал: Технологический процесс обработки вала-шестерни

Для центровально-подрезной операции выбираем центровально-подрезной полуавтомат модели 2932. Станок предназначен для обработки торцов и центровых отверстий деталей машин типа валов.

Для токарной операции назначаем токарно-винторезный станок с ЧПУ 16К20Ф3, предназначенный для выполнения разнообразных токарных работ в один или несколько переходов в полуавтоматическом режиме. Мощность электродвигателя главного привода - 10 кВт. Габаритные размеры 4350х2200х1600 мм. Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки: над станиной 630мм., над суппортом 320 мм.

На фрезерной операции применим вертикально-фрезерный станок, модели 6Р13, предназначенного для фрезерования различных деталей. Мощность электродвигателя главного привода - 11 кВт. Габаритные размеры 2560х2260х2120 мм. Частота вращения шпинделя - 31,5…1600 об/мин.

На зубофрезерной операции применим горизонтальный зубофрезерный станок модели 5350А, предназначенного для фрезерования прямозубых колес, валов. Мощность электродвигателя привода главного движения - 7 кВт. Габаритные размеры 2585х1550х1650 мм. Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки - 150 мм. Наибольшие размеры обрабатываемых колес: м = 6; длина прямозубых колес - 925 мм. Наибольший диаметр устанавливаемой червячной фрезы 125 мм. Радиальная, тангенциальная и осевая подача 0,63…5,0 мм/об. Частота вращения шпинделя 30…250 об/мин.

На торцекруглошлифовальной операции применим торцекруглошлифовальный станок модели ЗТ160, предназначенного для врезного шлифования цилиндрических, ступенчатых поверхностей, набором кругов или широким кругом. Мощность электродвигателя привода главного движения - 17 кВт. Габаритные размеры 3754х4675х2245.

На круглошлифовальной операции применим круглошлифовальный станок модели 3М151, предназнвчен для врезного шлифования цилиндрических, ступенчатых и конических поверхностей набором кругов или широким кругом. мощность электродвигателя привода главного движения - 7,5 кВт. Габаритные размеры 2700х2315х2085 мм.

На зубошлифовальной операции используем зубошлифовальный полуавтомат 5А841, предназначенный для шлифования зубьев цилиндрических колес. мощность электродвигателя привода - 1,64 кВт. Габаритные размеры 2850х2315х2085 мм.

.4 Подробная разработка двух операций технологического процесса (универсальной и с ЧПУ) с расчетом режимов резания

.4.1   Определяем режимы резания для зубофрезерования

Оборудование: зубофрезерный станок модели 5350А.

Параметры зубчатого венца: модуль m = 4; число зубьев z = 25; угол наклона зубьев β = 14°04’11”; ширина зубчатого венца B = 80.

Рассчитаем длину рабочего хода по формуле:

Где В - ширина или длина нарезаемых зубьев, =80мм;

l_вр - длина врезания, = 9мм;

l_пер - длина перебега, = 5мм.

Назначается подача в зависимости от модуля и числа заходов фрезы, а также числа зубьев детали по формуле:

,

Для модуля m = 4 и числа заходов 1, числа зубьев детали z = 25 для однозаходной фрезы - S_oтабл = 2,5 мм/об.

К_s - поправочный коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, = 1;

 мм/об.

Рекомендуемая стойкость фрезы Т = 240мин.

Определяем скорость резания V_табл = 60м/мин.

Находим действительную скорость резания по формуле:

Где К₁ - коэффициент. Зависящий от обрабатываемого материала;

К₂ - коэффициент, зависящий от стойкости фрезы.

Определяем частоту вращения шпинделя станка по формуле:

Где D - диаметр червячной фрезы, мм;

V - скорость резания, м/мин.

Принимаем по паспорту станка 5350А, n =250 об/мин.

Рассчитываем действительную скорость резания по формуле:

Минутная подача станка равна по формуле:

Мощность резания при нарезании зубьев червячной фрезой. кВт определяем по формуле:

,

Где С_N и К_N - поправочные коэффициенты;

S_o - подача. мм/об;

m - модуль нарезаемого колеса;

z - число зубьев нарезаемого колеса;

D- наружный диаметр инструмента. мм;

V - скорость резания, м/мин;

X_N, Y_N, U_N, g_N - показатели степени.

Для стали 40ХН С_N = 124, К_N = 1

X_N = 1; Y_N =0,9; U_N = -1; g_N = 0.

Подставим найденные значения в формулу, и определим мощность резания.

Мощность шпинделя станка по формуле:

Проверка

N_шп ≥ N_дв

,6 > 1кВт - условие выполняется, следовательно, резание возможно, будем использовать станок 5350А на данной операции.

При среднесерийном типе производства определяется норма штучного калькуляционного времени по формуле:

,

Где Т_п.з. - норматив подготовительно-заключительного времени на настройку оборудования и установку приспособления. Время на установку инструмента. время на получение инструмента до начала работы и сдача после окончания.

n - количество деталей в партии. = 118шт.

Определим норму штучного времени по формуле:

Где Т_о - основное время выполнения операции, мин;

Т_в - вспомогательное время, мин;

Вспомогательное время определяется по формуле:

,

Где Т_ус - время. Затраченное на установку и снятие детали, мин;

Т_уп - время на приемы управления станком, мин;

Т_из - время на измерение деталей, мин;

К - поправочный коэффициент, = 1,85;

Т_об - время на обслуживание рабочего места, мин;

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

Все взятые значения умножаем на коэффициент 1,85, что соответствует серийному производству.

Основное время рассчитывается по формуле:

Где z - число зубьев шестерни, = 25;

n - частота вращения фрезы, = 250 об/мин;

S_o - осевая подача фрезы на оборот, = 2,43 мм/об;

К - число заходов фрезы, = 1;

L_р.х - длина рабочего хода, = 94 мм.

Определим состав подготовительно-заключительного времени: на наладку станка, инструмента, приспособлений = 20мин; получение инструмента и приспособлений до начала работы и сдача после окончания работы = 17 мин.

Т_ус - время. Затраченное на установку и снятие детали, мин;

Т_уп - время на приемы управления станком, мин;

Т_из - время на измерение деталей, мин;

Т_ус = 1,32 мин;

Т_уп =0,20 мин;

Т_из = 0,05 мин.

Т_в = (1,32+0,20+0,05) 1,85 = 3,05 мин.

Оперативное время определяем по формуле:

Время на обслуживание рабочего места и отдых

Норма штучного времени

.

Норма штучно-калькуляционного времени на операцию

Определяем режимы резания для токарной операции (точение канавки) на станке с ЧПУ.

Оборудование: токарно-винторезный станок с ЧПУ модели 16К20Ф3.

Рассчитаем глубину резания по формуле:

Где D - диаметр заготовки, =36мм;

d - диаметр получаемой поверхности, = 31,5мм;

Назначаем подачу в зависимости от обрабатываемого материала, диаметра заготовки и глубины резания в пределах 0,4…0,5 мм/об. Принимаем S_т = 0,45 мм/об.

Определяем скорость резания по формуле:

Где v - скорость резания, м/мин;

С_v - коэффициент, зависящий от механических свойств и структуры обрабатываемого материала, материала режущей части резца. А также от условий обработки, =47;

Т - стойкость инструмента, =120 мин;

S - подача, мм/об;

m, x, y - показатели степеней, m = 0,2; x = 1; y = 0,8;

К_v - общий поправочный коэффициент.

Для резцов с пластиной из твердого сплава K_v рассчитывается по формуле:

Где  - поправочный коэффициент, учитывающий физико-механические свойства обрабатываемого материала, рассчитывается по формуле:

 - состояние поверхности заготовки, =1;

 - материал режущей части, = 0,65;

 - параметры резца - главный угол в плане, вспомогательный угол в плане, радиус при вершине, размер поперечного сечения державки. Т.к.  - определяются только для резцов из быстрорежущей стали, мы их не учитываем.

 - коэффициент, учитывающий вид обработки, = 0,96.

Определяем частоту вращения шпинделя станка по формуле:

Где D - диаметр детали, мм;

V - скорость резания, м/мин.

Принимаем по паспорту станка 16К20Ф3, n =200 об/мин.

Рассчитываем действительную скорость резания по формуле:

Минутная подача станка равна по формуле:

Мощность резания, кВт. определяется по формуле:

Где  - сила резания, Н;  - действительная скорость резания, м/мин.

Где С_р - коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала, =300;

x, n, y - показателей степеней;

x =0,75; n = -0,15; y = 1.

К_р - поправочный коэффициент

Где - поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала, рассчитывается по формуле:

поправочный коэффициент, учитывающий главный угол в плане резца, = 1;

- поправочный коэффициент, учитывающий передний угол резца, = 1,25;

поправочный коэффициент учитывающий угол наклона главного лезвия, = 1;

Подставим найденные значения в формулу, и определим силу резания:

Подставим найденные значения в формулу, и определим мощность резания:

Мощность шпинделя станка по формуле:

Проверка

N_шп ≥ N_дв

,6 > 1,33кВт - условие выполняется, следовательно, резание возможно, будем использовать станок 16К20Ф3 на данной операции.

При среднесерийном типе производства определяется норма штучного калькуляционного времени по формуле:

,

Где Т_п.з. - норматив подготовительно-заключительного времени на настройку оборудования и установку приспособления. Время на установку инструмента. время на получение инструмента до начала работы и сдача после окончания. Т. к. практически вся работа выполняется при одной наладке на станке с ЧПУ принимаем Т_п.з = 0 мин.

n - количество деталей в партии. = 118шт.

Определим норму штучного времени по формуле:

Где Т_о - основное время выполнения операции, мин;

Т_в - вспомогательное время, мин;

Вспомогательное время определяется по формуле:

,

Где Т_ус - время. Затраченное на установку и снятие детали, мин;

Т_уп - время на приемы управления станком, мин;

Т_из - время на измерение деталей, мин;

К - поправочный коэффициент, = 1,85;

Т_об - время на обслуживание рабочего места, мин;

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

Все взятые значения умножаем на коэффициент 1,85, что соответствует серийному производству.

Основное время рассчитывается по формуле:

Где n - частота вращения шпинделя, = 200 об/мин;

S_o - осевая подача на оборот, = 0,45 мм/об;

L_р.х - длина рабочего хода, = 94 мм.

Рассчитаем длину рабочего хода по формуле:

Где В - длина обрабатываемой поверхности (равна глубине резания), =2,25мм;

l_вр - длина врезания, мм;

l_пер - длина перебега.