Расчет и назначение промежуточных припусков на обработку

Припуском на обработку называют слой металла, подлежащий удалению с поверхности заготовки в процессе обработки для получения готовой детали.

Припуски бывают двух видов:

1)Общий - слой металла, удаляемый с поверхности исходной заготовки в процессе механической обработки с целью получения готовой детали.

2)Промежуточный - слой металла, удаляемый при выполнении технологического перехода обработки резанием. Промежуточный припуск измеряется по перпендикуляру к обработанной поверхности и равен разности размеров, полученных после предшествующего и после выполняемого переходов.

Рассчитываем припуски на механическую обработку и промежуточные предельные размеры для отверстия Ø18Н7. На остальные поверхности назначаем припуски и допуски по ГОСТ-1855. Заготовка представляет собой штамповку 2 класса точности, массой 1,1 кг. Технологический маршрут обработки отверстия Ø18Н7 состоит из двух переходов: развертывание нормальное и тонкое. Все расчеты сведены в таблицу 4

 

Таблица 4 Расчет припусков и предельных размеров по технологическим переходам на обработку отверстия Æ18Н7+0,018:

Технологические переходы обработки поверхности ϕ18H7	Элементы припуска	Расчетный припуск	Расчетныйразмер	Предельный размер	Предельные размеры припусков	Допуск (мкм)
	T	p	E
Заготовка						17.248	15,85	16,62
Развёртывание
-нормальное			14,2		2×350	17,948	17,277	17,32
-тонкое		-		-	2×35	18,018	18,002	18,02

 

Суммарное значение пространственных отклонений, возникающих при литье, определяются по формуле:

 

ρ= , 5.1)

где:

ρ- поправочное отклонение, мкм;

погрешность заготовки по смещению ;

Погрешность заготовки по смещению определяется по формуле:

= ;

Для чернового растачивания по формуле:

 

=0,05×ρ мкм, (5.2)

где

ρ- поправочное отклонение, мкм;

-поправочное отклонение для нормального развертывания, мкм;

Получим:

=0,05×рз = 14 мкм;

Погрешность установки заготовки при нормальном развертывании определяется по формуле:

 

= (5.3)

где

-погрешность установки заготовки при черновой обработке, мкм;

- погрешность базирования,

- погрешность закрепления ;

Определяем погрешность установки при нормальном развертывании:

= ;

Погрешность установки заготовки при тонком развертывании определяется по формуле:

 

0,005× мкм, (5.4)

где

-погрешность установки заготовки при нормальном развертывании, мкм;

- погрешность установки заготовки при тонкое развертывании, мкм;

Определяем погрешность установки при тонком развертывании:

0,005×0,018 = 0,009 мкм;

Рассчитываем минимальные значения припусков на механическую обработку для черновой и чистовой обработке по формуле:

 

=2( + + ) (5.5)

где

-минимальное значение припусков на механическую обработку, мкм;

- высота неровностей по 10 точкам, полученная на предыдущей операции, мкм;

- глубина дефектного слоя, полученная на предыдущей операции, мкм;

-поправочное отклонение, мкм;

- погрешность установки заготовки, мкм;

Определяем минимальное значение припуска для предварительного растачивание:

2×35 мкм;

 

;

Находим расчетный размер , он заполняется, начиная конечного(чертежного) размера путем последовательного прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода по формуле:

 

мм, (5.6)

 

мм, (5.7)

где

-расчетный размер,мм;

- минимальное значение припусков на механическую обработку, мкм;

Получим:

;

;

Находим наибольшие предельные размеры, их вычисляем прибавлением допуска к округленным наименьшим предельным размерам.

Предельные значения припусков определяем как разность наибольших предельных размеров, а как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов по формуле:

 

мкм, (5.8)

 

мкм, (5.9)

 

мкм, (5.10)

 

мкм, (5.11)

где

- минимальные предельные значения припусков, мкм;

- максимальные предельные значения припусков, мкм;

-расчетный размер,мм;

Получим:

;

;

;

Производим проверку:

мкм

Рисунок 3 – Схема графического расположения припусков и допусков на обработку отверстия Æ18Н7

Расчет режимов резания

При проектировании технологических процессов механической обработки или режущих инструментов возникают необходимость в определение и назначения элементов режима резания. Отечественная практика механической обработки накопила огромный нормативно-справочный материал, с помощью которого можно назначить любой режим резания для любого вида механической обработки. Однако, табличный метод назначения режимов резания является весьма громоздким, так как требует анализа большого количества справочной информации. Более того, все режимные параметры взаимосвязаны и при изменения хоты бы одного из них автоматически изменяются и другие, что ещё более усложняет процесс назначения режимов резания.

При выборе режимов резания следует придерживаться определенного порядка.

1) Скорость резания V – это расстояние, пройденное точкой режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении главного движения в единицу времени. Скорость резания имеет размерность м/мин или м/сек.

2) Подачей S называют путь точки режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении движения подачи за один оборот или один ход заготовки или инструмента.

3) Глубиной резания t называют расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями заготовки, измеренное перпендикулярно последней. Глубину резания относят к одному рабочему ходу инструмента относительно обрабатываемой поверхности.

Аналитический метод расчета режимов резания по метрическим формулам с учетом всех поправочных коэффициентов, дает более точные параметры.

Рассчитаем режимы резания для фрезерной операции 010.

Исходные данные: операция фрезерование

На станке модели 6Р12 производим черновое фрезерование торца бобышки t=3 мм. Обрабатываемый материал заготовки – АК6-Т1.Принимаем фрезу,марка Р6М5, диаметром D=50 мм, z=6.

Назначаем подачу S_z = 0,20-6 мм/зуб; Принимаем S_z=0,03 мм/зуб;

Назначаем период стойкости фрезы: Т=120 мин.

Рассчитываем скорость резания допустимую режущими свойствами концевой фрезы D=50 мм, Z=6, t=3 мм, мм, S_z = 0,03 мм/зуб по формуле:

 

V = м/мин, (7.1)

где

V-скорость резания, об/мин;

-коэффициент скорости резания;

D-диаметр режущего инструмента, мм;

T-период работы инструмента до затупления, проводимый для различных видов обработки, соответствует условиям одноинструментной обработки, мин;

t-глубина резания, мм;

-подача на зуб, мм/зуб;

B-ширина снимаемого слоя, мм;

z-число зубьев фрезы;

x,q,m,y,u,p-степени скорости резания;

x-0,1; q-0,25; m-0,2; y-0,2; u-0,15; p-0,1;

-общий поправочный коэффициент;

Произведем расчет общего поправочного коэффициента по формуле:

 

= %, (7.2)

где

-общий поправочный коэффициент;

- коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

- коэффициент, учитывающий материал инструмента;

Произведем расчет коэффициента, учитывающего качество обрабатываемого материала по формуле:

 

Рассчитываем общий поправочный коэффициент:

=1×0,9×1=0,9;

С учетом поправочного коэффициента К_Мv=0,8 скорость резания в зависимости от группы и механической характеристики 30ХГСА:

V = =260 м/мин;

Определяем частоту вращения шпинделя по формуле:

 

n= об/мин, (7.3)

где:

n- частота вращения шпинделя, об/мин;

V-скорость резания, м/мин;

D-диаметррежущего инструмента, мм;

-математическая константа, выражающая отношение длины окружности к длине её диаметра;

Получаем:

n= об/мин;

По паспортным данным станка принимаем n_д =1600 об/мин.

Вычисляем действительную скорость резания по формуле:

 

м/мин, (7.4)

где:

-математическая константа, выражающая отношение длины окружности к длине её диаметра;

-скорость резания, м/мин;

D-диаметр режущего инструмента, мм;

-частота вращения шпинделя, об/мин;

Получаем:

м/мин;

Рассчитываем минутную подачу по формуле:

 

= мм/мин, (7.5)

где

-частота вращения шпинделя по паспорту, об/мин;

-минутная подача, мм/зуб;

-подача на зуб, мм/зуб;

-число зубьев фрезы;

Получаем:

= мм/мин;

Корректируем по станку и назначаем минутную подачу:

= 250 мм/мин;

Определяем силу резания (окружную силу) по формуле:

 

кН, (7.6)

где:

С_р -коэффициент силы резания; С_р =82.5;

- сила резания, кН;

t-глубина резания, мм;

- подача на зуб, мм/зуб;

B- ширина снимаемого слоя, мм;

z- число зубьев фрезы;

D-диаметр режущего инструмента, мм;

-частота вращения шпинделя по паспорту, об/мин;

-поправочный коэффициент;

x-0,95;y 0,8;u-1,1;q-1.1;w-0;

Определим поправочный коэффициент по формуле:

 

, (7.7)

где

-поправочный коэффициент;

- коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала

 

Произведем расчет силы резания:

=0.45Н;

Определяем мощность резания по формуле:

 

= кВт, (7.8)

где

- мощность резания, кВт;

- сила резания, кН;

-скорость резания, м/мин;

Получаем:

= кВт;

Мощность электродвигателя привода главного движения станка N_э.д.=7,4кВт.

При КПД η=0,75 мощность привода N_шп.=7,4×0,75=5,6 кВт;

Следовательно, обработка возможна, поскольку N_шп>N_р(5,6>0,7кВт)

 

Рассчитаем режимы резания для сверлильной операции 030

Исходные данные: операция сверлильная–сверление отверстия.

На станке модели 2Н135 производим сверление отверстия. Обрабатываемый материал заготовки –АК6Т1. Выбираем режущий инструмент: сверло из быстрорежущей стали Р18 ГОСТ 10903-77;

Устанавливаем глубину резания по формуле:

 

t= мм, (7.9)

где

D-диаметр режущего инструмента;

t-глубина резания, мм;

Получаем:

t= мм;

Назначаем подачу S =0,60 мм/об;

Назначаем период стойкости сверла: Т=105 мин;

Рассчитываем скорость резания по формуле:

 

V= м/мин, (7.10)

где

V-скорость резания, м/мин;

- коэффициент скорости резания;

T-период работы инструмента до затупления, проводимый для различных видов обработки, соответствует условиям одноинструментной обработки, мин;

S-подача, мм/об;

D-диаметр режущего инструмента;

m,y,q -степени скорости резания;

m-0,125; y-0,40;q-0,25;

-общий поправочный коэффициент;

Произведем расчет общего поправочного коэффициента по формуле: 7.2

 

= %,

где

-общий поправочный коэффициент;

- коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

- коэффициент, учитывающий материал инструмента;

Рассчитываем общий поправочный коэффициент:

=1×1×1=1;

С учетом поправочного коэффициента К_Мv=1 скорость резания в зависимости от группы и механической характеристики стали:

V = =71.8м/мин;

Определяем частоту вращения шпинделя по формуле: 7.3

 

n= об/мин,

где

n- частота вращения шпинделя, об/мин;

V-скорость резания, м/мин;

D-диаметррежущего инструмента, мм;

-математическая константа, выражающая отношение длины окружности к длине её диаметра;

Получаем:

n= об/мин;

По паспортным данным станка принимаем n_д =500 об/мин.

Вычисляем действительную скорость резания по формуле: 7.4

 

м/мин,

где

-математическая константа, выражающая отношение длины окружности к длине её диаметра;

-действительная скорость резания, м/мин;

D-диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

-частота вращения шпинделя, об/мин;

Получаем:

м/мин;

Определяем крутящий момент по формуле:

 

Нм, (7.11)

где

С_м -коэффициент крутящего момента; С_м =0,005;

-крутящий момент, Нм;

S-подача, мм/об;

-поправочный коэффициент;

-диаметр режущего инструмента, мм;

q,y-степени;

y-0,8; q-2;

Кр=1.0

Произведем расчет крутящего момента:

Нм;

Определяем мощность резания

Nl= = = 1.8 кВт

Проверяем выбраный режим резания

N Nшп 1.8 3.3 Следовательно обработка возможна

 

Рассчитаем режимы резания для сверлильной операции 080

Исходные данные: операция сверлильная–сверление отверстия.

На станке модели 2Н135 производим сверление отверстия. Обрабатываемый материал заготовки –АК6Т1. Выбираем режущий инструмент: сверло из быстрорежущей стали Р18 ГОСТ 10902-77;

Устанавливаем глубину резания по формуле: 7.9

 

t= мм,

где

D-диаметр режущего инструмента;

t-глубина резания, мм;

Получаем:

t= мм;

Назначаем подачу S =1.1мм/об;

Назначаем период стойкости сверла: Т=20мин;

Рассчитываем скорость резания по формуле: 7.10

 

V= м/мин,

где

V-скорость резания, м/мин;

- коэффициент скорости резания;

T-период работы инструмента до затупления, проводимый для различных видов обработки, соответствует условиям одноинструментной обработки, мин;

S-подача, мм/об;

D-диаметр режущего инструмента;

m,y,q -степени скорости резания;

m-0,125; y-0,55;q-0,25;

-общий поправочный коэффициент;

Произведем расчет общего поправочного коэффициента по формуле: 7.2

 

=

где

-общий поправочный коэффициент;

- коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

- коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

- коэффициент, учитывающий материал инструмента;

Рассчитываем общий поправочный коэффициент:

=1×1×1=1;

С учетом поправочного коэффициента К_Мv=1 скорость резания в зависимости от группы и механической характеристики стали:

V = =33.7м/мин;

Определяем частоту вращения шпинделя по формуле: 7.3

 

n= об/мин,

где

n- частота вращения шпинделя, об/мин;

V-скорость резания, м/мин;

D-диаметррежущего инструмента, мм;

-математическая константа, выражающая отношение длины окружности к длине её диаметра;

Получаем:

n= об/мин;

По паспортным данным станка принимаем n_д =1400 об/мин.

Вычисляем действительную скорость резания по формуле: 7.4

 

м/мин,

где

-математическая константа, выражающая отношение длины окружности к длине её диаметра;

-действительная скорость резания, м/мин;

D-диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

-частота вращения шпинделя, об/мин;

Получаем:

м/мин;

Определяем крутящий момент по формуле: 7.11

 

Нм,

где

С_м -коэффициент крутящего момента; С_м =0,005;

-крутящий момент, Нм;

S-подача, мм/об;

-поправочный коэффициент;

-диаметр режущего инструмента, мм;

q,y-степени;

y-0,8; q-2;

Кр=1.0

Произведем расчет крутящего момента:

Нм;

Определяем мощность резания

Nl= = = 0.07кВт

Проверяем выбраный режим резания

N Nшп 0.07 3.3 Следовательно обработка возможна