Технология токарной обработки.

Рассмотрев технологический процесс получения литой заготовки в песчаной форме, переходим к рассмотрению технологии токарной обработки.

При разработке конструкций деталей машин, обработка поверхностей которых предполагается на станках токарной группы, целесообразно учитывать ряд специальных требований, обеспечивающих их технологичность.

Детали, обрабатываемые на станках токарной группы, должны содержать наибольшее число поверхностей, имеющих форму тел вращения. Конструкция детали должна быть такой, чтобы ее масса была уравновешена относительно оси вращения. Обработка уравновешенных заготовок исключает влияние дисбаланса масс на точность изготовления поверхностей деталей. При конструировании деталей необходимо использовать нормальный ряд диаметров и длин, что позволяет применять стандартный режущий инструмент. В конструкциях следует избегать применения нежестких валов и втулок (длинных тонких валов и тонкостенных втулок). Жесткая конструкция втулок, стаканов, цилиндров позволяет обрабатывать их в кулачковых патронах, не прибегая к специальным приспособлениям. При обработке нежестких деталей погрешность геометрической формы обработанной поверхности всегда больше, чем при обработке жестких деталей.

Обработка резанием - это процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла для получения требуемой геометрической формы, точности размеров и шероховатости поверхности детали. Для осуществления этого необходимо, чтобы заготовка и режущая кромка инструмента перемещались относительно друг друга.

Основными движениями в металлорежущих станках являются движения резания, обеспечивающие срезание с заготовки слоя металла, и включающие главное движение и подачу. Главным называется движение, которое служит непосредственно для отделения стружки. Количественно оно оценивается скоростью резания, обозначаемой буквой V, с размерностью м/с (м/мин). При токарной обработке - это вращение заготовки. Подача - движение, обеспечивающее непрерывное врезание режущего инструмента в новые слои материала обрабатываемой заготовки. Подача обозначается буквой S с индексом, указывающим направление: S_np - продольная, S_п - поперечная подача. При токарной обработке подачей является поступательное движение

суппорта. Размерность подачи мм/об.

Обработка заготовки на токарном станке называется токарной операцией. Операция - законченная часть технологического процесса, выполняемая рабочим на одном г рабочем месте над определенной деталью. Простейшим элементом технологической операции является переход - обработка одной поверхности одним инструментом при определенных режимах резания. Если срезаемый слой велик, то он может удаляться не за 1, а за 2 и более проходов – однократных движений инструмента по поверхности.

Качество обработки зависит от качества и правильности выбора режущего инструмента.

Для детали, полученной методом литья (приложение 3), произведем расчет режима резания и выберем инструмент и оборудование.

1. После получения детали из литейного цеха, составим маршрут токарной операции обработки детали, выберем инструмент и занесем в таблицу 2.3.

Таблица 2.3

Уста- новка	Пере- ходы	Содержание установов и переходов	Схемы переходов	Тип резца
А		Установить заготовку в патрон и закрепить. Подрезать торец «чисто».		Подрезной
	ТочитьØ 156 до Ø 150 На длину 25		Проходной прямой
Б		Установить заготовку в патрон и закрепить. Подрезать торец в размер 130 мм.		Подрезной
	Точить Ø186 до Ø180 На длину 25		Проходной прямой
	Расточить внутренний Ø105,1 до Ø110 на всю длину		Расточной проходной

2 Выбор инструмента.

Согласно маршрута токарной обработки выбираем проходной резец по табл. 2[2]. При точении заданной шероховатости 2,5 используем марку твердосплавной режущей пластинки - Tl5К6 с геометрией: φ = 90°, φ₁ = 15...45°, γ = 5°..., α = 5...12°, r= 0,5...2,0 мм. Период стойкости Т = 80 мин.(согл. табл. 3[2]).

3 Расчет режима резания.

Глубина резания t принимается равной припуску t = z =1,5

4 Выбираем подачу S(no табл. 4[2]). S =0,15м/об.

5 Определяем скорость резания(по табл. 5 [2]). V= C_v /t^Xv *S^Yv * T^m = 420/(1,5^0,15*0,15^0,2*80^0,2) =242,79 м/мин

6 Вычисляем частоту вращения:

n= 1000V/π*D= 1000*242,79/(3,14*156) = 501,65 мин^-1

Уточняем n_ст по паспортным данным станка (см. табл. 6[2]) и принимаем

ближайшую меньшую: n_ст = 500 мин^-1

7 Определим фактическую скорость резания:

V_ф= π*D* n_ст/1000= 245 м/мин.

8 Определим главную составляющую силы резания (по табл. 7[2]):

Р_z = С_р * t^Xp * S^Yp * V^np = 2943*1,5*0,15*0,75*245^0,16= 44125 Н.

Определим мощность резания:

N₃ = P_z * V_ф / 1040 * 60 * ῃ = 2,17 кВт.

Так как N_э= 2,17 < 10 кВт = N_CT, то обработка на данных режимах выполняется.

2.3. Расчет режима резания при сверлении.

Процесс резания при сверлении протекает в более сложных условиях, чем при точении. В процессе резания затруднены отвод стружки и подвод охлаждающей жидкости к режущим кромкам инструмента. При отводе стружки происходит трение ее о поверхность канавок сверла и сверла о поверхность отверстия. В результате повышаются деформация стружки и тепловыделение. На увеличение деформации стружки влияет изменение скорости главного движения резания вдоль режущей кромки от максимального значения на периферии сверла до нулевого значения у центра.

За скорость главного движения резания при сверлении принимают окружную скорость точки режущей кромки, наиболее удаленной от оси сверла, м/с (м/мин):

V = 7t*D*n/(1000*60), где D - наружный диаметр сверла, мм; п - частота вращения сверла, об/мин. Подача S (мм/об) равна осевому перемещению сверла за один оборот. За глубину резания при сверлении отверстий в сплошном материале принимают половину диаметра сверла, мм:

t= D/2. а при рассверливании

t=(D-d)/2. где d - диаметр обрабатываемого отверстия, мм. После токарной обработки деталь поступает на операцию сверления

1. В данной детали необходимо просверлить 4 отверстия диаметром d = 11 мм. Отверстия располагаются по окружности D₄ = 160 мм под углом 90° друг от друга. Материал детали сталь с пределом прочности σв = 300 мПа. Материал спирального сверла - сталь быстрорежущая марки Р6М5. Охлаждение будем производить эмульсией. Сверлить будем на станке модели 2Н135.Расчет режима резания.

2. Определяем подачу S по формуле:

S ⁼ S_табл * К_э,

где S_табл = 0,17-0,2 (мм/об).

Выбираем из таблицы приложение 1[3], в зависимости от σв = 300 мПа при сверление отверстий глубиной 1 < 3d, с точностью не выше 12-го квалитета в условиях жесткой технологической системы;

К_э - поправочный коэффициент на подачу, К_э = 1, так как сверлят отверстие глубиной 1 < 3d, с точностью не выше 12-го квалитета и в условиях достаточно жесткой технологической системы.S=(0,17-0,2)*1 = (0,17-0,2) мм/об.

Подача на станке устанавливается в пределах выбранного табличного диапазона (согл. прил. 4[3]). Принимаем S = 0,2 мм/об.

3. Определяется скорость резания V по формуле:
V = (C_ν * d^nv * Кʋ) / (T^m * S^у^v),

где Сv - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства

материала заготовки и условия обработки;

Т — стойкость сверла, мин;

По приложениям 2 и 3 [3] находим:

C_v = 7.

Т= 45 мин.

n_v = 0,4

y_v = 0,7

m = 0,2

K_v = K_mu * K_uu *K_lu- поправочный коэффициент на скорость резания; K_mu = K_r * (750/ σв)^nv - поправочный коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала; К_r — коэффициент, учитывающий материал инструмента (для сверл из быстрорежущей стали и обрабатываемого материала — углеродистой стали К_r=1)

n_v -показатель степени (для сверл из быстрорежущей стали

обрабатываемого материала - углеродистой стали при о_в <550 мПа, n_v =-0,9);

К_uv, - поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала (для быстрорежущей стали К_uv= 1);

К_lv - поправочный коэффициент, учитывающий глубину обрабатываемого отверстия (при глубине 1 < 3d, K_lv = 1);

V = (7 * 11^0,4/45^0,2 *0,2^0,75) * 1(750/300)^-0,9 * 1 * 1 =11,6 м/мин

4. Определяем частоту вращения шпинделя станка n, полученной по расчету:

n= 1000V/πd=(1000*11,6)/(3,14*11)=335,8 мин-¹

По станку (см. приложение 4[3]) принимаем ближайшую меньшую частоту вращения n=335 мин-¹.

5. Определяем сверлевую силу при сверлении Р₀ по формуле:
Р₀ = С_р d^Xp S^Yp *К_р = 10*68*11*0,2^0,7*0,5 = 1212,25 Н;

Из приложения 3[3] найдем С_р = 68,Х_Р =1,Y_P = 0,7.

где К_р = (σ/750)ⁿ = (300/750)^0,75 = 0,5 - поправочный коэффициент, зависящий от материала обрабатываемой заготовки; n— показатель степени (при обработке углеродистой стали n=0,75).

По паспортным данным станка (см. приложение 4[4]) наибольшее осевое усилие, допускаемое механизмом подачи станка 15кН. Следовательно, назначенная подача S = 0,2 мм/об допустима.

6. Определяем крутящий момент М_к от сил сопротивления резанию при
сверлении:

M_k = C_md^Xms^YmK_p =10*0,0345*11²*0,2^0,8*(300/750)^0,75 = 5,8 Н*м;

Крутящий момент обеспечивается станком (допускаемый крутящий момент – 40 Н*м).

7. Эффективная мощность N_e, расходуемая на процесс резания:

N_e = М_k_доп*n/9750 = 0,21 кВт.

8. Расчетная мощность электродвигателя станка N_э:

N_э=N_e/ῃ=0,74/0.7=0.3 кВт

Где ῃ - КПД механизмов и передач станка ῃ = 0,7.

Обработка возможна, так как мощность электродвигателя станка 2Н135 ( см приложение 4[3]) не превышает N_ст = 4.5 кВт.

9. Определяем основное время Т_о

Это время, затрачиваемое непосредственно на сверление при «ручном» подводе инструмента к заготовке: T₀=L/S*n

Где L =l+l_вр +1_пер - полная длина перемещения сверла, мм;

l= 25 глубина отверстия, мм;

l_вр = d/2*ctg φ = 11 / 2 * ctg 59° = 3,8 мм - глубина врезания сверла в заготовку;

1_пер >= 3S - длина перебега инструмента, мм;

Принимаем угол при вершине сверла 2φ=118°, рекомендуемый при обработке стали.

T₀ =(25+3,8+3*0,2)/(0,2*335)=0,44 мин

Расчет произведен для одного отверстия.

3. Заключение.

Выполнив данную курсовую работу, я познакомился с разработкой технологического процесса получения литой заготовки в песчаной форме, с технологией токарной обработки и сверления.

Сделаем некоторые выводы:

Модельный комплект должен удовлетворять следующим основным требованиям:

1) Обеспечивать получение отливки определенной геометрической формы и
размеров;

2) Обладать высокой прочностью и долговечностью, т.е. обеспечивать изготовление необходимого числа форм и стержней;

3)Быть технологичным в изготовлении;

4) Обладать минимальной массой и быть удобным в эксплуатации;

5)Иметь минимальную стоимость с учетом стоимости ремонта;

6)Сохранять точность размеров и прочность в течение определенного времени эксплуатации.

Требуемые точность, прочность и долговечность модельного комплекта зависят от условий производства - единичного, серийного или массового. В единичном и мелкосерийном производстве чаще всего используют деревянные модельные комплекты; в массовом и крупносерийном производстве - металлические модельные комплекты, которые хотя и дороже, но значительно долговечнее деревянных.

В серийном производстве во многих случаях успешно применяют модели из

пластмасс, например эпоксидных смол, а также из гипса и цемента. Металлические и пластмассовые модели в течение длительного срока службы сохраняют точность размеров, способствуют получению четкой конфигурации отливки, прочны и долговечны. Однако стоимость изготовления металлических и пластмассовых моделей в 3-5 раз превышает стоимость изготовления деревянных, поэтому их применение должно быть обосновано экономическим расчетом. Правильный, экономически обоснованный выбор материала, для модельного комплекта позволяет существенно снизить себестоимость отливок.

Правильно построенная литниковая система должна удовлетворять следующим требованиям:

1) обеспечивать хорошее заполнение формы металлом и питание отливки в процессе
ее затвердевания;

2) способствовать получению отливки с точными размерами, без поверхностных
дефектов (засоров, шлаковых включений и др.);

3) способствовать направленному затвердеванию отливки;

4) расход металла на литниковую систему должен быть минимальным.

Это позволит получить качественную литую деталь, которая будет удовлетворять требованиям для механической обработки.

При механической обработке деталей необходимо соблюдать следующие требования:

1) точность обработки заготовок, качество поверхностных слоев;

2) правильность выбора режущего инструмента (твердость материала режущей части должна значительно превышать твердость материала обрабатываемой заготовки, форма инструмента должна соответствовать выполняемой операции);

3) технологическая карта должна подробно отражать все операции технологического процесса;

4) при разработке конструкции детали, которые будут обрабатываться на станках токарной группы, должны содержать наибольшее число поверхностей, имеющих форму тел вращения. Масса детали должна быть уравновешена относительно оси вращения. Целесообразно избегать сложных фасонных поверхностей, придерживаться стандартных размеров и форм деталей, что позволяет использовать стандартный режущий инструмент.

При разработке конструкции детали, которые будут обрабатываться на сверлильных станках, необходимо придерживаться следующих технологических требований:

1) отверстия, к которым предъявляют высокие требования по точности, необходимо выполнять сквозными, а не глухими;

2) поверхность, в которую врезается сверло, должна быть перпендикулярной к движению сверла;

3) глубокие отверстия рекомендуется заменять двумя неглубокими;

4) ко всем элементам детали при обработке и измерении должен быть свободный доступ;

5) обрабатываемые поверхности рекомендуется располагать параллельно или взаимно перпендикулярно.

Основой повышения экономической эффективности литейного производства и механической обработке деталей, конечно же, является технический прогресс. Технический прогресс - это процесс совершенствования производства, технологических методов и форм организации труда и производства, состоящий в непрерывном совершенствовании производства на базе новой техники, научных достижений и передового опыта.

К основным направлениям технического прогресса относятся:

Электрификация производства - широкое применение электроэнергии для технологических процессов, орудий труда, управления и контроля производства.

Комплексная механизация и автоматизация производства — замена ручного труда все более сложным комплексом машин-автоматов, выполняющих основные и вспомогательные технологические операции и процессы контроля и управления. Особенно важным это направление является для литейного производства , представляющего комплекс трудоемких и тяжелых работ. Все более широко внедряются автоматические комплексы изготовления форм, приготовления формовочной и стержневой смеси, изготовления стержней, заливки металла в формы, выбивки и очистки отливок.

3. Приложения

Приложение 1. Чертеж детали

Приложение 2. Чертеж отливки

Приложение 3. Литейная форма

Приложение 4. Отливка с литниковой системой

Приложение 1. Чертеж детали

Приложение 2. Чертеж отливки

Приложение 3. Литейная форма

1. Выпор

2. Чаша

3. Стояк

4. Шлакоуловитель

5. Питатель

Приложение 4. Отливка с литниковой системой

Список использованной литературы

1. Разработка схемы технологического процесса получения литой заготовки в песчаной форме. Метод. Указания по выполнению практической работы. ДГТУ, Ростов н/Д, 2004.

2. Технология токарной обработки. Метод. Указания по выполнению практической работы. ДГТУ, Ростов н/Д, 2009.

3. Расчет режима резания при сверлении. Метод. Указания по выполнению практической работы. ДГТУ, Ростов н/Д, 2000.

4. Технология конструкционных материалов. Учебник для машиностроительных специальностей вузов/Под общ. ред. А.М. Дальского, 2004.

5. Литейное производство. Под ред. А.М. Михайлова,-М.: Машиностроение, 1987.

6. Стандарт предприятия. Курсовые и дипломные проекты (работы). Правила оформления. ДГТУ, Ростов н/Д, 2001.

7. ГОСТ 3.1126-88. Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок.