Разработка технологического процесса изготовления детали типа «вал»

1. На первых (одной - двух) операциях обрабатывают поверхности, которые будут использоваться в качестве технологических баз на всех или большинстве операций технологического процесса.
2. Используя чистовые базы, обрабатывают остальные поверхности в последовательности, обратной их степени точности, т.е. чем точнее должна быть обработана поверхность, тем позже ее обрабатывают.
3. Используя разработанные ранее маршруты обработки отдельных поверхностей, выявляют необходимость расчленения процессов изготовления детали на стадии  обработки. Стадия обработки – это часть технологического процесса, включающая однородную по характеру и точности обработку различных поверхностей  и детали в целом. При механической обработке, такими стадиями являются: черновая, чистовая, тонкая и отделочная.

Целесообразность разделения технологического процесса на стадии обработки обусловлена необходимостью получения деталей заданной точности и рационального использования оборудования, так как это связано с числом и содержанием операций технологического процесса. На каждой стадии выполняют операции, обеспечивающие примерно одинаковую точность обработки. Таким образом, на первых стадиях совмещают окончательную обработку неточных поверхностей и предварительную обработку точных поверхностей, а окончательную обработку точных поверхностей (тонкую и отделочную) проводят в конце технологического процесса. Такое разделение процесса по стадиям позволяет выделить технологические комплексы поверхностей, которые следует обрабатывать совместимо, используя принцип  единства баз, т.е. с одной установки. В такие комплексы обычно включают поверхности, связанные допусками на взаимное положение (биение, соосность, координатные размеры). Рационально также создавать технологические комплексы по экономическому принципу, добиваясь сокращения оперативного времени за счет последовательной и параллельной концентрации операций.

4. Вспомогательные поверхности (мелкие отверстия, фаски, галтели, пазы и др.) обычно обрабатывают на чистовой стадии. В самостоятельные операции выделяют обработку зубьев, шлицев, групп отверстий или пазов.
5. Предварительное содержание операций устанавливают объединением тех переходов на данной стадии обработки, которые могут быть выполнены на одном станке. На этом этапе проектирования устанавливают тип, размеры и модели оборудования для выполнения основных операций технологического процесса в зависимости от типа, габаритных размеров детали и заданного масштаба выпуска. При выборе оборудования обычно ориентируются для единичного производства на универсальные станки, для серийного — на универсальные станки, станки с ЧПУ и полуавтоматы, для крупносерийного и массового — на полуавтоматы, автоматы и автоматически линии.

Для получения резьбы, отвечающей требования, требуется произвести шлифование резьбы. 

При шлифовании резьбы наряду с обрабатываемостью материала  заготовки и требуемым качеством  поверхности важным критерием для  определения качества круга является шаг резьбы и ее внутренний радиус. Применяются главным образом  мелкозернистые круги с абразивным зерном обозначением 150–600.

С помощью специально подобранной  связывающей матрицы в сочетании  с оптимальным охлаждением риск термического изменения поверхности  детали минимизируется. Изготовленные  литым способом круги для шлифования резьбы характеризуются гомогенной структурой строения вплоть до мельчайших зубьев профиля.

 

Благодаря этому значительно  сокращается износ внутреннего  радиуса резьбы, что дает явные  преимущества в качестве и стойкости  при шаге резьбы менее 1 мм. Шлифование профиля зубьев При шлифовании профиля  зубьев различают профильное и прокатное  шлифование.

При профильном шлифовании профиль шлифовального круга  соответствует профилю впадины  зуба, т.е. абразивный инструмент четко  должен соответствовать заготовки. При прокатном шлифовании абразивный инструмент, наоборот, имеет контур, не зависящий от формы заготовки.

Профиль зуба образуется с  помощью управления контуром станка. Шлифование резьбы – Одно- и многопрофильное  шлифование Скорость резания более 40 м/сек.

Для изготовления шпоночного паза, рекомендуется применять метод  «маятниковой подачи».  Для этого  применяются специальные шпоночно-фрезерные станки с маятниковой подачей, работающие концевыми двуспиральными фрезами с торцовыми режущими кромками. При этом способе фреза врезается на 0,1...0,3 мм и фрезерует паз на всю длину, затем опять врезается на ту же глубину, как и в предыдущем случае, и фрезерует паз опять на всю длину, но в другом направлении.

Отсюда и происходит определение  метода – "маятниковая подача". Этот метод является наиболее рациональным для изготовления шпоночных пазов  в серийном и массовом производствах, так как дает вполне точный  паз,  обеспечивающую полную  взаимозаменяемость  в шпоночном  соединении. Кроме  того, поскольку фреза  работает торцовой частью, она будет долговечнее, так как изнашивается не периферическая ее часть, а торцовая.

 

10. Выбор режущего инструмента

Конструкция и размеры  инструмента для заданной операции зависят от вида обработки, размеров обрабатываемой поверхности, свойств  материала заготовки, требуемой  точности обработки и шероховатости  обрабатываемой поверхности.

Режущий инструмент, применяемый  для обработки деталей на станках, делятся на несколько подгрупп, а  внутри каждой из них – на виды и  разновидности.

Основные виды режущего инструмента (токарные резцы, сверла, зенкера, развертки, метчики, фрезы, протяжки) классифицируются по разным признакам, главный из которых  – назначение и способ крепления.

Большая часть конструкций  инструмента стандартизована.

Состав металлорежущего  инструмента сведем в таблицу 6.

 

Таблица 6. Состав металлорежущего  инструмента.

Инструмент	Геометрические параметры
	φ	φ1	ε	α	γ	δ	β	λ
Резец проходной прямой обдирочный ГОСТ 18878-73 Т15К6	45	20	115	8	-5	95	87	0
Резец проходной прямой ГОСТ 18881-73 Т5К10	45	5	130	8	5	85	77	0
Резец проходной упорный (для чернового точения) ГОСТ 18879-73 Т15К6	90	25	65	7	12	78	71	0
Резец проходной Упорный ГОСТ 18879-73 Т5К10	90	25	65	7	12	78	71	0
Резец прорезной канавочный ГОСТ 18879 - 73	-	-	-	1,5	-	-	-	0
Резец отрезной ГОСТ 18873-73 Т5К10	1,5	-	-	2	-	-	-	0
Резец подрезной ГОСТ 18880-73 Т5К10	65	15	100	6	8	82	76	6
Сверло для центровых  отверстий d=6мм   ГОСТ886-77   Р6М3	=120	70	-	-	-	-	-	-
Шлифовальный круг                 ГОСТ16167-80      ПП300×20×127 АСР  К1	-	-	-	-	-	-	-	-
Фреза концевая 2220-0147 ГОСТ17025–71	90	7	16	12	15	20	45	2

 

 

11. Определение режимов резания

1. Аналитическим методом рассматриваем расчет режимов на несколько операций.

2. На все остальные  операции, режимы резания назначим  по таблицам.

Обтачивание черновое:

Назначаем по таблицам подачу и глубину резания:

Скорость резания определяем по формуле:

 

где, - коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала и условий его обработки;

- поправочный  коэффициент, представляющий произведение  ряда коэффициентов, каждый из  которых отражает влияние разных  факторов на стойкость режущего  инструмента;

m, X_V, Y_V – показатели степени, которые выбираются из справочников.

Затем определяется требуемая  частота вращения шпинделя в мин^-1

 

где D – наибольший диаметр детали на данном переходе, мм

Посчитанное число оборотов корректируется по паспорту станка (берется  ближайшее меньшее значение). По найденному значению определяется действительная скорость резания.

Шлифование вала:

Назначаем по таблицам скорость заготовки и скорость круга V_з и V_к, глубину резания за один проход и поперечную подачу.

Определяем частоту вращения круга:

 

Принимаем полученное значение стандартным. Затем корректируем скорость круга.

 

Определяем частоту вращения заготовки:

 

Сведем все полученные режимы резания представим в таблице.

№ перехода	Содержание перехода	Режим обработки
		V, м/мин	S, мм/об		t, мм	n, об/мин		i
005         Установ А, В
1	Центровать отверстия 1и 2	4,71	0,12		3	250		1
010        Установ А
2	Подрезать торец 4 выдерживая размер 243,5мм. (черновое)	51	0,4		1,5		200	1
3	Подрезать торец 4 выдерживая размер 242,5мм. (чистовое)	68	0,3		1		320	1
Установ В
4	Точить поверхность 8 с одновременным подрезанием торца, до Ø37,5 (черновое)	140	0,7		2,74		670	5
5	Точить поверхность 8 до Ø36 (чистовое)	208	0,3		1,5		1500	1
6	Точить канавку 11	208	ручн		3		1500	1
7	Точить фаску 17	208	ручн		2		1500	1
8	Точить поверхность 7 до Ø60,73мм (черновое)	140	0,7		2,83		670	1
9	Точить поверхность 7 до Ø60,19мм (чистовое)	235	0,2		0,275		1200	1
Установ С
10	Подрезать торец 3 выдерживая размер 241мм. (черновое)	51	0,4		1,5	200		1
11	Подрезать торец 3 выдерживая размер 240мм. (чистовое)	68	0,3		1	320		1
Установ D
12	Точить поверхность 5 с  одновременной подрезкой торца  до Ø37,5мм (черновое)	140	0,7		2,74	670		5
13	Точить поверхность 5 до Ø36мм (чистовое)	208	0,3		1,5	1500		1
14	Точить поверхность 6 до Ø59,5мм (черновое)	160	0,5		3,45	750		1
15	Точить поверхность 6 до Ø58мм (чистовое)	208	0,3		1,5	1100		1
16	Точить фаску 10 α=40°	208	ручн		3	1100		1
17	Точить канавку 12	208	ручн		3	1100		1
18	Точить фаску 18	208	ручн		2	1100		1
19	Нарезать резьбу 16 М362	5,5	2		2	48		8
015        Установ А
20	Фрезеровать шпоночный паз 13	22	0,02		5	700		1
020        Установ А
21	Шлифовать поверхность 7 до Ø60,05мм (обдирочное)	33	14	0,07			310	1
22	Шлифовать поверхность 7 до Ø60мм (чистовое)	33	8	0,0125			310	2

 

 
12. Нормирование технологического процесса

Технологические нормы времени  в условиях мелкосерийного производства определяем расчетно-аналитическим  методом. Штучное время - время на затрачиваемую операцию. Оно состоит  из следующих составляющих:

T_ш = Т_о + Т_в + Т_об + Т_пер

 

где: Т₀ - технологическое (основное) время, затрачиваемое непосредственно на обработку заготовки, то есть на изменение ее формы, размеров, свойств и т.д.; при сборке машин это время непосредственной сборки ;

Т_в - вспомогательное время, затрачиваемое на вспомогательные действия рабочего, непосредственно связанные с основной работой (установки закрепление и снятие обрабатываемой заготовки, управление станком. измерение детали);

Т_об - время обслуживания рабочего места, затрачиваемое на уход за своим рабочим местом, отнесенное к данной операции. Время обслуживания рабочего места складывается из времени организационного обслуживания (осмотр и опробования оборудования, раскладка и уборка инструмента, смазка, очистка станка) и времени технического обслуживания (регулирование и подналадка станка, смена и подналадка режущего инструмента, правка шлифовальных кругов и т.д.).

Т_пер - время перерывов в работе, затрачиваемое на отдых (если он нужен по условиям работы) и естественные надобности.

Сумму основного и вспомогательного времени называют оперативным временем, оно является основным составляющим штучного времени. Время на обслуживание рабочего места и время перерывов  в работе обычно берется в процентах  от оперативного времени (коэффициента К₁ и К₂). В зависимости от характера обработки и масштаба производства время обслуживания рабочего места составляет К₁ = З...8%, а время перерывов К₂ = 4…9% от оперативного времени.

 

В ряде справочников берут  K₁ + K₂ = 10%. При обработке партий деталей вводят понятие штучно-калькуляционного времени Т_к, которое, кроме штучного времени, содержит еще подготовительно-заключительное время, приходящееся на одну деталь.

 

 

где Т_пз - подготовительно-заключительное время, затрачиваемое на получение наряда, ознакомление с работой, получение недостающих инструментов и приспособлений, переналадку станка.

В условиях массового производства подготовительно-заключительное время Т_пз принимают равным нулю.

Штучно-калькуляционное время называют также технической нормой времени (или нормой времени).

Норма выработки (Н) представляет количество продукции, произведенное за единицу времени (смену, час).

Каждую рассчитываемою операцию расчленяют на переходы. Для каждого перехода по справочным данным устанавливают режим резания и рассчитывают основное время.