Федеральное агентство по образованию
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ «МАМИ»
Кафедра “Комплексная автоматизация машиностроения”
Бухтеева И. В.
Елхов П. Е.
«Технология машиностроения»
Методические указания к практическим занятиям
для студентов направления 150400 «Технологические машины и оборудование»
по специальности 15040165 «Проектирование технических и технологических
комплексов»
Москва – 2009 г.
Методические указания предназначены для студентов специальности 15040165
и содержат сведения, необходимые для выполнения практических работ по курсу:
«Технология машиностроения».
В соответствии с методическими указаниями по заданию преподавателя
студенты выполняют все необходимые расчеты и заполняют журнал практических
работ.
Составители: доц. к.т.н. И.В. Бухтеева,
проф. к.т.н. П.Е. Елхов
© Московский Государственный Технический Университет «МАМИ»
Методические указания к самостоятельным работам по курсу
«Технология машиностроения»
Расчет суммарной погрешности обработки.
Погрешности, определяющие точность обработки деталей на металлорежущих станках,
возникают по следующим причинам:
- неточность установки заготовок на станке;
- погрешность настройки станка;
-размерный износ режущих инструментов;
- упругие деформации технологической системы под действием сил резания;
- геометрическая неточность станка;
- температурные деформации технологической системы.
При обработке на станках с ЧПУ дополнительно возникают погрешности позиционирования
элементов системы и отработки программ управления.
Суммарные погрешности обработки на настроенных станках определяются по уравнениям:
для диаметральных размеров
2
2
2 у н (1,73 и ) 2 (1,73 ст ) 2 (1,73Т ) 2 ;
для линейных размеров
у у н (1,73 и ) 2 (1,73 ст ) 2 (1,73Т ) 2 .
2
Здесь у
2
2
- погрешность установки; у - погрешность из-за упругих деформаций
технологической системы; н - погрешность настройки станка; и - погрешность из-за износа
режущего инструмента; ст - погрешности, вызванные геометрической неточностью станка;
Т - погрешность из-за температурных деформаций.
После определения суммарной погрешности проверяется возможность обработки без
брака:
Т d ,
где Тd - допуск на операционный размер.
Самостоятельная работа № 1
Расчет суммарной погрешности обработки при фрезеровании.
Определить суммарную
погрешность
размера h при чистовом торцовом фрезеровании
партии заготовок (рис.1), предварительно обработанных с точностью h13 и устанавливаемых на
опорные
пластины
приспособления
с
пневматическим
t min 1,2 мм, S z 0,05 мм / зуб , V 120 м / мин .Настройку
фрезы
зажимом.
Глубина
производят
с
резания
контролем
положения металлическим щупом толщиной 3 мм.
При обработке на фрезерных станках погрешность у , вызванная упругими деформациями
технологической системы, зависит в основном от колебаний величины припуска и податливости
системы шпиндель-стол. В связи с тем, что подача при обработке осуществляется столом станка,
податливость системы W не изменяется при изменении относительного положения заготовки и
фрезы, т.е. W=const/ В то же время податливость фрезерных оправок и заготовок при чистовой
обработке сравнительно мала. Поэтому податливость технологической системы W при расчетах
принимается постоянной и равной податливости системы шпиндель-стол Wш.с..
Максимальная PZ max и минимальная PZ min касательные составляющие силы фрезерования
определяются при максимальной и минимальной глубинах резания t, ширине В и принятых
условиях фрезерования.
Рисунок 1.Торцовое фрезерование заготовки.
В связи с прерывистым характером процесса резания при фрезеровании интенсивность
изнашивания фрез больше, чем у резцов; ее определяют по уравнению:
u0 фр= (1+
100
) u0 ,
B
где В – ширина фрезерования, мм; u0 – интенсивность изнашивания, мкм/км; u0
быстрорежущих фрез принимают равным 15…20 мкм/км.
для
Длина пути резания Lт.фр., км, при торцовом фрезеровании партии деталей LT
при цилиндрическом фрезеровании
Lц
DlN
S пр 10 6
lBN
;
S пр 10 6
, где l и В – длина и ширина обрабатываемой
поверхности,мм; В- диаметр фрезы,мм; Sпр – продольная подача инструмента или детали, мм/об;
N – число деталей в обрабатываемой партии, шт.
1. Определяется погрешность установки заготовки у по таблице 1.1
Для данных условий у 40 мкм.
Таблица 1.1 Погрешность (мкм) установки заготовок на постоянные опоры
Наибольший размер заготовки по нормали к обработанной поверхности, мм
Постоянные опоры
Пластины опорные
10-18
18-30
30-50
50-80
80-120
100
110
20
30
40
50
60
70
Чисто обработанная, литье
под давлением
Предварительно обработанная
,полученная
литьем
по
выплавляемым моделям или в
оболочковые формы
Литье в постоянные формы.
70
80
90
100
110
120
30
40
50
60
70
80
80
90
100
110
120
130
40
50
60
70
80
90
-
100
110
120
130
140
55
60
70
80
90
100
90
100
125
150
175
200
90
100
110
120
135
150
6-10
90
50-80
80
30-50
70
18-30
60
10-18
Шлифованная
6-10
80-120
База заготовки
Установка в приспособлении с винтовыми и эксцентриковыми зажимами
Песчаные
штампованная,
горячекатанная
формы,
Установка в приспособлении с пневматическим приводом
Шлифованная
36
40
50
55
60
70
15
20
25
30
40
50
Чисто обработанная, литье
под давлением
Предварительно
обработанная,
литье
по
выплавляемым моделям или в
оболочковые формы
Литье в постоянные формы.
55
60
65
70
80
100
25
30
35
40
50
60
60
70
75
80
90
110
35
40
50
55
60
70
-
80
90
100
110
120
50
55
60
65
70
80
70
90
100
120
140
160
70
80
90
100
110
120
В
песчаные
штампованные
формы,
2. Определяется погрешность настройки фрезы на размер h по таблице 1.2:
Н ( К Р Р ) 2 ( К И ИЗМ ) 2 (1,73 10) 2 (1 20) 2 26,5 мкм,
где КР и КИ – коэффициенты, учитывающие отклонения закона распределения величин
Р , ИЗМ от нормального; Р - погрешность регулирования фрезы по эталону с контролем
металлическим щупом (таблицы 1.3,1.4); ИЗМ - допускаемая предельная погрешность измерения
размера 45h10(таблица 1.5).
3. Определяется размерный износ инструмента при торцовом фрезеровании по формуле:
U OФФ (1
100
) UO ,
B
где В-ширина фрезерования, мм;UO – относительный износ, мкм/мм (таблица 1.6).
ФР U O.ФР LФР (1
100 l Д B N
100
300 100 40
) 6
(1
)6 6
24 мкм.
В 10 S Z Z
100
10 0,05 12
Таблица 1.2. Средние допустимые погрешности наладки (мкм) для лезвийных инструментов.
Выдерживаемые
размеры, мм
Обработка
черновая
чистовая
тонкая
однократная
До 30
40-100
10
5
20
Св.30 до 80
60-150
20
6
25
Св.80 до 180
80-200
30
7
30
Св.180 до 360
100-250
40
8
40
Св.360 до 500
120-300
50
10
50
4. Определяется погрешность из-за действия упругих деформаций У . Поле рассеяния
размера 45h10 под действием упругих деформаций зависит от колебания составляющей силы
резания PX при изменении величины снимаемого припуска и податливости системы шпиндельстол. По таблице 1.7 для станка 6Р12(ширина стола320 мм) выбираем
нормы точности и
жесткости под нагрузкой. Податливость технологической системы:
W
у
500
40мкм/ кН
PX 12,25
Суммирование по
максимумуминимуму
По пробной Установка резца
проточке
по размеру
По
эталону
и щупу
По упору
По
лимбу
станка
По
лимбуМетод работы
Таблица 1.3.Основные формулы для расчета погрешности У .
Вероятностное
суммирование
Р У
Р Л
Р У Л
Р (К Л Л ) 2 (КУ У ) 2
Р Э У
Р (К З Э ) 2 (КУ У ) 2
Примечания:1.Погрешность
установки инструмента Л - по
лимбу; У - по упору; Э - по эталону и щупу.2. Значения коэффициентов:
КУ=КЭ=1.14…1,73;КЛ=1.
Приняв PX:PZ= 0,5, по таблице 1.9, определяется по эмпирической формуле значение PX:
Y
PX 0,5 PZ 0,5
CP t X SZ B п Z
.
Dq nw
Таблица 1.4. Погрешность регулирования (установки) резца при наладке на размер в
поперечном направлении.
Метод регулирования положения резца
Р , мкм
По лимбу с ценой деления, мм:
0,01
5-10
0,02
10-15
0,03
10-30
0,05
15-30
0,1-0,5
30-70
По индикаторному упору с ценой деления, мм:
0,01
10-15
0,002
3-5
0,001
1-2
По жесткому упору
20-50
По эталону:
100-130
Резец закрепляют после касания
20-30
Закрепленный резец подводят к эталону
То же, но с контролем положения с помощью бумажного щупа
10-20
7-10
То же, но с металлическим щупом
Установка взаимозаменяемого инструмента, настроенного вне
станка:
20-30
Резца с помощью индикатора
10-50
Блока с резцами
25
Режущей пластинки
Погрешность установки эталона не должна превышать 10-20мкм.
Для диаметральных размеров учитывают удвоенную погрешность.
V
1000 120
Учитывая, что n 1000
256 мин 1 и приняв коэффициенты и показатели
Dфр
150
по таблице 1.10, определяем PX max , PX min :
PX min
8,25 1,21,0 0,05 0,75 1001,1 1,2
0,46кН .
1501,3 255 0, 2
Так как показатель при t равен 1,0, то
PX max
t max
1,6
PX min
0,46 0,61кН . Тогда y W ( PX max PX min ) 40 (0,61 0,46) 6 мкм.
t min
1,2
5. Погрешность, вызванная геометрическими неточностями фрезерного станка нормальной
точности, представляет собой отклонение от параллельности верхней поверхности основанию на
длине 300 мм, и находится по таблице 1.8.
ст
25мкм.
6. Погрешность
от температурных деформаций системы принимаем в размере 10% от
суммы остальных погрешностей:
0,1(40 26,5 24 6 25) 12 мкм.
7. Суммарная погрешность для линейных размеров:
у у Н (1,73 И ) 2 (1,73 СТ ) 2 (1,73 ) 2 ,
2
2
2
где у - погрешности установки заготовок;
Н - погрешности настройки станка;
И - погрешности, вызываемые размерным износом режущих инструментов;
У - погрешности, вызываемые упругими деформациями технологической системы;
СТ - погрешности из-за геометрической неточности станка;
- погрешности из-за температурных деформаций.
(1 40) 2 (1 6) 2 (1 26,5) 2 (1,73 24) 2 (1,73 25) 2 (1,73 12) 2 72 мм.
Заданная точность обеспечивается, так как IT1045=100 мкм 72 мкм.
Таблица 1.5. Допустимые погрешности измерения (мкм) линейных размеров
в зависимости от допусков и квалитетов точности размеров (ГОСТ8.051-81).
IT
ИЗМ
ИЗМ
7
IT
ИЗМ
8
IT
ИЗМ
9
IT
ИЗМ
10
IT
11
IT
ИЗМ
ИЗМ
12
IT
ИЗМ
13
IT
ИЗМ
14
IT
ИЗМ
Св.400 до 500
6
Св.315 до 400
IT
Св.250 до 315
5
Св.180 до250
ИЗМ
Св.120 до180
IT
Св.80 до 120
4
Св.50 до 80
ИЗМ
Св.30 до 50
IT
Св.18 до 30
3
Св.10 до 18
ИЗМ
Св.6 до 10
IT
Св.3 до 6
2
Св.1 до 3
квалитет
Погрешности
Номинальные размеры, мм
,2
0,4
1,5
0,5
1,5
0,5
2,0
0,7
2,5
0,8
2,5
0,8
3,0
1,0
4,0
1,4
5,0
1,7
7,0
2,4
8,0
2,8
9,0
3,0
10,0
3,5
2,0
0,7
2,5
0,8
2,5
0,8
3,0
1,0
4,0
1,4
4,0
1,4
5,0
1,7
6,0
2,0
8,0
2,8
10,0
3,5
12,0
4,0
13,0
4,5
15,0
5,0
3
1
4
1,4
4
1,4
5,0
1,7
6,0
2,0
7,0
2,4
8,0
2,8
10,0
3,0
12,0
4,0
14
4,5
16
5,5
18
6,0
20
7,0
4
1,4
5
1,4
6,0
2,0
8,0
2,8
9
3,0
11
4,0
13,0
4,5
15,0
5,0
18
6,0
20
7,0
23
8,0
25
9,0
27
9,0
6
1,8
8
2,5
9
2.5
11
3.0
13
4.0
16
4.5
19
5.5
22
6.0
25
7.0
29
9.0
32
10.0
36
10.0
40
12.0
10
3.0
12
3.5
15
4.5
18
5.5
21
6.0
25
7.0
30
9
35
10.0
40
12.0
46
13.0
52
15.0
57
17.0
63
19.0
14
3.5
18
4.5
22
5.5
27
7.0
33
8.0
39
10.0
46
12
54
13.0
63
16.0
72
18.0
81
20\0
89
20.0
97
25.0
25
6
30
7
36
9
40
10
52
13
62
15
74
18
87
20
100
25
115
25
130
30
140
35
155
35
40
8
48
10
58
12
70
14
84
15
100
20
120
20
140
25
160
30
185
35
210
40
230
45
250
50
60
12
75
15
90
18
110
20
130
25
160
30
190
40
220
40
250
50
290
60
320
60
360
70
400
80
100
20
120
20
150
30
180
35
210
40
250
50
300
60
350
70
400
80
460
90
520
100
570
100
630
120
140
30
100
35
220
40
270
50
330
70
390
80
460
90
540
100
630
120
720
140
810
150
890
170
970
200
250
50
300
60
360
70
430
80
520
100
620
120
740
150
870
170
100
0
200
1150
200
1300
250
1400
250
1550
300
Таблица 1.6.Относительный износ (мкм/км) резцов при точении.
Материал
режущего
инструмента
Т60К6
Углеродистая
Легированная
сталь
сталь
Серый чугун
Чугун
(375-400HB)
0,7-4
0,7-4
-
-
Т30К4
3-4
4-6
-
Т15К6
5-7
9-10
-
Т5К10
8
12-13
-
ВК9
-
65
ВК8
-
ВК6
-
-
17-25
13-14
-
-
-
14
-
ВК4
-
25-30
-
-
ВК3
-
9-10
6
16
Для быстрорежущих сталей О =15-20 мкм/км
Таблица 1.7.Нормы точности и жесткости фрезерных консольных станков под нагрузкой
(ГОСТ17734-81Е).
Ширина Класс
стола, мм
200
250
320
400
Прилагаемая
точности
сила, Н
Допуск
относительного
перемещения
под нагрузкой
320
Н
4900
П
3920
200
Н
7840
400
П
6174
250
Н
12250
500
П
9800
320
Н
19600
630
П
15680
400
Таблица 1.8.Отклонения (мкм) формы и расположения поверхностей изделий после обработки
на фрезерных консольных станках.
Допуск, мкм
Длина
Плоскостность поверхности
поверхности
Параллельность
верхней
основанию
обработки, мм
Н
П
Н
П
До 100
12
8
12
8
Св.100до 160
16
10
16
10
Св.160 до 250
20
12
20
12
Св.250 до 400
25
16
25
16
Свыше 400
30
20
30
20
поверхности
Таблица 1.9. Значения коэффициентов и показателей степени в формуле РZ при фрезеровании,
Фрезы
Материал
Коэффициенты и показатели степени
инструмента
x
CP
Обработка конструкционной углеродистой стали
Торцовые
y
u
q
w
В 750 МПа
Твердый сплав
825
1,0
0,75
1,1
1,3
0,2
Быстрорежущая сталь
82,5
0,95
0,8
1,1
1,1
0
Цилиндрически
е
Твердый сплав
101
0,88
0,75
1,0
0,87
0
Быстрорежущая сталь
68,2
0,86
0,72
1,0
0,86
0
Дисковые,
отрезные
Твердый сплав
261
0,9
0,8
1,1
1,1
0,1
Быстрорежущая сталь
68,2
0,86
0,72
1,0
0,86
0
Концевые
Твердый сплав
12,5
0,85
0,75
1,0
0,73
-0,13
Быстрорежущая сталь
68,2
0,86
0,72
1,0
0,86
0
Быстрорежущая сталь
47
0,86
0,72
0,1
0,86
0
Обработка жаропрочной стали НВ 141
Твердый сплав
218
0,92
0,78
1,0
1,15
0
0,75
0,6
1,0
0,86
0
Обработка серого чугуна,НВ190
Твердый сплав
54,5
0,9
0,74
1,0
1,0
0
Быстрорежущая сталь
50
0,9
0,72
1,14
1,14
0
Цилиндрически
е
Твердый сплав
58
0,9
0,8
1,0
0,9
0
Быстрорежущая сталь
30
0,83
0,65
1,0
0,83
0
Дисковые,конц
евые
отрезные
Быстрорежущая сталь
30
0,83
0,65
1,0
0,83
0
1,0
0,75
1,1
1,3
0,2
0,95
0,8
1,1
1,1
0
Фасонные,
угловые
Торцовые
Концевые
Торцовые
Торцовые
Быстрорежущая сталь
82
Обработка ковкого чугуна НВ150
Твердый сплав
491
Быстрорежущая сталь
50
Цилиндрически Быстрорежущая сталь
30
0,86
0,72
1,0
0,86
0
е,
дисковые,конц
евые,
отрезные
Обработка гетерогенных медных сплавов средней твердости
Цилиндрически Быстрорежущая сталь
22,6
0,86
0,72
1,0
0,86
0
е,
дисковые,конц
евые,
отрезные
Окружную силу РZ при фрезеровании алюминиевых сплавов рассчитывать, как для стали, с введением коэффициента
0,25.
Задание на выполнение самостоятельной работы №1.
На консольно-фрезерном станке производится чистовое торцовое фрезерование партии
N заготовок.
Заготовки, предварительно обработанные с точностью h13, устанавливаются на опорные
пластины
приспособления с пневматическим зажимом. Для условий обработки, соответствующих
вариантам 2—6,
определить суммарную погрешность размера h после выполнения операции при V = I5Q
м/мин и sz=0,04 мм/зуб.
Настройка фрезы также производится по габариту с контролем положения металлическим щупом
толщиной 3 мм.
Исходные данные к самостоятельной работе по вариантам
Вариант
Данные
1
2
3
4
5
6
h
45 h10
32h11
55h11 100h11
15Oh11 200h11
B
100
100
150
150
200
250
l
300
250
250
300
350
450
Сталь
Чугун серый,
Чугун
ковкий Чугун
углеродистая,
190НВ
315HB
190НВ
35
Материал детали
серый
σΒ= 750 МПа
Размер партии N, шт.
40
50
35
Диаметр фрезы, мм
150
160
200
Число зубьев фрезы z
12
10
12
Материал
режущей
Т15К6
30
250
14
ВК8
20
320
18
ВК6
ВК8
части фрезы
Станок
Ширина стола станка, мм
6Р12
320
Консольно-фрезерный
200
250
320
400
Самостоятельная работа №2
Определение суммарной погрешности обработки на
гидрокопировальных станках.
Ступени d1,d2,d3 вала (рис.2.1) обрабатываются чистовым точением в центрах
гидрокопировального станка 1Н713 с допуском IT10. Заготовка - из стали 45
( ( В 750 МПа ) , предшествующая обработка – черновое точение по IT13. Условия
обработки: резец с пластиной из твердого сплава Т15К6 имеет главный угол в плане
45 0 , 1 10 0 , минимальный припуск 0,5мм на сторону, подача 0,15 мм/об;
скорость резания V=130 м/мин.
Рисунок 2.1. Точение вала в центрах станка 1Н713.
Вариант
1.19. Исходные данные к самостоятельным работам 2и 3.
Размеры, мм
d1 d2 d3 l1
Предел прочности мате- Припуск ни обра- Число заготовок
риала детали, σΒ,ΜΠΑ
ботку, Zmin, мм
в партии N, шт.
l2
l3
1
40
30 25 100 150 225 750
2
100 85 75 100 250 325 1100
1,0
15
3
120 90 65 120 300 450 750
1,0
10
4
80
75 50 150 280 400 750
0,8
20
5
60
50 45 80
0,6
25
6
50
45 35 100 150 200 750
0,6
30
180 250 1100
0,5
30
1. Определяется величина погрешности И (на радиус), вызванную размерным
износом резца, по таблице 1.6 для сплава Т15К6 интенсивность изнашивания
u 0 6 мкм / км :
И
L
4631
u0
6 28 мкм ,
100
1000
где L- длина пути резания при обработке партии N деталей, которая определяется:
L
d 1 l1 d 2 (l 2 l1 ) d 3 (l 3 l 2 ) N
1000 S
(40 100 30 50 25 75) 30
1000 0,15
4631м.
2. Определяется колебание отжатий системы У вследствие изменения силы РУ из-за
непостоянных глубины резания и податливости системы при обработке.
У Wmax PY max Wmin PY min ,
где Wmax иWmin - наибольшая и наименьшая податливости системы; PY max иPY min наибольшее и наименьшее значения составляющей силы резания, совпадающей с
направлением выдерживаемого размера.
Для станка 1Н713 нормальной точности наибольшее и наименьшее допустимые
перемещения продольного суппорта под нагрузкой 16 кН составляют
соответственно 450 и 320 мкм (таблица 2.1).
Таблица 2.1. Нормы точности и жесткости станков токарных многорезцовых и
многорезцовых копировальных горизонтальных полуавтоматических (гост 16472-79)
Наибольший диаметр устанавливаемой
Наибольшее допустимое перемещение
под нагрузкой продольного суппорта
относительно оправки, закрепленной в
шпинделе или переходной втулке, мкм
То же, относительно оправки,
закрепленной в пиноли, мкм
Наибольшее допустимое перемещение
под нагрузкой поперечного суппорта
относительно оправки, закрепленной в
шпинделе или переходной втулке, мкм
Сила, Н
Класс
точности
Параметр
заготовки, мм
160
200
250
320
400
Н
160
220
320
450
630
П
100
140
200
280
400
Н
200
300
450
670
1000
П
120
200
280
400
630
Н
300
450
670
1000
1500
П
200
280
400
630
1000
Н
6000 10000
6000
26000
40000
П
5000
12000
20000
30000
8000
При установке вала в центрах минимальная податливость системы будет при
положении резца в конце обработки, то есть у передней бабки станка. Исходя из
этого, можно принять Wmin
320
20 мкм / кН . Приближенно можно считать, что
16
максимальную податливость система имеет при расположении резца посредине вала,
когда его прогиб под действием силы PY достигает наибольшей величины.
Поэтому Wmax Wст max W заг max , гдeWст max
320 450
24 мкм / кН - наибольшая
2 16
податливость станка, W заг max - наибольшая податливость заготовки.
Вал в центрах можно представить как балку на двух опорах, нагруженную
сосредоточенной силой, а наибольший прогиб в середине вала
y Д max
PY l Д
3
48 EI
,
где l L - длина вала; Е – модуль упругости материала; I=0,05dпр4- момент инерции
поперечного сечения вала; dпр- приведенный диаметр вала; для гладких валов
dпр=dвала; для ступенчатых валов с односторонним уменьшением диаметра ступеней
n
d пр
d
li
i
1
,
n
l
i
1
для валов с двусторонним уменьшением диаметров ступеней
n
d пр
d
2
li
i
1
.
n
l
i
1
Имея в виду, что W
W заг max
y
,после соответствующих преобразований получим
Py
l
2
( L )3 .
d пр d пр
При консольной установке заготовки в патроне W заг max
Приведенный диаметр обрабатываемой заготовки
d пр
40 100 30 50 25 100
32 мм,
250
а величина ее наибольшей податливости
l
32
( L )2.
d пр d пр
W заг max
2 250 3
(
) 32 мкм / кН ,
32 32
тогда максимальная податливость технологической системы
Wmax 24 32 56 мкм / кН .
Наибольшая Py max
и наименьшая
PY min , нормальные составляющие силы
резания, определяются, исходя из условий задачи. На предшествующей операции
(черновом точении) заготовка обработана с допуском по IT13, то есть возможно
колебание
составит
припуска
на
величину
1
IT13,
2
что
для
диаметра
32
мм
0,4
0,2 мм, а колебание глубины резания tmin zmin 0,5 мм; tmax 0,7 мм.
2
В этом случае
Py max 2.43 0,7 0,9 0,15 0, 6 130 0,3 0,144кН
Py min 2,43 0,5 0,9 0,15 0,6 130 0,3 0,095кН
Изменение
обрабатываемого
размера
вследствие
упругих
деформаций У 56 6,144 20 0,095 6 .
3.Определяется погрешность, вызванная геометрическими неточностями станка
CТ .
CТ
Сl
,
L
где С – допустимое отклонение от параллельности оси шпинделя направляющим
станины в плоскости выдержанного размера на длине L; l- длина обрабатываемой
поверхности.
Для токарных станков нормальной точности при наибольшем диаметре
обрабатываемой поверхности до 250 мм С=20 мкм на длине l=300 мм (таблица 2.2).
При длине обработки l=50мм
cn
20 50
3,3 мкм.
300
3. Так как настройка резца производится по эталону с контролем положения с
помощью металлического щупа, определим погрешность настройки по таблице 1.4.:
Н (K P P ) 2 (K И
ИЗМ 2
) ,
2
где P - погрешность регулирования положения резца; KР=1,73 и КИ=1,0 –
коэффициенты, учитывающие отклонения закона распределения величин ИЗМ и
Р от нормального закона распределения; ИЗМ - погрешность измерения размера
детали.
Таблица 2.2. Отклонение формы (мкм) и расположения поверхностей изделий
после чистовой обработки на токарных станках.
Размеры
образцов, мм
Станки,
ГОСТ на
Нормы
точности
Наибольший
диаметр
заготовки,
мм
Автоматы
До 20
револьверные,
Св.20 до 40
D
Гост 18100-80
Св.40 до 65
(1 2)
Автоматы
многошпиндельные, прутковые, горизонтальные
ГОСТ 43-73
До 32
Полуавтоматы
многошпиндельные,
патронные,горизонтальные,
ГОСТ6819-70
Полуавтоматы
многошпин дельные,
патронные
вертикальные
ГОСТ6820-75
Полуавтоматы
многорезцовые и копировальные горизонтальные
ГОСТ16472-79
Токарноревольверные
(прутковые и
патронные)
ГОСТ 17-70
До 125
Св.32 до 65
Св.65 до 125
d
Постоянство диаметра С
В поперечном сечении
40-60
Классы точности станков
Н
П
В А Н
6
6
4
70-100
8
5
80-120
10
D
L
-
1
D
2
В
продольном
сечении
П
4
В
А
8
5
-
-
6
10
6
12
8
20
12
20
12
30
20
-
-
23
16
40
25
>2d<
16
10
25
16
На длине
200
20
12
32
20
100мм
25
16
40
25
25
16
30
20
30
20
40
25
40
25
50
30
150
10
6
4
16
10
6
20
12
8
25
16
10
12
8
В преде-
16
10
лах L
20
12
25
16
1
D
2
-
-
-
-
>20
Св.125до 160
1
D
2
Св.160 до250
До 250
Св.250до 400
1
D
2
(100)
Св.400до630
До 160
-
-
Св.160до 250
(0,2-
300
12
8
5
Св.250до 400
0,25)D
300
16
10
6
8
5
-
От 12до 200
От 32до320
d прут-
10
6
От 80 до500
ка
12
8
16
10
От200до800
-
-
-
-
Для заданных условий обработки (таблицы 1.4 и 1.5)
р 10 мкм
изм 20 мкм при измерении d2=35h10 мм.Тогда погрешность настройки
1
Н (1,73 10) 2 ( 20) 2 20 мкм
2
-
-
-
и
4. Определим температурные деформации технологической системы, приняв их
равными 15% от суммы остальных погрешностей:
Т 0,15(28 6 3 20) 9 мкм.
5. Определим суммарную погрешность обработки:
2 62 202 (1,73 28) 2 (1,73 2) 2 (1,73 9) 2 116 мкм
Оно превышает заданную величину допуска на D=35мм (Тd=100мкм).
Если чистовое точение предшествует шлифованию поверхности диаметром 35
мм, то можно пренебречь превышением суммарной погрешности обработки над
полем допуска, так как это превышение повлияет только на колебание припуска на
шлифование в пределах 0,008 мм , то есть 2%. Если же чистовое точение является
окончательной обработкой, то необходимо обеспечить ITd 2 .
Анализ составляющих суммарной погрешности показывает, что суммарную
погрешность проще всего уменьшить за счет погрешности от размерного износа
резца И . Для этого можно применить более износостойкий инструментальный
материал (вместо Т15К6 применить Т30К4, имеющий почти в 2 раза меньший
относительный износ) или снизить режимы резания, сократить период времени
между настройками резца, использовать автоподналадчики.
Самостоятельная работа №3
Определение суммарной погрешности обработки на станках с
ЧПУ.
Ступени d1,d2,d3 вала (рис.2.1) обрабатываются чистовым точением в центрах
станка с ЧПУ 1713Ф3 с допуском IT10. Заготовка вала из стали 45 ( ( В 750 МПа) ,
обработка на предшествующей операции – черновое точение по IT13. Условия
обработки: резец с пластиной из твердого сплава Т15К6 имеет главный угол в плане
45 0 , 1 10 0 , минимальный припуск 0,5мм на сторону, подача 0,15 мм/об;
скорость резания V=130 м/мин..
Методика расчета элементарных и суммарных погрешностей на станках с ЧПУ
принципиально не отличаются от методики расчета точности обработки на станках
обычного типа. Однако суммарная погрешность включает большее количество
элементарных погрешностей. К дополнительным погрешностям относятся:
П .С . - погрешность позиционирования суппорта; по величине она может быть
принята равной двум дискретам привода подач по соответствующей координате;
П .Р. - погрешность позиционирования резцедержателя (инструментальной
головки или блока); в современных станках с ЧПУ она не превышает 6.,.8 мкм;
Δκορ— погрешность отработки коррекции {в случае работы с корректорами),
равная численно двум дискретам привода подач по соответствующей координате.
Вместе с тем при работе с корректором: из расчета ΔΣ может быть исключена
систематическая погрешность от размерного износа инструмента И , так как в
программу можно ввести периодическую коррекцию положения инструмента; при
расчете погрешности размерной настройки Н можно исключить составляющую
РЕГ , так как эта составляющая учитывается погрешностью коррекции Δκορ.
В связи с более жесткой конструкцией податливость станков с ЧПУ может быть
принята в 2...4 раза меньшей, чем у аналогичных станков с ручным управлением,
т. е. Wст. ЧПУ= 0,33Wcт.ручного упр.
1. Определим погрешность
И . На станках с ЧПУ размерный износ
компенсируется по программе коррекцией положения резца и
поэтому И может
быть принята равной нулю.
2.
Определим
погрешность
технологической системы .
У ,
вызванную
упругими
деформациями
Расчет аналогичен расчету этой погрешности обработки на гидрокопировальном
станке. Податливость системы для станка 1713Ф3 равна 0,33 податливости
гидрокопировального станка 1Н713. Для гидрокопировального станка 1Н713
(см.
самостоятельную
Wст
max=24мкм/кН,
работу
№2)
наибольшая
наибольшая
податливость
заготовки
податливость
Wзаг
станка
max=32мкм/кН;
Wmin=20мкм/кН.
Для станка 1713Ф3:
Wmax=Wmax ст+Wmaxзаг= 0,33 24 32 40 мкм / кН , Wmin 0,33 20 7 мкм / кН .
3.
Наибольшая Py max и наименьшая PY min , нормальные составляющие силы
резания, определяются, исходя из условий задачи. На предшествующей операции
(черновом точении) заготовка обработана с допуском по IT13, то есть возможно
колебание
составит
припуска
на
величину
1
IT13,
2
что
для
диаметра
32
мм
t z min 0,5 мм; t max 0,7 мм.
0,4
0,2 мм, а колебание глубины резания min
2
В этом случае
Py max 2.43 0,7 0,9 0,15 0, 6 130 0,3 0,144кН
Py min 2,43 0,5 0,9 0,15 0,6 130 0,3 0,095кН
У 40 0,144 7 0,095 5 мкм.
Определим
погрешность
неточностями станка: CТ
СТ ,
вызванную
геометрическими
Сl
,
L
где С – допустимое отклонение от параллельности оси шпинделя направляющим
станины в плоскости выдержанного размера на длине L; l- длина обрабатываемой
поверхности.
Для токарных станков нормальной точности при наибольшем диаметре
обрабатываемой поверхности до 250 мм С=20 мкм на длине l=300 мм (таблица 2.2).
При длине обработки l=50мм:
cn
20 50
3,3 мкм.
300
4.Определим погрешность настройки. С
регулирования
РЕГ 0,
можно
учетом того,
принять,
половине погрешности измерения диаметра 35h10, т. е.
что погрешность
что
Н
равна
Н
1
1
ИЗН 20 10 мкм.
2
2
5. Погрешность,
вызываемую
температурными
деформациями,
принимаем равной 15% от суммы остальных погрешностей:
Т 0,15(28 6 3 20) 9 мкм.
6. У станка 1713ФЗ величина
В связи с
этим
дискреты перемещений по оси X равна 5 мкм.
принимаем: погрешность позиционирования суппорта
П .С . = 10 мкм; погрешность позиционирования резцедержателя
П .Р. = 7 мкм;
погрешность отработки коррекции КОР =10 мкм.
7.Определим
суммарную
погрешность,
приняв
К 7 К 8 К 9 1,
так как погрешности П .С . , П . Р. , КОР являются случайными величинами;
2 ( К 2 У ) 2 ( К 3 Н ) 2 ( К 5 СТ ) 2 ( К 6Т ) 2 ( К 7 П .С . ) 2 ( К8 П .Р. ) 2 ( К8 КОР ) 2
2 (1 5) 2 (1 10) 2 (1,73 2) 2 (1,73 9) 2 (1 10) 2 (1 7) 2 (1 10) 2 56 мкм
Таким образом, в основном за счет компенсации размерного износа резца путем
коррекции его положения на станке 1713ФЗ по сравнению со станком 1713
обеспечивается суммарная погрешность обработки в 2 раза меньше.
Самостоятельная работа №4
Определение времени смены инструмента.
Обрабатываются отверстия dотв=40H10 длиной l=60 мм в заготовках из
легированной стали В 1100 МПа. Допустимый износ зенкера не должен превышать
0,4Td. Подача при зенкеровании S=0,8 мм/об. Требуется определить, после какого
числа обработанных заготовок необходимо заменить зенкер с пластинками из
твердого сплава Т5К10 вследствие его износа.
Погрешность обработки, вызванную износом
ИНСТРУМЕНТА,,
определим по
уравнению
И u Н u0
dlN
10 6 S
.
Принимая для упрощения u Н u 0 , получим И u 0 (1
,где u Н — начальный
износ, мкм/км; u 0
dlN
10 6 N
),
— интенсивность изнашивания,
мкм/км;dОТВ и l— диаметр и длина обработки соответственно, мм; N — число
обработанных поверхностей, шт.; S — подача инструмента, мм/об.
Согласно таблице 1.6 для заданных условий
u Н u 0 12 мкм / км
(что
соответствует 1000 м пути резания). Учитывая, что IT40= 0,1 мм, а допустимый износ
не должен превышать 0,4 его величины, получим, что допустимый износ каждого из
противоположных зубьев зенкера не должен превышать Н 0,1
0,4
= 0,02 мм. Из
2
уравнения для И получим
N
( Н 0 ) S 10 6 (0,02 0,012) 0,8 10 6
70,6,
u 0 dl
0,012 40 60
т. е. замену зенкера необходимо производить после обработки 70 заготовок.
4.1 Исходные данные к самостоятельной работе №4
Данные
d, мм
l, мм
S, мм/об
Материал
детали
Материал
инструмента
Вариант
1
2
3
4
50
80
100
40
120
70
85
80
0,6
0,8
0,4
0,6
Легированная сталь Углеродистая сталь
5
60
50
0,2
Серый чугун
Т15К6
ВК6
ТЗОК4 Р6М5
Т15К6
Самостоятельные работы по качеству поверхности и
технологическим методам повышения надежности деталей машин.
Один из основных показателей качества машин – надежность в значительной
степени характеризуется эксплуатационными свойствами их деталей и соединений
( контактная жесткость, герметичность, точность посадок и т.д.). Все эти
эксплуатационные
свойства
зависят
от
качества
поверхностного
слоя
( микроотклонений, волнистости, шероховатости, физико-механических свойств),
определяемого технологией их изготовления.
Как при назначении параметров качества поверхностного слоя деталей машин,
так и при выборе технологических методов необходимо знать возможности этих
методов обработки для обеспечения всей системы параметров качества.
При решении задач по технологическому обеспечению качества поверхности
деталей и их эксплуатационных свойств необходимо:
- назначать параметры качества деталей машин, исходя из их функционального
назначения;
- прогнозировать параметры качества при различных методах обработки;
-
определять
режимы
обработки,
обеспечивающие
получение
заданных
параметров качества;
- определять методы механической обработки, позволяющие получить заданные
параметры качества с наибольшей производительностью.
Самостоятельная работа №5
Технологическое обеспечение качества поверхности детали в
зависимости от метода ее обработки.
Требуется
определить
среднее
арифметическое
отклонения
профиля
шероховатости при электромеханической обработке наружных цилиндрических
поверхностей деталей из стали 45, предварительно обработанных точением
( Rа ИСХ 1,5 6,2 мкм ) или шлифованием ( R а ИСХ 0,36 1,5 мкм ).
При электромеханической обработке профильный радиус рабочего ролика
rP=1,5мм; задний угол вдавливания ролика а 0,20; сила тока I 500 А ; сила
давления рабочего ролика на обрабатываемую поверхность Q=800 Н; окружная
скорость детали V=30 м/мин, подача S=0,15 мм/об.
Подставляем
исходные
данные
в
уравнение
определения
параметров
шероховатости при электромеханической обработке при предварительном точении:
R а 0,006 RаИСХ
1, 03
I 0,03 (
P 0, 4
0 , 36
)
V 0,37 S 0,,35 P
(tg ) 1,03 .
10
Исходная
шероховатост
ь, мкм
Сила тока, А
Сила
прижатия
ролика ,Н
Радиус
ролика,
мм
Задний угол
вдавливания
ролика, град
Точение
3,0
20
200
0,5
Подача,
мм/об
Предваритель
ная
обработка
1
Скорость
обработки,
м/мин
Вариант
Таблица 5.1. Исходные данные к самостоятельной работе №5.
0,3
30
0,1
2
1,5
20
200
0,5
0,3
30
0,1
3
1,5
600
200
0,5
0,3
30
0,1
4
3,0
600
200
0,5
0,3
30
0,1
5
3,0
600
800
0,5
0,3
30
0,2
6
1,5
120
800
2,0
0,3
30
0,2
1,5
20
800
2,0
0,7
60
0,2
8
1,5
600
800
2,0
0,7
60
0,2
9
3,0
600
800
2,0
0,7
60
0,2
10/
0,5
600
200
0,5
0,7
60
0,2
11
0,5
600
200
0,5
0,3
60
0,1
12
0,5
600
800
0,5
0,3
30
0,1
7
Шлифование
При предварительном шлифовании
R а 0,18 RаИСХ
1, 22
P
0, 2
I 0,03 ( ) 0, 41 V 0,36 S 0, 29 P (tg ) 0, 28 .
10
Принимаем исходную шероховатость и при точении, и при шлифовании
одинаковой R аИСХ 1,6 мкм.
Соответственно получим
R а 0,006 1,61, 03 500 0, 03 (
R а 0,18 1,61, 22 500 0, 03 (
80 0, 4
)
30 0,37 0,15 0,35 0,006 1,03 0,61мкм;
10
80 0, 41
)
30 0,36 0,15 0, 29 0,006 0, 28 0,36 мкм.
10
Самостоятельная работа №6
Определение
режимов
механической
обработки,
обеспечивающих получение заданных параметров качества.
Определить
оптимальные
режимы
алмазного выглаживания роликов
диаметром 20 мм из стали ШХ15 (HRC 63.,.64),
предварительно обработанных с
RZ=8,0 мкм с целью получения Ra=0,5 мкм на токарном станке
алмазного выглаживания:
максимальные
напряжения
1К62. Условия
в контакте MAX =8000
МПа, диаметр деформирующего инструмента dи=3 мм/
Преобразовав уравнение
Rа 1,1 R Z BC {
0 , 77
max
0 , 27
D 0,3 S 0,14 V 0, 05 ,
получим зависимость для определения подачи, обусловленной шероховатостью
обрабатываемой поверхности:
S 5,1 10
3
Ra
7 ,14
max d И
2
R Z ИСХ
5, 5
V 0,36
2 ,14
.
Подставив исходные данные, получим S 0,18 / V 0,36 .
Учитывая, что V
Из
условий
dn
1000
, , имеем S 0,49 / n 0,36 .
обеспечения
стойкости
инструмента
обработку
алмазным
выглаживанием целесообразно производить при скоростях υ = 10...70 м/мин,
откуда
n min
1000 10
20
159 мин 1 ; n max
1000 70
20
1115 мин 1 .
Скорректировав эти числа оборотов с паспортными данными станка 1К62,
определим промежуточные числа оборотов шпинделя станка. Затем произведем
вычисления по уравнению для S и, скорректировав полученные значения
допустимых подач, получим следующие данные:
n,мин-1
160
200
250
315
400
500
630
800
S,мм/об
0,08
0,073
0,067
0,062
0,057
0,052
0,048
0,044
Sпаспорт,мм/об
0,075
0,075
0,06
0,06
0,05
0,05
0,05
-
nSпаспорт мм/мин
12,0
15,0
15,0
18,9
20
25
31,5
-
Из полученных данных видно, что оптимальными режимами алмазного
выглаживания роликов из стали ШХ15 (HRC 63…64) на станке 1К62, позволяющими
получить Ra= 0,5 мкм при исходной RZ=8,0 мкм, являются n=630 мин-1 и S0
мм/об.
Таблица 6.1. Исходные данные к самостоятельной работе №6.
Максимальное
Исходная
Получаемая
напряжение
в
Вариант
шероховатость,RZ шероховатость контакте max , МПа
dИ,, мм
1
12
0,8
8000
3
2
12
0,6
8000
6
3
12
0,4
12000
6
4
12
1,0
5000
2
5
10
0,8
8000
3
6
10
0,6
8000
5
7
10
0,4
12000
6
8
10
1,0
4000
2
9
4
0,8
4000
2
10
4
0,6
8000
3
11
4
0,4
10000
5
12
4
0,3
15000
6
=
0,5
Самостоятельная работа №7
Определение оптимальных режимов резания.
Требуется определить оптимальные режимы чистового точения жестких валов
диаметром d=40 мм из стали 45 на токарном станке 1К62 резцами с пластинками из
Т15К6 с глубиной резания t=0,6 мм и Ra 2,5 мкм .
В качестве технических ограничений при чистовом точении жестких валов
могут быть приняты:
1. Oграничения по стойкости:
nS Y K
3,18 CV kV
T mtx d
.
Принимаем Т=60мин;CV=420; x=0,15;YK=0,20;m=20;kV=75/61.
2. Ограничения по шероховатости:
R a 0,85t 0,31 S 0,58 0, 4 V
0 , 61
r 0, 68 (
HB
10
) 0,058 .
3.Ограничения по минимальной подаче станка:
S S min .
4. Ограничение по максимальному числу оборотов шпинделя:
n ncт MAX .
Подставляя данные из режимов обработки в уравнения ограничений по стойкости и
шероховатости и, учитывая паспортные данные станка, по которым S cт max 0,07 мм / об
и n ncт max 2000 мин 1 , получим после вычислений:
nS 0, 2 1954,3; n 0, 061 / S 0,58 0,4; S 0,07; n 2000.
Введя
обозначения
ln n X 1 ; ln(100 S ) X 2 ,
получим
систему
линейных
неравенств, представляющих собой математическую модель процесса обработки:
X 1 0,2 X 2 7,58;0,061X 1 0,58 X 2 0,91; X 1 7,60; X 2 1,93.
Решение этих неравенств позволяет определить оптимальные режимы резания:
n опт e X 1ОПТ e 7 1100 мин 1 ;
S опт
e X 2 ОПТ
100
e 2,5
100
0,12 мм / об.
Таблица 7.1. Исходные данные к самостоятельной работе №7.
Материал
Получаемая
Глубина
резания,
Материал
Вариант
вала
шероховатость мм
1
Сталь 40
2,0
0,4
Т5К10
2
Сталь 45
2,0
0,6
Т15К6
резца
Сталь
3
25ХГМ
2,5
0,6
Т30К4
4
Сталь 45
1,25
0,6
Т15К6
Сталь
5
25ХГМ
2,0
0,3
Т5К10
6
Сталь 40
2,5
0,3
Т15К6
Сталь
7
25ХГМ
1,25
0,4
Т30К4
8
Сталь 45
1,0
0,2
Т15К6
Сталь
9
25ХГМ
0,63
0,2
Т30К4
10
Сталь 40
1,25
0,4
Т5К10
Сталь
11
25ХГМ
2,5
0,2
Т15К6
12
Сталь 45
2,5
0,4
Т30К4
Cамостоятельная работа №8
Определение наиболее производительного метода обработки,
обеспечивающего получение заданных параметров качества.
Требуется определить наиболее производительный метод обработки роликов из
стали 45 (HRC 48), D=IOO мм, L=350 мм (алмазное точение или магнитно-абразивная
обработка) для получения шероховатости Ra =0,3 мкм, если шероховатость
поверхности после предварительной обработки RaИСХ = 1,5 мкм. Условия обработки:
алмазное точение производится на станке резцами, оснащенными эльборовыми
пластинами с радиусом при вершине г= 1,5 мм и передним углом γ=0; магнитноабразивная обработка производится на установке ФАС (при режимах: зернистость
порошка k = 120; скорость вращения детали V = 84 м/мин; зазор между
полюсниками и деталью = 1 мм; магнитная индукция в зазоре B = 1,0 Тл;
скорость осциллирующего движения инструмента V0=5 м/мин).
Таблица 8.1. Коэффициенты при тонком точении.
k0
k1
k2
k3
k4
Ra
0,16
0,59
0,29
0,19
0,66
Rp
0,82
0,69
0,33
0,08
0,52
Rp
0,81
1,34
-0,19
0
0,1
Cталь У10А
Ra
0,68
0,77
0,28
0,24
0,56
(HRC 62)
Rp
0,77
0,75
0,24
0,09
0,62
Rp
0,74
1,2
0,12
0
0,08
Композиционные
Ra
0,43
0,54
0,19
0,33
0,49
материалы
Rp
0,65
0,69
0,29
0,07
0,47
Rp
0,96
0,96
0,32
0
0,22
Ra
0,36
0,64
0,33
0,19
0,44
Rp
0,59
0,78
0,31
0,14
0,76
Rp
0,68
1,32
0,21
0
0,19
Ra
6,0
0,28
0,2
0,21
0
Rp
8,36
0,24
0,2
0,12
0
Rp
0,063
0,01
0,03
-0,04
0
Обрабатываемый
Определяемый
материал
параметр
Сталь 45
(HRC 48)
BK15
Высокопрочный чугун
Уравнение
Ra k 0
параметра
шероховатости
при
тонком
алмазном
точении:
S k1 (90 0 ) k4
.
k 2 V k3
Преобразовав уравнение Ra 0,165 0,59 (90 ) 0, 66 r 0, 29 V 0,19 ,
получим
зависимость
для
определения
подачи,
мм/об,
ограниченной
шероховатостью обрабатываемой поверхности:
Ra 1,69 r 0, 49 V 0,32
S 22,13
.
(90 ) 0,12
Подставляя исходные данные и учитывая, что V
dn
1000
, nолучим S = 0,017n 0,32 .
Так как максимальная производительность будет обеспечиваться при наибольшей
допустимой подаче, которая будет возрастать с увеличением скорости резания, то для
максимальной скорости, допускаемой стойкостью инструмента ,
Vmax = 150 м/мин, получим
nmax
1000Vmax 1000 150
472 мин 1 .
3,14 100
100
Скорректировав значение nmax с паспортными данными станка (nпасп=400 мин-1),
имеем S = 0,12 мм/об
(Sпасп =0,125 мм/об). Машинное время обработки при алмазном точении
tM
L l1 l 2 150 5 5
3,2 мин,
S пасп nпасп 0,125 400
где
l1 и l2— соответственно
врезание
и
перебег
инструмента,
мм.
Преобразовав уравнение
Ra 0,58
Raиис
0 , 55
K 0,15 0,3
0,52 B1 0,05 V 0,08 V0 0, 26
,
получим зависимость для определения машинного времени обработки tм ,
обеспечивающего получение требуемой шероховатости noвepхности Rа = 0,3 мкм
при магнитно-абразивной обработке:
t М 0,52
0,58RaBC {
0 , 55
k 0,15 0,3
Ra B 0, 05 V 0, 08 V0
0 , 26
.
Подставив исходные данные, получим tм=4,5 мин.
Следовательно, для
данного случая наиболее производительным методом обработки является алмазное
точение.
Точение эльбором
0
120
84
10
10
6
2
2,0 0,3
0,5
0
120
84
10
10
6
3
2,0 0,1
1,5
10
100
70
10
10
6
4
1,5 0,5
1,5
10
100
70
10
10
6
5
1,5 0,3
1,0
5
100
70
10
10
6
6
1,5 0,1
1,5
5
100
70
10
10
6
7
1,0 0,3
1,0
5
100
70
10
10
6
8
1,0 0,1
2,0
-20
100
70
10
10
6
9
1,0 0,1
2,0
-20
100
100
0,5
0,5
10
10
2
0,5
0,5
-5
120
100
0,5
0,5
10
11
2
0,3
0,5
-5
120
100
0,5
0,5
10
12
2
0,1
2
-5
120
100
0,5M
0,5
10
порошка, Z
резца
Зернистость
угол
Передний
вершине, мм
Радиус
Тл
Скорость
осциллирующего
движения
инструмента,м/м
0,5
при
2,0 0,5
Окончательная
1
Исходная
Магнитна
Вариант
Зазор
между
магнитом
и
заготовкой, мм
Магнитно-абразивная обработка
Частота вращения
детали, мин-1
шероховатость, мкм
шероховатость,
Таблица 8.2. Исходные данные к самостоятельной работе №8.
я
индукция
в зазоре,
Самостоятельная работа №9.
Определение наиболее производительного метода обработки,
обеспечивающего получение требуемой шероховатости.
Определить наиболее производительный технологический метод
(торцовое фрезерование или строгание) обработки плоской поверхности плиты
(ВхL), В=100; L=300;
обеспечивающей получение требуемой шероховатости Rа=2,0 мкм. Глубина резания
t=0,5 мм. Фрезерование производится на универсально-фрезерном станке 6М80
торцовой фрезой D= 160 мм с шестью резцами (радиус при вершине резца г=1
мм, передний угол γ=5°); строгание — на станке 736 резцом с r =2 мм и γ=5°.
Принимаем, что подготовительно-заключительное время при фрезеровании и
строгании будет одинаковым, тогда основное время на обработку будет определяться
машинным временем TM , которое можно вычислять по следующим зависимостям
при фрезеровании t М
L
, где SМ — минутная подача; L — длина рабочей подачи
SМ
стола станка с учетом врезания l1 и перебега l2 фрезы; L== l=l1+l2, мм (здесь l1 =
В2/4D).
Учитывая, что наибольшая производительность будет обеспечиваться при
наибольшей подаче на зуб S1, которая соответствует наибольшей допустимой
скорости резания V = 44 м/мин, получим n = 88 мин-1. Ближайшее меньшее значение]
числа оборотов по паспортным данным станка n=71 мин-1. При этом числе оборотов
V=35,7м/мин.
Параметры шероховатости при торцовом фрезеровании плоскостей определяются
1, 69
S Z t 0,15
по уравнению: Ra 4,83 1, 23 0,14 0, 46 .
V r
Преобразовав это уравнение, получим зависимость для определения подачи на
зуб, допускаемой шероховатостью поверхности:
S Z 0,07
Ra
0 , 59
V 0,73 r 0, 08 0, 27
.
t 0, 09
Подставляя исходные данные в это уравнение, получим SZ =
0,24 мм/зуб.
Минутная подача SΜ = 0,24·6·71 = 102 мм/мин. По паспортным данным станка,
ближайшее меньшее значение Sпacn = = 90 мм/мин. Поскольку
l1
326
1002
16 мм и L 300 10 16 326 мм, t M
3,6 мин.
4 160
90
При строгании t M B / S n .
Поперечное перемещение стола станка при чистовом строгании плиты с учетом
перебега и врезания резца В'=В+2+2, мм. Число двойных ходов n
1000 V
.
2,5 L
Корректируя наибольшую скорость строгания V = 22 м/мин по паспортным
данным станка (ближайшее меньшее значение числа двойных ходов n=28,0), получим
υ = 21,7 м/мин.
Преобразовав уравнение зависимости шероховатости от режимов резания при
S 1,93 0, 27
строгании: Ra 37,3 0,11 0,12 0,8 , получим уравнение для определения подачи,
V t r
допускаемой шероховатостью поверхности при строгании:
S 0,152
Ra
0 , 52
V 0,06 t 0,06 r 0,31
0,14
.
Таблица 9.1. Исходные данные к самостоятельной работе №9.
Торцовое
Строгание
4,0
2,0
5
2
50
300
0,5
4,0
2,0
5
2,0
5
3
50
500
0,5
4,0
2,0
5
2,0
5
4
100
100
0,5
4,0
2,0
5
2,0
5
5
100
300
0,5
4,0
2,0
5
2,0
5
6
100
500
0,5
4,0
2,0
5
2,0
5
7
100
500
1,0
4,0
2,0
10
2,0
5
8
100
500
1,0
2,0
0,5
10
2,0
5
9
20
500
0,5
2,0
0,5
10
0,5
5
10
20
100
0,5
2,0
0,5
10
0,5
10
11
20
100
0,5
2,0
0,5
10
1,0
10
12
20
100
0,5
2,0
1,0
10
1,0
10
2,0
резца, град
Передний
Радиус
при
вершине, мм
угол
Окончательная
0,5
Передний угол
резца, град
Глубина резания, мм
100
вершине, мм
Длина резания, мм
50
Радиус при
Ширина обработки,B
1
шероховатость, мкм
Вариант
фрезерование
5
Подставляя
исходные
данные в уравнения,
получим
S= 0,25 мм/дв.
ход; машинное время tΜ = 19,9 мин.
Таким
образом,
наиболее производительным
методом
обработки плит,
позволяющим получить Ra = 2,0 мкм, является торцовое фрезерование.
Самостоятельная работа №10.
Определение наиболее производительного отделочноупрочняющего метода обработки , обеспечивающего получение
требуемой шероховатости.
Требуется
упрочняющей
определить
наиболее
обработки
вибронакатывание
производительный
(накатывание
шариковой
метод
головкой
или
многошариковым виброустройством) направляющих станков из
чугуна СЧ 21 для получения /Rа=0,5 мкм при исходном ее значении
мкм.
отделочно-
Накатывание
/Rаисх = 2,0
производится упругой многошариковой (число шариков z=8
шт.) головкой, позволяющей обрабатывать направляющую за один рабочий
рабочее
давление
шариков
упругим многошариковым
ход,
Р==300 МПа. Вибронакатывание производится
виброустройством
с числом
шариков z=18,
позволяющим обрабатывать направляющую за один рабочий ход с амплитудой и
частотой колебания шариков соответственно А = 5 мм и /f= 750, взаимным
перекрытием шариков l2 —2,5 мм, рабочее давление шариков р = 300 МПа.
Уравнение
k
Ra k0
параметра
шероховатости
при
накатывании
k
Ra ИСХ 1 S пр 3 10 K 2
p k2 i k4 V k5
, где S-подача, V – скорость резания, i –число выхаживаний,
p – давление шариков, коэффициенты k0-k5 приведены в таблице 10.1.
Таблица 10.1. Коэффициенты при накатывании шариковыми головками.
k1
k2
k3
k4
k5
3,43
0,99
0,90
0,20
0,02
0
Rp
3,14
0,93
0,96
0,26
0,03
-0.02
Cталь 40Х
Ra
8,07
0,77
0,65
0,10
0,21
0,09
(HRC 30-32)
Rp
17,42
0,64
0,81
0,10
0,21
0,09
Cталь 40Х
Ra
12,15
0,60
0,75
0,03
0,03
0,02
(HRC 40-42)
Rp
17,83
0,77
0,99
0,06
0,07
0,03
Обрабатываемый
Определяемый k0
материал
параметр
CЧ21
Ra
Преобразовав уравнение параметра шероховатости относительно продольной
подачи, определяющей производительность обработки, получим
S пр
p
5
Ra ( ) 4,5 N 0,1
10
.
0,02
4 , 95
Ra BC {
Подставив исходные данные в полученное уравнение, определим
S пр 0,02
0,55 304,5 10,1
8,9 мм /( мин.шар).
24,95
Учитывая, что обработка производится восьмишаровой головкой, получим
S пр. м z S пр 8 8,9 71,2 мм / мин.
Преобразовав уравнение параметра шероховатости при вибронакатывании
k
Ra k0
Ra ИСХ 1 S пр
k3
pk2 ik4
Ra 8,67 Ra ИСХ
, коэффициенты в котором берутся из таблицы 10.2, получим:
1, 01
S пр. м
0 , 29
(
p 0, 72 0,19
)
N
,
10
получим
S пр 1723
Ra ИСХ
p
( ) 2, 48 Ra
10
3, 48
.
3, 45
N
0 , 66
Подставив исходные данные, определяющие условия вибронакатывания,
получим S пр. м 1723
23, 48
45,6 мм / мин.
302, 48 0,53, 45 10,66
Таблица 10.2 Коэффициенты при вибронакатывании.
k0
k1
k2
k3
k4
48,67
1,01
0,72
-0,29
0,19
Rp
0,57
0,90
0,78
0,41
0,16
Cталь 40Х
Ra
6,58
0,87
0,99
0,23
0,09
(HRC 30-32)
Rp
1,81
0,82
0,90
0,41
0,14
Cталь 40Х
Ra
7,0
0,90
0,82
0,17
0,09
(HRC 40-42)
Rp
8,5
0,92
1,03
1,03
0,10
Обрабатываем Определяемый
ый материал
параметр
CЧ21
Ra
Таким образом, наиболее производительным методом отделочно-упрочняющей
обработки направляющих станков из чугуна СЧ 20 для получения Ra=0,5 мкм
является накатывание многошариковой головкой.
Бухтеева И. В., Елхов П. Е.
Методические указания к практическим занятиям
для студентов спец. 15040165 по курсу:
“ «Технология машиностроения».
Подписано в печать
Заказ
Тираж 100
Бумага типографская
Формат 60х90/16
-----------------------------------------------------------------------------------------------МГТУ «МАМИ», Москва, 107023, Б.Семеновская ул.,38
