Анализ технологической операции изготовления гильзы цилиндра (стр. 6 из 7)

4) Определение частоты вращения шпинделя.

Частота вращения шпинделя определяется по формуле (5.5)

Корректируем полученную частоту по паспортным данным станка, принимаем: nф =22 об/мин.

Определяем фактическую скорость резания по формуле (5.6):

5) Определение минутной подачи.

Минутную подачу рассчитывают по формуле (5.7)

Sм= 0,26

22=5,75 мм/мин;

6) Проверка достаточности мощности станка.

Мощность резания Nрез, кВт, определяется по формуле:

Nрез =Nрез Т ×

× КМN, (5.12)

где NрезТ ¾ табличное значение мощности, затрачиваемой на резание;

КMN¾ поправочный коэффициент, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала;

vф ¾ фактическая скорость резания;

vт ¾ табличное значение скорости резания.

Для поверхностей 8 и 12 - Nрез Т=2,7 кВт (карта 21, с.78); Поправочный коэффициент выбирается по карте 24 (с.85) КМN=0,85.

Nрез. = 2,7×(91,3/86) ×0,85 =2,4 кВт;

Мощность привода главного движения рассчитывается по формуле

N=Nдв×h; (5.13)

N=15*0,8=12 кВт. Следовательно, N=12кВт > Nрез =2,4 кВт, а значит резание осуществимо.

Проверка достаточности усилия подачи проводится по тангенциальной составляющей сил резания Рz, которая определяется по формуле:

Рz =

; (5.14)

где РХ ¾ осевая составляющая сил резания;

PY¾ радиальная составляющая.

Значение каждой из составляющих определяется по формуле:

Pi = Pi T × KPj i × KPg i × KPl I; (5.15)

где Pi T ¾ табличное значение каждой из составляющих сил резания;

KPj i ¾ коэффициент влияния угла в плане;

KPg i ¾ коэффициент влияния переднего угла;

KPl i ¾ коэффициент влияния угла наклона режущей кромки.

Значения составляющих сил резания в зависимости от глубины резания и подачи определяются по карте 33 (с.98): РXT =890 Н; PYT =310 Н.

Поправочные коэффициенты определяются по карте 33 (с.99-100):

KPj X=KPj Y =1,0; KPg X =1,5; KPg Y =1,3; KPl X=KPl Y=1,0.

Тогда:

РX =890 × 1 × 1,5 × 1,0 = 1335 Н;

РY =310 ×1 × 1,3 × 1,0 = 403 Н;

Усилие подачи станка равно Ро=8000 Н>1394 Н, значит обработка возможна. Результаты расчёта сведены в таблицу 5.4.

Таблица 5.4 - Режимы резания на токарную операцию

определенные табличным способом

Параметр	Величина
Глубина резания, мм	2,5
Подача, мм/об	0,26
Частота вращения шпинделя, об/мин	22
Минутная подача, мм/мин	5,75
Скорость резания, м/мин	91,3
Мощность, затрачиваемая на резание, кВт	2,4

5.5 Техническое нормирование операции

Исходные данные для расчета:

1) деталь – вал эксцентриковый;

2) обрабатываемый материал – сталь 38ХА;

3) станок – токарно-винторезный с ЧПУ, модели 1М63БФ101;

4) инструмент – резец проходной (

=450),

5) приспособление – патрон четырёхкулачковый.

Определим основное (технологическое) время по формуле

To=

; (5.16)

где L – длина обрабатываемой поверхности;

L1 – величина врезания и перебега резца, мм;

L2 – дополнительна длинна на взятие пробной стружки, мм;

n – частота вращения шпинделя, об/мин;

S – подача, мм/об;

i – число проходов.

Согласно приложениям 1 ([7], с. 204) и 3 ([7], с.220) устанавливаем величины врезания и перебега инструмента (L1) и величины на взятие пробной стружки (L2). Так как обработка поверхностей 7,8 и 10,12 идентична рассмотрим нормирование на поверхности 7 и 8.

для поверхности 8 – L1=1 мм, L2=2 мм;

для поверхности 7 – L1=3 мм, L2=7 мм;

Тогда основное (технологическое) время равно:

для поверхности 8 tо =(1+1+1+2) /22*0,26=0,69 мин;

для поверхности 7 tо =(24+3+7) /150*0,2=1,13 мин;

Основное технологическое время на операцию определяем по формуле:

; (5.17)

То=0,69+1,13+0,69+1,13=3,64мин;

Определяем вспомогательное время на операцию.

Время на установку и снятие детали весом до 15 кг в патроне с креплением ключом, без выверки, равно tуст=0,65 мин([7], карта 2, с.32).

Вспомогательное время, связанное с переходом при обработке несколькими инструментами в операции устанавливается по карте 18([7], с.64). Для обработки с пробными стружками, при установке резца по лимбу, время на проход равно: tуст =0,11 мин; tуст =0,35 мин.

По той же карте 18 (лист 4 с.69) устанавливаем время на изменение подачи для переходов равно 0,07 мин на один переход; время на изменение числа оборотов шпинделя для перехода равно 0,08 мин.

Суммарное вспомогательное время, связанное с переходом равно:

=5,04 мин.

Вспомогательное время на контрольные измерения (tизм) обработанной поверхности устанавливается по карте 86 ([7], с.185). При измерении индикаторной скобой поверхностей 7 и 10 время на одно измерение равно 0,22 мин. Суммарное вспомогательное время на контрольные измерения равно:

=0,44 мин.

Вспомогательное время на операцию определяем по формуле([7], с.185):

Тв=

;

Тв=0,92+5,04+0,44=6,36 мин;

Время на обслуживание рабочего места (организационное и техническое)

определяется по карте 19 ([7], с.70). Для станков II группы с наибольшим диаметром изделия устанавливаемого над станиной, 600 мм оно составляет 4,0% от оперативного времени.

Время перерывов на отдых и личные надобности при работе на станке с механической подачей составляет 4% от оперативного времени

([7], карта 88, с.185).

Определяем штучное время по формуле:

Тшт=(То+Тв) (1+

);

Тшт=(3,64+6,36) (1+

) =10,8 мин;

Подготовительно-заключительное время определяется по карте 19([7], с.70). При обработке детали в патроне с работой двумя режущими инструментами, участвующими в операции, подготовительно-заключительное время на партию деталей равно 15 мин.

Сводим полученные данные в таблицу (таблица 5.5):

Таблица 5.5 – Нормы времени на токарную чистовую операцию

Основное время на операцию, мин	3,64
Вспомогательное время на операцию, мин	6,36
Штучное время на операцию, мин	10,8
Подготовительно-заключительное время на операцию, мин	15

6. Научно-исследовательская часть

Износостойкие покрытия на основе нитрида титана, легированного железом и алюминием для режущих пластин

В данном курсовом проекте рассматривается деталь – вал эксцентриковый, изготавливающийся из стали 38ХА, которая является довольно прочным материалом. Обрабатывают его инструментом с износостойкими покрытиями на пластинах. Наиболее полно анализируется применение износостойких покрытий на основе нитрида титана, легированного железом и алюминием, для режущих пластин в работе [].

Широкое использование эффективных износостойких покрытий сложного состава на основе титана, циркония, молибдена и гафния сдерживается дефицитностью и высокой стоимостью тугоплавных компонентов покрытий, а также сложностью технологического процесса их получения.

В связи с этим большой практический интерес представляет замена в покрытиях на основе титана таких дефицитных металлов, как цирконий, гафний, молибден, широко распространенным железом и алюминием.

Известно, что повышение стойкости инструментов с покрытиями сложного состава обусловлено тем, что при легировании нитрида титана изменяются структура и механические свойства в частности микротвердость покрытия. Учитывая это, можно предположить, что легирование нитрида титана другими металлами, например железом или алюминием, приведет к аналогичным структурным изменениям материала покрытия и, следовательно к повышению работоспособности режущего инструмента.

Для подтверждения высказанного предположения провели исследования при токарной обработке заготовок из сталей 12Х18410Г и 38ХА инструментом, оснащенным пластинами из твердого сплава и быстрорежущей стали с различными износостойкими покрытиями (из нитрида титана (TIN), из нитрида титана, легированного железом (Ti, Fe) N, алюминием (Ti, Al) N и цирконием (Ti, Zr) N).

Об изменении структуры покрытий судили по изменением периода a кристаллической решетки, ширины b рентгеновской дифракционной линии и остаточных микронапряжений sо.

Микротвердость Нm покрытий измеряли с использованием индикатора Кнуппе при нагрузке 1Н.

Химический состав покрытий определяли на растровом электронном микроскопе РЭМ-200 с рентгеновским микроанализом. Структуру покрытий исследовали на дифрактометре ДРОН-3.

Покрытия толщиной 6±0,5 мкм наносим (на установке “Булат-3Т” при постоянной температуре 500оС) на сменные многогранные пластины из твердого сплава БК6 (размеры 4,76х12,7х12,7 мм; радиус сопряжения граней 1 мм; g=-5о; a=5о; j=75о; j1=15о) и на острозаточенные пластины из быстрорежущей стали Р6М5 (размеры 10х18х18 мм; g=10о; a=8о; g=l=0; j=45о; j1=15о).