Технологическое оборудование шлифовщика

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технологическое оборудование шлифовщика

Орудие труда

Основным орудием труда шлифовщика является универсальный круглошлифовальный станок 3М132В.

Особенности конструкции

Бесступенчатое регулирование частоты вращения изделия, скоростей поперечных и продольных подач обеспечивает возможность шлифования на оптимальных режимах.

Скорость резания основного шлифовального круга 50 м/с (9840 фут/мин) гарантирует высокую производительность и качество шлифования. Три сменные шпиндельные головки с диаметром 100, 80 и 60 мм (соответственно 4, 3,15 и 2,36») обеспечивают достаточную скорость резания при шлифовании отверстий различных диаметров во всём диапазоне шлифуемых диаметров.

Гидростатические опоры шпинделя передней бабки гарантирует высокую стабильность положения его оси при вращении на протяжении всего срока службы без каких-либо затрат на ремонт.

Индикатор контроля размаха колебаний шлифовального круга при помощи балансировочного устройства помогает быстро свести к минимуму дисбаланс шлифовального круга.

Установка двухступенчатой очистки СОЖ способствует повышению качества шлифования и увеличению срока службы самой СОЖ.

Винт-гайка качения в механизме подач гарантирует высокую точность перемещения шлифовальной бабки на заданный размер независимо от возникающих внешних нагрузок на бабку.

Вращение лимба при работе станка в цикле с автоматическими подачами обеспечивает возможность визуального контроля съёма припуска.

Гидрофицированный прибор для автоматической правки шлифовального круга по копиру значительно повышает производительность станка при обработке партии деталей.

Точность цилиндрической поверхности образца постоянство диаметра в продольном сечении - 3 мкм;

круглость - 1,0 мкм.

Плоскостность торцовой поверхности образца (выпуклость не допускается) - 3,6 мим.

Шероховатость Rа обработанных поверхностей:

цилиндрической наружной - 0,125 мкм;

цилиндрической внутренней - 0,25 мкм;

плоской торцовой - 0,5 мкм.

Так же используется следующая оснастка и инструмент:

Cтаночная оснастка:

Люнет (подвижный, неподвижный)

Патрон 3-х кулачковый

Патрон магнитный

Центра жесткие (грибковые, обратные)

Центра вращающие

Цанги зажимные

Хомутики

Поводки

Оправки

Переходные втулки

Слесарные инструменты:

Ключи торцовые

Ключи гаечные

Напильники

Абразивная бумага

Мерительный инструмент:

Штангенциркуль ШЦ-1

Микрометр гладкий (0-25, 25-50, 50-75, 75-100, 100-125 мм)

Индикатор часового типа

Индикатор рычажно-зубчатый

Нутромер индикаторный

Нутромеры типа «Teza» (от 3 до 90 мм).

2. Описание технологической схемы, технологического процесса

Шлифование - это процесс резания материалов с помощью абразивного материала, режущими элементами которого являются абразивные зерна. Шлифование применяется как для черновой так и для чистовой и отделочной обработки.

При шлифовании главным движением является вращение режущего инструмента с очень большой скоростью. Чаще всего в качестве шлифовального инструмента пользуются шлифовальные круги. Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. Каждое абразивное зерно работает как зуб фрезы, снимая стружку.

Процесс резания при шлифовании имеет значительное отличие по сравнению с работой лезвийного инструмента. При вращательном движении круга, в зоне его контакта с заготовкой часть зерен срезает материал в виде очень большого числа тонких стружек (до 100 000 000 в минуту). Шлифовальные круги срезают стружки на очень больших скоростях - от 30 м/c и выше (порядка 125 м/c). Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно. Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шероховатость. Часть зерен ориентирована так, что не может резать обрабатываемую поверхность.

Такие зерна производят работу трения по поверхности резания. Абразивные зерна могут также оказывать на заготовку существенное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, искажение его кристаллической решетки. Деформирующая сила вызывает сдвиг одного слоя атомов относительно другого. Вследствие упругопластического деформирования материала обработанная поверхность упрочняется. Но этот эффект оказывается менее ощутимым, чем при обработке металлическим инструментом.

Шлифование применяют в основном для заготовок из закаленных сталей. С развитием малоотходных технологий доля обработки металлическим инструментом будет уменьшаться, а абразивным увеличиваться.

В промышленности находят применение как естественные, так и искусственные абразивные материалы.

К естественным абразивным материалам относятся алмаз, корунд, наждак и некоторые другие. Однако ввиду того, что свойства этих материалов нестабильны, а запасы их ограничены, основное применение в промышленности получили искусственные материалы. К искусственным абразивным материалам относятся электрокорунд, карборунд, карбид бора, синтетические алмазы и сверхтвердые материалы, полученные на основе кубического нитрида бора.

Электрокорунд представляет собой кристаллический оксид алюминия Al2O3. D зависимости от содержания оксида алюминия различают три типа электрокорунда: нормальный электрокорунд (Э), содержащий до 95% Al2O3, электрокорунд белый (ЭБ), содержащий 95-98% Al2O3, режущая способность которого значительно выше (на 30-40%), и монокорунд, содержащий 98-99% Al2O3. Чем выше содержание кристаллического оксида алюминия в электрокорунде, тем выше его режущие свойства. Электрокорунд применяется для шлифования сталей, чугунов и цветных металлов. Абразивные материалы из монокорунда предназначены для получистового и чистового шлифования деталей из цементированых, закаленных и высоколегированных сталей. Карбид кремния (карборунд SiC) по сравнению с электрокорундом обладает большей твердостью, но и хрупкостью. При дроблении его зерна имеют более острые кромки, что обеспечивает повышенную производительность обработки.

Карбид кремния выпускают двух марок. Карбид кремния черный (КЧ) содержит 95-97% SiC и применяется для обработки хрупких металлических материалов, цветных металлов и неметаллов. Карбид кремния, содержащий не менее 97% SiC, имеет зеленый цвет (КЗ) и обладает более высокими свойствами. Он преимущественно используется для заточки твердосплавного режущего инструмента.

Карбид бора (B4C) отличается чрезвычайно высокой прочностью, но очень хрупок и дорог. Используется в основном в виде несвязанных абразивных зерен для доводки твердосплавного режущего инструмента, притирки, резки драгоценных камней и т.д.

Синтетические алмазы (СА) получают из графита (99,7% С и 0,3% примеси) в специальных камерах при давлении около 1,3 ГПа в присутствии катализатора и температурах 1200-2400 С. В зависимости от температуры получается различная форма кристаллов и окраска от черного цвета при низких температурах до светлого при высоких.

Синтетические алмазы имеют большую остроту режущих кромок по сравнению с естественными и потому более производительны в качестве абразивного инструмента. Алмаз имеет чрезвычайно высокие режущие свойства, так как он является самым твердым веществом, обладает очень высокой теплопроводностью и износостойкостью, имеет малый коэффициент трения по металлу. Однако он недостаточно теплостоек (до 800С), что позволяет его использовать в основном для обработки хрупких материалов, цветных металлов и неметаллов.

Кубический нитрид бора (КНБ) - эльбор, боразон и другие - синтетический сверхтвердый материал близок по твердости к алмазам, но имеет теплостойкость почти вдвое более высокую (до 1500С). Высокая теплостойкостью малое химическое сродство с железом позволяет успешно использовать его для обработки высокопрочных и закаленных сталей и сплавов на основе железа.

Зерна абразивных материалов являются режущими элементами абразивных инструментов. Основным видом абразивных инструментов являются шлифовальные круги, форма и размер которых определяет ГОСТ 2424-60, который предусматривает 22 профиля с диаметрами от 3 до 1100 мм. Среди них наиболее часто применяются следующие формы: плоские прямые (ПП), плоские с выточкой (ПВ), чашечные цилиндрические (ЧЦ) и конические (ЧК), кольца (1К), тарельчатые (2Т) и т.д.

Все большее применение находит обработка с применением абразивной ленты. Этот метод применяется для черновой, чистовой и отделочной обработки и во многих случаях обеспечивает значительное повышение производительности труда.

Свойства абразивных инструментов и их работоспособность будут определяться маркой абразивного материала, а также характеристиками инструмента: зернистостью абразива, видом связки, твердостью и структурой. По размеру абразивные зерна подразделяются на 26 номеров зернистости и делятся на шлифзерна (номера зернистости 200-16), шлифпорошки (номера 12-3) и микропорошки (номера М40-М5). Номер шлифзерна и шлифпорошка соответствуют размеру зерен в сотых долях миллиметра, а номер микропорошков показывает размер зерна в микрометрах.

Выбор зернистости абразивного инструмента определяется величиной припуска на обработку, чистотой обработанной поверхности и точностью обработки. Для грубой предварительной обработки и обработки вязких материалов рекомендуется крупнозернистые инструменты, обеспечивающие высокую производительность, но низкое качество. Отделочные работы производятся мелкозернистыми кругами.

Для соединения абразивных зерен в абразивный инструмент служит связка. Связки подразделяют на органические и неорганические. Из неорганических связок наиболее часто применяются керамические (К) и силикатные (С).

Керамическая связка состоит из огнеупорной глины, полевого шпата, талька и жидкого стекла. Благодаря высокой прочности, водостойкости и жаропрочности она является самой распространенной. Недостатком керамической связки является значительная хрупкость.

Силикатная связка представляет собой жидкое стекло и имеет небольшую прочность. Круги на силикатной связке предназначены для обработки деталей в тех случаях, когда не допускается повышение температуры и нельзя применять смазочно-охлаждающие жидкости.

К органическим связкам относятся вулканитовая (В) и бакелитовая (Б). Вулканитовая связка состоит из 70% каучука и 30% серы. Абразивные инструменты на такой связке обладают большой прочностью, но имеют малую теплостойкость. Связка применяется для узких фасонных кругов. Бакелитовая связка представляет собой синтетическую смолу. Круги, изготовленные на этой связке, прочны, эластичны, допускают большие окружные скорости, но могут применяться при температуре не выше 180С.

Алмазные круги состоят из стального, алюминиевого или пластмассового кольца (основания) и закрепленного на нем алмазного слоя толщиной 1,5-5,0 мм.

Абразивные инструмент должен обладать определенной твердостью. Под твердостью понимается способность связки удерживать абразивные зерна. В соответствии с этим разработана шкала твердости, согласно которой все абразивные делятся на 16 степеней твердости. Для каждого конкретного случая обработки необходимо подбирать инструмент определенной твердости. В круге повышенной твердости при работе продолжают удерживаться притупившиеся зерна, что приводит к повышению температуры в зоне резания и прижогу обрабатываемой поверхности. Такой круг требует частичной правки для восстановления режущей способности. Слишком мягкий круг будет сильно изнашиваться, при этом будут выкрашиваться зерна, не потерявшие еще своей остроты.

При подборе круга для данных условий обработки стремятся добиться «самозатачивания». В этом случае своевременно будут выкрашиваться затупившиеся зерна и открываться новые, острые.

В любом абразивном инструменте наряду с абразивными зернами и связкой имеются поры(пустоты), способствующие его охлаждению в процессе работы. Структура абразивного инструмента определяется количественным соотношением в нем зерен, связки и пор. Имеется 13 номеров структур. Чем больше номер структуры, тем меньше в единице объема зерен и больше пор.

Характеристики абразивных кругов маркируются на нерабочей поверхности круга, где приводятся их условные обозначения: вид абразивного материала, зернистость, форма, размер и допустимая максимальная скорость вращения.

В процессе работы шлифовального круга абразивные зерна изнашиваются и теряют режущую способность, а круг засаливается продуктами обработки. Для восстановления режущих свойств и геометрической формы производится периодическая правка круга. Наиболее качественная правка производиться алмазными инструментами.

Более грубая правка осуществляется шарошками, оснащенными монолитными твердосплавными дисками, металлическими дисками и звездочками из износостойких сталей или правочными кругами из карбида кремния, термокорунда т.д.

Разработка технологических процессов обработки элементарных поверхностей

Предварительный выбор методов обработки элементарных поверхностей и числа необходимых переходов (операций) производят на основе данных справочных таблиц экономической точности обработки или на основе обобщенных таблиц примерных маршрутов исходя из требований, предъявляемых к конечной точности и качеству поверхностей, вида исходной заготовки, свойств материала и типа производства.

Определив первый и окончательный переходы, устанавливают Необходимость промежуточных переходов, число которых тем больше, чем ниже точность исходной заготовки и выше конечные Требования к поверхности. Число вариантов обработки поверхности может быть довольно большим, и их сокращение возможно с учетом некоторых нюансов, к которым относятся, например, целесообразность обработки данной поверхности на одном станке за несколько последовательных переходов и ее обработки совместно с другими поверхностями заготовки за один установ, ограничение возможности применения некоторых методов из-за недостаточной жесткости детали и т.п.

Расчет припусков

Припуск - слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали. Припуск на обработку поверхностей детали может быть назначен по справочным таблицам или на основе расчетно-аналитического метода. Расчетной величиной припуска является минимальный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе, и для компенсации погрешностей, возникающих на выполняемом переходе.

Минимальный припуск:

при обработке поверхностей вращения в центрах

(1)

Отклонение расположения Е необходимо учитывать у заготовок (под первый технологический переход), после черновой и получистовой обработки лезвийным инструментом (под последующий технологический переход) и после термической обработки. В связи с закономерным уменьшением величины Е при обработке поверхности за несколько переходов на стадиях чистовой и отделочной обработки ею пренебрегают.

На основе расчета промежуточных припусков определяют предельные размеры заготовки по всем технологическим переходам. Промежуточные расчетные размеры устанавливают в порядке, обратном ходу технологического процесса обработки этой поверхности, т.е. от размера готовой детали к размеру заготовки, путем последовательного прибавления (для наружных поверхностей) к исходному размеру готовой детали промежуточных припусков или путем последовательного вычитания (для внутренних поверхностей) от исходного размера готовой детали промежуточных припусков. Наименьшие (наибольшие) предельные размеры по всем технологическим переходам определяют, округляя их увеличением (уменьшением) расчетных размеров до того знака десятичной дроби, с каким дан допуск на размер для каждого перехода. Наибольшие (наименьшие) предельные размеры вычисляют путем прибавления (вычитания) допуска к округленному наименьшему (наибольшему) предельному размеру.

Предельные значения припусков определяют как разность наибольших (наименьших) предельных размеров и как разность наименьших (наибольших) предельных размеров предшествующего и выполняемого (выполняемого и предшествующего) переходов.

Выбор и обоснование баз, способов закрепления для заготовки

Конструкторские базы назначаются конструктором изделия при простановке размеров на рабочем чертеже. На выбор той или иной схемы при простановке размеров влияют как конструкторские, так и технологические требования. Выбранная схема в значительной степени предопределяет последовательность обработки, выбор баз, конструкцию приспособления и т.д.

Выбирая схему простановки размеров, конструктор должен исходить из обеспечения принципа технологичности конструкции. Более технологичной является та конструкция, на изготовление которой затрачивается меньше времени, требуется более простое приспособление, а заданная точность достигается просто и надежно.

Базирование заготовки в приспособлении производится, как правило, двумя или тремя базами, причем оно сводится, по существу, к базированию ее отдельных баз. Обнаружено, что в группе баз значимость каждой из них для данной операции неодинакова. Среди них выделяется основная база. Заготовка, устанавливаемая этой базой в приспособление, получает почти полную ориентацию, лишаясь трех или четырех степеней свободы. Для лишения заготовки остальных степеней свободы используются другие, вспомогательные базы. Основную базу необходимо выделять из группы баз еще и потому, что способ ее базирования принципиально отличается от способа базирования остальных баз.

В связи с этим представляется возможным рассматривать типовые способы базирования основной базы определенной формы безотносительно к форме и размерам заготовок, тем более что круг поверхностей, используемых в качестве основной базы, ограничен тремя видами - плоской поверхностью, цилиндрическим отверстием и цилиндрической наружной поверхностью.

Основную базу выбирает конструктор приспособления. Иногда это делает технолог при разработке технологического процесса, проставляя на операционном эскизе значками тип опорного элемента и число опорных точек. За основную базу предпочтительно брать поверхность, которая обеспечивает заготовке устойчивое положение в приспособлении даже при базировании только одной этой базы.

Наиболее полно такому требованию отвечает плоская поверхность заготовки, располагающаяся снизу и обладающая достаточной протяженностью. Если у заготовки такой поверхности нет, выбирают другую поверхность достаточной протяженности - боковую плоскую поверхность, цилиндрическое отверстие, либо цилиндрическую наружную поверхность.

Выполнение всех операций производим базированием левой или правой частей валов как показано на рисунке 3.

круглошлифовальный станок шлифовщик инструмент

Базирование вала

Кроме того применяем установ А и Б, которые показывают как изменяется положение вала при выполнении различных операцией.

Выбор станков и режущего инструмента, обеспечение точности обработки

1) Для выполнения операций: подрезание торца черновое, подрезание торца чистовое, обработка внутренней поверхности и подрезания торца чернового, применяем одношпиндельный токарно-многорезцовый полуавтомат (токарный многорезцовый копировальный полуавтомат 1 П 707 Ф2).

Мы принимаем данный полуавтомат т. к. на токарных многорезцовых копировальных полуавтоматах возможна обработка цилиндрических, фасонных, конических и торцовых поверхностей деталей. Станки серийного выпуска позволяют обрабатывать заготовки диаметром до 80 мм, длиной до 400 мм. Мы используем данный полуавтомат для обработки торцевых поверхностей, и диаметр детали составляет 40 мм. Т.е. те операции, которые данный станок в состоянии выполнить, по своим техническим данным.

Проектирование наладок. Для описанных выше операций нам необходимо, что бы выполнялись требования по квалитету точности. Необходимы следующие квалитеты - 10, 12, 14. На токарных многорезцовых копировальных полуавтоматах обеспечивается точность обработки 11 -13-го квалитета. При правильном выборе наладки и технологической оснастки точность может быть повышена до 6 -9-го квалитета. Т.е. по условию обеспечения точности станок подходит.

Для данного станка характерно использования резцов из быстрорежущей стали.

Выбираем резец токарные отрезные из быстрорежущей стали Р9 по ГОСТ 18874-73. Выбираем данный тип резца, поскольку он обладает удовлетворительной прочностью, повышенной износостойкостью при средних и повышенных скоростях резания, узким интервалом оптимальных закалочных температур, повышенной пластичностью при температурах горячей деформации.

Для выполнения просверливания отверстий, используем станок сверлильный 2М57.

Выбираем данный тип станка, поскольку он подходит по частоте вращения, кроме того, он обеспечивает просверливание отверстия необходимого диаметра. Так же на данном станке выполняется зенкерование - предварительная обработка литого отверстия под последующее протягивание. При точности отверстия 11-13 квалитета, что как раз является необходимыми условием для нас.

Производим выбор сверла спирального из быстрорежущей стали (усиленное) по ГОСТ 18874-73. Так как данное условие удовлетворяет следующим требованиям: обеспечивает при обработке деталей в кондукторах точность расположения отверстия 0,15 мм, удовлетворяет глубину сверления и точность отверстия.

Для нарезания шлицов применяем станок токарный одношпиндельный автомат продольного точения 1М10В.

Диаметр точения щлицов 40 мм, длина 250 мм. По данным значениям станок соответствует требованиям, предъявляемым деталью. При нарезании обеспечивается необходимая нам точность обработки 14 квалитета. Параметры шероховатости протягиваемого паза Rz =50 мкм.

Резец токарный из быстро режущей стали по ГОСТ 18874-73

Для точения чернового и точения чистового применяют токарно-револьверный полуавтомат 1П410Ф3.

Выбор данного станка обусловлен следующими причинами: поверхности обрабатываемые сверлами позволяют достичь точности 12-14-го квалитета и допустимого биения в пределах допуска на диаметр. Так же станок обеспечивает соблюдения необходимой соосности при обработке детали, диаметр детали входит в допустимый ряд для данного станка, длина детали так же находится в допустимых значениях.

Выбираем резец проходной прямой с пластинами из твердого сплава по ГОСТ 18879-73. Выбор данного сверла обусловлен повышенной прочностью, повышенной вторичной твердостью и износостойкостью.

Данный станок позволяет обеспечить соблюдение рабочего цикла шлифования. Снимаемый припуск за каждый оборот детали или глубина Т срезаемого слоя не остаются постоянными, они изменяются на протяжении всей операции и определяют структуру рабочего цикла шлифования.

Черновое шлифование целесообразно выполнять v= 50-60 м/с. отличие от токарной обработки, обдирочное шлифование обеспечивает более высокую точность обработки (8-9-го квалитета) шероховатость поверхности Rа = 2,5-5,0. Данные значения шероховатости соответствуют тем требованиям, которые предъявляются к данной детали.

Выбор шлифовального круга ПП 400?40 24А 25Н С1 5 К5 35 м/с 1 кл. А ГОСТ 2424-83 связано с тем, что он подходит по диаметру, высоте, твердости. Так же содержание абразивных элементов и зернистость являются приемлемой для того что бы выполнить требуемые условия по шлифованию.

Операция Круглошлифовальная

Переходы:

1. Снять, установить и закрепить заготовку.

2. Шлифовать поверхность окончательно.

Исходные данные:

Материал заготовки - сталь 45;

Метод шлифования - врезное.

Диаметр до обработки d1= 38,072 мм (определен раньше)

Диаметр после обработки d2 = 38 мм (определен раньше)

Станок круглошлифовальный модели 3М132В.

Выбор характеристик шлифовального круга

1) Размеры шлифовального круга:

Диаметр Dk = 400 мм (по паспорту станка)

Высота (ширина) Вк = 40 мм (по паспорту станка)

Принятая форма круга - П П (прямого профиля)

Материал - 24А (электрокорунд белый)

Характеристики круга:

Зернистость - 25]

Твердость - С1

Номер структуры - 5

Связка - керамическая К5

Допустимая окружная скорость Vк = 35 м/с

Полное обозначение круга

ПП 400?40 24А 25Н С1 5 К5 35 м/с 1 кл. А ГОСТ 2424-83

1. Расчетный диаметр круга D = Dk = 400 мм.

Расчетная частота вращения круга:

. (2)

Принимаем по паспорту станка nкр = 1670 об/мин.

Фактическая скорость резания:

. (3)

Расчетный диаметр заготовки Dз = d1= 15,06 мм.

Табличная окружная скорость заготовки:

Vз = 20…40 м/мин.

Принимаем Vз = 25 м/мин.

Частота вращения заготовки:

. (4)

(находится в паспортных пределах)

2. Табличная врезная (радиальная) подача на 1 оборот заготовки:

Sрад = 0,001…0,005 мм/об.

Принимаем радиальную подачу:

Sрад = 0,002 мм/об.

Скорость минутной врезной подачи:

(5)

(находится в паспортных пределах)

Диаметры до и после обработки (по исходным данным):

d1= = 38,072 мм, d2 = 38 мм.

Припуск на шлифование (на сторону):

. (6)

Расчетная длина хода L = h = 0,036 мм.

3. Число рабочих ходов i = 2.

Коэффициент, учитывающий время на выхаживание:

K = 1,2…1,3.

Принимаем K = 1,3.

4. Основное время на операцию:

. (7)

Размещено на Allbest.ru

...