Размещено на http://allbest.ru

1

1

Содержание

Введение

1.1 Основная часть

1.2 Коробка скоростей токарно-винторезного станка ТВш-3

1.3 Деталь «Вал промежуточный»

2.1 Прогрессивный технологический процесс изготовления детали «Вал промежуточный»

2.2 Расчет режимов резания

Заключение

Список использованных источников

Приложение А - Сборочный чертеж коробки скоростей токарно-винторезного станка ТВш-3

Приложение Б - Спецификация коробки скоростей токарно-винторезного станка ТВш-3

Приложение В - Технический чертеж детали «Вал промежуточный»

Приложение Г - Упрощенный технологический процесс обработки детали «вал промежуточный»

Приложение Д - Расчеты режимов резания на операции точения, фрезерования и сверления



Введение

Механическая обработка металлов занимает значительное место в машиностроении. Совершенствование технологии изготовления заготовок привело к уменьшению припусков, а значит, и к снижению затрат на обработку резанием. Однако трудоемкость механической обработки продолжает оставаться значительной и зачастую составляет 50--60% от общего объема затрат на изготовление изделия. С повышением технических параметров машин возрастают требования к точности их деталей, что приводит к увеличению затрат рабочего времени на обработку резанием.

Таким образом, металлообработка занимает ведущее место в машиностроении, поэтому правильный выбор припусков заготовки, режимов резания и инструмента, а также высокая степень механизации и автоматизации обеспечивают снижение себестоимости и высокое качество выпускаемой продукции.

Резание металлов представляет собой сложный процесс. Он сопровождается деформациями, трением, тепловыделением, вибрациями и другими сопутствующими явлениями. Выявление их физической сущности имеет большое практическое значение, так как оно дает возможность управлять процессом резания, обеспечивая высокопроизводительную и экономичную обработку деталей.

В курсовой работе будет рассмотрен процесс изготовления промежуточного вала коробки скоростей фрезерного станка с ЧПУ 6Р13Ф3-37, расчет режимов резания и времени механической обработки.

токарный винторезный станок деталь вал промежуточный



1.1 Описание станка

Консольно-фрезерный вертикальный станок 6Р13Ф3 с ЧПУ запущен в производство в 1972 году. На базе этой модели были сконструированы станки:

· 6р13ф3-37 - консольно-фрезерный станок устройством ЧПУ Н33-2М;

· 6р13рф3 - консольно-фрезерный станок с револьверной головкой;

· ГФ2171 - консольно-фрезерный станок с инструментальным магазином

Вертикальный фрезерный станок 6Р13Ф3 предназначается для обработки разнообразных деталей сложного профиля из стали, чугуна, труднообрабатываемых цветных металлов, главным образом торцовыми и концевыми фрезами, сверлами в среднесерийном и мелкосерийном производстве.

Фрезерный станок модели 6Р13Ф3-37 оснащен, позволяющим вести обработку изделий в режиме программного управления одновременно по трем координатам: продольной и поперечной (перемещение стола и салазок с обрабатываемой деталью) и вертикальной (перемещение ползуна с инструментом).

1.2 Принцип работы, особенности станка и технические характеристики

Программируемое вертикальное перемещение (координата Z) осуществляется движением ползуна. Консоль фрезерного станка с ЧПУ 6Р13Ф3 имеет только установочное перемещение, исключающее позиционирование и работу в следящем режиме консоли, имеющей значительную массу. Повышается точность обработки, так как в процессе резания консоль всегда зажата.

Станок 6Р13Ф3 оснащен следяще-регулируемыми приводами подач с высокомоментными электродвигателями постоянного тока. Применение следящих регулируемых приводов с двигателями постоянного тока обеспечивает скорость быстрого перемещения стола до 4,8 м/мин и исключает брак детали при контурной обработке в случае отказа привода подач по одной из координат.

· Введена централизованная смазка направляющих.

· В станке применяется электромеханическое устройство зажима инструмента, обеспечивающее стабильное усилие зажима 2000 кг.

· Для выносного оборудования имеется готовая электропроводка со штепсельными разъемами.

· Шероховатость обработанной поверхности Rz = 20 мкм.

· Класс точности станка -- Н по ГОСТ 8--82.

· Разработчик -- Горьковское станкостроительное производственное объединение.

· Категория качества -- высшая.

Рисунок 1 - внешний вид станка 6Р13Ф3-37



Технические характеристики фрезерного станка с ЧПУ 6Р13Ф3-37

Наименование параметра	6Р13Ф3-37
Класс точности по ГОСТ 8-82	Н
Основные параметры станка
Размеры рабочей поверхности стола (длина х ширина), мм	400 х 1600
Максимальная нагрузка на стол (по центру), кг	300
Число Т-образных пазов Размеры Т-образных пазов	3
Наибольшее продольное перемещение стола (X), мм	1000
Наибольшее поперечное перемещение стола (Y), мм	400
Наибольшее вертикальное установочное перемещение стола, мм	420
Расстояние от оси шпинделя до вертикальных направляющих станины (вылет), мм	500
Наименьшее расстояние от задней кромки стола до направляющих станины, мм	100
Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола, мм
Наибольшее вертикальное перемещение ползуна (Z), мм	250
Пределы рабочих подач. Продольных, поперечных, вертикальных, мм/мин	3..4800
Скорость быстрого перемещения стола и ползуна, мм/мин	4800
Наименьшее и наибольшее расстояние от торца шпинделя до стола мм	70...490
Подача за один импульс, мм	0,01
Точность позиционирования по оси X, мм	0,065
Точность позиционирования по оси Y, Z, мм	0,040
Наибольший диаметр сверления, мм	30
Наибольший диаметр концевой фрезы, мм	40
Наибольший диаметр торцевой фрезы, мм	125
Шпиндель
Количество шпинделей	1
Частота вращения шпинделя, об/мин	40...2000
Количество скоростей шпинделя	18
Наибольший крутящий момент, кгс.м	62,8
Конец шпинделя	ГОСТ 836-72, 7:24
Система ЧПУ
Тип ЧПУ	Н33-2М
Способ задания размеров	В приращениях
Виды интерполяции	Линейная Круговая
Число одновременно управляемых координат при линейной / при круговой интерполяции	3/2
Электрооборудование
Количество электродвигателей на станке	8
Электродвигатель привода главного движения, кВт (об/мин)	7,5 (1450)
Электроприводы подачи по осям X, Y, Z, кВт	2,2
Электропривод наладочного перемещения консоли, кВт	2,2
Электропривод зажима инструмента, кВт	0,18
Электропривод насоса охлаждения, кВт	0,12
Электродвигатель насоса дсмазки, кВт	0,27
Суммарная мощность электродвигателей, кВт	16,87
Габарит станка
Габариты станка, мм	3450 х 3970 х 2965
Масса станка, кг	4450

1.3 Основные узлы, движения в станке и система ПУ

Кинематическая схема станка представлена в (приложение Б)

Коробка скоростей установлена в корпусе станины и соединятся с электродвигателем при помощи упругой электромуфты, допускающей несоосность 0,5-0,7мм.

При помощи плунжерного насоса осуществляется смазка коробки скоростей. Производительность насоса 2 л/мин.

Коробка переключения скоростей обеспечивает требуемую скорость вращения без последовательного прохождения промежуточных ступеней.

Рукояткой 18 передвигает рейку 19, перемещаясь в осевом направлении главный валик 29 с диском переключателя 21.

Рейки попарно входят в зацепление с шестерней 32. На каждой паре реек крепится вилка переключателя. Перемещаясь, диск нажимает на штифт одной из пары, тем самым обеспечивает возвратно-поступательное движение реек.

Главное движение.

Шпиндель VIII получает вращение от асинхронного электродвигателяM1(N= 7,5кВт,n= 1450об/мин) через коробку скоростей с тремя передвижными блоками зубчатых колесБ1,Б2,БЗи передачиz = 39-39, z = 42-41-42 в шпиндельной головке. Механизм переключения блоков обеспечивает получение 18 частот вращения и позволяет выбирать требуемую частоту вращения без последовательного прохождения промежуточных ступеней.

Инструмент в оправке крепят вне станка с помощью сменных шомполов. Оправка имеет наружный конус 50 и внутренний конус Морзе № 4. Для крепления инструмента с конусами Морзе № 2 и 3 применяют сменные втулки. Зажим инструмента осуществляется электромеханическим устройством. Смазывание подшипников и зубчатых колес коробки скоростей осуществляется от плунжерного насоса, расположенного внутри коробки скоростей.

Движения подач.

Вертикальная подача ползуна со смонтированным в нем шпинделем осуществляется от высокомоментного двигателя М2(М= 13Н·м,n = 1000об/мин) через зубчатую пару z = 44-44 и передачу винт-гайка каченияVIIс шагомР= 5мм. Предусмотрено ручное перемещение ползуна. На валуXIустановлен датчик обратной связи - трансформатор типа ВТМ-1В.

Поперечная подача салазок осуществляется от высокомоментного двигателя М4(М= 13Н·м,n = 1000об/мин), через беззазорный редуктор z = 22-52-44 и винт-гайку каченияXVIIс шагомР= 10мм. Зазор в косозубых цилиндрических колесах1,3и5редуктора устраняют шлифованием полуколец2и4, устанавливаемых между колесами3и5.

Продольная подача стола происходит от высокомоментного электродвигателя МЗ(см. рис. 2) через беззазорный редуктор z = 26-52 и винт-ганку качения XIIIс шагом Р= 10мм. В редукторах продольного и поперечного перемещений установлены датчики обратной связи - трансформаторы типа ВТМ-1В. Зазор в направляющих стола и салазок выбирают клиньями. Зазор в передачах винт-гайка качения устраняют поворотом обеих гаек в одну сторону на нужное число зубьев.

Вспомогательные движения.

Специальными шестигранными выводами можно производить ручные перемещения по координатамX'иY'. Установочная вертикальная подача консоли осуществляется от электродвигателяМ5 (N = 2,2 кВт,n= 1500об/мин) через червячную пару z = 2-40 и ходовой винтXIX.

Система ЧПУ

В станке используется ЧПУ контурного типа - НЗЗ-2М. Программоноситель - восьмидорожковая перфолента, код ISO. Геометрическая информация задается в приращениях. Интерполятор - линейно-круговой. Число управляемых координат 3, число одновременно управляемых координат при линейной интерполяции 3, при круговой - 2. Дискретность отсчета по осям координат X', Y', Z 0,01мм. Пространственная обработка достигается сочетанием движения стола по двум координатам (X'иY') и вертикального перемещения ползуна с режущим инструментом (координатаZ). Возможна работа в режиме преднабора с введением программы в устройство ЧПУ непосредственно оператором с помощью клавиатуры.



2. Деталь «Вал»

Назначение: передача вращательного момента.

Материал: Сталь 25ХГТ ГОСТ 4543-2016 - сталь конструкционная, легированная.

Заготовка: Сортовой калиброванный кругляк диаметром ш=60мм и длиной L=224мм.

Габаритные размеры: длина L=220мм; диаметр ш=56мм.

Технологические и конструктивные элементы:

1) Два шпоночных паза длиной L=25мм, шириной В=14мм, глубиной h=5,5мм;

2) Два шпоночных паза длиной L=25мм, шириной В=10мм, глубиной h=5мм;

3) Два отверстия с резьбой М3х0,75 на торце вала для фиксации колеса;

4) Резьба М30х0,75 для регулировочной гайки;

5) Два центровых отверстия согласно ГОСТ 14034-74;

6) Канавки для выхода шлифовального круга R1,6

Шероховатости поверхностей: цапфы для посадки подшипников качения Ra 1,6; шейки для базирования неподвижных шестерен Ra 1,6; шпоночные пазы Ra 3,2; переход ш=56мм Ra 6,3; поверхности торцов Ra 2,5 и Ra 12,5.

Самые точные размеры: диаметральный размер цапф ш35m6; Диаметральный размеры шеек вала ш34 -0,025 и ш45 -0,025.

Термическая обработка: Закалка ТВЧ на глубину 0,4...0,7 35...45НRc.

Тип производства: Среднесерийное (рис.2) (масса изделия 4,89 кг)

Рисунок 2 - виды производства по выпуску продукции

Технический чертеж детали «Вал» представлен в (приложении Б)



3. Технологический процесс изготовления детали «Вал промежуточный»

005 Станок: полуавтомат ленточнопильный FMB OLIMPUS 1 (рис.3)

Рисунок 3 - внешний вид полуавтомата ленточнопильного

010 Станок: ОЦ с ЧПУ OKUMA MULTUS B300 2 (рис.4)

Рисунок 4 - внешний вид ОЦ с ЧПУ

Инструмент и оснастка:

Режущий инструмент подбираем исходя из следующих критериев:

1) Практический опыт работы инструментом;

2) Вид материала, твердость, механические свойства;

3) Количество режущих кромок;

4) Качество инструмента;

5) Ценовой диапазон;

6) Стойкость.

Соблюдая все параметры, выберем фрезерный и токарный инструмент фирмы ISCAR, для обработки легированных и закаленных сталей, твердосплавной, цельный. Сверла используем отечественного производства из легированной стали Р5М6, ввиду их надежности, дешевизны и большого запаса на производстве.

• Цельно-твердосплавная концевая фреза (рис.5) для обработки пазов и уступов ш=8мм, R0,25. EC-H8 08-16C08CF-H63 IC902

Рисунок 5 - внешний вид фрезы

• Сверло из быстрорежущей стали Р5М6 ГОСТ 10902-77 ш=2,5мм под резьбу М3х0,5-6Н (рис.5)

Рисунок 5 - внешний вид сверла

• Метчик из быстрорежущей стали Р5М6 2620-1061 ГОСТ 3266-81 М3х0,5-6Н (рис.6).

Рисунок 6 - внешний вид центровочного сверла

• Сверла центровочные из быстрорежущей стали Р5М6 2317-0009 ГОСТ 14925-75 ш=6,3мм и 2317-0001 ГОСТ 14925-75 ш=3,5мм (рис.7).

Рисунок 7 - внешний вид центровочного сверла

· Лезвие для отрезки с мех. креплением пластинок из твердого сплава. ISC2860059 (рис.8).

Рисунок 8 - внешний вид лезвия.

• Блок для отрезного лезвия ISC2300777. (рис.9).

Рисунок 9 - внешний вид блока.

• Державка для наружной резьбы с мех. креплением пластинок из твердого сплава. ISC3326460 (рис.10)

Рисунок 10 - внешний вид державки

· Набор для наружного точения широкоуниверсальный. ISC3602365 (рис. 11)

Рисунок 11 - внешний вид набора.

• Центр вращающийся высокоточный типа M11 с коническим хвостовиком (рис.11)

Рисунок 11 - внешний вид вращающегося центра

Крепление инструмента: Инструментальные блоки (рис.12).

Закрепление заготовки в основном шпинделе: Станочный цанговый патрон с комплектом сменных цанг (рис.13).

Закрепление заготовки в противошпинделе: Станочный цанговый патрон с комплектом сменных цанг (рис.13).

Рисунок 12 - крепление инструмента.

Рисунок 13 - крепление заготовки и положение рабочих органов станка.

СОЖ: Эмульсия минеральная Blaser Blasocut 4000 Strong.

Дополнительный обдув инструмента: нет.

Мощность главного привода: 30 кВт.

Съем заготовки: Вручную.

Удаление стружки: Гусеничный конвейер.

Упрощенный технологический процесс обработки детали «Вал промежуточный» показан в (Приложении Г)

2.2 Расчет режимов резания

Точение: Контурное точение:

Пластина ISO: DNMG 15 04 08-MR 4415 (рис.14)

Размер и форма пластины (CUTINTSIZESHAPE): DN1504

Число режущих кромок (CEDC): 4 Толщина пластины (S): 4,762 мм.

Радиус при вершине (RE): 0,794 мм.

Эффективная длина режущей кромки (LE): 14,704 мм.

Диаметр вписанной окружности (IC): 12,7 мм.

Покрытие (COATING): CVD TiCN+Al2O3+TiN

Рисунок 14 - Внешний вид и геометрические особенности пластины

Отрезание и продольное точение:

Пластина GIMF 808 IC808

(рис.15)

Число режущих кромок: 1

Задний угол главный (AN): 7°

Форма пластины (SC): CoroCut QD - size E Толщина пластины (CW): 5 мм.

Радиус при вершине слева (REL): 0,2 мм.

Радиус при вершине справа (RER): 0,2 мм.

Покрытие (COATING): CVD TiCN+Al2O3+TiN

Рисунок 15 - Внешний вид и геометрические особенности пластины Отрезание:

Пластина ISC5997736 (рис.16)

Число режущих кромок (CEDC): 2 Ширина резания (CW): 4 мм.

Радиус при вершине слева (REL): 0,15 мм.

Радиус при вершине справа (RER): 0,15 мм. Левый угол наклона режущей кромки (PSIRL): 5°

Max глубина резания (CDX): 23,2 мм.

Задний угол главный (AN): 7°

Покрытие (COATING): PVD TiAlN

Рисунок 16 - Внешний вид и геометрические особенности пластины

Сверление:

Сверло ISO: 460.1-0600-018A0-XM GC34 (рис. 17)

Рабочая длина (LU): 18,9 мм.

Диаметр резания (DC): 6 мм.

Покрытие (COATING): PVD TiAlN

Угол при вершине (SIG): 140°

Высота режущей части (PL): 0,9 мм.

Общая длина (OAL): 66 мм.

Длина стружечной канавки (LCF): 28 мм.

Рисунок 17 - геометрические особенности сверла

Фрезерование:

Фреза ISO: 2F440-0600-050ASD 1725 (рис.18)

Диаметр резания (DC): 6 мм.

Радиус при вершине (RE): 0,5 мм

Max глубина резания (APMX): 13 мм

Рабочая длина (LU): 19 мм

Число эффективных периферийных режущих кромок (ZEFP): 4

Покрытие (COATING): PVD TiAlN

Рисунок 18 - геометрические особенности фрезы

Расчеты режимов резания на операции точения, фрезерования и сверления представлены в (Приложении Д)

токарный винторезный станок деталь вал промежуточный



Заключение

Разработанный мной технологический процесс позволит значительно повысить производительность труда и сократить затраты на обслуживание большого количества оборудования, заработные платы сотрудникам, а также позволит увеличить количество полезного пространства в цехах.

Автомат продольного точения является самым лучшим решением для изготовления подобных друг другу деталей в больших количествах. Возможность ступенчатой обработки позволяет полностью исключить потребность в люнетах, что значительно повышает скорость изготовления детали. Самое важное и положительное качество этого станка - простота программирования и принцип работы, ведь в нем отсутствуют револьверные инструментальные головки и основные движения инструмента происходят всего лишь по двум осям. Еще один важнейший факт заключается в том, что данный станок способен изготовить абсолютное большинство деталей содержащихся в данной коробке скоростей.

Режущий инструмент со сменными пластинками из твердого сплава с износостойким покрытием в совокупности с возможностью управлять подачей и оборотами шпинделя прямо во время работы позволит достигать высокого качества поверхности и стабильности резания.

Важно отметить, что в современном мире можно было бы заменить конструкцию данного вала, избавившись от посадочных цапф. Этот вариант позволил бы нам использовать готовый шлифованный высокоточный кругляк в качестве заготовки, исключив абсолютное большинство видов обработки, сократив расходы еще больше. В таком случае вал имел бы по всей своей поверхности один посадочный диаметр, шпоночное соединение с гужоном можно заменить на штифт со шплинтом, а лишить осевого перемещения подшипники с помощью стопорных колец. Советские инженеры не пришли к данному варианту скорее всего в силу отсутствия такого оборудования и разнообразия подшипников.

Список использованных источников

1. Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие для вузов / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред. - М.: Альянс, 2015. -256c.

2. Горохов, В.А. Основы технологии машиностроения и формализованный синтез технологических процессов. В 2-х т. Основы технологии машиностроения и формализованный синтез технологических процессов: Учебник / В.А. Горохов. - Ст. Оскол: ТНТ, 2012. - 1072 c.

3. Зубарев, Ю.М. Динамические процессы в технологии машиностроения. Основы конструирования машин: Учебное пособие / Ю.М. Зубарев. - СПб.: Лань, 2018. - 212 c.

4. Справочник технолога-машиностроителя Под ред. Косилова А.Г. и Мещерякова Р.К. - М.: Машиностроение. т.1, 1985 г.

5. Иванов, А.С. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебное пособие / А.С. Иванов, П.А. Давыденко, Н.П. Шамов. - М.: ИЦ РИОР, НИЦ Инфра-М, 2012. - 280 c.



Интернет источники:

http://innotechtool.ru/ - Научно-Техническая Фирма INNOTECH Stc. https://tme-osnastka.ru/ - Магазин оснастки для ЧПУ станков. http://meganorm.ru/Index2/1/4293832/4293832220.htm - Режимы резания и нормы времени для станков с ЧПУ. http://edulib.pgta.ru/els/_2012/102_12/uchebnik_html/5.htm - Методы получения заготовок. http://docs.cntd.ru/document/1200086244 - Единая система технологической документации.

Размещено на Allbest.ru

...