Автоматизация шлифовального процесса путем разработки автоматической системы управления регулируемым натягом

Теоретические схемы базирования заготовки выбираем, исходя из ГОСТ 21495 - 76 “Базирование и базы в машиностроении”.

Выбор технологических баз осуществляется из данных чертежа, учитывая служебное назначение детали. Отклонения и допуски расположения поверхности 150 d11, 6 H11 неуказанные отклонения валов h11, отверстий H11, линейные размеры заданны относительно торца детали. Для обеспечения технологических требований к детали в качестве технологической базы используют измерительную базу.

Таблица 4

Схема базирования	Погрешность базирования
1	2
	Базирование при этом закреплении ведется по торцевой поверхности А. черновыми поверхностями при данном базировании являются поверхности А и В.для линейных размеров 5мм.,24мм.,20мм.,27.4мм.,30мм., погрешность базирования Е=0 т.к. конструкционная и технологическая база совпадают.Для диаметров 120Н14,140h14, 145h14 а также для R=65 погрешность базирования Е=0 т.к. конструкционная и технологическая база совпадают
	Базирование при этом закреплении ведется по торцевой поверхности С..Для линейных размеров 28мм.,10мм.,1.3мм.,17.5мм., погрешность базирования Е=0 т.к. конструкционная и технологическая база совпадают.Для диаметров 135, 13 погрешность базирования Е=0

1.6 Проектирование маршрута обработки ступенчатого кольца

1.6.1 Базовый вариант обработки детали

На этом этапе надо установить оптимальную последовательность технологических операций для получения заданной точности и шероховатости поверхности.

подготовительная.

Черновое и чистовое растачивание основных поверхностей.

сверление отверстий

шлифование торцевой поверхности

Контроль размеров и остальных точностных характеристик.

Промывка детали.

В зависимости от механической обработки аналогичной детали в соответствующих условиях производства, от вида исходной заготовки, построения технологического маршрута обработки, применяемого оборудования и средств технологического оснащения составляем действующий технологический процесс.

Технологическая операция должна быть построена по принципу концентрации операций. Под концентрацией понимается одновременное выполнение одних и тех же групп операций.

Таблица 1.5.

Операция	Содержание или наименование операции	Станок, оборудование	Оснастка
005	Навесить бирку с номером детали
010	Кузнечная		пресс
015	Термическая обработка		печь
020	1 переход- точить наружную поверхность до 150d11, 2 переход- торцевое точение до получения размера l=30+0.3, 3 переход- подрезать торец 150d11 с образованием канавки 140-1,0, 4 переход- точить канавку 145-1,0, 5 переход- расточить отверстие до 120H10	Станок токарный с ЧПУ	Цанговый патрон
025	Расточить отверстие до 135+1.0,подрезать торец, точить фаску	Токарный 16к20ф3	Цанговый патрон
030	Зачистить заусенцы	Одно-шпиндельный полуавтомат 56525	Жесткая опора Специальная оправка
035	Сверлить 6 отв. 13мм.	Вертикально сверлильный 2А135
040	Сверлить отверстие 6мм.	Вертикально сверлильный 2А135
045	Шлифовать поверхность,выдерживать размер 28+0.1, 0.03	Плоскошлифовальный мод. 3е71081
050	Промыть деталь	Машина моечная
055	Технический контроль	Плита по ГОСТ 10905-86
060	Нанесение покрытия

1.6.2 Новый вариант обработки детали

Для сокращения времени затраченного на шлифовальный процесс предлагается его автоматизация за счет использования другого станочного оборудования. Это позволит не только ускорить процесс обработки но и улучшить качество детали без изменения маршрута обработки.

1.7 Определение припусков и размеров заготовки

Для одной из основных поверхностей заготовки, имеющей наивысшие требования по точности изготовления, припуски и промежуточные размеры определяются расчетно-аналитическим методом. На остальные поверхности заготовки припуски и допуски назначаются по ГОСТ 7505-89.

Расчет припуска производится в направлении от обработанной поверхности к исходной заготовке.

Для определения припусков и промежуточных размеров детали воспользуемся следующими формулами:

Минимальный припуск на обтачивание цилиндрических поверхностей (двухсторонний припуск):

. (1.5)

Минимальный припуск при последовательной обработке противолежащих поверхностей (двухсторонний припуск):

, (1,6)

где

Rz - высота микро неровностей поверхностей, оставшихся при выполнении предшествующего технологического перехода, мкм;

Т - глубина дефектного поверхностного слоя, оставшегося при выполнении предшествующего технологического перехода, мкм;

0 - изменение отклонения расположения, возникшее на предшествующем технологическом переходе, мкм;

у - величина погрешностей установки при выполняемом технологическом переходе, мкм.

Для заготовок из проката выбирается для 150мм качество поверхности детали Rz=25 мкм, T=150 мкм.

Определение минимального припуска при чистовом точении 150мм.

Rz i-1=6.3 мкм.

Ti-1=60 мкм.

i-1=85 мкм.

E=0

Zi min=416 мкм.

Определение минимального припуска при черновом точении 150мм.

Rz i-1=200 мкм.

Ti-1=300 мкм.

i-1=1600 мкм.

E=0

Zi min=4200 мкм.

Определение минимального припуска на линейный размер L=28+0.1 мм.

Для однократного шлифования.

Rz i-1=32 мкм.

Ti-1=30 мкм.

i-1=5 мкм.

E=0

Zi min=67 мкм.

Определение припуска при чистовом точении.

Rz i-1=50 мкм.

Ti-1=50 мкм.

i-1=100 мкм.

E=0

Zi min=400 мкм.

Определение припуска при черновом точении.

Rz i-1=125 мкм.

Ti-1=75 мкм.

i-1=1000 мкм.

E=0

Zi min=2400 мкм.

Для деталей из проката величина пространственной погрешности (кривизна пруткового материала) определяется по формуле:

, (1.7)

где

- кривизна профиля проката, мкм на мм.

l- длина заготовки в мм.

,

Минимальный припуск на обработку рассчитываем по формуле:

, (1.8)

, (1.9)

Минимальные (максимальные) промежуточные размеры определяют методом прибавления (для валов) или вычитания (для отверстий) минимальных (максимальных) значений промежуточных припусков:

Dmin i-1=Dmin i+2Zmin i, Dmax i-1=Dmax i+2Zmax i,

где

Dmin i-1 и Dmax i-1 - предельные размеры по предшествующим операциям, мм.

Dmin i и Dmax i - предельные размеры по выполняемым операциям, мм. 2Zmin i и 2Zmax i - предельные припуски по выполняемым операциям, мм.

Таблица.1.6.

маршрут обработки	Элементы припуска	Расчетный припуск (мкм)	Размер после перехода (мм)	Допуски на промежуточный размер (мм)	Принятые размеры по переходам	Предельные размеры припусков
	Rzi-1	Ti-1	i-1	i-1
								max	min	max	min
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	2
Прокат Точение: черновое чистовое	200 63	300 60	1600 85	- -	4200 416	154.4 150.2 149.8	4 0.4 0.25	158 150.6 149.8	154 150.2 149.6	7.4 0.74	3.8 0.59
Прокат Точение: черновое чистовое шлифование	125 50 32	75 50 30	1000 100 5	- - -	2400 400 67	30.87 28.47 28.07 28.01	1.2 0.4 0.25 0.01	32 28.87 28.32 28.01	30.8 28.47 28.07 28	3.13 0.55 0.31	2.33 0.4 0.07

1.8 Разработка операции

Подробно приведем разработку операции 020.

1 установить и закрепить деталь в патроне.

2 подрезать торец 6 за два прохода.

3 точение поверхности 3 за два прохода.

4 подрезать торец 4 с образованием поверхности 5.

5 точить канавку 1.

6 расточить отверстие 2 за два прохода.

Деталь крепится в патроне 7102-0078 ГОСТ 24351-80

1.8.1 Выбор режущего инструмента

Для обработки поверхности 6 берем резец 2102-0191, режущая часть которого выполнена из твердого сплава Т15К6 ГОСТ 21151-75.

Для обработки поверхности 3 берем резец 2102-03111, режущая часть которого выполнена из твердого сплава Т15К6 ГОСТ 21151-75.

Подрезать торец 4 с образованием поверхности 5 берем резец 2120-0019, режущая часть которого выполнена из твердого сплава Т15К6 МИ 595-64.

Точить канавку 1 берем резец 2310-0020, режущая часть которого выполнена из твердого сплава Т15К6 ГОСТ 18876-73.

Расточить отверстие 2 берем резец 2141-0058, режущая часть которого выполнена из твердого сплава Т15К6 ОСТ 18283-73.

1.8.2 Выбор измерительного инструмента

Для первого перехода используется штангенциркуль ШЦ1-125-0.1 ГОСТ 166-80.

Для второго перехода используется микрометр МК 175-1 ГОСТ 64507-78.

Для третьего перехода используется штангенциркуль ШЦ2-160-0.1 ГОСТ166-80 и глубомер индикаторный ГОСТ 7661-67.

Для четвертого перехода используется штангенциркуль ШЦ2-160-0.1 ГОСТ166-80.

Для пятого перехода используется штангенциркуль ШЦ1-125-0.1 ГОСТ166-80.

1.8.3 Расчет режимов резания и определение мощности

1 переход

Черновое точение торцевой поверхности:

t=1.5 mm - глубина резания.

d=158 mm - диаметр заготовки.

Режимы резания определяются табличным методом.

S=0.6 mm/об.

V=Vтабл.*k=157*1,4=220м/мин.

Определяем частоту вращения шпинделя.

Чистовое точение:

t=0.5 mm - глубина резания.

Режимы резания определяются табличным методом.

S=0.2 mm/об.

V=Vтабл.*k=230*1,4=322м/мин.

Определяем частоту вращения шпинделя.

2 переход

Черновое точение:

t=3.7 mm - глубина резания.

d=158 mm - диаметр заготовки.

Режимы резания определяются табличным методом.

S=0.5 mm/об.

V=Vтабл.*k=114*1,4=160м/мин.

Определяем частоту вращения шпинделя.

Чистовое точение:

t=0.3 mm - глубина резания.

d=150,6 mm - диаметр заготовки

Режимы резания определяются табличным методом.

S=0.15 mm/об.

V=Vтабл.*k=270*1,4=378м/мин.

Определяем частоту вращения шпинделя.

3 переход

t=2.6 mm - глубина резания.

d=150 mm - диаметр заготовки.

Режимы резания определяются табличным методом.

S=0.25 mm/об.

V=Vтабл.*k=107*1,4=149,8м/мин.

Определяем частоту вращения шпинделя.

4 переход

t=2.5 mm - глубина резания.

d=150 mm - диаметр заготовки.

Режимы резания определяются табличным методом.

S=0.25 mm/об.

V=Vтабл.*k=107*1,4=149,8м/мин.

Определяем частоту вращения шпинделя.

5 переход

Растачивание отверстия

t=2.5 mm - глубина резания.

d=108 mm - диаметр заготовки

Режимы резания определяются табличным методом.

S=0.5 mm/об.

V=Vтабл.*k=114*1,4=160 м/мин.

Определяем частоту вращения шпинделя.

Растачивание отверстия

t=2.5 mm - глубина резания.

d=115 mm - диаметр заготовки

Режимы резания определяются табличным методом.

S=0.3 mm/об.

V=Vтабл.*k=198*1,4=277,2 м/мин.

Определяем частоту вращения шпинделя.

1.8.4 Определение силы резания

Наибольшая сила резания возникает при наибольшем снятии припуска. В данном расчете наибольший припуск снимается во втором переходе, где Р=7.4 мм.

. (1.10)

для силы Рz

. (1.11)

Kp=0.84*1*1.1*1*1=0.924

x=1 y=0.75 n=-0.15

где KP=1.1 KP=1 KP=1 K=1 KP=0.84

PZ=10*300*3.71+0.50.75*160-0.15*0.924=3107H

для силы Рy

Kp=0.84*1*1.4*1*1=1.17

x=0.6 y=0.8 n=-0.3

где KP=1.1 KP=1 KP=1 K=1 KP=0.84

Pу=10*240*40.6+0.50.8*160-0.3*0.924=767H

для силы Рx

x=1.05 y=2 n=-0.4

где KP=1.4 KP=1 KP=1 K=1 KP=0.84

Px=10*130*3.71.05+0.50.2*160-0.4*1.17=685H

Мощность резания определяется по следующей формуле.

, (1.12)

1.8.5 Расчет режимов резания для шлифовального процесса

В проекте разрабатывается система для автоматизации процесса шлифования, для расчета привода его возможностей по управлению и регулированию его параметров необходимо знать силы которые будут возникать в проектируемом узле и которые предстоит компенсировать, и требуемые мощности привода. Рассчитаем их:

t=0.4 mm;

V=30 м/сек;

S=400 мм/дв.ход;

i=1.

. (1.13)

При малых t Ру=8-10*Рz рекомендуемая нагрузка Pz=50 H, Py=500 H. Используя график зависимости осевого смещения подшипников от схем монтажа и осевой нагрузки от процесса обработки Рис.1.1 получим предельное смещение опоры узла =6мкм., что произойдет при осевой жесткости подшипников этой серии j=250 H/мкм (монтаж по предложенной схеме увеличивает осевую жесткость на 20-25%, то j=300 H/мкм) достаточно для эффективной обработки с заданными параметрами.



Рис 1.1 Зависимость осевого смещения подшипников от схем монтажа и преднатяга. Подшипники типа 46216. осевой преднатяг: легкий А0=190 Н; средний А0=560 Н

Полученные результаты будут использоваться как база для расчета возможностей привода при осевом смещении ротора.

1.9 Техническое нормирование

Технически обоснованной нормой времени называется время, необходимое для выполнения операции в определенных организационно-технологических условиях, наиболее благоприятных для данного производства.

На основании габаритных размеров обрабатываемой заготовки и найденных режимов резания определяется основное время операции, вспомогательное время, оперативное время, время технического обслуживания, организационного обслуживания, время перерывов в работе по естественным надобностям, подготовительно-заключительное время на операцию, штучное и штучно-калькуляционное время.

Расчет производится по следующим формулам:

Тшт=t0+tB+tобс+tn, (1.14)

где

tВ - вспомогательное время на операцию составляет 15% от оперативного времени, мин

t0= t0j- основное время на операцию (машинное время). (мин.)

t0j- основное время на выполнение j перехода обработки элементарной поверхности.

, (1.15)

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9