Металлорежущие станки. С. С. Данильчик металлорежущие станки
 Скачать 2.9 Mb.
|
|
Выбор режимов резания Режимы резания при шлифовании назначаются по нормативам с учетом следующих факторов: а) свойств заготовки (материал, размеры и допуск на размер, требуемая шероховатость поверхности); б) типа и модели cтанка, его технической характеристики (мощ- ность электродвигателя, частота вращения шпинделя и наиболь- ший диаметр шлифовального круга, скорость движения заготов- ки, пределы подач и пр.). Для получения высокой точности (плоскостности и параллель- ности двух сторон) рекомендуется производить сначала черновое шлифование, а затем чистовое с каждой стороны поочередно. На черновую обработку отводится 75–80 % припуска, а шлифование необходимо проводить на режимах, обеспечивающих получение точности детали на 1–2 квалитета ниже точности, требуемой по чер- тежу. Число рабочих ходов при черновом и чистовом шлифовании 111 зависит от снимаемого припуска. Причем вертикальная подача на последний чистовой проход назначается не более 0,01 мм. Режимы шлифования назначаются в следующем порядке: опре- деляется окружная скорость круга V к ,назначается поперечная пода- ча S п , скорость стола (продольная подача) S пр и вертикальная подача на глубину шлифования S в . Окружная скорость шлифовального круга определяется по формуле к , 60 1000 Dn V м/с, где D – наружный диаметр круга, мм; n – частота вращения круга (по паспорту станка), мин –1 Поперечная подача S п выбирается в зависимости от требуемой шероховатости обработанной поверхности по табл. 8.6 и сопостав- ляется с возможными подачами станка по его технической харак- теристике. Таблица 8.6 Поперечная подача при плоском шлифовании Ra, мкм Высота круга T, мм, до 20 32 40 50 63 80 S п , мм/ход стола 3,2 и более 2,5 1,25 0,63 16 12 8 3–5 26 19 12,5 8 32 24 16 10 40 30 20 12,5 50 38 25 16 64 48 32 20 Скорость стола с заготовкой S пр (продольная подача) и верти- кальная подача S в назначаются в зависимости от материала заготов- ки, поперечной подачи и припуска на обработку (табл. 8.7). Вели- чина S в уточняется поправочным коэффициентом К в зависимости от точности обработки по табл. 8.8. 112 Таблица 8.7 Скорость перемещения стола и вертикальная подача при плоском шлифовании Материал детали Скорость перемеще- ния стола S пр , м/мин, до Припуск на обра- ботку h, мм, до Поперечная подача на ход S п , мм, до 8 12 S в , мм/ход Чугуны 5 0,17 0,25 0,35 0,137 0,168 0,210 0,093 0,115 0,140 Стали конструкцион- ные углеродистые и легированные с HRC до: 28 (HB270) 32 40 48 56 свыше 60 6,3 8 10 12,5 16 20 0,17–0,5 0,17–0,5 0,17–0,5 0,17–0,5 0,17–0,5 0,25–0,7 0,108–0,210 0,085–0,168 0,069–0,137 0,055–0,109 0,045–0,087 0,042–0,086 0,073–0,140 0,057–0,113 0,045–0,091 0,036–0,073 0,028–0,057 0,028–0,056 Сталикоррозионно- стойкие, жаропроч- ные, быстрорежущие 25 0,25–0,7 0,034–0,067 0,022–0,045 Продолжение табл. 8.7 Материал детали Скорость перемеще- ния стола S пр , м/мин, до Припуск на обра- ботку h, мм, до Поперечная подача на ход S п , мм, до 18 27 S в , мм/ход Чугуны 5 0,17 0,25 0,35 0,062 0,076 0,095 0,041 0,058 0,063 113 Окончание табл. 8.7 Материал детали Скорость перемеще- ния стола S пр , м/мин, до Припуск на обра- ботку h, мм, до Поперечная подача на ход S п , мм, до 18 27 S в , мм/ход Стали конструкцион- ные углеродистые и легированные с HRC до: 28 32 40 48 56 свыше 60 6,3 8 10 12,5 16 20 0,17–0,5 0,17–0,5 0,17–0,5 0,17–0,5 0,17–0,5 0,25–0,7 0,048–0,097 0,038–0,076 0,031–0,060 0,024–0,048 0,018–0,038 0,020–0,098 0,032–0,064 0,025–0,051 0,021–0,041 0,017–0,032 0,013–0,025 0,013–0,029 Сталикоррозионно- стойкие, жаропроч- ные, быстрорежущие 25 0,25–0,7 0,015–0,031 0,009–0,021 Таблица 8.8 Поправочный коэффициент Кна подачу при плоском шлифовании Материал детали Точность обработки, мм 0,02 0,03 0,05 0,08 Стали конструкционные угле- родистые и легированные 0,65 0,80 1,00 1,25 Стали коррозионностойкие 0,29 0,36 0,45 0,56 Жаропрочные сплавы 0,10 0,12 0,15 0,19 Чугуны и медные сплавы 1,00 1,3 1,60 1,90 Для определения возможности осуществления процесса шлифова- ния по выбранным режимам резания нужно найти величину мощно- сти, необходимой для вращения шлифовального круга. Мощность, затрачиваемая на резание, определяется по эмпирической формуле: 114 рез пр в п , r x y N N C S S S кВт, где C N – постоянный коэффициент; , , r x y – показатели степени, выбираются по табл. 8.9; S пр – скорость заготовки, м/мин; S в – вертикальная подача (на глубину), мм/ход; S п – поперечная подача, мм/ход. Таблица 8.9 Значение коэффициента и показателей степени в формуле мощности Обрабатываемый материал Шлифовальный круг Коэффициент и показатель степени Зернистость Твердость C N r x y Сталь незакаленная 50 СМ2 С1 СТ2 0,52 0,59 0,68 1 0,8 0,8 Сталь закаленная 50–40 М3-С1 0,53 0,8 0,65 0,7 Достаточность мощности электродвигателя определяется из сле- дующего условия: N рез < N эл. дв. η, где N рез – мощность, затрачиваемая на резание, кВт; N эл. дв – мощность электродвигателя шпинделя, кВт; η – КПД станка (η = 0,95). При недостаточности мощности электродвигателя для вращения шлифовального круга следует уменьшить S пр и величину подачи. Основное время шлифования периферией круга на плоскошлифо- вальном станке с прямоугольным столом вычисляется по формуле расч o м п , B h t n tS мин, 115 где В расч – расчетная ширина шлифования, мм; h – припуск на обработку, мм; n м – число ходов стола в минуту; t –глубина шлифования или вертикальная подача. Расчетная ширина шлифования расч к 5, B В B мм, где В – ширина заготовки, мм; В к – высота круга, мм. Число ходов стола при подаче на одинарный ход пр м 1000 , S п L ход/мин, где L –расчетная длина шлифования, мм: 20 L l мм; где l –длина заготовки, мм. Контрольные вопросы 1. Какое назначение плоскошлифовальных станков? Какая точ- ность и шероховатость обработанной поверхности достигается при плоском шлифовании? 2. Какие движения исполнительных органов станка необходимы для плоского шлифования? 3. Назовите основные части станка и их назначение. 4. Как крепится заготовка на шлифовальном станке? 5. Покажите на кинематической схеме станка цепи главного движения и подач. 6. Из каких абразивных материалов может состоять шлифоваль- ный круг? Как они маркируются? 7. Как влияет зернистость абразива на качество шлифованной поверхности? 8. Что называется твердостью шлифовального круга и как она влияет на процесс шлифования? 9. Что характеризует структура шлифовального круга и как она подбирается? 116 Лабораторная работа № 9 УСТРОЙСТВО И НАСТРОЙКА ЗУБОДОЛБЕЖНОГО СТАНКА МОДЕЛИ 5B12 Цель работы: ознакомиться с устройством и кинематикой стан- ка; изучить порядок его настройки для нарезания прямозубого ци- линдрического колеса. Оборудование, приспособления, инструмент 1. Зубодолбежный станок модели 5BI2. 2. Долбяк, заготовки зубчатого колеса. 3. Монтажный инструмент. Задание 1. Изучить устройство станка. 2. Рассмотреть кинематические цепи, по которым осуществля- ются рабочие движения инструмента и заготовки, записать расчет- ные перемещения и уравнения кинематического баланса цепей, вы- вести формулы настройки. 3. Выполнить расчет настройки для нарезания прямозубого ко- леса с заданными в табл. 9.1 параметрами. 4. Установить на станке долбяк, заготовку, сменные колеса гитар и под руководством лаборанта нарезать зубчатое колесо. Таблица 9.1 Данные для расчета настройки зубодолбежного станка № вари- анта Параметры нарезаемого колеса Число зубьев долбяка z д Режимы резания Модуль m, мм Число зубьев z Ширина венца b, мм Скорость резания V, м/мин Круговая подача S кр , мм/дв. ход 1 2 3 4 5 6 7 1 3 31 15 25 20 0,4 2 2,5 45 18 30 18 0,4 117 Окончание табл. 9.1 1 2 3 4 5 6 7 3 3 49 20 25 14 0,32 4 3,5 52 18 25 22 0,35 5 4 61 15 25 19 0,36 6 2 65 15 38 24 0,45 7 2 78 30 38 24 0,45 8 2 81 25 38 23 0,22 9 2 85 30 38 20 0,22 10 2 25 20 38 21 0,23 11 2,5 40 15 30 22 0,23 12 2,5 35 25 30 23 0,24 13 2 90 20 38 24 0,24 14 2 95 25 38 24 0,25 15 2 104 30 38 25 0,25 Содержание отчета Отчет должен содержать: название и цель работы; перечень применяемого оборудования, инструментов и при- способлений; индивидуальное задание; расчетные перемещения конечных звеньев, уравнения кинема- тического баланса и формулы настройки органов настройки цепей главного движения, деления и подач; расчет передаточных отношений органов настройки, подбор гитар сменных зубчатых колес, проверку на сцепляемость, обосно- вание выбора кулачка врезания. Назначение и основные узлы станка модели 5В12 Станок предназначен для нарезания методом обкатки прямозу- бых цилиндрических колес наружного и внутреннего зацепления, блоков колес, зубчатых секторов и пр. 118 Техническая характеристика станка модели 5В12 приведена ниже. Модуль нарезаемых зубьев колес, мм 1–4 Диаметр обрабатываемых колес наружного зацепления, мм 2–208 Наибольший диаметр колес внутреннего за- цепления, мм 220 Наибольшая ширина нарезаемого колеса, мм: – наружного зацепления – внутреннего зацепления 50 30 Наибольший ход штосселя, мм 55 Наибольший отход стола от режущей кромки инструмента, мм 0,5 Число двойных ходов долбяка, дв. ход/мин 200; 315; 425; 600 Пределы круговых подач, мм/дв. ход 0,1–0,46 Мощность электродвигателя главного движе- ния, кВт 1,7 На рис. 9.1 представлена схема зубодолбежного станка. Станок состоит из трех жестко соединенных между собой станин (А, Б и В). В нижней станине (А) расположены главный электродвигатель, ре- менная передача которого закрыта кожухом (З), шкаф электрообо- рудования (Е) и насос (Ж) для подачи охлаждающей жидкости. В станине расположены также резервуары для масла. В средней станине (Б) размещены механизмы перемещения стола (Д) и гидро- зажима. В верхней станине (В) находятся кривошипно-шатунный механизм, механизмы реверсирования суппорта и переключения кулаков врезания. По направляющим станины перемещается суп- порт (Г). Под крышками с левой стороны станины расположена ги- тара круговых подач, с правой – сменные колеса гитары деления. В верхней части станины имеется панель управления. 119 Рис. 9.1. Общий вид и органы управления станка модели 5В12 Кинематика станка Структурная схема станка – условное изображение кинемати- ческих связей между исполнительными звеньями и связей этих зве- ньев с источником движения станка. На рис. 9.2 условными изоб- ражениями показываются только конечные звенья цепей, а кинема- тические связи между ними обозначаются штриховой линией, их органы настройки – ромбом. Конечными звеньями являются заго- товка, вращающаяся в направлении B1, долбяк, совершающий дви- жение в направлениях B2 и П. Органами настройки являются ременная передача со ступенча- тыми шкивами, гитара деления, гитара круговых подач, передаточ- ные отношения которых обозначены р , i д , i п i соответственно. 120 Рис. 9.2. Структурная схема зубодолбежного станка Станок содержит цепи главного движения, деления, круговых и радиальных подач (рис. 9.3). Рис. 9.3. Кинематическая схема станка модели 5В12 121 Кинематическая цепь главного движения связывает вращение вала электродвигателя эл. дв ( 950 n мин –1 ) с возвратно-поступатель- ным движением долбяка через клиноременную передачу, криво- шипно-шатунный механизм (кривошипный диск 2, шатун 3, коро- мысло 4 с зубчатым сектором), круговую рейку и штоссель 1. Расчетные перемещения конечных звеньев цепи: n об. эл. двигателя → n дв. ходов долбяка. Уравнение кинематического баланса цепи: р 950 , i n где р i – передаточное отношение клиноременной передачи; n – число двойных ходов штосселя. Формула настройки цепи будет иметь вид р 950 n i Клиноременная передача имеет четыре ступени с передаточны- ми отношениями р i = 0,21; 0,33; 0,45; 0,63. Число двойных ходов долбяка определяется в зависимости от за- данной скорости резания V (м/мин) и длины хода долбяка L по формуле расч 1000 2 V n L (9.1) Длина рабочего хода долбяка рассчитывается по формуле 2 , L b k где b – ширина зубчатого венца нарезаемого колеса, мм; k – величина подхода и перебега долбяка в конце рабочего и хо- лостого ходов; k = 3–5 мм. 122 По расчетному числу двойных ходов расч n подбирают ближай- шее действительное значение n по паспорту станка. Кинематическая цепь деления (обкатки) связывает вращение долбяка с вращением стола через червячную передачу 90 , 1 зубча- тые колеса 64 35 64 72 , , , , 35 64 72 64 гитару деления , a c b d зубчатые колеса 52 74 44 35 80 , , , , 74 44 35 80 39 и червячную передачу 1 120 При повороте долбяка на угол, соответствующий одному его зу- бу, заготовка должна также повернуться на один зуб, т. е. расчетные перемещения конечных звеньев цепи: д 1 z об. долбяка → 1 z об. заготовки. Уравнение кинематического баланса цепи деления: д 1 90 64 35 64 72 52 74 44 35 80 1 1 , 1 35 64 72 64 74 44 35 80 39 120 a c z b d z откуда формула настройки гитары деления будет д д , z a c i b d z (9.2) где д z – число зубьев долбяка; z – число зубьев нарезаемого колеса. Кинематическая цепь круговых подач связывает механизм воз- вратно-поступательного движения долбяка с вращением долбяка. Круговая подача кр S представляет собой длину дуги по делитель- ной окружности долбяка, на которую он повернется за один двой- ной ход. Одному двойному ходу долбяка соответствует один оборот кривошипного диска 2. Движение от диска 2 будет передаваться 123 на штоссель с долбяком по цепи: червячная передача 4 , 50 сменные колеса гитары подач 1 1 , a b зубчатые передачи 64 72 64 35 , , , 72 64 35 64 и чер- вячная передача 1 90 Расчетные перемещения конечных звеньев цепи: 1 дв. ход долбяка → кр , S мм/дв. ход. Уравнение кинематического баланса цепи: 1 д кр 1 4 64 72 64 35 1 1об. диска 50 72 64 35 64 90 a mz S b Формула настройки цепи кр 1 1 д 1125 , п S a i b mz (9.3) где m – модуль долбяка, мм; д z – число зубьев долбяка. Условие сцепляемости зубчатых колес гитары круговых подач: 1 1 110. a b Кинематическая цепь радиальных подач связывает вращение кулака врезания 6 с вращением заготовки через червячную пере- дачу 100 , 1 тройной блок ( 28 48 или 41 35 или 48 28 ), зубчатые передачи 80 52 74 44 35 80 , , , , , 40 74 44 35 80 39 и червячную передачу 1 120 Расчетные перемещения конечных звеньев цепи: 1 об. кулачка → n об. стола. 124 Уравнение кинематического баланса цепи: 28 48 100 41 80 52 74 44 35 80 1 1 об. кулачка об. стола. 1 35 40 74 44 35 80 39 120 48 28 n Зубчатые колеса могут нарезаться на станке за один, два или три прохода. Число проходов выбирается в зависимости от твердости обрабатываемого материала, требуемой точности обработки и вели- чины модуля нарезаемого колеса. Чем тверже материал, больше модуль и выше точность, тем больше выбирается число проходов. Для этого устанавливают плоские одно-, двух-, трехпроходные ку- лаки. За один оборот кулака стол поворачивается на 1,3 оборота (при однопроходном кулаке), на 2,6 оборота (при двухпроходном кулаке) или на 3,8 оборота (при установленном трехпроходном кулаке). Следовательно, врезание долбяка (радиальная подача) на задан- ную высоту зуба осуществляется плоским кулаком 6 (см. рис. 9.3). На кулаке (рис. 9.4) имеется участок врезания вр ( 90 ), про- филь которого очерчен по спирали Архимеда, и участки обкатки, очерченные по окружности и составляющие разные углы в зависи- мости от числа проходов при нарезании колеса. а б в Рис. 9.4. Кулаки врезания 125 При нарезании колеса за один проход кулачок 6 (см. рис. 9.3), поворачиваясь на угол вр , действует на рейку 7, связанную с ка- реткой суппорта 8, перемещает долбяк по направлению к заготовке. Когда ролик рейки 7 окажется в точке 1 (см. рис 9.4, а), врезание прекращается. При дальнейшем вращении кулака на угол 1 про- исходит обкатка, а заготовка за это время совершит один оборот. Для этого в цепи радиальных подач колесо z 48 вводится в зацеп- ление с колесом z 28 тройного блока. Когда ролик рейки 7 дости- гает точки 2 кулака, а затем попадает во впадину, то каретка с дол- бяком под действием пружины 9 (см. рис. 9.3) отойдет от заготовки и станок автоматически останавливается. При установке двухпро- ходного кулака в зацепление вводятся колеса 41 35 После врезания за время поворота кулака на угол 2 (см. рис. 9.4, б) заготовка со- вершит один оборот, затем в точке 2 осуществляется дополнитель- ное врезание долбяка на величину 0,4 мм, и снова за время поворота кулака на угол 2 заготовка повернется еще на один оборот. При обработке в три прохода в зацепление вводятся колеса 48–28. После врезания поворот кулака на угол 3 соответствует одному обороту заготовки. В точке 2 (см. рис. 9.4, в) происходит дополни- тельное врезание долбяка на величину 2,8 мм и снова поворот кула- ка на угол 3 , соответствующий одному обороту заготовки. В точ- ке 3 снова происходит врезание долбяка на величину 0,4 мм (чисто- вой проход), и за время поворота кулака на угол 3 заготовка совершит еще один оборот. Отвод стола с заготовкой от долбяка во время его холостого хода осуществляется от эксцентрика 10 (см. рис. 9.3) через толкатель и рычажную систему. Установка эксцентрика на одном валу с криво- шипным диском обеспечивает нужную синхронность отвода и под- вода стола с холостыми и рабочими ходами долбяка. |