количеством инструментов, используемых при выполнении операции (одно или многоинструментальная);

последовательностью работы инструментов при выполнении операции.

Определим структуры операций:

• 10 токарная с ЧПУ и 15 токарная с ЧПУ: одновременно обрабатывается одна заготовка, при выполнении операции используется несколько инструментов, работающих последовательно. Таким образом операции 10 и 15 токарные с ЧПУ являются одноместными, многоинструментными и последовательными;

• 35 и 40 шлифовальные: одновременно обрабатывается одна заготовка, при выполнении каждой операции используется один инструмент. Таким образом операции 35 и 40 шлифовальные являются одноместными одноинструментными;

• 45 шлифовальная и 50 токарная: одновременно обрабатывается одна заготовка, при выполнении операции используется несколько инструментов, работающих последовательно. Таким образом операции 45 и 50 являются одноместными, многоинструментными и последовательными;

В таблице 2.4.1 приведена полная структура технологических операций (по переходам).

Таблица 2.4.1

Структура технологических операций

Выбор средств технологического оснащения

Средства технологического оснащения назначаем, исходя из базового техпроцесса, так как:

• модели станков обеспечивают выполнение технологических операций, так как габаритные размеры заготовки, схемы базирования заготовки, размеры обрабатываемых поверхностей и требования к точности заготовки выполняются;

• станочные приспособления материализуют теоретические схемы базирования заготовки, принятые на операциях, с помощью приспособлений реализуются структуры технологических операций, обеспечивают заданную точность обработки независимо от квалификации станочника, удобны в работе, быстродействующие и механизированные, недорогие и технологичные в эксплуатации и ремонте;

• режущие инструменты соответствуют методам обработки, конфигурациям и расположениям поверхностей, марки инструментальных материалов режущих частей соответствуют виду и марке обрабатываемого материала заготовки и видам обработки, геометрические параметры режущей части инструментов соответствуют физико-механическим характеристикам материала заготовки;

• средства контроля обеспечивают надлежащее качество технического контроля при выполнении технологических операций и при производстве приемочного контроля изделия.

Таблица 2.4.2

Средства технологического оснащения

N оп	Название	СТО
		Оборудование	Оснастка
			Режущий инструмент	Мерительный инструмент и приспособления	Станочные приспособления
05	Заготовительная	Отрезной станок КМ-502
10	Токарная с ЧПУ	Токарный с ЧПУ SD-610	1)Сверло твердосплавное с цилиндрическим хвостовиком из Т5К10 ГОСТ 22735-77; 2)резцы проходные сборные с углом в плане j =91° с пластинами 25х25х20 из Т5К10 (ОСТ 2И10-1-83); 3)резцы расточные цельные с углом в плане j =95° из Т5К10 (ГОСТ 18063-72)	Штангенциркуль ТУ 2-034-3011-83, калибры-пробки ГОСТ 24853-81	Патрон трехкулач-ковый самоцентрирующий спирально-реечный ГОСТ 2675-80
15	Токарная с ЧПУ	Токарный с ЧПУ Quick-Turn-10N	1)Резцы проходные сборные с углом в плане j =91° с пластинами 20х20х20 из Т5К10 (ОСТ 2И10-1-83); 2) резцы расточные цельные с углом в плане j =95° из Т5К10 (ГОСТ 18063-72)	Штангенциркуль ТУ 2-034-3011-83, гладкие калибры-пробки, ГОСТ 24853-81	Патрон трехкулач-ковый самоцентрирующий клиновой ГОСТ 24351-80
20	Термическая обработка	Индукционная печь
25	Очистная	Очистная установка ОУ6-В
30	Контрольная	Контрольный стол
35	Шлифовальная	Плоскошлифовальный станок ОШ2А26	Круг шлифовальный ПП 80х40х20; 24А 25-Н СМ2 М1 А ГОСТ 2424-83	Микрометр рычажный МР по ГОСТ 4381-80	Приспособление специальное
40	Шлифовальная	Универсально-шлифовальный станок 1000U	Круг шлифовальный ПП 200х32х20; 24А 25-Н С2 М1 А ГОСТ 2424-83	Микрометр рычажный МР по ГОСТ 4381-80	Патрон мембранный ГОСТ 16157-70
45	Шлифовальная	Универсально-шлифовальный станок 1000U	Круг шлифовальный П 20х25х10; 24А 25-Н С2 М1 А ГОСТ 2424-83	Датчик активного контроля БВ-410	Патрон мембранный ГОСТ 16157-70
50	Токарная	Токарно-винторезный станок SUI-50	1) резцы проходные сборные с углом в плане j =91°с пластинами 25х25х20 из КНБ (эльбора) 2) резцы расточные цельные с углом в плане j =95°) из КНБ (эльбора) (ГОСТ 18063-72);	Датчик активного контроля БВ-410	Патрон трехкулач-ковый самоцентрирующий клиновой ГОСТ 24351-80
55	Гидродробеструйная	Гидродробеструйная установка
60	Термическая обработка	Индукционная печь
65	Слесарная	Верстак
70	Контрольная	Контрольный стол		Калибры-пробки, ГОСТ 24853-81, профилограф-профилометр мод.А1, ГОСТ 19299-73, микротвердомер, проверочный лекальный плоский угольник ГОСТ 3749-77; спец. приспособление для контроля радиального биения отверстия.

Расчет операционных размеров

Операционный размер – размер обрабатываемой поверхности, предписанный к выполнению на рассматриваемой операции (переходе).

Значение операционного размера не должно выходить за пределы наименьшего и наибольшего допустимых, разница между которыми равна технологическому допуску. Операционные размеры определяют с помощью операционных припусков на обработку поверхности.

На самую точную поверхность определим припуски расчетно-аналитическим методом, разработанным В.М. Кованом [11]. Согласно этому методу величина минимального припуска должна быть такой, чтобы при его снятии устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предыдущих технологических переходах, а также погрешность установки заготовки, возникающая на выполняемом переходе. На остальные поверхности припуски назначаем табличным способом по [11].

Расчет операционных припусков и размеров выполним на диаметр 2Б (поверхность 6). Данная поверхность является формообразующей при холодной объемной штамповке. В таблицу 2.4.3 внесем все данные по технологическим переходам на обработку 2Б, а также рассчитанные припуски.

Таблица 2.4.3

Расчет припусков на обработку диаметра 2Б (Æ25,89^+0,013)

Технологи-ческие переходы	Элементы припуска, мкм				Расчетный припуск 2Zmin, мм	Расчетный размер Dр, мм	Допуск Td, мм	Предельные размеры заготовки		Предельные припуски, мкм
	Rz	h	DS	eу				Dmax	Dmin	2Zmax

	2Zmin
Прокат	80	100	791	110	-	-	-	-	-	-	-
Сверление	50	50	80	90	2×0,9785	24,792	0,21	24,79	24,58	3,08	1,99
Растачивание получистовое	25	25	60	90	2×0,2205	25,233	0,13	25,23	25,10	0,52	0,44
Растачивание чистовое	5	10	40	70	2×0,158	24,792	0,052	25,549	25,497	0,397	0,319
Шлифование чистовое	3,2	5	20	70	2×0,0955	25,740	0,033	25,740	25,707	0,210	0,191
Растачивание тонкое	2,5	5	10	-	2×0,0815	-	0,013	25,903	25,890	0,183	0,163
Итого										4,39	3,103

Определим значение минимального припуска после каждой операции по формуле:

, (2.4.4)

где R_z ^i-1 , h ^i-1,мм – высота неровностей и дефектный слой, образовавшиеся на обрабатываемой поверхности при предыдущей обработке;

D_i-1 ,мм- суммарное значение пространственных отклонений;

e_уi,мм - погрешность установки.

Значения составляющих формулы (2.4.4) выбираем из [13].

Качество поверхности проката: R_z = 80 мкм, h = 100 мкм.

Качество поверхности после механической обработки:

1) сверление: R_z = 50 мкм, h = 50 мкм;

2) растачивание получистовое: R_z = 25 мкм, h = 25 мкм;

3) растачивание чистовое: R_z = 5 мкм, h = 10 мкм;

4) шлифование чистовое: R_z = 3,2 мкм, h = 5 мкм;

5) растачивание тонкое: R_z = 2,5 мкм, h = 2,5 мкм.

Суммарное значение пространственных отклонений определим по формуле:

(2.4.5)

где D_к.о. –общая кривизна заготовки (учитывается на первой операции механической обработки);

D_см - величина смещения заготовки, т.к. обработка ведется в патроне за величину смещения принимаем отклонение от соосности.

Общая кривизна заготовки:

(2.4.6)

где D_к.о. – удельная изогнутость и коробление заготовки, мкм/мм;

l – длина заготовки, мм.







Погрешность установки для однопозиционной обработки:

(2.4.7)

где e_б – погрешность базирования;

e_з – погрешность закрепления.

Так как при обработке диаметра 2В измерительные и технологические базы совпадают, погрешность базирования e_б = 0 при всех установках заготовки.





Полученные рассчитанные значения элементов припуска внесем в графу табл. 2.4.3 «Элементы припуска».











Рассчитанные припуски запишем в графе «Расчетный припуск».

Определим расчётные размеры для каждой операции, кроме первой (так как отверстие предварительно в заготовке не делается).

Для диаметра Æ25,89: D_6min = 25,890 мм, D_6max = 25,993 мм.

Для последнего перехода расчетный диаметр равен:

(2.4.8)



Для остальных переходов:









Полученные результаты внесем в графу «Расчетный размер». Допуски, взятые с плана изготовления, заносим в графу «Допуск» табл. (2.4.3).

Наибольшие предельные размеры получаются по расчетным размерам, округленным до точности допуска соответствующего перехода:





Наименьшие предельные размеры:

(2.4.9)











Полученные значения заносим в графу «Предельные размеры заготовки» табл. 2.4.3 (так как в заготовке нет отверстия, следовательно нет ,и ).

Определим минимальные значения припусков по формуле:

(2.4.10)











Определим максимальные значения припусков по формуле:

(2.4.11)











Полученные значения заносим в графу «Расчетный припуск» табл. 2.4.3.

Общий номинальный припуск:

(2.4.12)

где Z_{о min} – общий минимальный припуск; Z_{о min} =3,103мм;

В_з – верхнее отклонения поля допуска размера на заготовке, В_з = 0,65 мм;

В_д - верхнее отклонения поля допуска размера на детали, В_д = 0,013 мм;



Проверим правильность выполнения расчетов:











Все расчеты выполнены верно, в завершение построим схему расположения припусков и операционных размеров на обработку отверстия Æ25,89^+0,013(рис.2.4.1).

Схема расположения припусков и операционных размеров на обработку отверстия Æ25,89^+0,013



Рис. 2.4.1

На остальные поверхности припуски назначим по [11], на поверхности 7…10 припуски те же, что и на 6, т.к. эти поверхности имеют одинаковую точность и все вместе представляют собой так называемую «фигуру» нижней части матрицы штампа.

Расчетные и табличные припуски запишем в таблицу 2.4.3.

Таблица 2.4.3

Расчетные и табличные припуски

Поверхность	Размер, мм	Припуск, мм		Допуск, мм
		табличный	расчетный
1	92,3±0,03	5,78	-	±1,1
2	Æ85,6-0,022	5,78	-	±1,1
3	R0,5	-	-
4	Æ82,2-0,022	5,78	-	±1,1
5	92,3±0,03	5,78	-	±1,1
6	Æ25,89+0,013	4,20	3,766
7	Æ27,86+0,013	4,20	3,766
8	Æ36,8+0,016	4,20	3,766
9	Æ57,2+0,016	4,60	3,766
10	Æ80,6+0,019	4,60	3,766

Выбор режимов резания

Расчет режимов резания выполним табличным способом [14] для операций 10,20,35,40,45,50 для операции 15– по эмпирическим зависимостям [9].

Операция 10 токарная с ЧПУ.

Установ А, переходы 1,2; установ Б переходы 1,2 (наружное точение):

а) глубина резания: t = 3 мм;

б) подача на оборот:

S_о=S_От×К_Sо, (2.4.13)

где S_От - табличная подача на оборот, S_ОT= 0,57 мм/об;

К_Sо – общий поправочный коэффициент на подачу:

К_Sо = К_Sп×К_Sи×K_Sф×K_Sз×K_Sж×K_Sм, (2.4.14)

где К_Sп - коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности (корка), К_Sп = 0,8;

К_Sи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, К_Sи = 1,0;

K_Sф– коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности,

К_Sф = 1,0;

K_Sз– коэффициент, учитывающий влияние закалки, К_Sз = 0,5;

K_Sж– коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, К_Sж=0,85;

K_Sм– коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали; К_Sм = 1,07;

S_о= 0,57×0,8×1,0×1,0×1,0×0,85×1,07 = 0,41 мм/об.

в) скорость резания:

V = V_т×K_v, (2.4.15)

где V_т – табличное значение скорости резания, V_т = 225 м/мин;

K_V – общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания:

K_v = K_Vм×K_Vи×K_Vm×K_Vж×K_Vп×K_Vо, (2.4.16)

где К_Vм – коэффициент обрабатываемости материала, К_Vм = 1,0;

К_Vи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, К_Vи = 1,1;

K_Vm– коэффициент, учитывающий вид обработки, К_Vm = 1,45;

K_Vж– коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы,

К_Vж = 0,85;

K_Vп– коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности, К_Vп = 0,85;

K_Vо– коэффициент, учитывающий влияние СОЖ, К_Vо = 1,0;

V = 225× 1,1×1,45×0,85×0,85×0,85×1,0 = 259 м/мин.

г) частота вращения шпинделя:

, (2.4.17)

где V – скорость резания, м/мин;

d – диаметр заготовки (инструмента), мм;

n = 1000×259/3,14×83 = 993 об/мин.

Принимаем значение частоты вращения шпинделя n =1000 об/мин.

Установ А, переход 3 (сверление):

а) глубина резания: t = 96 мм;

б) подача на оборот:

S_ОT= 0,44 мм/об;

К_Sо = К_Sl× K_Sж ×К_SиK_Sd×K_Sм , (2.4.18)

где К_Sl - коэффициент, учитывающий глубину сверления, К_Sl = 0,9;

K_Sж– коэффициент, учитывающий жесткость технологической системы, К_Sж=0,85;

К_Sи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, К_Sи = 1,0;

K_Sd– коэффициент, учитывающий тип обрабатываемого отверстия,

К_Sd = 1,0;

K_Sм– коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали; К_Sм = 1,0;

S_о= 0,44×0,9×0,85×1,0×1,0×1,0 = 0,34 мм/об.

в) скорость резания:

V = V_т×K_v, (2.4.19)

где V_т – табличное значение скорости резания, V_т = 96 м/мин;

K_V – общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания:

K_v = K_Vм×K_Vи×K_Vd×K_Vo×K_Vт×K_Vl, (2.4.20)

где К_Vм – коэффициент обрабатываемости материала, К_Vм = 1,0;

К_Vи– коэффициент, учитывающий материал инструмента, К_Vи = 1,1;

K_Vd– коэффициент, учитывающий вид обработки, К_Vd = 0,9;

K_Vo– коэффициент, учитывающий условия обработки, К_Vo = 1,0;

K_Vm– коэффициент, учитывающий стойкость инструмента, К_Vm = 1,0;

K_Vl– коэффициент, учитывающий длину сверления, К_Vl = 0,95;

V = 96× 1,0×1,1×0,9×1,0×1,0×0,95 = 82 м/мин.

г) частота вращения шпинделя:

n = 1000×82/3,14×88 = 314 об/мин.

Принимаем значение частоты вращения шпинделя n =315 об/мин.

Установ Б, переход 3 (растачивание):

а) глубина резания: t = 2 мм;

б) подача на оборот:

S_ОT= 0,41 мм/об;

К_Sп = 0,8; К_Sи = 1,0; К_Sф = 1,0; К_Sз = 1,0; К_Sж=0,85; К_Sм = 1,07;

S_о= 0,41×0,8×1,0×1,0×1,0×0,85×1,07 = 0,29 мм/об.

в) скорость резания:

V_т = 225 м/мин;

К_Vм = 1,0; К_Vи = 1,1; К_Vm = 1,45; К_Vж = 0,85; К_Vп = 0,85; К_Vо = 1,0;

V = 225× 1,1×1,45×0,85×0,85×0,85×1,0 = 259 м/мин.

г) частота вращения шпинделя:

n = 1000×259/3,14×86 = 993 об/мин.

Принимаем значение частоты вращения шпинделя n =1000 об/мин.

Операция 35 шлифовальная.

Переход 1 (плоское шлифование):

а) глубина резания: t = 0,001 мм;

б) поперечная подача:

S_В=S_Вт×К_SВ, (2.4.21)

вертикальная подача:

S_t=S_tт×К_St, (2.4.22)

K_SB (K_St) = K_M×K_Н×K_В×K_D×K_T×K_lT K_l, (2.4.23)

где S_Вт – табличное значение вертикальной подачи;

S_tт – табличное значение поперечной подачи;

K_м– коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали;

К_м = 1,0;

К_Н - коэффициент, учитывающий ширину детали, К_Н =0,63;

К_В– коэффициент, учитывающий диаметр шлифовального круга, К_В = 0,5;

К_D– коэффициент, учитывающий диаметр шлифовального круга, К_D = 0,5;

K_T – коэффициент, учитывающий стойкость круга K_T = 0,74;

K_lT – коэффициент, учитывающий точность обработки, K_lT = 0,75;

K_l – коэффициент, учитывающий длину обрабатываемой поверхности, K_l =0,85;

K_SB (K_SB) = 1,0×1,0×0,63×0,5×0,74×0,75 ×0,85=0,15

S_В=0,004×0,15=0,001мм.

S_t=0,013×0,15=0,002 мм.

в) скорость резания:

V= 30 м/с.

Операция 40 шлифовальная.

Переход 1 (круглое наружное шлифование):

а) глубина резания: t = 0,001 мм;

б) радиальная подача:

S_t=S_tТ×К_St, (2.4.24)

K_St = K_M×K_R×K_D× K_Vк× K_T×K_lT K_h, (2.4.25)

где K_м– коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали;

К_м = 1,0;

К_R - коэффициент, учитывающий ширину детали, К_Н =0,85;

К_D– коэффициент, учитывающий диаметр шлифовального круга, К_D = 0,42;

K_Vк – коэффициент, учитывающий скорость круга, K_Vк = 1,0;

K_T – коэффициент, учитывающий стойкость круга, K_T = 0,74;

K_lT – коэффициент, учитывающий точность обработки, K_lT = 0,75;

K_h – коэффициент, учитывающий припуск на обработку, K_h =1,16;

K_St = 1,0×0,85×0,42×0,74×0,7×1,16 =0,21.

S_t=0,003×0,21=0,001 мм.

в) скорость резания:

V= 30 м/с.

г) частота вращения шпинделя:

n = 1000 об/мин.

Операция 45 шлифовальная.

Переход 1(внутреннее шлифование):

а) глубина резания: t = 0,005 мм;

б) радиальная подача:

S_В=S_Вт×К_SВ, (2.4.26)

продольная подача:

S_t=S_tт×К_St, (2.4.27)

K_SB (K_St) = K_M×K_D× K_T ×K_Vк× K_h ×K_lT , (2.4.28)

где S_Вт – табличное значение радиальной подачи;

S_tт – табличное значение продольной подачи;

K_м– коэффициент, учитывающий материал обрабатываемой детали;

К_м = 1,0;

К_D– коэффициент, учитывающий диаметр шлифовального круга, К_D = 1,0;

K_T – коэффициент, учитывающий стойкость круга K_T = 0,74;

K_Vк – коэффициент, учитывающий скорость круга, K_Vк = 1,0;

K_h – коэффициент, учитывающий припуск на обработку, K_h =1,16;

K_lT – коэффициент, учитывающий точность обработки, K_lT = 0,75;

K_SB (K_SB) = 1,0×1,0×0,74×1,0×1,16×0,75 ×0,75=0,64

S_В=0,0075×0,64=0,005 мм.

S_t=0,0011×0,64=0,0007 мм.

в) скорость резания: V= 30 м/с.

г) частота вращения шпинделя: n = 1000 об/мин.

Операция 50 токарная.

Установ А, переходы 1,2,3,4; установ Б переходы 1,2,3,4 (наружное точение):

а) глубина резания: t = 0,1 мм;

б) подача на оборот:

S_ОT= 0,41 мм/об;

К_Sп = 1,0; К_Sи = 1,0; К_Sф = 1,0; К_Sз = 0,5; К_Sж=0,85; К_Sм = 1,07;

S_о= 0,41×1,0×1,0×1,0×0,5×0,85×1,07 = 0,19 мм/об.

в) скорость резания:

V_т = 296 м/мин;

К_Vм = 1,0; К_Vи = 1,1; К_Vm = 1,45; К_Vж = 0,85; К_Vп = 1,0; К_Vо = 1,0;

V = 296× 1,0× 1,1×1,45×0,85×1,0×1,0 = 472 м/мин.

г) частота вращения шпинделя:

n = 1000×472/3,14×86 = 1747 об/мин.

Принимаем значение частоты вращения шпинделя n =1750 об/мин.

Установ Б, переходы 5,6 (растачивание):

а) глубина резания: t = 0,1 мм;

б) подача на оборот:

S_ОT= 0,41 мм/об;

К_Sп = 1,0; К_Sи = 1,0; К_Sф = 1,0; К_Sз = 0,5; К_Sж=0,85; К_Sм = 1,07;

S_о= 0,41×1,0×1,0×1,0×0,5×0,85×1,07 = 0,19 мм/об.

в) скорость резания:

V_т = 296 м/мин;

К_Vм = 1,0; К_Vи = 1,1; К_Vm = 1,45; К_Vж = 0,85; К_Vп = 1,0; К_Vо = 1,0;

V = 296× 1,0× 1,1×1,45×0,85×1,0×1,0 = 472 м/мин.

г) частота вращения шпинделя:

n = 1000×472/3,14×86 = 1747 об/мин.

Принимаем значение частоты вращения шпинделя n =1750 об/мин.

Операция 15 токарная с ЧПУ.

Установ А, переходы 1,3; установ Б, переходы 1,3 (наружное точение):

а) глубина резания:

t = 0,3 мм.

б) подача на оборот:

S_О= 0,19 мм/об;

в) скорость резания:

, (2.4.29)

где С_V, m, x,y – коэффициент и показатели степени при обработке резцами;

T – стойкость инструмента, мин;

t – глубина резания, мм;

S – подача на оборот шпинделя, мм/об;

, (2.4.30)

где K_MV –коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

K_ПV –коэффициент, учитывающий состояние поверхности;

K_ИV –коэффициент, учитывающий материал инструмента.

.

.

г) частота вращения шпинделя:

n = 1000×132/3,14×86 = 488 об/мин.

Принимаем значение частоты вращения шпинделя n = 500 об/мин.

Установ А, переходы 2,4; установ Б, переходы 2,4 (наружное точение):

а) глубина резания:

t = 0,2 мм.

б) подача на оборот:

S_О= 0,19 мм/об;

в) скорость резания:

.

г) частота вращения шпинделя:

n = 1000×124/3,14×86 = 459 об/мин.

Принимаем значение частоты вращения шпинделя n = 450 об/мин.

Установ Б, переход 5 (растачивание):

а) глубина резания:

t = 0,3 мм.

б) подача на оборот:

S_О= 0,19 мм/об;

в) скорость резания:

.

г) частота вращения шпинделя:

n = 1000×132/3,14×86 = 488 об/мин.

Принимаем значение частоты вращения шпинделя n = 500 об/мин.

Установ Б, переход 6 (растачивание):

а) глубина резания:

t = 0,2 мм.

б) подача на оборот:

S_О= 0,19 мм/об;

в) скорость резания:

.

.

г) частота вращения шпинделя:

n = 1000×124/3,14×86 = 459 об/мин.

Принимаем значение частоты вращения шпинделя n = 450 об/мин.

Составим сводную таблицу по режимам резания:

Таблица 2.4.4

Сводная таблица по режимам резания

№	Название		№ перехода	Глубина резания t, мм	Стойкость инструмента T, мин	Подача на оборот So, мм/об	Минутная подача , мм/мин	Скорость резания V, м/мин		Частота вращения шпинделя n, об/мин
10	Токарная с ЧПУ Установ А		1	3	60	0,41	410	259		1000
			2	3	60	0,41	410	259		1000
			3	96	45	0,34	340	82		315
10	Токарная с ЧПУ Установ Б	1		3	60	0,41	410		259		1000
		2		3	60	0,41	410		259		1000
		3		2	60	0,29	290		259		1000
15	Токарная с ЧПУ Установ А	1		0,3	45	0,19	95		132		500
		2		0,2	45	0,19	85,5		124		450
		3		0,3	45	0,19	95		132		500
		4		0,2	45	0,19	85,5		124		450
15	Токарная с ЧПУ Установ Б	1		0,3	45	0,19	95		132		500
		2		0,2	45	0,19	85,5		124		450
		3		0,3	45	0,19	95		132		500

	4		0,2	45	0,19	85,5		124		450
		5		0,3	45	0,19	95		132		500
		6		0,2	45	0,19	85,5		124		450
35	Шлифовальная	1		0,001	120	Поперечная подача 0,001 Вертикальная подача 0,002			30 м/с		1000
40	Шлифовальная	1		0,005	120	Радиальная подача 0,001			30 м/с		1000
45	Шлифовальная	1		0,	120	Поперечная подача 0,005 Радиальная подача 0,0007			30 м/с		1000
50	Токарная Установ А	1		0,1	60	0,19	332,5		472		1750
		2		0,1	60	0,19	332,5		472		1750
		3		0,1	60	0,19	332,5		472		1750
		4		0,1	60	0,19	332,5		472		1750
50	Токарная Установ Б	1		0,1	60	0,19	332,5		472		1750
		2		0,1	60	0,19	332,5		472		1750
		3		0,1	60	0,19	332,5		472		1750
		4		0,1	60	0,19	332,5		472		1750
		5		0,1	60	0,19	332,5		472		1750
		6		0,1	60	0,19	332,5		472		1750

Нормирование технологического процесса

Технологический процесс изготовления изделия должен выполняться с наиболее полным использованием технических возможностей средств производства при наименьших затратах времени и наименьшей себестоимости изделий. Для того чтобы оценить затраты времени, необходимо вести нормирование техпроцесса, т.е. иметь данные по нормам времени. Такими нормами могут быть только технически обоснованные нормы времени – установленные для определенных организационно-технических условий на выполнение части технологического процесса, исходя из полного и рационального использования технических возможностей средств технологического оснащения и с учетом передового производственного опыта.

При нормировании техпроцесса изготовлении вставки нижней воспользуемся аналитически-расчетным методом. Он предусматривает определение затрат времени на каждый элемент операции и на операцию в целом по заранее установленным, технически обоснованным нормативам времени и оптимальным режимам работы оборудования.

В серийном производстве, когда обработка заготовки идет периодически повторяющимися партиями, за норму времени принимают штучно-калькуляционное время:

( 2.4.31)

где Т_п.з. – подготовительно-заключительное время, мин;

n – объем партии запуска заготовок, n=4 шт;

Т_шт – штучное время, мин.

( 2.4.32)

где Т_о – основное технологическое время, мин;

Т_в – вспомогательное время, мин;

Т_об – время обслуживания, мин;

Т_пер – время перерывов в работе, мин.

Основное технологическое время – время, в течение которого происходит непосредственное воздействие инструмента на заготовку и изменение ее состояния. При станочной обработке:

( 2.4.33)

где L_р.х. – длина рабочего хода, мм;

i – число рабочих ходов;

S_мин – минутная подача инструмента, мм/мин.

( 2.4.34)

где l – длина обрабатываемого участка, мм;

l_вр – длина участка врезаемого инструмента, мм;

l_пер – длина участка перебега инструмента, мм.

Сумма основного и вспомогательного времени составляет оперативное время:

( 2.4.35)

При расчете основного технологического времени воспользуемся данными таблицы 2.4.4 , вспомогательное, время обслуживания, время перерывов, подготовительно-заключительное время назначаем по [15]. Штучно-калькуляционное время рассчитываем только на отдельные установы.

Операция 10 токарная с ЧПУ.

Установ А, переход 1:

Установ А, переход 2:

Установ А, переход 3:

Оперативное время на установ А:



Установ Б, переход 1:

Установ Б, переход 2:

Установ Б, переход 3:

Оперативное время на установ Б:



Штучно-калькуляционное время:











Операция 15 токарная с ЧПУ.

Установ А, переход 1:

Установ А, переход 2:

Установ А, переход 3:

Установ А, переход 4:

Оперативное время на установ А:



Установ Б, переход 1:

Установ Б, переход 2:

Установ Б, переход 3:

Установ Б, переход 4:

Установ Б, переход 5:

Установ Б, переход 6:

Оперативное время на установ Б:



Штучно-калькуляционное время:









Операция 35 шлифовальная.

( 2.4.36)

где n_2х – число двойных ходов стола в мин;

S_2х – подача на двойной ход стола, мм/дв;

К – коэффициент, учитывающий выхаживание и доводку при шлифовании

К = 1,2…1,5.

Q – число одновременно обрабатываемых деталей.

.

Штучно-калькуляционное время:











Операция 40 шлифовальная.

( 2.4.37)

где S_в – вертикальная подача, мм/об;

В_к – ширина шлифовального круга, мм;

n_Д – частота вращения детали, об/мин;

i – число проходов инструмента,

( 2.4.38)

где Z – припуск на сторону, мм.



Штучно-калькуляционное время:











Операция 45 шлифовальная.



Штучно-калькуляционное время:











Операция 50 токарная.

Установ А, переход 1:

Установ А, переход 2:

Установ А, переход 3:

Установ А, переход 4:

Оперативное время на установ А:



Операция 50 токарная.

Установ Б, переход 1:

Установ Б, переход 2:

Установ Б, переход 3:

Установ Б, переход 4:

Установ Б, переход 5:

Установ Б, переход 6:

Оперативное время на установ Б:



Штучно-калькуляционное время:











Операция 55 гидродробеструйная.

По [16]:

Штучно-калькуляционное время:











Операция 55 токарная (базовый вариант, рассчитывается для дальнейшего расчета экономической эффективности):



Штучно-калькуляционное время:











Занесем рассчитанные нормы времени в сводную таблицу технических норм времени:

Таблица 2.4.6

Сводная таблица технических норм времени

Номер и наименование операции, установа	То	Тв	ТоП	Тоб	Тпер	Тшт	Тп.з.	n	Тш.К.
Операция 10 токарная с ЧПУ	0,49 0,62	0,77 0,77	1,26 1,39	0,156	0,053	2,889	45,1	4	14,169
Операция 15 токарная с ЧПУ	1,44 4,72	1,01 1,01	2,45 5,73	0,573	0,164	8,917	45,1	4	20,197
Операция 35 шлифовальная	1,43	0,65	2,08	0,17	0,04	2,29	29,19	4	9,57
Операция 40 шлифовальная	1,96	0,7	2,66	0,24	0,05	2,95	29,37	4	10,29
Операция 45 шлифовальная	1,12	0,78	1,90	0,17	0,04	2,11	29,37	4	9,45
Операция 50 токарная	1,44 4,5	1,41 1,41	2,85 5,91	1,075	0,307	16,742	33,3	4	25,067
Операция 55 гидродробеструйная	3,0	1,30	4,30

0,3

0,09

4,69

20

4

9,69

Программирование токарной операции

Выполним разработку управляющей программы к станку Quick Turn 10-N для выполнения 6 перехода токарной операции с ЧПУ 15 по [17].

Управляющая программа для системы Н221-М для перехода 6 операции 15 имеет вид:

N061 G26 F106000 M03 S36 T106 (работа в приращениях на подаче 85,5 мм/мин при частоте вращения шпинделя n=450 об/мин резцом Т6)

N062 G01 Z-85000 (перемещение О_ит –28)

N063 X+500 Z-1160 (перемещение 28–29)

N064 X+19000 Z-6000 (перемещение 29–30)

N065 G03 X+2500 Z-2500 J-2500 (перемещение 30–31)

N066 G01 Z-10000 (перемещение 31–32)

N067 X+4105 Z-5000 (перемещение 32–33)

N068 Z-55000 (перемещение 33–34)

N069 X+1475 Z-2000 (перемещение 34–35)

N070 Z-13500 (перемещение 35–36)

N071 X-500 Z-500 (перемещение 36–37)

N072 Z-5000 (перемещение 37–38)

N073 X+12500 (перемещение 38–39)

N074 Z-183400 (перемещение 39–40)

N075 X-35000 (перемещение 40– О_ит)

N076 G40 (отмена коррекции)

N078 M005 (останов шпинделя)

N080 G25 X-999999 (возврат в ноль станка)

N081 G25 Z+999999 (возврат в ноль станка)

Проектирование технологических операций отражено в маршрутной и операционных картах, технологической наладке на операцию 15 токарную с ЧПУ, установ Б и операцию 55 гидродробеструйную: листы 05.М15.277.19.000, 05.М15.277.20.000.

2.5 ЛИНЕЙНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ на токарной операции

Задача раздела – определить оптимальные режимы резания на одном из технологических переходов токарной операции путем графического построения системы ограничений режимов.

Исходные данные

1. обрабатываемый материал – сталь Р6М5;

2. предел прочности материала инструмента ;

3. диаметр обрабатываемой поверхности – Æ83,6_-0,14 мм;

4. режущий инструмент – проходной резец (ОСТ 2И10-1-83); материал режущей части – Т5К10:

5. глубина резания – t = 0,3 мм;

6) оборудование – токарный с ЧПУ Quick Turn-10N:

6.1) мощность электродвигателя = 15 кВт;

6.2) Подача минимальная (минутная) = 3 мм/мин;

Подача максимальная (минутная) = 1200 мм/мин;

6.3) Частота вращения шпинделя минимальная = 36 об/мин;

Частота вращения максимальная = 3600 об/мин.

Операционный эскиз



Рис. 2.5.1

Расчет ограничений

1) Ограничение по кинематике станка

а) Рассчитаем ограничения, устанавливающие связь между расчетной подачей и кинематическими, соответственно минимальными и максимальными, возможностями станка:

> , ^мм/_об; (2.5.1)

; ; , ^мм/_об; ; ; ; ;

.

б) Рассчитаем ограничения, устанавливающие связь между скоростью резания и кинематическими, соответственно минимальными и максимальными, возможностями станка:

, (2.5.2)

; , ;

.

Ограничение по кинематике станка



Рис. 2.5.2

2) Ограничение по мощности привода главного движения

(2.5.3)

(2.5.4)

(2.5.5)









Ограничение по мощности привода главного движения



Рис. 2.5.3

3) Ограничение по температуре в зоне резания

(2.5.6)





Ограничение по температуре в зоне резания



Рис. 2.5.4

4) Ограничение по прочности инструмента



где – напряжения, возникающие в процессе обработки;

– предел прочности материала инструмента

, (2.5.7)

где K_s - коэффициент концентрации напряжений, K_s = 1.







Ограничение по прочности инструмента



Рис. 2.5.5

5)Ограничение по шероховатости поверхности



, (2.5.8)

где r – радиус при вершине резца, r = 1,5 мм.

.



Ограничение по шероховатости поверхности



Рис. 2.5.6

Целевая функция







Решение графическим методом

Система ограничений:



На графике лист 05М15.277.81 построим систему ограничений и целевую функцию.

Найдем оптимальную точку, т.е. ту, в которой целевая функция Z будет максимальной. Рассмотрим точки фигуры, наиболее удаленные от начала координат – точки А и В.

Определим их координаты:

т. А:



т. B:



т. C:



Найдем значение целевой функции в этих точках:







Z_В®max Þ т. В – оптимальная.

Рассчитаем скорость резания и подачу, используя полученные данные:



Отсюда:



Отсюда:

В ходе моделирования процесса точения были определены подача S = 0,52 мм/об и скорость резания V = 9,44 м/мин, которые являются оптимальными при заданных условиях. Полученные значения свидетельствуют о том, что чем больше подача, тем выше производительность, что не всегда соответствует реальным фактам.

В [9] оптимальная подача намного ниже полученной:

S_опт = 0,43÷0,49 мм/об, соответственно скорость резания будет выше.

В выполненном моделировании учитывались только такие факторы как прочность инструмента, температура в зоне резания, мощность привода главного движения станка и его кинематика. Не вводились в качестве ограничений точность обработки, качество поверхности (шероховатость), стойкость инструмента и др. Поэтому определенные значения скорости резания и подачи отличаются от справочных.

Увеличить скорость резания, понизить подачу можно:

• улучшая геометрические параметры резцов: увеличить значение переднего угла g;

• снижая стойкость инструмента за счет уменьшения радиуса скругления.

2.6 Проектирование приспособления для контроля пространственных отклонений

Задача раздела – спроектировать приспособление для контроля внутренних цилиндрических поверхностей вставки нижней относительно наружной цилиндрической.

Исходные данные

На рис. 2.6.1 представлена схема контроля требуемого параметра радиального биения:

Схема контроля



Рис. 2.6.1

Описание конструкции приспособления

Приспособление предназначено для контроля радиального биения внутренних поверхностей вставки нижней. Приспособление содержит:

плиту 1, которая устанавливается на ножках 9; призму 3, в которую устанавливается вставка нижняя; планку 2 для вращения детали во время проведения контроля, которая крепится к плите винтами 11 и гайками 14; щуп 4, передачу рычажную 5, держатель индикатора 6, крепящийся к передаче рычажной винтом 15, пружину сжатия 12 и индикатор 7, при помощи которых происходит измерение и снятие данных; передача рычажная 5 крепится к опоре 8 винтами 13, опора в свою очередь прикреплена к плите при помощи винтов 11 и гаек 14. Приспособление работает следующим образом: деталь вставка нижняя устанавливается в призму 3, при помощи щупа 4 происходит контроль радиального биения всех внутренних поверхностей детали за счет вращения вставки нижней вручную и передвижения щупа 4, которое обеспечивается перемещением опоры 8 по Т-образным пазам плиты 1, данные измерений контролер считывает с индикатора часового типа 7. Чертеж приспособления представлен на листе 05.М15.277.52.000СБ.

2.7 Патентные исследования повышения стойкости шлифовального круга

Задача раздела – на базе патентного поиска предложить прогрессивное техническое решение (ТР) в целях усовершенствования технологической операции и сделать вывод о возможности его использования.

Обоснование необходимости патентных исследований

В качестве объекта усовершенствования операции 40 шлифовальной как технологической системы примем применяемый в базовом техпроцессе режущий инструмент. Выявить прогрессивные ТР, которые могут лечь в основу усовершенствованного объекта, можно в результате патентного исследования достигнутого уровня вида техники. Использовать усовершенствованный объект можно только в том случае, если он обладает патентной чистотой в странах, где предполагается его использование. Установить, обладает ли усовершенствованный объект патентной чистотой, можно в результате его патентной экспертизы. Для решения этих задач проведем исследования достигнутого уровня вида техники и экспертизу патентной чистоты усовершенствованного объекта.

На базовом предприятии на операции 40 шлифовальной применяют круг шлифовальный ПП 200х32х20; 24А 25-Н С2 М1А ГОСТ 2424-83.

Это режущий инструмент, рабочая часть которого содержит классифицированные частицы абразивного материала. Твердость абразивного материала превышает твердость обрабатываемого материала. Круг состоит из связки и зерен абразивного материала. Связка влияет на геометрию рельефа рабочей поверхности инструмента, износ абразивного инструмента и параметры шероховатости обработанной поверхности. В процессе обработки каждое абразивное зерно срезает небольшой слой металла, в результате чего на поверхности детали остается царапина ограниченной длины и весьма малой площади поперечного сечения. Обработанная шлифованием поверхность детали образована совокупностью множества царапин – следов резания всех абразивных зерен, расположенных на режущей поверхности шлифовального круга.

Объект патентных исследований



Рис. 2.7.1

Исследование достигнутого уровня техники

Недостатком применяемого объекта является низкая стойкость круга, причинами этого могут быть:

• условия резания;

• недостаточная жесткость абразивных сегментов;

• износ вершин абразивных зерен;

• низкая прочность связки.

Таким образом, целью исследования уровня вида техники является устранение указанного недостатка путем устранения какой-либо причины, вызывающей его.

Составление регламента поиска №1

Регламент поиска определяет перечень исследуемых технических решений (ИТР), их рубрику по Международной классификации изобретений (МКИ) и индекс Универсальной десятичной классификации изобретений (УДК), страны поиска, его ретроспективность (глубину), перечень источников информации, по которым предполагается провести поиск.

Объект исследования – шлифовальный круг. Он характеризуется формой элементов, их взаимным расположением и взаимосвязью, соотношением размеров элементов. Это все признаки устройства. Следовательно, как объект патентного исследования шлифовальный круг представляет у с т р о й с т в о.

Объект содержит следующие технические решения:

1) улучшение качества обрабатываемой поверхности;

2) повышение прочности круга;

3) повышение точности профиля круга;

4) повышение стойкости круга.

Из выявленных ТР выбираем ИТР – такие ТР, совершенствование которых может обеспечить достижение сформулированной выше цели – повышения стойкости круга.

Для определения рубрики МКИ определяем ключевое слово. «Шлифовальные круги». По «Алфавитно-предметному указателю» [18] для ключевого слова определяем предполагаемую рубрику МКИ - B24 D5.

По «Указателю к МКИ» т.2 [19 ] уточняем рубрику МКИ.

В24 D5/00 – абразивные круги с цементированными вставками или круги со вставленными абразивными брусками для обработки изделий своей периферийной частью;

B24 D5/02 - сплошные круги;

B24 D5/04 – с усиливающими элементами;

B24 D5/06 –со вставными абразивными брусками;

B24 D5/08 - с усиливающими элементами;

B24 D17- не относящиеся к вышеперечисленным кругам.

Индекс УДК определяем по «Указателю к универсальной десятичной классификации» [20];

621.9 обработка резанием;

621.9.02 режущие инструменты;

621.922.079 шлифование и полирование.

В качестве стран поиска выбираем ведущие страны в области машиностроения – Россию (СССР), Японию, США, Германию, Великобританию, Францию.

Ретроспективность (глубину) поиска устанавливаем в 7-10 лет, полагая, что наиболее прогрессивное ТР содержится в изобретениях, сделанных за последние 7-10 лет.

В качестве источников информации принимаем патентные описания, бюллетень изобретений, реферативный сборник «Изобретения стран мира» соответствующих выпусков, реферативный журнал 14А «Резание металлов. Станки и инструменты», технические журналы и книги в области мехобработки.

Данные заносим в табл. «Регламент поиска».

Таблица 2.7.1.

Регламент поиска №1,2

Объект: шлифовальный круг

Вид исследования:

1) исследование уровня вида техники

2) исследование патентной чистоты

Предмет поиска (ИТР)	Индексы МКИ(НКИ) и УДК	Страны поиска	Глубина поиска, лет	Источники информации
1	2	3	4	5
1) Шлифовальный круг	B24 D5/00 B24 D5/02 B24 D5/04 B24 D5/06 B24 D5/08 B24 D17 УДК 621.9 621.9.02 621.922.079	Россия (СССР) США Франция Япония Великобритания Германия	10	патентные описания; Бюллетени изобретений РФ; Реф. сб. ВНИИПИ "Изобретения стран мира";
2) Шлифовальный круг	B24 D5/00 B24 D5/02 B24 D5/04 B24 D5/06 B24 D5/08 B24 D17 УДК 621.9 621.9.02 621.922.079	Россия (СССР) США Франция Япония Великобритания Германия	20 17 20 17 20 20	Реф. жур. ВИНИТИ 14 "Технология машиностроения"; Журналы "Вестник машиностроения", "Машиностроитель", "Станки и инструменты", "Изобретатель и рационализатор";

Патентный поиск

Просматриваем источники информации в соответствии с регламентом, табл. Выбираем такие документы, по названиям которых можно предположить, что они имеют отношение к ИТР. По этим документам знакомимся с рефератами, аннотациями, формулами изобретений, чертежами. Сведения о ТР, имеющих отношение к ИТР, заносим в табл. 2.7.2.

Изучем сущность занесенных в табл. 2.7.2. и ТР по сведениям, содержащимся в таблицах, а также путем просмотра текстов патентных описаний, статей и т.п. Если из рассмотрения сущности ТР видно, что оно служит достижению той же цели, что ИТР (аналог ИТР), документ включаем в перечень для детального анализа. Запись об этом делаем в графе 5 таб. 2.7.2.

Таблица 2.7.2.

Патентная документация, отобранная для анализа

Предмет поиска (ИТР)	Страна выдачи, вид и номер охранного документа, рубрика МКИ (УДК)	Автор, заявитель, страна, дата приоритета, дата публикации, название	Сущность технического решения и цель его создания	Подлежит (не подлежит) детальному анализу при исследовании
				достигнутого уровня	патентной чистоты
1. Шлифовальный круг	РФ (СССР) а.с. № 948647 В24 D5/06// В24 D5/14	Прокофьев В.С. 16.09.80, 1986, Шлифовальный круг	Шлифовальный круг по авт. свид. № 948647, отличающийся тем, что с целью повышения стойкости жестких абразивных сегментов на эл-х участках инструмента, граничащих с жесткими абразивными сегментами выполнены переходные зоны жесткости длиной L = (0,5 – 8) B, где В – толщина.	подлежит	подлежит

2. Абразивный инструмент

РФ (СССР) а.с. № 1266724 В24 D5/00

Промышлянский Н.М., Збитнев И.М., Ерошенко С.Е. 26.06.84, 1986, Абразивный инструмент

Абразивный инструмент, выполненный в виде установленных на корпусе подпружиненных относительно него и расположенных с возможностью поворота в плоскости, проходящей через ось вращения инструмента, держателей абразивных элементов, отличающийся тем, что с целью повышения стойкости инструмента, абразивные элементы выполнены бочкообразной формы и установлены с возможностью вращения в держателях, при этом ось вращения в каждого абразивного элемента расположена между осью поворота держателя и осью вращения инструмента.