Модернизация токарного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3С32 с целью обеспечения возможности обработки поверхностей сложных форм

На операцию 005 - токарная, в качестве базы принимается поверхность   диаметра вала. Производится подрезание торца и центрование отверстия. Операция 010 - токарная.

Установочной  базой является поверхность диаметра вала и центрованное отверстие, обработанное в предыдущей операции 005. Операция 015 -токарная.

Установочной  базой является поверхность Ø 32, обработанная в предыдущей операции -010. При таком базировании будет соблюден принцип совмещения баз (измерительной и установочной). Эту же базу используем на операции 020 -токарная; 025 -фрезерная, при этом выполняется принцип постоянства баз, что позволяет выполнить требования чертежа по взаимному расположению поверхностей, относительно оси вращения детали. Операция 030—шлифовальная

В качестве установочной базы является два центрованных отверстия  на торцах детали. Базирование подобным методом позволяет шлифовать поверхности Ø32 и Ø 24  с точностью, согласно требованиям чертежа.

 

7.3 Определения  и обоснование метода получения заготовки

Для определения  метода получения заготовки выберем  из всех методов самый оптимальный, руководствуясь /3/:

а) формой и  размерами заготовки;

б) шероховатостью;

в) программой выпуска;

г) маркой материала.

Литье практически  не используется для изготовления заготовок в виде валов. Наш случай не является исключением. В виду того, что производство мелкосерийное, а КИМ из-за большой разницы диаметров довольно небольшой - подходит круглый прокат. Принимаем в качестве заготовки сортовой прокат по ГОСТ 14637-89.

 

7.4 Аналитический расчет припуска на поверхность

 

При работе максимального  и минимального припуска руководствуемся рекомендациями по проведению данных расчетов изложенных в источниках /3, 17, 18, 23, 24, 25 / и др.

Исходные  данные:

Деталь «Шток». Технические характеристики: Внутренняя поверхность Ø 24е8 допуск в интервалах от (-0,040) до (-0,073). Шероховатость Ка =3,2. Общая длина детали 1060 мм., длина обрабатываемой поверхности 27 мм. Метод получения заготовки - прокат. Обработка ведется в трех кулачковом патроне токарного станка 16К20Ф3С32.

- Точение  черновое

- Точение  под шлифование

- Шлифование

В графу 2 записываем элементарную поверхность детали и технологические переходы в порядке последовательности их выполнения.

Заполняем графы 3, 4 и 9, по всем технологическим переходам. Данные для заполнения граф 3 и 4 взяты из таблиц допуск (графа 9) на диаметральный размер проката взят из таблицы

Суммарное значение пространственных погрешностей при обработке наружной поверхности:

ро =  √Р²_СМ2 + Р²кор            

где Рcм- допускаемые погрешности по оси смещению осей фигур, принимаем 700 мкм

Ркор = общая  кривизна заготовки Ркор = Р к * Lз, где

Р к — удельная допустимая кривизна, приминаем 3 мкм/мм

Lз - длина заготовки, равна 1060мм

Р₀ = 3x1060 = 3180 мкм

 Находим коэффициенты уточнения.

-точение черновое       Ку =0,06

-точение под  шлифование     Ку =0,04

-шлифование       Ку =0,02

Р_i = рK_у

р ₁=3180x0,06 =190,8 мкм

р₂= 190,8x0,04 = 7,6 мкм

р _з = 7,6x0,02 = 0,15 мкм

Данные заносим  в графу 5.

Погрешность установки заготовок (графа 6) в трех кулачковом само центрирующем патроне при черновом обрабатывании 200 мкм.

При чистовом обтачивании без переустановки ε_i = 0

Расчет минимального припуска (графа 7) при обработке  наружной поверхности проката в патроне проводят по формуле:

2Zmin = 2(R _z.j-1+ T_j-1 + P _j-1 ² + εi ) - точение черновое:

2 Zmin =2(160 + 1060 + 3180² + 200² )=8812 мкм - точение под шлифование:

2 Zmin = 2 ( 50 + 50 + 190,8² + 0² ) = 581 мкм - шлифования:

2 Zmin = 2 ( 25 + 25 + 7,6² + 0² ) = 115 мкм

Расчет промежуточных  минимальных диаметров по переходам (графа 8) проводят в порядок, обратно ходу технологического процесса обработки этой поверхности, т. е. от размера готовой детали к размеру заготовки, и наименьшему предельному размеру готовой поверхности детали минимальному припуску 2 Zmin .

α_{min j-1}= α_{min о +Z min c}

α_min1= 24 -0,033 = 23,927

α_min2=23,927+ 0,115 = 24,042

α_min3 = 24,042 + 0,581 = 24,623

α_min4 = 24,623 + 8,812 = 33,435

В графе 11 записываем размеры по всем технологическим переходам, округляя их до того же знака десятичной дроби, с каким задан допуск на размер для каждого перехода.

№ п/п	Маршрут обработки поверхности			Элементы припуска мкм				Расчётный припуск	Расчётный размер	Допуск по переходам	Предельные размеры		Предельные припуски
											max	min	max	min
				R Zmin-1	T i-1	P j-1	εi
1	2			3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	Наружняя поверхность Ø24 (-0,040) (-0,30)
	Прокат			160	200	3180	-	-	33,435	840	34,275	33,435	-	-
2	Точение черновое			50	50	191	200	8812	24,623	330	24,953	24,623	9,322	8,812
3	Точение чистовое			25	25	70	0	581	24,042	84	24,126	24,042	0,827	0,581
4	Шлифование			5	10	0	0	115	23,927	33	23,960	23,927	0,166	0,115
10,315		9,508

Наибольший предельный размер (графа 10) определяется путем прибавления допуска к окружному минимальному предельному размеру. Предельные размеры припусков Zmах (графа 12) определяют как разность предельных максимальных размеров предшествующего и выполняемых переходов.    

Таблица.7.4. Расчет припусков

 

 

 

 

Проведём проверку

Td₃-Td_д=∑2Zmax – 2Zmin

0,840-0,033=10,315-9,508

0,807=0,807

Таблица .7.5.  Используемый инструмент /17/

№ перехода по тех.п.	Наименование  инструмента	материал  реж. части	Геометрические параметры	Обозначения и номер стандарта
005	Заготовительная
010 1 2	Резец проходной отогнутый Сверло  центровочное	Т15К10 Р6М5	- Ø3,5м	2102-0060 ГОСТ 18887-82
015 1	Резец проходной отогнутый	Т15К10	32×20	2102-0060 ГОСТ 18887-82
020 1 2	Подрезной отогнутый Подрезной отогнутый	Т15К6   Т15К6	левый радиус режущей кромки =1 и 0,5 мм. 30×20	2102-0008 ГОСТ 18887-82   2102-0008 ГОСТ 18887-82
025 1   2   3   4	Резец проходной отогнутый Сверло  центровочное Подрезной отогнутый  Резьбовой резец	Т15К10   Р6М5   Т15К6   ВК6	32×  20 Ø3,5м. левый, радиус режущей кромки =1,2мм 25×16	2112-0060 ГОСТ 18887-82     2112-0008 ГОСТ 18887-82 2102-0007 ГОСТ 18887-82
030 1	Фреза концевая	Р6М5	Ø25мм.	2102-0060 ГОСТ 17026-71
035 1	Шлифовальный  круг	Электрокорунд 50СМ1,керамической связкой	400×63	ГОСТ 2424-83

В качестве дополнительной оснастки для токарной обработки  выбираем центр упорный с конусностью 1:7 ГОСТ18259 -72.

 

7.5 Основание выбора технологического оборудования

Наиболее  эффективно в нашем случае для токарной обработки использовать токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3С32.

Станок 16К20Ф3С32 (рис7.1.) патронно-центровой предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилями в один или несколько проходов в замкнутом полуавтоматическом цикле, а также для нарезания крепежных резьб (в зависимости от возможностей системы ЧПУ). Станок используют в единичном , мелко- и среднесерийном производстве /16/

Технические характеристики станка:

Наибольший диаметр  обрабатываемой заготовки, мм:

Над станиной …………………………………………………………. 400

Над суппортом ……………………………………………………….. 220

Наибольшая длинна обрабатываемой заготовки…………………….1000

Частота вращения шпинделя …………………………………………35 – 1600

Число автоматических переключаемых скоростей …………………9

Скорость быстрых перемещений  суппорта, мм\ мин:

Продольного……………………………………………………………4800

Поперечного……………………………………………………………2400

Скорость подачи, мм\мин:

Продольного хода……………………………………………………..3 – 1200

Поперечного хода……………………………………………………..3 – 500

Перемещение суппорта на один импульс, мм

Продольного…………………………………………………………..0,01

Поперечного………………………………………………………….0,005

 

Рис.1 Станок 16К.20ФЗС32:

1-станина; 2- автоматизированная коробка скоростей; 3, 5- пульты программного управления; 4-электрошкаф; 6- шпиндельная бабка;   7-защитный экран; 8 - задняя бабка; 9 - гидроусилитель; 10 — гидростанция.

В качестве приспособления для закрепления режущего инструмента  используется поворотный резцедержатель. В этой специальной инструментальной головке устанавливают шесть резцов-вставок или три инструментальных блока. Съемную инструментальную головку устанавливают на выходном валу  резцедержателя. Головка связана с подвижной частью плоскозубой муфтой. Резцедержатель поворачивается электродвигателем через зубчатые колеса, червячную передачу и кулачковую муфту, часть которой жестко связана с валом резцедержателя.

 В начальный момент движения этой кулачковой муфты вал перемещается влево; происходит расцепление плоскозубой муфты и поворот в нужную позицию. Поворот определяется сигналами, поступающими от соответствующих конечных выключателей, замыкаемых упорами, установленными на кольце. Затем происходит реверсирование электродвигателя.

Муфта начинает вращаться в другую сторону. Подвижная часть плоскозубой муфты с инструментальной головкой удерживается от поворота фиксатором . Кулачки полумуфты  сжимают пружину , и подвижная часть плоскозубой муфты фиксируется на зубьях неподвижной полумуфты.

 От конечного выключателя  зажима подается сигнал на отключение приводного электродвигателя и начало рабочего цикла обработки. Для поворота и зажима резцедержателя вручную при наладке станка на валу  имеется головка под ключ.

 

Рис. 7.2    Инструментальная головка.

   Инструментальная  головка (рис 7.2 ) предназначена для установки в ней резцовых вставок или инструментальных блоков. Резцовые вставки, заранее настроенные на размер, устанавливают в пазы головки и базируют винтами 1и упорами 2.

Поворотный  резцедержатель станка 16К20ФЗС32

В этой специальной  инструментальной головке устанавливают шесть резцов-вставок или три инструментальных блока. Съемную инструментальную головку устанавливают на выходном валу / резцедержателя. Головка связана с подвижной частью 2 плоскозубой муфтой.

Резцедержатель  поворачивается электродвигателем 10 через зубчатые колеса, червячную передачу и кулачковую муфту 4, часть 5 которой жестко связана с валом резцедержателя. В начальный момент движения этой кулачковой муфты вал 1 перемещается влево; происходит расцепление плоскозубой муфты 2—3 и поворот в нужную позицию.

Поворот определяется сигналами, поступающими от соответствующих конечных выключателей 8, замыкаемых упорами 7, установленными на кольце 6. Затем происходит реверсирование электродвигателя. Муфта 4 начинает вращаться в другую сторону. Подвижная часть 2 плоскозубой муфты с инструментальной головкой удерживается от поворота фиксатором 9.

Кулачки полумуфты 5 сжимают пружину 11, и подвижная часть 2 плоскозубой муфты фиксируется на зубьях неподвижной полумуфты. От конечного выключателя 13 зажима подается сигнал на отключение приводного электродвигателя и начало рабочего цикла обработки. Для поворота и зажима

 

7.6. Расчёт режимов  резания и техническое нормирование

 

Расчет режимов резания /3, 17, 18/: исходные данные: наружный 32 f9, Rа=1,6 мкм, заготовка - прокат, материал заготовки - Сталь 45 Операция «токарная»