Ограничение по шероховатости

8.2.1 Ограничение по шероховатости

Реальная шероховатость должна удовлетворять данному неравенству:

Ra ≤ Ra₀, (8.2)

где Ra₀ = 0,8 - требуемая шероховатость.

Искомая шероховатость определится из ранее найденной зависимости:

 (8.3)

Проведем некоторые преобразования:

;

.

Прологарифмировав, получим:

;

.

Ограничение по шероховатости:

Рис.8.3.

Рис.8.3. позволяет определить допустимую зернистость и глубину лунки в логарифмических координатах по первому ограничению.

8.2.2 Ограничение по температуре

Получаемая в процессе шлифования температура в зоне резания должна быть меньшей или равной допустимой: T ≤ T₀, (8.4) где Т₀ = 400 - допустимая температура в зоне резания.

Искомая температура определится из ранее найденной зависимости:

 (8.5)

Проводим некоторые преобразования:

; .

Прологарифмировав, получим:

;

Ограничение по температуре в зоне шлифования:

Рис.8.4.

Рис.8.4. позволяет определить допустимую зернистость и глубину лунки в логарифмических координатах по второму ограничению.

8.2.3 Ограничение по мощности привода главного движения станка

Эффективная мощность станка определяется из неравенства:

Nэ ≤ η∙N, (8.6)

Также эффективную мощность можно найти по формуле:

N_э = , (8.7)

где  - КПД станка;

 - паспортная мощность станка;

 - скорость круга.

Сила резания P_z определится из ранее найденной зависимости:

 (8.8)

Проводим некоторые преобразования:

;

;

.

Прологарифмировав, получим:

; .

Ограничение по мощности привода главного движения станка:

Рис.8.5.

Рис.8.5. позволяет определить допустимую зернистость и глубину лунки в логарифмических координатах по третьему ограничению.

8.2.4 Ограничение по зернистости

Зернистость абразивного инструмента должна находится в пределах, установленных неравенством: 8 ≤ Z ≤ 40 (8.9). Прологарифмировав, получим: lgZ≥lg8; X₁≥0,9; lgZ≤lg40; X₁≤1,6.

Ограничение по зернистости абразивного инструмента:

Рис.8.6.

Рис.8.6. позволяет определить допустимую зернистость в логарифмических координатах.

8.2.5 Ограничение по глубине лунки

Глубина лунки абразивного инструмента должна находится в пределах, установленных неравенством:

3 ≤ H ≤ 8 (8.10)

Прологарифмировав, получим:

lgН≥lg3;

X₂≥0,5;

lgН≤lg8;

X₂≤0,9.

Ограничение по глубине лунки абразивного инструмента:

Рис.8.7.

Рис.8.7. позволяет определить допустимую глубину лунки в логарифмических координатах.

8.2.6 Определение целевой функции

Ранее было определено, что целевой функцией является износ шлифовального круга:

q → min (8.11)

Износ шлифовального круга определим по ранее найденной зависимости:

 (8.12)

Прологарифмировав, получим:

; .

8.3 Оптимизация режимов резания графическим методом

На рис.8.8. построим ограничение и увидим область оптимальных значений зернистости и глубины лунки шлифовального круга в логарифмических координатах. Область оптимальных значений:

Рис.8.8.

Из графика (рис.8.8) видно, что оптимальными точками из всей области значений являются точки А и Б. Теперь надо узнать, какая из них будет наиболее оптимальной, т.е. износ шлифовального круга будет наименьшим. Очевидно, что это точка А. Найдём её координаты и, тем самым, узнаем оптимальные значения зернистости и глубины лунки шлифовального круга.

Координаты точки А:

X₁ = 0,9; Х₂ = 0,9.

Значит lg Z = 0,9 b lg H = 0,9

Z = 10 ^0,9 = 8

H = 10 ^0,9 = 8

Исходя из полученных результатов, делаем вывод, что при данных условиях шлифования оптимальным является круг со следующими характеристиками: зернистость Z=8, глубина лунки Н=8. Этим характеристикам соответствует круг средней твердости со степенью твердости СТ3.

Вывод

Использование специальной литературы и результатов экспериментальных данных, а также применение методов математического моделирования позволили внести в шлифовальную операцию обработки кулачка патрона усовершенствование. Данное усовершенствование позволит подобрать на операцию максимально стойкий к износу шлифовальный круг, что в свою очередь повысит время его работы без правки и, тем самым, снизит затраты времени на обслуживание станка.

9. Выбор и проектирование приспособления

Задача раздела - спроектировать приспособление для базирования и закрепления кулачка на I установе операции 30 при его обработке на горизонтально-фрезерном станке 6Р80Г.

9.1 Сбор исходных данных

Фрезеровать поверхности 3, 4, 5, 6, 7, выдерживая размеры 38_-0,26, 45_-0,26, 85_-0,3, 34_-0,23, 53_-0,23, 85_-0,28, а также поверхности 17, 18, выдерживая размеры 59_-0,26, 148_-0,28.

Рис.9.1

Вид и материал заготовки - 19ХГН, s_в = 785 МПа, после фрезерования габаритов. Режущий инструмент - фреза торцовая Æ40 мм, Т15К6, фреза двухугловая Æ80 мм, Т15К6.

Металлорежущий станок - горизонтально-фрезерный станок 6Р80Г.

Режимы резания - подача S_z= 0,09/0,08 мм, V = 460/340 м/мин, n = 1000/800 об/мин.

Тип оснастки - одноместное специализированное безналадочное приспособление (СБП).

9.2 Расчет сил резания

Главная составляющая силы резания - окружная сила P_z для фрез, работающих на 30 операции, была посчитана в предыдущих главах. Рассчитаем остальные составляющие силы резания. Для этого воспользуемся соотношениями сил, представленных в [5]. Для торцовой фрезы: P_z = 1087 Н; P_h = 0,6. P_z = 652,2 Н, P_v = 0,6. P_z = 652,2 Н. Для двухугловой фрезы: P_z = 718,6 Н; P_h = 0,6. P_z = 431,2 Н, P_v = 0,7. P_z = 503 Н.

9.3 Расчет усилия зажима

Схема закрепления заготовки, включающая схему установки заготовки, разработанную на основе теоретической схемы базирования представлена на рисунке 9.2. Исходя из схемы закрепления и руководствуясь [5], усилие зажима в первом случае (Рис.9.2, а) найдем по формулам:

и (9.1)

во втором случае (Рис.9.2, б):

, (9.2)

Схема закрепления заготовки:

а) б)

Рис.9.2

где f_ОП, f_ЗМ - коэффициенты трения при контакте заготовки с опорами и зажимным механизмом. При контакте обработанных поверхностей заготовки с опорами и зажимным механизмом f = 0,16;

 

 -

коэффициент запаса, учитывающий нестабильность силовых воздействий на заготовку.

Коэффициенты: К_о=1,5 - гарантированный коэффициент запаса; К₁=1,2 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях заготовки при черновой обработке; К₂=1,6 - коэффициент, учитывающий затупление инструмента при черновом торцовом фрезеровании; К₃=1,2 - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при прерывистом резании; К₄=1,0 - характеризует постоянство силы, развиваемой пневматическим устройством двустороннего действия; К₅=1,0 - характеризует эргономику немеханизированного зажимного механизма; К₆=1,0 - учитывается только при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленную плоской поверхностью.

К = 1,5 ·1,2 ·1,6 ·1,2 ·1,0 ·1,0 ·1,0 = 3,46

При фрезеровании торцовой фрезой сила зажима:

 Н;

Н.

При фрезеровании двухугловой фрезой сила зажима:

 Н.

 

Принимаем для дальнейших расчетов наибольшую из полученных сил: W = 7378 Н.

9.4 Расчёт зажимного механизма и силового привода

При расчёте зажимного механизма определяем усилие Q, создаваемое силовым приводом.

Величина усилия Q на штоке силового привода равна:

, (9.3)

где i - передаточное отношение, для рычажного зажимного механизма равное:

, (9.4)

где l_Q - расстояние от опоры зажимного механизма до силы Q;

l_W - расстояние от опоры зажимного механизма до силы P.

.

Q = 7378/2 = 3689 H.

Диаметр поршня пневматического привода рассчитывается по формуле:

, (9.5)

где Р - давление рабочей среды. Примем расчетное давление Р = 0,4МПа.

 

мм

Исходя из стандартных диаметров поршней пневмоцилиндров, принимаем Д_П = 125 мм.

Вывод: при расчёте зажимного механизма и силового привода было определено усилие W = 7378 Н, создаваемое пневматическим силовым приводом с диаметром поршня Д_П = 125 мм, усилие зажима Q = 3689 H.

9.5 Описание приспособления

Приспособление предназначено для базирования и закрепления заготовки кулачка при ее обработке на горизонтально-фрезерном станке 6Р80Г.

Тиски состоят из корпуса 4 с встроенным пневмоцилиндром 3, штока 1, передающего усилие зажима через качающийся рычаг 2 подвижной губке 5, расположенной на базовой поверхности корпуса тисков, в Т-образных пазах которой установлена неподвижная губка 6 и базовый угольник 7. Тиски устанавливаются на основании 8, которое крепиться болтами к столу станка.

Приспособление работает следующим образом: заготовку устанавливают на базовый угольник 7, совмещая со всеми опорами 17. После этого шток пневмоцилиндра 1 двигает качающийся рычаг 2 вниз, который в свою очередь двигает подвижную губку 5, поджимающую заготовку к опорам 17. Процесс закрепления окончен. После обработки шток 1 пневмоцилиндра двустороннего действия двигает качающийся рычаг 2 вверх. Процесс раскрепления аналогичен процессу закрепления. Как только подвижная губка 5 отойдет от поверхности обработанной детали, она снимается с базового угольника 7. Система принимает исходное положение.

10. Выбор и проектирование режущего инструмента

В качестве объекта проектирования примем торцовую фрезу со вставными ножами, в основу конструкции которой положим результаты проведенных в предыдущих разделах патентных исследований.

Определим исходные данные для проектирования:

обрабатываемый материал: сталь 19 ХГН;

ширина фрезерования: В = 33;

модель станка: 6Р80Г.

10.1 Выбор типа конструкции инструмента

Согласно рекомендациям [20], а также результатам патентных исследований, при черновом фрезеровании стали 19ХГН выбираем сборную насадную торцовую фрезу со вставными ножами.