Технологическая оснастка для механической обработки детали "Ступенчатый шлицевый вал", страница 2

Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над станиной, мм над суппортом, мм	320 170
Наибольший длина обрабатываемого изделия, мм	710
Внутренний конус шпинделя	Морзе 5
Конец шпинделя	5К
Диаметр отверстия в шпинделе, мм	32
Высота резца установленного в резцедержателе, мм	20
Количество частот прямого и обратного вращения шпинделя	18
Пределы частоты вращения шпинделя пр. и обр. вращения, об/мин	40…2000
Наибольшее расстояние от оси центров до кромки резцедержателя, мм	175
Наибольшее перемещение суппорта: Продольное, мм Поперечное, мм	710 230
Перемещение на одно деление лимба: Продольное, мм Поперечное, мм	0,1 0,02
Пределы подач, мм/об Продольных Поперечных	0,018 – 1,1 0,01 – 0,625
Пределы шагов нарезаемых резьб: Метрических, мм Модульных, модули Дюймовых, ниток на 1 дюйм	0,1 – 56 0,1 – 28 3 – 60
Наибольшее перемещение верхнего суппорта, мм	140
Наибольший угол поворота, град.	360
Наибольшее перемещение пиноли задней бабки, мм	100
Электродвигатель главного движения мощность, кВт	3,2
Габариты станка, мм	2110х1050х1395
Вес станка, кг	1810

Рис.2. Условная схема геометрических параметров станка УТ16ПМ.

На рис. 2 обозначены основные геометрические характеристики, такие как: максимальная длина обрабатываемой заготовки, равная 710мм, высота центров над станиной=160мм, высота центров над суппортом=85мм, максимальный диаметр заготовки=170мм. На задней части суппорта штриховой линией выделен участок, который в дальнейшем будет использоваться для закрепления приспособления.

Необходимо обработать поверхность 2 Ø50мм точением. Для обработки заготовки, ее необходимо лишить 5 степеней свободы, чтобы она могла вращаться только вокруг оси Z.

Рис.2.Схема установки и зажима заготовки.

1 – центр неподвижный, 2 – центр вращающийся, 3 – патрон поводковый.

3. Выбор режущего инструмента.

В качестве режущего инструмента выбран проходной резец ТУ2-035-892-82 со сменной многогранной пластинкой твердого сплава марки Т15К6 по ГОСТ 9391 – 80, группы Р, подгруппы Р10 [1], т.к. твердый сплав данной марки обладает высокой износостойкостью при обработке закаленной стали.

Изначально заготовка имеет диаметр 63мм, а диаметр поверхности, которую необходимо обработать, равен 50мм. Расчеты глубины резания на обработку [3]:

t=0.5 (D – d)= 0.5(63-51)=6.5мм.

На черновое точение = 1,5мм.

На чистовое=0,2мм.

Расчет скорости резания для черновой обработки:

где C_v=280, T=40мин, t =1,5мм, S=1мм/об, y=0.45, m=0.2,x=0.15

Для чистовой обработки:

где C_v=350, T=40мин, t=0,2мм, S=0,3мм/об, y=0,2, m=0,2, x=0.15.

Расчет поправочного коэффициента:

K_v=K_mv*K_пv*K_иv=1,41*0,9*1=1,269, где  K_пv=0,9, K_иv=1

K_mv =1.41, где K_r=1.75, σ_в=615МПа.

Расчет вращения заготовки:

Для черновой:

n₁=

Для чистовой:

n₂=

Расчет сил резания.

Для черновой:

=906,84Н

Для чистовой:

= 257,14Н

Расчет мощности резания:

= 2,67кВт

=0,55кВт

Проведены расчеты режимов резания, в состав которых входит определение скорости резания V, которая для черновой обработки составила 180 об/мин, для чистовой=131об/мин, расчет сил резания P_z для черновой обработки=906,84Н, для чистовой =257Н, также рассчитаны мощности резания, из которых следует, что выбранный станок соответствует требованиям, т.к. N₁=2.67кВт, N₂=0,55кВт, а мощность станка равна 3кВт.

Расчет режимов ультразвукового поверхностного пластического деформирования для достижения требуемого значения шероховатости.

В данном случае на поверхности 2 (рис.1.) Ø50мм необходимо достичь значения шероховатости Ra=0.8. Заданная шероховатость будет достигаться при помощи УЗПД  (ультразвуковое поверхностное пластическое деформирование).

Метод УЗПД заключается в пластическом деформировании поверхностного слоя детали, при котором можно получить упрочненный поверхностный слой, низкую шероховатость и регулярный микрорельеф. Шероховатость поверхности формируется за счет перекрытия отпечатков деформатора.

Чтобы достичь требуемой шероховатости необходимо подобрать и рассчитать режимы ультразвуковой обработки, но при расчетах следует учитывать диапазон подач, минимальная которой, была выбрана исходя из номограммы для определения параметров обработки при известных HB, R_max исходной поверхности [2],которая составила S_min=0,0675мм/об, т.к. исходная шероховатость R_z=10мкм, а максимальная подача по параметрам станка = 1,1мм/об, при этом значение диаметра отпечатка D_otp, в результате вычислений,  не может быть отрицательным.

Исходные данные:

D_дет=50мм

f=22000кГц

D_инд=1.11*10^-4м

А=25мкм.

F_ct=140Н.

В ходе вычислений в зависимости от изменения скорости подачи и частоты вращения детали были подобраны режимы обработки. В таблице 3 приведена взаимосвязь, при которой проводилась обработка УЗПД  для получения требуемого значения шероховатости.

Табл.3.