PFI (Анализ процесса формообразования и расчет параметров режимов резания), страница 3

В результате действия шлифующих зерен на поверхностный слой детали наносится огромное число микроцарапин, формирующих микропрофиль.

Установившаяся шероховатость шлифованной поверхности, зависящая от геометрических параметров и вибраций системы СПИД, формируется после многих проходов круга по определенному участку детали.

Наряду с шероховатостью шлифованной поверхности большое значение имеет также ее волнистость, представляющая собой сочетание периодических и апериодических выступов и впадин. На образование волнистости шлифованной поверхности при чистовой обработке наиболее активно влияют колебания обрабатываемой детали, шлифовальной бабки, шлифовального круга и его некруглость. Существенное значение оказывает также отношение скоростей детали и круга, их размеры, число проходов и сдвига фаз волн при последующих проходах.

Наиболее высокие эксплуатационные свойства шлифованной детали могут быть получены путем создания наивыгоднейших условий обработки (характеристики круга, режима резания и др.). Подбирая требуемым образом условия шлифования, можно обеспечить наиболее благоприятное распределение напряжений в детали, например растягивающие напряжения заменить на сжимающие. В итоге можно повысить износостойкость деталей.

Благоприятное влияние на шероховатость оказывает окружная скорость шлифовального круга. С ее увеличением шероховатость шлифованной поверхности существенно снижается. Это объясняется как уменьшением толщины слоя, снимаемого одним зерном, так и возрастанием количества теплоты в зоне действия каждого зерна.

Шероховатость поверхности зубьев колес после их шлифования должна находится в пределах значений высоты микронеровностей Ra от 0,20 – 0,80 мкм в зависимости от требований эксплуатации.

1.11 Особенности процесса формообразования.

После всего вышеизложенного, можно выделить следующие особенности процесса шлифования:

1. каждое абразивное зерно участвует в работе в течение не всего времени обработки детали – прерывистое резание.

2. в течение всего времени обработки детали размеры и площадь сечения срезаемого слоя изменяются.

3. условия удаления стружки из зоны резания, для банного вида обработки, благоприятны.

4. условия подвода СОЖ в зону резания благоприятны.

5. жесткость технологической системы при данном виде обработки достаточна.

6. кинематические углы изменяются в процессе работы.

Шлифовальные круги, режимы резания назначают исходя из конкретных условий обработки. При повышенных требованиях к шероховатости поверхности применяют круги с меньшим номером зернистости, при шлифовании зубчатых колес силовых передач применяют круги зернистостью до 40. В остальных случаях номер зернистости выбирают, исходя из требований чертежа детали.

2 Назначение параметров режима резания

Задание:

Обработать отверстие диаметром d₁, полученное после штамповки, до диаметра d₂, на глубину L. Сопоставить эффективность обработки при различных процессах формообразования в серийном производстве: рассверливание и зенкерование.

Таблица 1. Исходные данные.

2.1 Кинематическая схема резания

Кинематические схемы рассверливания (рис. 2.1) и зенкерования (рис. 2.2):

Рисунок 2.1. Кинематическая схема рассверливания.

след – след.

Рисунок 2.2. Кинематическая схема зенкерования.

след – след.

2.2 Выбор инструментального материала и геометрии инструмента.

В основном, сверла делают из быстрорежущих сталей. Твердосплавные сверла делают для обработке конструкционных сталей высокой твердости (45...56HRC), обработке чугуна и пластмасс. Исходя из твердости обрабатываемого материала – 207 НВ, принимаем решение об применении сверла из быстрорежущей стали Р6М5 ГОСТ 19265-73. Крепежную часть сверла изготовим из стали 40Х (ГОСТ 454-74).

Рисунок 2.3. Спиральное сверло.

Задний угол . Величина заднего угла на сверле зависит от положения рассматриваемой точки режущего лезвия. Задний угол имеет наибольшую величину у сердцевины сверла и наименьшую величину - на наружном диаметре.

Передний угол. Также является величиной переменной вдоль режущего лезвия и зависит, кроме того, от угла наклона винтовых канавок  и угла при вершине 2. Передняя поверхность на сверле не затачивается и величина переднего угла на чертеже не проставляется.

Рисунок 2.4. Геометрические параметры винтового сверла.

Кинематические углы рассчитываются по следующим формулам:

где α_Х – статический задний угол в данной точке;

S₀ – подача на оборот, мм/об;

ρ – радиус в данной точке, мм.

Статические углы тоже непостоянны.

При обработке сталей, экономически выгодно использовать зенкер из следующих марок быстрорежущих сталей Р18, Р6М5Ф3, Р6М5, Р9К10, Р10К5Ф5 и т.д. Выбираем марку быстрорежущей стали Р6М5, ГОСТ 19256-73. Для экономии быстрорежущей стали, зенкер делают составным неразъемным, сваренным, с помощью контактной сварки оплавлением. Хвостовик изготавливают из стали 40Х ГОСТ 454-74.

Рисунок 2.5. Зенкер цельный.

Кинематические углы α и γ зависят от того, в какой части режущей кромки их рассматривать. Это объясняется тем что при одной и той же подаче скорость резания в разных точках разная, так как они находятся на разных расстояниях от оси зенкера. Таким образом, результирующий вектор в каждой точке имеет свое направление.

Рисунок 2.5. Изменение кинематических углов зенкера.

Кинематические углы рассчитываются по следующим формулам:

где α_Х – статический задний угол в данной точке;

S₀ – подача на оборот, мм/об;

ρ – радиус в данной точке, мм.

2.3 Обоснование последовательности назначения параметров режима резания.

Объем материала, срезаемый в единицу времени с заготовки определяется по формуле:

,

где υ – скорость резания, м/мин;

s- подача, мм/об;

t – глубина резания, мм.

При возрастании каждой составляющей растет производительность труда, однако снижается стойкость инструмента.

Так как глубина резания оказывается наименьшее влияние на температуру резания и стойкость, ее назначают в первую очередь максимально возможной.

Во вторую очередь назначают подачу, так как она оказывает большее влияние на стойкость, чем глубина, но меньшее, чем скорость.

Скорость назначают в последнюю очередь, так как она оказывает наибольшее влияние на стойкость инструмента.

2.4 Назначение глубины резания.

С целью производительности труда глубину резания назначают максимально возможной. Ограничениями являются мощность оборудования, габариты режущей поверхности, жесткость технологической системы, точность и качество обработки.

Глубина резания:

,

где D – диаметр обработанного отверстия, мм;

d – диаметр обрабатываемого отверстия ,мм.

мм.

2.5 Назначение подачи.

Вектор подачи зависит от вида обработки: черновая или чистовая.

При черновой обработке подача ограничивается прочностью инструмента и мощностью механизма подач станка. При чистовой – точностью обработки и качеством обработанной поверхности.

Принимаем подачи /5/:

Для рассверливания S_p = 0,8 мм/об.

Для зенкерования S_З = 0,7 мм/об.

2.6 Выбор критерия затупления и периода стойкости инструмента.

В результате действия сил трения сверла и зенкеры в процессе резания изнашиваются.

Сверла из быстрорежущей стали могут изнашиваться по задним и передним поверхностям, по ленточкам и по уголкам. Зенкеры изнашиваются подобно сверлам (по тем же поверхностям).

При достижении установленной величины износа инструменты затачивают для восстановления их режущих свойств. Заточка сверл и зенкеров производится по главным задним поверхностям на специальных заточных станках или приспособлениях.

Средние периоды стойкости сверл и зенкеров принимаются из справочных таблиц.

Для рассверливания: Т_Р = 45 мин.

Для зенкерования Т_З = 30 мин.

2.7 Расчет скорости резания.

Для рассверливания:

где C_V – постоянный коэффициент;

Т – стойкость, мин;

t – глубина резания, мм;

S – подача, мм/об;

m, x, y и q – показатели степеней;

K_mv – коэффициент, учитывающий материал заготовки;

K_uv – коэффициент, учитывающий состояние поверхности;

K_uv – коэффициент, учитывающий инструментальный материал.