124493 (Технологический процесс изготовления червяка), страница 8

Зависимость отношения количества зерен абразива n1 к количеству частиц порообразователя от содержания порообразователя при К, равном 1(1), 2(2), 3(3), 4(4).

Рис. 8.5

Это объясняется повышенным содержанием и природой свойств спекающейся связки при карбиде кремния по сравнению с плавящейся при электрокорунде, не позволяющей резко повысить степень развитости поровой структуры материала инструмента. При этом, однако, наблюдается некоторое снижение прочности материала инструмента.

Зависимость газопроницаемости (1,2) и прочности при сжатии (3,4) высокопористого материала от зернистости

Рис. 8.6

Зависимость газопроницаемости (1,2) и прочности при сжатии (3,4) высокопористого материала от содержания порообразователя

Рис. 8.7

На рис. 8.8, 8.9 показаны закономерности влияния содержания порообразователя и его зернистости на коэффициент шлифования (К_ш).

Зависимость коэффициента шлифования от глубины шлифования при введении порообразователя 7 (2), 10 (3) и 15 (4) % по сравнению с кругом структуры № 6 (1)

Рис. 8.8

Зависимость коэффициента шлифования от глубины шлифования при зернистости порообразователя № 25 (2), 40 (3), 63 (4) и 80 (5) по сравнению с кругом структуры № 6 (1)

Рис. 8.9

В связи с тем, что введение порообразователя с зернистостью выше, чем абразива, увеличивает расстояние между зернами абразива, шероховатость поверхности при шлифовании высокопористыми кругами несколько выше, чем базовым кругом (рис. 8.10, 8.11). С увеличением содержания и зернистости порообразователя шероховатость поверхности несколько возрастает. Наибольшее влияние на шероховатость оказывает зернистость порообразователя. С увеличением номера зернистости от 25 до 80 параметр шероховатости поверхности возрастает в 1,25—1,3 раза, а с изменением количества порообразователя от 7 до 15 % Rа изменяется не больше, чем на 10%. Кроме того, шероховатость возрастает и при увеличении глубины резания, что характерно при использовании высокопористых кругов.

Таким образом, результаты исследований подтверждают позитивный характер изменения структурно-механических свойств композиционного материала абразивных инструментов с введением порообразователя определенной характеристики, показывают степень повышения эксплуатационных свойств, качества обработки, перспективность технологических возможностей инструмента.

Зависимость параметра шероховатости обработанной поверхности от глубины шлифования при введении по-рообразователя7(2), 10(3) и 15(4)% по сравнению с кругом структуры № б (1)

Рис. 8.10

Зависимость параметра шероховатости обработанной поверхности от глубины шлифования при зернистости порообразователя № 25 (2), 40 (3), 63 (4) и 80 (5) по сравнению с кругом структуры № 6 (1)

Рис.8.11

Для практического обоснования разработанной технологии были разработаны абразивные круги двух типов: по классической и предлагаемой технологиям. В качестве материала основной фракции использовали электрокорунд белый 25А зернистостью 40-Н, связка - керамическая К5С, структура инструмента № 7, твердость инструмента - СМ2. Круги по предлагаемому принципу изготовляли из тех же материалов, но с добавлением наполнителя - электрокорунда белого 25А зернистостью 16-Н в количестве 5,6 % от массы зерен основной фракции.

Результаты испытаний показали следующее:

- инструмент, изготовленный по предлагаемой технологии, показал увеличение режущей способности на 33,9 % при шлифовании стали 40Х по сравнению с инструментом, изготовленным по классической технологии;

- уменьшение линейного износа круга на 44 %;

- увеличение твердости от СМ2 до СТ1;

- снижение неравномерности твердости на 61 %.

9. ВЫБОР И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

9.1 Проектирование станочного приспособления

9.1.1 Исходные данные для расчета

Вид и материал заготовки – штамповка Сталь 40Х, _в =750 МПа;

Вид обработки – черновая;

Материал резца – резец сборный со сменной четырехгранной неперетачиваемой пластиной из Т5К10;

Режимы резания – глубина t=3,0 мм; подача s=0,6 мм/об; скорость резания V=61,32 м/мин.

Тип приспособления – одноместное универсальное наладочное (УНП) со сменными кулачками.

Металлорежущий станок – 16К20Ф3 (наибольший диаметр патрона 400мм,

внутренний конус шпинделя – Морзе 2В, основные размеры концов шпинделя по ГОСТ 12595-72).

Теоретическая схема базирования представлена на рисунке 9.1

Операционный эскиз

Рис. 9.1

9.1.2 Расчет сил резания

При наружном продольном и поперечном точении составляющие силы резания рассчитываются по формуле:

(9.1)

для

где, = 243; [6,c 273,табл. 22]

n =- 0,3; [6,c 273,табл. 22]

х = 0,9; [6,c 273,табл. 22]

y = 0,6; [6,c 273,табл. 22]

для

где, = 300; [6,c 273,табл. 22]

n =-0,15; [6,c 273,табл. 22]

х = 1,0; [6,c 273,табл. 22]

y = 0,75; [6,c 273,табл. 22]

Т = 60 мин – период стойкости инструмента;

t= 3,0 мм – глубина резания;

s = 0,6 мм/об – подача; [6,c 266,табл. 11]

(9.2)

– коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала [6,c 264,табл. 9]

=750 МПа – предел прочности обрабатываемого материала;

= 0,75; [6,c 264,табл. 9]

Тогда ;

– коэффициент, учитывающий влияние угла в плане резца ц

=0,89 (для ) [6,c 275,табл. 23]

=0,50 (для ) [6,c 275,табл. 23]

– коэффициент, учитывающий влияние переднего угла резца г

=1,1 (для ) [6,c 275,табл. 23]

=1,4 (для ) [6,c 275,табл. 23]

– коэффициент, учитывающий влияние угла наклона режущей кромки л

=1,0 (для ) [6,c 275,табл. 23]

=1,0 (для ) [6,c 275,табл. 23]

Таким образом, =1,0 0,89 1,1 1,0 = 0,98 (для )

=1,0 0,50 1,4 1,0 = 0,7 (для )

9.1.3 Расчет усилий зажима [13, с71]

В процессе обработки заготовки на нее воздействует система сил. С одной стороны действуют составляющие силы резания, которые стремятся вырвать заготовку из кулачков, с другой – силы зажима, препятствующая этому. Из условия равновесия моментов этих сил и с учетом коэффициента запаса определяются необходимые зажимное и исходное усилия.

Крутящий момент от касательной составляющей силы резания стремится повернуть заготовку в кулачках и равен для данного случая:

(9.3)

Повороту заготовки препятствует момент силы зажима, определяемый следующим образом:

(9.4)

где W – суммарное усилие зажима, приходящиеся на три кулачка,H;

f – коэффициент трения на рабочей поверхности сменного кулачка.

Из равенства моментов M_P и M_З определим необходимое усилие зажима, препятствующее повороту заготовки в кулачках:

(9.5)

Значение коэффициента запаса К, в зависимости от конкретных условий выполнения технологической операции, определяется по формуле:

(9.6)

где К₀ – гарантированный коэффициент запаса, К₀=1,5;

К₁ – коэффициент, учитывающий неравномерность припуска, К₁=1,2;

К₂ - коэффициент, учитывающий увеличение сил резания при затуплении инструмента К₂ =1,0;

К₃ – коэффициент, учитывающий прерывистость резания, К₃=1,2;

К₄ – коэффициент, учитывающий постоянство сил закрепления, для механизированных ЗМ К₄= 1;

К₅ – коэффициент, учитывающий эргономику немеханизированного ЗМ, К₅=1;

К₆ – коэффициент, учитывающий наличие моментов стремящихся повернуть заготовку вокруг своей оси, К₆=1,0.

Подставляя в формулу 10.3, получим

K_Pz=1,5 ^. 1,2 ^. 1,0 ^. 1,2 ^. 1,0 ^. 1,0 ^. 1,0 =2,16

K_Py=1,5 ^. 1,2 ^. 1,4 ^. 1,2 ^. 1,0 ^. 1,0 ^. 1,0 =3,02

Коэффициент трения f между заготовкой и сменным кулачком зависит от состояния его рабочей поверхности:

f=0,18 [14, с 384]

Подставив в формулу 9.5 исходные данные получим:

Сила Py стремится вывернуть заготовку из кулачков относительно оси OO₁, создавая момент от силы зажима:

(9.7)

Данному моменту препятствует момент от силы зажима:

(9.8)

Необходимая сила зажима равна:

Для дальнейших расчетов принимаем W=64734Н, т.к. в данном случае при установке червяка осуществляется поджатие задним центром и с помощью люнета, и поэтому в расчетах величины усилия зажима влиянием силы Py пренебрегаем, т.к. опыт показывает, что величина W² в этом случае значительно меньше силы W¹.

Величина усилия зажима W₁ прикладываемая к постоянным кулачкам несколько увеличивается по сравнению с усилием W и рассчитывается по формуле:

(9.9)

где l_K – вылет кулачка, расстояние от середины рабочей поверхности сменного кулачка до середины направляющей поверхности постоянного кулачка; l_K=65мм;

H_K – длина направляющей постоянного кулачка; H_K=80мм;

f – коэффициент трения в направляющих постоянного кулачка и корпуса

f=0,1

В процессе конструирования патрона данные размеры могут несколько изменяться, но это, как показывает практика, не вносит существенных изменений в расчеты усилий.

Подставив исходные данные в формулу 9.9 получим: