Конструирование фрезы

Содержание

Введение

I. Технологическая часть

1.1 Материал инструмента и его свойства

1.2 Базовый вариант технологического процесса обработки детали

1.3 Предлагаемый вариант технологического процесса

1.4 Определение типа производства

1.5 Выбор вида и метода получения заготовки

1.6 Выбор оборудования

1.7 Расчет и назначение режимов обработки

II. Конструкторская часть

2. Проектирование шпоночной протяжки

III. Экономическая часть

Заключение

Список используемой литературы

Приложение

Аннотация

Темой курсовой работы является разработка технологического процесса изготовления фасонной фрезы для обработки детали «Червяк» (черт. ДБ 18180.00.31).

Курсовой проект состоит из технологического и конструкторского разделов.

В технологическом разделе осуществляется выбор типа производства и метода получения заготовки. Разрабатывается маршрутнооперационная технология изготовления данного инструмента, с анализом обеспечения требований чертежа, качества поверхностного слоя и функционального назначения детали.

Производится выбор режущих инструментов, технологической оснастки, применяемых в разрабатываемом технологическом процессе, а также расчёт и назначение режимов обработки.

В конструкторском разделе рассматривается инструмент второго порядка и вспомогательный инструмент.

Оформляются чертежи операционных эскизов механической обработки и технологическая документация.

Введение

Металлорежущие инструменты являются одним из основных орудий производства, а проектирование металлорежущих инструментов является основной из дисциплин при подготовке инженеров по специальности 151003 «Инструментальные системы машиностроительных производств».

От качества, надежности и работоспособности режущих инструментов, применяемых в машиностроении, в значительной степени зависят качество и точность получаемых деталей, производительность и эффективность процесса обработки.

При проектировании режущих инструментов необходимы знания теоретических основ конструирования и расчета инструментов, полученных при изучении дисциплины «Технология режущего инструмента».

Разработка технологических процессов производства металлорежущего инструмента базируется на общих принципах и закономерностях технологии машиностроения, изученных в курсах «Основы технологии машиностроения» и «Технология режущего инструмента». Наряду с этим в технологии производства металлорежущих инструментов имеются специфические особенности, связанные с применением дорогостоящих и дефицитных инструментальных материалов, с обработкой заготовок высокой твердости и прочности, с обработкой сложных поверхностей, с высокими требованиями к точности размеров, геометрической форме и шероховатости поверхности, с особенно высокими требованиями к физико-механическим свойствам материала готового металлорежущего инструмента.

Основные требования, предъявляемые к режущим инструментам, определяются их служебным назначением: обеспечением работоспособного состояния инструмента, т.е. состояния, при котором он способен выполнять обработку резанием, получением требуемой формы, размеров и качества обработанной поверхности заготовок, наибольшей производительностью процесса обработки с наименьшими затратами (экономическая эффективность); кроме того необходимо выполнить следующие дополнительные требования: возможность и технологичность изготовления и восстановления режущих свойств в процессе эксплуатации, экономия или минимальный расход дефицитных материалов. Возможности обработки резанием обеспечиваются материалом режущей части инструмента, его физико-механическими свойствами, при необходимости – термической обработкой, а также геометрическими параметрами. Получение требуемой формы, размеров и качества обработанных поверхностей детали обеспечивается конструкцией инструмента, формой его режущих кромок. В связи с этим при проектировании металлорежущего инструмента в его конструкции следует предусмотреть возможность и технологичность его восстановления (заточки и переточки) или переналадки.

Производительность процесса обработки зависит от режимов резания (скорости, глубины, подачи), а следовательно, от материала режущей части инструмента, его конструкции, геометрических параметров лезвий инструмента, способа отвода теплоты от режущих кромок и других конструктивных параметров и условий обработки.

Технологическая часть

1.1 Материал инструмента и его свойства

Корпус фрезы изготавливается из стали 40Х ГОСТ 454371. Напайные пластины изготавливаются из сплава Т15К6 ГОСТ 2540490.

Механические свойства стали 40Х в состоянии поставки:

- предел прочности при растяжении σв = 981 МПа;

- твердость HRC =52 . [1, с.329]

в закаленном состоянии:

- предел прочности при растяжении σв = 2410 МПа;

Химический состав данной стали:

- углерод (С) – 0.36…0.44%;

- хром (Cr) – 0.8…1.1%;

- никель (N) – до 0,3%;

- кремний (Si) – 0,17…0,37%;

- медь(Cu) – до 0,3%;

Cталь 40Х обладает высокой твердостью, износостойкостью, красностойкостью, прочностью и вязкостью, что обеспечивает высокую работоспособность инструмента, изготовленного из них, его способность выдерживать большие силовые и тепловые нагрузки. В вольфрамомолибденовых сталях часть вольфрама заменена молибденом, что несколько снижает их красностойкость. Сталь марки 40Х применяется для изготовления всех видов режущих инструментов, предназначенных для обработки углеродистых и среднелегированных конструкционных сталей, а так же зуборезных и резьбонарезных инструментов.

Некоторые технологические свойства стали 40Х :

Шлифуемость:

Твёрдость карбидов в инструментальных сталях близка к твёрдости абразивных материалов, что ухудшает производительность шлифования.

Во время шлифования при значительных по величине остаточных напряжениях и большом количестве остаточного аустенита (более 10%) образуются шлифовальные трещины. Размер карбидов и их распределение определяют качество шлифованной поверхности (крупные карбиды могут выкрашиваться). Значительное повышение температуры при шлифовании может привести к отпуску мартенсита, снижению твёрдости и износостойкости.

Свариваемость:

Сталь плохо сваривается и практически не применяется для сварных конструкций.

Выбор оборудования

1. Номер и наименование операции: Операция 005 заготовительная

Применяемое оборудование: ленточнопильный станок мод. WPB420A

Техническая характеристика станка:

Размеры материала:

Круглый материал…………………………………………………ø420мм

4-х гранный материал………………………………………….420х420мм

Размеры ленточного полотна…… ………………………..6280х41х1,3мм

Мощность приводов:

Двигатель пильной ленты…………………………………………..5,5кВт

Двигатель гидравлики………………………………………………1,5кВт

Двигатель подачи СОЖ…………………………………………....0,12кВт

Двигатель очистить. щётки………………………………………..0,18кВт

Габаритные размеры ………………………………...2310х3060х2150мм

Скорость резки………………………………………………..15-105м/мин

Ход захвата материала (2поз.)…………………………….….520/1040мм

Вес ……………………………………………………………….…2500 кг

2. Номер и наименование операции: Операция 020 токарная с ЧПУ

Применяемое оборудование: токарный станок мод. SK 3665 c ЧПУ

Техническая характеристика станка:

Система ЧПУ…………………………………………………Siemens 820C

Диаметр обрабатываемой детали над станиной, мм ………………….360

Ход по оси Х, мм………………………………………………………...220

Ход по оси Z, мм…………………………………………………….…..660

Наибольшая длина обработки детали, мм………………………..……650

Конус шпинделя……………………………………………………….А2-6

Диаметр патрона, мм……………………………………………………200

Конус шпинделя………………………………………………………….М6

Диаметр отверстия в шпинделе, мм……………………………..………53

Пределы частоты вращения шпинделя Min/Max, об/мин ……..200/3000

Мощность двигателя, кВт……………………………………..………….5,5

Быстрое перемещение по осям Х/Z, м/мин……………………….....3,8/7,7

Точность повторяемости револьверной головки, мм……………..….0,007

Время смены инструмента, с……………………………………………..1,5

Сечение резца, мм…………………………………………………...…20х20

Диаметр пиноли задней бабки, мм…………………………………….…60

Ход пиноли задней бабки, мм…………………………………….……..140

Конус пиноли задней бабки……………………………………..…Морзе 4

Масса станка, кг……………………………………………………..….1810

Шероховатость поверхности…………………………………………Ra 1,6

3. Номер и наименование операции: Операция 025 фрезерная

Применяемое оборудование: Вертикальный обрабатывающий центр мод.500VB

Техническая характеристика станка:

Параметры стола:

Диаметр планшайбы, мм………………………………………………200

Диаметр центрального отверстия, мм…………………………...….60Н7

Ширина центрального паза, мм…………………………………… 12Н11

Количество Т-образных пазов ………………………………………….. 8

Наибольшее расстояние от торца шпинделя до стола, мм ………....450

Наибольшая масса обрабатываемой детали, кг……………………….300

Шпиндель:

Конус шпинделя (DIN 69871) ………………………………………SK 40

Пределы частот вращения шпинделя, об/мин……………………0-12000

Номинальный крутящий момент на шпинделе, Нм……………………76

Перемещения:

Наибольшие перемещения по осям:

- продольное перемещение X-салазок (Х), мм ………………………900

- поперечное перемещение Y-салазок (Y), мм……………………….500

- вертикальное перемещение шпиндельной бабки (W), мм…………450

- поворот шпиндельной бабки (В), град………………………………±30

Диапазон рабочих подач по координатам, мм/мин ……………..1-15000

Поворот стола (А), град………………………………………………..360

Точность позиционирования по осям X , Y , W , мм ……………….0,01

Ускоренные хода по осям X , Y , W , м/мин ……………………..15…30

Наибольшая частота вращения по оси В, об/мин………………………5

Номинальный крутящий момент поворота оси В, Нм……….……..2940

Инструментальный магазин:

Емкость инструментального магазина, шт…………………………….16

Время смены инструмента, с……………………………………………12

Наибольший диаметр инструмента, устанавливаемого в магазине [без пропуска гнезд], мм …………………………………….……………….125 [80]

Наибольшая длина инструмента, устанавливаемого в шпинделе станка, мм……………………………………………………………………………...…250

Наибольшая масса оправки, устанавливаемой в магазине, кг ……...10

Характеристика электрооборудования:

Мощность двигателя главного привода, кВт ………………………..22,5

Номинальная частота вращения, об/мин…………………………….2800

Максимальная частота вращения, об/мин………………………….12000

Суммарная мощность установленных на станке электродвигателей, кВт…………………………………………………………………………………49

Система ЧПУ……………………………………………...SIEMENS 840D

Прочие характеристики:

Габаритные размеры, мм………………………………..2350x3165x3000

Общая площадь станка в плане, кв.м., не более (с учетом открытых дверей шкафа)………………………………………………………………….15,7

Масса, кг ………………………………………………………………7000

4. Номер и наименование операции: Операция 030 протяжная

Применяемое оборудование: Горизонтальный протяжной полуавтомат мод.7Б56

Техническая характеристика станка:

Номинальная тяговая сила, Нм………………………………………..200

Наибольшая длина салазок, мм………………………………………1600

Размер рабочей поверхности опорной плиты:

длина, мм……………………………..………………………….450

ширина, мм………………………..………………………….….450

Диаметр отверстия:

в опорной плите под планшайбу, мм………………………………...200

в планшайбе, мм………………………………………………………160

Скорость рабочего хода протяжки, м/мин………………………..1,5-13

Рекомендуемая скорость обратного хода протяжки, м/мин…..….20-25

Мощность электродвигателя, кВт…………………………………….30

Габаритные размеры:

длинна, мм………………………………...…………………….7200

ширина, мм………………………………………………...……2135

высота, мм……………………………………………………….1910

Масса, кг………………………………………………………………7450

5. Номер и наименование операции: Операция 040 шлифовальная

Применяемое оборудование: внутришлифовальный станок мод. 3К227В

Техническая характеристика станка:

Наибольший диаметр:

устанавливаемой заготовки, мм………………………………...400

устанавливаемой заготовки в кожухе, мм………………….…..250

Наибольшая длина:

устанавливаемой заготовки, мм……………………………..….125

при наибольшем диаметре отверстия шлифования, мм………125

Наибольший ход стола, мм…………………………………………….450

Наибольшее наладочное поперечное перемещение:

шлифовальной бабки:

вперед, мм……………………………………………………50

назад, мм……………………………………………………..10

бабки заготовки:

вперед, мм……………………………………………………120

назад, мм………………………………………………………30

Наибольший угол поворота бабки заготовки,°…………………………45

Наибольший диаметр и высота шлифовального круга, мм……..….80х50

Частота вращения, об/мин шпинделя:

внутришлифовального………………………..….9000, 12000,18000

бабки заготовки………………………………………….…….60-120

торцешлифовального приспособления…………………...……5600

Мощность электродвигателя привода

шлифовального круга, кВт………...………………………………………4

Габаритные размеры, мм

длина………………………………………………..…………….2815

ширина……………………………………………………………1900

высота…………………………………………………………….1750

Масса, кг ………………………………………….………….…………4300

6. Номер и наименование операции: Операция 045 шлифовальная

Применяемое оборудование: плоскошлифовальный станок мод. 3Е711В-1

Техническая характеристика станка:

Размеры рабочей поверхности стола, мм:

длина………………………………………………………………..400

ширина……………………………………………………………...200

Наибольшие размеры обрабатываемых заготовок, мм:

длина………………………………………………………………..400

ширина…………………………………………………………...…200

высота………………………………………………………………320

Масса обрабатываемых заготовок, кг, не более………………..............150

Наибольшее расстояние от оси шпинделя до зеркала стола, мм…...…445

Наибольшее перемещения стола и шлифовальной бабки, мм:

продольное………………………………………………………...490

поперечное…………………………………………………………255

Размеры шлифовального круга, мм:

наружный диаметр………………………………………………..250

высота……………………………………………..………………..40

внутренний диаметр……………………………………………….76

Частота вращения шпинделя шлифовального круга, об/мин……….…35

Скорость продольного перемещения стола, м/мин……..……………2-35

Мощность электродвигателя главного привода, кВт……………………4

Габаритные размеры, мм:

длина…………………………………………………………..…2380

ширина…………………………………...………………………1955

высота……………………………………………………………1915

Масса, кг………………………………………………………………..3380

7. Номер и наименование операции: Операция 050 шлифовальная

Применяемое оборудование: круглошлифовальный станок мод.8Г622

Техническая характеристика станка:

Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки, мм:

диаметр………………………………………………………….280

длина…………………………………………………………….700

Рекомендуемый диаметр шлифования, мм:

наружного……………………………...……………………20-280

внутреннего………………………………………………….30-100

Наибольшая длина шлифования, мм:

наружного………………………………………………………130

внутреннего……………………………………………………..125

Высота центров над столом, мм…………...…………………………160

Наибольшее продольное перемещение стола, мм…………………..700

Угол поворота стола, °:

по часовой стрелке……………………………………………..…1

против часовой стрелки…………………………………………..1

Скорость автоматического перемещения стола, м/мин……….....0,05-5

Частота вращения шпинделя, об/мин………………….…………50620

Наибольшие размеры шлифовального круга, мм:

наружный диаметр……………………………………….……750

высота…………………………………………………………..130

Частота вращения шлифовального круга, об/мин при шлифовании:

наружном……………………………………………………..1250

внутреннем……………………………….……………….…16000

Габаритные размеры, мм:

длина…………………………………….…………………....3754

ширина…………………………………….………………….4675

высота…………………………………….….………………..2245

Масса, кг……………………………………….….....………………8110

8. Номер и наименование операции: Операция 055 заточная

Применяемое оборудование: заточной станок мод.3М642

Техническая характеристика станка

Наибольшие размеры обрабатываемой заготовки,

устанавливаемой в центрах, мм:

диаметр…………………………………………………………...250

длина…………………………………………………………...…500

Размеры рабочей поверхности стола, мм:

длина……………………………………………………………..140

ширина……………………………………………………...……800

Продольное перемещение стола, мм……………………………...….400

Угол поворота стола в горизонтальной плоскости, °……………….±45

Перемещение шлифовальной бабки, мм:

вертикальное……………………………………………………250

поперечное…………………………………………………...…230

Диаметр шлифовального круга, мм………………………………….200

Частота вращения шпинделя, об/мин………………..……….2240-6300

Скорость автоматического продольного

перемещения стола, м/мин…………………………………………0,2-8

Мощность электродвигателя ПГД, кВт……………………...………1,5

Габаритные размеры, мм:

длина…………………………………………………………..1650

ширина…………………………………………...……………1470

высота……………………………………………………….....1625

Масса, кг………………………………………………...……………1400

Заключение

В ходе данного курсового проекта был разработан технологический процесс изготовления инструмента «Фреза фасонная». Также была произведена разработка маршрутной технологии на изготовление данного инструмента и разработка операционной технологии и карт эскизов.

В графической части работы разработаны операционные эскизы механической обработки инструмента «Фреза фасонная»(2 листа формата А1), а также разработан инструмент второго порядка (1 лист формата А1) и вспомогательный инструмент (1 лист формата А2).

Разработав курсовой проект по дисциплине «Технология режущего инструмента», мы научились разрабатывать весь комплект технологической документации, рассчитывать себестоимость спроектированного инструмента.