Технологический процесс изготовления ступенчатого вала

     Чрезмерно малые припуски также нежелательны. Они не обеспечивают удаление дефектных поверхностных слоев и получение требуемой точности и шероховатости обработанной поверхности, а в некоторых случаях создают неприемлемые условия для работы режущего инструмента по литейной корке или окалине. Чрезмерно малые припуски требуют повышения точности заготовок, затрудняют их разметку и выверку на станках и, в конечном счете, увеличивают вероятный процент брака. Правильно выбранный припуск обеспечивает устойчивую работу оборудования при достижении высокого качества продукции и минимальную себестоимость продукции.  

     d-диаметр  определяем по наибольшему диаметру  шейки(d1), точность шейки, шероховатость  Rz = 80 Мкм.

     d = 64-0,74 мм

     d = 63,26 мм 

     L = 210 + 1 = 211 мм 

     Припуск на диаметр составляет: 4,5 мм

      Расчетный диаметр заготовки: dз = 63,26 + 4,5 = 67,76 мм

     Выбираем  горячекатаный прокат обычной точности Ø 68 ±    мм, допуск составляет 1,6 Мкм. Выбираем припуск на длину при  обработке торцовых поверхностей:

     а = 2,2 ± 0,6 мм ,

     тогда длина заготовки будет равна:

     Lз = L + La

     Lз = 211 + ( 2,2 ± 0,6 ) * 2 = 215,4 ± 1,2 мм  

     Тогда заготовка имеет размеры: 

      dз = 68 ±      мм

     Lз  = 215,4 ± 1,2 мм

     Чертеж  заготовки предоставлен в приложении на 2 листе.  

      Рассчитаем объем заготовки, учитывая, что ее форма – цилиндр, при  этом берем диаметр и длину  с плюсовыми допусками и переводим  их значения из [мм] в [см].  
 

     Vз = (3,14*6,85² / 4)* 21,66 = 797,83 см³

     Mз = 7б85 * 797,83 = 6262,9 ≈ 6,3 кг  

     bпр. = 5 мм  
 

5. Определение нормы  расхода и коэффициента  использования материала.

     Для определения нормы расхода необходимо учитывать потери металла при резки прутка на заготовки и некратность длины прутка.

     Стандартная длина прутка проката:

  =6000 мм

     Определяем  целое число заготовок из прутка и величину отхода от некратности длины прутка ().

 =

 =27 шт

=(

     Некратность длины проката отнесённые к одной заготовки.

  =

     Норма расхода материала на заготовку  с учетом технологических потерь при резки заготовок из проката будет определяться по формуле:

  ,кг 

  кг 

     Коэффициент использования материала:

  
 

6. Выбор оборудования, технологических  баз, способа крепления  заготовки и измерительного  инструмента. 

     Модель  токарного станка выбирается в зависимости  от максимальной длинны заготовки Lз  и максимального диаметра заготовки Dз .

           На основе габаритных размеров заготовки Dз =68+0,5 мм,

     Lз = 215,4 +/- 1,2 [мм].                                                       

     Выбираем  токарно-винтарезный станок 16К20. Для выбора способа крепления заготовки вычисляем отношение длины к её диаметру, которое должно быть меньше четырех:  

      На основании этого отношения выбираем способ крепления заготовки – в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне. На корпусе патрона расположены три радиальных паза, по которым одновременно перемещаются три кулачка, благодаря чему заготовка, имеющая цилиндрическую поверхность, устанавливается и зажимается точно по оси шпинделя. При таком способе крепления значительно сокращается время на установку и закрепление детали.

     Базой является ось детали. База – это  поверхность или выполняющие  ту же функцию сочетания поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке  или изделию и используемая для  базирования.

     Для контроля точности размеров валов применяют  следующие основные типы измерительных  инструментов: штангенинструменты, микрометры и др. Основные факторы, влияющие на выбор средства измерения, - это размер и квалитет (класс точности) измеряемого изделия (вала). В качестве измерительного инструмента выбираем штангенциркуль, модель ШЦ-2 с точностью измерения 0,05 мм и пределами измерения 0 ÷ 200 мм. 

     7. Выбор последовательности  обработки поверхностей. 

       При токарной обработке различают:

     - черновое точение (или обдирочное) – с точностью обработки IT14 и шероховатостью поверхности  Ra до 6,3 [мкм];

     - получистовое точение – IT13...IT11, шероховатостью до Ra = 1,6 [мкм];

     - чистовое точение – IT10…IT8, шероховатость  до Ra = 0,4 [мкм].

           При черновом обтачивании, как и при любой черновой обработке, снимают до 70% припуска. При этом назначаются максимально возможные  глубина резания t и подача S.

           Подача S – это расстояние, пройденное режущим инструментом за один оборот шпинделя; подача измеряется в [мм/об].

           Глубина резания t – это расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностью заготовки, измеренное перпендикулярно последней. 

           Обтачивание трехступенчатого вала из проката выполняем  по схеме:   

 
 

     Установ 1:

     Переход 1.

     Подрезка  торца со стороны Шейки 3.

     Переход 2.

     Обработка Ø 56h9 Шейки 2 и Шейки 3 на длину 150 [мм].

     Переход 3.

     Обработка Ø 56h9 Шейки 2 на длину 90 [мм] за два прохода: получистовой и чистовой.

     Переход 4.

     Обработка Ø 48 Шейки 3 на длину 60 [мм].

     Переход 5.

     Обработка фаски Шейки 3. 

     Установ 2:

     Переход 6.

     Подрезка  торца со стороны Шейки 1.

     Переход 7.

     Обработка Ø 64 Шейки 1 на длину 60 [мм].

     Переход 8.

     Обработка фаски Шейки 1. 
 

8. Выбор инструментального  материала и назначение  геометрии инструмента. 

     Инструментальные  материалы. При разработке технологического процесса механической обработки заготовки выбор режущего инструмента, его конструкции и размеров в значительной мере предопределяется методами обработки, свойствами обрабатываемого материала, требуемой точностью обработки и качеством обрабатываемой поверхности заготовки.

     При выборе режущего инструмента принимают  стандартный инструмент, но, когда  целесообразно, следует применять  специальный, комбинированный или  фасонный инструмент, позволяющий совмещать  обработку нескольких поверхностей.

     Режущие кромки инструментов в процессе работы находятся под действием высоких  температур, вызванных пластическими  деформациями в очаге резания  и трением инструмента о стружку и обрабатываемое изделие. Поэтому инструментальные материалы должны обладать высокой твердостью, значительной теплостойкостью и износостойкость, высокой механической прочностью и вязкостью.

     Инструментальные  материалы делятся на следующие  группы:

     - инструментальные стали (ИС);

     - твердые сплавы (ТС);

     - минералокерамика (МК);

     - сверхтвердые материалы (СТМ).

     Инструментальные  стали подразделяются на углеродистые, легированные и быстрорежущие. Углеродистые инструментальные стали содержат 0,9-1,3% С. Для изготовления инструментов применяют качественные стали , твердость которых после термообработки имеет величину HRC 60÷62 и красностойкостью в пределах 200÷250^оС, используются при скоростях резания в пределах 15÷18 м/мин. Легированные инструментальные стали – это углеродистые инструментальные стали, легированные хромом (Х), вольфрамом (В), марганцем (Г), кремнием (С) и другими элементами. После термообработки легированных сталей их твердость составляет HRC 62÷64, они имеют красностойкость в пределах 250÷300^оС, допустимые скорости резания для них 15÷25 м/мин. Быстрорежущие стали – сплавы железа (Fe) с углеродом (С), содержащие от 6% до 18% вольфрама (W). В быстрорежущие стали входят также хром (Cr) 3,8÷4,4%, кобальт (Co) и ванадий (V) 2÷10%. После термообработки имеют твердость HRC 62÷65, красностойкость 600÷630^оС и обладает высокой износостойкостью, при этом может работать со скоростью резания до 80 м/мин.

     Твердые сплавы – это твердый раствор карбидов вольфрама (WC), карбидов титана (TiC) и карбидов тантала (TaC) в кобальте (Co). Различают твердые сплавы:

     - вольфрамовые (ВК2, ВК6, ВК8, ВК10, ВК15, ВК20);

     - титановольфрамовые (Е15К6, Т5К10, Т5К12);

     -титанотанталовольфрамовые  (ТТ7К12, ТТ10К8).

Пластинки твердого сплава (твердость HRC 86÷92) обладают высокой износостойкостью и красностойкостью 800÷1000^оС, что позволяет вести обработку со скоростями резания до 800 м/мин.

      Минералокерамика – синтетический материал, основой которого служит глинозем (Al₂O₃), подвергнутый спеканию при температуре 1750^оС. Минералокерамика марки ВОК60 (HRC 91÷93) имеет красностойкость 1200^оС и высокую износостойкость.

      К сверхтвердым материалам относят природные  и синтетические алмазы и материалы  на основе кубического нитрида бора (КНБ) (эльбор, гексанит). Твердость алмазов составляет HRC 90÷95, теплостойкость 700÷750^оС. Алмазы применяют при скорости резания до 60 м/мин. Материалы на основе КНБ применяют при скорости резания до 600 м/мин; их теплостойкость достигает 1800^оС.

      Режущий инструмент. Резец – наиболее распространенный режущий инструмент, применяемый при обработке металлов со снятием стружки на различных станках. Резцы различают:

- по  виду обработки и оборудования (токарные, расточные, строгальные,       долбежные, специальные);

- по  выполняемой работе (проходные, подрезные,  отрезные, расточные   резьбовые,  фасонные);

- по  направлению подачи (радиальные  и тангенциальные);

- обдирочные  и чистовые;

- по  роду материала (быстрорежущие, твердосплавные, минералокерамические, эльборовые);

- по  способу изготовления (цельные, с  напаянными или механически закрепленными  пластинами) и т.п.

      По  виду выполняемой работы различают  резцы:

- проходные  (для обработки гладкой цилиндрической  поверхности (внутренней и наружной) на «проход»);

- подрезные  токарные резцы (для обточки  плоскостей, перпендикулярных к  оси вращения заготовки, и подрезки  торцов);

- отрезные  токарные резцы (для отрезки  заготовок).

      К основным углам резца относят:

- главный  передний угол Ɣ между передней плоскостью лезвия и основной плоскостью, оказывающий большое влияние на процесс резания: с увеличением переднего угла улучшаются условия схода стружки, уменьшается работа на резание, однако снижается прочность режущего лезвия. Передний угол резца выбирается в зависимости от материала детали и измеряется в пределах от 0^о до 10^о;