1 Выбор и обоснование метода автоматизации технологической операции

Компоновка станка зависит от конфигурации обрабатываемой заготовки, характера выполняемой операции, требуемой производительности и других факторов.

Производят выбор метода автоматизации из широко известных методов, таких как: на агрегатном станке, на станочном модуле.

Станочный модуль - это своего рода совокупность станка, промышленного робота, осуществляющего передачу детали в зону обработки и из нее, а так же питателя, накопителя. Уже из этого определения видно, что этот метод автоматизации не является экономически выгодным.

Особым методом создания автоматизированного оборудования является метод агрегатирования, то есть создания станков и целых автоматических линий из стандартных унифицированных узлов и агрегатов. Данный метод является наиболее приемлемым, так как существует целый ряд преимуществ:

существенно сокращаются сроки подготовки производства из-за стандартных унифицированных узлов;

увеличивается качество обработки детали, так как сами узлы изготавливаются на специализированных заводах;

узлы легко объединяются в единую систему управления.

Добавив также удобство размещения детали на делительном поворотном столе, возможность применения различных многошпиндельных насадок, делают вывод, что это наиболее эффективный и в тоже время дешевый метод автоматизации оборудования.

Различается три основные компоновки агрегатных станков: без перемещения заготовки в процессе ее обработки, с периодическим перемещением и с непрерывным перемещением.

Первый тип применяется преимущественно при обработке громоздких деталей без высоких требований по производительности. Станки второй категории применяются наиболее часто. В них поворот заготовки осуществляется с помощью поворотных делительных столов. В станках третьего типа производится обработка вместе с перемещением заготовки, что обеспечивает наиболее высокую производительность. Но такие станки дороги и сложны в эксплуатации.

Для обработки представленной детали выбирается второй тип компоновки с вертикальным расположением силовых головок. Такая компоновка обеспечивает доступ инструмента ко всем обрабатываемым поверхностям детали «Планка» и сокращение времени на обработку, вследствие совмещения основного и вспомогательного времени на загрузку и разгрузку деталей.

2. Определение порядка обработки и технологических переходов. Расчет режимов резания и назначение инструмента

Операционный эскиз обработки представлен в приложении А. Целесообразно начать обработку с получения двух отверстий диаметром 8,5Н14. Обработку предполагается вести за один переход с помощью многошпиндельной головки: сверление со снятием фасок. В качестве средства технологического оснащения станка следует применить сверло - зенковка.

Таким образом, первая позиция будет занята одновременно сверлением и зенкерованием отверстия. Далее обрабатываются четыре отверстия 4Н8 и ступенчатое отверстие 9; 14Н14. Все отверстия, получатся за два перехода меньшего диаметра: сверление, черновое развертывание, а большего: сверление, цекование. В качестве средства технологического оснащения станка следует применить многошпиндельную насадку. Итак, будут задействованы еще три рабочие позиции станка. Необходима также и вспомогательная загрузочная позиция.

Всего в станке предусмотрено пять позиций. Номера позиций, наименования переходов и режущий инструмент сведены в таблицу 1.

Таблица 1 - Разбивка агрегатной операции на переходы и позиции

Определяют длину хода каждого инструмента по формуле (1)

L_р.х.=L_рез.+L¹, (1)

где L_рез. - длина резания, мм;

L¹ - длина врезания и перебега, мм.

Подставляются исходные данные с учетом справочника /2, с. 104 - 128/ в формулу (1)

L_1,2=15+20=35 мм,

L₃=7+5=12 мм

L₃=15+6=21 мм.

Скорость резания v, м/мин, для сверления может быть определена по формуле (2) /1, с. 276/

, (2)

где С_v - коэффициент;

D - диаметр обрабатываемого отверстия, мм;

S - подача при сверлении, мм/об;

y, m, q - показатели степени при сверлении,

Т - значение периода стойкости, мин;

K_v - общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания.

К_V=K_MV*K_ИV*K_LV*K_ПV, (3)

где K_MV - коэффициент на обрабатываемый материал;

K_ИV - коэффициент на инструментальный материал;

K_LV - коэффициент, учитывающий глубину сверления;

K_ПV - дополнительный поправочный коэффициент при рассверливании литых или штампованных отверстий /1, с. 277/.

К_V = = 1,99.

Скорость резания v, м/мин, для развертывания может быть определена по формуле (4) /1, с. 276/

, (4)

где С_v - коэффициент;

D - диаметр обрабатываемого отверстия, мм;

S - подача при развертывании, мм/об;

t - глубина резания, мм;

y, m, q - показатели степени при развертывании;

Т - значение периода стойкости, мин;

K_v - общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания /1, с. 276/.

Значения скоростей резания для всех переходов приведены в таблице 2.

После определения скорости резания рассчитывается частота вращения шпинделей силовых головок n, об/мин /1, с. 280/. Расчет производится по формуле (5)

, (5)

где V - скорость резания, м/мин;

D - диаметр обрабатываемого отверстия, мм.

Значения чисел оборотов также указаны в таблице 2.

Далее определяем крутящий момент, возникающий при сверлении, по формуле (6) /1, с. 277/.

, (6)

где С_М - коэффициент;

q, y - показатели степени;

D - диаметр обрабатываемого отверстия, мм;

S - подача при сверлении, мм/об;

К_р - коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражением

,

.

Крутящий момент М _кр, Н^.м, при развертывании рассчитывается по

формуле (7) /1, с. 280/

, (7)

где С_р - коэффициент,

х, y - показатели степени,

D_z - диаметр инструмента, мм;

S_z - подача на один зуб при развертывании, мм на один зуб.

S - подача при развертывании, мм/об;

t - глубина резания, мм.

Найденные значения крутящего момента для отверстий 4,9 необходимо увеличить соответственно в четыре раза, так как отверстия сверлятся и развертываются одновременно.

Зная значения крутящего момента, определяется мощность резания N, кВт по формуле (8) /1, с. 280/

, (8)

где М_кр - крутящий момент, Н^.м;

n - частота вращения шпинделей силовых головок n, об/мин.

Все найденные значения режимов резания заносятся в таблицу 2.

Таблица 2 - Режимы резания при обработке детали «Планка»