Методические указания
по разработке технологического процесса
механической обработки детали
на сверлильных станках
по дисциплине "Технология производства
транспортных и технологических машин"
Для студентов 2-го курса
Москва 2005
Операция сверления
Операция сверления предусматривает получение отверстий в сплошном металле и увеличение имеющего отверстия - операция рассверливания. Данная операция применяется для получения и обработки отверстий в плоских деталях, а также в круглых деталях, если ось обрабатываемых отверстий перпендикулярна или параллельна оси детали.
Разработка технологического процесса механической обработки детали на сверлильном станке состоит из 3-х этапов:
1. разработка маршрутной технологии изготовления детали;
2. разработка операционной технологии изготовления детали;
3. проведение расчетов для определения режимов резания.
Разработка маршрутной технологии
При разработке маршрутной технологии не указываются размеры обрабатываемых
Поверхностей и режимы резания при их обработке.
При составлении маршрутной технологии обработки детали необходимо изучить чертеж детали. По чертежу определяются количество отверстий, их размеры (диаметр и длина), месторасположение, а также величина шероховатости.
Оформление маршрутной технологии
Оформляя маршрутную технологию, необходимо выполнять следующие условия:
- запись "установа" (установка и закрепление) заготовки на станке и запись переходов производить кратко и в повелительной форме (установить заготовку, закрепить, сверлить отверстие 1, нарезать резьбу в отверстии 1 и т.д.).
- первый установ обозначается цифрами 005. Если обработка заготовки производится за несколько установок ее на станке, то каждая установка обозначается последовательно цифрами 010, 015 и так далее.
- переходы обозначаются арабскими цифрами, начиная с цифры 1.
- на каждый установ чертится карта эскиза, которая отражает конфигурацию заготовки, которую она получила после обработки при данном закреплении ее на станке. Все обработанные поверхности нумеруются арабскими цифрами в той последовательности, в какой обрабатывались поверхности.
Сколько установов, столько и карт эскизов.
На каждой карте эскизов показываются условными значками способы крепления заготовки, а обработанные поверхности обводятся красным карандашом или рисуются толстой линией.
Разработка операционной технологии
При разработке операционной технологии необходимо указывать размеры обрабатываемых отверстий заготовки и режимы резания их при каждом переходе в процессе изготовления детали.
Разрабатывая операционную технологию, необходимо выполнять следующие условия:
- запись последовательности обработки отверстий при каждой установке заготовки должна строго соответствовать последовательности обработки отверстий, указанной в маршрутной технологии.
- запись "установа" должна быть аналогична записи в маршрутной установке.
- обозначение перехода осуществлять тремя большими буквами: О, Т и Р. После обозначения буквы О записывается текст перехода более подробно, чем в маршрутной технологии, в соответствии с ГОСТом 3.1702.
Размеры, которые необходимо выполнить при каждом переходе шифруются цифрами, а величина этих размеров указывается только в карте эскизов. Примеры: сверлить отверстие в размеры 1, 2, рассверлить отверстие в размер 1 на проход. Подробный перечень текста переходов дан ниже.
После обозначения буквы Т записывается характеристика выбранного инструмента для выполнения данного перехода и характеристика мерительного инструмента. Пример: сверло с коническим хвостовиком, диаметром 20 мм, материал режущей части Р5М6. Нутромер индикаторный 18…50-0,01, ГОСТ 868.
После обозначения буквы Р записываются следующие режимы резания:
t = i = S = n = Tо =
На каждый переход дается карта эскизов, в которой указаны схематично зажимы и опоры, размеры, выполняемые при конкретном переходе, шероховатость обрабатываемых поверхностей. Каждый размер шифруется той цифрой, которой он обозначен в тексте перехода.
Основная терминология технологических переходов операции сверления
Сверлить отверстие в размер 1 на проход. Сверлить отверстие в размер 1, 2. Рассверлить отверстие в размер 1 на проход. Рассверлить отверстие в размеры 1, 2. Нарезать резьбу в размер 1 на проход. Нарезать резьбу в размеры 1, 2.
Последовательность проведения расчетов
Выбор станка
Если для многих операций существует большой выбор станков, то для операции сверления диапазон выбора станков достаточно мал. Операцию сверления, зенкерования и развертывания производят на вертикально-сверлильном станке марок 2Н118, 2Н125, 2Н135, 2А135 и 2Н150 -по условному максимальному диаметру сверления 18 мм, 25 мм, 35 мм и 50 мм.
Выбор инструмента.
Существует большое количество разновидностей конструкций сверл в зависимости от диаметра отверстия, глубины обработки, точности отверстия и расположения его оси, обрабатываемого материала и других факторов. Среди сверл самое широкое применение находит универсальное спиральное сверло, которое изготавливают диаметром от 0,25 до 80 мм. Ниже даны наиболее широко ходовые типоразмеры сверл:
1. Сверло спиральное с цилиндрическим хвостовиком диаметром 0,25…20 мм, ГОСТ 10902
2. Сверло спиральное с коническим хвостовиком диаметром 5... 80 мм, ГОСТ 10903
Размеры спиральных сверл (мм)
Сверло № 1
от 0,25 до 3,35 мм через каждые 0,05 мм
от 3,35 до 14 мм через каждые 0,1 мм
от 14 до 20 мм через каждые 0,25 мм
Сверло № 2 от 5 до 14 мм через каждые 0,2 мм
от 14 до 45,25 мм через каждые 0,25 мм
от 45,5 до 51,5 мм через каждые 0,5 мм
от 52 до 80 мм через каждый 1 мм
Материал режущей части сверла, зенкера и развертки
Все перечисленные сверла изготовлены с рабочей частью из быстрорежущей стали марки Р6М5.
Назначение глубины резания - t (мм)
Так как сверло однопроходный инструмент, то припуск h снимается за один проход. При сверлении глубина резания равна половине диаметра сверла: t = D св / 2 (мм)
При рассверливании глубина резания равна:
D инср - D отв
t = ----------------- (мм)
Выбор подачи сверла - S (мм/об)
Значение подачи при сверлении и рассверливании равно:
S = 0,02…0,03 диаметра сверла.
Рассчитанная подача уточняется по станку (берется ближайшая наименьшая подача) и в дальнейших расчетах используется выбранная величина Sст.
Ниже представлены значения подач сверла вертикально – сверлильных станков (они для всех марок станков одинаковы):
S ст = 0,1 0,14 0,2 0,28 0,4 0,56 0,8 1,12 1,6 мм/об
Определение теоретической скорости резания - Vт (м/мин)
Величину теоретической скорости резания при сверлении и рассверливании определяют по таблице 1. Меньшие значения дляинструментов из быстрорежущей стали
Таблица 1
| Материал заготовки (м/мин) Скорость резания Vт |
| Конструкционная сталь 24...30 Легированная сталь 21...24 Поковка, штампованная заготовка 15...18 Чугунное литье 20...30 |
Определение теоретической частоты вращения инструмента – nт (об/мин)
Теоретическая частота вращения сверла определяется как:
1000 · Vт
nт = ------------ (об/мин)
π · Dсв.
где: Vт - теоретическая скорость резания, м/мин,
Dсв. – диаметр применяемого инструмента, мм.
π = 3,14
Полученное теоретическое значение частоты вращения сверла уточняют по паспорту станка, берут ближайшее наименьшее значение и в дальнейших расчетах используют величину nст.
Ниже даны значения частоты вращения шпинделя вертикально-сверлильных станков различных моделей (марок):
2Н118 2Н125 2Н135 (2А135) 2Н150
180 250 350 45 63 90 125 31,5 45 63 90 22 32 45 63 89
500 700 1000 125 180 250 355 125 180 250 355 123 176 248 350
1400 2000 500 710 1000 1400 500 710 1000 1400 493 645 980
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Определение действительной скорости резания - Vд. (м/мин)
Действительную скорость резания определяют по формуле:
π · Dинст. · nст.
Vд = ------------------ (м/мин)
Определение осевой силы при сверлении - Ро (кН)
Осевая сила противодействует перемещению сверла. Она определяется согласно формуле:
Ро = Со · Dсв.х · Sст.y · Ко (кН)
где: Со - коэффициент, зависящий от физико-механических свойств материала заготовки,
Dсв. - диаметр сверла, мм,
Sст. - подача по станку, мм/об,
х, y - показатели дробных степеней,
Ко - поправочный коэффициент
Значение коэффициента Со и показателей дробных степеней даны в таблице 2
Таблица 2
| Материал заготовки | Со | Х | Y |
| Прокат 0,68 1,0 0,7 Поковка, штампованная заготовка 1,12 0,9 0,8 Чугунное литье 0,42 1,2 0,6 |
Поправочный коэффициент Ко определяется по формуле:
Ко = К1 · К2
где: К1 - коэффициент, зависящий от твердости материала обрабатываемой заготовки,
К2 - коэффициент, учитывающий способ получения заготовки,
Значение данных коэффициентов даны в таблицах 3 … 4
Таблица 3
| Твердость материала заготовки | Значение К1 |
| Стальная заготовка твердостью НВ < 220 1,1 Стальная заготовка твердостью НВ > 220 1,4 Чугунная заготовка твердостью НВ < 170 0,9 Чугунная заготовка твердостью НВ > 170 1,2 |
Таблица 4
| Вид заготовки | Значение К2 |
| Стальной прокат 1,0 Поковка, штампованная заготовка 1,3 Чугунное литье 1,5 |
Проверка достаточности осевого усилия станка перемещению свер ла
Рст > РО
Ниже даны значения максимального осевого усилия перемещения сверла при сверлении (Р ст) для различных марок станков:
2Н118 - 5,6 кН 2Н125 - 9,0 кН 2Н135 - 15,0 кН 2Н150 - 23 кН
Если Ро окажется больше Рст, то необходимо уменьшить величину подачи станка.
Определение крутящего момента при сверлении – Мкр (Н/м)
По крутящему моменту резания рассчитывают на прочность детали механизма главного движения станка. Крутящий момент резания определяется по следующей формуле:
Х y
Мкр = См · Dинстр · Sст · Км (Н/м)
где: См - коэффициент, зависящий от физико-механических
свойств материала заготовки,
Dинст - диаметр сверла, мм, Sст - подача по станку, мм/об,
Х, Y - показатели дробных степеней, Км - поправочный коэффициент
Значение коэффициента См и показателей дробных степеней даны в таблице 5
Таблица 5
| Материал заготовки См Х Y |
| Прокат 0,035 2,0 0,8 Поковка, штампованная заготовка 0,082 1,9 0,7 Чугунное литье 0,022 2,2 0,8 Цветные металлы и сплавы 0,012 1,8 0,6 |
Поправочный коэффициент Км определяется по формуле:
Км =К1 · К2
где: К1 - коэффициент, учитывающий способ получения заготовки,
К2 - коэффициент, учитывающий твердость материала заготовки
Значения данных коэффициентов даны в таблицах 6…7
Таблица 6
| Вид заготовки Значение К1 |
| Прокат 1,1 Поковка, штампованная заготовка 1,4 Чугунное литье 1,6 |
Таблица 7
| Твердость материала заготовки | Значение К2 |
| Стальная заготовка твердостью НВ < 220 1,2 Стальная заготовка твердостью НВ > 220 1,4 Чугунная заготовка твердостью НВ < 170 0,8 Чугунная заготовка твердостью НВ > 170 1,1 |
Определение мощности резания - N(рез) (кВт)
Мощность резания при сверлении определяется по формуле:
Мкр · nст
Nрез = ---------- (кВт)
где: Мкр - крутящий момент при резании, Н/м,
nст - частота вращения инструмента, мм/об
Определение достаточности мощности привода станка
Nрез < Nшп
Ниже даны значения мощности, передаваемой шпинделем станка, для различных марок вертикально-сверлильных станков:
Н118 - 4,48 кВт 2Н125 - 7,2 кВт 2Н135 - 12,0 кВт 2Н150 - 18,4 кВт
Если окажется, что Nрез больше Nшп станка, то необходимо уменьшить величину скорости резания.
Определение основного технологического времени – То (мин)
Основное технологическое (машинное) время определяется по формуле:
L1 + L2 + L3
Т0 = ----------------- (мин)
nст · Sст
где: L1 - длина обрабатываемой поверхности заготовки, мм,
L2 - врезание инструмента, равное О,3 D св мм,
L3 - величина перебега сверла, мм, Величина перебега сверла составляет 2…5 мм.
nст - частота вращения сверла, об/мин,
Sст - подача сверла, мм/об,