Разработка группового техпроцесса изготовления кулачков (стр. 9 из 20)
7.7 Описание усовершенствованного объекта
Торцовая фреза со вставными ножами предназначена для фрезерования плоских деталей, изготовленных из различных материалов.
Фреза торцовая, рис.7.2, в, имеет следующую конструкцию: в корпусе 1 расположены основные плунжеры 2 со вставками 3. Между регулировочными винтами 4 и основными плунжерами расположены дополнительные плунжеры 6 с упругими элементами 7, которые соединены каналами 8 связи с упругими элементами основных плунжеров. Канал связи может быть перекрыт винтом 9.
Работа фрезы зависит от качества ее регулировки. Перед регулировкой системы основной плунжер - вставка - упругий элемент - регулировочный винт задают или рассчитывают составляющую силу резания, действующую вдоль оси основного плунжера. Винтом 9 перекрывают канал связи. В ненагруженном состоянии (без резания) плунжер и вставка находятся в правом (по схеме) положении. Плунжер нагружают заданным значением силы, и вращают при этом регулировочный винт 4. Регулировка упругой системы заканчивается в момент начала перемещения основного плунжера влево, т.е. в момент начала отрыва точки касания вставки и корпуса. Так регулируют все основные плунжеры. После окончания регулировки основных плунжеров винтами 9 открывают каналы связи. Система при этом остается неподвижной. Если дальше нагрузить любой из основных плунжеров, то за счет создания избыточного давления за основным плунжером по каналу связи начинается передача давления на дополнительный плунжер, следующий за нагружаемым основным. Дополнительный плунжер нагружает режущую вставку, следующую за нагруженным основным плунжером. Таким образом, при нагружении предыдущего основного плунжера последующий за ним дополнительный плунжер несколько смещает режущую вставку и тем самым предохраняет ее от перегрузок.
8. Научные исследования
Цель раздела - выбор оптимальных характеристик шлифовального круга на одной из шлифовальных операций. Это необходимо для повышения производительности операции, а также уменьшения расхода материала шлифовального инструмента. Для достижения поставленной цели воспользуемся графическим методом оптимизации.
8.1 Обработка результатов эксперимента
Студентами и сотрудниками ТГУ на базе учебных лабораторий были поставлены эксперименты, входе которых производилось шлифование стали 40ХГНМ со скоростью резания V = 35 м/с, подачей S = 7,2 м/мин, глубиной t = 0,01 мм шлифовальным кругами различной зернистости. Целью эксперимента было определение реальных показателей шлифовального процесса, а также определение зависимостей между этими показателями и параметрами шлифовального круга. Параметрами шлифовального круга в данном случае являются глубина лунки H и зернистость круга Z. Результаты данных экспериментов представлены в табл.8.1.,8.2.
Таблица 8.1.
Показатели шлифования в зависимости от зернистости Z
| Z | Py, Н | Pz, Н | T, град | Ra, мкм | ∆, мкм | q, мм3/мм3 |
| 8 | 90 | 50 | 600 | 0,3 | 5,5 | 0,1 |
| 12 | 63 | 44 | 530 | 0,4 | 5 | 0,11 |
| 20 | 75 | 37 | 440 | 0,6 | 5 | 0,13 |
| 25 | 80 | 35 | 400 | 0,7 | 4,5 | 0,13 |
| 32 | 85 | 32 | 380 | 0,85 | 4 | 0,14 |
| 40 | 55 | 30 | 350 | 1,0 | 4 | 0,15 |
Таблица 8.2.
Показатели шлифования в зависимости от глубины лунки H
| Н, мм | Тверд | Py, Н | Pz, Н | T, град | Ra, мкм | ∆, мкм | q, мм3/мм3 |
| 3 | СТ1 | 120 | 50 | 650 | 0,5 | 5 | 0,05 |
| Продолжение табл.8.2. | |||||||
| Н, мм | Тверд | Py, Н | Pz, Н | T, град | Ra, мкм | ∆, мкм | q, мм3/мм3 |
| 4 | СТ2 | 95 | 40 | 500 | 0,63 | 5 | 0,09 |
| 5 | СМ2 | 80 | 35 | 400 | 0,7 | 4,5 | 0,13 |
| 6 | СМ1 | 70 | 29 | 350 | 0,8 | 4 | 0,17 |
| 7 | М3 | 62 | 25 | 300 | 0,9 | 4 | 0,21 |
| 8 | М2 | 57 | 23 | 270 | 0,95 | 3,5 | 0,26 |
В таблицах приведены:
Z- зернистость круга; Н - глубина лунки; ∆ - некруглость.
Для достижения поставленной цели - нахождения оптимальных значений параметров шлифовального круга Z, Н, необходимо вывести зависимости типа:
, (8.1)где А - показатели шлифования.
Для нахождения показателей степеней при Z и Н воспользуемся графическим методом, при котором они будут равны тангенсу угла наклона средней линии к оси абсцисс.
1)
Откладываем в логарифмической системе координат соответствующие друг другу значения сил Py и зернистостей круга Z. Таким образом, получим несколько точек. Далее проводим среднюю линию. Тангенс угла ее наклона к оси абсцисс и есть искомый показатель степени XPy. Этот процесс представлен на рис.8.1.
Нахождение показателей степеней при Z и H
Рис.8.1.
XPy = tg (-17,74°) = - 0,32.
Аналогично находятся и другие показатели степени. Они равны:XPz = - 0,32; XT = - 0,34; XRa = 0,75; XD = - 0,2; Xq = 0,25; YPy = - 0,75; YPz = - 0,78; YT = - 0,89; YRa = 0,65; YD = - 0,35; Yq = 1,67.
Для нахождения коэффициентов в искомых зависимостях воспользуемся опытными данными и полученными показателями степеней. Результаты экспериментов подставляем в формулу 8.1, и находим коэффициенты для каждого отдельного случая.
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Получили следующие зависимости:
1) Py= 749Z-0,32H-0,75
2) Pz = 344Z-0,32H-0,78
3) T= 5005Z-0,34H-0,89
4) Ra= 0,022Z0,75H0,65
5) Δ= 15Z-0,2H-0,35
6) q= 0,004Z0,25H1,67
8.2 Оптимизация параметров шлифовального круга
Оптимизацию абразивного инструмента проводим на операцию 110. На данной операции проводится абразивная обработка паза 45х151 мм. Для этого используется плоскошлифовальный станок 3Г71М с мощностью электродвигателя N = 2,2 кВт. Материал детали сталь 19 ХГН.
Эскиз обработанной детали представлен на рис.8.2.
Эскиз обработанной детали
Рис.8.2.
Приведём процесс шлифования к системе линейных уравнений, описывающей ограничения, налагаемые на данный процесс. Результат решения данной системы представим графически.
Ограничения, налагаемые на процесс:
Ra≤Ra0 - ограничение по шероховатости;
T≤T0 - ограничение по температуре;
Nэ≤η∙N- ограничение по мощности привода главного движения станка;
8≤Z≤40 - ограничение по зернистости шлифовального круга;
3≤H≤8 - ограничение по глубине лунки.
Целевая функция:
q→min- износ шлифовального круга должен быть как можно меньше.
8.2.1 Ограничение по шероховатости
Реальная шероховатость должна удовлетворять данному неравенству:
Ra ≤ Ra0, (8.2)
где Ra0 = 0,8 - требуемая шероховатость.
Искомая шероховатость определится из ранее найденной зависимости:
(8.3)Проведем некоторые преобразования:
; 
.Прологарифмировав, получим:
; 
.Ограничение по шероховатости:
Рис.8.3.
Рис.8.3. позволяет определить допустимую зернистость и глубину лунки в логарифмических координатах по первому ограничению.
8.2.2 Ограничение по температуре
Получаемая в процессе шлифования температура в зоне резания должна быть меньшей или равной допустимой: T ≤ T0, (8.4) где Т0 = 400 - допустимая температура в зоне резания.
Искомая температура определится из ранее найденной зависимости:
(8.5)Проводим некоторые преобразования:
; 
.