Проект оптимизации сводных показателей машиностроительного цеха (стр. 6 из 12)
3.3 Расчет режимов резания на токарную операцию с ЧПУ
Назначаем последовательность обработки детали на операции:
1. Точить цилиндрическую поверхность
2. Подрезать торец
3. Точить цилиндрическую поверхность
4. Расточить внутреннюю цилиндрическую поверхность
На станке 16К20Ф3С32 используются резцы с державкой сечением 25х25 мм. Толщина пластины - 6,4 мм.
По приложениям 1 и 5 из условий обработки принимаем марку твердого сплава Т5КI0 - для черновой обработки и Т15К6 - для чистовой обработки.
По приложению 6 выбираем способ крепления пластины – клин прихватом для чистовой обработки - двуплечим прихватом.
По приложению 7 выбираем углы в плане:
φ = 45о; φ1 = 45о - для обработки поверхностей 1 и 2;
φ = 93о; φ1 = 32о - для обработки поверхностей 3 и 4;
φ = 90о - для обработки поверхности 5, 6, 7.
Нормативный период стойкости определяем по приложению 13, Т = 30 мин.
Табличные значения подачи и поправочных коэффициентов определяем по карте 3 и заносим в таблицу 3.1.
Окончательно подачу определяем по формуле:
So = Sот × Кsи × Ksp × Кsд × Ksh × Ksм × Ksу × Ksn × Кsφ × Ksj, мм/об (3.1)
где Sот - табличное значение подачи, мм/об;
Кsи - поправочный коэффициент в зависимости от инструментального материала;
Ksp - поправочный коэффициент в зависимости от способа крепления пластины;
Кsд - поправочный коэффициент в зависимости от державки резца;
Ksh - поправочный коэффициент в зависимости от прочности режущей
части;
Ksм - поправочный коэффициент в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала;
Ksу - поправочный коэффициент в зависимости от схемы установки заготовки;
Ksn - поправочный коэффициент в зависимости от состояния поверхности заготовки;
Кsφ - поправочный коэффициент в зависимости от геометрических параметров резца;
Ksj - поправочный коэффициент в зависимости от жесткости станка.
Таблица 3.1. Значения режимов резания и коэффициентов
| Элемент режима резания. | № перехода | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| Глубина резания t, мм | 2,2 | 2,2 | 2,0 | 1,8 | |
| Диаметр обработки, мм | 41 | 100 | 100 | 28 | |
| Табличное Sот мм/об | 0,26 | 0,26 | 0,32 | 0,45 | |
| Кsи | 1,15 | 1,15 | 1,15 | 1,15 | |
| Ksp | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| Кsд | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| Ksh | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| Ksм | 1,05 | 1,05 | 1,05 | 1,05 | |
| Ksу | 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 | |
| Кsп | 0,85 | 0,85 | 0,85 | 0,85 | |
| Кsφ | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| Ksj | 0,75 | 0,75 | 0,75 | 0,75 | |
| Табличное Vт , м/мин | 240 | 240 | 228 | 203 | |
| Кvи | 0,85 | 0.85 | 0,85 | 0,85 | |
| Кvс | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| Кvo | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| Кvj | 0,75 | 0,75 | 0,75 | 0,75 | |
| Кvm | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | |
| Кvφ | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| Kvt | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| Кvж | 0,75 | 0,75 | 0,75 | 0,75 | |
| Мощность N, . кВт | 4,8 | 4,8 | 5,7 | 6,3 | |
| KN | 0,85 | 0,85 | 0,85 | 0,85 | |
| Принятая So , мм/об | 0,22 | 0,22 | 0,27 | 0,37 | |
| Скорость рез.V , м/мин | 126,2 | 126,2 | 119,9 | 106,8 | |
| Расчетная n, об/мин | 1313,7 | 1129,2 | 909,3 | 557,4 | |
| Фактическая nф, об/мин | 1000 | 1000 | 800 | 500 | |
| Фактическая Vф, м/мин | 96,1 | 111,8 | 105,5 | 95,8 | |
| Фактическая Nф, кВт | 1,6 | 1,9 | 2,2 | 2,5 | |
| Минутная подача SM,мм/мин | 216 | 216 | 213 | 187 | |
Рассчитанные подачи для черновой обработки проверяем по осевой Рх
и радиальной Ру составляющим сил резания:
По карте 32 определяем табличные значения сил резания:
для поверхности 1 и 2 - Рх = 1050 Н и Ру = 280 Н
для поверхности 3 и 4 - Рх = 950 Н и Ру = 260 Н
Допустимые значения [Рх] = 8000 Н; [Ру] = 3600 Н, меньше расчетных,
следовательно, обработка возможна.
Табличные значения скорости резания и поправочных коэффициентов
определяем по карте 21 и заносим в таблицу 3.1.
V = Vт × Кvи × Кvс × Кvo × Кvj × Кvm × Кvφ × Kvt × Кvж ,м/мин. (3.2)
где Vт - табличное значение скорости резания;
Кvи - поправочный коэффициент в зависимости от инструментального
материала;
Кvс - поправочный коэффициент в зависимости от группы
обрабатываемости материала;
Кvo - поправочный коэффициент в зависимости от вида обработки;
Кvj - поправочный коэффициент в зависимости от жесткости станка;
Кvm - поправочный коэффициент в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала;
Кvφ - поправочный коэффициент в зависимости от геометрических
параметров резца;
Kvt - поправочный коэффициент в зависимости от периода стойкости
режущего инструмента;
Кvж - поправочный коэффициент в зависимости от наличия охлаждающей жидкости.
Определяем частоту вращения шпинделя и результат заносим в таблицу 3.1, об/мин. (3.3)
Так как данный станок оснащен автоматической коробкой скоростей, то принятые значения частот в ращения шпинделя задаются непосредственно в управляющей программе.
Табличные значения мощности и поправочных коэффициентов определяем по карте 21 и заносим в таблицу 3.1.
N=NT × KN , KBT (3.5)
Проверяем, достаточна ли мощность привода станка.
Nшп = Nд × η , KBT (3.6)
где Nд - мощность двигателя станка, 11 кВт;
η - К.П.д. станка 0,75.
Nшп = 11 × 0,75 = 8,25 , KBT
Ни одно из рассчитанных значений не превышает мощность привода главного движения станка. Следовательно, установленный режим резания по мощности осуществим.
Определяем минутную подачу:
Sм = nф × So ,мм/мин. (3.7)
Рассчитанные значения заносим в таблицу 3.1.
3.4 Разработка управляющей программы для обработки на станке с ЧПУ
Используем систему ЧПУ для токарных станков 2Р22
%% - начало программы;
001 S3 1000 LF - функция скорости главного движения 3 диапазон
вращения 1000 об/мин;
002 F 216 LF - функция подачи 216 мм/мин;
003 Т1 LF - функция смены инструмента;
004 М08 - функция включения саж
005 Х20,5 Z 5 Е LF - ускоренное перемещение в координату 1;
006 Х20,5 Z -24 LF - рабочее перемещение в координату 2;
007 Х25 Z -24 LF - рабочее перемещение в координату 3;
008 Х25 Z -32 LF - рабочее перемещение в координату 4;
009 Х52 Z -32 LF - рабочее перемещение в координату 5;
010 Х 120 Z20 Е LF - ускоренное перемещение в координату о;
011 Т2 LF - функция смены инструмента;
012 S2 800 LF - функция скорости главного движения 2 диапазон
вращения 800 об/мин;
013 F 213 LF - функция подачи 213 мм/мин;
012 Х21 Z 0 Е LF - ускоренное перемещение в координату 6;
013 Х14 Z -2,5 LF - рабочее перемещение в координату 7;
014 Х 14 Z -50 LF - рабочее перемещение в координату 8;
016 Х 19 Z -50 Е LF - ускоренное перемещение в координату 9;
017 Х 19 Z 5 Е LF - ускоренное перемещение в координату 9;
018 Х 120 Z20 Е LF - ускоренное перемещение в координату 0;
019 М09 - функция отключения СОЖ;
020 М01 - останов с подтверждением.
3.5 Выбор модели промышленного робота
Основным критерием при выборе промышленного робота является его номинальная грузоподъемность, которая равна сумме масс объекта манипулирования и самого схвата:
Q = mзаг + mсхвата , (3.8)
Где mзаг – масса заготовки, кг
mсхвата – масса схвата , кг
Массу схвата определяем по формуле:
mсхвата = mзаг (Кс × Кn - 1), (3.9)
Где Кс – коэффициент, учитывающий массу схвата, 1,3
Кn - коэффициент, учитывающий тип привода , 1,3(для пневмопривода)
mсхвата = 1,4 (1,3 × 1,3 - 1) = 0,97 кг
Определяем грузоподъемность робота
Q = mзаг + mсхвата = 1,4 + 0,97 = 2,37 кг
Таблица 3.2 Характеристики некоторых промышленных роботов
| Модель робота | МА160П | МП40П.05.01 | УМ160Ф2.81.01 | |
| Грузоподъемность, кг | 160 | 40 | 160 | |
| Число степеней подвижности | 4 | 5 | 4 | |
| Число рук | 1; 2 | 1 | 1 | |
| Точность позиционирования,мм | ±1,5 | ±1 | ±1,5 | |
| Привод | Г | ЭГ | ЭГ | |
| Наибольшие скорости перемещения ось z - ползуна, м/с ось Х - каретки, м/с α - качение кисти, град/с β - поворот головки, град/с | 0,6 1,2 60 90 | 0,8 0,8 90 90 | 1,8 1,2 30 90 | |
| Габаритные размеры, мм высота, мм длина, мм ширина, мм Масса, кг | 4830 15800 2300 8790 | 3580 1800 1800 3000 | 3850 12000 1640 6500 | |
Выбираем промышленный робот типа МП40П.05.01 предназначенного для группового обслуживания оборудования различного технологического назначения, который обладает следующими достоинствами:
- достаточная грузоподъемность;
- достаточное количество степеней подвижности;
- позиционная система управления;
Компоновка РТК (Робототехнического комплекса)
