Процессы формообразования и инструмент

Таблица 3.1 – Сравнительный анализ производителей металлорежущего инструментаФирма-производительОбрабатываемый материалОбработкаИнструментSandvikУглеродистые и легированный стали, нержавеющие стали, чугун, цветные металлы, жаропрочные, титановые сплавы, материалы высокой твердостиОбдирочная, черновая, получистовая чистовая. Токарный, сверлильный, фрезерный, инструмент для нарезания резьбыHoffmanУглеродистые и легированный стали, нержавеющие стали, алюминий, чугун, цветные металлы, материалы высокой твердостиОбдирочная, черновая, получистовая чистовая.Токарный, сверлильный, фрезерный, инструмент для нарезания резьбыNikkotoolsУглеродистые и легированный стали, нержавеющие стали, чугун, цветные металлы, жаропрочные титановые сплавы, материалы высокой твердости.Обдирочная, черновая, получистовая чистовая.Токарный и фрезерный корпусной инструментЦена инструмента складывается из цены державки и цены пластинки (для составного инструмента). Цены на пластинки могут варьироваться в диапазоне от 500 руб. до 1500 руб., цена державки – от 3000 руб. до 14000 руб. и более. Цена монолитного инструмента находится в пределах от 800 руб. (например, метчики) до 25000 руб. (например, концевые фрезы). 3.3 Выбор инструментаКак видно из таблицы 3.1производители металлорежущего инструмента схожи по характеристикам. Выбор одного или другого производителя может быть основан на их территориальной доступности (меньшие затраты на доставку). Наиболее распространенным инструментом в России является инструмент фирмы Sandvik. Так же в пользу этой фирмы можно сказать и то, что предлагаемая ею номенклатура более разнообразна.Таким образом, делаем выбор в пользу шведской фирмы Sandvik.Для поставленной задачи применяем резцы с пластинками из высокопроизводительного твердого сплава – H13A (без покрытия) . Обладает высокой износостойкостью и прочностью, а также обеспечивает остроту режущей кромки.Деталь обрабатывается начерно, предварительно и начисто. Для черновой обработки выбираем следующий инструмент:Резец с пластинкой из H13A (без покрытия). ГеометрияSMR (в соответствии с каталогом производителя) представлена на рисунке 1.16:Рисунок 1.16 – Геометрические параметры чернового резцаПередний угол γ=-5°. Угол отрицательный, так как обработка черновая (возможна ударная нагрузка или неравномерный припуск). Преимущество таких резцов на обдирочных работах заключается в том, что удары воспринимаются не режущей кромкой, а всей передней поверхностью[1].Главный задний угол α=7° для реализации резания этот угол всегда должен быть положительным. Выбор значения этого угла зависит от свойств обрабатываемого и инструментального материалов. Для данного сочетания (обрабатываемый материал – сталь 40Х, инструментальный материал – кубический нитрид бора) оптимальное значение – α=7°. Главный угол в плане φ=95°. Используется пластинка ромбовидной формы из-за формы обрабатываемой поверхности (необходимость обработки разных диаметров)Вспомогательный угол в плане φ’=25°.Оказывает влияние на чистоту обработки. Рекомендуемые значения  φ’=10-30° [10].Угол наклона главной режущей кромки λ=5°(рисунок 1,17). Черновая обработка, поэтому угол положительный. Он определяет условия врезания лезвия в заготовку, прочность его вершины и направление схода стружки (стружка сходит в направлении обработанной поверхности.При этом первоначальный контакт лезвия с заготовкой осуществляется точкой, несколько удаленной от вершины резца, и, значит, уменьшается интенсивность динамических напряжений в лезвии). Рисунок 1.17 – Угол наклона главной режущей кромки при черновой обработкеРадиус при вершине резца r=0,4 мм.Большой радиус при вершине резца обеспечивает большую прочность режущего клина, но в этом случае увеличивается склонность к вибрациям, становится неудовлетворительным стружкоформирование, снижается время стойкости инструмента [7].И так как это черновая обработка и снимается относительно большой объем металла (припуск t=1,5 мм), то наличие вибраций может привести к большим погрешностям обработки. Поэтому, радиус при вершине резца выбирается меньшим по сравнению с радиусом чистового резца.Для получистовой и чистовой обработки выбираем следующий инструмент:Резец с пластинкой из твердого сплава H13A (без покрытия). ГеометрияSM (в соответствии с каталогом производителя) представлена на рисунке 1.18:Рисунок 1.18 – Геометрические параметры чистового и получистового резцаПередний угол γ=0°. Обработка получистовая и чистовая, но обрабатывается труднообрабатываемый титановый сплав. При положительном значении угла прочной лезвия будет меньше [1].Главный задний угол α=7° для реализации резания этот угол всегда должен быть положительным. Выбор значения этого угла зависит от свойств обрабатываемого и инструментального материалов. Для данного сочетания (обрабатываемый материал – сталь 40Х, инструментальный материал – кубический нитрид бора) оптимальное значение – α=7°. 3.4 Акт о выборе металлообрабатывающего инструментаАкт о выборе инструментаПо результатам проведенного анализа выбран инструмент фирмы Sandvik. Для чистовой, получистовой выбираются пластинки одного типа, для черновой обработки с выбирается пластина другого типаЧерновая обработкаЧистовая и получистовая обработкаПластинкаCNMM 16 06 08-QRПластинкаRCMT 10 T3 M0-SMМатериал пластинки Н13А (без покрытия)Материал пластинки Н13А (без покрытия)Державка SCLCR/L 0808K 06-SДержавка SRSCR/L 3225P 05Глубина резания t=3,0 ммГлубина резания t=0,25 и 1,5ммПодача S=0,5 мм/обПодача S=0,10 и 0,25 мм/обСкорость резанияV=25 м/минСкорость резанияV=100 и 60 м/минИнструментПластинка для обработкиДержавкаСтоимость пластинок 2086,00 руб.Для черновой обработкиДля получистовой и чистовой обработки1113,00 руб.973,00 руб.Стоимость державки25300,00 руб.Для черновой обработкиДля получистовой и чистовой обработки13450,00 руб.11850,00 руб.Общая стоимость инструмента27386,00руб.Руководитель группы главный технолог Д.С. Арович__________________(подп.)4 ОТЧЕТ О ПРОДЕЛАННОЙ РАБОТЕОтчето проделанной работеЗа период с 1.01 по 15.01 было выполнено следующее:Машиностроительное предприятие запланировало закупку современных станков с ЧПУ для производства валов из титанового сплава ВТ5с пределом прочности при растяжении 800 МПа.Была поставлена задача – подобрать для предприятия необходимое оборудование и инструмент. С этой целью была создана группа аналитиков из числа инженеров, работающих на данном предприятии, во главе с руководителем группы. В состав группы входят:Таблица 4.1 – Состав аналитической группыСостав аналитической группы№ФИОСтаж работыДолжностьОтдел (цех)1Авоськин Алексей Иванович 6 годаТехнолог512Коротков Илья Тимофеевич15 летКонструктор583Аваров АлексейВикторович8 годаИнженер584Уваров Александр Винкторович2 годаМенеджер МТО435Аксенова НатальяВикторовна7 летНачальник отдела МТО53Руководитель аналитической группы6Арович Дмитрий Сергеевич12 летГлавный технолог51После проведения анализа поставленной задачи выбран металлообрабатывающий инструмент фирмы Sandvik. Выбор данного производителя основан но том, что другие производители (для сравнения были представлены немецкая фирма Hoffman и итальянская фирма Nikkotools) территориально менее доступны для рассматриваемого предприятия (т.е. затраты на доставку будут больше).А так же предлагаемая ими номенклатура инструмента менее разнообразна.По остальным параметрам (обрабатываемый материал, стоимость и пр.) инструмент рассмотренных производителей существенно не отличается.Заданная деталь обрабатывается начерно, предварительно и начисто. Параметры инструмента и режимы обработки представлены в табл. 4.2.Таблица 4.2 – параметры инструмента и режимы обработкиЧерновая обработкаЧистовая и получистовая обработкаПараметрЗначениеПараметрЗначениеПластинкаTCGW110301S01020FПластинкаRCMT 10 T3 M0-SMМатериал пластинкиН13А (без покрытия)Материал пластинкиН13А (без покрытия)ДержавкаС3-STJCR/L-22040-11-B1ДержавкаSRSCR/L 3225P 05Передний угол γ-5°Передний угол γ0°Задний угол α7°Задний угол α7°Угол наклона главной режущей кромки λ5°Угол наклона главной режущей кромки λ-Главный уголв плане φ95°Главный уголв плане φ-Вспомогательный угол в плане φ’25°Вспомогательный угол в плане φ’-Толщина пластины s3,18 ммТолщина пластины s2,58 ммРадиус при вершине r0,4 ммРадиус при вершине r-Параметры режимовГлубина резания t3,0 ммГлубина резания t0,25 и 1,5 ммПодача S0,5 мм/обПодача S0,10 и 0,25 мм/обСкорость резания V25 м/минСкорость резания V100 и 60 м/минВ ходе анализа представленного на рынке оборудования выбран металлообрабатывающий токарно-револьверный станок HaasST-30SS с числовым программным управлением. Для сравнения были рассмотреныстанки: многофункциональный токарный обрабатывающий центр Т-7iМ фирмы Leadwell (Тайвань), токарный станок с универсальным ЧПУ COMPACT 330 GP фирмы KNUTH (Германия), токарный станок с ЧПУ модели МК7702 ОАО «Красный пролетарий» (Россия).Для выбора оборудования учитывались критерии многофункциональности (возможность выполнения на станке фрезерных операций) – оборудование фирм KNUTH и ОАО «Красный пролетарий» не обладают такой возможностью; критерий обеспечения требуемой точности (необходимость получения 6-го квалитета и шероховатости Ra1,25 мкм) – по данному параметру все станки подходят; критерий производительности – станок фирмы Haas лучше (больше мощность оборудования, емкость инструментального магазина, время смены инструмента и пр.); критерий стоимости – наибольшая стоимость у станка LeadwellТ-7iМ (Тайвань), наименьшая стоимость у станка МК7702 (Россия). Также рассматривались критерии надежности и простоте в работе – по ним все станки подходят.Выбранное оборудование имеет следующие технические характеристики:Таблица 4.3 – Технические характеристики оборудованияПараметрыЗначениеМаксимальный диаметр обработки, мм527Максимальная длина обработки, мм660Диаметр патрона, мм254Максимальный диаметр прутка, мм76Частота вращения шпинделя, об/мин4500Мощность шпинделя, кВт22,4Инструментальный револьверVDI/BOTЁмкость инструментального магазина, шт.24Время смены инструмента, с2Точность позиционирования, мм±0,0050Повторяемость позиционирования, мм±0,0025Габариты станка (длина-ширина-высота), мм4369х2337х2108Масса станка, кг6033Руководитель группы Главный технологД.С. Арович___________________(подп.)СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВШатерин, М. А. Технология конструкционных материалов[Текст]: учебное пособие для вузов / М. А. Шатерина. – СПб.: Политехника, 2005. – 597 с.: ил.;Коротких, М. Т. Процессы формообразования. Обрабатывающее и измерительное оборудование [Текст]: учебное пособие / М. Т. Коротких, Д. Ю. Кряжев, СПб: Издательство СПбГПУ, 2007. 223 с: ил. 120;Зубченко, А. С. Марочник сталей и сплавов [Текст]/ А. С. Зубченко, М. М. Колосков, Ю. В. Каширский и др. Под общей ред. А. С. Зубченко,2-е изд., доп. и испр.– М.: Машиностроение, 2003. 784 с.: ил.;Корягин, С. И. Способы обработки материалов [Текст]: учебное пособие / С. И. Корягин, И. В. Пименов, Калинингр. ун-т – Калининград, 2000. – 448 с.;Косилова, А. Г. Справочник технолога-машиностроителя [Текст] В 2 т. Т.2 / А. Г. Косилова, Р. К. Мещеряков. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. 496 с., ил.;Токарные инструменты. Режущие инструменты от SandvikCoromant. 2012. С. 97-104.;Точение материалов высокой твердости пластинками из CBN. 2012. С.6;Сборный режущий инструмент HoffmanGroup: [Электронный ресурс]. URL: http://www.hoffmann-group.com/ru/produkcija/2-sbornyi-rezhushchii-instrument.html (Дата обращения 01.10.2014);Каталог металлорежущего инструмента: [Электронный ресурс]. URL: http://www.irlen.ru/templates/irlen/images/buklets/Nikkotools_2014.pdf (Дата обращения 01.10.2014);Технология конструкционных материалов: [Электронный ресурс]. URL: http://www.micromake.ru/old/tkmbook/tkm4.htm (Дата обращения: 01.10.2014);Основы теории резания металлов: [Электронный ресурс]. URL: http://turner.narod.ru/dir1/teoria7.htm (Дата обращения 01.10.2014);Основы теории резания металлов. Выбор режимов резания: [Электронный ресурс]. URL: tehinfor.ru/s_3/rezanie.html (Дата обращения 01.10.2014);International Haas Automation Inс: [Электронныйресурс]. URL:http://int.haascnc.com/home.asp?intLanguageCode=1033 (Дата обращения 01.10.2014);ИРЛЕН Инжиниринг. Металлообрабатывающее оборудование и Оснастка: [Электронный ресурс]. URL: http://www.irlen.ru/produktsiya/stanki-s-chpu.html (Дата обращения 01.10.2014);КНУТ ЭКВИПМЕНТ: [Электронный ресурс]. URL: http://knuth-equip.ru/products/lathes/ (Дата обращения 01.10.2014);ОАО «КП» Производство промышленных токарных станков, станков с ЧПУ: [Электронный ресурс]. URL: http://www.aokp.ru/mk7702.html (Дата обращения 01.10.2014).ПРИЛОЖЕНИЕ АГруппы обрабатываемых материаловТаблица А1 – Группы обрабатываемых материалов по ISO№Обозначение группыМатериалОписание группы1PСтальСамая большая по составу группа материалов, включающая различные сорта стали - от нелегированных до высоколегированных, включая стальные отливки, ферритную и мартенситную нержавеющую сталь. Как правило, материалы данной группы имеют хорошую обрабатываемость, но это зависит от твёрдости стали и процентного содержания в ней углерода.2MНержаве-ющая стальСплавы с содержанием хрома не менее 12%; некоторые сплавы могут содержать никель и молибден. Различают различные виды нержавеющей стали. Например, ферритная, мартенситная, аустенитная и аустенитно-ферритная (дуплексная) сталь. Характерной особенностью для обработки всех этих сталей является интенсивный термический износ режущих кромок, износ в виде образования проточин и наростообразования.3KЧугунВ отличие от стали, дает короткую, сыпучую стружку. Серые чугуны (GCI) и ковкие чугуны (MCI) обрабатываются довольно легко, а чугун с шаровидным (NCI) и вермикулярным (CGI) графитом и отпущенный ковкий чугун (ADI) поддаются обработке сложнее. В состав любого чугуна входит карбид кремния (SiC), что определяет абразивный характер износа режущей кромки.4NЦветные металлыАлюминий, медь, латунь и другие цветные металлы гораздо мягче черных. Алюминий с 13% содержанием кремния является очень абразивным материалом. В общем цветные металлы обрабатывают инструментом с острыми режущими кромками с высокой скоростью резания и продолжительным периодом стойкости.5SЖаропроч-ные сплавыК данной группе относится большое число высоколегированных материалов на основе железа, никеля, кобальтаи титана. Все они достаточно вязкие, поэтому их обработка сопровождается наростообразованием на инструменте и выделением большого количестватепла, к тому же для них характерно упрочнение в процессе резания. По свойствам данные сплавы схожи со сталями группы ISO M, но они гораздо труднее поддаются резанию, что объясняет небольшой срок службы режущих пластин.6HМатериа-лы высокой твердостиВ эту группу входят стали твёрдостью 45-65 HRС, а также отбелённый чугун твёрдостью 400-600 HB. Высокое значение твёрдости делает их трудно поддающимися обработке. Эти материалы в процессе резания выделяют много тепла и очень абразивны по отношению к режущей кромке.