Реферат: Технологическая карта механической обработки зубчатого колеса

Петербургский технический лицей

 

 

 

 

 

 

 

Письменная аттестационная работа.

 

Тема: «Технологическая карта механической обработки зубчатого колеса».

 

 

 

 

 

 

Исполнитель: студент 301 группы

Куля Никита.

Преподаватель: Тимофеева Наталья Олеговна.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург, 2000 г.

 

Историявозникновения электрических методов обработки.

 

Ещев конце 18в. английским ученым Дж. Пристли было описано явление эрозии металловпод действием электрического тока. Было замечено, что при разрыве электрическойцепи в месте разрыва возникает искра или более продолжительная электрическаядуга. Причем искра или дуга оказывает сильное разрушительное воздействие наконтакты разрываемой цепи, называемое эрозией. Электрической эрозии подверженыконтакты реле, выключателей, рубильников и других подобных устройств. Многоисследований было посвящено устранению или хотя бы уменьшению такого разрушенияконтактов.

Над этой проблемой в годы Великой Отечественной Войныработали советские ученые Б. Р. Лазаренко и Н. И. Лазаренко. Поместив электродыв жидкий диэлектрик и размыкая электрическую цепь, ученые заметили, чтожидкость мутнела уже после первых разрядов между контактами. Они установили:это происходит потому, что в жидкости появляются мельчайшие металлическиешарики, которые возникают вследствие электрической эрозии электродов. Ученыерешили усилить эффект разрушения и попробовали применить электрические разрядыдля равномерного удаления металла. С этой целью они поместили электроды(инструмент и заготовку) в жидкий диэлектрик, который охлаждал расплавленныечастицы металла и не

позволял имоседать на противолежащий электрод. В качестве генератора импульсовиспользовалась батарея конденсаторов, заряжаемых от источника постоянного тока;время зарядки конденсаторов регулировали реостатом. Так появилась первая в миреэлектроэрозионная установка. Электрод-инструмент перемещали к заготовке. Помере их сближения возрастала напряженность поля в межэлектродном промежутке(МЭП). При достижении определенной напряженности поля на участке с минимальнымрасстоянием между поверхностями электродов, измеряемым по перпендикуляру кобрабатываемой поверхности и называемым минимальным межэлектродным зазором,возникал электрический разряд (протекал импульс) тока, под действием которогопроисходило разрушение участка заготовки. Продукты обработки попадали вдиэлектрическую жидкость, где охлаждались, не достигая электрода-инструмента, изатем осаждались на дно ванны. Через некоторое время электрод-инструмент прошилпластину, Причем контур отверстия точно соответствовал профилю инструмента.

Так, явление, считавшееся вредным, было применено дляразмерной обработки материалов. Изобретение электроэрозионной обработки (ЭЭО)имело выдающееся значение. К традиционным способам формообразования (резанию,литью, обработки давлением) прибавился совершенно новый метод, в которомнепосредственно использовались электрические процессы.

Первоначально для осуществления ЭЭО применялисьисключительно искровые разряды, создаваемые конденсатором в так называемомRC-генераторе. Поэтому новый процесс в то время называли электроискровойобработкой.

В начале 50-х годов были разработаны специальныегенераторы импульсов, благодаря которым обработку можно было проводить также наболее продолжительных – искро — дуговых и дуговых разрядах. Процесс в новыхусловиях стали назвать электроимпульсной обработкой.

Поскольку для формообразования во всех случаях применяютодно и то же явление — электрическую эрозию, в настоящее время используютопределения электроискровой режим ЭЭО и электроимпульсный режим ЭЭО.

 

Общееописание процесса электроэрозионной обработки.

Удаление металла с заготовки происходит в средедиэлектрика за счет микроразрядов, расплавляющих часть металла. По мересближения электрода-инструмента с заготовкой напряженность E электрическогополя возрастает обратно пропорционально расстоянию между электродами: E=U/s,где U -разность потенциалов электрода-инструмента и заготовки, s — зазор междуэлектродами.

Наибольшая напряженность возникает на участке, где зазорминимален. Расположение этого участка зависит от местных выступов, неровностейна инструменте и заготовке, от наличия и размеров электропроводных частиц,находящихся в межэлектродном промежутке.

Первой стадией эрозионного процесса является пробой МЭПв результате образования зоны с высокой напряженностью поля. Под действиемразряда происходит ионизация промежутка, через который между электродаминачинает протекать электрический ток, т.е. образуется канал проводимости –сравнительно узкая цилиндрическая область, заполненная нагретым веществом(плазмой), содержащим ионы и электроны. Через канал проводимости протекает ток,при этом скорость нарастания его силы может достигать сотен килоампер всекунду. На границе канала происходит плавление металла, образуются лунки.

Второй стадией является образование около каналапроводимости газового пузыря из паров жидкости и металла. Вследствие высокогодавления (2*10^7 Па) канал проводимости стремится расшириться, сжимаяокружающую его газовую фазу. Вследствие инерции сначала газовый пузырь и окружающаяего жидкость неподвижны. Затем  начинается их расширение. Границы каналапроводимости движутся с высокой скоростью в радиальном направлении. Скоростьрасширения может достигать 150...200 м/с. На наружной границе образуется такназываемый фронт уплотнения, в котором давление скачкообразно меняется отисходного в жидкости до высокого на границе фронта.

Третьей стадией будет прекращение тока, отрыв ударнойволны от газового пузыря и продолжение его расширения по инерции. Ударная волнагасится окружающей жидкостью. Вначале этой стадии в МЭП находится жидкий металл2 в углублениях электродов 1 и 6; газовый пузырь 3, внутри которого имеютсяпары 4 металлов заготовки инструмент; жидкий диэлектрик 5.

Когда газовый пузырь достигнет наибольшего размера,давление внутри него резко падает. Содержащийся в лунках расплавленный металлвскипает и выбрасывается в МЭП.

 

Производительность.

ПроизводительностьQ процесса электроэрозионной обработки оценивается отношением объема или массыудаленного металла ко времени обработки.

Если бы удалось вести процесс при постоянной энергииимпульсов, производительность можно было бы оценить как произведение энергииимпульсов на их частоту. На практике условия протекания отдельного импульсамогут отличаться из-за различий в состоянии МЭП и размера зазора,несоответствие между числом импульсов, выработанных генератором и реализуемых взазоре.

 

Точность.

Под точностью обработки деталей понимается степеньсоответствия ее формы и размеров чертежу. Отклонения от формы и размеровназывается погрешностью.

Также как и при механической обработке, на размерыпогрешности оказывают влияние состояние технологической системы, погрешностиустановки, базирования инструментов, внутренние напряжения в материалезаготовки, ее  нагрев при обработке.

В процессе обработки форма и размерыэлектрода-инструмента нарушаются из-за износа. Износ на различных участкахинструмента различен. Так, на участках инструмента, имеющих вогнутость, числоразрядов меньше, следовательно, износ на них будет выражен слабее. Если учестьусловия выноса продуктов обработки из промежутка, то различия в износеразличных участков еще более возрастут.

Чтобы снизитьвлияние износа электродов-инструментов на точность изготовления,

а)изготовляют инструмент из материала, стойкого кэрозии, например из вольфрама, меднографита, коксографитовых композиций;

б) используют так называемые безизносные схемы, прикоторых часть материала заготовки или из рабочей среды осаждают на инструменте,компенсируя тем самым его износ;

в) заменяют изношенные участки инструмента путемпродольного перемещения, или заменяют весь инструмент;

г) производят правку и калибровку рабочей частиинструмента.

Качество поверхности

В результате ЭЭО поверхность приобретает характерныенеровности, а приповерхностные слои металла претерпевают физико-химическиеизменения. Это оказывает влияние на эксплуатационные показатели обрабатываемыхдеталей.

Поверхностный слой формируется за счет расплавленногометалла, оставшегося на поверхности лунки, и прилегающего к ней слоя металла,подвергнутого структурным изменениям от быстрого нагрева и охлаждения металла.Поверхностный слой состоит из так называемого белого слоя, в которомнаблюдаются химико-термические превращения. Переходного слоя, в котором имелиместо только термические изменения и под которым находится неизмененный металлзаготовки. Измененная зона, образуемая первым слоем, содержит продуктыдиэлектрической среды, в частности углерод и элементы, входящие в составэлектрода-инструмента. У остальных заготовок в этой зоне образуются карбидыжелеза, которые способствую упрочнению поверхности.

Состояние поверхностного слоя определяетизносостойкость, прочность и другие свойства детали в механизме. После ЭЭОповерхностный слой приобретает свойства, по-разному влияющие на эксплуатационныехарактеристики деталей. Положительными являются повышение твердости поверхностипри сохранении вязкости середины, большое количество лунок на поверхности,плавное их сопряжение. К недостаткам следует отнести возможность появлениятрещин, растягивающих напряжений, трудность получения поверхности с малойшероховатостью.

 

Электроэрозионноеоборудование. Компоновка.

Станки для электроэрозионной обработки в отличие отмеханообрабатывающих имеют генератор импульсов, систему очистки и подачирабочей среды в зону обработки, средства регулирования и управления процессом.Механическая часть, включает рабочий стол для установки и закрепленияприспособлений и заготовки, ванну для рабочей жидкости, устройство длязакрепления ЭИ, механизмы его перемещения, следящие элементы системрегулирования и управления процессом. Генератор импульсов может быть каквстроенным, так и выполненным в виде автономного блока. Электрошкаф включаетэлектрические узлы-пускатели, рубильники, предохранители и др. Рабочая жидкостьхранится в ванне, которая комплектуется насосом и устройством для очистки средыот продуктов обработки.

 

Системаочистки и подачи рабочей жидкости.

Для повышения производительности, точности обработки иулучшения поверхности деталей целесообразно осуществлять прокачку рабочейжидкости через МЭП. Для этого предназначена гидравлическая система станка.

Рабочая среда из бака подаетсянасосом через фильтры и устройство регулирования расхода в рабочую зону. Приэтом возможны два варианта подачи рабочей среды: либо при открытом кране черезполый электрод-инструмент в промежуток с заготовкой, либо через краннепосредственно в рабочую ванну.

В настоящее время промышленностью выпускаются агрегатыснабжения и очистки рабочей среды, скомпонованные в одном корпусе. Они могутработать в автоматическом режиме по заданной программе.

 

Механическаячасть станков.

Конструкциястанков зависит от габаритов, массы заготовок, требования к качествуповерхности, назначения станка. Станки делят на прошивочные, шлифовальные,станки для разрезания профильным и непрофилированным инструментом. Отдельныегруппы представляют станки для электроконтактной обработки на воздухе иустановки для упрочнения и легирования.

Прошивочные станки предназначены для полученияотверстий, полостей, углублений. Станки для изготовления полостей профильным ЭИназывают копировально-прошивочными. Универсальные копировально-прошивочныестанки позволяют выполнять не только полости, но и отверстия любого сечения,наносить на заготовки надписи. Среди электроэрозионного оборудования такиестанки встречаются чаще всего.

 

Электроэрозионно-химическая обработка.

Комбинированный метод электроэрозионно-химическойобработки представляет сочетание двух процессов, которые оказывают взаимноевлияние другна друга, значительно повышая производительность и снижая износинструмента. Исследованияпоказывают, что при каждом импульсе последовательно осуществляется сначала анодное растворение, а затемэлектрическая эрозия металла.

Процесс анодного растворения создает хорошие условия дляпробоя промежутка, так как на катоде-инструменте имеется парогазовый слой.Эрозия обрабатываемой поверхности, в свою очередь, способствует удалениюпассивирующей пленки, значительно ускоряя диффузию и вынос продуктов обработки.

Электрическая эрозия сильно сказывается на размерахшероховатости поверхности. На ней возникают углубления, которые несколькосглаживаются анодным растворением. Энергоемкость такого метода значительнониже, чем электроэрозионного. Это объясняется лучшими условиями протеканияпроцесса и за счет этого снижением числа разрядов, не производящих удалениеметалла.

 

 Заключение.

Изобретение электроэрозионной обработки вот уженесколько десятилетий позволяет машино- и приборостроителям решать сложныетехнологические задачи при изготовлении деталей сложной конфигурации изобрабатываемых материалов. ЭЭО позволяет конструкторам и технологам выбратьоптимальный вариант конструкции, материала детали и технологического процесса.

 

 

Металлорежущие станки, применяемые в производстведетали

       Токарный станок 16К20

Наибольший диаметр изделия устанавливаемого над станиной, мм. 400 Наибольший диаметр точения над нижней частью поперечного суппорта, мм. 220 Наибольший диаметр обрабатываемого прутка, мм. 50 Наибольшая длинна обтачивания, мм. 1355 Расстояние между центрами, мм. 1400 Диапазон частот вращения шпинделя, об\мин. 12,5 – 1600 Пределы подач Продольных 0,05 –2,8 Поперечных 0,025 – 1,4 Шаги нарезаемых резьб: Метрической, мм. 0,5 – 112 Дюймовой (число ниток на 1 ) 56 – 0,25 Модульной ( в модулях) 0,5 – 112 Питчевой( в питчах) 56 – 0,25 Диаметр главного отверстия в шпинделе, мм. 52 Мощность главного электродвигателя, кВт 10

 

Универсальныйгоризонтально-фрезерный станок 6Т82Г.

Размеры рабочей поверхности стола( длинна * ширина), мм. 1250*320 Наибольшее перемещение стола, мм. Поперечное 800 Продольное 320 Вертикальное 420 Набольший поворот стола, град. +/- 45 Число Т-образных пазов 3 Ширина Т-образного паза, мм. 18 Расстояние от оси шпинделя до поверхности стола, мм Наименьшее 35 Наибольшее 435 Наибольшее расстояние от торца шпинделя до подшипника серьги, мм 450 Число ступеней частот вращения шпинделя 12 Предел частот вращения шпинделя, об/мин 50…2240 Число ступеней стола подач. 18 Пределы подач стола, мм/мин: Продольной и поперечной 200…1000 Вертикальной 10…500 Скорость быстрого перемещения стола, мм/мин. В продольном и поперечном направлении 4000 В вертикальном 1700 Мощность двигателя кВт: Привода шпинделя 3 Привода подач 0,75 Габаритные размеры станка, мм: Длина 1600 Ширина 1875 Высота 1528 Масса станка, кг. 1345 Наибольший допустимый диаметр фрезы при черновой обработке, мм. 125 /> /> /> /> /> />

Режущий инструмент и приспособления

Универсальнаяделительная головка УДГ-200.

Высота центров, мм. 200 Угол поворота шпинделя в вертикальной плоскости, град. От линии центров Вниз 5 Вверх 95 Конус Морзе 3 Резьба рабочего конца шпинделя. М39´3 Диаметр отверстия шпинделя, мм. 19,7 Передаточное отношение червячной пары. 1:40

Число отверстий делительного

диска

 

. На одной стороне

16; 17; 19; 21; 23; 29; 30; 31. На другой стороне 33; 37; 39; 41; 43; 47; 49; 54. Ширина направляющей шпонки, мм 14 Расстояние от основания делительной головки до торца шпинделя при его вертикальном положении, мм. 235 Габаритные размеры основания делительной головки, мм. 260´180 Масса делительной головки, кг. 55 /> /> /> />

.Зажимы: 3_х кулачковый самоцентрирующийся патрон –предназначен для зажатия тел вращения за обработанные поверхности.

                 Задняябабка (центр).

                 Оправка– для закрепления заготовок за отверстия.

Типы резцов

Угол в плане

Материал

Проходной отогнутый

45 0

Т5К10

Т15К6

Проходной упорный

90 0

Т5К10

Т15К6

Канавочный со спец. Заточкой.

90 0

Т5К10

Отрезной

90 0

Т5К10

Резцы:

           

Сверла:Типы сверел

D, мм

 

2j, Град.

 

Материал

Спиральное с коническим хвостовиком

 

15

 

 

118

 

 

Р6М5

 

Спиральное с коническим хвостовиком

20

118

Р6М5

 

D, mm

d, mm

 

Центровочное

7.5

3 Р6М5 Фрезы:

Типы фрез

D, mm

z

Материал

mн, mm

Дисковая модульная N_o  3 комплект из 8 фрез.  

75

12

Р6М5

3,75

Измерительный инструмент.        Типы штангенциркулей: ШЦ-1, ШЦ-2, штангензубомер.

 

Характеристика детали и материала.

        Изготавливаемая деталь используется в зубчатых муфтах.

        Материал: Сталь 45 – качественнаяконструкционная сталь, содержание углерода 0,45%. HB=229, sв=598 мПа.

Выбор заготовки.

        Заготовка – поковка полученная из круглогопроката Æ 80, длина 65 мм. Выборобусловлен тем, что заготовка – тело вращения и используется в механизмах сдинамической нагрузкой.

Выбор базовых поверхностей.

За установочные базы приняты торцы детали и внутренний Æ20Н9.

 

Технологическая карта изготовления детали.

Операция

Установ

Переход

Эскиз

Заготовки

Инструмент Режимы резания

 i

Тобщ

Реж.

Измерит.

t,мм

    S,

мм\об

    V,

м\мин

     n,

Об/мин

Длинна,

    мм

1.Токарная

а

1

/>

 

Установить в 3х кулачковый патрон с вылетом 40 мм и подрезать торец

Проходной-отогнутый Т5К10

ШЦ-2

2,5

0,3

156

500

40

1

0,27

а

2

/>

 

 

 

Точить диаметр 75 как чисто на длину 35 мм

Проходной-отогнутый Т5К10

ШЦ-2

3

0,7

62

250

35

1

0,23

а

3

Проходной-отогнутый Т15К6

ШЦ-2

2

0,55

186

800

35

0,1

а

4

/>

 

 

Точить диаметр 32 как чисто на длину 13 мм.

Проходной-упорный Т5К10

ШЦ-1

4

0,5

160

500

13

5

0,25

а

5

Проходной- упорный Т15К6.

ШЦ-1

1,5

0,4

175

1600

13

1

0,02

а

6

/>

Точить паз.

Канавочный со спец. Заточкой Т15К6.

ШЦ-1

5

0,4

105

800

5

1

0,007

а

7

/>

 

Сверлить сквозное отверстие Æ15 с предварительным центрованием.

Сверло Æ15 Р6М5

ШЦ-1

7,5

0,1

19

400

61,5

1

1,73

а

8

/>

 

Рассверлить отверстие  Æ20

 

Сверло Æ20 Р6М5

ШЦ-1

2,5

0,2

40

630

61,5

1

0,55

а

9

/>

 

Снять фаску 3*450

Проходной-отогнутый Т5К10

ШЦ-2

3

0,6

94

300

3

1

0,014

а

10

/>

 

 

Снять фаску 1*450

Проходной-отогнутый Т5К10

ШЦ-2

1

0,2

125

1250

1

1

0,006

а

11

/>

 

 

Снять фаску 1*450

Проходной-отогнутый Т5К10

ШЦ-2

1

,1

78

1250

1

1

0,002

Б

1

/>

Перевернуть заготовку и зажать с в з_х кулачковый патрон с вылетом 45 мм. Подрезать торец в размер 60 мм.

Проходной-отогнутый Т5К10

ШЦ-2

2,5

0,3

156

500

40

1

0,27

Б

2

/>

 

Точить Æ60 как чисто на длину 27 мм.

Проходной-упорный Т5К10

ШЦ-1

3

0,6

100

400

27

3

0,3

Б

3

Проходной-упорный Т15К6

ШЦ-1

1

0,3

143

1250

27

1

0,07

Б

 

4

/>

 

 

/>

 

Точить паз шириной Æ34 ширина 15мм.

 

 

Отрезной, ширина режущей кромки 5 мм. Т15К6.

ШЦ-1

5

0,15

150

800

12

3

0,1

Б

5

Широкий резец. Ширина реж. Кромки 15 мм.

 

ШЦ-1

15

0,15

150

800

1

1

0,03

Б

6

/>

Точить Æ55 на длину 5 как чисто.

Проходной-упорный Т15К6

 

ШЦ-2

1,25

0,55

150

800

5

2

0,024

Б

7

/>

 

Снять фаску 3*450

Проходной-отогнутый Т5К10

ШЦ-2

3

0,6

94

400

3

1

0,014

Б

8

/>

 

Снять фаску 1*450

Проходной-отогнутый Т5К10

ШЦ-2

1

0,3

94

500

1

1

0,004

Б

9

/>

 

Снять фаску 1*450

Проходной-отогнутый (правый) Т5К10

ШЦ-2

1

0,3

94

500

1

1

0,005

Б

10

/>

 

Снять фаску 2*450

Проходной-отогнутый Т5К10

ШЦ-2

2

0,3

94

500

2

1

0,008

Б

11

/>

 

Снять фаску 1*450

Проходной-отогнутый Т5К10

ШЦ-2

1

0,1

78

1250

1

1

0,012

 

4,016

IIФрезерная

Г

 

1

 

/>

 

Закрепить заготовку на оправке в УДГ. Фрезеровать зубчатое колесо. Число зубьев 18.

 

УДГ ( центр) ЗБ (центр) Оправка. Дисковая модульная фреза m=3.75 Т5К10

Штангензувомер

 

 

 

 

 

 

 

Общее время на фрезерную обработку

 

Общее время обработки детали

 

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

 

Расчетырежимов резания

Техника безопасности.

1. Масса и габариты заготовки должны соответствоватьпаспортным данным станка.

2. Надежно закреплять деталь в приспособлениях.

3. Работы проводить про одетых очках. Запрещается работатьв рукавицах и с забинтованными пальцами.

4. При пуске станка убедиться, что его пуск безопасен дляокружающих.

5. Если при обработке детали образуется отлетающая стружка,то необходимо установить защитные экраны. Не удалять стружку руками,использовать для этого спец. Щетки и крючки.

6. Не измерять деталь при включенном станке.

7. Не загромождать подходы к станку заготовками и деталями.

8. Обязательно выключать станок при уходе от него даже накороткое время.

Списоклитературы.

 

1.  Артамонов Б.А., Волков Ю.С. и др. Электрофизические иэлектрохимические методы обработки материалов. Москва, «Высшаяшкола», 1983

 

2.  Лившиц А.Л. Электроэрозионная обработка металлов.Москва, «Высшая школа», 1979

 

3.  Артамонов Б.А. и др. Размерная электрическая обработкаметаллов. Москва, «Высшая школа», 1978

 

4.    Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки.Под ред. Волосатова В.А. Ленинград, «Машиностроение», 1988

5.    Колосовский В.Л. Справочник молодого фрезеровщика. Москва, «Высшаяшкола» 1992 г.

6.                         Справочник молодого токаря. Москва, «Высшаяшкола» 1992 г.

/>