Проектирование инструментальной наладки

Введение

 

При проектировании инструментальной наладки для обработки круглого отверстия на многоцелевом станке с горизонтальным расположением шпинделя осуществляется набор инструментальных блоков ИБ. Инструментальные блоки представляют собой набор режущих и вспомогательных инструментов.

В состав инструментальной наладки входят инструментальные блоки, представляющие собой   агрегаты, состоящие из режущих и вспомогательных инструментов. Применяют, в основном, стандартные режущие и вспомогательные инструменты минимально возможной длины. Это делается для обеспечения наибольшей жесткости инструментального блока, минимальных опрокидывающего момента и перемещении в системе автоматической смены инструментальных блоков при их транспортировке из инструментального магазина и установке в шпинделе станка.

Стандартные режущие инструменты могут быть доработаны для конкретных условий выполнения технологических переходов обработки круглого и резьбового отверстий на многоцелевом станке  фрезерно-сверлильно-расточной группы. Это связано с тем, что ряд параметров конструкции режущих инструментов не задаются ГОСТ или носят рекомендательный характер и указываются в приложениях к соответствующему ГОСТу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  Инструментальная оснастка автоматизированного машиностроения

 Особенности  инструментальной оснастки автоматизированного  машиностроения

 

Базисные агрегаты, сменные наладки и режущий инструмент формируют инструментальную систему. На рис. 1 приведена схема сборки компоновок вспомогательного инструмента из элементов инструментальной системы.

В синтезированную инструментальную систему включены оправки 1 и 2с торцовыми и продольными шпонками, предназначенные для крепления торцовых, трехсторонних, цилиндрических и других фрез. Цанговые патроны 3 и 4 являются средством крепления инструмента с цилиндрическим хвостовиком: сверл, зенкеров, разверток и концевых фрез диаметром 3...20 мм. Переходные втулки 5 и 6 предназначены для стандартного инструмента с конусом Морзе 2-5.

В систему входят оправки 9 с наклонными гнездами под резцовые вставки с микрометрическим регулированием для чистовой обработки отверстий диаметром 50... 180 мм, а также однолезвийные оправки 8 для чернового растачивания отверстий диаметром 50... 180 мм, в которых предусмотрено использование расточных державочных резцов. Базисные агрегаты 7 с наружным конусом 7:24 служат для базирования и закрепления следующих сменных наладок: переходных цилиндрических втулок 10 с конусами Морзе, оправок 12 для насадных зенкеров и разверток, патронов 13 для метчиков, расточных оправок 14 и расточных патронов 15.[6,с.323]

Рисунок 1-Инструментальная система.

 

Для базирования и закрепления инструментальные блоки на металлорежущих станках фрезерно-сверлильно-расточной группы применяют в основном, конические хвостовики на базе инструментального конуса 7:24,которые обеспечивают коническое несамотормозящееся соединение инструментального блока с инструментом станка. Такие хвостовики обеспечивают при резании нормативный крутящий момент приприложение к ним осевой силы заданной величины специальным механизмом металлорежущего станка.[7,с.3]

Режущий инструмент является составной частью комплексной автоматизированной системы станка с ЧПУ. Тщательному выбору и подготовке инструмента для станков с ЧПУ должно уделяться особое внимание. Это связано с высокой стоимостью достижения максимальной производительности и более высокой точности обработки. Для обеспечения автоматического цикла работы станков требуется более высокая степень надежности работы инструмента.

Режущий инструмент для станков с ЧПУ должен удовлетворять следующим требованиям: обеспечению высоких и стабильных режущих характеристик; удовлетворять формированию и отводу стружки; обеспечению заданных условий по точности обработки;  быстросменности при переналадке на другую обрабатываемую деталь или замене затупившегося инструмента. [1,с.152]

Системы вспомогательного инструмента предназначены для компоновки специальных функциональных единиц инструментальных блоков, каждый из которых служит для выполнения конкретного технологического перехода.

К системе вспомогательного инструмента предъявляют следующие требования: минимальность номенклатуры и стоимость инструмента; точность, жесткость и виброустойчивость крепления режущего инструмента с учетом интенсивных режимов работы; обеспечение в необходимых случаях регулирования положения режущих кромок инструмента относительно координат системы СПИД; удобство обслуживания, быстросменность и технологичность изготовления.[1,с.323]

      К основным  технико-экономическим показателям  можно отнести:

- производительность,

- надежность,

- гибкость (универсальность).  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Исходные технологические данные

 

 

В таблице 1 приводятся исходные технологические данные операции  обработки круглого отверстия и эскиз заданного участка детали с указанием его параметров согласно варианту задания №30.

Таблица 1. Исходные технологические данные обработки круглого отверстия на многоцелевом станке

№

ТО

D

IТ

L1, мм

L2, мм

L3,мммм

ОМ

HB

∆,мм

50

Г

64

Н7

70

130

15

зохн

205

0,25

Продолжение таблицы 1

D1,mm

IТ1

D2, мм

D3, мм

D4, мм

ТХ

НК

63,6

Н8

62

56

30

КМ

50

 

Условные обозначения, принятые в таблице 1:

ТО – тип отверстия, г – глухое;

D – номинальный диаметр обрабатываемого круглого отверстия;

IT – обозначение квалитета точности отверстия диаметром D;

L1 – длина отверстия диаметром D;

L2 – высота уступа перед отверстием на участке детали;

L3 – расстояние от отверстия до уступа на участке детали;

ОМ – марка обрабатываемого материала;

НВ – твердость обрабатываемого материала;

∆ – точность позиционирования (точность по координате) просверленного отверстия;

D1 – номинальный диаметр предварительного обработанного отверстия после выполнения растачивания круглого отверстия;

IT1 – обозначение квалитета точности отверстия диаметром D1;

D2 – номинальный диаметр предварительно обработанного отверстия после выполнения перехода зенкерования отверстия;

D3 – номинальный диаметр предварительно обработанного отверстия после выполнения перехода рассверливания отверстия;

D4 – номинальный диаметр предварительно обработанного отверстия после выполнения перехода сверление отверстия;

ТХ – тип хвостовика спиральных сверл для сверления отверстия диаметром D4: КМ – конический хвостовик с конусом Морзе по ГОСТ 25557 – 82;

НК – номер конуса конического отверстия с конусностью 7:24 по ГОСТ 15945 – 82 в шпинделе станка.

Эскиз обрабатываемой детали представлен на рисунке 2.

Обработка детали производится на многоцелевом станке с горизонтальным расположением шпинделя, имеющим коническое посадочное отверстие с конусностью 7:24.

Рисунок 2 - Конструктивные параметры участка детали.                      

3.Проектирование  инструментальной наладки

 

В таблице 2 даны данные  технологических переходов и конструкция инструментальных блоков для обработки круглого отверстия.

 

 

 

Таблица 2. Технологические переходы обработки глухого отверстия на многоцелевом станке.

Cодержание перехода	Элементы инструментального блока
	Режущий инструмент	Вспомогательный инструмент
1. ИБ  для сверления отверстия диаметром  D4=30H12 предварительно	Сверло спиральное с коническим хвостовиком Морзе 2301-3674 ГОСТ10903-77; d=30 мм; L=295 мм; l0=175 мм;  ے2φ=118о; ےψ=55о; ےω=30о Конус Морзе 3	Втулка переходная с хвостовиком 7:24 и внутренним конусом Морзе №3 к     станкам с    ЧПУ     Втулка 50-3 ОСТ 2П12-7-84 (L=186.8; ; l=105мм)
2. ИБ  для рассверливания отверстия  диаметром D3=56H12 предварительно	Сверло спиральное с коническим хвостовиком Морзе 5 2301-3743ГОСТ10903 d=56 мм; L=421,8 мм; l=230 мм; ے2φ=118о; ےψ=55о; ےω=31о	Втулка переходная с хвостовиком 7:24 и внутренним конусом Морзе №5 к    станкам с    ЧПУ     50-5 ОСТ 2П-12-7-84D=63 мм; L=231.8 мм; l=105 мм (3,стр.358)
3. ИБ  для зенкерования отверстия диаметром  D2=62H11 предварительно	Зенкер насадной, оснащенный пластинами твердого сплава D=62h8мм;  L=60 мм; d=27 мм [4, с.193]	Оправка для насадных зенкеров и разверток 6230-0224ГОСТ 21232( d=27 мм; l=58 мм; l1=200 мм;    L=355 мм ; Конус Морзе 5[3, с.360] Втулка переходная с хвостовиком 7:24 и внутренним конусом Морзе №5 к     станкам с    ЧПУ     Втулка 50-3 ОСТ 2П12-7-84(L=231.8; ;l=105мм)
4. ИБ  для фрезерования кольцевой канавки  с заданными размерами в круглом  глухом отверстии диаметром D2	Фреза дисковая трехсторонняя с цилиндрическим хвостовиком специальная Dфр=  50   мм; Dхв=  25   мм; l=18мм L= 160    мм	Патрон цанговый для крепления инструмента  с цилиндрическим хвостовиком  конус 7:24 №50; d=10-25 мм; D=63 мм; l=100мм; L=226,8мм. 2-50-25-100 ГОСТ26539-85[3,с.380]
5. ИБ  для фрезерования фаски  на наружном торце круглого  отверстия с размерами 1х45о относительно диаметра D	Фреза двухугловая дисковая с симметричным профилем и углом профиля 90 о Dфр=  50 мм; Dхв= 25 мм; L=  150 мм;l= 12мм	Патрон цанговый для крепления инструмента  с цилиндрическим хвостовиком  конус 7:24 №50; d=10-25 мм; D=63 мм; l=100мм; L=226,8мм. 2-50-25-100 ГОСТ26539-85[3,с.380]
6. ИБ  для растачивания  отверстия диаметром  D1=63,6H8	Резец державочный расточной с механическим креплением твердосплавных пластин К2.1026.000-00; b=10 мм; ےφ=45о;ےφ1=55о [1,с.194]	Оправка расточная с микрорегулировкой резца для чистового растачивания ТУ 2-035-774-80 191421254; конус 7:24 №50; d=50 мм; Dраст=45-65 мм; l=250мм; L=323 мм. [1,с.259]
7. ИБ  для развертывания отверстия  диаметром D=64H7	Развертка сборная насадная с привернутыми ножками, оснащенными пластинами твердого сплава по ГОСТ 11176-80; D=62 мм; d= 27 мм; L=60 мм; l=32мм; число ножей z=6  [4,c.202]Предельные отклонения диаметра развертки( +0,025/+0,014)	Оправка качающаяся  для насадных зенкеров и разверток 6230-0224ГОСТ 21232(  d=27 мм; l=65 мм; l1=282 мм;    L=376 мм ;Конус Млрзе 3[3, с.360] Втулка переходная с хвостовиком 7:24 и внутренним конусом Морзе №3 к     станкам с    ЧПУ     Втулка 50-3 ОСТ 2П12-7-84 (L=186.8; ;l=105мм)

 

 

Для обработки глухого отверстия на многоцелевом станке используем семь технологических переходов:

• сверлить отверстие диаметром 30Н12;
• рассверлить отверстие диаметром 56Н12;
• зенкеровать отверстие диаметром 62Н11;
• фрезеровать кольцевую канавку;
• фрезеровать фаску на внутреннем торце цилиндрического отверстия детали;
• расточить отверстие диаметром 63,6Н8;
• развернуть отверстие диаметром 64Н7;

Применим шесть инструментальных блоков для обработки глухого отверстия, так как на два технологических перехода - фрезерование кольцевой канавки и фаски на внутреннем торце отверстия детали, применяется один и тот же инструментальный блок.

Обоснование назначения  технологического перехода предварительного центрования, перед  технологическим переходом сверление отверстия диаметром D4= Æ30 мм

 

 Согласно рекомендациям [1, с.4] по точности позиционирования  обрабатываемого отверстия при  формировании технологических переходов  принимаем во внимание, что при  допуске на координату D<0,15 мм отверстие необходимо зацентровать специальным центровочным сверлом. По исходным  данным (табл. 1) имеем D= 0,25 мм. Предварительно принимаем, что при проектировании инструментальной наладки, технологического перехода центрование отверстия под диаметр D4= Æ30 мм не будет.

 

Переход 1. Сверлить отверстие диаметром D4=30мм предварительно

Для сверления отверстия диаметром применяется следующий инструмент:

• режущий инструмент - сверло спиральное с коническим хвостовиком 
  
• вспомогательный инструмент - втулка переходная с хвостовиком 
  конусностью 7:24 и внутренним конусом Морзе к станкам с ЧПУ. 
  D=50 мм, 1=60 мм, L=186,8 мм, конус Морзе №3 (см. рисунок 6). 
  Рассчитаем длину сверла. Эскиз к расчету длин представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 -Эскиз к расчету длин спирального сверла

• размеры 13 и D выбирают по ГОСТ 25557-82 для принятого номера 
  конуса Морзе хвостовика. Номер конуса Морзе принимают по [2, с.371- 
  372, табл. 10.10] в зависимости от диаметра сверла для нормального типа 
  конического хвостовика;
• длина участка сверла от стружечной канавки до шейки

lд=0,З D1;