Комплексные способы эффективной обработки резанием - Ермаков Ю.М.
ISBN 5-217-03160-3
Скачать (прямая ссылка):
Пример. Рассмотрим многошпиндельную обработку на токарном станке 16К20, оснащенном шестишпиндельным блоком диаметром 140 мм по центрам шпинделей (рис. 7.10). Обрабатываемая заготовка - ходовой винт диаметром 55 мм
ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ 233
Рис. 7.10. Общий вид многошпиндельного устройства на токарном станке 16К20:
1 - корпус; 2 - патрон; 3 - заготовка; 4 -суппорт; 5 - блок центров; б - задний центр
и длиной 310 мм, материал - сталь 40Х. Режимы резания: припуск 2 мм, скорость резания v = 300 ... 320 м/мин, частота вращения шпинделей п = 2000 мин"1, блока щ = 40 мин-1 (/ = 50), подача в продольном направлении на оборот блока S0 = 3 мм/об. Для равномерной загрузки главного двигателя обработка ведется двумя резцами, установленными на глубину резания / = 1 мм и сдвинутыми один относительно другого на половину углового шага шпинделя. При попутном направлении скоростей шпинделя и блока результирующая скорость резания равна 317 м/мин. Наибольшая толщина среза равна настроенной глубине а = 1 мм; ширина среза по (7.3), соответствующая максимальной толщине среза, равна Ъ = S0 (1 -2п0 Ii) = [3 (1 - 2) • 3/50] = 2,64 мм. Касательная составляющая силы резания, рассчитанная по формуле F1 = CFa0'lzb\~°'42HB0,35k^ [8] (для стали 4OX HB - 156, Cy = 166, К, = 1,0), равна F1 = 226 даН. Время обработки шести валов тмаш = 1/(/I6S0) = 310/(40-3) = 2,59 мин. Выгрузка и загрузка заготовок совмещена с обработкой и осуществляется с обратной стороны станка в процессе вращения блока.
В режиме фрезоточекия частота вращения блока выбирается равной п6 = = 150 мин-1 (/ = 13,3), результирующая скорость резания составляет ve = vT - V6 = = 345 - 92 = 253 м/мин. Для полного срезания припуска необходимо, чтобы один и тот же участок встречался с заготовкой 3-4 раза. По этой причине подача на оборот блока выбирается меньше, чем при точении: S0 = 1 мм/об. При фрезоточении стружка снимается короткими отрезками переменной толщины, максимальная толщина равна глубине припуска. Время фрезоточения шести валов составляет Tp = 310/(150 • 1,0) = 2,07 мин. Вследствие быстрого вращения шпиндельного блока при фрезоточении (п6 = 150 мин"1) совместить загрузку и выгрузку заготовок с рабочим процессом не удается. Для выполнения загрузочной операции требуется дополнительное время тх = 0,22 мин.
Машинное время фрезоточения составляет тмаш = тр + Tx = 2,07 + 0,22 = = 2,3 мин, и в пересчете на один вал тмаШ1 = 0,38 мин. Для сравнения время обычного точения вала на одношпиндельном токарном станке при режимах: скорость резания V = 147 м/мин (п = 900 мин"1), подача 0,3 мм/об - составляет тмаш =1,1 мин.
234
РАЗРАБОТКА НОВЫХ СПОСОБОВ РЕЗАНИЯ
Таким образом, многошпиндельная обработка увеличивает производительность резания в 2,5 раза, обеспечивает автоматическое деление стружки при обработке материалов любой вязкости, имеет малую энергоемкость вследствие рационального распределения срезов. Строгая периодичность срезов, высокий маховой момент шпиндельного блока вместе с заготовками позволяют эффективно эксплуатировать двигатель при кратковременных перегрузках и повысить его загрузку до 90 ... 100 %. Для сравнения, по данным ЭНИМСа, мощность главного электродвигателя универсальных станков используется в среднем на 20 %.
Многошпиндельная обработка позволяет варьировать режим от фре-зоточения (неответственные участки валов) до точения (посадочные места, шейки под подшипники). Переключение скоростей осуществляется автоматически по программе станка.
Роторный многоцелевой автомат с ЧПУ, оснащенный револьверной головкой, позволяет выполнять широкий спектр операций при обработке валов
^<^Ці1>>^ рующая скорость заготовки
' \е равна сумме окружных
Рис. 7.11. Схема многошпиндельного шли- скоростей собственного вра-
и коротких тел вращения. Особенно он эффективен в быстросменном серийном и крупносерийном производстве.
Uh
2
Роторная абразивная обработка. Большой эффект дает роторное шлифование по схеме, аналогичной токарной обработке: ^ТА1ШССА [A.c. 1117193 (СССР)]. Заготовки /, установленные в центрах равномерно по окружности радиусом R, получают вращение с угловой скоростью со вокруг своих осей и планетарное вращение с угловой скоростью ©б вокруг оси блока О-О (рис. 7.11). Шлифовальный круг 2 вращается с угловой скоростью сок. Результи-
фования и план скоростей
щения уив планетарном
ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ 235
движении v6: \е = v + v6 = cor + соб (R + г) и достигает скорости шлифовального круга.
При снижении результирующей скорости заготовки менее 1/5 скорости круга (kj < 0,2) толщина среза уменьшается до микровеличин (см. рис. 3.2). Это приводит к повышенному засаливанию круга и разогреву заготовки, что значительно увеличивает энергию шлифования. При превышении результирующей удвоенной скорости круга значительно увеличивается длина контакта зерен, вызывая интенсивный разогрев контактной зоны заготовки и изнашивание круга. Скорость круга vK = сокгк направлена противоположно к скорости заготовки в зоне контакта, обеспечивая тем самым высокую относительную скорость шлифования при сравнительно небольших составляющих скоростях: v1n = vK + v + v6. Например, при v = v6 = 0,5vK скорость шлифования равна vm = 2vK и при скорости вращения круга vK = 30 м/с, заготовки и блока по 15 м/с составляет 60 м/с.
