Разработка технологического процесса изготовления детали «рычаг»

метки: Технология, Деталь, Обработка, Машиностроение, Рычаг, Размер, Поверхность, Заготовка

1.1 Служебное назначение детали «рычаг», выбор и свойства материала детали

Деталь «Рычаг» одна из распространённых деталей машиностроения. Её основное назначение — это передача движения. Наша деталь представляет собой угловую форму, величина угла меньше прямого, меньше 90 градусов. В центре данного угла находится шлицевое отверстие. По краям на каждой из сторон имеются цилиндрические отверстия и центральные прорези вдоль главной оси детали. То есть края «рычага» представляют собой форму вилки. На протяжении каждого колена с обоих сторон имеются углубления, которые необходимы для снижения общей массы детали и тем самым повышению экономической эффективности в связи с меньшим количеством материала, необходимым для изготовления рычага. Исходя из такой формы детали можно сказать, что данный рычаг выполняет функцию передачи и преобразования движения из вращательного в поступательное. Наглядное изображение представлено на рисунке 1 ниже, а полноценный чертёж «рычага» изображён на чертеже в графическом разделе в приложении к данной пояснительной записке.

Рисунок 1. Чертёж детали «Рычаг».

Для обеспечения необходимой прочности рычаг изготавливают из высокопрочных сталей путем ковки с последующей нормализацией 870-890 ^o C или закалкой 920-950^o C с отпуском 570-600^o C .

Исходя из вышесказанного, в качестве материала рычага принимаем конструкционную легированную сталь марки 20ХН3А ГОСТ 4543-71. Сталь применяется для деталей типа лопасти гидротурбин, рычаги, фланцы, сектора, венцы зубчатые, ролики обоймы, колеса ходовые и др., а также фасонные отливки, отливаемые методом точного литья, зубчатые колеса, бандажи, отливки небольших сечений и другие детали общего машиностроения к которым предъявляются требования повышенной твердости, сварно-литых конструкций с большим объемом сварки и др. Химический состав и механические свойства стали 30ГСЛ необходимо знать для выбора способа получения заготовки, режимов резания и технического нормирования.

Классификация материала: Сталь конструкционная легированная.

Дополнительные сведения о материале: Сталь хромоникелевая.

Применение: Шестерни, валы, втулки, силовые шпильки, болты, муфты, червяки и другие цементуемые детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах.

Технологии изготовления деталей из композиционных материалов

... значительные материальные выгоды и экономический эффект. Полимерные материалы в чистом виде нашли ограниченное применение при изготовлении деталей узлов трения вследствие их относительно невысоких ... план экономические (стоимость, доступность сырья) и технологические (методы переработки в изделия, возможность регенерации технологического брака) аспекты. При использовании полимерных конструкций в ...

Таблица 1. Химический состав материала 20ХН3А в процентном соотношении

C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0.17 — 0.24	0.17 — 0.37	0.3 — 0.6	2.75 — 3.15	до 0.025	до 0.025	0.6 — 0.9	до 0.3

Таблица 2. Механические свойства 20ХН3А при температуре 20 ^o С

Сортамент	Размер	Напр.	s в	s T	d 5	y	KCU	Термообр. НВ
—	мм	—	МПа	МПа	%	%	кДж / м 2	—
Пруток, ГОСТ 4543-71	Ш 15		930	735	12	55	1080	Закалка и отпуск

Таблица 3. Технологические свойства 20ХН3А

Свариваемость:	ограниченно свариваемая.
Флокеночувствительность:	чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости:	склонна.

Ограниченно свариваемая означает, что сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке.

Расшифровка обозначений, сокращений, параметров

Механические свойства :
s	В — Предел кратковременной прочности , [МПа]
s	Т — Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d	5 — Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
y	— Относительное сужение , [ % ]
K	KCU — Ударная вязкость , [ кДж / м 2 ]
H	HB — Твердость по Бринеллю , [МПа]

1.2 Анализ технологичности конструкции детали

Технологичность — это совокупность свойств конструкции детали, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат на производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условия выполнения работ.

Деталь является технологичной, если:

• в процессе ее изготовления обеспечиваются минимальные затраты труда, материалов и минимальная себестоимость;
• в процессе технологической подготовки производства детали обеспечивается минимум затрат на ее проектирование и технологическую подготовку производства.

Конструкция детали «рычага» является технологичной исходя из следующих признаков.

1. Обеспечение нужной шероховатости возможно стандартными режимами обработки и унифицированным инструментом.

2. Конструкция детали обеспечивает нормальный подвод и выход режущего инструмента.

3. Степень точности и шероховатость обработки соответствует требованиям нормальной эксплуатации изделия.

4. Отсутствует большая разностенность и незамкнутость контуров, вызывающая деформации при термообработке

5. Рычаг легко устанавливается в приспособлениях для механообработки и контроля.

В результате анализа технологичности конструкции детали «рычаг» можно заключить, что её конструкция является технологичной.

Рабочий чертеж детали «Рычаг» (смотри рисунок 1) служит для разработки технологических процессов и наладки станков. Чертеж, представляемый в данной работе, полностью соответствует предъявляемым требованиям. Имеются все необходимые проекции и сечения детали, однозначно определяющие ее конфигурацию. Он содержит все сведения, дающие полное представление о детали. На чертеже указаны размеры с необходимыми отклонениями, шероховатость обрабатываемых поверхностей. Технические требования на деталь «Рычаг» следующие:

1. Точность изготовления штампованной поковки Т2 ГОСТ 7505-89.

2. Неуказанные штамповочные радиусы 5-8 мм.

3. Смещение шлицев относительно номинального положения не более 20′.

4.Покрытие Хим. фос. ускоренное хр./лак БФ-4(2).

Дополнительно, кроме поверхностей Г, Д, шлицев, отверстий и пазов: грунтовка ФЛ-0,3 К (1), эмаль ПФ-218 ГС (2) светло-серая ? ОМ2.

5. Остальные ТТ по А190.00.00.000 ДТ.

6. Твёрдость 265-352 НВ.

Данный рычаг входит в сборочную единицу (узла) машиностроения.

Обработка детали возможна с применением универсальных станков или станков с ЧПУ, стандартного режущего инструмента и средств измерения.

1.3 Определение типа производства

Наименьшие затраты при изготовлении деталей (изделий) могут быть достигнуты в случае построения технологического процесса в соответствии с типом производства и условиями его реализации.

Производство условно делятся на три основных типа: единичное, серийное и массовое. У каждого из этих типов производства технологический производственный процессы имеют свои особенности и каждом из них свойственна определённая форма организации работы.

Тип производства можно определить согласно ГОСТ 3.1108-74, по коэффициенту закрепления операции К _зо

20 < К _зо мелкосерийное;

10 < К _зо < 20 среднесерийное;

1 < К _зо < 10 крупносерийное;

• Либо по справочным таблицам (см. таблицу 4) в зависимости от массы детали и годовой программы выпуска.

Масса нашей детали «Рычаг» составляет 3,1 кг (задано по чертежу).

Таблица 4. Определение типа производства.

Масса детали, кг	Тип производства
	единичное	мелкосерийное	среднесерийное	крупносерийное	массовое
<1	<10	10…2000	1500…100000	75000…200000	>200000
1…2.5	<10	10…1000	1000…50000	50000…100000	>100000
2.5…5	<10	10…500	500…35000	35000…75000	>75000
5…10	<10	10…300	300…25000	25000…50000	>50000
>10	<10	10…200	200…10000	10000…25000	>25000

Себестоимость производства продукции при серийном производстве выше, чем при массовом, но зато достигается необходимая номенклатура однотипных деталей.

Следовательно, тип производства рычага — среднесерийный с непоточной организацией производства.

Для серийного производства определяется количество деталей в партии, одновременно запускаемой в производство, по формуле:

где Д — число дней, на которые необходимо иметь запас деталей на складе.

Для обеспечения непрерывности производства число дней, на которое необходимо иметь запас готовых деталей на складе в ожидании сборки, называется периодичностью запуска. Рекомендуется периодичность запуска: 3, 6, 12, 24 дня.

Для мелких деталей весом до 100 кг Д = 5 — 10 дней. Норму запаса для хранения готовых деталей на складе принимаем Д = 6 дней.

Fp — годовой действительный фонд времени работы станка, дни. Fp = 253 дня.

Где N — годовая программа =700 шт.; т.к.тип производства еще не известен примем усредненное значение нормативного коэффициента загрузки = 0,8

Скорректируем размер партии с учетом удобства планирования и организации производства. Корректировка размера партии состоит в определении расчетного числа смен на обработку всей партии деталей на основных рабочих местах:

где — среднее штучно — калькуляционное время по основным операциям = 11,3 мин.

1.4 Обоснование выбора исходной заготовки

Имея отработанный рабочий чертеж, технические требования, которым должна отвечать готовая деталь, и зная количество деталей, подлежащих изготовлению в единицу времени по неизменяемому чертежу, приступают к выбору экономичного вида полуфабриката (прокат, стальные слитки, порошковые материалы и др.) и метода получения заготовки детали.

В одних случаях можно изготавливать заготовку, максимально приближающуюся по качественным показателям (размерам, форме, шероховатости поверхности, механическим свойствам, химическому составу, качеству поверхностного слоя материала) к требованиям готовой детали, что сокращает потери, связанные с ее превращением в готовую деталь. Однако стоимость такого полуфабриката возрастает с увеличением степени его приближения к требованиям готовой детали и повышением уровня самих этих требований.

Другие полуфабрикаты или заготовки, отличающиеся меньшей степенью приближения к требованиям готовой детали, стоят меньше, но требуют больших последующих расходов по их превращению в готовую деталь (например, путем обработки резанием).

Следовательно, из нескольких возможных вариантов превращения полуфабриката в готовую деталь необходимо использовать наиболее экономичный.

Вопрос о выборе полуфабриката и варианте превращения его в готовую деталь должен решаться на основе сравнения себестоимости детали при каждом из возможных вариантов. При одних и тех же требованиях к готовой детали себестоимость механической обработки обычно выше себестоимости получения заготовок. Чем дальше отстоят размеры и другие показатели качества заготовок от требований к готовой детали, тем в большей степени возрастает себестоимость обработки заготовок резанием и потери материала; по мере приближения заготовок к требованиям готовой детали себестоимость их последующей обработки довольно быстрее снижается.

Расположение крепежных отверстий допускает использовать многоинструментальную обработку, что позволяет применять агрегатные многоинструментальные станки. Размеры и формы поверхностей позволяют вести обработку стандартным инструментом. В целом изготовление рычага можно вести на оборудовании нормальной точности, а также используя стандартные измерительные инструменты для проведения контроля крышки.

Правильно выбрать заготовку — значит определить ее пригодность для изготовления детали с позиций прочностных и стойкостных характеристик, установить рациональный способ ее получения, определить оптимальные припуски на обработку ее поверхностей, рассчитать размеры заготовки и установить допуски на точность их выполнения, сконструировать заготовку и разработать оптимальные технические условия на изготовление.

Основными факторами, учитываемыми при выборе заготовки, являются:

• масштаб и серийность выпуска (тип производства);
• тип и конструкция детали (форма и размеры);
• назначение детали в машине, материал и технические условия на изготовление;
• планируемые сроки на технологическую подготовку производства;
• конкретные условия производства (вооруженность завода и кадры);
• экономичность заготовки, выбранной с учетом предыдущих факторов.

Все способы получения заготовок определяются:

1. Технологической характеристикой материала, т.е. его литейными свойствами или способностью претерпевать пластические деформации при обработке давлением, а такие структурными изменениями материала, получаемыми в результате применения того или иного метода выполнения заготовки (расположение волокон в прокате, поковках и штамповках, величина зерна в отливках и т.д.).

2. Конструктивными формами и размерами заготовки (например, чем крупнее деталь, тем дороже обходится изготовление штампа, модели или металлической формы).

3. Требуемой точностью выполнения заготовки и качеством поверхности.

4. Величиной программного задания (при больших партиях выгодны те способы изготовления заготовок, которые обеспечивают наибольшее приближение формы и размеров заготовки к форме и размерам готовой детали).

5. Производственными возможностями заготовительных цехов предприятия (наличием соответствующего оборудования).

6. Временем, затрачиваемым на технологическую подготовку производства заготовок (на изготовление штампов, моделей, прессформ, нестандартного оборудования и т.п.).

Выбор рациональной заготовки имеет важное экономическое значение для получения высоких технико-экономических характеристик заготовительных цехов и в целом для производства машин.

Рассмотрим несколько возможных способов формообразования заготовки детали «Рычаг» и примем наиболее рациональный из них.

Опытно-технологические разработки по изготовлению рычагов способами точного литья или сварки предварительно сформированных ковкой ступицы и пальца не позволили получить необходимую прочность рычагов для крупных гидротурбин.

Поэтому примем к рассмотрению следующие способы:

• ковка с использованием подкладных штампов;
• отливка.

Способ изготовления рычага путем ковки с использованием подкладных штампов.

Рычаг представляет собой одну из ответственных и сложных по своей конфигурации деталей машиностроения. Воспринимая усилие, необходимое для перемещения других деталей, рычаг одновременно подвержен воздействию знакопеременной нагрузки из-за пульсации потока. Для изготовления рычага выбирают материалы, обеспечивающие предел текучести 55—60 кгс/мм ² в сечениях 200—400 мм. Способ формообразования заготовок рычага должен обеспечивать высокую плотность и однородность материала, свободного от внутренних дефектов. При изготовлении поковок необходимо, чтобы ось заготовки приблизительно совпадала с осью слитка, а внешние очертания заготовки соответствовали наружным очертаниям рычага с учетом напусков и припусков на механическую обработку.

Итак, наиболее подходящая форма получения заготовки для нашей детали «Рычаг» — это штамповка в закрытых штампах. Изображение заготовки представлено на рисунке 4, а полноценный чертёж представлен в графической части в приложении к данной работе.

Рисунок 4. Заготовка детали «Рычаг».

1.5 Выбор и обоснование технологических баз

Технологический процесс фрезерной обработки должен обеспечить возможность обработать на данном станке при заданных условиях работы наибольшее количество деталей высокого качества при возможно лучшем использовании оборудования и инструмента, а также с наименьшими затратами. Технологический процесс должен быть построен в наиболее целесообразной последовательности операций и переходов с использованием наиболее рациональных методов фрезерования.

Последовательность обработки зависит от многих факторов: характера фрезерных операций, размеров и формы деталей, технических условий на взаимное расположение отдельных поверхностей, наличного парка оборудования и т.д. Однако в большинстве случаев последовательность обработки зависит от выбора установочных баз.

В машине, механизме, станке, детали соединяются между собой, обеспечивая передачу и преобразование движений. В процессе обработки заготовки (детали) закрепляются. Для ориентации заготовок во время обработки на станках, расположения готовых деталей в сборочных единицах (узлах) машин, измерения деталей служат поверхности, линии, точки и их совокупности, которые называются базами. Различают технологические и конструкторские базы. Технологические базы разделяются на установочные и измерительные.

Установочные базы — поверхности (а также линии и точки), служащие для установки заготовки на станке и ориентирующие ее относительно режущего инструмента.

Порядок обработки детали зависит в первую очередь от того, какие поверхности выбираются в качестве установочных баз в процессе обработки. Поэтому установочные базы должны намечаться заранее, до начала обработки.

Различают следующие основные случаи выбора установочных баз:

1. Подлежащая обработке заготовка не имеет предварительно обработанных поверхностей. Тогда базировку приходится вести по черной поверхности заготовки (черновая база).

При этом на первой установке нужно обработать ту черную поверхность, которая намечена в качестве установочной базы для последующей обработки других поверхностей, т.е. подготовить чистовую установочную базу для следующих установок.

2. Подлежащая обработке на данной операции заготовка имеет плоскости, обработанные на предыдущих операциях. В этом случае базировка производится по предварительно обработанным поверхностям.

3. Подлежащая обработке на данной операции заготовка имеет наружные или внутренние поверхности вращения, обработанные на предыдущих операциях. В этом случае базировку производят по этим поверхностям.

Установочными базами могут быть различные поверхности заготовок. В качестве баз при первоначальной обработке используют необработанные поверхности (черновые базы), при последующей обработке — обработанные поверхности (чистовые базы).

Точность обработки повышается при постоянстве технологических баз. Установочные базы делятся на основные и вспомогательные. Основные установочные базы — это поверхности, которые ориентируют заготовки (обрабатываемые детали) на станке и положение готовых деталей в машине относительно других сопрягаемых деталей при ее работе. Вспомогательные установочные базы — это поверхности, которые используют только для установки заготовок (деталей) на станке; они не имеют особого значения для работы машины. Измерительная база — поверхность (линия или точка), от которой производят отсчет размеров.

Итак, на первой операции мы обрабатываем плоскую поверхность рычага — далее она будет являться базовой при обработке такой же поверхности с другой стороны. При обработке внутренних отверстий базой будет являться помимо плоской ранее обработанной торцевой поверхности ещё и цилиндрическая внутренняя поверхность — первоначально обработанное отверстие на предыдущей операции.

Рисунок 2. Базирование детали «Рычаг».

1.6 Проектирование маршрутной обработки рычага. Содержание и последовательность технологических операций

Выбор обработки отдельных поверхностей детали и последовательность выполнения операций выбирают исходя из требований рабочего чертежа и с учётом размеров, массы изделия, вида и способа получения исходной заготовки.

Цель технологического маршрута — дать общий план обработки заготовки при изготовлении детали, наметить содержание и последовательность технологического процесса (ТП).

При составлении технологического маршрута учитывался материал, вид обрабатываемой поверхности, точности ее размеров и положение относительно других поверхностей. Так как в качестве материала крышки используется чугун, при составлении маршрута обработки по возможности учитываем характерные свойства данного материала.

Предлагаемый маршрут обработки каждой поверхности представлен в таблице.

Структура и содержание технологического процесса обработки резанием заготовки детали зависит от ее конструктивного исполнения, геометрической формы, размеров, массы, вида заготовки, сложности предъявляемых технологических требований и характера производства. Несмотря на многообразие этих факторов, в разработке и построении техпроцесса обработки резанием имеются общие закономерности. Для различных деталей техпроцесс включает следующие основные этапы:

1. Черновая и чистовая обработка торцовых и цилиндрических поверхностей, которые в дальнейшем используются в качестве технологических баз.

2. Обработка остальных наружных поверхностей.

3. Черновая обработка отверстий под крепежные винты.

4. Отделочная обработка или высокоточная обработка основных конструкторских баз.

5. Контроль точности обработанных поверхностей детали и самой детали.

При формировании технологического маршрута изготовления детали в поточном производстве необходимо учесть следующее:

• операции строятся по принципу концентрации переходов;
• черновые и чистовые технологические переходы не объединяем на одной позиции, исключение — случаи, когда для требуемой точности необходимо при одной установке выполнить черновую и чистовую обработку базовых поверхностей;
• для обеспечения нормальной работы инструментов необходимо в пределах каждой позиции комплектовать однотипные переходы, добиваясь одновременной работы и наименьшей разницы в продолжительности работы.

Выбор технологического маршрута обработки колонны ведется с целью повышения эффективности обработки и достижения нужных показателей качества, при этом учитывается следующие правила:

• Основные припуски снимаются на черновых операциях.
• Более ответственные поверхности и операции выносятся в конец маршрута для снижения их возможных повреждений в процессе межоперационного транспортировки рычага.

Используя принятые технологические переходы на каждую поверхность и технологические базы, принятые выше, разрабатываем план изготовления детали.

Таблица 5. Маршрут обработки детали «Рычаг»

№ операции и наименование	Наименование оборудования	№ и наименование позиции	Ra, мкм
000 Заготовительная	Штамп	—	160
010 Фрезерная	Вертикально-фрезерный станок 6Р12. Фреза торцевая Т5К10	1. Фрезерование плоскости, поверхность 1,2,3 на глубину 3 мм.	6,36
		1. Переустановка, фрезерование плоскости поверхность 4,5,6, выдерживая размеры 50, 38,36 мм.
020 Сверлильная	Радиально — сверлильный станок 2М58-1. Сверло 41,5 мм	1. Рассверливание сквозного предварительного отверстия под протяжку, 41,5 мм.	6,3
025 Контрольная	Штангенциркуль ШЦ-П— 250—630—0, 1—1 ГОСТ 166—89.	Контролировать размеры согласно чертежу детали.
030 Протяжная	Горизонтально-протяжной станок 7Б55. Протяжка Р6М5.	1. Протягивание шлицев протяжкой до получения восьми шлицев D-8х42х48Н8х8D9.	11,6
040 Горизонтально-фрезерная	Горизонтально-фрезерный станок 6Р82. Фреза дисковая 2254-1456 2	1. Фрезерование паза на вилке в размер 18Н12 мм.	12,5 —
		2. Переустановка заготовки, фрезерование паза в размер 10Н11 мм, выдерживая угол 10, угол 543′ и размер 177 -1 мм.
050 Вертикально-сверлильная	Радиально — сверлильный станок 2М58-1. Сверло 12 Р6М5. Сверло20 Р6М5.	1. . Сверление двух сквозных отверстий 12Н11 мм, и одного отверстия 20 мм. 2. Зенкерование фасок 1,645 .	3,2
055 Моечная	Моечная ванна
060 Зачистная	Инструмент слесарный	Зачистить все заусенцы, образованные после обработки детали.
065 Контрольная	Инструмент контрольный	Контролировать все размеры полученной детали.

Технические характеристики	Параметры
Размеры рабочей поверхности стола, мм	1250 х 320
Наибольшее продольное перемещение стола, мм	800
Наибольшее поперечное перемещение стола, мм	320
Наибольшее вертикальное перемещение стола, мм	420
Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола, мм	30 — 450
Пределы частот вращения шпинделя, мин -1	31,5 — 1600
Ускоренное продольное перемещение стола, мм/мин	4000
Ускоренное поперечное перемещение стола, мм/мин	4000
Ускоренное вертикальное перемещение стола, мм/мин	1330
Максимальная масса обрабатываемой детали с приспособлением, кг	1000
Мощность электродвигателя привода шпинделя, кВт	7,5
Мощность электродвигателя привода стола, кВт	3
Конус шпинделя по ГОСТ 30064-93	ISO 50
Габаритные размеры станка (Д х Ш х В), мм	2280 х 1965 х 2265
Масса станка с электрооборудованием, кг	3250

Во многих случаях, особенно в массовом и крупносерийном производствах, использование неперетачиваемых пластин оказывается более целесообразным по ряду причин. Основной причиной является высокая экономичность использования твердого сплава, так как на одной пластине располагаются три, четыре, шесть и более режущих кромок, которые можно использовать последовательно без каких-либо существенных дополнительных затрат.

Твердые сплавы — это металлические материалы весьма большой твердости, очень тугоплавкие и износостойкие. Эти свойства твердых сплавов остаются неизменными в широком диапазоне температур, вплоть до 900—1000°С. Инструментальные твердые сплавы являются металлокерамическими, и их производят методом порошковой металлургии в отличие от литых твердых сплавов. Основой металлокерамических твердых сплавов являются химические соединения металлов: вольфрама, титана, тантала или ниобия с углеродом — карбиды: карбиды вольфрама (WC), титана (TiC), тантала (ТаС), ниобия (NbC) или соединения металлов ванадия, хрома, циркония, ниобия, молибдена с азотом (нитриды), бором (бориды) или кремнием (силициды).

Зерна карбидов вольфрама, титана, тантала цементируются кобальтом или никелем — достаточно пластичными и прочными металлами. Порошки карбидов и связки тщательно перемешиваются, затем формуются и прессуются пластины, которые затем подвергаются спеканию при определенной температуре.

Металлокерамические твердые сплавы делят на три группы:

• I группа — вольфрамовые типа ВК с разным содержанием карбидов вольфрама (буква В) и кобальта (буква К): ВК3;
• ВК3-М, ВК4, ВК4-В, ВК6, ВК6-М, ВК6-В, ВК8, ВК8-В, ВК8-ВК и др. Цифры, стоящие после буквы К, означают среднее содержание кобальта (%), остальные буквы указывают либо на мелкозернистую (буква М), либо на крупнозернистую (буква К в конце) структуру сплава, либо на спекание сплава в атмосфере водорода (буква В).

  Например, химический состав сплава ВК8 соответствует: 92% WC и 8% Со.

II группа — титановольфрамовые типа ТВ, структура которых состоит из зерен твердого раствора карбида вольфрама (WC) в карбиде титана (TiC) и избыточных зерен карбида вольфрама, сцементированных кобальтом: Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12. В маркировке сплава Т30К4 приняты обозначения: Т — титан, число 30—30% карбида титана, К — кобальт, цифра 4—4% кобальта, остальное (66%) — карбид вольфрама.

III группа — титанотанталовольфрамовые типа ТТК, структура которых состоит из зерен твердого раствора (Ti, Та, W) С и избыточных зерен карбида вольфрама, сцементированных кобальтом: ТТ7К12, ТТ8К6, ТТ10К8-Б, ТТ20К9. В маркировке сплава ТТ7К12 первая буква Т означает титан, вторая буква Т — тантал, буква К — кобальт, цифры: 7% карбиды титана и тантала (4% + 3%), 12% — кобальт, остальное (81%) — карбид вольфрама.

Каждая марка твердого сплава имеет свою область применения:

1) сплавы ВК — при обработке деталей из чугуна, цветных металлов и сплавов и неметаллических материалов,

2) сплавы ТВ — при обработке легированных и углеродистых сталей,

3) сплавы ТТК — при обработке труднообрабатываемых материалов, включая жаропрочные стали и сплавы, при тяжелом черновом точении и при наличии ударов.

Сплавы группы ВК также могут использоваться при чистовом и получистовом точении закаленных сталей для нарезания резьбы, развертывания и растачивания цементированных, закаленных легированных и углеродистых сталей.

Твердые сплавы можно изготовлять из огнеупорных окислов алюминия А1 ₂ О₃ или циркония ZrO₂ , связанных аморфной стекловидной фазой. В этом случае их называют минералокерамическими твердыми сплавами. Они обладают очень высокими режущими свойствами, но очень хрупкие. Если в качестве связки использовать железо, никель или тугоплавкие металлы титан, цирконий, хром, молибден, то можно ослабить хрупкость минералометаллических или керамикометаллических материалов, называемых сокращенно керметами.

На долю твердосплавного инструмента приходится 68% обрабатываемых материалов (по массе), быстрорежущего инструмента — 28%, инструмента из керметов — 4%.

При обработке ряда материалов в последние годы стали использовать сверхтвердые материалы, к которым относятся природные алмазы, синтетические алмазы и кубический нитрид бора (эльбор).

Для лезвийного инструмента применяют монокристаллы природных алмазов, поликристаллы и композиции из поликристаллов синтетических алмазов и эльбора в виде пластин, вставок, цилиндров и других тел. Эти композиционные сверхтвердые материалы выпускают под разными названиями (карбонадо, баллас, алмет, композиты, эльбор-Р, гексанит-Р и др.).

Таблица 6.Сравнительные значения свойств инструментальных материалов

Таблица 7. Сравнительные значения скоростей резания при точении керамическим инструментом и инструментом из твёрдого сплава

Исходя из вышеперечисленного, целесообразнее применять для обработки резцы с пластинами из металлокерамики.

Рисунок 11. Сравнение инструментальных материалов.

Определение припусков на обработку и допусков на промежуточные операционные размеры, обеспечивающие возможность получения деталей требуемого качества, имеет важное технико-экономическое значение.

Завышенные припуски на обработку являются причиной перерасхода материала, увеличения трудоемкости, приводят к снижению качества поверхности за счет удаления наиболее износостойких поверхностных слоев, повышают затраты на электроэнергию. С другой стороны, заниженные припуски также снижают качество обработки, так как не позволяют полностью удалить дефектный слой, затрудняют достижение требуемой точности и шероховатости поверхности. В связи с этим возникает необходимость технически обоснованного выбора общего и межоперационных припусков на обрабатываемые поверхности. Под общим припуском подразумевается слой металла, необходимый для выполнения всей совокупности технологических переходов, т.е. всего процесса обработки данной элементарной поверхности от черной заготовки до готовой детали.

Общий припуск определяется как сумма операционных припусков:

где Z _i — припуск на обработку рассматриваемой поверхности на i-й операции.

Существуют три метода определения припуска, которые находят применение и в САПР ТП: дифференциально-аналитический, нормативный и интегрально-аналитический.

Аналитический (дифференциально-аналитический) метод определения припусков базируется на анализе производственных погрешностей и является наиболее точным. Он дифференцированно учитывает влияние на величину припуска конфигурации и размеров детали, качества заготовки, а также погрешностей, возникающих при механической и термической обработке.

Наиболее общий вид формулы для определения минимального припуска (мм) на обработку на i-й операции можно представить в виде

где Rz _i-1 — высота шероховатости неровностей профиля, мкм;

T _i-1 — глубина дефектного слоя на предшествующей операции (переходе), мкм;

_i-1 — векторная сумма пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей обрабатываемой заготовки, полученных на предшествующей операции, мкм;

_i — векторная сумма погрешностей базирования и закрепления, мкм;

• k — коэффициент, учитывающий характер припуска (для односторонних припусков k=l, для симметричного — k = 2).

Рассматриваемый метод находит наибольшее применение при автоматизации решения технологических задач. Он позволяет наиболее точно определять значения припусков и операционных размеров, что способствует в ряде случаев снижению отходов металла в стружку на 20—50%.

В качестве исходной информации для автоматизации расчета припусков используются следующие данные: чертеж детали с техническими требованиями, метод получения заготовки, точность и качество заготовки, установочные базы, тип приспособления, технологический маршрут обработки элементарной поверхности и вид термической обработки.

Алгоритм расчета припусков и операционных размеров с использованием дифференциально-аналитического метода включает следующие этапы:

1. Ввод исходной информации.

2. Выбор или назначение технологического маршрута обработки i-ой элементарной поверхности.

3. Определение составляющих Rz _i-1 , T_i-1 , _i-1 , _i .

4. Расчет минимального припуска Z _min , Для i — ой операции.

5. Определение допусков для соответствующих квалитетов, их верхних и нижних отклонений i — ой поверхности для каждой i — ой операции.

6. Расчет максимальных, общих и номинальных припусков на все операции технологического процесса обработки i — ой поверхности.

7. Расчет минимальных и максимальных размеров обрабатываемых поверхностей по всем операциям обработки i — ой поверхности.

Основной трудностью создания вышеописанного алгоритма является подготовка и формализация на 3-м этапе большого объема справочно-нормативной информации, особенно для определения погрешностей базирования, закрепления, пространственных отклонений в связи с их многообразием в зависимости от конкретных условий обработки.

Квалитет точности отверстия	Этап обработки	Ориентировочное значение припуска на обработку t, мм
15, 14	I — сверление	t=0,5D или t=0,5(D-d)
13, 12, 11, 10	I — сверление	t=0,5D или t=0,5(D-d)
	II — зенкерование	0,3D 0,5
9, 8	I — сверление	t=0,5D или t=0,5(D-d)
	II — зенкерование	0,3D 0,5
	III — развертывание однократное	0,002D + 0,1
7	I — сверление	t=0,5D или t=0,5(D-d)
	II — зенкерование	0,3D 0,5
	III — развертывание черновое	0,001D + 0,08
	III — развертывание чистовое	0,001D + 0,03

Обрабатываемый материал	K S	Kv
Стали повышенной обрабатываемости (типа А20, и др.)	1,2	1,2
Стали углеродистые качественные (типа стали 40, 45, 50 и др.)	1,0	1,0
Стали низколегированные (типа 20Х, 40Х, 30Г и др.)	0,9	0,9
Стали среднелегированные (типа 35ХГСА, 38ХМА, 38ХС, 18ХНВА и др.)	0,8	0,75
Стали высоколегированные коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные (типа 20Х13, 12Х18Н10Т и др.)	0,7	0,6

Обрабатываемый материал	K HBS	K lS	K HBv	K lv
Сталь
Чугун

Модель станка	Ряд значений частоты вращения шпинделя n, об/мин и подачи на оборот S о ст , мм/об
2Б118	S о ст =0,1; 0,2; 0,3; 0,4
2А125	S о ст = 0,1; 0,13; 0,17; 0,22; 0,28; 0,36; 0,48; 0,62; 0,81
2А135	S о ст =0,12; 0,15; 0,2; 0,26; 0,32; 0,43; 0,57; 0,72; 0,96; 1,22; 1,6
2А150	S о ст = 0.12; 0.19; 0.28; 0.4; 0.62 0.9; 1.17; 1.8; 2.64
2Н125 2Н135 2Н150	S о ст =0.1; 0.14; 0.2; 0.28; 0.4; 0.56; 0.8; 1.12; 1.6

Марка быстрорежущей стали	K м
Р6М5	1,0
Р6М5К5	1,06
Р6М4К8	1,17
Р2М5, 11Р3М3Ф2	0,92

Тип сверла	Класс точности	K т
Фрезерованные или катанные	В	1,0
	В1	1,05
Шлифованные	А1	1,15

Обрабатываемый материал	Форма заточки	d, мм	K ф
	Наименование	Обозначение
Сталь, стальные отливки, чугун	Нормальная (без подточек)	Н	—	1,0
Стальные отливки? в <500 МПа с коркой	Нормальная с подточкой перемычки	НП	Св. 12
Стальные отливки? в <500 МПа с коркой и чугун с коркой	Двойная (с двойным углом ?)	Д		1,2
	Двойная с подточкой перемычки	ДП