Повышение размерной точности и качества поверхности глубоких отверстий при сверлении ружейными свёрлами на многооперационных станках
В работе рассматриваются вопросы повышения размерной точности и качества поверхности глубоких отверстий при сверлении ружейными свёрлами на многооперационных станках в условиях единичного и мелкосерийного производства. Представлены зависимости диаметральной точности и шероховатости поверхности глубоких отверстий от режимов резания, припуска под рассверливание и применения износостойких покрытий.
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………………………………………………. 13
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ………………………………………………………………………………………………………… 15
1.1 СОВРЕМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ РУЖЕЙНЫХ СВЁРЛ …………………………………………………………….. 16
1.1.1 Общие сведения …………………………………………………………………………………….16
1.1.2 Рабочая часть …………………………………………………………………………………………19
1.1.3 Стебель ………………………………………………………………………………………………….24
1.1.4 Хвостовик ……………………………………………………………………………………………..27
1.2 СОВРЕМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СВЕРЛЕНИЯ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ В ЕДИНИЧНОМ
ПРОИЗВОДСТВЕ ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 28
1.3 ПАРАМЕТРЫ РАЗМЕРНОЙ ТОЧНОСТИ И КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 35
1.3.1 Параметры размерной точности ……………………………………………………………..35
1.3.1.1 Размеры ………………………………………………………………………………………..35
1.3.1.2 Отклонения формы отверстия ……………………………………………………….35
1.3.1.2.1 Отклонения формы в поперечном сечении ………………………………………..35
1.3.1.2.2 Отклонения формы в продольном сечении ………………………………………..37
1.3.1.3 Отклонения расположения отверстия …………………………………………….40
1.3.2 Параметры качества поверхности глубоких отверстий ……………………………41
1.5 СГЛАЖИВАНИЕ НЕРОВНОСТЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ РУЖЕЙНЫМИ
СВЁРЛАМИ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 44
1.6 ИЗНОСОСТОЙКИЕ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ РУЖЕЙНЫХ СВЁРЛ ……………………………………………………….. 49
1.6.1 Общие сведения …………………………………………………………………………………….49
1.6.2 Технология нанесения покрытий ……………………………………………………………50
2. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ …………………………………………………………………………………………. 54
2.1 ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА …………………………………………………………………………………………………. 55
2.1.1 Оборудование ………………………………………………………………………………………..55
2.1.2 Инструмент ……………………………………………………………………………………………56
2.1.2.1 Режущий ……………………………………………………………………………………….56
2.1.2.2 Измерительный …………………………………………………………………………….57
2.1.2.2.1 Измерение диаметров отверстий ……………………………………………………….57
2.1.2.2.2 Измерение шероховатости поверхности отверстий ……………………………59
2.1.3 Смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ)………………………………………………60
2.1.4 Заготовки ………………………………………………………………………………………………61
2.1.5 Схема и режимы обработки ……………………………………………………………………63
2.2 ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ НА ДИАМЕТРАЛЬНУЮ ТОЧНОСТЬ И ШЕРОХОВАТОСТЬ
ПОВЕРХНОСТИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ ………………………………………………………………………………………………… 67
2.2.1 Исследование диаметральной точности обработанных отверстий ……………67
2.2.1.1 Сверление дюралюминия Д16Т ……………………………………………………..67
2.2.1.2 Сверление стали 45 ……………………………………………………………………….68
2.2.1.3 Сверление стали 40Х13 …………………………………………………………………69
2.2.2 Исследование шероховатости поверхности обработанных отверстий………70
2.2.2.1 Сверление дюралюминия Д16Т ……………………………………………………..70
2.2.2.2 Сверление стали 45 ……………………………………………………………………….71
2.2.2.3 Сверление стали 40Х13 …………………………………………………………………72
2.3 РАССВЕРЛИВАНИЕ ОТВЕРСТИЙ РУЖЕЙНЫМИ СВЁРЛАМИ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА
ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ ………………………………………………………………….. 73
2.4 ВЛИЯНИЕ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ НА ДИАМЕТРАЛЬНУЮ ТОЧНОСТЬ И
ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ ………………………………………………………………….. 75
2.4.1 Исследование диаметральной точности обработанных отверстий ……………76
2.4.2 Исследование шероховатости поверхности обработанных отверстий………77
3. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………………………… 78
3.1 ОРГАНИЗАЦИЯ И ПЛАНИРОВАНИЕ РАБОТ ……………………………………………………………………………. 81
3.1.1 Продолжительность этапов работ …………………………………………………………..82
3.2. РАСЧЁТ СМЕТЫ ЗАТРАТ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОЕКТА …………………………………………………………. 92
3.2.1 Расчёт затрат на материалы ……………………………………………………………………92
3.2.2 Расчёт заработной платы ………………………………………………………………………..93
3.2.3 Расчёт затрат на социальный налог…………………………………………………………95
3.2.4 Расчёт затрат на электроэнергию ……………………………………………………………95
3.2.4 Расчёт амортизационных расходов …………………………………………………………97
3.2.5 Расчёт расходов, учитываемых непосредственно на основе платёжных
(расчётных) документов (кроме суточных) ……………………………………………………………..99
3.2.6 Расчёт прочих расходов………………………………………………………………………….99
3.2.7 Расчёт общей себестоимости разработки ………………………………………………..99
3.2.8 Расчёт прибыли …………………………………………………………………………………… 100
3.2.9 Расчёт НДС ………………………………………………………………………………………….100
3.2.9 Расчёт цены проекта …………………………………………………………………………….101
4. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ……………………………………………………………………………… 102
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………………………………………… 105
4.1 ПРАВОВЫЕ И ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ………………. 106
4.2 ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ……………………………………………………………………………….. 108
4.2.1 Метеоусловия ………………………………………………………………………………………109
4.2.2 Вредные вещества ………………………………………………………………………………..110
4.2.3 Производственный шум ……………………………………………………………………….111
4.2.4 Освещенность ………………………………………………………………………………………112
4.2.5 Электромагнитные поля ……………………………………………………………………….112
4.2.6 Факторы электрической природы …………………………………………………………114
4.2.7 Пожароопасность …………………………………………………………………………………115
4.3 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ……………………………………………………………………………………… 115
4.4 БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ ………………………………………………………………. 116
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 117
5. SECTION IN ENGLISH ……………………………………………………………………………………………………………… 118
ПРИЛОЖЕНИЕ А …………………………………………………………………………………………………………………………… 119
5.1 MODERN DESIGNS OF GUN DRILLS ………………………………………………………………………………………. 120
5.1.1 Overview ………………………………………………………………………………………………120
5.1.2 Working part …………………………………………………………………………………………122
5.1.3 Stem …………………………………………………………………………………………………….126
5.1.4 Shank ……………………………………………………………………………………………………128
5.2. ISSUE THEORETICAL BASIS ………………………………………………………………………………………………….. 130
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………………………………………………………..141
ПРИЛОЖЕНИЕ Б …………………………………………………………………………………………………………………………… 146
ПРИЛОЖЕНИЕ В …………………………………………………………………………………………………………………………… 147
ПРИЛОЖЕНИЕ Г …………………………………………………………………………………………………………………………… 148
ПРИЛОЖЕНИЕ Д …………………………………………………………………………………………………………………………… 149
ПРИЛОЖЕНИЕ Е …………………………………………………………………………………………………………………………… 150
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж………………………………………………………………………………………………………………………….. 151
ПРИЛОЖЕНИЕ З ……………………………………………………………………………………………………………………………. 152
ПРИЛОЖЕНИЕ К …………………………………………………………………………………………………………………………… 153
ПРИЛОЖЕНИЕ Л …………………………………………………………………………………………………………………………… 154
ПРИЛОЖЕНИЕ М ………………………………………………………………………………………………………………………….. 155
В настоящее время в ряде отраслей машиностроения (авиационная
промышленность, приборостроение, нефтегазовое машиностроение,
судостроение и др.) возникает потребность в сверлении глубоких и точных
отверстий. К последним относятся отверстия с отношением длины к диаметру
более 10, размерной точностью IT 6-8, шероховатостью поверхностного слоя Ra
0,08…1,25 мкм и уводом осей отверстий от оси вращения шпинделя станка
0,01…0,03 мм на 100 мм длины [1, 2, 3, 4].
Получают такие отверстия чаще всего сверлением инструментами с
определённостью базирования (свёрла ружейные, БТА, эжекторные и т.п.). Ещё
недавно применение инструментов одностороннего резания было
экономически эффективно лишь в массовом и крупносерийном производстве.
Однако, с появлением многооперационных станков с числовым программным
управлением (ЧПУ) ситуация с подавляющим преимуществом массового
производства над единичным и мелкосерийным неизбежно угасает [5, 6]. Такое
станочное оборудование позволяет применять инструменты с определённостью
базирования в условиях единичного и мелкосерийного производства [7, 8].
Однако, параллельно с преимуществами такого применения появились и
недостатки, связанные с низкой размерной точностью и качеством
поверхностного слоя глубоких отверстий, негативно отражающиеся на
эксплуатационных характеристиках деталей и накладывающие ряд
ограничений на технологический процесс глубокого сверления. Несмотря на
большое количество работ, посвящённых глубокому сверлению (М.Г. Арефьев,
Л.И. Карпов, С.Г. Кононенко, М.А. Минков, Д.Д. Медведев, Д.В. Кожевников
и др.) проблема отсутствия сведений в технической литературе по применению
инструментов БТА на многооперационных станках остаётся нерешённой.
В данной работе исследованы технологические возможности ружейных
свёрл, предложены рекомендации по эксплуатации на многооперационных
станках.
Объектом данного исследования является сверление глубоких
отверстий ружейными свёрлами на многооперационных станках.
Предметом исследования является диаметральная точность и качество
поверхности глубоких отверстий, полученных ружейными свёрлами на
многооперационных станках.
Целью исследования является выявление зависимостей диаметральной
точности и качества поверхности глубоких отверстий от режимов резания,
величины припуска под рассверливание, применения износостойких покрытий.
Задачи исследования:
1. Изучить современные конструкции ружейных свёрл, а также современное
оборудование для сверления глубоких отверстий в условиях
мелкосерийного и единичного производства;
2. Изучить параметры размерной точности и качества поверхности
глубоких отверстий;
3. Изучить процесс сглаживания неровностей поверхности отверстий при
сверлении ружейными свёрлами;
4. Изучить основные виды износостойких покрытий, а также познакомиться
с технологией их нанесения;
5. Выполнить эксперимент по выявлению зависимостей диаметральной
точности и шероховатости поверхности глубоких отверстий от режимов
резания, припуска под рассверливание и износостойких покрытий;
6. Сформулировать и описать результаты эксперимента.
Ружейные свёрла для исследования предоставлены фирмой Botek
(Германия) и ООО Трансет (Санкт-Петербург).
1.1 Современные конструкции ружейных
свёрл
1.1.1 Общие сведения
Сверление глубоких отверстий спиральными свёрлами, начиная с
глубины (3…5)D, где D – диаметр отверстия, становится малоэффективным, а
зачастую вообще невозможным. Это объясняется в первую очередь малой
жёсткостью инструмента и трудностями подвода смазочно-охлаждающей
жидкости в зону резания и отвода стружки.
Небольшая жёсткость инструмента приводит к уводу осей обработанных
отверстий, а также к вибрациям, снижающим точность размеров и качество
поверхностного слоя отверстий.
Наиболее эффективным способом уменьшения увода осей отверстий и
повышения качества поверхности является способ базирование рабочей части
инструмента по обработанной поверхности глубокого отверстия. Для этого в
инструменте предусматривают специальное расположение режущих лезвий,
при котором, под действием силы резания происходит прижатие рабочей части
инструмента к поверхности отверстия. Благодаря этому повышается точность
обработки, а за счёт выглаживающего действия направляющих происходит
снижение шероховатости поверхности отверстия.
Режущие инструменты, работающие по указанному принципу, относят к
инструментам одностороннего резания (с определённостью базирования):
свёрла ружейные, БТА, кольцевые, эжекторной, расточные инструменты БТА и
др. Остальные инструменты, применяемые для получения глубоких отверстий,
относят к инструментам без определённости базирования: свёрла перовые
спиральные, шнековые и др.
В данной работе в качестве инструмента использовались ружейные
свёрла.
Ружейные свёрла обладают следующими преимуществами:
высокая производительность;
высокая точность получаемых отверстий IT 7-9;
низкая шероховатость получаемых отверстий Ra 0,32…1,25;
малый увод осей отверстий 0,01…0,02 мм/100 мм;
простота переточки инструмента;
возможность нанесения износостойких покрытий на рабочие части
сверла.
Ружейное сверло состоит из трёх основных элементов: режущий
твердосплавный наконечник (рабочая часть), стальной трубчатый стержень с V-
образной наружной канавкой и хвостовик (рисунок 1.1) [1]:
1. Кожевников Д.В. Современная технология и инструмент для обработки
глубоких отверстий: обзор. М.: НИИМАШ, 1981. 60 с.
2. Минков М.А. Технология обработки глубоких точных отверстий. М.–Л.:
Машиностроение, 1965. 176 с.
3. Обработка глубоких отверстий / Н.Ф. Уткин, Ю.И. Кижняев, С.К.
Плужников и др.: под общ. ред. Н.Ф. Уткина. Л.: Машиностроение, 1988.
269 с.
4. Троицкий Н.Д. Глубокое сверление. Л.: Машиностроение, 1971. 176 с.
5. Кононенко С.Г. Обработка глубоких отверстий. М.: Машиностроение,
1964. 41 с.
6. Медведев Д.Д. Точность обработки в мелкосерийном производстве. М.:
Машиностроение, 1973. 120 с.
7. Ketter L.C. The Gundrilling Handbook. USA, Cambell Viking Press. 2004. 112
p.
8. Lobbe H. Tiefbohren auf Bearbeithungszentren. Diss. Universitat Dortmund.
2003. 149 s.
9. Ружейные свёрла. Проспект фирмы Botek.
10. Кирсанов С.В. Станки для обработки глубоких отверстий // Справочник.
Инженерный журнал, №8 (53), 2001. С. 46-49.
11. Sturenburg O.H. Zum Mittenverlauf beim Tiefbohren. Ursachen, Messung und
Verringerung der Mittenabweichung von Bohrungen in der Metallbearbeitung.
Diss. Stuttgart: Institut fur Werkzeugmaschinen, 1983, 113 s.
12. Многооперационные станки ружейного сверления. Проспект фирмы
Mollart.
13. Станки с ЧПУ для сверления глубоких отверстий. Проспект фирмы
AUERBACH.
14. ТуктановА.Г.Технологияпроизводствастрелково-пушечногои
артиллерийского оружия. М.: Машиностроение, 2007. 375 с.
15. Шашков В.П., Шатин Ю.В. Устройство для сверления глубоких отверстий
в трубных решётках титановых теплообменников // Химическое и
нефтегазовое машиностроение, 1997, №5. С. 44-45.
16. Модернизация насосной станции многооперационного станка / Семченко
А.В., Самсонов А.А., Кирсанов С.В., Цыганков Р.С. Справочник.
Инженерный журнал, 2017 №6, с. 40-42.
17. Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) Avantin. Проспект фирмы
Bechem.
18. ГОСТ 24642 – 81. Допуски формы и расположения поверхностей. –
Введ.1981. – 01.07. – М.: Изд-во стандартов, 1981. – 45 с.
19. ГОСТ2789–73.Шероховатостьповерхности.Параметрыи
характеристики – Введ.1975. – 01.01. – М.: Изд-во стандартов, 1975. – 6 с.
20. Кирсанов С.В. Обработка глубоких отверстий в машиностроении. – М.:
Машиностроение, 2009. – 296 с.; ил.
21. Попов М.Е. Расчёт усилий и деформация при выглаживании поверхностей
// Вестник машиностроения № 8. – М.: Машиностроение, 1975 – С. 69-74.
22. Стратечук О.В. Исследование процесса обработки точных отверстий
твердосплавными развертками одностороннего резания: Дисс. канд.
техн.наук. Томск, ТПИ, 1981. – 181 с.
23. Трение скольжения [Электронный ресурс] // Википедия: [сайт]. –Режим
доступа: https://ru-wiki.ru/wiki/Трение_скольжения, свободный. – Загл. с
экрана (дата обращения: 25.02.2019)
24. ГОСТ 25.503 – 97. Расчёты и испытания на прочность. Методы
механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие –
Введ.1999. – 01.07. – М.: Изд-во стандартов, 1999. – 25 с.
25. Григорьев С.Н. Методы повышения стойкости режущего инструмента. М.:
Машиностроение, 2011. 368 с.
26. Кирсанов С.В., Гречишников В.А., Бабаев С.А. Инстртрументальное
обеспечение сверления глубоких и точных отверстий малых диаметров /
под общ. ред. С.В. Кирсанова. М.: Инновационное машиностроение, 2016.
– 188 с.
27. Методические указания к выполнению раздела «Финансовый менеджмент,
Последние выполненные заказы
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!