Материал: Технология машиностроения. Пачевский В.М

После черновой обработки наблюдаются наибольшие деформации заготовки в результате перераспределения остаточных напряжений в ее материале. Группируя обработку по указанным стадиям, мы уве­личиваем разрыв во времени между черновой и отделочной обработкой и даем возможность более полно выявиться деформациям до их устра­нения на последней стадии обработки.

Вынесением отделочной обработки в конец маршрута уменьшается риск случайного повреждения окончательно обработанных поверх­ностей в процессе обработки и транспортировки. Кроме этого, черновая обработка может выполняться на специально выделенном изношенном или неточном оборудовании рабочими более низкой квалификации.

Изложенный принцип построения маршрута, однако, не во всех случаях является обязательным. Слепое следование ему иногда мо­жет привести к созданию нереальных процессов. При жесткой заготовке и малых размерах обрабатываемых поверхностей окончательная обра­ботка отдельных элементов может выполняться и в начале маршрута без каких-либо вредных последствий. Данный принцип в определенной мере противоречит также принципу концентрации обработки, когда в одной операции могут выполняться переходы черновой и чистовой обработок (изготовление деталей из прутка на автоматах).

Если деталь подвергается термической обработке, то технологический процесс механической обработки расчленяется на две части: процесс до термической обработки и после нее. Для устранения возможных короблений часто приходится предусматривать правку дета­лей или повторную обработку отдельных поверхностей для обеспечения заданных точности и шероховатости. Отдельные виды термической обработки в большей степени усложняют процесс механической обра­ботки. Так, при цементации обычно требуется науглеродить отдельные участки детали. Это достигается защитным омеднением остальных участков или оставлением на них припуска, который снимается допол­нительной обработкой после цементации, но до закалки.

Последовательность обработки в определенной степени зависит от системы простановки размеров. В первую очередь следует обрабатывать ту поверхность, относительно которой на чертеже координи­ровано большее количество других поверхностей детали. При простановке размеров согласно рис. 2.7 сначала обрабатывают поверхность А, а затем в произвольном порядке поверхности а₁, а₂, а₃. Операции вспомогательного или второстепенного характера (сверление мелких отверстий, снятие фасок, прорезка канавок, зачистка заусенцев и т. п.) обычно выполняют на стадии чистовой обработки. На данном этапе маршрута последовательность выполнения этих операций часто может меняться; она не влияет на качественные показатели и эконо­мику процесса в целом.

Рис. 2.7

Операции технического контроля намечают после тех этапов обработки, где вероятно повышенное количество брака, перед сложными и дорогостоящими операциями, а также в конце обработки. При выполнении большинства операций функции технического контроля выполняются выборочно «летучими» контролерами, а также станочниками и наладчиками. На отдельных, в основ­ном предварительных, операциях, где используется мерный режущий инстру­мент (сверла, зенкеры) контроль обычно не производят, полагаясь на правиль­ность размера стандартного инструмен­та. Это сокращает количество контро­леров и издержки производства. Размер выборок при выборочной приемке мас­совых деталей производят по правилам математической статистики.

При проектировании технологических процессов для существую­щих заводов, где цехи организованы по видам обработки, последова­тельность обработки устанавливают с учетом возможного сокращения путей транспортировки деталей. В данном случае, например, выпол­няется токарная обработка, затем фрезерная и т. д.

Предварительное содержание операций устанавливают объедине­нием тех переходов на данной стадии обработки, которые могут быть выполнены на выбранном типе станка. В массовом производстве со­держание операций определяют из условия, чтобы их длительность была равна или кратна темпу. На содержание операций влияет также необходимость сокращения количества перестановок деталей со станка на станок, что имеет большое значение для условий тяжелого машино­строения.

Принципиально правильный подход к составлению маршрута об­работки деталей различного класса точности для данных производст­венных условий должен определяться на базе типизации технологи­ческих процессов.

2.8.3. Построение операций механической обработки

Для проектиро­вания отдельной операции необходимо знать: маршрут обработки заготовки, схему ее базирования и закрепления, поверхности обра­ботки и класс точности их обработки, поверхности, обработанные на предшествующих операциях, и точность их обработки, припуск на обработку, а также темп работы, если операция проектируется для поточной линии. При проектировании операций уточняют ее содер­жание (намеченное ранее при составлении маршрута), устанавливают последовательность и возможность совмещения переходов во времени, выбирают оборудование, инструменты и приспособление (или дают задание на их конструирование), назначают режимы резания, опреде­ляют норму времени, устанавливают настроечные размеры и составля­ют схему наладки. Оценку возможных вариантов производят по про­изводительности и себестоимости, сохраняя в силе технико-экономи­ческий принцип проектирования. Проектируя технологическую опе­рацию, стремятся к уменьшению штучного времени. При поточном ме­тоде работы штучное время увязывают с темпом, обеспечивая заданную производительность поточной линии.

7. Установление режимов резания и выбор технологического оснащения

2.9.1. Установление режимов резания

Ре­жимы резания (глубина, подача и скорость резания) определяют точ­ность, качество обработанной поверхности, производительность и себестоимость обработки. Вначале устанавливают глубину резания, потом подачу и, в последнюю очередь скорость резания.

Глубина ре­зания при однопроходной обработке на предварительно настроенном станке определяется величиной ранее рассчитанного промежуточного припуска на обработку данной поверхности. При многопроходной об­работке глубину резания стремятся назначить наибольшей, соот­ветственно уменьшив число проходов. На последних проходах глуби­на резания обычно уменьшается в целях обеспечения заданных точ­ности и шероховатости поверхности.

Подачу назначают максимально допустимую. При черновой обра­ботке подача ограничивается прочностью самого слабого звена дан­ной технологической системы (инструмент, заготовка или отдельные элементы станка). При чистовой обработке и отделке подача опреде­ляется в зависимости от заданных точности и шероховатости поверх­ности. Подачу выбирают по нормативам или рассчитывают, согласо­вывая ее величину с паспортными данными станка.

Найденную из условий точности обработки подачу проверяют по условиям обеспечения заданной шероховатости поверхности (по норма­тивам) и окончательно согласовывают с паспортными данными станка.

Скорость резания рассчитывают по формулам теории резания или устанавливают по нормативным таблицам, зная условия выполнения данного перехода обработки. В обычных условиях при расчете ско­рости резания ориентируются на экономическую стойкость режу­щего инструмента. В особых случаях принимают во внимание стой­кость наибольшей производительности.

Эмпирическая формула устанавливается для каждого вида обработки и имеет общий вид

(2.3)

Значения коэффициента С_в и показателей степени, содержащихся в этих формулах, так же как и периода стойкости Т инструмента, применяемого для данного вида обработки, приведены в таблицах. Вычисленная с использованием табличных данных скорость резания учитывает конкретные значения глубины резания t, подачи s и стойкости Т и действительно при определенных табличных значениях ряда других факторов. Поэтому для получения действительного значения скорости резания с учетом конкретных значений упомянутых факторов вводится поправочный коэффициент k, являющийся произведением ряда частных коэффициентов, отражающих:

- качество обрабатываемого материала;

- состояние поверхности заготовки;

- качество материала инструмента.

- стойкость инструмента Т - это период работы инструмента до затупления, приводимой для различных видов обработки в условиях одноинструментной обработки.

Частоту вращения шпинделя находят по формуле

n = 1000υ/πD, (2.4)

где υ – найденная ранее скорость резания, а D – максимальный диаметр обработки данной поверхности (при сверлении это диаметр отверстия, при фрезеровании – диаметр фрезы).

Эту величину согласовывают с паспортными данными станка, принимая ближайшую меньшую.

На основании скорректированной частоты вращения шпинделя по формуле

(2.5)

окончательно определяют скорость резания.

2.9.2. Выбор технологического оборудования

Данный этап начинают с анализа формирования типо­вых поверхностей деталей и сборочных единиц для определения наиболее эффективных методов их обработки, учитывая при этом назначение и параметры изделия.

Выбор оборудования производят по главному параметру, в наибольшей степени выявляющему его функциональное значе­ние и технические возможности. Физическая величина, характери­зующая главный параметр, устанавливает взаимосвязь оборудо­вания с размером изготовляемого изделия.

При выборе вариантов оборудования учитывают также мини­мальный объем приведенных затрат на выполнение технологиче­ского процесса при максимальном сокращении периода окупае­мости затрат на механизацию и автоматизацию. Годовая потреб­ность в оборудовании определяется из годового объема работ, устанавливаемого статистическим анализом затрат средств и вре­мени на изготовление изделий. Годовые приведенные затраты на использование оборудования определяются размерами затрат на его эксплуатацию и изготовление.

Производительность оборудования определяют на основании анализа времени изготовления изделия заданного качества.

В производственной практике выбор оборудования производится в следующей последовательности:

- учитываются метод обработки и вид обрабатываемой поверхности;

- согласовываются габариты детали с техническими характеристиками станка;

- обеспечиваются качественно-точностные характеристики;

- мощность электродвигателей подбираемого оборудования не должна значительно превышать потребную мощность на обработку;

- учитывается возможность объединения переходов.

2.9.3. Выбор технологической оснастки

В технологическую оснастку входят установочные приспособления, режущий, мерительный и вспомогательный инструменты.

Выбор технологической оснастки предполагает проведение комплекса работ:

- анализ конструктивных характеристик изготовляемого изде­лия (габаритные размеры, материал, точность, геометрия и шероховатость поверхностей и т. д.); организационных и технологических условий изготовления изделия (схема базирования и фиксации, вид технологической операции, организационная форм процесса изготовления и т. д.);

- группирование технологических операций для того, чтобы определить наиболее приемлемую систему технологической оснастки и повысить коэффициент ее использования;

- определение исходных требований к технологической оснастке;

- отбор номенклатуры оснастки, соответствующей установленным требованиям;

- определение исходных расчетных данных для проектирования изготовления новых конструкций оснастки;

- выдачу технических заданий на разработку и изготовление технологической оснастки.

Конструкцию оснастки необходимо определять, учитывая стандарты и типовые решения для данного вида технологических операций на основе габаритных размеров изделий, вида заготовок характеристики материала заготовок, точности параметров конструктивных характеристик обрабатываемых поверхностей, влияющих на конструкцию оснастки, технологических схем базирования и фиксации заготовок, характеристик оборудования объемов производства.

При выборе приспособлений учитывают:

- серийность производства и форму организации работы, предопределяющие целесообразность применения универсальных или специальных приспособлений, а также их быстродействие;

- форму и размеры базовой поверхности;

- возможность использования параллельной обработки нескольких деталей.

При выборе режущего инструмента учитывают:

- серийность производства;

- метод обработки;

- заданные качественно-точностные характеристики обрабатываемой на данном технологическом переходе поверхности;