Металлорежущие станки 1 страница

20± 0,1

100± 0,1 15±0,1

140± 0,02

200±0,1

Рис.8.5.Плита привода ленточного транспортера

Выбранные виды обработки поверхностей заготовки определяют технологи-ческие операции, а способы обеспечения требований точности формы и взаим-ного расположения поверхностей – требования точности к выбираемым станкам и станочным приспособлениям.

После этого разрабатывается последовательность операций, т.е. маршрут-ный ТП обработки заготовки. Вначале назначаются операции, на которых обрабатываются, как правило, технологические базовые поверхности, поверх-ности, где возможны проявления скрытых дефектов заготовки (чтобы отбрако-вать эти заготовки в начальной стадии обработки). Вначале производится пред-варительная обработка (так называемая черновая обработка). Если есть опа-сения негативного проявления остаточных напряжений в заготовке, то перед началом и после предварительной механической обработки назначаются терми-ческие операции – термостабилизации, существенно снижающие остаточные напряжения и способствующие измельчению зерна металлов. Затем назнача-ются операции чистовой обработки, сверления, зенковки отверстий и нарезание

резьб, фрезеровка пазов и др. неответственные операции (мойка, сушка, медне-

ние, хромирование, контроль, упаковка).

После разработки маршрутного ТП устанавливаются технологические базы для каждой операции – вначале черновые базы, удобные для установки заготовки и которые в дальнейшем не обрабатываются.

Черновые базы связываются размерами и условиями (перпендикулярности, параллельности и др.) с обрабатываемой на первой операции поверхностью или совокупностью поверхностей, которые в дальнейшем будут использоваться в качестве технологических баз при обработке других поверхностей.

В приборостроении находят преимущественное распространение следую-щие схемы базирования:

1–на 3 базовые поверхности (плоскости) – корпуса гироскопов, датчиков давления, температуры и др. (при этом заготовка лишается шести степеней подвижности – рис. 8.5, а);

2–на плоскость и 2 отверстия перпендикулярно плоскости – корпуса гироскопов, датчиков давления, температуры, крышки и др. (на операциях чистовой обработки – рис. 8.5, б);

3–по цилиндрической наружной поверхности или по отверстию с упором в торец (в самоцентрирующихся патронах, оправках) – корпусные детали типа тел вращения – рис. 8.5, в;

4–по центровочным отверстиям – оси, валики, штоки, тяги и др. – рис. 8.5, г;

5–по наружным цилиндрическим поверхностям (с установкой на призму с фиксацией от проворота или без фиксации) – валики, оси, корпусы, удлиненные втулки и др. – рис. 8.5, д;

6–на плоскость и 2 боковые плоскости (на магнитных плитах) – корпуса гироскопов (как правило на операциях предварительной обработки) –рис. 8.5, е. Разработка операционного ТП обработки поверхностей заготовок включает:

- выбор схемы базирования на каждой операции;

- выбор характеристик режущего инструмента (марка инструментального мате-

риала режущей части, размеров резца и режущей части, геометрии режущей

части инструмента и др.);

- выбор мерительного инструмента для проведения операционного контроля

обрабатываемых поверхностей оператором станка;

-выбор или проектирование технологической оснастки (станочных приспособ-

лений и инструментальной оснастки);

Рис. 8.6. Наиболее распространенные схемы базирования заготовок: а – по 3 плоскостям; б – по плоскости и двум отверстиям; в – в самоцентрирующемся 3х-кулачковом патроне; г – по центровочным отверстиям; д – в призме; е – на магнитной плите.

- расчет режимов резания, сил или моментов сил резания и мощности резания;

- выбор технологического оборудования с учетом скорости и мощности реза-

ния, его соответствия требуемой точности обработки, размеров заготовки,

наличия на предприятии, его загруженности на других операциях;

- расчет суммарной погрешности по разрабатываемому ТП (т.е. моделирование

возможной точности обработки наиболее точных поверхностей детали);

- расчет норм времени на обработку заготовки по ТП;

- расчет себестоимости изготовления детали.

Последовательность обработки отдельных поверхностей заготовки на опе-рации в значительной степени определяется анализом простановки размеров на

чертеже детали. В первую очередь обрабатываются поверхности, которые яв-ляются измерительными базами, т.е. поверхности от которых задаются размеры положения других поверхностей. При этом следует учитывать: если точность отдельных поверхностей детали достаточно высока (6-8 квалитеты), предпоч-тительно произвести предварительную обработку всех поверхностей на операции, а затем уже производить чистовую обработку всех поверхностей. При проектировании ТП изготовления деталей в единичном и мелкосерийном производстве предпочтительно использовать принцип концентрации операций обработки поверхностей, т.е. концентрировать на одной операции возможно большего числа переходов и видов обработки – точения, сверления, фрезеро-вания, резьбонарезания, зенкерования, развертывания и др. В серийном и, особенно, в массовом производстве – принцип дифференциации операций.

При выборе инструментального материала режущего элемента инструмента рекомендуется:

- на черновой обработке (проходах) предпочтение отдать ударопрочным мар-кам быстрорежущих сталей или твердых сплавов (при этом следует иметь ввиду, что твердосплавный инструмент может обеспечить в 3-5 раз большие скорости резания, чем быстрорежущий, и обрабатывать заготовки твердостью поверхностей до 45-50 HRC) и съем больших припусков;

- на чистовой обработке предпочтительно использовать наиболее износосто-йкие марки инструментальных материалов, что обеспечит высокую скорость резания и стойкость режущей кромки;

- с целью обеспечения высокоскоростной обработки заготовок стойкость режу-щего инструмента (кроме зуборезного, плашек и метчиков, разверток, протяжек) предпочтительно назначать 10-20 мин;

- длину режущей кромки пластин выбирать не более 2,5-3,0 величины глубины

резания (на чистовых проходах эта рекомендация предпочтительна), толщину

пластин принимать равной ≈ глубине резания, геометрию режущей части – в

зависимости от упруго-пластичных свойств материала и геометрии обрабаты-

ваемой заготовки;

- тип и размеры инструментальной оснастки (державки резцов, адаптеры сверл,

патроны осевого инструмента, оправки фрез и др.) – от присоединительных раз-меров режущего инструмента и параметров установочных элементов выбирае-мых станков (рабочих позиций револьверных головок и шпинделей станков).

При выборе мерительного инструмента операционного контроля операто-ром можно рекомендовать:

1) в единичном производстве – универсальный переналаживаемый инстру-мент (штангенциркули, микрометры, глубиномеры, угломеры и др. с погреш-ностью измерения в 2-3 раза меньшей поля допуска измеряемой поверхности), позволяющий оценить соответствие или величину несоответствия обработан-ной поверхности требованиям чертежа и обеспечить необходимую поднастрой-ку станка на размер поверхности, а также эталонный инструмент (пробки, резь-бовые калибры, скобы и др.);

2) в серийном производстве – комбинация эталонного и универсального инструмента;

3) в крупносерийном – преимущественно эталонного мерительного инст-румента.

При определении типа станочного приспособления учитываются следую-щие подходы:

- для операций токарной обработки – преимущественно стандартные токарные патроны кулачковые самоцентрирующие (для установки и закрепления заго-товок типа валы, оси, втулки, флянцы, ступицы и др.), кулачковые не самоцен-трирующие патроны (для заготовок с прямоугольными или иными базовыми поверхностями в сечении), кулачковые, цанговые, гидропластовые, мембран-

ные оправки и др. (в некоторых случаях – специальные приспособления);

- для сверлильно-фрезерно-сверлильных операций находят наибольшее распро-

странение универсально-сборно-переналаживаемая оснастка (УСПО), в некото-

рых случаях применяются гидро-пневмо-механические тиски со сменными нак-

ладками (с подналадкой для типовых заготовок), а также (в основном в крупносерийном производстве) специальные приспособления для отдельных форм и размеров заготовок (в некоторых случаях крупные заготовки закрепляются к столу станка просто прихватами);

- сверлильные операции (в крупносерийном и серийном производстве) часто выполняются с использованием специальных приспособлений – кондукторов (для заготовок небольших размеров и расположением отверстий с разных сторон).

При расчете режимов резания можно руководствоваться следующими рекомендациями:

- черновые операции или проходы выполняются с максимально допустимыми подачами и глубиной резания 60-80% от общего припуска на операции (с учетом прочности и жесткости элементов технологической системы, режущей кромки инструмента);

- на получистовых операциях или проходах подачи принять 0,4-0,7 от черновой подачи и глубину резания ≈ 30-15% от общего припуска;

- на чистовых операциях или проходах выбор подачи определяется требовани-ями параметра шероховатости обрабатываемой поверхности и геометрией вершины режущего элемента инструмента (радиус вершины, зачистная фаска).

Выбрав режимы резания, необходимо рассчитать частоты вращения рабоче-го органа главного движения (шпинделя), сил и мощности резания потенци-ального станка по соответствующей операции механической обработки.

При выборе технологического оборудования следует ориентироваться на наличие, загрузку, точностные, скоростные характеристики, максимальные до-пустимые габариты обрабатываемых заготовок, мощность привода соответст-вующего металлорежущего станка. Если мощность привода и скоростная ха-рактеристика станка не может обеспечить рассчитанные режимы обработки, то производится перерасчет этих параметров по возможностям станка. Заказывать

новое технически и экономически подходящее оборудование под разрабатыва-

ваемый ТП целесообразно для вновь создаваемых или модернизируемых предприятий или при наличии перспектив долговременных заказов.

Необходимо произвести расчет возможностей точности обработки наиболее точных поверхностей заготовки. Если расчетная суммарная погрешность обра-ботки поверхности будет превышать предельную величину поля допуска на размер поверхности, то необходимо произвести анализ факторов, вызывающих увеличенные погрешности (износ режущего инструмента, погрешность базиро-вания, неточность станка, температурная деформация элементов ТС и др.) и предусмотреть меры, уменьшающие погрешности (замена станка на более точ-ный, предусмотреть обязательность обработки поверхности с применением СОЖ, изменить схему базирования заготовки, ужесточить требования точности приспособления, заменить режущий инструмент на более износостойкий и др.).

Важным аспектом при разработке ТП механической обработки является проектирование схем наладки (настройки) станков для основных техноло-гических операций – расчеты величины и точности настройки режущего инструмента на размер обработки с учетом рассеяния размеров и переменных составляющих погрешностей обработки; составление схемы перемещения ре-жущего инструмента при обработке поверхностей на операции; разработка уп-равляющей программы для операции (станков с ЧПУ); проектирование специ-альных копиров, управляющих кулачков, барабанов и др. (для станков-полу-автоматов, станков-автоматов).

После выполнения предшествующих этапов оформляются операционные карты и производится техническое нормирование всех операций ТП с установ-лением необходимого разряда работы оператора и соответствующих норм выработки.

Финишным этапом проектирования ТП обработки заготовки является расчет

технологической себестоимости вариантов ТП и выбор наиболее эффек-тивного варианта.

Одним из прогрессивных направлений совершенствования технологий ме-

ханической обработки на машиностроительных предприятиях является типи-зация ТП. Типизация ТП обеспечивает устранение многообразия процессов обработки заготовок обоснованным сведением их к ограниченному числу типов и способствует общности их разработки и реализации.

Проведение типизации ТП для сходных по конфигурации и технологичес-ким особенностям деталей (например, корпусов гироскопов, изготавливаемых из деформируемых алюминиевых или алюминий-магниевых сплавов и др.) предусматривает их изготовление по почти одинаковым технологическим про-цессам, основанных на применении наиболее совершенных способов обработ-ки, обеспечивающих достижение высокой производительности и экономичнос-ти как на стадии разработки ТП, так и изготовления изделия.

Типовой ТП – технологический процесс, разрабатываемый для изготов-ления в конкретных производственных условиях типового представителя груп-пы изделий (деталей), обладающих общими конструктивно-технологическими признаками.

Типовой представитель деталей – деталь, обработка которой требует наи-большей совокупности основных и вспомогательных операций, характерных для деталей, входящих в эту группу.

Типизацию ТП производят по 3м направлениям:

1 – обработки отдельных поверхностей;

2 – обработки отдельных типовых сочетаний поверхностей;

3 – обработки заготовок.

Работа по типизации ТП начинается с проведения классификации отдель-ных поверхностей, их сочетаний или заготовок деталей.

Основной задачей классификации является приведение всего многообразия заготовок, поверхностей деталей и их сочетаний к минимальному количеству типов, для которых можно разработать типовые ТП обработки для любого слу-

чая обработки деталей конкретного типа и выбрать наиболее рациональный ти-

повой процесс обработки в определенных условиях производства.

Признаками классификации отдельных поверхностей являются: форма поверхности (плоскость, цилиндрическая, коническая, сферическая или иная внутренняя или наружная поверхность и др.); требуемая точность размера, формы и шероховатость поверхности; размеры и материал детали. Отдельные поверхности деталей по указанным классификационным признакам могут быть обработаны одинаковым способом (торцовым фрезерованием, расточкой, развертыванием, нарезанием резьбы метчиком и т.д.), одним и тем же режущим инструментом, на одинаковых или близких режимах резания, контролироваться одним и тем же типом мерительного инструмента.

Под типовым сочетанием поверхностей детали понимают такое сочетание поверхностей, встречающихся у различных заготовок детали, при котором эти поверхности могут быть обработаны при одной схеме базирования, на одних и тех же станках, одинаковым режущим инструментом, при одинаковой последовательности и содержании операций, установок и переходов.

Признаками классификации типовых сочетаний поверхностей являются: конфигурация отдельных поверхностей; их взаимное расположение; точность размеров, формы и взаимного расположения отдельных поверхностей; матери-ал заготовок – наличие в деталях совокупности соосных отверстий, наружных цилиндрических или конических поверхностей, взаимно перпендикулярных поверхностей, контурных внутренних или наружных поверхностей и др.

Типизация отдельных поверхностей детали, их сочетание не всегда позволяют использовать типовой ТП их изготовления. Поэтому необходимо дополнительно провести классификацию и типизацию заготовок и методов их обработки.

Признаками классификации заготовок являются:

1 – конфигурация заготовок (круглый прокат, мерные заготовки из труб, ва-

лы, штампованные флянцы, диски, отливки призматической формы и др.);

2 – размеры заготовок;

3 – точность и шероховатость обрабатываемых поверхностей;

4 – материал заготовок (из алюминиевых деформируемых, литейных спла-вов, стали, медных сплавов и др.).

Разработку типового ТП изготовления детали в условиях конкретного предприятия предпочтительно выполнять в 2х вариантах:

1 – рабочий типовой ТП, разрабатываемый на основе конкретных условий предприятия (технологий, оборудования, профессиональных кадров и др.);

2 – перспективный типовой ТП, учитывающий (на данном этапе развития страны и предприятия) возможности новых видов обработки, приобретаемого оборудования, организации производства и др.

Рассмотрим пример разработки типового технологического процесса изготовления детали – представителя «Основание датчика» – рис.8.7.

Деталь изготавливается из литейного алюминиевого сплава Ал 6 ГОСТ 2685. Заготовка будет изготовлена одним из литейных способов. Учитывая тре-бования точности и шероховатости отдельных поверхностей детали, годовую программу выпуска (3000 шт.) и наличие тонких стенок выберем литье в метал-лический кокиль (форму), что обеспечит получить ряд поверхностей с выше-указанной точностью и шероховатостью без дополнительной механической об-работки и рекомендуется для изготовления заготовок из легких сплавов в се-рийном и массовом производстве (расчет себестоимости заготовки по альтер-нативным вариантам литья в виду ограниченного объема пособия не приво-дится). Литье в металлические формы обеспечивает повышенную прочность материала и минимальные припуски на обрабатываемые поверхности.

Проанализировав чертеж детали с позиции используемого материала, кон-фигурации поверхностей, требований их точности и шероховатости, выбора технологических баз, реальные условия производства приборостроительного предприятия, а также возможности его перспективного развития и совре-менного состояния станкостроения и производства высокоэффективного режу-

щего инструмента представлен вариант возможных видов получения поверх-

ностей в заготовке и их дальнейшей механической обработки – табл.8.4. и 8.5

Анализируя представленные варианты видов обработки и обеспечения точ-ности размеров и взаимного расположения поверхностей детали (табл.8.4 и табл.8.5), варианты базирования заготовки при механической обработке, приведены два варианта маршрутного и операционного типового технологического процесса изготовления детали «Основание датчика» - рабочего и перспективного (табл.8.6. …8.8).

Расчеты режимов резания, сил и мощности резания, моделирование точности обработки наиболее точных поверхностей детали и экономической эффективности разработанных ТП в пособии не приводятся.

8.4. Возможные виды предварительного изготовления и обработки заготовки, обеспечивающие требования точности размеров и шероховатости поверхностей

детали «Основание датчика»

Поверхности детали	Требования	Возможные виды изготовления и обработки поверхностей
Точности размеров	Шероховатости Ra,мкм
1.Левый и правый торцы в размер 24	Н12 ± 0,2	Rz 20 2,5	1.Литьем 2.Токарной обработкой
2.Наружная поверхность ø82	Н12 е 9	Rz 20 2,5	1.Литьем 2.Токарной обработкой
3.Отверстие ø10	Н12 Н9	Rz 20 2,5	1.Литьем 2. Токарной обработкой
4.Отверстие ø65	Н12 Н7	Rz 20 1,25	1.Литьем 2.Токарной обработкой
5.Отверстие ø18	Н12 Н12	Rz 20 Rz 20	1.Литьем 2.Зенкерованием
6.6 резьбовых отверстий М3 и фаски 0,5´ 45° с 2 ^х сторон	Н11 5Н6Н	Rz 20 Rz 20	1.Сверлением 2.Зенковкой фасок 3.Резьбонарезанием метчиком
7.4 резьбовых отверстий М2,5 и фаски 0,3´45° с 2 ^х сторон	Н11 5Н6Н	Rz 20 Rz 20	1.Сверлением 2.Зенковкой фасок 3.Резьбонарезанием метчиком
8.2 отв. ø2,5 и фаски 0,3´45° с 2 ^х сторон	Н14	Rz 20	1.Сверлением 2.Зенковкой фасок
9.Отв. ø1 и фаски 0,2´ 45° с 2 ^х сторон	Н11 ±0,01	Rz 20 1,25	1.Сверлением и зенковкой 2.Развертыванием
10.Внутренние торцы пе-ремычек в размер 7 и 5мм	Н12 Н12	Rz 20 1,25	1.Литьем 2.Токарной обработкой
11. Паз 2мм	Н12	Rz 20	Фрезерованием
12.Остальные поверхности	Н12	Rz 20	Литьем

8.5.Технологические способы обеспечения точности взаимного расположения поверхностей детали «Основание датчика»

Взаимное расположение поверхностей	Требование точности расположения	Возможные способы обеспечения требований
1.Несоосность отв. ø 65Н7 и ø 10Н9	0,02мм	Обработкой на токарном станке с одного установа
2.Биение внутреннего торца в размер 5h12 отн.оси отв. ø 10Н9	0,02мм	Обработкой на токарном станке с одного установа
3.Допуск межосевого расстоя-ния отв. ø18Н12 и общей оси де-тали	0,1мм	1.Токарным станком 2.Кондуктором
4.Межосевые расстояния: 10±; 20±; 21±; R7,5±; R±; 22±	±0,1 ±0,3	1.Токарным станком 2.Кондуктором
5.Допуск на центральный угол 45° оси паза 2Н12± и глубину паза 33,5±	± 1° ±0,2мм	1.Приспособлением 2.Станком

8.6. Структура маршрутного рабочего типового и перспективного ТП изготовления детали «Основание датчика»

№ и наименование операций (краткое содержание)
Рабочий типовой ТП	Перспективный типовой ТП
05. Заготовительная (литье в металлический кокиль)   10. Слесарная (обрубка литника, зачистка отливки)   15.Термическая (термостабилизация - снятие внутренних напряжений и измельчения зерна)   20. Контрольная (контроль химсостава, твердости, геомет-рических параметров)   25.Токарная с ЧПУ (обработка с правого торца)   30. Токарная (обработка с левого торца)   35. Сверлильная (сверление осевых отверстий по кондукто-ру, зенковка отв.ø 18Н12 и развертывание ø1^+0,01)   40. Сверлильная (зенковка двусторонних фасок осевых отв.)   45. Резьбонарезная (нарезание резьб в осевых отв.)   50. Слесарная (выбивка стружки из осевых отв.) 55. Моечная (мойка и сушка заготовки) 60. Химическое оксидирование (эл.химическое образование оксидной пленки) 65. Контрольная (комплексный контроль детали) 70. Консервация и упаковка сменной партии деталей 75. Транспортная (транспортировка деталей на сборку)	05. Заготовительная (литье в металлический кокиль)   10. Слесарная (обрубка литника, зачистка отливки)   15.Термическая (термостабилизация - снятие внутренних напряжений и измельчения зерна)   20. Контрольная (контроль химсостава, твердости, геомет-рических параметров)   25.Токарная с ЧПУ (полная обработка заготовки с 2 ^х установов на 2 ^х шпиндельном токарном обрабатывающем центре)   30. Слесарная (выбивка стружки из осевых отверстий) 35. Моечная (мойка и сушка заготовки) 40. Химическое оксидирование (эл.химическое образование оксидной пленки) 45. Контрольная (комплексный контроль детали) 50. Консервация и упаковка сменной партии деталей 55. Транспортная (транспортировка деталей на сборку)

Рассмотрим структуру разработанного операционного типового ТП механи-ческой обработки детали «Основание датчика», учитывая фактическое состоя-ние станочного парка на приборостроительном предприятии, наличие собствен-ного инструментального производства, широкое использование современных САПР ТП, систем автоматизированной разработки управляющих программ для станков с ЧПУ, высококвалифицированных рабочих кадров - табл.8.7 и 8.8.

8.7. Структура операционного рабочего типового ТП механической обработки детали «Основание датчика»

№ и наименование операции	Содержание операции
25. Токарная с ЧПУ	Базирование заготовки по отв.ø62±0,15 с упором в левый торец размера 24±0,2 на разжим в 3 ^х кулачковом рычажном токарном патроне – ГОСТ 2675, исп.2, D·H·d = 125´60´5 мм. Обработка на токарном станке с ЧПУ повышенного класса точности мод.Samat 400. Переход 1 – точить торец в размер 24+Δпр (Δпр-припуск на об- работку левого торца) за 2 прохода, обеспечить Ra2,5; точить поверхность ø82е9´20 за 2 прохода, обеспечить Ra2,5. Режимы резания: на 1 ^м проходе-V1= 650м/мин, S1=0,3мм/об, t1=0,8мм; на 2 ^м проходе – V2= 750м/мин, S1=0,12мм/об, t1=0,2мм. РИ – SDJCR 2020К07, пластина DCGX 07 03 02 – AL, TК 10. МИ – штангенциркуль мод. 124011, ц.д.=0,01мм, ε=0,03мм, ГОСТ 166; образцы шероховатости (Т) ГОСТ9378; радиусомер №1 ГОСТ 4126-82.
30. Токарная с ЧПУ	Базирование заготовки по поверхности ø82е9 с упором в правый торец размера 24±0,2 в цанговом патроне. Обработка на токарном станке с ЧПУ мод.Samat 400. Переход 1 –точить торец в размер 24±0,2 за 2 прохода, обеспе-чить Ra2,5. Режимы резания: на 1 ^м проходе-V1= 650м/мин, S1= 0,3мм /об, t1=0,8мм; на 2 ^м проходе – V2= 750м/мин, S2=0,12 мм/об, t2=0,2мм. РИ – резец SDJCR 2020К07, пластина DCGX 07 03 02 – AL, TК 10. Переход 2 –расточить отв.ø65Н´2,8Н11 за 2 прохода, обеспечить Ra2,5. Режимы резания: на 1 ^м проходе-V1= 650м/мин, S1 =0,3 мм/об, t1=0,8мм; на 2 ^м проходе – V2= 750м/мин, S1=0,09 мм/об, t1= 0,2мм. Точить торцы перемычки последовательно в размер 5h12 и 7H12 за 2 прохода, обеспечить Ra 1,25. РИ – резец S16R-SDUCR 07, пластина DCGX 07 03 02 – AL, TК 10. Переход 3 – расточить отв.ø10Н9´5h12 за 2 прохода, обеспечив Ra 2,5. Режимы резания: на 1 ^м проходе-V1= 280м/мин, S1 =0,2 мм/ об, t1=0,4мм; на 2 ^м проходе – V2= 280м/мин, S1=0,07мм/об, t1= 0,1 мм.

Дата добавления: 2014-11-29