книги из ГПНТБ / Ремонт строительных машин учебник

ботке абразивным инструментом в наружном слое могут Возник нуть напряжения растяжения, а в нижележащем слое — напряже­ ния сжатия. Они возникают тогда, когда вследствие интенсивного выделения тепла наружный слой в зоне резания разогревается до

+<3,н/мг

Подбирая соответствующие способы обработки, режимы реза­ ния и охлаждения детали, геометрию режущего инструмента, мож­ но влиять на остаточные напряжения в желаемом направлении. На рис. 2.13 показаны схемы применяемых методов механической обработки, позволяющих получать напряжения сжатия (наклеп)

30

в поверхностном слое. Наклеп поверхностного слоя повышает уста­ лостную прочность, а также износостойкость и коррозионную за­ щиту детали. Поэтому создание в поверхностных слоях остаточных напряжений сжатия называют упрочнением.

§ 5. Выбор методов и последовательности обработки детали

При разработке технологического процесса обработки детали прежде всего определяются способы окончательной обработки по­ верхностей и выбирается оборудование, которое обеспечивало бы необходимое качество. Затем планируют всю последовательность обработки поверхности детали и выбирают необходимое для этого оборудование. При этом исходят из того, что каждый последую­ щий способ обработки должен быть точнее предыдущего, а тех­ нологический допуск, полученный на предыдущем этапе, должен обеспечить применение последующего способа обработки (нельзя, например, после чернового растачивания применять чистовое раз­ вертывание, так как зубья развертки работали бы с недопустимо большой глубиной резания).

С учетом принятой последовательности обработки каждой по­ верхности намечается общий план обработки детали, содержание отдельных операций технологического процесса и выбор типа обо­ рудования, что в совокупности составляет технологический марш­ рут обработки.

Исходным при разработке технологического маршрута обработ­ ки детали может быть типовой технологический процесс изго­ товления деталей данного типа (например, валов, зубчатых ко­ лес, цилиндров, тяг и т. д.). В процессе разработки маршрут дол­

тельности обработки детали, заключаются в следующем. Первыми обрабатываются поверхности, принятые за установочные базы. Затем обрабатываются остальные поверхности в последовательно­ сти, обратной степени их точности — чем точнее должна быть по­ верхность, тем позже она обрабатывается. Следует сначала вы­ полнять операции, при которых возможно выявление (или появле­ ние) брака. Заканчивается обработка детали той поверхностью, которая является наиболее точной и имеет наиболее важное зна­ чение для работоспособности детали. К заключительным опера­ циям относятся сверление отверстий, нарезание резьбы и обработ­ ка легкоповреждаемых поверхностей.

В технологический маршрут обработки детали включаются опе­ рации по термообработке. Закалка детали, а также цементация и последующая закалка, если они предусмотрены, обычно выполня­ ются до окончательной обработки (шлифования). Цианирование и азотирование производятся после шлифования.

В целях улучшения обрабатываемости, улучшения структуры и снятия внутренних напряжений перед механической обработкой

31

заготовки или после ее обдирки может производиться отжиг, нор­ мализация, улучшение (закалка с высоким отпуском) или ста­ рение.

При выборе станков для выполнения намеченных операций тех­ нологического процесса исходят ил конструкции и размеров обра­ батываемой детали, необходимой точности и чистоты обработки, требуемой мощности и производительности при обработке, техни­ ческих возможностей станков (наличных или приобретение кото­ рых реально возможно), необходимости минимальной себестоимо­ сти выполнения работ, обеспечения загрузки имеющегося оборудо­ вания и других факторов. Поскольку обычно возможны различ­ ные варианты решений, оптимальный из них определяется на осно­ ве технико-экономического анализа. Последний должен произво­ диться особенно тщательно при крупносерийном и массовом типах производства.

Одновременно с выбором станка из числа имеющихся на пред­ приятии решается вопрос о создании необходимых специальных приспособлений и принимаются принципиальные решения по их кон­ струированию.

Далее производится более детальная разработка принятого тех­ нологического процесса, который оформляется в виде технологиче­ ских карт. В технологической карте приводятся все необходимые сведения об изготовляемой детали и заготовке для нее (чертеж или эскиз детали, материал, термообработка, размер партии де­ талей для серийного производства или такт выпуска для поточного производства и другие данные), дается план технологического процесса с подразделением его на операции, установки, переходы и позиции и указанием применяемых станков, приспособлений, ре­ жущего и измерительного инструментов, расчетных размеров обра­ батываемых поверхностей, режимов резания, норм времени по ос­ новным элементам, профессии и квалификации (разряда) рабо­ чего, выполняющего каждую операцию. При необходимости в кар­ тах или в приложениях к ним даются установочные операционные эскизы с указанием способа крепления детали, положения режу­ щих инструментов, направления вращения детали и подачи инстру­ мента, размеров и допусков на них, получаемых в результате вы­ полнения данной операции (перехода), а также чистоты поверх­ ности, которая должна быть получена при этом.

Режущий инструмент выбирается с учетом следующих сообра­ жений:

—инструмент должен обеспечивать получение требуемой точ­ ности и чистоты обработки детали;

—по своей конструкции инструмент должен соответствовать способу крепления его на принятом станке или в приспособ­ лении;

—инструмент должен быть возможно более простым в изго­ товлении и заточке;

—необходимо возможно шире применять нормальный режу­ щий инструмент, так как введение специального инструмента тре­

32

бует организации его производства и приводит к повышению стои­ мости продукции;

■— номенклатура применяемого инструмента должна быть воз­ можно меньшей;

— режущие элементы инструмента должны быть из таких ма­ териалов, которые обеспечивали бы необходимую стойкость ин­ струмента при работе и качество обработки.

В настоящее время режущие пластинки инструментов изготов­ ляются из быстрорежущих сталей (Р18, Р9, Р9Ф5. Р18Ф2 и др.), твердых сплавов (Т5КЮ, Т15К6, Т30К4. ВК8, В Кб, ВК2 и др.) и минералокерамических материалов (ЦВ18 и др.). Имеются реко­ мендации по применению таких пластинок для различных практи­ ческих целей. Разработаны также рекомендации по применению абразивных инструментов.

Большое значение для повышения производительности труда имеет использование комбинированного режущего инструмента, позволяющего одновременно обрабатывать несколько поверхно­ стей детали или несколько участков одной поверхности.

Выбор измерительного инструмента обусловлен требованиями точности, удобства и быстроты измерений.

Режим обработки деталей на металлорежущих станках харак­ теризуется глубиной резания, подачей и скоростью резания. Всегда целесообразно использовать рациональные режимы резания, под которыми понимается такое технически и экономически целесо­ образное сочетание глубины резания, подачи и скорости резания, которое обеспечивает в данных производственных условиях наи­ меньшую себестоимость обработки детали. Обычно режимы реза­ ния выбираются исходя из экономически целесообразной стойко­ сти режущего инструмента, т. е. продолжительности работы ин­ струмента между двумя переточками, которая в большинстве слу­ чаев принимается не менее 60 мин.

Исследованиями установлено, что стойкость режущего инстру­ мента в наибольшей степени уменьшается при увеличении скоро­ сти резания и в наименьшей — при увеличении глубины резания. Поэтому при расчете режимов резания в первую очередь выби­ рают глубину резания, которая для достижения наибольшей про­ изводительности принимается возможно большей, затем опреде­ ляют подачу и в последнюю очередь — скорость резания.

Глубину резания при грубой обработке деталей берут, как пра­ вило, равной величине припуска. Если жесткость системы СПИД не позволяет снять весь припуск за один проход, предусматривает­ ся несколько проходов. Получистовая обработка выполняется за

верхности.

В зависимости от глубины резания назначается максимальная технологически возможная величина подачи, для чего использу­

33

ются разработанные на основе экспериментальных исследований нормативы. Как правило, при черновой обработке величина по­ дачи ограничивается жесткостью и прочностью механизмов станка, приспособлений и инструментов, прочностью закрепления и жест­ костью детали, мощностью или крутящим моментом станка. При чистовой обработке подача лимитируется требуемой чистотой по­ верхности.

Скорость резания определяют расчетом или выбирают по нор­ мативным таблицам в зависимости от вида и свойств обрабатывае­ мого материала, глубины резания и подачи, материала режущей части и геометрии инструмента, принятой стойкости инструмента и т. д.

При обработке деталей однолезвийным режущим инструментом расчетное значение скорости резания определяется по формуле

чет числа оборотов или двойных ходов в минуту, а затем по пас­ порту станка принимается ближайшее меньшее из имеющихся у станка. Расчет заканчивается определением усилия, крутящего мо­ мента и мощности, необходимых для осуществления резания. По­ лученные результаты сравниваются с паспортными возможностя­ ми принятого станка. При необходимости параметры режима кор­ ректируются.

Нормы времени на станочные работы определяют на основе технического расчета исходя из наиболее рационального использо­ вания производственных возможностей оборудования и рабочего места с учетом, передового производственного опыта.

В состав технически обоснованной нормы времени в общем слу­ чае включаются следующие элементы: подготовительно-заключи­ тельное время, основное (технологическое) время, вспомогатель­ ное время, время на обслуживание рабочего места, время переры­ вов на отдых и естественные надобности.

34

Подготовительно-заключительное время (/п.3) затрачивается

рабочим на ознакомление с порученной ему работой (получение инструктивных указаний, изучение чертежа, технологической карты и т. д.), на техническую подготовку к выполнению данной ра­ боты (получение и установку приспособлений и инструмента, на­ ладку оборудования для обработки заданной партии деталей и т. д.), а также на выполнение действий, связанных с окончанием работы (сдачу работы мастеру или контролеру-приемщику, сдачу технической документации, приспособлений, инструмента и т. д.)\ Это время не повторяется с каждой деталью, а затрачивается один раз на всю партию обрабатываемых деталей (или на рабочий день).

Основное время (t0) — это время, в течение которого происхо­ дят изменения формы, размеров и механических свойств детали. Для работ, выполняемых на металлорежущих станках, основное время, затрачиваемое на технологический переход, выражается

пробной стружки), М М ] я — число оборотов (или двойных ходов) в минуту;

S — подача за один оборот (или двойной ход), мм[об\ i — число проходов.

Вспомогательное время (Д) есть время, затрачиваемое в связи с обработкой каждой детали на действия, непосредственно обеспе­ чивающие выполняемые в основное время работы (установка и съем детали, подвод и отвод инструмента, пуск, остановка и изме­ нение режима работы станка, промеры детали и т. д.). В норму времени включается та часть вспомогательного времени, которая не перекрывается основным временем. Иначе говоря, в норму вре­ мени включается время выполнения вспомогательных действий, ко­ торые рабочий совершает не в период непосредственного выпол­ нения основного содержания перехода.

Вспомогательное время зависит от размеров станка, точности обработки, степени автоматизации работ и других факторов. Оно рассчитывается по установленным нормативам или на основе хронометражных наблюдений.

Сумма основного и вспомогательного неперекрываемого вре­ мени носит название оперативного времени (/0п)- Оперативное вре­ мя составляет основу технически обоснованной нормы.

Время на обслуживание рабочего места (/0б), а также время регламентированных перерывов на отдых, производственную гим­ настику и естественные надобности рабочего (fnep) обычно уста­ навливается в процентах от оперативного времени.

35

Норма штучного времени на выполнение операции рассчнтьь» вается по формуле

где а и b — нормативы, учитывающие соответственно время на об­ служивание рабочего места и время перерывов в процентах от опе­ ративного времени.

Норма общего калькуляционного времени на выполнение опе­ рации включает норму штучного времени и часть нормы подгото­ вительно-заключительного времени, приходящуюся на одну де­

Важными элементами технического нормирования операций тех­ нологического процесса является установление квалификации ра­ бот, т. е. отнесение работ к тем или другим разрядам в зависимо­ сти от их точности, сложности и ответственности.

Квалификация работ и рабочих определяется с помощью та­ рифно-квалификационных справочников. В этих справочниках дается подробное описание работ, относящихся к каждому раз­ ряду, а также указывается, что должен знать и уметь рабочий каждого разряда.

В настоящее время на машиностроительных предприятиях дей­ ствует шестиразрядная тарифная сетка (наиболее простые работы относятся к первому разряду).

§ 6. Основные сведения о приспособлениях

Приспособлениями называют вспомогательные устройства, при­ меняемые при механической обработке деталей, сборке машин, вы­ полнении контрольных операций в целях повышения производи­ тельности труда и точности выполнения работ, облегчения труда, повышения безопасности работ и расширения технологических воз­ можностей оборудования. Среди всех приспособлений наибольшую долю составляют станочные приспособления. Они применяются для установки и закрепления на станках либо обрабатываемых заго­ товок, либо режущего инструмента.

Станочные приспособления делятся на специальные, универ­ сальные, унифицированные, универсально-сборные и универсально­ наладочные.

К группе специальных приспособлений относятся приспособле­ ния, предназначенные для выполнения одной определенной опе­ рации.

При проектировании таких приспособлений стремятся к тому, чтобы они отвечали следующим требованиям:

36

--- сокращали время на установку и снятие заготовок;

—позволяли совмещать вспомогательное время с основным;

—увеличивали число одновременно работающих инструментов

иобрабатываемых заготовок;

—обеспечивали применение оптимальных режимов обработки. Универсальные приспособления предназначены для последова­

тельного использования без переналадки при обработке несколь­ ких разнообразных детален. К числу приспособлений такого рода относятся, например, токарно-универсальные патроны, центра, лю­ неты, станочные тиски, делительные головки, суппортно-шлифо­ вальные приборы и т. д.

Унифицированные приспособления позволяют вести обработку деталей различных типов и размеров на разных операциях с ис­ пользованием сменных наладок или перекомпоновками элементов приспособления. Эти'приспособления создаются из отдельных стан­ дартизованных деталей и узлов многократного пользования и не­ большого числа специальных деталей, составляющих комплект.

Универсально-сборные приспособления (УСП) собираются из стандартизованных деталей и узлов, включаемых в комплект. Ком­ плект деталей позволяет собирать приспособления для обработки деталей различного вида. Комплекты УСП характеризуются высо­ кой стоимостью и довольно громоздки (для одновременной сборки 150—200 различных приспособлений комплект включает 15— 20 тыс. деталей и узлов). Однако их применение на предприятиях с единичным и мелкосерийным типом производства может быть весьма целесообразно.

Вуниверсально-наладочных приспособлениях (УНП) наиболее дорогая и трудоемкая часть проектируется как единая для обра­ ботки деталей широкой номенклатуры (10—30 и более наимено­ ваний), а сменяемые части — стандартизованы (делительные и по­ воротные устройства, кондукторные плиты, зажимы и пр.). Они эффективны при использовании их в условиях среднесерийного производства.

Вобщем случае в состав приспособления могут входить:

—установочные элементы;

—зажимные детали и механизмы;

—делительные устройства и фиксаторы;

—направляющие элементы;

—механизмы привода;

—корпусные и крепежные детали, для сборки приспособле­ ния и соединения его со станком.

Установочные элементы делятся на основные и вспомогатель­ ные. Основными являются элементы, определяющие положение за­ готовки, вспомогательными — элементы, придающие заготовке до­ полнительную жесткость для уменьшения прогибов и предупрежде­ ния вибраций во время ее обработки.

Заготовка может устанавливаться в приспособлении с лише­ нием ее всех шести степеней свободы (случай полного базирова­

ния) или только части их (неполное или упрощенное базирование).

37

При полном базировании заготовки закрепляются по правилу ше­ сти точек, согласно которому опорная плоскость заготовки (назы­ ваемая также главной базовой плоскостью) должна опираться на три точки, направляющая — на две и упорная — на одну точку. Со­ ответственно приспособление должно иметь шесть основных опор для заготовки, а в необходимых случаях для повышения жесткости к заготовке могут подводиться вспомогательные опоры. Эти опоры, однако, не должны нарушать основного базирования.

Во многих случаях можно обрабатывать детали на заданный размер, не прибегая к базированию.

Рис. 2.14. Схемы опорных штырей, пластин и призм для приспособлений:

При установке деталей по плоским поверхностям в качестве основных неподвижных опор применяются, стандартные штыри с плоской, сферической или рифленой головкой (рис. 2.14,о). При базировании заготовки по точным и чисто обработанным плоско­ стям во избежание образования вмятин применяются элементы с достаточно большой опорной поверхностью (рис. 2.14,6).

В качестве вспомогательных опор используются регулируемые, самоустанавливающиеся и подводимые опоры.

Для установки заготовки по наружным цилиндрическим по­

—быть простыми и надежными в работе;

—не смещать заготовку с установочных мест, не деформиро­ вать и не повреждать поверхности при закреплении;

—обеспечивать минимальное время и затрату сил на закреп­ ление и раскрепление заготовки.

38

Обычно зажимные устройства конструируются так, чтобы они не отделялись от приспособления.

Зажимы подразделяются на винтовые, клиновые, эксцентрико­ вые и комбинированные (рис. 2.15).

Делительные устройства и фиксаторы предназначены для из­ менения положения заготовки относительно режущего инструмен­ та. Посредством делительных устройств обеспечивается поворот и точная фиксация поворотных частей приспособления вместе с за­ крепленной в них заготовкой относительно режущего инструмента.

Рис. 2.15. Схемы зажимов:

а — винтовые с непосредственной передачей усилия зажима и через прихват; 6 — эксцентриковые; в — клиновой

Применяются чаще всего поворотные устройства дискового типа. Фиксаторы бывают клиновые и пальцевые (цилиндрические или конические) (рис. 2.16).

Направляющие элементы предназначены для предупреждения отжима инструмента при работе или для исключения предвари­ тельной операции разметки. К ним относятся кондукторные втулки (неподвижные и вращающиеся) для сверлильных и расточных ра­ бот, а также установы и копиры для токарных, расточных, фрезер­ ных, строгальных, долбежных и шлифовальных работ.

Кондукторные втулки служат направляющими для сверл, зен­ керов и бсрштанг. Конструкции и размеры их стандартизованы. Неподвижные втулки применяются трех типов: постоянные, смен­ ные и быстросменные (рис. 2.17).

Установы предназначены для установки инструмента при на­ стройке технологических систем для обработки заготовок, а копи-

39

\