книги / Научные основы технологической подготовки группового производства

Управление движениями станка осуществляется при помощи перфори­ рованной ленты. На станке можно производить сверление, растачивание, обтачивание, фрезерование и другие виды обработки деталей.

Агрегатные станки в последнее время находят все более широкое при­ менение не только в массовом и крупносерийном, но и в мелкосерийном и серийном производстве, если они снабжены наладками, обеспечиваю­ щими обработку группы деталей.

Найдены пути создания агрегатных станков с механизмами, несколько отличными от применяемых в массовом производстве. Например, узлы главного привода и подачи головок станков для серийного производства проектируются с большими диапазонами регулирования чисел оборотов шпинделя и подач. Обеспечивается возможность многократного использова­ ния силовых головок по мере изменения компоновки, агрегатных станков.

Особенностью агрегатных станков, предназначенных для групповой обработки, является наличие в их конструкции элементов, обеспечиваю­ щих быструю переналадку с изменением режимов работы, а также при­ менение быстросменных вспомогательных инструментов и зажимных уст­ ройств.

В основу разработки такого оборудования должен быть положен клас­ сификационный анализ обрабатываемых деталей по их конструктивно­ технологическим признакам и особенностям технологического процесса.

Необходимо выявить классы и группы деталей, определить комплекс­ ные детали и на этой базе создавать типовые узлы и компоновки стан­ ков.

Типовые компоновки имеют важнейшее значение для определения кине­ матических схем рабочих движений и элементов конструкции для обеспече­ ния быстрой переналадки.

При создании агрегатных станков для обработки малых партий дета­ лей, скомплектованных в группы, целесообразно ограничивать универсаль­ ность станков с целью снижения их стоимости.

Для рационального использования агрегатных станков в условиях мелкосерийного и серийного производства необходимо проведение боль­ шой подготовительной работы по следующим основным этапам:

1)классификация деталей;

2)проектирование технологического процесса и выбор компоновки агрегатных станков;

3)расчет режимов резания и определение технических норм времени на обработку;

4)конструктивная компоновка агрегатных станков;

5)проектирование технологической оснастки;

6)разработка графиков по планированию загрузки станков;

7)расчет экономической эффективности.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕТАЛЕЙ

Основные конструктивно-технологические признаки, положенные в основу классификации при определении групп деталей, обрабатываемых на агрегатных станках, следующие:

1)габаритные размеры деталей;

2)общность конфигурации и расположения обрабатываемых поверх­ ностей;

3)общность технологических баз;

4)однородность материала всех деталей группы;

5)точность обработки;

6)общность технологического процесса;

7)возможность использования групповых приспособлений и наладок

ксиловым головкам.

Важнейшими из этих признаков являются габаритные размеры, рас­ положение обрабатываемых поверхностей и общность технологического процесса обработки, так как они определяют схему компоновки и пере­ наладки станка.

2.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ИВЫБОР КОМПОНОВКИ АГРЕГАТНЫХ СТАНКОВ

Групповой технологический процесс должен разрабатываться одно­ временно с предварительным определением компоновки агрегатных станков (без конструктивного решения данного вопроса). Исходным документом для разработки технологического процесса и определения компоновки агрегатных станков служат чертежи комплексных деталей или типовых представителей соответствующих классификационных групп.

При проектировании технологического процесса для агрегатных стан­ ков необходимо решение следующих вопросов:

1)определение на основе классификатора комплексной детали или типового представителя группы, для обработки которых требуется макси­ мальное количество переходов или операций;

2)разработка или анализ (в случае наличия) маршрутного технологи­ ческого процесса возможно полной обработки нескольких наиболее харак­ терных деталей группы; этот этап работы необходим потому, что составле­ ние операционной технологии в отрыве от общего технологического процесса изготовления детали может привести к ряду ошибок, связанных

сопределением базовых поверхностей, степени их подготовленности, оче­ редностью операций и т. п.;

3)составление операционных карт обработки с расчетом режимов резания;

4)разработка рационального варианта технологической схемы компо­

новки станка на основе принятого варианта технологического процесса; 5) установление типоразмеров нормализованных и специальных узлов

(в рекомендательном порядке);

6)определение экономически целесообразного количества деталей одного наименования в обрабатываемой партии;

7)определение производительности станка с учетом времени на его

переналадку;

8)расчет технико-экономической эффективности применения станка;

9)уточнение окончательного перечня обрабатываемых деталей. При проектировании технологического процесса необходимо учитывать

ряд особенностей, связанных с обработкой детали на агрегатных станках. В зависимости от характера заготовки, конфигурации детали и рас­ положения обрабатываемых поверхностей возможна обработка без пред­ варительной подготовки технологических баз или с предварительной

подготовкой их до обработки на агрегатном станке.

При определении и составлении плана обработки необходимо проанали­ зировать чертежи заготовок и деталей с точки зрения надежности техно­ логических баз, наилучших условий установки и крепления заготовки в приспособлении, наименьших припусков и т. п. и, если требуется, то внести соответствующие изменения.

Проставленные в чертежах размеры обрабатываемой детали должны быть увязаны с технологическими базами детали для установки ее в при­ способлении. Это позволяет расширить допуски при выполнении отдельных операций, упростить конструкцию приспособлений и станков, упростить

При проектировании рабочих компоновок станков необходимо иметь в виду'возможность многократного использования нормализованных узлов, ранее применявшихся в рабочих компоновках демонтируемого (или под­ лежащего демонтажу) оборудования.

Отличительной особенностью методики, разработанной НИАТом, яв­ ляется то, что вместо сложного, трудоемкого и длительного процесса проектирования и изготовления нового станка на долю завода остается сравнительно несложная работа по составлению рабочей компоновки станка на базе типовой и сборка станка из готовых стандартных и норма­ лизованных узлов и деталей.

Изложенная методика предусматривает лишь общий порядок разра­ ботки проектов станков, собираемых из нормализованных узлов.

При проектировании оборудования должны быть учтены масштабы производства, количество и трудоемкость обрабатываемых деталей, а также другие факторы, оказывающие влияние на тип станка.

3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

ИТЕХНИЧЕСКИХ НОРМ ВРЕМЕНИ НА ОБРАБОТКУ

Одним из наиболее ответственных этапов в разработке технологического процесса и проектировании оборудования является расчет режимов ре­ зания, которые должны соответствовать технологическим параметрам силовых головок (наибольшему усилию подачи Р, эффективной мощности N3 и др.) и обеспечивать работу режущих инструментов с заданной стой­ костью. Исходными данными для расчетов могут служить действующие на предприятиях нормативы режимов резания.

При определении режимов резания для агрегатных станков стойкость режущих инструментов принимается равной времени одной рабочей смены и лишь в исключительных случаях может быть принята стойкость, равная 0,5 времени смены. Таким образом, рекомендуемые для механи­ ческой обработки деталей на универсальном оборудовании скорости резания могут быть понижены на 10—30%. В случаях тяжелых условий резания и малой жесткости системы СПИД может быть допущено и боль­ шее снижение скорости резания. Также должна быть уменьшена величина максимально допустимого износа режущих инструментов в 1,5—2 раза, сравнительно с условиями обработки на универсальном оборудовании.

В отличие от методики назначения режимов резания при работе на универсальном оборудовании, когда определяются глубина резания, по­ дача и скорость резания, производятся поверочные расчеты и на этой основе определяется основное время (Т0) на обработку, исходные данные для расчета режимов резания и времени обработки детали на специаль­ ном или специализированном агрегатном станке (по рекомендации НИАТ) следующие.

1.Производительность станка Q деталей в час определяется по техническому заданию.

2.Коэффициент использования станка по времени г] учитывает по­ тери времени на устранение возможных неполадок в работе механизмов станка, а также затраты времени на выставление режущих инструментов

иих подналадку и т. п. В зависимости от сложности компоновки станка, его настройки и наладки режущих и вспомогательных инструментов г\ может колебаться в пределах 0,9—0,6.

3.Ритм работы станка R определяется по формуле

симости от конструктивной компоновки станка) входят затраты времени на установку, зажим и снятие детали или на установку, зажим, перемеще­ ние, отжим и снятие детали, либо только на перемещение с одновременным поворотом детали, определяется по нормативам.

5. Машинное время Тм (в мин), в состав которого входят время непо­ средственного резания и быстрых подводов и отводов режущих инстру­ ментов, вычисляется по формуле

TM= R — Tm = T0 — T6 мин,

где Т0 — основное время в мин\ Т6 — время быстрого отвода и подвода режущего инструмента в мин.

Время быстрых перемещений режущего инструмента определяется по каждой позиции (операции) раздельно по формуле

T6 = biJL мин,

где Lv. * — длина (в мм) холостого перемещения режущего инструмента, зависящая от расстояния между обрабатываемой деталью и режущим ^инструментом в исходном положении силовой го­ ловки;

v6 — скорость быстрых перемещений, различная для разных сило­ вых головок, в мм/мин.

6. Основное время резания Т0 определяется по каждой позиции (опе­ рации) в отдельности по формуле

Т0 = ТМ— Т6 мин.

К исходным данным также относятся: материал заготовки и его меха­ нические свойства, способ получения заготовки, последовательность эле­ ментов технологического процесса и размеры обрабатываемых поверхно­ стей.

4. КОНСТРУКТИВНАЯ КОМПОНОВКА СТАНКА

После установления технологического варианта компоновки станка и уточнения с технологом характеристик и размеров силовых головок конструктор выбирает остальные нормализованные узлы — делительный стол, станину, колонны, кронштейны и т. п. Затем он приступает к раз­ работке конструктивной компоновки станка.

Выбор компоновки для данных конкретных условий определяется: размерами и формой обрабатываемых деталей, технологическим процессом обработки, требуемой производительностью станка, точностью и чистотой обрабатываемых поверхностей.

Технологический процесс, требуемая производительность станка и точность обработки являются основными факторами, определяющими выбор нормализованных узлов, необходимых характеристик, нужных видов оснастки и инструмента.

Размеры и форма деталей главным образом оказывают влияние на размеры станка и пространственное расположение силовых головок.

При выборе компоновки станка необходимо использовать все кон­ структивные и технологические возможности агрегатных станков с целью максимального повышения производительности их не только путем сокращения вспомогательного времени, но и машинного, что достигается за счет применения многошпиндельной и многосторонней обработки,

совмещения переходов или операций. Необходимо учитывать, что при работе конструктора над конструктивной компоновкой возможны уточ­ нения отдельных элементов технологического процесса, технологической оснастки, выбора силовых головок, что иногда приводит к изменениям технологической компоновки станка.

Увязка узлов и деталей станков производится графическим и расчетным способами. Узлы и детали компонуются в зависимости от расположения обрабатываемых деталей и инструмента, а также величины хода инстру­ мента, перемещающегося в процессе обработки.

Проведение такой увязки требует вычерчивания связанных между собой узлов и деталей в рабочих положениях, с точным соблюдением мас­ штаба, а именно: обрабатываемой детали, приспособления, режущего инструмента, насадки, шпинделя силовой головки и т. п.

По этим чертежам уточняются длина режущего инструмента и длина хода силовых головок, конструкции (высота) промежуточных плит, а также выявляются и устраняются возможные неувязки в расположении узлов, их размерах и конфигурации. Здесь же указываются компенсаторы, предназначенные для обеспечения точного расположения одних узлов относительно других. Для переналаживаемых станков применяются компенсаторы в виде регулируемых устройств.

Для окончательной отработки всех элементов компоновки рекомен­ дуется вычерчивать сборочный чертеж компоновки станка, проектируя следующее:

1)установку зажимного приспособления на станке или делительном

столе;

2)установку режущего и вспомогательного инструмента в насадках, головках и кондукторах;

3)установку насадок и кондукторов на силовые головки;

4)установку силовых головок на промежуточные плиты, кронштейны, колонны, основания и станины.

На сборочном чертеже компоновки даются основные размеры станка, необходимые для сборки и установки его элементов. Последовательно для каждой силовой головки вычерчиваются технологические эскизы обра­ ботки детали и соответствующего режущего и вспомогательного инстру­ мента. На эскизах указываются размеры обрабатываемых поверхностей детали, необходимые для наладки режущего инструмента, и режимы обработки по всем переходам. В случае последовательного применения силовых головок строится циклограмма работы станка.

Кроме сборочных чертежей компоновки проектируются пневмогидро­ оборудование станка и электрические схемы автоматического управления циклом его работы.

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ АГРЕГАТНЫХ СТАНКОВ

Основными требованиями, предъявляемыми к технологической ос­ настке агрегатных станков с групповой наладкой, являются следующие:

1) обеспечение заданной точности и чистоты обработки поверхностей всей группы деталей;

2) высокая производительность обработки;

3) возможность многократного использования оснастки;

4) обеспечение удобной и быстрой переналадки на новый объект обработки.

Все эти требования характерны и для других типов оснастки, приме­ няемой при групповой обработке деталей; методика проектирования

На рис. VIL 6 показаны элементы комплексной детали группы, обра­ батываемой на агрегатном станке. Общность технологических задач при изготовлении различных деталей группы дает возможность обрабатывать разные детали на каждой позиции станка.

Существенно важным вопросом при группировке деталей является точность и чистота обрабатываемых поверхностей. В нашем случае для обработки на агрегатном станке компоновки I сгруппированы детали, в которых имеются отверстия диаметрами от 1,6 до 3,2 мм по 3-му классу точности; остальные отверстия имеют 5-й класс точности. Глухие отвер­ стия имеют линейные размеры по 7-му классу точности. Чистота обра­ ботки всех обрабатываемых отверстий — в пределах V 4 — V 5.

Исходя из общих условий точности и чистоты обработки определяются требования к станку по точности, групповой оснастке, а также выбор режущего инструмента и режимов резания.

При группировке деталей необходимо обращать особое внимание на то, чтобы координатные размеры центров отверстий и их систем не имели больших различий по заданным допускам. Это существенно сказывается на проектировании и изготовлении многошпиндельных насадок с направ­ ляющими кондукторными плитами.

Одним из признаков, характеризующих общность деталей группы, является возможность использования групповых приспособлений и на­ садок к силовым головкам при обработке любой детали данной группы. В этом случае необходимо комплектовать детали таким образом, чтобы не допускать включения в группу отдельных деталей, вызывающих необ­ ходимость создания более сложных или неудобных в эксплуатации при­ способлений и насадок по сравнению с теми, которые могли бы быть созданы для данной группы.

С целью дальнейших решений технологических вопросов, а также определения компоновок агрегатных станков на каждую группу разра­ батываются условные комплексные детали, которые включают в себя все технологические переходы, необходимые для обработки всех деталей группы (рис. VII. 6).

После определения групп деталей составляется номенклатурный пе­ речень, в который входит краткая техническая характеристика деталей и ориентировочные затраты труда при обработке данной детали на уни­ версальном оборудовании и по намечаемым технологическим процессам обработки на агрегатном станке. Это позволяет уточнить ряд технологи­ ческих вопросов, а также предварительно рассчитать ориентировочную экономическую эффективность внедрения групповой обработки.

6.ВЫБОР КОМПОНОВОК АГРЕГАТНЫХ СТАНКОВ

ИПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ГРУППОВОЙ ОБРАБОТКИ

Разработка технологического процесса групповой обработки ведется одновременно с предварительным определением технологической компо­ новки агрегатных станков (без конструктивного решения данного вопроса). Исходным документом для определения технологических компоновок агре­ гатных станков явились чертежи комплексных деталей соответствующих

(во всех плоскостях) и зенкерование (центральное отверстие в плоскости 3), так как здесь нет точных отверстий.

В связи с этим наиболее рациональная обработка и компоновка станка будет следующая:

1)первая позиция — обработка отверстий в плоскости /, положение головки вертикальное;

2)вторая позиция — рассверливание и зенкерование ступенчатого отверстия в плоскости 3, положение головки горизонтальное;

3)третья позиция — центрование отверстий в плоскости 2, положение головки вертикальное;

4)четвертая позиция — центрование отверстий в плоскости 3, поло­ жение головки горизонтальное;

5)пятая позиция — сверление глухих отверстий в плоскости 2, поло­ жение головки вертикальное;

м.7(Щ ___ ша £

с

Рис. VII. 6. Комплексные детали: а — группы 1; б — группы 2 (по рис. VII. 5)

6)шестая позиция — сверление глухих отверстий в плоскости 3, положение головки горизонтальное;

7)седьмая позиция — загрузочно-разгрузочная.

Таким образом, определилась принципиальная компоновка станка с вертикальной осью вращения поворотно-делительного стола и после­ довательно-одновременной работой силовых головок.

Все отверстия в каждой плоскости детали обрабатываются одновре­ менно и в основном с применением многошпиндельных насадок. Для обработки ступенчатого отверстия используется комбинированный ин­ струмент — сверло-зенкер.

Так как на данном агрегатном станке должна производиться обра­ ботка группы деталей, то необходимо проследить работу силовых головок всей компоновки для каждой детали в отдельности.

На рис. VII. 7 показана схема компоновки агрегатного станка и пло­ скости, в которых обрабатываются отверстия каждой детали группы 1 на соответствующей позиции.

В табл. VII. 1 перечислены все обрабатываемые детали группы и «плюсами» обозначены рабочие позиции, используемые для обработки каждой данной детали группы. Силовые головки соответствующей пози­ ции агрегатного станка, отмеченные «минусами», отключены.

Таким образом, на всех шести позициях агрегатного станка обрабаты­ ваются 14 деталей, на четырех позициях — 1 деталь, на трех позициях— 8 деталей, на двух позициях — 8 деталей и на одной позиции — 2 детали.