2. Технологический раздел

   1. Анализ технологического процесса

На рассмотрение был выдан технологический процесс механической обработки детали корпус (см. приложение). После детального изучения технологического процесса все технологические операции описаны в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Операции механической обработки

Номер операции	Операция	Оборудование	Описание
010	Токарно-винторезная	16К40Ф101	Подрезать торец, центровать торец, точить поверхности, точить фаску с переустановкой.
020	Вертикально-фрезерная	6Т13Ф20	Шлифовать 4 плоскости, фрезеровать паз, фаски,
030	Токарно-винторезная	16К40Ф101	Сверлить, рассверлить, расточить, расточить с переустановкой 2 фаски.
050	Радиально-сверлильная	2А554	Сверлить, зенковать 2 фаски, нарезать резьбу.
080	Радиально-сверлильная	2А554	Калибровать резьбу
090	Токарно-винторезная	16К40Ф101	Притереть центра
100	Круглошлифовальная	3М152МВФ2	Шлифовать поверхность
110	Токарно-винторезная	16К40Ф101	Точить канавку
120	Координатно-расточная	2Е450АФ30	Расточить, фрезеровать

Координатно-расточная операции 120 выполняются на горизонтально-расточных станках 2Е450АФ30.

Расточные станки применяют главным образом для обработки в заготовках корпусных деталей отверстий с точно координированными осями (блоки двигателей, коробки передач и т. п.).

Универсально-расточные станки подразделяют на станки для обычных расточных работ и для точных расточных работ; к последним, в частности, относятся координатно-расточные станки, служащие для обработки отверстий с особо точными межцентровыми расстояниями. Они бывают горизонтальные и вертикальные.

Рисунок 2.1 – Координатно-расточного станка:

1 — задняя стойка; 2 —стол; 3 — шпиндель; 4—шпиндельная бабка; 5 — передняя стойка; 6 — станина

На рисунке 2.1 показан универсальный горизонтально-расточный станок. Режущий инструмент закрепляют во вращающемся шпинделе 3 шпиндельной бабки 4 или на планшайбе. Заготовку закрепляют на столе 2, который перемещается по направляю­щим станины 6, или устанавливают в приспособлении, расположенном на этом столе. Шпиндельная бабка может перемещаться по направляющим вертикальной передней стойки 5. Заднюю стойку 1 применяют для поддерживания свободного конца длинной расточной оправки (борштанги). Рабочие органы станка приводят в движение вручную или механически.

На горизонтально-расточных станках можно сверлить и развертывать отверстия, нарезать в них резьбу и фрезеровать плоскости. Такие станки применяют в единичном и мелкосерийном производствах для обработки заготовок корпусных деталей.

Отверстия больших диаметров в различных заготовках в условиях массового производства растачивают на многошпиндельных расточных станках, применяя в качестве инструмента расточные головки.

В индивидуальном и мелкосерийном производствах отверстия обрабатывают по разметке; в средне- и крупносерийном, а также в массовом производствах применяют устройства для координатного растачивания или кондукторы, т. е. специальные приспособления для направления режущих инструментов.

На столе можно установить специальное дополнительное вращающееся приспособление, чтобы получить круговые движения обрабатываемой заготовки, когда необходимо растачивать отверстия под некоторым углом в горизонтальной плоскости с одной установки.

Обрабатываемую заготовку устанавливают или на столе, укрепляя ее обычными крепежными средствами, или в специальном приспособлении, если этого требует технологический процесс изготовления детали.

Токарно-винторезные операции 010, 030, 090, 110 выполняются на станке 16К40Ф101.

Токарно-винторезные станки как с ручным управлением, так и с ЧПУ являются наиболее универсальными станками токарной группы для обработки деталей типа валов, дисков и втулок в единичном и серийном производствах. Эти станки обеспечивают выполнение следующих основных видов работ: обтачивание наружных цилиндрических и конических поверхностей, обработку торцовых поверхностей, прорезку канавок и отрезку, растачивание цилиндрических и конических отверстий, фасонное точение, сверление, зенкерование и развертывание отверстий, нарезание наружной и внутренней резьб резцами, метчиками и плашками. На этих станках можно производить накатывание рифленых поверхностей, выглаживание и раскатку поверхностей. Применение различных приспособлений еще больше расширяет круг работ, выполняемых на токарно-винторезных станках.

Жесткая станина коробчатой формы с закаленными шлифованными направляющими установлена на монолитном основании, служащим одновременно стружкосборником, резервуаром смазывающее-охлождающей жидкости и нишей для размещения электродвигателя главного движения. Вся электроаппаратура сосредоточена в отдельном шкафу расположенным сзади передней бабки. Для защиты рабочего и окружающих от сходящей стружи предусмотрены откидной щиток с прозрачным экраном и стационарный подвесной щит сзади станины. Со стороны правого торца в станине установлен электродвигатель ускоренного хода суппорта. Весь механизм коробки скоростей размещен в корпусе передав бабки. В остальном общая компоновка узлов типовая.

Быстроходность (до 1600 об/мин, по особому заказу до 2000 об/мин), относительно высшая мощность главного привода (10 кВт), широкий диапазон продольных подач (от 0,05 до 2,8 мм/об) позволяют на станине наиболее полно использовать возможности современного инструмента, оснащенного твердым сплавом, и достигнуть существенного сокращения машинного вре­мени.

В конструкции станка предусмотрено значительное сокращение затрат ручного труда:

• компактно, расположено минимально необходимое количество рукояток настройки станка на частоту вращения и подачу с помощью единой таблицы на лицевой стороне передней бабки;

• механические рабочие и холостые перемещения суппорта включаются одной рукояткой мнемонического действия, направление поворота которой совпадает с направлением включаемой подаче;

• задняя бабка закрепляется на станине рукояткой эксцентриковым зажимом; при откреплении ее с помощью сжатого воздуха цеховой сети создается аэростатическая опора (воздушная подушка), намного облегчающая перемещение бабки вдоль станины и снижающая износ направляющих.

На станине 1 (рисунок 2.2) слева размещена передняя бабка 3 и коробка подач 2, на направляющих станины 9 — каретка 6 с фартуком 7 и попереч­ным суппортом 4 с резцедержателем, справа — задняя бабка 5. В передней бабке размещена коробка скоростей со шпинделем, а на ее панели — органы управления. Продольная и поперечная подача каретки и суппорта осуществляется от механизмов, расположенных в фартуке и получающих движение от ходового вала 10 при точении или ходового винта 8 при нарезании резьбы. В нижней части ста­нина снабжена корытом для сбора стружки и охлаждающей жидкости.

Рисунок 2.2 – Токарно-винторезный станок 16К40

Общий вид станка с органами управления представлен на рисунке 2.2 Коробка скоростей 1 с рукоятками 4 и 31 для переключения частот вращения шпинделя устанавливается на станине 28. По направляющим 25 станины перемещается продольный суппорт 14 с фартуком 22 и устанавливается задняя бабка 11. Салазки 8 движутся в поперечном направлении по направляющим суппорта. Кнопочная станция 19 слу­жит для включения и выключения главного электродвигателя, устано­вленного в нише передней тумбы станины. Сблокированные рукоятки 26 и 17 предназначены для управления фрикционной муфтой включе­ния главного привода станка.

Рисунок 2.3 – Общий вид станка мод. 16К40

Для управления приводом подачи служат рукоятки: 2 - для установ­ки нормального или увеличенного шага резьб, 3 - для изменения нап­равления нарезаемой резьбы, 30, 29, 27 - для установки величины пода­чи или шага резьбы. Рукояткой 21 включают и выключают реечную шестерню продольной подачи, а рукояткой 18 - подачу суппорта; включение ускоренной подачи в любом направлении осуществляется рукояткой 15. Для включения и выключения гайки ходового винта 24 служит рукоятка 16. Маховичками 23 и 20 производится ручное пере­мещение суппорта соответственно в продольном и поперечном направ­лениях; с помощью маховичка 9 перемещают верхние салазки суппорта.

Перемещение задней бабки осуществляется маховичком 13, ее зажим - рукояткой 12, а закрепление бабки на направляющих станины - рукояткой 10. Электрооборудование станка размещается в электрошкафу 5. Для обеспечения безопасности работы на станке установлены экран 6, щиток 7 и кожух 32, закрывающий ременную передачу, связывающую коробку скоростей с электродвигателем.

Компоновка токарных станков с ЧПУ мало отличается от серийных, на базе которых они сделаны. Так токарный станок модели 16К40Ф101 делается на основе серийного токарно-винторезного станка модели 16К40 с изменением некоторых узлов и с добавлением следующих устройств и механизмов:

• электронного устройства ЧПУ для управления работой станка;

• отдельных приводов по каждой координате: один – для движения суппорта в продольном, другой – в поперечном направлении;

• автоматической коробки скоростей, передачи в которой включаются электромагнитными муфтами при поступлении команды на изменение скорости, отключение или торможение вращения шпинделя станка.

При подготовке управляющих программ для станков с ЧПУ наиболее трудоемким этапом является расчет траектории инструмента, очень сильно зависящий от правильного выбора и взаимной увязки систем координат детали, станка и инструмента.

В системе координат станка определяются начальные и текущие положения рабочих органов станка, их предельные перемещения.

Круглошлифовальная операция 100 выполняется на круглошлифовальных станках модели 3М152МВФ2 .

Круглошлифовальная операция включает: установить и закрепить деталь на оправке в центрах; шлифовать (обработка поверхностей абразивным инструментом на шлифовальных станках); контроль исполнителем; аккуратно уложить деталь в тару (Приложение А).

Круглошлифовальные станки предназначены для наружного обдирочного и чистового шлифования гладких и прерывистых цилиндрических и торцовых поверхностей тел вращения. Круглошлифовальные станки по способу базирования обрабатываемой детали делятся на следующие группы: центровые (деталь базируется в центрах), патронные (деталь базируется в патроне) и бесцентровые (деталь базируется по одной или нескольким обрабатываемым поверхностям).

Компоновки круглошлифовальных станков весьма разнообразны и зависят от метода шлифования, способа базирования и назначения станка. Наиболее распространенная компоновка круглошлифовального центрового станка состоит из следующих узлов: станины, шлифовальной бабки, передней бабки, задней бабки, стола. Шлифовальные станки имеют устройство для правки шлифовального круга.

Основные узлы круглошлифовальных станков включают станину и стол, переднюю и заднюю бабки, шлифовальную бабку.

Шлифовальная бабка представляет собой корпус жесткой конструкции, в котором смонтирован шпиндель шлифовального круга. Корпус шлифовальной бабки может иметь перемещение, обеспечивающее подачу шлифовального круга, или быть неподвижно закреплен на станине станка. В последнем случае подача при шлифовании обеспечивается деталью. Подача шлифовального круга может выполняться по прямолинейной или криволинейной траектории (качанием). Ручная подача шлифовальной бабки производится маховиком, быстрый подвод-отвод – гидроцилиндром. В корпусе шлифовальной бабки смонтирован шпиндель на двух гидродинамических подшипниках скольжения с самоустанавливающимися вкладышами. В осевом направлении шпиндель фиксируется. Направляющие шлифовальной бабки – качения. Шлифовальный круг на шпинделе установлен консольно.

Задняя бабка применяется в станках с базированием детали в центрах, а также в патроне в тех случаях, когда деталь имеет большую длину. В станках универсального назначения задняя бабка имеет ручное управление, которое может совмещаться с гидрофицированным. В коническом отверстии пиноли установлен центр. Деталь зажимается в центрах действием пружины.

Передняя бабка или бабка изделия служит для базирования детали и сообщения ей вращательного движения. Типовая конструкция бабки изделия зависит от способа базирования детали, регулировочных и наладочных движений, которые должны ею осуществляться, а также от особенностей конструкции станка. Передняя бабка для базирования детали в центрах имеет неподвижный в корпусе бабки шпиндель с центром, и обрабатываемая деталь посредством хомутика получает вращение от поводка, запрессованного в планшайбу, которая вращается от электродвигателя постоянного тока с помощью двух клиноременных передач. Частота вращения регулируется бесступенчато. Для станков, базирование детали на которых производится в патроне, шпиндель вращается и конструкция передней бабки иная.

На продольных направляющих станины круглошлифовального станка установлен нижний стол, на котором смонтирован поворотный верхний стол. Его фиксированный поворот нужен для обработки конических поверхностей. Нижний стол перемещается гидроцилиндром, закрепленным на станине. Ручное перемещение нижнего стола по направляющим станины производится вращением маховика специального механизма, шестерня которого находится в зацеплении с рейкой, закрепленной на нижнем столе. Приведенная конструкция стола применяется в основном на станках универсального назначения для шлифования напроход и осевого фиксирования при врезном шлифовании. На выступе станины сзади станка закреплена плита, на поперечных направляющих которой перемещается шлифовальная бабка.

        Рисунок 2.4 – Схема работы круглошлифовального станка: 1 — шлифовальный круг; 2 — хомутик; 3 — обрабатываемая деталь; 4 — патрон.