Новая папка / Тема 13

Затраты времени на смену заготовок включают время отвода стола с обработанной деталью в позицию смены, собственное время смены столов-спутников и время перемещения стола в исходное для обработки новой заго­товки положение. Собственное время смены столов-спутников включает время работы ме­ханизмов АСЗ, не совмещенное с другими циклами работы станка.

Системы подачи СОЖ и стружкоудаления строят с учетом интенсивного и, непре­рывного в течение длительного времени про­цесса резания, а также использования СОЖ для смыва стружки. Как правило, МС снаб­жают установками, подающими СОЖ в объеме не менее 50 л/мин во многих случаях - больше в 2 - 3 раза.

В большинстве случаев СОЖ подается через несколько регулируемых сопл, располо­женных вокруг шпинделя на концах отдельных трубопроводов или каналов в гильзе шпинде­ля.

На рис. 13.6, а показано устройство подачи СОЖ через гильзу шпинделя, при ис­пользовании которого СОЖ попадает в необ­ходимую зону в результате регулирования по­ложения каналов в шаровых дюзах, смонтиро­ванных во фланце гильзы шпинделя. Обратные клапаны служат для предотвращения самопро­извольного вытекания СОЖ при выключении насоса. На рис. 13.5, б показано устройство, в котором СОЖ "закручивается" в спиральных пазах на гильзе шпинделя и вытекает из коль­цеобразного сопла, образуя замкнутый горооб­разный поток с ванной внутри. Этот поток не только способствует улучшению условий обра­ботки, но и содействует отводу тепла от пе­редней опоры шпинделя.

Для улучшения смыва стружки могут быть установлены дополнительные сопла на различных рабочих органах и ограждении зо­ны резания. Кроме того, после окончания

Рис. 13.5. Устройства полами СОЖ через гильзу шпинделя:

а - с прямыми пазами; 6 - со спиральными пазами

обработки деталь может быть дополнительно промыта при заданном по специальной про­грамме перемещении рабочих органов.

Эвакуация стружки из рабочей зоны осуществляется в основном путем ее ссыпания и смыва на механические стружкоотводящие устройства или непосредственно в тару. Для сбора стружки из труднодоступных, ограни­ченных по объему мест, используют шнековые транспортеры, а для общего сбора стружки и СОЖ, а также отвода их в соответствующие емкости - в основном шарнирно-ленточные транспортеры.

Устройства ограждения МС должны: обеспечивать технику безопасности в условиях интенсивной автоматической работы, в том числе автоматических механизмов вспомога­тельных циклов; способствовать полному сбо­ру стружки и СОЖ; снижать уровень шума и надежно защищать окружающую среду. Ши­роко используют ограждения "кабинетного" типа, в том числе снабженные крышей, с ав­томатически действующими дверьми для сме­ны столов-спутников с обрабатываемыми дета­лями.

Основные виды контроля, используемые на МС, приведены в табл. 13.3.

Таблица 13.3. Основные виды контроля в МС

Объект контроля	Функции контроля
	До и после обработки	В процессе обработки
Станок	Положение рабочих органов. Наличие и точность установки стола-спутника или непосредст­венно обрабатываемой детали	Положение рабочих органов. Точность позиционирования. Частота вращения шпинделя. Скорость перемещения рабочих органов. Правильность отработки управ­ляющей программы. Температура основных узлов и рабочих сред. Вибрации основных узлов (шпиндель, стол)
Инструмент	Соответствие инструмента по номенклатуре и типоразмерам. Поднастройка инструмента. Пригодность инструмента (поломка, запредельный износ)	Поломка. Время резания заданных инст­рументов. Степень износа
Обрабатываемая деталь	Распределение припусков. Точность размеров и формы обработанных поверхностей	Точность размеров и формы обработанных поверхностей при необходимости промежу­точного контроля
Процесс резания	Соответствие управляющей программы	Силовые параметры резания. Адаптация режимов обработки. Действие систем СОЖ и стружкоудаления

Рис. 13.6. Структура гибкого производственного модуля

МС можно использовать как составляю­щие элементы гибких производственных сис­тем (ГПС). Оснащенный дополнительными устройствами и системами для возможности встраивания в ГПС многоцелевой станок на­зывают гибким производственным модулем (ГПМ)

На рис. 13.6 представлена структура ГПМ, в состав которого помимо многоцеле­вого станка входят дополнительные устройства и приспособления для реализации следующих основных функций:

• поддержания непрерывного функцио­нирования модуля путем автоматической по­дачи деталей в необходимых количествах, ин­струментов-дублеров и их автоматического ввода в работу;

• автоматического поднастраивания ин­струментов по результатам контроля обрабаты­ваемых поверхностей;

• поддержания заданных параметров ра­боты систем и механизмов станка;

• адаптации режима обработки примени­тельно к условиям процесса резания;

• автоматизации переналадки, осуществ­ляемой в результате наличия устройств АСИ и АСЗ с накопителями значительной вместимо­сти, повышенного объема памяти для управ­ляющих программ (УП) и автоматического вызова необходимой УП по коду обрабатывае­мой детали;

• самодиагностирования с помощью уст­ройства ЧПУ, которое сообщает диагностиче­скую информацию как от датчиков, располо­женных на станке, так и всех компонентов самого управляющего устройства, и реагирует на нее заранее запланированными (алгоритми­зированными) действиями, а также индикатирует возникшие аномалии;

• осуществление автоматического кон­троля до, в процессе и после обработки в объ­еме, обеспечивающем непрерывное функцио­нирование модуля без постоянного присутст­вия оператора в заданный период времени (обычно две-три смены) или безаварийную его остановку в критических ситуациях.

Некоторые из описанных функций могут быть реализованы с помощью устройств и систем, принадлежащих не к одному отдельно взятому модулю, а являющихся общими для ГПС, в составе которых работает модуль.

13.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ ОБРАБОТКИ. КОМПЛЕКТЫ ИНСТРУМЕНТОВ

И ПЕРЕНАЛАЖИВАЕМОЙ ОСНАСТКИ ДЛЯ МНОГОЦЕЛЕВЫХ СТАНКОВ

Технические требования к станкам и их производительность, компоновки основных исполнений и модификаций станков, значение главных параметров и характеристики приводов главного движения и подач опреде­ляются на основании статистического анализа характеристик совокупности обрабатываемых деталей (или их представительной выборки) и технологических циклов обработки.

На станках сверлильно-фрезерно-расточной группы обрабатывают корпусные (57 % общей трудоемкости), плоские (19 %), фигурные (13 %) и прочие детали.

В табл. 13.4 и на рис. 13.7 приведе­но распределение деталей по различным пара­метрам, выявленное на основе статистического анализа (рассмотрено 6000 деталей 11 отраслей отечественного машиностроения) Основная тенденция развития техноло­гии сверлильно-фрезерно-расточной обработ­ки - комплексная обработка деталей при мак­симальной концентрации операций на много­целевых станках (МС) с обеспечением быстрой нереналаживаемости для изготовления деталей разных типов.

Наиболее распространенные технологи­ческие переходы, осуществляемые на МС:

фрезерование торцовыми и концевыми фрезами (в том числе контурное фрезерова­ние: криволинейных поверхностей, а также финишное фрезерование фрезами из сверх­твердых материалов), сверление, рассверлива­ние и зенкерование отверстий (в том числе и одновременная обработка группы отверстий многошпиндельной головкой), растачивание и развертывание классных отверстий (в том чис­ле с применением автоматически подналажи- ваемых борштанг), нарезание резьб в отвер­стиях (в том числе и резцом).

В отдельных случаях на многоцелевых станках проводится, кроме того, точение наружных и внутренних поверхностей, легкое строгание и долбление канавок не вращающимся инструментом и не­которые друше виды работ. Для эффективной обработки в условиях крупносерийного произ­водства применяют комбинированный инст­румент и сменные угловые и многошпиндель­ные коробки. В последнее время получают распространение контрольно-измерительные функции - измерение положения спутника с установленной заготовкой, контроль длины и радиуса инструмента, измерение диаметра обрабатываемого отверстия, определение тем­пературных погрешностей и др. с автоматиче­ским введением необходимой коррекции для обеспечения заданного качества обработки.

МС с вертикальным шпинделем позво­ляют обрабатывать заготовку без переустанов­ки только с одной стороны и потому предна­значаются, в основном, для изготовления пло­ских деталей. В ряде случаев такие станки оснащают поворотно-делительными устройст­вами с горизонтальной осью поворота, что позволяет обрабатывать фигурные детали (например, лопатки турбин и цилиндрические кулачки) или плоские детали с нескольких сторон. Для изготовления сложных объемных деталей служат специальные модификации станков с программируемым наклоном шпин­дельного узла (например, для изготовления шнеков и червяков с переменным шагом).

Таблица 13.4. Распределение корпусных, плоских и фигурных деталей по параметрам обработки

Характеристика деталей		Распределение деталей, %
		По трудоемкости изготовления	По количеству
Материал	Чугун Сталь Цветные сплавы Прочие материалы	75 23 1 1	47 50 2 1
	Итого	100,0	100,0
Вид	Отливка Пруток Лист Штампованная Полоса Прочие	77 13 4 3 2 1	49 27 15 2 6 1
	Итого	100,0	100,0
Форма и масса	Плоские детали, всего в том числе: планки, плиты рычаги, кронштейны Корпусные детали, всего в том числе: мелкие массой до 4 кг средние массой 40-160 кг крупные массой 160-500 кг тяжелые массой 500 - 1000 кг особо тяжелые массой свыше 1000 кг Фигурные детали Прочие детали	19 6 13 57 13 23 10 9 2 13 11	43 12 31 21 15 2 2 1 1 18 18
	Итого	100,0	100,0

Рис. 13.7. Распределение общсмашиностроительных деталей по размерам и точности:

а - по ширине деталей В и отношению длины деталей к ширине (L / В), б - по точности

Наиболее распространены МС с горизон­тальным шпинделем и поворотным вокруг вертикальной оси горизонтальным столом. На таких станках возможно изготовление корпус­ных деталей без переустановки заготовки с нескольких сторон или нескольких плоских деталей при установке на угольник. Поворот стола осуществляется по программе управле­ния либо дискретно, либо непрерывно. В по­следнем случае возможна обработка поверхно­стей, расположенных параллельно или пер­пендикулярно к плоскости стола под любым углом к оси шпинделя.

В табл. 13.5 и 13.5 приведены ос­новные технологические требования и техно­логические возможности многоцелевых сверлильно-фрезерно-расточных станков наиболее употребительных размеров, выявленные на основании статистического анализа обрабаты­ваемых деталей.

Основные рекомендации по технологич­ности конструкции с учетом особенностей обработки на МС:

• деталь должна иметь правильную гео­метрическую форму, по возможности без на­клонных поверхностей; конструкция детали должна обеспечить возможность обработки заготовки с максимального числа сторон за один установ; жесткость должна быть доста­точной для обработки без вибрации при изме­нении направления сил резания;

• конструкция детали должна состоять, в основном, из унифицированных конструктив- но-технологических элементов поверхностей; все отверстия должны иметь максимальную унификацию как по точности, так и по разме­рам; ответственные отверстия следует распо­лагать на наружных стенках; длина отверстий должна бьпъ по возможности небольшой, обеспечивая наименьший вылет инструмента;

• в отливках необходимо предусмотреть максимально допустимые радиусы скруглений во всех углах пересечения поверхностей дета­ли; на наружных стенках корпусных деталей следует предусматривать цековки в стенку вместо выступов в виде бобыщек-приливов; во избежание поломок инструмента и увода оси отверстий не допускается односторонний вы­ход инструмента на радиусные приливы; не допускается наличие обратных нековок на внутренних стенках корпусных деталей;

• во избежании появления перекосов и смещений в заготовках (отливках) рекоменду­ется обеспечить их литье по безразъемным моделям; в заготовках, где разъем моделей технологически неизбежен, он не должен про­ходить по базам и по поверхностям с повы­шенными требованиями к параметрам шеро­ховатости.

Для обеспечения минимального съема металла при механической обработке нецеле­сообразна заливка обрабатываемых контурных поверхностей (карманов, выемок, пазов глуби­ной и шириной свыше 25 мм, отверстий диа­метром свыше 50 мм и т.п.).

Отливки из алюминиевых сплавов реко­мендуется изготовлять методом литья под дав­лением или в кокиль; в отдельных случаях допускается литье в песчаные формы (для простых отливок).

Литейные припуски на обработку долж­ны быть минимальными.

Отливки должны поставляться на обра­ботку без литников и выпоров, тщательно очищенными; они не должны иметь трещин, раковин, пористости; поверхности, являющие­ся базами, должны быть чистыми, без наплы­вов.

В зависимости от точности, конфигура­ции, размеров и состояния, поступающие на обработку на многоцелевых станках заготовки могут быть четырех типов:

1. заготовки без предварительной раз­метки и обдирки применяют для деталей про­стой конфигурации, небольших размеров, где возможно закрепление простыми средствами (например, в тисках). К таким деталям отно­сятся плоские крышки, каретки, небольшие корпуса прямоугольного и квадратного сече­ния и т.п.;

2. заготовки с предварительной размет­кой, но без обдирки. При этом на первой операции на многоцелевом станке проводится установка их в приспособлении с выверкой по разметочным рискам и подготовка баз для установки и обработки на последующих опе­рациях. Этот тип применяют для деталей средних размеров и сложности;

3. предварительно размеченные и обод­ранные по основным поверхностям заготовки применяют для деталей сложной конфигура­ции, с непрямолинейными установочными поверхностями или разметочными базами, расположенными на внутренних поверхностях отливок;

4. предварительно ободранные заготовки с подготовленными технологическими базами для установки их без выверки на первой опе­рации применяют для ответственных деталей сложной конфигурации и в крупносерийном производстве.

Ориентирующими элементами для уста­новки и закрепления заготовок в приспособ­лениях служат:

• в типе 1 - указанные на чертеже разме­точные базы;

• в типах 2 и 3- разметочные риски, на­несенные от разметочных баз;

• в типе 4 - предварительно подготов­ленные технологические базы.

Базы выбирают на основании анализа чертежа и технических условии на изготовле­ние детали. Определяют, какие поверхности должны быть обработаны за один установ, какие поверхности могут быть при этом ис­пользованы в качестве баз, какие поверхности подлежат обработке в отдельных операциях.

Для установки заготовки при обработке базовой и противобазовой сторон следует вы­бирать плоскости, позволяющие наиболее жестко и надежно закрепить заготовку при черновой обработке и наиболее точно устано­вить ее при чистовой обработке.

В целях максимальной концентрации операций при обработке в качестве основного варианта рекомендуется базирование заготовок в приспособлении по плоскости (установочная база) и двум отверстиям (двойная опорная и опорная базы), что обеспечивает доступность подхода инструмента ко многим обрабатывае­мым поверхностям и возможность обработки за один установ взаимосвязанных поверхно­стей.

Другим способом базирования является установка заготовки "в угол", т.е. базирование по трем взаимно перпендикулярным плоско­стям (установочная, направляющая и опорная базы). В этом случае, как правило, требуется поджим заготовки к базовым поверхностям и многие поверхности остаются труднодоступ­ными для обработки.

Базирование на плоскость (установочная база), одно отверстие (двойная опорная база) и упор (опорная база) применяют для заготовок, имеющих основное отверстие, ось которого перпендикулярна базовой плоскости.

Основная особенность построения мар­шрутного технологического процесса с исполь­зованием МС заключается в максимальной концентрации операций, т.е. выполнении как можно большего числа переходов обработки за один установ заготовки, что позволяет сокра­тить число операций, уменьшить трудоемкость обработки, повысить точность относительного положения обрабатываемых поверхностей.

Корпусные детали, требующие обработку с пяти-шести сторон, изготовляют, как прави­ло, за две установки. Если заготовка подверга­ется искусственному старению, предусматри­вают разделение операций на черновые и чис­товые; число установок в этом случае увеличи­вается. Такое разделение предусматривают и для заготовок, поступающих на обработку со значительными припусками. Поверхности, точность относительного положения которых задана жесткими допусками, следует обрабаты­вать окончательно с одной операции при не­изменной установке заготовки. Большинство традиционных слесарных операцйй, ранее осуществлявшихся при сборке узлов, эффек­тивно осуществляется на МС (например, свер­ление и нарезание резьбы в крепежных отвер­стиях).

При требованиях к точности детали, пре­восходящих точностные возможности МС на последних выполняют окончательную обра­ботку неответственных поверхностей и полу­чистовую обработку особо точных плоскостей и отверстий, оставляя минимальные припуски под последующую финишную обработку на станках других типов (например, шлифоваль­ных, алмазно-расточных, хонинговальных и ДР)-

Таблица 13.5. Основные технологические требования к многоцелевым сверлильно-фрезерно-расточным станкам

Шири­на стола станка, мм	Наи­боль­шая масса обраба­ тывае­мой детали, кг	Наи­больший размер обраба­- тывае­мой де- тали по шири­не, мм	Размеры при фрезеровании, мм							Диаметр отверстий, мм							Макси­ маль­ный диаметр отвер-­ стий при расста- чивании. мм			Диаметр отверстий при нарезании резь­бы, мм
			плоскостей и усту­пов торцовой фре­зой		отверстий и контуров конце­вой фрезой				максимальный					мини­маль­ный
			макси­маль­ный диаметр фрезы	макси­мальная глубина фрезеро­вания	диаметр отверс­тий	макси­мальная ширина фрезеро­вания	макси­мальная глубина фрезеро­вания	при сверле­нии			при рассвер- ливани и	при зенкеро- вании				минима­льный			макси­маль­ный
250-320	500	200-250	160	4	40-150	30	4	15			30	40	4		160			5			20
400-500	600	350-400	200	6	50-180	40	6	20			40	50	5		200			6			24
630-800	800	500-600	250	8	60-220	50	8	25			50	60	6		250			8			30

Таблица 13.6. Основные технологические возможности многоцелевых сверлильно-фрезерно-расточных станков

Ширина стола стан­ка, мм	Мощность главного привода, кВт	Наиболь­ший кру­тящий момент на шпинаеле, Н м	Наиболь­шее усилие подачи, кН	Грузоподъ­емность стола, кг	Верхний предел частоты вращения шпинделя, мин-1	Скорость быстрых перемеще­ний, м/мин	Наиболь­шая рабо­чая минут­ная подача, мм	Наиболь­ший диа­метр инст­румента, мм	Вмести­мость инст­рументаль­ного мага­зина	Время автомати­ческой смены инстру­мента, с
250 - 320	5 - 8	400 - 500	6 - 10	800 - 1000	2500-5000*1	10- 12	5000 - 8000	125 - 160	12 - 50	3 - 5
400 - 500	12 - 15	500 - 600	8 - 12	1000 - 1500	2000-4000"1	10 7 12	3000 - 6000	160 - 200	16 - 70	4-8
630 - 800	20 - 25	600 - 700	10- 15	1500 - 2000	1600-3500''	10 - 12	3000 - 5000	200 - 250	24- 100	6- 12