4. Выбор плана и методов механической обработки

Заданные форма и размеры детали, их точность, требуемая шероховатость поверхности могут быть достигнуты различными способами. Например, часто при выборе плана обработки приходится делать выбор между строганием и фрезерованием, токарно-винторезным и револьверным станками, внутренним шлифованием и развертыванием, протягиванием и долблением и т.д. Выбор оптимального варианта из числа возможных осуществляется обычно по меньшей себестоимости обработки (или даже всей детали, включая сюда выбор заготовки), с учетом наличия соответствующего технологического оборудования в планируемых условиях производства.

Методы и виды обработки выбирают для каждой поверхности детали, требующей обработку, при этом особое внимание уделяется поверхностям высокой точности размеров, шероховатости поверхности, с высокими требованиями к погрешностям форм и расположения поверхностей. Для таких ответственных поверхностей рекомендуется вначале определить окончательную обработку, обеспечивающую получение заданных требований, а затем устанавливать необходимую предшествующую обработку. Допустим, требуется обработать шейку вала с точностью ее диаметра по квалитету 6, шероховатостью R_a не ниже 0,20 мкм. Окончательной обработкой здесь может служить чистовое шлифование, которому должны предшествовать предварительное шлифование, обтачивание чистовое и черновое.

В результате подобного предварительного анализа составляется план обработки детали с указанием последовательности технологических операций, а в пределах одной операции - установов и переходов.

При этом следует руководствоваться следующими соображениями:

а) целесообразно на одной операции (одном станке) выполнять возможно большее число переходов (видов обработки), но при этом иметь в виду, что совмещение черновой и чистовой обработки в одной операции (на одном станке) допускается лишь в порядке исключения, в основном, для мелких деталей и заготовок;

б) в первую очередь обрабатываются поверхности, являющиеся технологическими базами для дальнейшей обработки: отверстие и торец - для тел вращения, обрабатываемых на оправке, торцы и центровые отверстия - для валов, обрабатываемых на центрах, базовые плоскости - для корпусных деталей и т.д.;

в) операции (переходы) черновой обработки, связанные со съемом больших слоев металла, выполняются вначале, так как при этом чаще обнаруживаются внутренние дефекты в металле, резьбонарезные и отделочные операции (переходы) выполняются последними;

г) при составлении плана и методов механический обработки следует учесть вид термообработки и точно определить его место в общей последовательности операций;

д) поверхности, имеющие высокие требования в отношении точности взаимного расположения, обрабатываются при неизменном базировании и закреплении.

5. Разработка операций

5.1. Выбор станочного оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента

При выборе станочного оборудования необходимо учитывать следующие основные факторы:

а) соответствие основных размеров станка размерам обрабатываемой детали;

б) возможность полного использования станка по мощности привода;

в) возможность полного использования станка по времени.

Паспортные данные станков, необходимые для проектирования, берутся из справочников и каталогов [7,13].

К числу основных размеров станков относятся: высота центров, наибольшее расстояние между центрами, диаметр отверстия шпинделя - у токарно-винторезных, размеры стола - у строгальных, протяжных и др.

Возможность полного использования станка по мощности определяют по наиболее энергоемкому переходу. Если мощность электродвигателя выбранного станка излишняя - выбирается станок того же типа с меньшей мощностью привода, если недостаточная - назначается станок с большей мощностью или корректируется энергоемкий режим резания в сторону уменьшения подачи или глубины.

При выборе оборудования следует также учесть, что для индивидуального и мелкосерийного производства применяют универсальные станки общего назначения, а в массовом и серийном производстве используют специальные и специализированные станки.

При разработке технологического процесса важным моментом является также подбор станочных приспособлений, упрощающих процесс обработки и повышающих ее качество. Для условий индивидуального и мелкосерийного производства наиболее эффективны универсальные приспособления: трехкулачковые (самоцентрирующие) патроны, поводковые патроны, слесарные тиски, делительные головки, цанговые патроны и др.

При обработке на токарных станках деталей нецилиндрической формы, с эксцентричными поверхностями вращения применяются четырехкулачковые патроны и планшайбы. Обработка наружных поверхностей деталей с точно обработанным центральным отверстием (втулок, маховиков, шкивов и др.) может вестись на оправках (центральных и разжимных).

Чтобы обеспечить требуемую жесткость обрабатываемой детали, длинные детали типа вал, обтачиваемые на токарном станке, при (L/D>4, где L - длина детали, D - диаметр) необходимо подпирать вращающимся центром, установленным в пиноль задней бабки, а при L/D>10 обязательно, кроме того, и применение люнетов - подвижных или неподвижных - в зависимости от применяемых скоростей резания и размеров обрабатываемых поверхностей.

Режущий инструмент должен соответствовать характеру выполняемой работы, требованиям точности, режущей способности и качества обработанной поверхности. Выбор инструмента для каждого перехода следует производить в соответствии с рекомендациями, содержащимися в справочниках [2, 7, 9, 11, 13], при этом обязательно указывается его тип, основные размеры, материал режущей части и основные его параметры.

Рассмотрим пример выбора резца. Допустим, что мы принимаем для токарной обточки проходной прямой правый резец. Материал его режущей части Т15К6 (выбран по виду обрабатываемой стали, с учётом условий резания ), державки - сталь 45, сечение державки 25x16, где высота Н определяется расстоянием от опорной поверхности резцедержателя до линии центров - у станка 16К20 Н=25 мм, ширина 16 определяется исходя из требований прочности, по выбранной подаче, длина державки 140 мм.

При выборе токарных резцов следует помнить, что их количество для операции по возможности не должно превосходить четырех (количество мест в резцедержателе), так как смена резцов в процессе обработки резко снижает производительность.

Выбор материала режущей части следует производить с учетом вида и свойств обрабатываемого материала, наличия корки, наплывов, с учетом предполагаемой скорости резания. Так, для обработки отливок из серых чугунов при наличии корки применяются пластины ВК6 и ВК8, а для обработки сталей применяются пластины Т15К6, Т5К10.

Выбор фрез определяется формой и размерами обрабатываемых поверхностей: диаметр торцовой и длину цилиндрической фрезы следует выбирать в 1,2...1,5 раза больше ширины обрабатываемой поверхности (при значительной ее ширине обработку производят в несколько проходов). Диаметр дисковой фрезы выбирают таким, чтобы глубина обрабатываемого паза была менее полуразности диаметров фрезы и оправки.

При сверлильных работах выбор режущих инструментов определяется размерами и точностью обработанной поверхности, мощностью станка. Так, небольшие отверстия - диаметром до 25...30 мм сверлятся одним сверлом после центровочного сверла, отверстия больших диаметров сверлятся последовательно двумя или более сверлами.

Для получения требуемой точности размера отверстия и шероховатости поверхности в справочниках [2, 14] приводятся рекомендуемые наборы инструментов. Так, для обработки отверстия Ø 30Н7 с шероховатостью Ra = 1,25 мкм рекомендуется двойное сверление, зенкерование и развертывание.

Вспомогательный инструмент служит для установки и крепления режущего инструмента на станках. К ним относятся державки для резцов, патроны к сверлильным станкам, борштанги - к расточным, оправки - к фрезерным и др.

Выбираемые средства контроля должны обеспечить требуемую точность измерений и достоверность контроля, низкую трудоемкость и стоимость контроля. При единичном производстве, когда размеры деталей, обрабатываемых на станке, изменяются в широком диапазоне, применяют измерительные инструменты универсального назначения: линейки, штангенциркули, кронциркули, штангенрейсмусы, микрометры, нутромеры, индикаторы, штихмассы, и др. В серийном и массовом производстве применяют специальные средства контроля - калибры и шаблоны, измерительные приспособления, приборы, автоматические устройства.