2.3. Описание контрольного приспособления

Контроль качества изделий очень важен в современном машиностроении. Применение универсальных измерительных инструментов и калибров малопроизводительно, и не всегда обеспечивает нужную точность и удобство контроля, а в условиях поточно-автоматизированного производства вообще неприемлемо.

Контрольные приспособления применяют для проверки заготовок, деталей и узлов машины.

Погрешность измерения в зависимости от назначения изделия допускают в пределах 8÷30% поля допуска на контролируемый объект.

На выбор схемы измерения большое влияние оказывает заданная производительность контроля. При 100% проверки деталей в поточном производстве время контроля не должно превышать темпа работы поточной линии.

Контрольные приспособления служат для проверки точности выполнения размеров, формы и взаимного расположения поверхностей детали. Точность контрольного приспособления в значительной степени зависит от принятого метода измерения, степени совершенствования конструкции приспособления и точности изготовления его элементов.

Активные устанавливают на станках, они контролируют детали в процессе обработки, давая сигнал на органы станка или рабочему на прекращение обработки или изменение условий ее выполнения при появлении брака.

Контрольное приспособление состоит из установочных, зажимных, измерительных и вспомогательных элементов, смонтированных на корпусе приспособления.

На установочные элементы (опоры) ставят проверяемую деталь своими измерительными базами для проведения контроля. Для установки применяют постоянные опоры со сферическими и плоскими головками, опорные пластины, а также специальные детали (секторы, кольца и т. д.) в зависимости от конфигурации детали.

Для обработки чашки применяют приспособление с активный контролем.

3. Проектирование специального инструмента

3.1. Обработка отверстий комбинированным инструментом.

Рассмотрим способ обработки отверстий в корпусных деталях комбинированным инструментом не требующим его замены так как применяемый инструмент предъявляет собой комбинацию сверла и развертки.

По исследовательским данным качество поверхности отверстий обработанных комбинированным инструментом выше чем у отверстий обработанных традиционным способом.

Применение комбинированного инструмента сокращает время вспомогательных и основных операций и следовательно снижает стоимость обработки.

Расчет режимов резанья предлагаемого варианта инструмента.

Операция 065

Агрегатная - сверлильная, оборудование: агрегатно-сверлильный станок 4-х сторонний мод.6А946

Заготовка: Чашка дифференциала левая, материал – чугун ВЧ 40

Сверлить окончательно 4 отв. Ø21,5 мм

Инструмент сверло Ø21,5 мм материал- твердый сплав ВК8

1. Определяем длину рабочего хода головки L_Р.Х , мм

(Карта С-1, стр. 66):

L_Р.Х. = L_рез + L_п + L_доп. = 18+8+9=35 мм,

Где L_рез=18мм, длинна резания

L_п =8 мм, величина подвода врезания и перебега инструмента (приложение 5 стр119)

L_доп = 9 мм, дополнительная длинна хода вызванная особенностями наладки и конфигурации детали

2. Определяем стойкости инструмента, мин (Карта С-2 стр 68):

Стойкость инструмента определяется по формуле:

Тр= Тм*λ

Тм – Стойкость в минута основного времени работы станка, Тм=140 мин

λ- коэффициент времени резания

λ=Lp/Lрх= 18/35=0,51

Тр=Тм*λ=140*0.51=71.4 мин

3. Назначение подачи суппорта на оборот шпинделя S₀ в мм/об. Справочник «Режимы резания металлов» под ред. Ю.В. Барановского.(Карта С-3 стр.69).

Определение рекомендуемой подачи S₀ =0,25 мм/об

Группа подачи III, диаметр обработки D= 21.5 мм

По паспорту станка принимаем S₀ = 0,17 мм/об.

4. Расчет скорости резания V м/мин. и число оборотов шпинделя n в минуту.(карта С-4, стр 72)

Определяем рекомендуемую скорость резания по нормативам Справочник «Режимы резания металлов» под ред. Ю.В. Барановского.

V _таб. = 20 м/мин.

При сверлении деталей из чугуна скорость резания определяется по формуле:

V = V _таб. К₁К₂К₃= 20*1,2*1,2*1=28,8 м/мин., где

V _таб.=20 м/мин- скорость резанья по таблице, группа III при отношению глубины сверления к диаметру до 3мм

К₁ =1,2.-коэффициент зависящий от обрабатываемого материала, обработка ВЧ 40 НВ 10-200, Сверло ВК8;

К₂ =1,2 – коэффициент зависящий от отношения принятой подачи к подаче, рекомендуемой картой С-3;

К₃ =1 – коэффициент зависящий от стойкости инструмента.

5. Определяем рекомендуемую частоту вращения шпинделя по формуле:

По паспорту станка принимаем n = 315 мин^-1

Рекомендуется частоту вращения шпинделя принимать по паспорту станка с приближением 10%.

Определяем действительную скорость резания по формуле:

Расчет основного машинного времени обработки:

6. Проверочный расчет по мощности резания

P_о = P_о табл. К_р = 5,5*0,65 = 3,6 кН.

Расчет мощности резания в кВт ведем по формуле:

Обработка возможна, т.к мощность электоро- двигателя привода сверлильного головки достаточна.

Применение такой технологии обработки приводит к снижению затрат более чем на 30% по сравнению с традиционными способами получения отверстий.

Схема базирования сверла.

Наиболее сложная и дорогостоящая деталь или зве­но МРС - это чаще всего металлорежущий инструмент (МРИ), расположенный в непосредственном соприкос­новении с замыкающим звеном - заготовкой в много­звенной системе технологической наладки.

Исполнительная поверхность МРИ в рабочем процес­се формирует поверхность резания (ГОСТ 25762-83 "Об­работка резанием") и создает форму и размеры обраба­тываемой поверхности заготовки с помощью кинемати­ки резания в векторном силовом поле, определяемом режимами резания, условиями рабочего процесса и кон­кретной конструкцией всей многозвенной системы.

Факторов, влияющих на состояние звеньев и всей МРС, много, поэтому в теории и практике расчетов качествен­ных показателей исходят из наиболее приемлемого по­ложения, т.е. учета доминирующих факторов, обусловли­вающих качественные показатели работы МРС в конк­ретных условиях при заданных границах допуска на оп­ределенный показатель.

Из сказанного следует, что для определения формы и размеров конкретной детали необходимо провести векторный анализ силового поля, в котором функциони­рует деталь, в том числе и МРИ, в сочетании с выбором комплекта баз.

Для анализа векторного силового поля был выбран осевой МРИ - спиральное сверло. Несмотря на слож­ность описания закономерности вращающегося силово­го поля осевого МРИ, этот вид инструмента с осевой по­дачей имеет наиболее стабильное направление потока силового поля за счет того, что векторы основных сил и моментов на рабочей поверхности МРИ (сверл, зенке­ров, зенковок, разверток, цековок, метчиков и других ин­струментов с жестким закреплением) направлены вдоль их геометрической оси, за исключением сил и моментов, образующихся в результате размерных отклонений. Од­нако непростым является вопрос о физической сущнос­ти самих векторов, направление которых бывает выбра­но условно.

Например, вектор момента импульса при вращательном движении задается, исходя из направле­ния условного вектора угловой скорости ω. Имеют ли фи­зическую, т.е. силовую сущность такого рода векторы? Оказывается, имеют, так как в сочетаниях с условными и реальными векторами изменяют направление других векторов силового поля.

У осевого МРИ вектор крутящего момента радиаль­ных пар сил направлен вдоль геометрической оси без учета погрешностей установки, то пара сип расположена строго перпендикуляр­но этой оси.

На основе анализа векторного силового поля спи­рального сверла, сделан выбор главной базы - установочной для осевого МРИ с жестким закреплением.

Разработаны новые конструкции инструмен­та и патронов. Для осевого МРИ с патроном (рис. 3.1) скры­тые базы, выраженные в явных через поверхность кону­са Морзе и представленные опорными точками I, II, III, IV в качестве двойной направляющей базы, а также опор­ными точками V, VI в качестве опорных баз (рис. 3.1, б), заменены явными базами: плоской установочной - база С; двойной опорной - база В и опорной - база Е (см. рис. 1,а).

Рассмотрим патрон для жесткого крепления сверл, зенкеров и другого осевого МРИ с закрытой базой, в ос­новном крупных размеров.

Сверло с закрытой базой по­казано на рис. 3.2, а патрон для его закрепления - на рис. 3.3. Патрон имеет конус Морзе для установки на станках отечественного производства из-за отсутствия у них вспомогательной плоской базы. Корпус 1 патрона устанавли­вается и закрепляется в шпинделе станка при точно при­гнанных поверхностях шпинделя и патрона с выверкой по биению поверхностей Б и В не более 0,005 мм. Корпус 1 соединен резьбой с гайкой 2, в гладкой части которой вставлен корпус 3 с кронштейнами, а со стороны торца гайки винтами 5 закреплена крышка-кольцо 4. На сво­бодных концах трех кронштейнов с внешней стороны ус­тановлены штыри 6 с поворотным диском 7, а с внутрен­ней стороны - точечные опоры в виде винтов со сфери­ческими головками 8, закрепленных на концах кронш­тейнов гайками 9. Как показали испытания, сферические головки патрона должны опираться на пружинящие шай­бы для равномерного распределения давления этих го­ловок на диск хвостовика осевого МРИ. В центральной расточке корпуса 1 помещен цилиндрик 11 с выступа­ющим над установочной базой (плоскостью Д) радиус­ным диском (базой Г), закрепленный в корпусе патрона винтом 10. На плоскости Д корпуса имеются три шпонки 12, а на кольцевой его выточке три упора 13. Выполне­ны также четыре отверстия 14 под ключ для завинчива­ния и свинчивания гайки с корпуса. Работает патрон следующим образом.

Хвостовик осе­вого МРИ с закрытой базой вводится в пазы между крон­штейнами при предварительном свинчивании гайки 2 с корпуса на величину 0,5-1,0 мм относительно диска ин­струмента. Диск 7 повернут по часовой стрелке до упоров 13, и хвостовик МРИ с закрытой базой свободно устанав­ливается на плоскую базу Д с вхождением радиусного диска цилиндрика в торцовую расточку и шпонок в пазы инструмента. При повороте диска 7 против часовой стрел­ки до упоров 13 три точечные опоры кронштейнов распо­лагаются над секторами диска хвостовика инструмента, предназначенными для приложения усилий зажима.

Рис. 3.1. Базовые поверхности спирального сверла: а — новой конструкции, б — традиционной конструкции: 1 - рабо­чая часть сверла диаметром d; 2 - шейка диаметром d, и длиной t, 3 - диск; 4 - радиусный буртик диаметром D на диске	Рис. 3.2. Спиральное сверло с закрытой двойной опор­ной базой В: 1 - шейка, 2 - диск

Риc.3.3. Патрон для закрепления сверла с закрытой базой

Зажим выполняется свинчиванием гайки 2 с помощью ключа, входящего цилиндрическим элементом в отверстия 14 в патроне (или в ручную) в сторону, противоположную вращению шпинделя станка. Далее поворачивается диск 7 по часовой стрелке до упоров 13, и МРИ свободно вынимается из патрона. Стабильность точности базирования и установки до­стигается сохранением качества базовых поверхностей патрона и МРИ от повреждений в работе и при транспор­тировке при такого рода конструкции. Точность двойной опорной базы у МРИ и патрона обеспечивает точность межосевых расстояний при обработке, поэтому этот вид базы лучше выполнять закрытым.

Радиусный поясок (опорные точки IV, V) в патроне на рис.3.3 и цилиндрический поясок у МРИ на рис.3.2 форми­руют двойную опорную базу. У инструмента первой конст­рукции радиусный буртик был выполнен на диске хвосто­вика, а цилиндрический поясок - в расточке патрона. За счет сочетания этих двух видов поверхностей формирует­ся двойная опорная база при определенных размерных параметрах и допусках на них.

Конструкцию сверл с плоской базой можно упростить путем удаления пазов в диске хвостовика, заменив их глу­хими отверстиями в торце диска, но для этого следует предусмотреть зажимные поворотные рычаги в патро­не. Для автоматизированного серийного производства такие конструкции патронов давно созданы, а для инди­видуального производства автор предлагает свои разра­ботки, которые решают этот вопрос при несложных кон­струкциях патрона.

Испытания сверл с плоской установочной базой в срав­нении со сверлами с конусом Морзе выявили новые, не­известные до сих пор результаты работы осевых МРИ с конусным хвостовиком. При достаточной, на первый взгляд, надежности закрепления инструмента по конусу Морзе и малом радиальном биении при установке его в шпинделе станка положение оси (геометрической и оси вращения) этого инструмента постоянно меняется, что связано с перезакреплением вследствие изменения ве­личины и направления динамических факторов в рабо­чем процессе.

Из этого следует, что крепление МРИ си­лами трения при динамических нагрузках недопустимо.

В предлагаемых автором конструкциях крепежных патронов конус Морзе оставлен как связующее звено пат­рона со станком при отсутcутствии у станка вспомогатель­ной плоской базы. Конус Морзе в этом случае выполняет­ся по номеру конуса Морзе шпинделя станка и крепится до установки в него МРИ, что позволяет не только строго выверить его положение, но и надежно (ударно-механически) закрепить патрон в шпинделе станка, предотвра­щая раскрепление в рабочем процессе. Такое положе­ние сохраняется только до создания плоской установоч­ной базы у шпинделя станка.

Сверла с плоской установочной базой изготавлива­лись по опытной технологии, так как для заточки режу­щей части инструмента от плоской базы, что определено в технологии как необходимое условие, нет

соответветствующего приспособления у станков

инструментального производства.

Опытная технология предусматривала изготовление и закрепление специальной насадки на сточенный хвостовик сверла, полученного традиционной технологией.

Безусловно, эта технология несколько сни­зила качественные параметры сверла с плоской уста­новочной базой. При определенных, принятых в методике эксперимента средствах удалось достичь практи­чески равных параметров радиального биения сверл старой и новой конструкции при установке в шпиндель станка.

Эксперименты со сверлами старой и новой конструкций ставили целью выявления стабильности положения геометрической оси сверл при различных условиях, изменении обрабатываемого материала, изменении или постоянстве установки при сверление очередного отверстия, сверлении при различной степени затупления сверл по задней поверхности и др. Приведены графики изменения положения оси сверл по величине разби­ения ∆d отверстия при сверлении стали сверлами.

Условия сверления; материал заготовки - сталь 30, сверла d = 12 ± 0,02 мм из стали Р6М5; режимы резания n= 90 мин^-1, S₀ = 0,14 мм/об, глубина 10 мм на проход; при сверлении первого отверстия имело место затупления по задней поверхности h=0.4мм, а при сверлении последнего h=1.2-1.3мм переустановки сверл, но с измерения при начальной установке, которое не превышало для обоих видов сверл 0.13—0,16 мм Как видно из графиков, стабильность положения оси сверла новой конфигурации почти в 2 раза выше стабильности положения оси сверла новой конструкции, т.е. 0,6/0,35 =1,71 раза. Векторный анализ совместно с базовым для других МРИ позволит в ряде случаев не только вид базовых поверхностей, но так же, как и в случае вектор­ного анализа осевого инструмента, получить новые све­дения, меняющие представление о характере геометри­ческих параметров и об удельном весе тех или иных по­грешностей в конструкции МРИ, в том числе и его режу­щей части.

Например, для спиральных сверл выявлен характер действия составляющей Р силы резания Р. Р создает крутящий момент на плече диаметра перемыч­ки с направлением, противоположным моментам других пар сопротивления резанию или совпадающим с направ­лением момента на шпинделе станка. Предположение, что действие Р направлено навстречу друг другу с двух зубьев, обоснованно лишь в конструкциях сверл с распо­ложением двух режущих кромок зубьев на одном диа­метре. Такие конструкции используются редко.

Анализируя теоретическую схему базирования спи­рального сверла или другой детали по конусной базиру­ющей поверхности, т.е. поверхности, где размещен комплект из трех баз, становится очевидной неверность вы­бора такого вида поверхности для обеспечения строгого направления соединяемых деталей по их осям. Двойная направляющая база, с помощью которой придается за­данное направление оси, не реализуется на такого вида поверхности из-за связей, налагаемых другими базами.

Векторно-базовый анализ для любой детали может служить обоснованием выбора рациональности ее конструкции, так как положение базовых поверхностей детали (инструмента) определяется динамикой рабочего процесса на исполнительной поверхности и в то же время создает условия для нормального ее функционирования.

Выбор конструкции сами базовых поверхностей, а так же возможно адаптивное управление их положением с изменением условий рабочего процесса машины позволяет не только обеспечить стабильность работы, но и может стать основной для дальнейшего усовершенствования конструкции элементов самой исполнительной поверхности.

Методы и устройства для удаления заусенцев после механической обработки.

В современном машиностроении наблюдается четкая тенденция к повышению точности обработки и уменьшению шероховатости поверхности. Большое значение приобретает так же внешнетоварная и декоративная отделка. В отечественной промышленности, как и в мировой, неуклонно растет объем применения точных заготовок и технологических процессов на основе минимальных припусков на обработку. Доля зачистных, шлифовальных, полировальных и других финишных методов обработки, в процессе выполнения которых окончательно формируются качественные характеристики поверхностного слоя деталей, которые в большинстве случаев и обуславливают их эксплуатационные свойства, в настоящее время неуклонно растет.

Заусенцы в металлообработке образуются при первом соприкосновении режущего инструмента и детали, в течение всей обработки, при разъединении режу­щего инструмента и детали.

На удаление заусенцев приходится от 1 до 15 % всех производственных затрат, а в некоторых случаях трудоемкость доходит до

30 % трудоемкости изготовления деталей.

Затраты на ручное удаление заусенцев у многих деталей сложной формы равны или даже превышают затраты на всю предыдущую обработку деталей. Учитывая операции зачистки поверхностей, уменьшение шероховатости, удаление окалины, подготовку поверхности с гальванопокрытия­ми, затраты еще более возрастают и в ряде случаев достигают 75 % всей стоимости.

В ряде случаев при выполнении металлорежущих операций имеется возможность предотвра­щать образование заусенцев, удалять заусенцы на последующих Проблема зачистки детали является актуальной для всех машиностроительных отраслей промышленности.

В данной работе рассмотрены некоторые вопросы механизма образования заусенцев, предот­вращение и уменьшение заусен­цев, приведены методы и обору­дование для удаления заусенцев.

Различают четыре основных вида образования заусенцев.

При первом соприкосновении инструмента и детали материал вдавливается и начинает пере­мещаться в направлении, проти­воположном движению инстру­мента — образуется заусенец входа.

В процессе механической об­работки, когда режущая кромка инструмента выходит за пределы заготовки, стружка не отрезается, а сгибается и образуется завитой заусенец, особенно при обработ­ке вязких металлов.

При отрыве стружки от обра­батываемой поверхности, при многих металлорежущих опера­циях, чаще всего при торцевом фрезеровании образуются за­усенцы отрыва.

При неполном отрезании ме­талла, при любой операции реза­ния, чаще всего при токарной обработке образуются заусенцы среза.

Уменьшить величину заусен­цев можно своевременной и качественной заточкой инструмен­та, рабочих элементов штампов изменением конструкции инструмента, последовательности и режимов обработки, измерением конструкции детали.

Например, большие заусенцы образуются при подрезке торца отливок, штамповок. Фаска или радиус, полученные при изготовлении заготовки литьем или штампов­кой, значительно уменьшают вели­чину заусенцев. Конструкция инст­рументов позволяет также умень­шить или предотвратить обра­зование заусенцев.

Так, примене­ние комбинированных инструмен­тов для одновременного растачи­вания или сверления отверстий, подрезка его торца или округле­ние кромки, снятие фаски удаля­ют одновременно и заусенцы.

Применение комбинированного сверла или зенковки исключает операцию по удалению заусен­цев на кромках верхней части просверленного отверстия.

При точении целесообразно применять схему обработки, исключающую образование заусен­цев.

Одним из путей полного устра­нения заусенцев является приме­нение электрохимической, элек­троискровой, электронно-лучевой, лазерной и др. методов обработки. Однако во многих случаях исключить полностью образование заусенцев в процессе обработки не предоставляется возможным. Методов удаления заусенцев довольно много.

Выбор метода опирается на знание принципов каждою из них и их технологических возможностей.

Все они осно­вываются на всевозможных воз­действиях на обрабатываемую деталь: гравитационных центробежных, абразивных, вибра­ционных, ультразвуковых, химических и др.

Галтовка во вращающихся барабанах применяется для зачистки

заусенцев, шлифования и полирования деталей, очистки поверхности.

Объемная виброхимическая обработка. Суть процесса виброудаления заусенцев заключается в том, что при контакте на их поверхности образуется приостанавливающая реакцию пленка, представляющая собой слой метала. При обработке пленка разрушается на острых кромках и заусенцах. После отслаивания образуется новая пленка.

Объемная виброабразиваная электорохимическая обработка. Деталь находится под комплексным электрическим, химическим, механическим воздействием.

Центобежно-планетарная обработка. Детали и абразивные частицы помещают в контейнеры, которые закреплены на вращающейся планшайбе.

Электрохимическая обработка метал удаляется под действием постоянного тока проходящему через электролитический раствор.

Из анализа способов отделочно-зачистной обработки в свободных абразивных средах видно, что каждый из них имеет те или иные преимущества и недостатки. При выборе способа отделочно-зачистной обработки для каждой конкретной детали необходимо учитывать технические требования к качеству поверхности и поверхностного слоя детали, материал, форму и конструктивные особенности детали, производственную программу выпуска, и другие факторы. В ряде случаев одна и та же деталь может быть обработана несколькими способами. Тогда выбор способа определяется исходя их технико-экономических соображений.