7. Разработка технологического маршрута изготовления детали

7.1. Достижение показателей точности и разработка маршрута

обработки отдельных поверхностей детали

При проектировании и реализации технологического процесса изготовления детали по каждому заданному на чертеже показателю точности должно выполняться условие

, (1)

т. е. полученное в партии поле рассеяния (погрешность) показателя точности не должно превышать заданное конструктором поле допуска .

Это означает, что при проектировании технологического процесса изготовления детали технолог должен по каждому заданному показа­телю точности из всего арсенала средств технологического воздей­ствия на материалы отобрать, включить в состав технологического процесса и расположить в определенной последовательности во вре­мени и пространстве такие, которые обеспечивают заданную его ве­личину.

Основными показателями точности отдельной поверхности являют­ся погрешность размера поверхности, макрогеометрические (погреш­ности формы) и микрогеометрические (шероховатость) отклонения от формы. Достижение этих показателей точности обеспечивается вы­бором и реализацией соответствующих методов получения и обра­ботки поверхности.

Как правило, деталь изготавливают в два этапа. Сначала получа­ют заготовку, которая в какой-то степени по форме и размерам при­ближается к готовой детали. Выбор того или иного метода получения заготовки, как было показано в гл. 6, определяется целым рядом ус­ловий технического и экономического характера. Чем точнее метод получения заготовки, тем для большего количества поверхностей может быть достигнуто условие

, (2)

из которого следует, что такие поверхности не требуют дальнейшей обработки и останутся на детали необработанными (их называют иногда «черными»). Однако известно, что достижение более высокой точности заготовки приводит к значительному ее удорожанию. При этом удорожание более точных заготовок может превысить эконо­мию от уменьшения объема и стоимости ее последующей обработки по сравнению с менее точными заготовками. Поэтому в большин­стве случаев при сравнении точности размеров детали и заготовки оказывается, что условие (2) не выполняется, и тогда используют второй этап изготовления детали – обработку заготовки.

Обработка заготовки заключается в съеме с ее поверхности неко­торого слоя металла, называемого припуском.

Обработка производится в технологических системах (ТС). Под технологической системой понимают динамически замкнутую систе­му, состоящую из станка, приспособления для установки заготовки, приспособления для установки рабочего инструмента, обрабатывае­мой заготовки. Например, на рис. 7 приведена схема фрезерной ТС, в которой ведется обработка на заготовке прямоугольного паза.

Рис. 7. Технологическая система для фрезерования:

1 – фрезерный станок; 2 – приспособление для установки заготовки (тиски); 3 – заготовка; 4 – приспособление для установки инструмента (оправка); 5 – инструмент (фреза)

Каждая простая ТС реализует некоторый метод обработки. Под методом обработки понимают разновидность воздействия на мате­риал детали, отличающегося подводимой в зону обработки энергией, схемой формообразования поверхности (способами создания произ­водящих линий и их взаимных движений), конструкцией (типом) ра­бочего инструмента и численными значениями параметров режимов.

Есть сложные ТС, в которых последовательно для одной заготовки или параллельно для нескольких реализуются разные методы обработки. В арсенале технологии приборостроения огромное количество ме­тодов обработки заготовок и их число постоянно пополняется новы­ми. Не менее разнообразен и многочислен парк оборудования, на котором эти методы реализуются.

При выборе методов обработки во время проектирования ТП приходится находить ответы на следующие вопросы:

• какой метод обработки и, следовательно, какую ТС применить для той или иной поверхности?

• когда однократной обработки недостаточно и требуется после­довательное применение нескольких методов обработки?

• как определить необходимую и достаточную последователь­ность методов обработки, называемую маршрутом обработки поверхности?

Каждый метод обработки используется для улучшения показателей точности поверхности после ее обработки. Для выбора того или иного метода технолог должен знать его технологические возможности.

Под технологическими возможностями метода обработки пони­мают, во-первых, характеристику заготовки, для обработки которой может быть рационально применен этот метод, и, во-вторых, дости­гаемые при его использовании показатели точности обрабатываемой поверхности.

С точки зрения достижения показателей точности детали работа технологической системы может быть описана схемой, представлен­ной на рис. 8.

Рис. 8. Схема работы технологической системы с точки зрения достижения показателя точности детали А_дет

В результате обработки заготовки в технологической системе ее размер , рассеянный по полю , должен трансформироваться в размер детали со значительно меньшим полем рассеяния . Именно это умень­шение поля рассеяния размера (показателя точности) и составляет смысл и цель любой обработки и может быть описано соотношением

где – уточнение технологической системы, которое показывает, во сколько раз может быть уменьшено поле рассеяния размера заго­товки после ее обработки.

Уточнение является важнейшей характеристикой любой тех­нологической системы. Величина уточнения для большинства техно­логических систем составляет = 2...4. Различают проектное и фак­тическое уточнение. Под проектным понимают отношение допусков соответствующих размеров поверхности на заготовке и на детали:

Проектное уточнение характеризует задачу будущего маршрута получения заданной поверхности из принятой заготовки.

На основании вышеизложенных положений рассмотрим дей­ствия технолога по достижению заданных показателей точности в проектируемом технологическом процессе обработки детали. Пред­метом рассмотрения будут те поверхности, для которых условие (2) не выполняется, т. е. , и заданная точность может быть достигнута лишь обработкой заготовки и уменьшением в ре­зультате ее выполнения погрешности заготовки до величины, не превышающей заданный допуск размера детали

Методически выбор маршрута обработки поверхности детали це­лесообразно проводить в следующей последовательности:

1. Вначале рекомендуется провести нумерацию всех поверхностей детали, предлагаемой для изготовления. Вариант нумерации поверх­ностей детали – противовеса, взятого в качестве примера иллюстрации рассматриваемой методики выбора маршрута обработки поверхностей, представлен на рис. 9. Данная деталь включает 22 поверхности, все поверхности подлежат обработке. Заготовка – отливка, получаемая литьем в металлические формы (I класс точности). Тип производ­ства – серийный. Рекомендуемый тип оборудования – универсаль­ное, специализированное.

1. Неуказанные фаски 1х45°

2. Неуказанная глубина канавок 0,5 мм

3. Неуказанные предельные отклонения – по Н14,

Рис. 9. Противовес

2. Затем для каждой обрабатываемой поверхности на основе ана­лиза конструкции и размерного описания детали, выполненного в п. 2, уточнить и занести в таблицу сведения о точности исходной заготовки, о точности и шероховатости готовой детали.

3. Исходя из данных о точности исходной заготовки и готовой де­тали, по каждой из поверхностей рассчитать требуемую величину уточнения, которую необходимо обеспечить в результате обработки, по формуле

где точность заготовки; – точность поверхности гото­вой детали; i – порядковый номер поверхности.

В соответствии с соотношением (3) для приведенного на рис. 9 противовеса расчетные проектные величины уточнения маршрутных технологических процессов обработки поверхностей составят:

Порядковый номер поверхности
1	1150	100	11,5
4	1000	40	25
6	1000	870	1,15
8	870	40	21,5
16	870	54	16,1

4. Выбрать методы окончательной обработки поверхностей, обес­печивающих получение требуемой точности и шероховатости. Для выбора методов окончательной обработки поверхностей можно вос­пользоваться, рекомендациями для выбора методов обработки поверхностей или использовать данные о точности обра­ботки деталей на станках, приведенные в справочной литературе [3]. Метод окончательной обработки выбирается таким образом, чтобы технологические возможности его обеспечивали получение требуемых параметров качества поверхности .

Так, анализ показателей точности поверхностей противовеса по­зволил на основе данных [3] выбрать в качестве оконча­тельной обработки поверхностей следующие методы:

• для поверхности 1 – чистовое точение, соответствующее чистовому этапу обработки и обеспечивающее при

• для поверхности 4 – тонкое алмазное точение, соответствующее чистовому этапу обработки и обеспечивающее при ;

• для поверхности 6 – черновое торцевое точение, соответствую­щее черновому этапу обработки и обеспечивающее при ;

• для поверхности 8 – нарезание резьбы произвести после предварительного чистового растачивания, соответствующего чистовому этапу обработки и обеспечивающего при ;

• для поверхности 16 – чистовое растачивание, соответствующее чистовому этапу обработки и обеспечивающее при

Аналогичным образом выбираются методы окончательной обработ­ки других поверхностей. Чистовому этапу обработки может предшествовать получистовой этап, если точность поверхности после черновой обработки не соответствует входным требованиям метода окончательной обработки. Этапы механической обработки могут прерываться этапами термической и химико-термической обработки. Предпочтение отдается токарным методам обработки, поскольку рассматриваемая в ка­честве примера деталь – противовес – относится к типу деталей тела вращения, обработку которых рационально осуществлять на то­карных станках с ЧПУ.

5. Далее следует, используя таблицы экономической точности, наметить маршруты обработки поверхностей, а с учетом точности, достигаемой на каждом переходе, включенном в маршрут, определить величину уточнения выбранного маршрута тех­нологического процесса обработки поверхности и сравнить его с ве­личиной, рассчитанной в пункте 3. Величина уточнения выбранного маршрута обработки поверхности определяется как произведение уточнений технологических систем, включенных в маршрут:

где т — номер перехода обработки поверхности; – уточнение технологической системы, обеспечивающей реализацию конкретного метода обработки, включенного в маршрут обработки поверхности.

Маршрут обработки поверхности считается приемлемым и обес­печивает достижение заданного показателя точности, если соблюда­ется условие

(5)

Рассмотрим обеспечение условий (4), (5) на примере противовеса (см. рис. 9). Так, для поверхности 1 заданная точность реализуется на чистовом этапе обработки детали. В технических требованиях на эту деталь требования, предус­матривающие необходимость проведения химико-термической и термической обработки, отсутствуют. Это позволяет для обработки поверхности 1 наметить следующий маршрут:

1. черновое обтачивание, обеспечивающее, по данным [3], , при этом величина уточнения технологической системы, применяемой для выполнения этого перехода,