6. Проектирование технологических операций

2. Общие положения

Проектирование технологических операций (ТО) выполняется в определенной последовательности и включает следующие этапы: разработка или уточнение структуры операции и проектирование схем наладок; выбор модели станка и средств технологического оснащения(СТО); расчет режимов резания; нормирование операций; выбор средств механизации и автоматизации.

Выбор структуры операции производится на основе общих структурных схем и операций базового ТП, а также принципов концентрации и дифференциации операций.

Концентрация характеризуется объединением нескольких простых переходов в одну сложную операцию, выполняемую на одном станке. Концентрация операций осуществляется двумя способами:

• одновременной обработкой нескольких поверхностей набором инструментов, например обработка на многорезцовом токарном или на многошпиндельном сверлильном станках;

• последовательной обработкой нескольких поверхностей на одном станке, например на револьверном станке.

Концентрация операций сокращает трудоемкость обработки, уменьшает число станков и производственную площадь, но одновременно увеличивает потребность в высококвалифицированных наладчиках и требует применения более сложных станков. Применение многоинструментных станков экономично при большом выпуске деталей.

Метод дифференциации операций характеризуется расчленением технологического процесса обработки резанием на простые операции, выполняемые на большом числе станков, что характерно для условий крупносерийного и массового производства. Кроме того, этот метод обеспечивает высокую гибкость производства. При этом не следует считать дифференциацией разделение процесса на несколько операций, вызванное требованием высокой точности или малой шероховатостью поверхности. Также существует ряд переходов, которые нецелесообразно объединять с другими, так как это может привести к понижению точности и увеличению шероховатости поверхности.

На машиностроительных заводах, как правило сочетают оба принципа. Например, при обработке коленчатых валов тепловозных дизелей наряду с применением специальных станков для обработки коренных или шатунных шеек, применяют станки, выполняющие одну операцию — предварительное или окончательное шлифование коренных или шатунных шеек.

При разработке структуры ТО следует также предусматривать возможность совмещения (перекрытия) основного и вспомогательного времени, что позволяет повысить производительность.

При выборе модели оборудования уточняют следующие характеристики станка: размеры рабочей зоны; возможность достижения требуемой точности и шероховатости поверхности; соответствие мощности, жесткости и кинематических данных выбранным параметрам режима обработки; производительность и трудоемкость обработки; уровень автоматизации и безопасности труда, В том случае, если обработку, возможно, производить на двух или более разных моделях станков, производят технико-экономическое сопоставление вариантов. Модели станков выбирают по справочникам, каталогам и классификаторам металлорежущих станков [1, Т2, с. 5 - 65; 17].

Выбор технологической оснастки (приспособление, режущий и измерительный инструмент) производится на этапе уточнения содержания технологических переходов. На выбор оснастки, прежде всего, влияет тип и организационная форма производства, вид изделия и характер намеченного ТП.

При выборе приспособлений в первую очередь учитывается тип производства. Так, в единичном и мелкосерийном производстве в основном используются универсальные приспособления, а в серийном - универсальные переналаживаемые. Крупносерийное и массовое производство характеризуется применением специальных приспособлений, позволяющих резко сократить время на установку и закрепление заготовки и на снятие ее после окончания обработки[1 ,Т2,с. 66-1 10].

Выбор режущего инструмента производят с учетом метода обработки, материала обрабатываемой детали, размера и конфигурации детали, требуемого качества обрабатываемых поверхностей и программы выпуска. При выборе режущего инструмента следует ориентироваться на применение стандартного. Однако, на отдельных операциях применяют специальный и специализированный инструмент. Режущая часть инструментов изготавливается из материалов, обеспечивающих высокие скорости резания [1, Т2, с. 111 -260;4].

Выбор измерительных инструментов производят с учетом соответствия точностных характеристик инструмента (погрешности измерения) точности выполняемого размера, вида измеряемой поверхности, а также масштаба выпуска деталей. В условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства в основном применяют универсальный измерительный инструмент. В условиях крупносерийного и массового производства более целесообразно применять специальный инструмент (калибры, шаблоны), а также различные контрольно-измерительные приспособления и средства автоматического контроля [1, Т2,с. 462- 477].

Необходимо учитывать, что при разработке операции устанавливается рациональная последовательность и содержание всех переходов, включая вспомогательные.

Элементы режима резания рассчитывают или выбирают таким образом, чтобы обеспечить требуемое качество обработки при наибольшей производительности труда и наименьшей себестоимости ТО. Эти условия удается выполнить при назначении соответствующего типа и размера инструмента, материала и геометрии его режущей части, материала и состояния заготовки, типа и модели станка. Элементы режима резания назначаются в следующем порядке: глубина резания (L) , подача (S)_% скорость резания(У).

Глубина резания (мм): при черновой {предварительной) обработке назначается по возможности максимальной, равной всему припуску на обработку или большей части его; при чистовой {окончательной) обработке -в зависимости от требований точности размеров и шероховатости обработанной поверхности.

Подача (мм/об, мм/ дв. ход): при черновой обработке выбирают максимально возможную подачу, исходя из жесткости технологической системы, мощности привода станка, прочности инструмента и других ограничивающих факторов; при чистовой обработке - в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обработанной поверхности.

Скорость резания рассчитывают по эмпирическим формулам, установленным для каждого вида обработки, которые имеют общий вид:

Значения коэффициента C_ν и показателей степени, содержащихся в этих формулах (m, х, у), так же как и периода стойкости Т инструмента, применяемого для данного вида обработки, приведены в таблицах для каждого вида обработки [1, Т2, с. 111-260; 5].

Вычисленная с использованием табличных данных скорость резания учитывает конкретные значения глубины резания t, подачи s и стойкости T и действительна при определенных табличных значениях ряда других факторов. Поэтому для получения действительного значения скорости резания V с учетом конкретных значений упомянутых факторов вводится поправочный коэффициент K_ν, Тогда действительная скорость резания:

V = V_T6 ∙ K_V,

где K_ν - произведение ряда коэффициентов важнейшие из них:

K_{MV —} коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;

K_му — коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки;

K_пу — коэффициент, учитывающий качество материала инструмента).

Расчет элементов режима резания по существующим формулам производится по согласованию с руководителем проекта на две - три ТО, различные по характеру. На остальные операции они назначаются по справочной литературе[6].

Основное технологическое (машинное) время определяется аналитическим путем по формуле:

Т_о = (L_расч / S∙n)∙i, мин,

где L_расч — расчетное перемещение инструмента в направлении подачи, мм;

S — подача, мм/об (мм/дв. ход);

n — частота вращения (или число двойных ходов детали или инструмента, об/мин (да. ход/мин);

i — число проходов, необходимых на обработку.

В зависимости от вида обработки эта формула видоизменяется, сохраняя принципиальную сущность.

Все данные по нормам времени заносятся в операционные карты.