ЛЕКЦІЯ 7 Розробка маршруту механічної обробки

Вибираючи способи як остаточної, так і попередньої обробки певної поверхні, необхідно в комплексі враховувати всі вимоги точності до цієї поверхні. Досить часто буває, що частина показників точності забезпечується на передостанньому ступені обробки, а решта – на останньому. Наприклад, точність відносного розташування головного отвору в корпусній деталі може забезпечуватись на передостанній обробці – чистовому розточуванні, а точність діаметрального розміру, вимоги циліндричності і шорсткості на останній — хонінгуванні чи тонкому (алмазному) розвертуванні.

Далі визнається кількість ступенів (переходів) механічної обробки найточнішої циліндричної поверхні.

Розподіляючи загальне уточнення на співмножники (ступені обробки) слід враховувати такі рекомендації:

- для першого переходу чорнової обробки уточнення < 6;

- для проміжних переходів напівчистової обробки =3...4;

- для чистової обробки з допусками точності ІТ8 — ІТ10 =2...2,5;

- для фінішної обробки з допусками точності ІТ5 — ІТ7 =1,5...2.

Після цього потрібно визначити допуски і відповідні їм квалітети точності, що мають бути забезпечені під час виконання проміжних переходів обробки цієї поверхні.

Далі, з урахуванням знайденої кількості ступенів обробки найточнішої циліндричної поверхні, вибирають (якісно) кількості ступенів і квалітети точності проміжної обробки інших циліндричних поверхонь підвищеної точності.

Розглянемо приклад

Потрібно визначити кількість ступенів (переходів) обробки отвору в деталі типу “корпус”, а також вибрати способи обробки.

Вихідні дані

1. Отвір Ø52Н8 отримується обробкою на одній операції з одного установа. Ескіз із технічними вимогами показаний на рис. 3.

2. Заготовка — виливок в оболонкові форми 9 класу точності.

3. Допуск діаметрального розміру отвору у вихідній заготовці складає 2,0 мм.

Визначимо загальне уточнення

44.

Припустимо, що таке уточнення може бути досягнуто за три переходи механічної обробки. Приймемо:; .

Знайдемо уточнення, яке має бути забезпечене на третьому (останньому) переході

.

Визначимо розрахункові значення допусків технологічних розмірів

;

;

(ІТ8).

Отримані розрахункові значення допусків технологічних розмірів, що мають бути забезпечені на першому і другому переходах, змінимо до найближчих нормативних значень. Таким чином, приймемо остаточно: (ІТ13); (ІТ10).

Виберемо способи механічної обробки отвору. З урахуванням необхідності забезпечення жорсткої вимоги паралельності осі отвору відносно площини (0,02 мм) вибираємо як спосіб механічної обробки для усіх трьох переходів розточування (чорнове, чистове і тонке). Тонке розточування забезпечує як необхідну точність діаметрального розміру (ІТ8), так і вимоги до шорсткості поверхні (Ra 1,6).

Література − (С. 50-54) [13]; (С. 82-89) [26].

ЛЕКЦІЯ 6 Вибір технологічних баз

Одним з найвідповідальніших етапів проектування технологічних процесів механічної обробки деталі є призначення технологічних баз. Від того наскільки правильно вибрані бази залежить точність виконання розмірів заданих конструктором, правильність розміщення оброблюваних поверхонь, складність верстатних пристроїв, загальна продуктивність обробки заготовок. Основні положення, що стосуються термінології, класифікації і теорії базування приведені в [32].

Вихідними даними при виборі баз є:

- креслення деталі;

- технічні умови на її виготовлення;

- спосіб виготовлення заготовки і стан її поверхонь,

Перед вибором баз для конкретної операції необхідно чітко сформулювати задачі, які повинні бути розв’язані в результаті виконання цієї операції.

Всі питання, що вирішуються під час проектування технологічного процесу механічної обробки, тісно пов’язані між собою. Особливо це стосується вибору технологічних баз і розробки маршруту механічної обробки. Ці два етапи проектування технологічного процесу зазвичай виконуються практично одночасно.

Проектуючи технологічний процес механічної обробки спочатку вибирають чистові технологічні бази, а потім чорнові.

6.1 Вибір чистових технологічних баз

Чистові технологічні бази — це поверхні для базування деталі при виконанні більшості операцій технологічного процесу механічної обробки.

Основною задачею вибору чистових технологічних баз є мінімізації похибки базування.

Під час вибору технологічних баз слід враховувати, що за будь якої схеми базування похибка базування не впливає: на показники точності форми поверхонь (вимоги площинності, циліндричності, круглості тощо); на показники шорсткості поверхні, на точність діаметральних розмірів, а також на точність розмірів (як лінійних, так і кутових) між поверхнями, за умови, що ці поверхні обробляються з одного установа.

Вибираючи комплект баз для операцій механічної обробки, слід намагатися забезпечувати принцип суміщення технологічних і вимірювальних баз з ураховуванням таких рекомендацій:

- якщо вимірювальною базою є площина, довжина і ширина якої порівнянні із габаритними розмірами деталі, то ця площина може використовуватись як технологічна установна база;

- якщо за вимірювальну базу вибрана довга і вузька площина, то ця площина може використовуватись як технологічна напрямна база;

- якщо за вимірювальну базу вибрана вісь довгої циліндричної поверхні (l ≥ d), то ця поверхня або її вісь може використовуватись як технологічна подвійна напрямна база;

- якщо за вимірювальну базу вибрана вісь короткої циліндричної поверхні (l < d), то ця поверхня або її вісь може використовуватись як технологічна подвійна опорна база.

У будь-якому випадку за технологічні бази з найбільшою можливою кількістю опорних точок повинні вибиратися ті вимірювальні бази деталі, відносно яких задані найжорсткіші вимоги точності.

Якщо дозволяє форма деталі, то на всіх основних операціях слід використовувати один і той же комплект чистових технологічних баз, тобто дотримуватись принципу постійності баз. Наприклад, в корпусній деталі за комплект чистових технологічних баз найчастіше використовують оброблені на першій операції площина і два отвори; деталь типу “ступінчастий вал” найчастіше обробляють з установленням на більшості операцій на центрові отвори і т.п.

Розглянемо приклад вибору чистових баз (рис. 4).

Таблиця 1 — Резальтати вибору технологічних баз

Якщо ж за вибраної схеми базування похибка базування на певний розмір все ж таки виникає, то потрібно знайти кількісне значення цієї похибки і, порівнявши його з допуском на відповідний розмір, зробити висновок щодо можливості використання запропонованої схеми базування.

Література − (С. 192-207) [1], (С. 180-192) [14], (С. 89-101) [26],

(С. 27-35) [32].

6.2 Вибір чорнових технологічних баз

Чорновими технологічними базами називають поверхні вихідної заготовки, які використовуються для базування на першій операції (інколи – на першій і другій операціях) для обробки чистових баз.

Під час вибору чорнових технологічних баз може розв’язуватися одна з двох задач:

- забезпечення розмірного зв’язку між обробленими поверхнями деталі і необробленими її поверхнями (перша задача);

- забезпечення зняття мінімального рівномірного припуску з певної поверхні на першому переході її механічної обробки (друга задача).

Розв’язувати першу задачу доводиться, наприклад, у випадках, коли за умовами роботи у складальній одиниці, необроблені поверхні деталі повинні досить точно розташовуватись відносно її конструкторських баз.

Необхідність у розв’язанні другої задачі виникає, якщо за умовами роботи деталі в машині потрібно під час механічної обробки зберегти щільний однорідний шар металу на найвідповідальніших поверхнях деталі. Такими поверхнями є, наприклад, відповідні площини напрямних металорізальних верстатів.

Для розв’язання першої задачі за технологічні бази на першій операції вибирають ті необроблювані поверхні деталі, до яких лінійними розмірами або іншими вимогами відносного розташування прив’язані оброблювані поверхні. Якщо деталь правильно сконструйована, то таких розмірів має бути не більше трьох.

Розглянемо приклади.

Припустимо, що за комплект чистових баз для маршруту механічної обробки заготовки корпуса (рис. 5) вибрані площина 1 і два отвори
(2 і 3). Саме ці поверхні мають бути отримані на першій операції.

Припустимо також, що на кресленні деталі є три розміри (А, В і С), які визначають розтушування оброблених поверхонь деталі відносно необроблених. Наявність таких розмірів означає, що під час вибору чорнових баз необхідно розв’язати першу з означених вище задач.

Схема базування, що забезпечує розв’язання цієї задачі, показана на рис. 6.

Для розв’язання другої задачі за одну з технологічних баз на першій операції вибирають ту поверхню вихідної заготовки, з якої на одній з наступних операцій має бути знятий мінімальний рівномірний припуск. Важливо зауважити, що якщо ця поверхня є:

- площиною, довжина і ширина якої співставні із габаритними розмірами деталі, то ця площина обов’язково має бути вибрана за установну базу;

- довгою вузькою площиною – за напрямну базу;

- довгою циліндричною поверхнею – за подвійну напрямну базу;

- короткою циліндричною поверхнею – за подвійну опорну базу.

Розглянемо приклад розв’язання другої задачі.

Припустимо, що у відповідності зі службовим призначенням корпусної деталі (див. рис. 5) найвідповідальнішою її поверхнею є отвір 4 і саме з нього потрібно зняти мінімальний рівномірний припуск. Припустимо також, що за комплект чистових баз, як і у попередньому випадку, вибрані площина 1 і два отвори 2 і 3, які мають бути оброблені на першій операції.

Виходячи з вищевикладеного, для забезпечення знімання мінімального рівномірного припуску з поверхні отвору 4, вибираємо за технологічну подвійну напрямну базу на першій операції вісь цього отвору (рис. 7). Розташування інших баз частково розв’язує першу задачу.

Якщо всі поверхні деталі механічно обробляються, то розв’язання першої задачі взагалі не може розглядатись, бо деталь не має необроблених поверхонь; що ж стосується другої задачі, то вона може розв’язуватись у випадках, якщо форма вихідної заготовки наближена до форми готової деталі, тобто, якщо основні поверхні деталі утворюються за рахунок знімання припусків, а не напусків. Якщо ж заготовка виготовляться із сортового прокату або вільним куванням і має значні напуски, які мають бути зняті на попередній обробці, то технологічні бази на першій операції вибираються лише з міркувань забезпечення надійності встановлення у верстатному пристрої.

Література − (С. 187-192) [1].

Маршрут обробки деталі — це укрупнений план обробки заготовки, який встановлює послідовність операцій обробки різанням (механічної обробки), а також зміст і місце в плані обробки термічних, гальванічних, слюсарних та контрольних операцій.

Маршрут має обов’язково відповідати заданому типу виробництва і забезпечувати необхідну якість деталі. Таким чином, побудова маршруту обробки повинна бути підпорядкована одному з головних принципів — забезпечення виконання деталлю свого службового призначення.

Загальна послідовність обробки така:

- обробка чистових технологічних баз;

- попередня (чорнова) обробка площин, які є конструкторськими базами деталі;

- попередня (чорнова) обробка отворів, які є конструкторськими базами деталі (головних отворів);

- попередня (напівчистова) обробка площин, які є конструкторськими базами деталі;

- попередня (напівчистова) обробка отворів, які є конструкторськими базами деталі;

- обробка місцевих елементів — кріпильних поверхонь, фасок, лисок, канавок, різевих поверхонь, зубчастих вінців, шліцьових поверхонь, шпонкових пазів тощо;

- термічна обробка для забезпечення необхідних фізико-механічних показників матеріалу деталі у т. ч. — її поверхневого шару;

- остаточна (чистова) обробка площин, які є конструкторськими базами деталі;

- обробка головних отворів;

- остаточна (чистова) обробка різевих поверхонь, зубчастих вінців, шліцьових поверхонь;

- контроль точності обробки.

До важливих питань побудови маршрутів механічної обробки, який у значній мірі пов'язаний із типом виробництва і конкретними виробничими умовами, є питання ступеня концентрації і диференціації операцій.

Концентрацією (укрупненням) операцій називають поєднання декількох простих переходів в одну складну операцію.

Таким чином, технологічний процес, побудований за принципом концентрації операцій складається з невеликої кількості складних операцій і в сучасному машинобудуванні реалізується завдяки використання багатоцільових верстатів, автоматичних ліній (у т. ч. гнучких), агрегатних верстатів. Це дозволяє об’єднувати в одну операцію переходи попередньої і остаточної обробки, замінювати декілька установів одним установом і простих одноінструментальних переходів складними суміщеними переходами бугатоінструментальної і багатолезової обробки однієї або декількох поверхонь. При цьому підвищується:

- точність відносного розташування поверхонь завдяки обробці з одного установа;

- продуктивність обробки за рахунок суміщення в часі декількох переходів і, відповідно, скорочення витрат загального основного часу;

- продуктивність обробки за рахунок скорочення витрат додаткового часу (на встановлення і знімання заготовки, на заміну інструмента, на вмикання і вимикання верстата)

Крім того, скорочується тривалість виробничого циклу завдяки скороченню міжопераційного пролежування, оскільки зменшується загальна кількість операцій, а відповідно і обсяг незавершеного виробництва.

З побудовою операцій за принципом концентрації підвищуються вимоги до точності і технологічних можливостей верстатів і до кваліфікації робітників, оскільки їм доводиться виконувати як складну чистову обробку, так і попередню обробку на чорнових переходах.

Диференціацією (подрібненям) операцій називають побудову оберацій з невеликої кількості простих переходів в одну складну операцію.

Технологічний процес, побудований за принципом диференціації операцій складається зі значної кількості простих операцій.

Переваги диференціації операцій перш за все пов’язані із можливістю відокремлення складної і точної чистової обробки, яка вимагає високої кваліфікації робітників, від попередньої неточної обробки, яка може виконуватись високопродуктивними способами на відносно дешевих верстатах робітниками середньої кваліфікації.

В машинобудуванні використовуються обидва принципи побудови технологічних процесів, які вибираються технологами в залежності від конкретних умов виробництва.

У відповідності з методикою розробки й оформлення маршруту обробки, прийнятою на кафедрі ТАМ, він має бути поділений на операції, операції – на переходи. Формулювання переходів повинні відповідати ГОСТ 3.1702—79 [34].

Кожна з операцій має супроводжуватись ескізом заготовки, показаної у такому положенні, яке вона займатиме в робочій зоні верстата.

На кожному з ескізів показують схему базування і потовщеними лініями (у два рази ширшими за основні) – оброблені на цій операції поверхні. Всі конструктивні елементи, утворені на попередніх операція, показують на ескізі даної операції основними лініями.

Кількісні значення розмірів, шорсткості поверхонь та інших вимог точності на ескізах схем базування і обробки показувати не потрібно. Для наочності оброблені поверхні можуть бути пронумеровані.

Приклад оформлення таблиці маршруту обробки

Приклад оформлення таблиці маршруту обробки (розглянута лише перша операція) показаний у таблиці 2.

Таблиця 2 — Приклад оформлення таблиці маршруту обробки

Номер, назва і зміст операції	Ескіз обробки зі схемою базування	Тип і модель верстата
005 Вертикально-фрезерна з ЧПК 1. Фрезерувати площину 1 попередньо в розмір. 2. Центрувати отвори 2 і 3. 3. Свердлити отвори 2 і 3. 4. Фрезерувати площину 1 остаточно. 5. Розвернути отвори 2 і 3 попередньо. 6. Розвернути отвори 2 і 3 остаточно.		Вертикально-фрезерний з ЧПК 6Р13РФЗ

Література − (С. 80-82, С. 128-135) [26].