Из минералокерамических материалов, основной частью которых является оксид алюминия с добавкой относительно редких элементов: вольфрама, титана, тантала и кобальта распространена оксидная (белая) керамика марок ЦМ-332, ВО13 и ВШ-75. Она отличается высокой теплостойкостью (до 1200(С) и износостойкостью, что позволяет обрабатывать металл на высоких скоростях резания (при чистовом обтачивании чугуна – до 3700 м/мин), которые в 2 раза выше, чем для твердых сплавов. В настоящее время для изготовления режущих инструментов применяют режущую (черную) керамику марок В3, ВОК-60, ВОК-63, ВОК-71.

Режущая керамика (кермет) представляет собой оксидно-карбидное соединение из оксидов алюминия и 30-40% карбидов вольфрама и молибдена или молибдена и хрома и тугоплавких связок. Введение в состав минералокерамики металлов или карбидов металлов улучшает ее физико-механические свойства, а также снижает хрупкость. Это позволяет увеличить производительность обработки за счет повышения скорости резания. Получистовая и чистовая обработка деталей из серых, ковких чугунов, труднообрабатываемых сталей, некоторых цветных металлов сплавов производится со скоростью резания 435- 1000 м/мин без смазочно-охлаждающей жидкости. Режущая керамика отличается высоко теплостойкостью.

Оксидно-нитридная керамика состоит из нитридов кремния и тугоплавких материалов с включением оксида алюминия и других компонентов (силинит-Р и кортинит ОНТ-20). Силинит-Р по прочности не уступает оксидно-карбидной минералокерамике, но обладает большей твердостью (HRA 94-96) и стабильностью свойств при высокой температуре.

Закаленные и цементированные стали (HRC 40-67), высокопрочные чугуны, твердые сплавы типа ВК25 и ВК15, стеклопластики и другие материалы обрабатывают инструментом, режущая часть которого изготовлена из крупных поликристаллов диаметром 3-6 мм и длиной 4-5 мм на основе кубического нитрида бора (эльбор-Р, кубонит-Р, гексанит-Р). По твердости эльбор-Р приближается к алмазу (86000 Мпа), а его теплостойкость в 2 раза выше теплостойкости алмаза. Эльбор-Р химически инертен к материалам на основе железа. Прочность поликристаллов на сжатие достигает 4000-5000 Мпа, на изгиб 700 Мпа, теплостойкость – 1350-1450(С. К абразивным материалам относят электрокорунд нормальный марок 14А, 15А и 16А, электрокорунд белый марок 23А, 24А и 25А, монокорунд марок 43А, 44А и 45А. Карбид кремния зеленый марок 63С и 64С и черный марок 53С и 54С, карбид бора, эльбор, синтетический алмаз и др.

Из абразивных материалов изготовляют порошки, которые предназначены для обработки резанием в свободном и в связанном состоянии в виде абразивного инструмента (Шлифовальных кругов, брусков, шкурок, лент и др.) и паст.

Заточка резцов.

На машиностроительных предприятиях инструмент, как правило, затачивают централизованно. Вместе с тем иногда необходимо затачивать инструмент вручную.

Для ручной заточки инструмента применяют точильно-шлифовальные станки, например станок модели 3Б633, состоящий из шлифовальной головки и станины. В шлифовальную головку встроен двухскоростной электродвигатель. На выходящих концах вала ротора крепятся шлифовальные круги, которые закрываются кожухами с защитными экранами. Станок оснащается поворотным столиком или подручником для установки резца. В станине размещаются электрошкаф и панель управления. Точильно-шлифовальные станки в зависимости от назначения и размеров шлифовальных кругов можно подразделить на три группы: малые станки с кругом диаметром 100-175 мм для заточки мелкого инструмента, средние станки с кругом диаметром 200-350 мм для заточки основных типов резца и другого инструмента, крупные станки с кругом диаметром 400 мм и более для шлифования деталей и обдирочно-зачистных работ. Резцы в зависимости от их конструкции и характера изнашивания затачивают по передней, задней или по обеим поверхностям. Стандартные резцы с пластинками из твердого сплава или быстрорежущей стали наиболее часто затачивают по всем режущим поверхностям. В ряде случаев при незначительном износе резцов по передней поверхности их затачивают только по задней поверхности. При заточке на точильно-шлифовальных станках резец устанавливают на поворотный столик или подручник и вручную прижимают обрабатываемой поверхностью к шлифовальному кругу. Для равномерного изнашивания круга резец необходимо перемещать по столику или подручнику относительно рабочей поверхности круга. При заточке резца по задним поверхностям столик или подручник поворачивают на заданный задний угол и закрепляют в непосредственной близости к кругу. Резец устанавливают на столике или подручнике так, чтобы режущая кромка располагалась параллельно рабочей поверхности круга.

Переднюю поверхность резца чаще всего затачивают боковой поверхностью круга, при этом резец устанавливают на подручнике боковой поверхности. Переднюю поверхность можно затачивать и периферией круга, однако этот способ менее удобен. Резцы из быстрорежущей стали затачивают сначала по передней, затем по главной и вспомогательной задней поверхностям. При заточке твердосплавных резцов применяют такой же порядок операций, но предварительно обрабатывают задние поверхности стержня под углом, на 2-3( большим, чем угол заточки на пластинке твердого сплава.

Качество заточки зависит от квалификации рабочего, производящего заточку, и характеристик шлифовальных кругов. С увеличением усилия прижима инструмента к шлифовальному кругу возрастает производительность труда, но одновременно могут возникнуть прижоги и трещины. Обычно усилие прижима не превышает 20-30 Н. При увеличении продольной подачи вероятность образования трещин уменьшается. Обычно на точильно-шлифовальном станке устанавливают шлифовальные круги разных характеристик, что позволяет производить предварительную и окончательную заточку инструмента. При предварительной заточке твердосплавного инструмента используют круги из карбида, кремния (24А) зернистостью 40, 25, 16 и твердостью СМ2 и С1 на керамической связке (К5); окончательную заточку (при припуске 0,1-0,3 мм) выполняют на алмазных, эльборовых и мелкозернистых абразивных кругах с бакелитовой связкой. При предварительной заточке быстрорежущих инструментов применяют шлифовальные круги из электрокорунда (23А, 24А) зернистостью 40, 25, 16 и твердостью СМ1, СМ2 на керамической связке (К5). Окончательную заточку (при припуске 0,1-0,3 мм) выполняют кругами из электрокорунда (23А, 24А) или монокорунда (43А, 45А) зернистостью 25, 16 и 12 и твердостью М3, СМ1, СМ2 некерамической связке (К5). Шероховатость поверхности инструмента после предварительной заточки равна 2,5-0,63 мкм, после окончательной – 0,63- 0,1 мм по Ra. При заточке резца на мелкозернистом круге на режущей кромке его остаются неровности, которые непосредственно влияют на интенсивность изнашивания резца. Поэтому после заточки резец доводят на алмазном круге или на вращающихся чугунных дисках с применением абразивных паст. Скорость вращения алмазного круга – до 25 м/с, скорость вращения диска – 1-1,5 м/с. Резец доводят по главной задней и передней поверхностям на фаске 1,5-4 мм. Вспомогательную заднюю поверхность резца не обрабатывают.

Для получения поверхностей высокого качества (Ra=0,32(0,08 мкм) необходимо, чтобы биение доводочного диска или круга не превышало 0,05 мм, при этом вращение их должно быть направлено под режущую кромку. Перед нанесением пасты на диск его следует слегка протереть войлочной щеткой, смоченной в керосине. Слой пасты, нанесенный на диск, должен быть тонким, так как толстый слой не ускоряет процесс доводки. Доводку следует производить с легким нажимом, касаясь резцом доводочного диска без ударов. Сильный нажим не ускоряет доводку, а только увеличивает расход пасты и ускоряет изнашивание диска. Проверку углов заточки резца можно производить шаблонами и приборами. Сверла затачивают по задней поверхности, придавая ей криволинейную форму для обеспечения равных задних углов в любом сечении режущих зубьев.  Для этого сверло прижимают к шлифовальному кругу и одновременно поворачивают. Сначала затачивают поверхность около режущей кромки, а затем поверхность расположенную под большим задним углом. У твердосплавных сверл сначала затачивают пластину, а затем корпус сверла.

Станочные приспособления. Основную группу технологической оснастки составляют приспособления механосборочного производства. Приспособлениями в машиностроении называют вспомогательные устройства к технологическому оборудованию, используемые при выполнении операций обработки, сборки и контроля.

Применение приспособлений позволяет:

- устранить разметку заготовок перед обработкой, повысить ее точность;

- увеличить производительность труда на операции;

- снизить себестоимость продукции;

- облегчить условия работы и обеспечить ее безопасность;

- расширить технологические возможности оборудования;

- организовать многостаночное обслуживание;

- применить технически обоснованные нормы времени и сократить число

рабочих, необходимых для выпуска продукции.

Частая смена объектов производства, связанная с нарастанием темпов технического прогресса, требует создания конструкций приспособлений, методов их расчета, проектирования и изготовления, обеспечивающих неуклонное сокращение сроков подготовки производства.

Затраты на изготовление технологической оснастки составляют 15... 20 % от затрат на оборудование для технологического процесса обработки деталей машин или 10-24 % от стоимости машины. Станочные приспособления занимают наибольший удельный вес по стоимости и трудоемкости изготовления в общем количестве различных типов технологической оснастки.

Классификация приспособлений .

Классификацию приспособлений проводят по следующим признакам:

1.                  По целевому назначению приспособления делят на пять групп:

¾        станочные приспособления для установки и закрепления обрабатываемых заготовок на станках. В зависимости от вида обработки различают токарные, фрезерные, сверлильные, расточные, шлифовальные и другие приспособления;

¾        приспособления для крепления режущего инструмента. Они характеризуются большим числом нормализованных деталей и конструкций, что объясняется нормализацией и стандартизацией самих режущих инструментов;

¾        сборочные приспособления используют при выполнении сборочных операций, требующих большой точности сборки и приложения больших усилий;

¾        контрольно-измерительные приспособления применяют для контроля заготовок, промежуточного и окончательного контроля, а также для проверки собранных узлов и машин. Контрольные приспособления служат для установки мерительного инструмента;

¾        приспособления для захвата, перемещения и перевертывания обрабатываемых заготовок, а также отдельных деталей и узлов при сборке.

2.                  По степени специализации приспособления делят на универсальные, специализированные и специальные.

¾        Универсальные приспособления (УП) используют для расширения технологических возможностей металлорежущих станков. К ним относятся универсальные, поворотные, делительные столы; самоцентрирующие патроны.

            Универсальные безналадочные приспособления (УБП) применяются для базирования и закрепления однотипных заготовок в условиях единичного и мелкосерийного производства. К этому типу принадлежат универсальные патроны с неразъемными кулачками, универсальные фрезерные и слесарные тиски.

            Универсально-наладочные приспособления (УНП) используют для базирования и закрепления заготовок в условиях многономенклатурного производства. К ним относятся универсальные патроны со сменными кулачками, универсальные тиски, скальчатые кондукторы.

¾        Специализированные безналадочные приспособления (СБП) используют для базирования и закрепления заготовок, близких по конструктивным признакам и требующих одинаковой обработки. К таким приспособлениям принадлежат приспособления для обработки ступенчатых валиков, втулок, фланцев, дисков, корпусных деталей и др.

            Специализированные наладочные приспособления (СНП) применяют для базирования и закрепления заготовок, близких по конструктивно- технологическим признакам и требующих для их обработки выполнения однотипных операций и специальных наладок.

            Универсально-сборные приспособления (УСП) применяют для базирования и закрепления конкретной детали. Из комплекта УСП собирают специальное приспособление, которое затем разбирают, а элементы УСП многократно используют для сборки других приспособлений.

¾        Специальные приспособления (СП) используют для выполнения определенной операции и при обработке конкретной детали. Такие приспособления называются одноцелевыми. Их применяют в крупносерийном и массовом производстве.

3.                  По функциональному назначению элементы приспособлений делят на установочные, зажимные, силовые приводы, элементы для направления режущего инструмента, вспомогательные механизмы, а также вспомогательные и крепежные детали (рукоятки, сухари, шпонки). Все эти элементы соединяются корпусными деталями.

4.                  По степени механизации и автоматизации приспособления подразделяют на ручные, механизированные, полуавтоматические и автоматические.

¾        Современные приспособления - это большой класс технологических объектов, отличающихся многообразием конструкций, многокомпонентностью и иерархичностью структуры, сложной геометрией составляющих и широким диапазоном изменения размеров, различной степенью универсальности и типовности.

¾        Для авиапроизводства характерным является то, что среди большого объёма создавамых конструкций удельный вес типовых приспособлений весьма невысок. Поэтому проектирование невозможно свести только к размерным и некоторым другим расчётам. В принципе, это цельный комплекс серьёзных проблем и задач, к решению которых необходимо привлекать современные методы и средства автоматизации.

            Выбор приспособлений осуществлялся по возможности из числа стандартных или из типовых  конструкций станочных приспособлений.

            Критерием выбора является вид механической обработки, точность обработки поверхности, габаритные размеры и масса заготовки, тип станка, расположение поверхности по отношению к технологическим базам.

6.          Выбор режимов резания для станков с ЧПУ.

Режимы резания зависят от обрабатываемого материала,  от материала режущей части инструмента, от шероховатости поверхности, от ее конфигурации, от величины припуска на обработку.

Принята следующая последовательность назначения режимов резания: сначала  назначают глубину резания, затем задают величину подачи, потом скорость резания, затем скорость вращения шпинделя станка.

Расчетно-аналитическим методом  вычислим режимы резания для токарной обработки. Глубина резания назначается в зависимости от вида обработки, т.к. обработка черновая выбираем t = 3 мм. Для черновой обработки выбираем значение  подачи s = 0,3 мм/об.

Скорость резания рассчитывается по эмпирической формуле:

    Для углеродистой стали Kg=1;  sv=600; для резца nv=1,75

Knv — коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки, равен 0.8 для поковки.

Kiv — коэффициент, учитывающий вид инструментального материала, для ВК8 равен 0.4

T — время износа материала резца, для одноинструментальной обработки 30-60 мин.

Показатели степеней x, y, m и коэффициент Cv выбираем по таблицам; для подачи 0,3 мм/об и наружного продольного точения:

        Cv=350;          x=0,15;                       y=0,35;                       m=0,20.

После расчета получаем значение скорости резания 150 м/мин.

Техническое нормирование времени операций можно выполнить расчетно-аналитическим  методом. В нашем случае, в мелкосерийном производстве рассчитывается норма штучно-калькуляционного времени

         Тшт.к.= То + Тв + Ттех + Торг + Тп + Тп.з.

где   То — Основное (машинное) время, вычисляемое как отношение длины рабочего хода инструмента к подаче (в минутах) его перемещения.

        Тв — Вспомогательное время, включает в себя продолжительность всех вспомогательных ходов инструмента, включений, переключений станка, установки и снятия заготовки.

        Топ = То + Тв — операционное время.

        Ттех — Время технического обслуживания              Тмех = 0.06*Топ

        Торг —  Время организационного обслуживания     Торг= 0.06*Топ

        Тоб = Ттех + Торг — время обслуживания.

        Тп — Время регламентированных перерывов            Тп = 0.025*Топ

        Тп.з. — Подготовительно-заключительное время      Тп.з. = 60 / р = 60 / N * a,

где   р - размер партии

        N - годовая программа выпуска

        a - количество запусков партии в течении года

То = 153,8 мин

        Тв = 5 мин

        Топ = 158,8 мин

        Ттех = 9,5 мин

        Торг = 9,5 мин

        Тоб = 19 мин

        Тп = 4 мин

        Тп.з. = 60/100 * 12 = 7,2       мин

В результате получаем

        Тшт.к. = Топ + Тоб + Тп + Тп.з. = 158,8 + 19 + 4 + 7,2 = 189 мин

7.          Разработка траекторий движения режущих инструментов.