Структуры технологических операций

Установлению маршрута обработки предшествует выбор технологических баз Основные требования по выбору баз и мест приложения зажимных усилий:

1. Базы должны обладать достаточной протяженностью.

2. Заготовка должна занимать в приспособлении надлежащее ей положение под действием собственного веса, а не а результате приложения зажимных усилий.

3. Базовые поверхности должны быть чистыми для обеспечения однозначности базирования. Не допускается использовать поверхности со следами разъема штампов, литейных форм, остатками литниковой системы и другими дефектами.

4. С точки зрения эксплуатации детали базовые поверхности должны быть наиболее ответственными. В этом случае при их обработке на последующих операциях обеспечивается равномерность припусков и однородная поверхность.

5. С целью обеспечения правильного взаимного расположения обрабатываемых поверхностей по отношению к необработанным базами для первой операции выбирают те поверхности, которые в готовой детали должны оставаться необработанными.

6. Базы должны обеспечивать возможность обработки с одной установки максимального количества поверхностей. Это требование особенно важно при обработке деталей на станках с ЧПУ, продольно-строгальных и продольно-фрезерных станках.

7. После первой операции технологические базы должны быть заменены, т, е. дважды использовать одни и те же базы крайне нежелательно, а в большинстве случаев недопустимо.

8. Если требуется получить высокую точность обрабатываемых поверхностей относительно базовых, то последние должны быть шлифованными или чисто обработанными.

9. Заготовки в приспособлении или на столе станка устанавливают согласно схемам инструкционных карт наладки по шлифованным установочным втулкам с помощью индикатора, закрепленного на шпинделе

10. Для обеспечения точною выполнения межцентровых расстояний у двух или нескольких отверстий деталь ориентируют так, чтобы одна из осей станка совпадала с направлением выдерживаемого размера. В этом случае ликвидируется погрешность позиционирования по взаимно перпендикулярным осям, точность обработки.

Соображения, связанные с базированием, во многих случаях являются основными при установлении маршрута обработки, который должен обеспечить точность и экономичность изготовления детали. При определении последовательности обработки заготовки и структуры операций необходимо руководствоваться теми же принципами, которые используются при построении технологических процессов для обычных станков с учетом технологических возможностей станков с ЧПУ и специфики обработки на них. Учитывая большую трудоемкость подготовки числовой программы и высокую стоимость станков с ЧПУ, необходимо, чтобы технолог тщательно продумал технологический процесс и организацию работы на этих станках, добиваясь максимального экономического эффекта.

Можно придерживаться установившейся в машиностроении традиции деления механический обработки на черновую, чистовую и отделочную стадии. Однако следует учитывать, что станки с ЧПУ значительно жестче обычных, поэтому здесь возможно совмещение в одной операции черновых и чистовых переходов, что повышает эффективность использования станков. Вначале обрабатывают технологические базы затем поверхности, при обработке которых могут быть вскрыты внутренние дефекты, и поверхности с максимальными припусками. Технологический процесс должен быть построен так, чтобы все или большинство поверхностей детали были обработаны с одного установа. Такая обработка легко достигается на станках типа «обрабатывающий центр», оборудованных поворотными столами.

Учитывая, что обработка отдельных поверхностей деталей на станках с ЧПУ может осуществляться только последовательно, с целью экономии времени необходимо стремиться к максимальной концентрации элементарных переходов применением комбинированных инструментов. При концентрации переходов следует учитывать характер производства, конструкцию детали, принятую последовательность ее обработки. Поэтому с целью максимального использования технологических возможностей станков в ряде случаев обрабатывать детали эффективнее на станках с ЧПУ, специализированных по видам обработки, т. е. на фрезерных, сверлильных, расточных, шлифовальных и т. д. Например, в начале маршрутного процесса обработки корпусной детали выполняют фрезерные операции, на которых снимается большой припуск, готовятся базы под дальнейшую обработку. Такие операции целесообразно выполнять на фрезерных станках, оснащенных цикловой, позиционной или контурной системами ПУ Во избежание перегрузок фрезерование плоскостей, и особенно несплошных, целесообразно выполнять фрезами малого диаметра, обходя плоскость по контуру Переходы по обработке одинаковых отверстий под крепежные детали, если они расположены в одной плоскости и их количество не превышает 10–20 шт, необходимо выполняв на обычных сверлильных станках по кондуктора или на дешевых вертикально-сверлильных станках с ПУ, например модели 2Н118Ф2

Особое внимание при разработке маршрутного технологического процесса уделяют назначению термической обработки, пневмо- и гидроиспытаниям Переносить механическую обработку из одной части технологического процесса в другую с целью интеграции надо весьма осторожно Например, не следует объединять операции, обычно выполняемые после отжига или естественного старения, с операциями которые выполняют до термообработки Излишняя концентрация операций механической обработки может привести к деформации и браку деталей

Учитывая, что на многооперациоппых и координатно-сверлильных станках с ЧПУ отверстия обрабатывают без кондукторов и все параметры обеспечиваются точностью станка и инструмента, не следует предъявлять чрезмерно высокие требования к их точности.

При обработке отверстий в сплошном материале необходимо предусматривать технологические переходы по зацентровке будущих отверстий, выполняемые сверлами меньшею диаметра (обычно короткими спиральными сверлами Æ10–20 мм с углом при вершине 90°) или центровыми комбинированными сверлами.

При установлении последовательности обработки отверстий на станках с ЧПУ следует помимо достижения заданной точности учитывать и производительность, зависящую от времени смены инструмента, времени позиционирования и поворота стола При обработке отверстий в корпусных деталях единичными инструментами структура технологической операции может быть построена по одному из следующих принципов

1 Принцип постоянства обрабатываемых отверстий. Каждое отверстие обрабатывается полностью по всем переходам при одном позиционировании стола относительно шпинделя. После завершения полной обработки одного отверстия всеми необходимыми инструментами (путем их поочередной смены) перемещают стол или шпиндельную бабку для обработки других отверстий После завершения обработки всех отверстий на одной стороне деталь поворачивают и обрабатывают отверстия на других сторонах

2. Принцип постоянства инструмента в пределах стенки. Здесь осуществляется последовательная обработка одним инструментом группы одинаковых отверстий, расположенных в одной стенке детали, последовательным перемещением стола с деталью или шпиндельной бабки. После обработки группы отверстий одним инструментом обрабатываются в той же последовательности отверстия этой же группы другими инструментами, после обработки отверстий с одной стороны деталь поворачивается и обрабатываются отверстия на других сторонах в таком же порядке

3 Принцип постоянства инструмента в пределах детали В этом случае осуществляется последовательная обработка одним инструментом каждого из одинаковых отверстий, находящихся в различных стенках детали (за счет ее поворота) После завершения обработки одним инструментом происходит смена инструмента, и цикл повторяется

4 Принцип постоянства группы отверстий в пределах детали Последовательная обработка здесь осуществляется по первому переходу каждого из одинаковых отверстии группы, расположенных в различных стенках детали Затем другим инструментом по первому переходу последовательно обрабатываются одинаковые отверстия второй группы, расположенные в различных стенках детали, и т д. После первого перехода в этой же последовательности отверстия обрабатывают по второму переходу и т д до полной обработки детали на станке.

При выборе схемы обработки отдают предпочтение той, которая обеспечивает минимальное суммарное время на смену инструментов, повороты стола и все холостые перемещения подвижных органов станка Предварительными критериями выбора варианта последовательности обработки отверстий могут служить число позиционирований, общая длина позиционирования, число поворотов стола, число смен инструмента.

Анализ работы на станках с ЧПУ показывает, что смена инструмента и поворот стола - более сложные и длительные элементы цикла работы станка, чем позиционирование стола или шпиндельной бабки. Поэтому из экономических соображений структуру операции необходимо строить таким образом, чтобы обеспечивалось минимальное чиню смен инструментов и минимальное число поворотов стола. Однако обработку отверстий с точными межцентровыми расстояниями целесообразно выполнять всеми видами инструментов последовательно, сначала одно отверстие, а затем в таком же порядке другие Ступенчатые отверстия с повышенными требованиями к соосности отдельных ступеней следует обрабатывать с одной установки и комбинированным инструментом.

Параллельно с разработкой схемы последовательности обработки производится выбор режущего инструмента Особое внимание при выборе режущего инструмента обращается на его тип, характер обработки, наименьший диаметр и наибольшую длину обработки, материал режущей части инструмента и материал заготовки. Целесообразно на основных переходах использовать инструмент прогрессивной конструкции с многогранными неперетачиваемыми пластинками твердого сплава, которыми главным образом оснащены штатные резцы, поставляемые со станками с ЧПУ. Можно использовать нормализованный или стандартизированный режущий инструмент в соответствии с размерами установочных мест резцедержавок..

Для проектирования схемы движения режущих инструментов необходимо построить траекторию рабочих и вспомогательных перемещений инструментов при обработке основных и дополнительных поверхностей. Наибольшую сложность представляет построение рациональной траектории для многопроходной обработки, когда наибольшая допустимая глубина резания t_пр меньше припуска на черновую обработку, В этом случае черновую область заготовки разделяют горизонтальными прямыми на уровни (рис. 4.5). Разделение на уровни производится с учетом t_пр

Для этого вычисляют припуск для каждой поверхности (зоны) и определяют число ходов инструмента в зоне путем делений припуска на t_пр последующим округлением до большего целого числа. Определяют глубины черновых ходов инструмента в каждой зоне из условия, что припуск в них разделен равномерно. Затем выбирают наибольшую глубину резания, которую принимают общей для всех ходов, так как она удовлетворяет условию уменьшения глубины резания без увеличения числа ходов. Определяют ординаты уровней проходов. Черновая обработка заготовки ведется только вдоль уровней.

В результате пересечения горизонтальных уровней с вертикальными границами зон Х₁, Х₂, Х₃, вся черновая область заготовки разделяется на элементарные участки. В процессе анализа последовательности обработки этих участков производится построение траектории рабочих и вспомогательных перемещений при черновой обработке.

На рис. 4.6 приведено три варианта траектории движений режущего инструмента при черновой обработке ступенчатого валика. При варианте а траектория строится последовательно сверху вниз. В пределах уровня выбирается весь массив металла. Траектория вершины резца состоит из отрезков прямых, соединяющих точки 0–4–5–3–6–7-8–9–10–2–11–12–13–1–14–0.

Рисунок 4.5 – Разделение черновой зоны обработки на уровни	Рисунок 4.6 - Варианты траектории движений режущего инструмента

В варианте б траектория строится таким образом, что в начале цикла производится обработка участков, не включающих контур заготовки, а в конце – обработка контура заготовки. Траектория вершины резца проходит через точки 0–4–5–3–7–8 –10- 2 -11–1–12– 2–13–3–14– 0.

В варианте в траектория строится по зонам. Внутри каждой зоны последовательно выбирается весь массив металла. Траектория проходит через точки 0–4–5–6–7–8–9–2–11–1–12– 5–14–3–6–2–13–3–16–0.

Выбор рационального варианта построения траектории вершины резца для данного случая зависит от протяженности зон, длины рабочего хода, длины холостого ходя, количества уровней, расстояния между уровнями и структуры чернового контура заготовки. Путем анализа установлено что для структуры чернового контура, когда выполняется условие Y_n > Y_n-1 > Y_n-2 > Y₂ > Y₁ построение траектории по варианту б будет наиболее рациональным.