И пути повышения его эффективности

Технологический процесс механической обработки — это часть производственного процесса, связанная с последовательным изме­нением размеров и формы заготовки до превращения ее в готовую деталь. Этот процесс состоит из ряда операций, которые могут выполняться при одной или нескольких установках детали.

Часть технологического процесса по обработке одной или не­скольких деталей, выполняемого на одном рабочем месте непре­рывно до перехода к обработке следующей детали, называется операцией, а часть операции, выполняемой при одном закреплении детали,— установкой. Каждое из отдельных положений закреплен­ной детали относительно станка и режущего инструмента называ­ется позицией. Технологическая операция механической обработки выполняется за один или несколько переходов, под которыми пони­мают часть операции, выполняемой на одной обрабатываемой поверхности одним и тем же режущим инструментом при данном режиме резания (например, обточка цилиндра — один переход, подрезка торца — другой и т. д.).

Различают последовательное и параллельное выполнение пере­ходов и операций технологического процесса.

Организация работы по последовательной схеме присуща се­рийному производству. Параллельная схема технологического про­цесса обеспечивает более высокую производительность, так как обработка деталей осуществляется с одновременным выполнением ряда переходов в одной операции на многорезцовых и многошпин­дельных станках, применение которых целесообразно при значи­тельных программах выпуска изделий.

Технологический процесс механической обработки зависит от ряда факторов: формы и размеров детали, требуемой точности обработки; вида заготовок и способа их получения, программы выпуска деталей, наличного парка оборудования и др. Во всех случаях следует стремиться к нахождению оптимального варианта технологического процесса, обеспечивающего наибольшую про­изводительность при наименьшей себестоимости обработки.

При механической обработке резанием вначале проводят чер­новую или обдирочную обработку, затем чистовую и в заключение - отделочную обработку, обеспечивающую нужную точность и сте­пень шероховатости поверхности детали.

Повышение производительности при механической обработке резанием может быть достигнуто совершенствованием конструкции типовых металлорежущих станков, режущего инструмента и при­способлений, а также технологического процесса обработки на ти­повых металлорежущих станках. Кроме того, решение указанной задачи связано с совершенствованием систем управления метал­лорежущими станками, повышением степени механизации и авто­матизации процесса, улучшением организации работ, применением новых видов оборудования и способов обработки металлов.

Совершенствование режущего инструмента достигается как за счет использования новых материалов (твердых сплавов, металло-керамических) и обеспечения оптимальных его форм, так и созда­ния комбинированного инструмента и инструмента для ступенчатой обработки. Режущие инструменты из быстрорежущей стали рабо­тают при скоростях резания в 2...4 раза больших, чем инстру­менты из углеродистой стали. При оснащении инструментов пла­стинками из твердых сплавов скорость резания может быть увели­чена еще в 3...5 раз. Износостойкость минералокерамического инструмента в 2...3 раза больше, чем инструмента из твердых сплавов. При работе инструментом со ступенчатым лезвием удель­ный расход мощности в 1,9 раза меньше, а производительность процесса в 2 раза больше, чем при обычном лезвии.

При совмещении операций (черновой и чистовой обработки одной поверхности) или видов обработки резанием (сверления и зенкерования с развертыванием, резьбонарезанием, фрезерованием и др.), выполняемых комбинированным инструментом на одной рабочей позиции станка, производительность процесса значительно выше, чем при последовательной обработке несколькими типовыми инструментами.

Совершенствование технологического процесса механической обработки на типовых металлорежущих станках может быть до­стигнуто за счет правильного выбора станка, режущего, меритель­ного инструмента и приспособлений; применения интенсивных ре­жимов резания; улучшения конструкции режущего инструмента; модернизации станков и усовершенствования приспособлений; одновременной обработки несколькими инструментами; увеличения числа одновременно обрабатываемых деталей и др.

Улучшение использова­ния станков и повышение их производительности может быть достигнуто за счет сокращения затрат рабочего времени по основ­ным элементам, составляющим штучное время.

Сокращение машинного времени обработки обеспечивается по­вышением характеристик режимов резания, применением высоко­производительных инструментов и новых прогрессивных инстру­ментальных материалов, повышением технологичности деталей, уменьшением припусков на обработку, модернизацией приводов станков и т. п.

Уменьшение вспомогательного времени достигается за счет применения быстродействующих приспособлений для зажима заго­товок и систем управления станком, автоматизации процесса за­грузки и выгрузки деталей, подвода и отвода инструментов, изме­рений деталей и т. п.

Эффективный путь автоматизации единичного и серийного про­изводства — внедрение гибких производственных систем (ГПС) на базе гибких автоматизированных модулей. При внедрении ГПС улучшаются условия труда; снижается возможность появления брака в результате нарушения технологического режима; повыша­ется загрузка оборудования за счет трехсменного режима работы; улучшается управление, в частности производственно-оперативное планирование.

^ 8. Классификация металлорежущих станков

Машины, предназначенные для обработки резанием металлов, сплавов и других материалов, называются металлорежущими стан­ками. Развитие всей машиностроительной промышленности в зна­чительной степени зависит от уровня станкостроения.

Металлорежущие станки в зависимости от вида обработки де­лят на девять групп (табл.8.1), а каждую группу — на десять типов (подгрупп) в зависимости от назначения станков, их ком­поновки, степени автоматизации или вида применяемого инстру­мента.

Обозначение модели станка состоит из сочетания 3—4 цифр и букв. Первая цифра обозначает номер группы, вторая — номер подгруппы (тип станка), а последние одна или две цифры -наиболее характерные технологические параметры станка (наи­больший диаметр обрабатываемой детали, высоту центров, наи­больший диаметр сверления и т. п.). Например, 1Е116 означает токарно-револьверный одношпиндельный автомат с наибольшим диаметром обрабатываемого прутка 16 мм; 2Н125 — вертикально-сверлильный станок с наибольшим условным диаметром сверле­ния 25мм. Буква, стоящая после первой цифры, указывает испол­нение и модернизацию основной базовой модели станка.

Буква в конце группы цифр означает модификацию базовой модели, класс точности станка или его особенности. Классы точности станков: Н — нормальной, П — повышенной; В — высокой, А — особо вы­сокой точности и С — особо точные станки. Напри­мер, 16Д20П означает токарно-винторезный станок повышенной точности; 6Р13К-1 —вертикально-фрезерный консольный станок с копировальным устройством; 2Р135Ф2 — вертикально-сверлиль­ный станок с револьверной головкой, крестовым столом и с позиционной системой числового программного управления (Ф2) для сверления отверстий с наибольшим условным диа­метром 35 мм; 16К20ФЗ — токарный станок с высотой центров 20 см и контурной системой числового программного управле­ния (ФЗ).

Станки подразделяются на широкоуниверсальные, универсаль­ные (общего назначения), специализированные и специальные. Специальные и специализированные станки обозначают буквенным индексом (из одной или двух букв), присвоенным каждому заводу, с номером модели станка. Например, мод. МШ-245 - рейкошли-фовальный полуавтомат повышенной точности Московского завода шлифовальных станков.

Крупногабаритные станки (массой свыше 10000 кг) относят к группе тяжелых станков. В отдельных случаях для классифи­кации станков используют такие признаки, как количество одновре­менно работающих инструментов и позиций, расположение оси шпинделя в пространстве и др.

В соответствии с видами выполняемых операций созданы металлорежущие станки, признаки классификация которых следующие:

1. Технологический метод обработки. 2. Назначение.

3. Степень автоматизации. 4. Число главных рабочих органов.

5. Особенности конструкции. 6. Точность изготовления.

7. Масса и другие характеристики.

В соответствии с этим порядком признаков в обозначении модели станка указаны группы цифр и букв.

Группы цифр и букв в модели станка последовательно обозначают:

1. 
   Токарные, сверлильные, шлифовальные, электрофизикохимические, зубо- и резьбообрабатывающие, фрезерные, строгальные и долбежные, разрезные, разные.
2. 
   Универсальные, широкого применения, специализированные, специальные.
3. 
   Ручное управление, полуавтоматы, автоматы, станки с ЧПУ.
4. 
   Одношпиндельные, многошпиндельные, односуппортные, многосуппортные.
5. 
   Вертикальные, горизонтальные.
6. 
   Установлено 5 классов точности: Н – нормальная, П – повышенная, В – высокая, А – особо высокая, С – особо точная.

Все станки подразделяют на 10 групп в соответствии с первым признаком. Группа в свою очередь подразделяется на 10 типов, тип – на 10 типоразмеров. Резервные группы 0 и 4 отведены электроэрозионным, электрохимическим и другим новым методам обработки материалов.

Табл.8.1. Классификация металлорежущих станков

9. Методы формообразования поверхностей деталей машин
Пространственную форму детали определяет сочетание различных поверхностей.

Геометрическая поверхность представляет собой совокупность последовательных положений (следов) одно йпроизводящей линии, называемой образующей, движущейся по другой производящей линии, называемой направляющей. Например, для образования круговой цилиндрической поверхности прямую линию (образующую) перемещают по окружности (направляющей). При обработке поверхностей деталей на металлорежущих станках образующие и направляющие линии воспроизводятся комбинацией движений заготовки и инструмента, скорости которых согласованы между собой. Движения резания являются формообразующими.

^ Обработка резанием деталей машин реализует четыре метода формообразования поверхностей: метод копирования, метод следов, метод касания, метод обкатки.

Метод копирования – режущая кромка инструмента соответствует форм еобразующей линии обрабатываемой поверхности детали. Направляющая линия 2 воспроизводится вращением заготовки. Главное движение является формообразующим. Движение подачи необходимо для получения поверхности заданного размера. Метод применяется для обработки фасонных поверхностей.

Метод следов – образующая линия 1 является траекторией движения точки (вершины) режущей кромки инструмента, а направляющая линия 2 – траекторией движения точки заготовки. Движения резания являются формообразующими. Метод наиболее широко распространен при обработке резанием. Отличается невысокой производительностью.

Метод касания – образующей линией 1 служит режущая кромка инструмента, а направляющая линия 2 поверхности является касательной к ряду геометрических вспомогательных линий – траекторий точек режущей кромки инструмента в направлении подачи. Движение подачи – формообразующее.

Метод обкатки – направляющая линия 2 воспроизводится вращением заготоки. Образующая линия 1 получается как огибающая кривая к ряду последовательных положений режущей кромки инструмента относительно заготовки благодаря согласованию двух движений подачи. Скорости движений согласуются так, что за время прохождения круглым резцом расстояния L он делает один полный оборот относительно оси вращения.

Процесс обработки на станке включает этапы установки заготовки, закрепления, обработки и снятия готовой детали. При проектировании технологических операций обработки деталей на металлорежущих станках разрабатывают схемы обработки. Под схемой обработки понимают условное изображение обрабатываемой заготовки, ее установки и закрепления на станке с указанием положения режущего инструмента относительно заготовки и движений резания. Схема обработки при операции точения показана на рисунке 8.5.

Рис.8.5. Схема обработки резанием

Инструмент показывают в положении окончания обработки (при ручном управлении станком) или в исходном положении (при автоматическом управлении). Обработанную поверхность выделяют толстой линией или другим цветом. В процессе обработки на заготовке различают обрабатываемую поверхность 1, обработанную поверхность 2, и поверхность резания, образуемую режущим лезвием инструмента и являющуюся переходной зоной между обрабатываемой и обработанной поверхностями.

Лекция 9