Выбор методов и количества необходимых переходов

Обработки

Задачей любого технологического процесса механической обработки заготовки является превращение исходной заготовки в готовую деталь, к которой предъявляются требования, определяемые чертежом детали. На данном этапе разработки технологического процесса выбираются методы обработки каждой поверхности заготовки, и определяется количество необходимых переходов.

Как правило, для обработки любой поверхности возможно применение нескольких альтернативных методов. Выбор того или иного варианта обработки определяется следующими факторами:

- видом поверхности;

- требуемой точностью обработки;

- типом производства;

- степенью доступности поверхности;

- размерами поверхности;

- соотношением размеров поверхности.

Наиболее существенным фактором является вид поверхности. Для обработки наружных цилиндрических поверхностей используются: точение, круглое наружной шлифование и другие методы. Для обработки отверстий применяются: сверление, зенкерование, развертывание, растачивание и др. Обработка плоских поверхностей производится фрезерованием, строганием, плоским шлифованием и др. Специфические методы используются для обработки зубчатых, шлицевых и других фасонных поверхностей.

Чем точнее поверхность, тем более точный метод следует применять для ее обработки. Например, для обработки отверстия по 12 квалитету точности достаточно применить сверление или черновое растачивание, для обработки отверстия по 7 квалитету точности следует применять развертывание или тонкое растачивание.

В условиях массового производства используются наиболее производительные методы обработки, требующие специального оборудования и режущего инструмента. В единичном производстве такие методы окажутся экономически необоснованными. Для обработки плоской поверхности в массовом производстве возможно применение плоского протягивания. Плоское протягивание является одним из самых производительных методов, но данный метод требует применения дорогого специального инструмента. В условиях единичного или серийного производства более эффективным окажется фрезерование.

Применяемые методы обработки определяются также степенью доступности поверхности. Например, для обработки сквозной плоской поверхности 1 (рисунок 7.1) можно применить фрезерование торцовыми фрезами, для обработки уступа 2 - фрезерование концевой фрезой или строгание.

Рисунок 7.1 – Различные по доступности инструмента плоскости

 

Для обработки зубьев большого венца зубчатого блока (рисунок 7.2) применяется фрезерование червячной модульной фрезой, как наиболее производительный. Обработка меньшего венца на той же детали возможно только зубодолблением, поскольку при фрезеровании червячной фрезой нет возможности для выхода инструмента.

Рисунок 7.2 – Различные по доступности инструмента зубчатые венцы

Эффективность того или иного метода определяется размерами обрабатываемой поверхности. Так обработка отверстий небольшого размера (не более 50 мм) производится осевым инструментом: сверлами, зенкерами, развертками. Обработка отверстий большего размера обычно производится растачиванием.

В некоторых случаях на выбор метода обработки влияет соотношение размеров поверхностей. Обработка длинных и узких плоских поверхностей наиболее производительно производится строганием, а для поверхностей с примерно одинаковым соотношением длины и ширины эффективнее фрезерование.

Существующий уровень развития техники и технологии не позволяет осуществить переход от сравнительно неточной исходной заготовки к детали в результате применения единственного метода обработки. Это объясняется тем, что на процесс обеспечения точности действует множество факторов: податливость технологической системы, колебания припусков и механических характеристик обрабатываемых заготовок, размерный износ инструмента, температурные деформации, квалификация оператора и другие. В машиностроительной практике для достижения требуемой точности в настоящее время используется многостадийная обработка, то есть разделение обработки конкретной поверхности на черновую, чистовую, отделочную. При этом погрешности заготовки прогрессивно уменьшаются от одного технологического перехода к другому. Непосредственный переход от заготовки к детали возможен при применении точных заготовок и использовании современных технологических систем, обладающих высокой жесткостью и точностью. Таким образом, второй задачей, возникающей при проектировании технологии, является выбор необходимого числа технологических переходов.

В качестве исходных данных при выборе методов обработки и числа переходов выступает точность размеров исходной заготовки и точность детали. Выбор методов производится для каждой из поверхностей детали в порядке обратном процессу обработки. Выбор следует начинать с наиболее точных поверхностей. С целью уменьшения времени на выбор методов желательно сгруппировать поверхности одного вида, имеющие одинаковую точность. При выборе методов обработки и числа технологических переходов используются статистические данные по точности. Такие данные приводятся в таблицах средней или средней экономической точности обработки (приложение Б, а также [3]). В таблицах приводятся параметры точности обеспечиваемые различными методами: точность размеров, отклонения расположения и формы, шероховатость.

При выборе методов обработки необходимо руководствоваться тем, что каждый технологический переход позволяет улучшить точность на несколько квалитетов. Для черновых методов возможно увеличение точности на 3 - 4 квалитета, для чистовых и отделочных – на 1 - 2. Это объясняется влиянием на точность большего числа факторов при чистовых и отделочных переходах. Так при черновой обработке такие факторы как размерный износ, температурные деформации не оказывают на точность существенного влияния.

Сначала определяется метод, позволяющий получить конечную точность детали. При этом возможно, что требуемая точность какой-либо поверхности детали получена на стадии получения исходной заготовки. В этом случае механической обработки данной поверхности не требуется. По таблицам средней экономической точности обработки выбирают несколько методов, обеспечивающих требуемую точность. На основе качественного сравнения из этих методов выбирают один, характеризующийся наибольшей производительностью и экономичностью. При этом учитываются также тип производства, размеры поверхности и другие факторы. Если выбранный метод является черновым, то данный технологический переход будет единственным.

Если для обработки поверхности требуется более одного перехода, определяются методы обработки, предшествующие окончательному, обеспечивающие точность грубее на 1-2 квалитета. Методика выбора предшествующего перехода та же, что и для окончательного. Затем, если предшествующий метод не является черновым, выбирают метод обработки для следующего предварительного перехода. Процесс выбора продолжается до тех пор, пока выбранный метод не окажется черновым, то есть применяемым для заготовки. В качестве меры количественной оценки точности должен использоваться наиболее жесткий параметр точности поверхности.

О правильности выбранных методов обработки можно судить по изменению значений уточнений. Величина уточнения показывает, во сколько раз увеличивается точность в результате выполнения перехода. Величина уточнения определяется отношением допуска до обработки к допуску после обработки.

 

 

При правильном распределении допусков по переходам, значения уточнений не должны увеличиваться по мере выполнения переходов.

 

 

В качестве примера рассмотрим выбор методов и количества переходов для обработки отверстия диаметром 35Н6 мм в детали "втулка" (рисунок 7.3). Допуск на диаметральный размер для 6 квалитета составляет 16 мкм, а шероховатость не должна превышать R_а = 1,6 мкм. Деталь производится крупными сериями. В качестве заготовки выбрана поковка, полученная на ГКМ. Отверстие в заготовке прошивается с допуском 1600 мкм, что соответствует 16 квалитету, и имеет шероховатость R_а =50 мкм.

 

Рисунок 7.3 – Втулка

Для получения требуемой точности детали можно применить следующие методы:

1) развертывание тонкое;

2) протягивание чистовое;

3) шлифование окончательное;

4) растачивание тонкое;

5) раскатывание, калибрование, алмазное выглаживание.

Все эти методы необходимо сравнить по производительности и себестоимости.

Тонкое развертывание – метод, позволяющий обеспечить высокую производительность, но в данном случае его применить невозможно, так как отверстие ступенчатое и получить требуемую точность на всей длине поверхности невозможно. По той же причине невозможно применить протягивание, шлифование, калибрование и раскатывание.

Тонкое растачивание и алмазное выглаживание имеют примерно одинаковую производительность. Но стоимость алмазного выглаживания несколько выше. Таким образом, для достижения конечной точности следует использовать тонкое растачивание.

Достижение точности 6 квалитета указанным методом будет целесообразно только в том случае, если ему будут предшествовать предварительные переходы. Перед тонким растачиванием точность размера отверстия должна быть на 1-2 квалитета грубее. Обработку отверстия по 7-8 квалитету можно произвести следующими методами:

1) развертывание точное;

2) протягивание чистовое;

3) растачивание чистовое.

По тем же соображениям для обработки по 7-8 квалитету используется чистовое растачивание. Обработка по 7-8 квалитету будет эффективной, если ей предшествует точность отверстия грубее на 2-3 квалитета. Для обработки по 10-12 квалитету возможно применить следующие методы:

1) сверление, рассверливание;

2) зенкерование черновое прошитого отверстия;

3) развертывание нормальное;

4) протягивание черновое;

5) растачивание черновое.

Рассверливание применять нежелательно, поскольку условия работы сверла по корке неудовлетворительны. Обработка осевым инструментом – зенкерование, развертывание невозможна. Протягивание также не может быть применено, так как отверстие несквозное. Единственный метод предварительной обработки – растачивание черновое.

Таким образом, обработка отверстия диаметром 35Н6 мм может производиться следующими методами:

1) растачивание черновое (Н12, R_a =12,5);

2) растачивание чистовое (Н8, R_a =3,2);

3) растачивание тонкое (Н6, R_a =1,6).

Уточнения по переходам:

 

 

Значения уточнений не увеличиваются, что свидетельствует о правильности назначения переходов.