II . Операции механообрабатывающего

Производства

Характеристика мелкосерийного производства

В зависимости от широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий современное производство подразделяется на единичное, мелкосерийное, серийное, крупносерийное и массовое. Определение типа производства от объема выпуска изделий представлено в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Ориентировочные данные для определения типа производства

Производство	Число обрабатываемых изделий одного типоразмера в год
Производство	Тяжелых (массой более 100 кг)	Средних (массой 10…100 кг)	Легких (массой до 10 кг)
Единичное	до 5	до 10	До 100
Мелкосерийное	5…100	10…200	100…500
Серийное	100…300	200…500	500…5000
Крупносерийное	300…1000	500…5000	5000…50000
Массовое	> 1000	> 5000	> 50000

Мелкосерийное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление которых выполняется нерегулярно.

На рабочих местах в мелкосерийном производстве выполняют разнообразные операции на универсальном технологическом оборудовании (в том числе и с ЧПУ) с использованием универсальной, унифицированной и стандартной технологической оснастки (универсально-сборные станочные приспособления (УСП), тиски и патроны для крепления деталей, угольники, прихваты, и т. п.; стандартные резцы, сверла, фрезы, плашки, метчики, шлифовальные круги и т. п.; универсальные измерительные средства: штангенинструмент, микрометры, нутромеры и т.п.).

Исходные заготовки – простейшие (литье в землю, прокат, поковки), с малой точностью и большими припусками. Требуемая точность изготовления детали достигается методом пробных проходов. Взаимозаменяемость деталей и узлов во многих случаях отсутствует, широко применяется пригонка по месту. Специальную оснастку применяют в редких случаях, когда без нее изготовление деталей невозможно. Универсальность выполнения работ требует высокой квалификации рабочих. Технологическая документация сокращенная и упрощенная, технологическая подготовка минимальная.

Важнейшей особенностью мелкосерийного производства является большая номенклатура изготавливаемых изделий. Для производства изделий используется, в основном, неавтоматизированное оборудование – металлорежущие станки. В последние годы все чаще в мелкосерийном производстве применяются станки с ЧПУ, которые позволяют изготавливать более сложные детали, например, с криволинейной образующей.

Технологическая подготовка производства

За последние годы в промышленности стало широко применяться различное высокопроизводительное, но дорогостоящее оборудование: станки с ЧПУ, ЭВМ и др., значительно повысился удельный вес основных фондов. Эти обстоятельства обязывают сократить сроки их окупаемости и обеспечить их полную загрузку. Большую роль в решении этой задачи играет научно организованная техническая подготовка производства, включающая конструкторскую, технологическую и организационную подготовку.

Технологическая подготовка производства (ТПП) предназначена для обеспечения технологической готовности предприятия к производству изделий заданного качества в соответствии с заданными технико-экономическими показателями, устанавливающими высокий технический уровень производства, минимальные временные, трудовые и материальные затраты. Это значит, что ТПП должна обеспечить мобильность изменения производства при изменении программы выпуска и освоении новых видов изделий, высокую производительность труда. Достигается это совершенствованием действующего или организацией нового производства.

Технологическая подготовка производства включает обеспечение технологичности конструкции изделия; проектирование технологических процессов и средств технологического оснащения; расчет технически обоснованных материальных и трудовых нормативов; необходимого числа оборудования и производственных площадей; внедрение технологических процессов и управление ими в производстве.

Организация и управление технологической подготовкой производства регламентируется стандартами ЕСТПП. Стандарты ГОСТ 14.001–73, ГОСТ 14.002–73 предусматривают применение типовых технологических процессов, переналаживаемой оснастки, агрегатно-модульного переналаживаемого оборудования, средств автоматизации инженерно-технических работ. ЕСТПП взаимосвязана с системами разработки и постановки продукции на производство, предусматривает широкую унификацию машин и приборов, обеспечение единства измерений, классификацию и кодирование технико-экономической информации, документации (ЕСКД, ЕСТД) [22].

Эффективность машиностроительного производства во многом определяется эффективностью технологической подготовки производства.

В настоящее время наметились следующие тенденции интенсификации ТПП:

· внедрение новых высокотехнологичных методов изготовления продукции;

· применение наукоемких CAD/CAM систем как для технической, так и для технологической подготовки производства;

· внедрение методов технологической унификации.

В зависимости от степени автоматизации мелкосерийного производства и вида выпускаемой продукции выбирается оптимальный способ интенсификации технологической подготовки производства.

Механообработка

Механообработка является одним из самых распространенных способов изготовления машиностроительной продукции.

Обработка металлов резанием – это процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла в виде стружки для получения необходимой геометрической формы, точности размеров, взаимного расположения поверхностей и шероховатости поверхностей детали. Чтобы срезать с заготовки слой металла, необходимо режущему инструменту и заготовке сообщить относительные движения. Инструмент и заготовку устанавливают и закрепляют в рабочих органах металлорежущих станков, обеспечивающих эти относительные движения: в шпинделе, на столе, в револьверной головке. Движения рабочих органов станков подразделяются на движения резания, установочные и вспомогательные. Движения, которые обеспечивают срезание с заготовки слоя металла или вызывают изменение состояния обработанной поверхности заготовки, называют движениями резания. К ним относятся главное движение и движение подачи. За главное принимают движение, определяющее скорость деформирования и отделения стружки, за движение подачи – движение, обеспечивающее врезание режущей кромки инструмента в материал заготовки. Эти движения могут быть непрерывными или прерывистыми, а по своему характеру вращательными, поступательными, возвратно-поступательными. Скорость главного движения обозначают V, величину подачи – S. Движения, обеспечивающие взаимное положение инструмента и заготовки для срезания с нее определенного слоя материала, называют установочными. К вспомогательным движениям относят транспортирование заготовки, закрепление заготовок и инструмента, быстрые перемещения рабочих органов станка и др.

Кинематика резания [42]

С геометрических позиций задача обработки резанием сводится к получению с заданной точностью поверхностей того или иного вида. Кроме того, необходимо сделать выбор режущего инструмента надлежащей конструкции и обеспечить правильное его расположение относительно заготовки, а затем создать относительное движение лезвий инструмента и заготовки по определенным траекториям. При этом в зависимости от вида режущего инструмента и формы указанных траекторий оказываются заданными форма и размеры поперечного сечения слоя материала, которые могут быть как постоянными, так и переменными во времени. В свою очередь, параметры этого сечения определяют величину и характер силовой и тепловой нагрузки на лезвие, а через них и точность воспроизведения заданной поверхности. С указанными кинематическими факторами связаны и геометрические параметры (рабочие углы) лезвия, которые зависят не только от способа заточки лезвия, но также от взаимного расположения инструмента и заготовки и соотношения скоростей их движений. Основные закономерности процесса резания удобно рассматривать на процессе продольного точения. Роль инструмента при продольном точении выполняет проходной токарный резец (рис. 2.1). Его режущий клин (лезвие) образован тремя рабочими гранями 1, 2, 3. Грань 1, по которой скользит образующаяся стружка, называется передней гранью (поверхностью). Две другие, контактирующие с вновь образованной поверхностью заготовки, называются задними гранями (поверхностями): главной 2 и вспомогательной 3. Линии пересечения задних поверхностей с передней называются главной 4 и вспомогательной 5 режущими кромками.

При продольном точении (рис.2.2) относительное движение инструмента и заготовки слагается из двух движений: вращения заготовки вокруг

ее собственной оси с угловой скоростью n оборотов в единицу времени и поступательного движения инструмента в направлении, параллельном оси заготовки. Первое из этих движений называется главным движением резания, второе – движением подачи.

В результате обработки с заготовки снимается припуск в виде кольца толщиной t. Исходную заготовку называют обрабатываемой, а получившуюся поверхность – обработанной. Параметр t измеряется по нормалям к указанным поверхностям и называется глубиной резания. Винтовая поверхность, образуемая режущей кромкой инструмента при его движении относительно заготовки, называется поверхностью резания.

Окружная скорость главного движения резания называется скоростью резания. Результирующая скорость резания Vе относительного движения инструмента и заготовки является векторной суммой скоростей V и S:

Ve = V + S.

Плоскость, в которой лежат векторы V, S и Ve, параллельна координатной плоскости XZ и называется рабочей Ps плоскостью.

Для облегчения расчета, заточки и измерения геометрических параметров лезвия инструмента стандартом установлены специальные системы прямоугольных координат и координатных плоскостей. Предусмотрено три таких системы координат: статическая (ССК), кинематическая (КСК) и инструментальная (ИСК).

Статическая система координат ориентирована по вектору скорости резания V, параллельно которому направлена ось Z. При продольном точении две другие оси направлены соответственно: параллельно (ось Х) и перпендикулярно (ось Y) оси заготовки (рис. 2.2).

Кинематическая система координат ориентирована по вектору результирующей скорости Ve (ось Z). Направление двух других осей при этом выбирают в зависимости от поставленной задачи. Координатная плоскость XY перпендикулярна вектору скорости V (ССК) или Ve (КСК) называется, соответственно основной статической или основной кинематической плоскостью (Рv).

Если статическая и кинематическая системы координат связаны с параметрами относительного движения инструмента и заготовки, то инстру-ментальная система координат (ИСК) связана непосредственно с инструментом, а именно, с поверхностями, по которым инструмент базируют при его установке или заточке. Для проходного резца (рис. 2.1) такой поверхностью является плоскость его основания, которая и исполняет роль основной инструментальной плоскости. Ось Z направлена ей перпендикулярно. В рассматриваемом случае продольного точения статическая система координат совпадает с инструментальной (рис. 2.2)

К геометрическим параметрам лезвия инструмента относятся углы, определяющие относительное расположение его рабочих поверхностей, радиусы криволинейных режущих кромок, размеры фасок и ленточек и т.п. Значения любого из названных параметров зависят от того, в каком сечении его измеряют. Поэтому для обеспечения единого подхода к их определению взаимное расположение этих сечений (секущих плоскостей) стандартизовано (рис. 2.3). Помимо уже упоминавшейся рабочей плоскости Ps, еще есть три секущих (перпендикулярных к основной Pv) плоскости:

· плоскость резания Pn, содержащая главную режущую кромку;

· главная секущая плоскость Pt, перпендикулярная плоскости резания;

· вспомогательная секущая плоскость P₁, перпендикулярная проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

Углы инструмента оказывают существенное влияние на процесс резания и качество обработки.

Главный передний угол γ (рис. 2.4) измеряют в главной секущей плоскости между основной плоскостью и передней поверхностью. Передний угол оказывает большое влияние на процесс резания. С увеличением переднего угла уменьшается деформация срезаемого слоя, так как инструмент легче врезается в материал, при этом снижается сила резания и расходуемая мощность. Одновременно улучшаются условия схода стружки, и качество обработанной поверхности улучшается. Чрезмерное увеличение угла γ приводит к снижению прочности главной режущей кромки, увеличению износа вследствие выкрашивания, ухудшению отвода тепла из зоны резания. При обработке деталей из хрупких и твердых материалов для повышения стойкости резца и улучшения отвода тепла следует назначать меньшие значения угла γ, в отдельных случаях даже отрицательные. При обработке деталей из мягких и вязких материалов передний угол увеличивают.

Главный задний угол α измеряют (рис. 2.4) в главной секущей плоскости между задней поверхностью инструмента и плоскостью резания. Наличие угла α уменьшает трение между главной задней поверхностью инструмента и поверхностью резания заготовки, что уменьшает износ по главной задней поверхности.

Вспомогательный задний угол α ₁ измеряют во вспомогательной секущей плоскости между задней поверхностью и плоскостью, проходящую через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости. Наличие угла α₁ уменьшает трение между вспомогательной задней поверхностью инструмента и обработанной поверхностью.

Главный угол в плане φ

(рис. 2.5)– это угол между рабочей плоскостью и плоскостью резания. С уменьшением угла φ увеличивается угол при вершине ε, увеличивается активная длина режущей кромки, что ведет к уменьшению силы и температуры, приходящейся на единицу длины кромки. В связи с этим уменьшается износ инструмента. С уменьшением угла φ возрастает составляющая Р_y, это приводит к возникновению вибраций в процессе резания, снижающих качество обработки. При малых углах φ затруднена токарная обработка длинных валов, так как возрастает составляющая Р_y, вызывающая деформацию заготовки.

Вспомогательный угол φ₁ – угол между рабочей плоскостью и плоскостью Р₁. С уменьшением угла φ₁ шероховатость обработанной поверхности снижается, увеличивается прочность вершины резца и снижается его износ.

Угол наклона режущей кромки λ определяет наклон главной режущей кромки относительноосновной плоскости. С увеличением угла λ качество обработанной поверхности ухудшается.

В процессе резания углы α и γ меняются в зависимости от условий резания, это необходимо учитывать при разработке операций механообработки.

Деформации при резании

Обработка резанием, как и все виды обработки давлением, сопряжена с пластическим деформированием обрабатываемого материала. При обработке резанием деформированный слой сосредотачивается в удаляемом слое, превращаемом в стружку.

В зависимости от условий резания (обрабатываемого материала, геометрических параметров лезвия инструмента, режима обработки, применяемых смазочно-охлаждающих веществ и др.) формирующиеся стружки различаются по размерам и форме поперечного сечения, а также по их внутреннему и внешнему строению [42].

Различают сливную стружку,представляющую собой сплошную ленту, как правило, постоянного сечения и элементную стружку, состоящую из отдельных кусочков – элементов, размеры которого сопоставимы с толщиной среза. Суставчатая стружка является переходным типом к сливной.

Зная закон формирования типов стружки можно управлять формой стружки, что очень важно при обработке заготовок на автоматических линиях, на станках с ЧПУ и др.

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 276; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!