Большинство существующих методов выбора структуры операции основывается на размерно-точностном анализе обрабатываемой детали и логических решениях, которые закладываются в типовые рекомендации. Типовые решения обобщают опыт, накопленный при обработке деталей различных классов и размерно-точностных характеристик.
Рассмотрим несколько примеров проектирования структур разного характера операций.
На чертеже ТМ.997010-0_.НИР показан пример проектирования структуры токарной операции обработки партии ступенчатых валов на токарном станке 1К62. Решению этой задачи предшествовали: расчет припусков и межоперационных размеров, выбор условий обеспечения заданной точности обработки и, в частности, выбор метода и вида размерной наладки и наладочных средств.
Для обеспечения заданной точности ступеней I, III, V вала необходимо выполнять по два перехода – черновой при статической наладки по эталону и чистовой при наладке по пробным деталям. Статическая наладка по эталону обеспечивает регулирование резцов для получения заданных профильных размеров отдельных ступеней вала и их диаметральных размеров в пределах 12-го квалитета. Наладка по пробным деталям необходима для получения ступеней I, III, V 9-го квалитета.
В обоих вариантах структура операции строится из трех установов и одинакового числа переходов (семь черновых и три чистовых). Однако в варианте 2 длина черновых переходов меньше и выполняются они с предельно возможной для такой схеме обработки глубиной резания. В результате сокращается как основное, так и вспомогательное время. Экономия оперативного времени превышает 20%.
На чертеже ТМ.997010-0_.НИР показано проектирование в условиях мелкосерийного производства структуры расточной операции при обработке корпуса из чугуна. Заготовка литая в песчаную форму с выполненными в ее стенках отверстиями.
Размеры и конфигурация детали, размеры отверстий в ее стенках позволяет проводить растачивание на горизонтально-расточном станке 2622А. Возможно как консольное растачивание оправкой, так и обработкой борштангами при установке их в шпиндель и заднюю опору. Каждая из схем растачивания может быть выполнена при различных структурах построения операции.
Растачивание консольными оправками возможно в один установ детали на одной позиции или на двух позициях с поворотом стола. При обработке борштангами одновременно растачивают два соосных отверстия.
На стадии проектирования операции для каждого отверстия выбраны две ступени обработки – черновая (ЧР) и чистовая (ЧС). В последующем при разработке условий выполнения переходов число ступеней обработки может быть уточнено.
Рассмотрим первый вариант – растачивание консольной оправкой в одну установку на одной позиции. Первой оправкой производится черновое растачивание соосных отверстий 1 и 2 (см. чертеж), а затем, после смены оправки, - их чистовая обработка. Перемещение стола и шпиндельной бабки от первой группы соосных отверстий ко второй (отверстия 3 и 4) осуществляется координатным методом. Затем последовательно двумя оправками выполняется черновое и чистовое растачивание отверстия 3 и 4.
Рассмотренная схема построения расточной операции хорошо обеспечивает заданную точность на соосность и параллельность осей двух групп отверстий. Однако необходимый при этом значительный вылет консольной оправки (при отношении l/d ³ 6) увеличивает возможность образования в балансе точности погрешностей от упругих деформаций. Возрастает так же опасность появления вибрации. Оба эти обстоятельства могут потребовать для их устранения увеличения числа проходов и снижения режимов резания.
Рассмотрим второй вариант – растачивание консольной оправкой в одну установку на двух позициях. Смена позиций осуществляется поворотом стола. Обработка каждого отверстия, так же как и в первом варианте, осуществляется в два прохода. Отверстия в каждой стенке обрабатываются последовательно, что требует восьмикратной смены консольных оправок, двух координатных перемещений стола и шпиндельной бабки для совмещения осей оправок и растачиваемых отверстий, что значительно увеличивает вспомогательное время на операцию.
Преимуществом такой структуры построения операции является высокая жесткость консольных оправок (l/d £ 3), свободный обзор обрабатываемых поверхностей. К существенным ее недостаткам относятся: значительное увеличение вспомогательного времени, как было уже сказано выше, и возможное снижение точности расположения осей соосных и сопряженных отверстий из-за увеличения числа координатных перемещений и погрешностей центрирования оправки при обработке отверстий на второй позиции. Центрирование осуществляется выверкой оси оправки по отверстию, ранее расточенному на первой позиции.
Третьим вариантом является одновременное растачивание двух соосных отверстий борштангой. В этом случае в структуре операции содержатся четырехкратная смена борштанги, а так же по одному координатному перемещению стола, шпиндельной бабки и задней опоры борштанги после обработки первой группы отверстий (1, 2) при переходе ко второй (3, 4).
Растачивание борштангой обеспечивает высокую точность соосности отверстий каждой группы. Параллельность осей двух групп соосных отверстий зависит от точности координатных перемещений стола, шпиндельной бабки и задней опоры. К недостаткам такого варианта построения структуры операции по сравнению с предыдущими относится значительное увеличение вспомогательного времени на установку и выверку борштанг.
В качестве третьего примера рассмотрим проектирование программной вертикально-сверлильной операции (см. чертеж ТМ.997010-0_.НИР).
Существует три принципиально различных схемы построения данной операции: параллельная, последовательная и смешанная.
При параллельной схеме получим следующий маршрут: зацентровка отверстий 1, 2, 3, 4; смена инструмента; сверление отверстий 4, 1, 2, 3; смена инструмента; зенкерование отверстий 3, 4, 1, 2; смена инструмента; развертывание отверстий 2, 3, 4, 1; смена инструмента. Главным недостатком данной схемы является значительная погрешность взаимного расположения отверстий из-за большого количества координатных перемещений стола станка.
При последовательной схеме маршрут обработки будет следующий: зацентровка, сверление, зенкерование, развертывание отверстия 1; зацентровка, сверление, зенкерование, развертывание отверстия 2; зацентровка, сверление, зенкерование, развертывание отверстия 3; зацентровка, сверление, зенкерование, развертывание отверстия 4. при этой схеме повышается точность расположения отверстий, так как производится малое количество координатных перемещений. Недостатком этой схемы является повышение времени автоматического цикла Тц.а .
При смешанной схеме зацентровка и сверление отверстий производится по последовательной схеме, а зенкерование и развертывание – по параллельной. При такой схеме построения операции время Тц.а больше, чем при параллельной, и меньше, чем при последовательной схеме. По точности эта схема приближается к последовательной.
Из выше приведенного видно, что отверстия обрабатываются в четыре этапа. Такой маршрут обработки необходим для получения отверстий 9 –го квалитета.
Все три схемы обработки легко осуществляются на вертикально-сверлильном станке 2Р135Ф2-1 с системой ЧПУ 2П32-3.
Рассмотренные примеры наглядно иллюстрируют влияние различных факторов механической обработки на структуру построения операций. Оптимизация этой многовариантной технико-экономической задачи требует расчетно-точностного подхода к ее решению.
Таким образом если решение будет оптимальным по такому критерию, как время обработки (штучное, оперативное), а по достигаемой точности вызывать сомнения (расточные операции), то данное решение необходимо проверить по уравнению точностного баланса.
Уравнения баланса точности сопоставляют заданные характеристики точности детали (предельные отклонения формы или расположения, допуск размера) с суммой вероятных действительных отклонений либо полей суммарных погрешностей от установки, смены позиций, размерной настройки, обработки (в том числе систематических накопленных погрешностей обработки Dсист) и окончательного контроля bDlim. При использовании подналадочных систем, в уравнение включают компенсирующее звено.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.