ПРЕДИСЛОВИЕ
Стратегия
Ускорения социально-экономического развития страны предусматривает всемерную интенсификацию производства на основе научно-технического прогресса.
Одним из действенных путей решения проблемы интенсификации производства, повышения производительности труда, ускорения социально-экономического развития, является повсеместное улучшение качества продукции.
В промышленности накоплен большой опыт управления качеством продукции различными методами: организационными, плановыми, экономическими, которые тесно взаимоувязаны между собой и только в совокупности обеспечивают высокое качество конечной продукции.
Вопросы качества продукции и производительности труда неразрывно связаны между собой, и на практике при решении конкретных вопросов совершенствовании технологий, оборудования, оснащения, механизации и автоматизации должны решаться одновременно. Точность обработки изделий в машиностроении и. методы ее достижения.
Основные погрешности при механической обработке и сборке
Качество продукции - это совокупность ее свойств, обуславливающих пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.
Свойства изделия и степень их соответствия аналогичным свойствам изделия определенного функционального назначения характеризуют его технический уровень.
В инженерной практике используются понятия абсолютный и относительный технический уровень. Понятие абсолютный технический уровень служит для количественной характеристики полезного свойства изделия. Абсолютный технический уровень характеризует качество изделия с точки зрения его технических возможностей.
Понятие относительного технического уровня используется для сравнительной оценки абсолютного технического уровня изделия. Исходя из разной базы, можно получить для одного и того же изделия разное значение его относительного уровня.
Высокое качество изделия при его изготовлении обеспечивается такими производственными факторами, как качество оборудования и инструмента, физико-химические и механические свойства материалов и заготовок, совершенство технологического прогресса, а также качество обработки и контроля.
Качество полученной после обработки детали характеризуется точностью обработки. От того, насколько точно будет выдержан размер и форма детали при обработке, зависит правильность сопряжения деталей в изделии и, как следствие, надежность изделия в целом. Так как обеспечить абсолютное соответствие геометрических размеров детали после обработки требуемым значениям невозможно, вводят допуски на возможные отклонения. Допуски принимаются в зависимости от условий работы детали в изделии. Допуск на погрешность обработки позволяет выполнять размеры сопрягаемых деталей в заранее установленных пределах. Погрешность обработки- это отклонение полученного размера детали от заданного.
Погрешность обработки является результатом смещения одного или нескольких элементов технологической системы под влиянием тех или иных факторов.
Технологическую систему характеризуют следующие основные погрешности:
Щ S у – Установки заготовок в приспособлении с учетом колебания размеров баз, контактных деформаций установочных баз заготовки и приспособления, точности изготовления и износа приспособления
Щ у – Колебания упругих деформаций технологической системы под влиянием нестабильных нагрузок, действующих с системе переменной жесткости.
Щ н – Наладки технологической системы на выдерживаемой размер.
Щ и – Износа режущего инструмента
S Щ ст – Износа станка
S Щ t – Колебания упругих объемных и контактных деформаций элементов технологической системы вследствие их нагрева при резании, трения подвижных элементов системы, изменения температуры в цехе.
Погрешности измерения обычно рассматриваются в составе погрешностей наладки, однако, при значительном их влиянии на общую погрешность данные погрешности можно рассматривать отдельно.
Погрешность Щ S y – является одной из основных величин, составляющих общую погрешность детали. Она определяется суммой погрешностей базирования и закрепления
Погрешность Щ у – возникает в результате смещения элементов технологической системы под действием сил резания и является результатом упругих деформаций заготовок, резца, инструмента, изменения величины стыковых зазоров, положения режущей кромки инструмента относительно детали.
Погрешность Щ H – При наладке приводится в рабочее состояние. Обеспечивается заданный режим обработки за счет применения сменных зубчатых колес. Зависит от погрешности регулирования положения инструмента и погрешности измерения размер.
Погрешность Щ и – Определяется величиной его удельного износа на 1000 м. пути резания: = и L / 1000, где и – износ резца за некоторый промежуток времени, L – путь резца по обрабатываемой поверхности.
Погрешность S Щ ст – Отклонения размеров, формы и расположения обработанных поверхностей возникают также в связи с неточностями станка.
Погрешность S Щ t – Нагрев станка, инструмента и детали в процессе резания, а также внешнее тепловое воздействие приводят к упругой деформации технологической системы и, как следствие, к появлению температурной погрешности.
Определение погрешностей обработки методом математической. Статистики
В процессе изготовления деталей машин качество их изготовления зависит от технологических факторов, в большей или меньшей степени влияющих на точность обработки. Часть из этих факторов является причиной систематических погрешностей, которые носят постоянный или переменный характер, Другая часть факторов, влияющих на точность обработки, является причиной случайных погрешностей, приводящих к рассеянию размеров деталей в пределах поля допуска. Случайные погрешности возникают вследствие колебания величин припусков в различных деталях, различных параметров.
Если после измерения партию деталей разбить на группы с одинаковыми размерами, и отклонениями и построить графическую зависимость, то получим кривую распределения размеров, которая характеризует точность обработки деталей. Случайные погрешности в размерах обрабатываемых деталей подчиняются закону нормального распределения, который графически изображается кривой Гаусса.
Если разбить все детали партии на группы по интервалам размеров, то средний размер детали в партии L ср равен среднему арифметическому из размеров всех деталей.
Закон нормального распределения в большинстве случаев оказывается справедлив при механической обработке заготовок с точностью 8,9 и 10 квалитетов и грубее, а при обработке по 7,8 и 6 квалитетам распределение их размеров подчиняется закону Симпсона, который графически выражается равнобедренным треугольником.
Если рассеивание размеров зависит только от переменных систематических погрешностей, то распределение действительных размеров партии обработанных заготовок подчиняется закону равной вероятности.
Закон равной вероятности распространяется на распределение размеров заготовок повышенной точности (5-6 квалитет и выше) , при их обработке по методу пробных ходов. Из-за сложности получения размеров высокой точности, вероятности попадания размера заготовки в узкие допуска становится одинаковой.
Распределение таких величин, как эксцентриситет, биение, разностенность, непараллельность, неперпендикулярность, овальность, конусообразность, и некоторых других, подчиняются закону распределения эксцентриситета (закон Релея) .
Распределение по закону Релея формируется в частности тогда, когда случайная величина R является радиус-вектором при двухмерном гауссовом распределении, т.е. если она представляет собой геометрическую сумму двух случайных величин X и Y.
Определение погрешностей в процессе обработки
При механической обработке заготовок на настроенных станках точность получаемых размеров одновременно зависит как от близких по величине и независимых друг от друга случайных причин, обуславливающих распределение размеров по закону Гаусса, так и от систематических погрешностей возникающих со временем вследствие равномерного износа режущего инструмента.
Композиция законов Гаусса и равной вероятности создает кривые распределения различной формы, зависящей от степени воздействия на конечное распределение каждого из составляющих законов. Для расчетов точности обработки заготовок при подобной композиции законов распределения удобно пользоваться функцией распределения a (t) .
Эта функция формируется законом Гаусса с его параметрами s и Lср зависящим от точности вида обработки и технологической системы, и законом равной вероятности с параметрами l =(b-a) на величину поля рассеяния которого оказывает влияние скорость и продолжительность процесса. Таким образом функция a (t) отражает не только точность, но и продолжительность процесса обработки.
Форма кривой распределения композиционной временной функции a (t) зависит от параметра l a, определяемого отношением L к среднему квадратичному s мгновенного гауссова распределения, т.е. l а =L / s.
Изложенные законы распределения размеров используются для установления надежности проектируемого технологического процесса в обеспечение обработки заготовок без брака, определения количества вероятного брака при обработке, расчета настройки станков, сопоставления точности обработки заготовок при различном состоянии оборудования, инструмента, СОЖ, и. т.д.
Качество обработки заготовок на станках с программным управлением. Системы автоматического управления точностью обработки деталей.
Обработка заготовок на станках с ПУ обеспечивает высокую степень автоматизации и широкую универсальность выполняемой обработки, требует меньших затрат времени на перестройку станка с одной операции на другую. Значительно облегчается перевод производства на новую продукцию, т. к нет необходимости конструирования и изготовления сложных приспособлений и устройств.
При использовании станков с ЧПУ повышается точность обработки вследствие исключения влияния ошибок, вызванных недостаточной квалификаций рабочих. Особенно эффективно использование станков при обработке сложных деталей со сложными ступенчатыми или криволинейными контурами.
Системы управления программными станками выполняются дискретными, смешанными и непрерывными. Системы автоматического регулирования обеспечивают высокую точность обработки.
В системе автоматического регулирования параметров обрабатываемой детали блок управления имеет два измерительных суппорта, снабженных датчиками вариации функции профиля, и один силовой, который имеет приводы поступательных движений и возвратно-поступательных перемещений. Система снабжена фильтрами, блоками задержки, сумматором, преобразователем управления возвратно-поступательным приводом.
Для одновременного автоматического увеличения точности продольного сечения система снабжена согласующим элементом, суммирующим устройством.
Применение систем автоматического управления процессом резания позволяет значительно увеличить точность обработки. Это достигается за счет компенсации влияния на точность не только силовых упругих деформаций, но и износа инструмента, увеличения производительности, обработки путем поддержания оптимальной скорости износа инструмента, расширения диапазона регулирования скорости резания, в котором точность работы не снижается.
Особенности инструмента и инструментальной оснастки для станков с ЧПУ и типа “Обрабатывающий центр “На станках с ЧПУ с автоматической сменой инструментальных блоков, состоящих из режущего и вспомогательного инструмента, применяют инструментальную оснастку, основой которой служит универсальная унифицированная подсистема вспомогательного инструмента, предназначенного для станков различных моделей.
Режущий инструмент применяют стандартный и специальный, к которому предъявляются повышенные требования по точности, жесткости, быстроте смены и наладки на размер, стойкости, стабильному стружкоотводу, надежности. Вспомогательный инструмент в основном используют сборный, который хотя и имеет немного меньшую жесткость по сравнению со сплошным, но хорошо гасит возникшие при обработке вибрации.
Стойкость инструмента, в частности размерная стойкость, является комплексной характеристикой технологического процесса, учитывающей не только конструкцию, геометрию, материал режущей части, точность, жесткость системы СПИД, допуски на обработку. Размерная стойкость инструмента составляющая долю его общей стойкости при обработке деталей на станках с ЧПУ, должна обеспечивать полную обработку одной или партии деталей а пределах установленного поля допуска.
На станках типа “обрабатывающий центр” размерная стойкость инструмента должна обеспечивать полную обработку одной поверхности или определенного количества поверхностей, относящихся к одной группе.
При разработке технологического процесса для деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ размерную стойкость инструмента целесообразней определять заранее. В этом случае можно больше внимания уделять операциям механообработки и принимать меры по повышению стойкости инструмента на этих операциях.
При работе на станках с ЧПУ нужно больше внимания уделять жесткости инструмента, т.к. обработка осуществляется без специальных приспособлений, поэтому инструмент должен быть максимально жестким и как можно более коротким.
На станах с ЧПУ при обработке не желательно образование длинной сливной, и мелко дробленой стружки. Наиболее рациональной формой является завитая в короткие спирали (200-300 мм) стружка. Поэтому на инструменте для станков с ЧПУ делают стружкозавивающие канавки или порожки, получаемые шлифованием или прессованием на передних поверхностях инструмента, а также накладные регулируемые и нерегулируемые стружкозавиватели.
Широкое распространение получили неперетачиваемые твердосплавные пластины со стружкозавивающими канавками на передней поверхности.
В последнее время появились трех и четырехгранные пластины со сложной формой передней поверхности. Такие пластины расширяют диапазон эффективного дробления и завивания стружки на область малых глубин резания (0,5-0,8 мм) и более широкий интервал подач (0,25-0,3 мм/об.) . Также применяется инструмент со стружколомом. Он жестко закрепляется на неподвижной оси чашечного резца.
Для исключения торцового биения на оси чашечного резца выполнен направляющий поясок, диаметр которого не превышает диаметр рабочей части оси.
Режущие инструменты для станков типа ОЦ должны иметь определенные габариты. Это связано с типом применяемого инструментального магазина и работой автооператора.
Быстросменность и взаимозаменяемость инструмента обеспечивают сокращение простоев оборудования при замене инструмента и перенастройке станка. Это обеспечивается специальным вспомогательным инструментом с прецизионными поверхностями.
Для обеспечения быстросменности инструменты заранее настраиваются на размер вне станка.
Фрезы - Рекомендуется применять торцовые насадные фрезы со вставными ножами из быстрорежущей стали твердого сплава. Такая конструкция исключает напайку и заточку пластин твердого сплава, тем самым, обеспечивая повышенную стойкость режущих кромок.
Инструмент для обработки отверстий – Отверстия могут быть получены сверлением, растачивание, зенкерованием, фрезерованием. Литые отверстия сначала растачивают, т.к. уменьшается увод оси отверстия. При зенкерование используют инструмент с главным углом в плане равным или близким 90 градусам. При этом осевые силы меньше деформируют стержень инструмента.
Расточной инструмент – Как правило, состоит из оправки и режущих элементов в виде резца или резцовой вставки. Он должен иметь небольшой допускаемый размерами отверстия диаметр, и наименьшую длину. Увеличение длины уменьшает жесткость и понижает производительность и качество поверхности.
Качество обработки заготовок на агрегатных и специальных станках
Особенности использования агрегатных и специальных станков
В условиях массового производства повышение производительности труда достигается автоматизацией технологических процессов, внедрением в производство специализированных станков, предназначенных для выполнения какой-либо одной операции Серийное и мелкосерийное производство характеризуется частой сменяемостью выпускаемых изделий, поэтому лишено возможности, применять эти станки.
Агрегатные станки объединяют лучшие качества специальных и универсальных станков: простоту конструкции и высокую производительность, возможность быстрой переналадки, возможность многократного использования одних и тех же узлов для создания станков различной конструкции.
На агрегатных станках осуществляется сверление, нарезание резьб, растачивание, фрезерование.
Обеспечение качества обработки при сверлении. Сверление отверстий с параллельными осями
В зависимости от характера производства одновременная обработка этих отверстий производится либо на многошпиндельных станках с регулируемым положением шпинделей, либо многошпиндельными головками, установленными на одно-шпиндельных станках или силовых головках агрегатного станка. При сверлении с применением многошпиндельных головок сверло направляется по кондукторным втулкам, устанавливаемым в кондукторе или в прижимной кондукторной плите. В последнем случае обрабатываемую деталь устанавливают на столе станка в приспособлении, которое ориентируется с многошпиндельной головкой при помощи направляющих колонок.
Сверление боковых отверстий
При обработке на многошпиндельных станках четырех и более отверстий, применение ручной подачи оказывается нерациональным, в виду увеличения осевых усилий и неравномерности подач. В связи с этим получили распространение специальные многопозиционные станки с пневмогидравлическим приводом. На таком станке возможна обработка деталей, имеющих радиально расположенные отверстия в различных по высоте плоскостях Переналадка станка заключается в смене кондуктора, зажимных цанг, сверл и установке сверлильных головок под соответствующим углом.
Быстрая переналадка, небольшие потери времени, совмещение машинного времени при сверлении дают возможность применять этот станок в условиях серийного и даже мелкосерийного производства.
Сверление отверстий расположенных во взаимно перпендикулярных областях.
Одновременно такие отверстия можно обрабатывать на агрегатных станках, скомпонованных из нормализованных узлов.
Конструктивные особенности режущего, вспомогательного инструмента и приспособления.
К инструменту, применяемому на агрегатных станках предъявляют повышенные требования, связанные с конструктивными особенностями обрабатываемых деталей и спецификой работы на этих станках.
Инструмент должен иметь малые габариты, что обусловлено близким расположением обрабатываемых поверхностей друг к другу, малыми размерами обрабатываемых деталей и наличием у них конструктивных элементов, затрудняющих доступ инструмента к зоне обработки, а также достаточные жесткость и виброустойчивость, особенно при малых диаметрах и относительно больших длинных инструмента.
Конструкция инструмента не должна препятствовать эффективному удалению стружки из зоны обработки, а также обеспечивать минимум потерь времени на установку и выверку. Также должна быть обеспечена высокая точность под настройки инструмента на размер.
Способы направления инструмент
Применение того или иного метода направления инструмента объясняется соображениями точности и от большого числа технологических факторов Направление инструмента по кондукторной втулке более распространено в приборостроении. Но применение такого метода ограничивается небольшой глубиной резания (2-3 Ж) с увеличением которой инструмент теряет жесткость.
Переднее направление по обработанному отверстию применяется при соосной обработке длинным, нежестким инструментом отверстия, ранее обработанного с другой стороны, в случаях, когда неприемлем другой вид направления.
Переднее направление по кондукторной втулке используется в случаях, когда отверстие, в котором проходит направляющая инструмента, обработано на предыдущей операции или выполнено, например литьём.
Направление по задней и передней направляющим инструмента в кондукторных втулках применяется при последовательной обработке несколькими инструментами глубоких или нескольких соосных отверстий при больших расстояниях между ними, и высоких требований к их соосности.
При конструировании инструмента, направляемого одним из перечисленных способов, необходимо правильно согласовать длины его отдельных участков с соответствующими размерами кондуктора, следя за тем, чтобы инструмент в течение всего времени взаимодействия с деталью имел достаточное направление в соответствии с выбранной схемой.
Вспомогательный инструмент для закрепления осевого инструмента.
При обработке деталей на агрегатных и специальных станках в зависимости от способа и точности обработки применяют различные варианты крепления инструмента: жёсткое, подвижное, в плавающих, качающихся, и самоустанавливающихся патронах.
При обработке на данных станках на нескольких позициях последовательно двумя или большим количеством инструментов действует большое количество факторов, приводящих к несовпадению осей инструмента и обрабатываемого отверстия. Это несовпадение координат направляющих отверстий кондукторных плит с координатами шпинделей, погрешности индексации стола с обрабатываемой деталью, погрешности базирования, различные неточности шпинделя и патрона, неправильная заточка инструмента и т.д.
Цельный и комбинированный режущий инструмент.
При агрегатной или многошпиндельной обработке нашли широкое применение спиральные сверла, которые характеризуются большой экономичностью в результате возможности большого количества переточек, повышенной точностью.
Для устранения поломок сверл и повышения их стойкости важно выбрать длину рабочей части сверла. Длинное сверло при работе прогибается, снижается жесткость на скручивание, увеличивается количество поломок.
Широкое применение нашел комбинированный инструмент. Совмещение черновой и чистовой обработки, обработка фасонных, ступенчатых или нескольких соосно расположенных отверстий, совмещение различных операций, выполняется таким инструментом за один проход Конструкция комбинированного инструмента зависит также от конфигурации и размеров обрабатываемого отверстия, формы, размеров, расположения и количества нескольких соосных отверстий, требований точности, чистоты обработки, величины снимаемого припуска, а также от способа направления инструмента.
Точность обработки при многошпиндельном сверлении
При сверлении отверстий возможны погрешности обработки из-за неточности изготовления станков, приспособлений, сверл, недостаточной жесткости обрабатываемых деталей и т.д. Точность обработки во многом зависит от точности направляющих устройств, точности выполнения расстояний многошпиндельной головки и ориентации между собой.
Точность можно повысить, уменьшая зазор между втулкой и сверлом, увеличивая высоту втулки и уменьшая величину подачи. Но увеличение высоты кондукторной втулки не всегда конструктивно возможно, но дает меньший эффект, чем уменьшение зазора. Подачу необходимо выбирать из расчета на продольный изгиб сверла.
Нарезание резьбы
Нарезание резьбы на многошпиндельных сверлильных станках возможна при условии, что будут обеспечены обороты шпинделей в пределах 200-400 об. мин, реверс электродвигателя привода вращения шпинделей, обеспечить возможность некоторого осевого перемещения подпружиненного метчика в шпинделях При разработке технологических операций резьбонарезания необходимо учитывать ряд при выборе схемы и режимов обработки, а также соответствующего вспомогательного инструмента. В процессе необходимо чтобы метчик был точно сцентрирован относительно отверстия и мог правильно установится по нему.
Резьбонарезной патрон должен иметь механизм позволяющий компенсировать несоответствие числа оборотов шпинделя и минутной подачей. Иногда устройства, компенсирующие эти недостатки, предусмотрены в конструкциях насадок.
При обработке точных и мелких резьб компенсаторы патронов должны быть очень чувствительны (трение скольжения заменяется трением качения) .
Нарезание резьб в корпусных деталях обычно является конечной операцией, и срыв резьбы означает выброс дорогостоящей детали. Поэтому при обработке глухих резьб применяют специальные предохранительные муфты, прекращающие передачу вращения метчику в случае возрастания момента от сил резания выше допустимого.
Вывод метчика осуществляется реверсированием шпинделя, при помощи храпового механизма, выключающего муфту при обратном вращении шпинделя.
Оснастка и инструмент для растачивания отверстий
В точном машиностроении часто необходимо обрабатывать в малогабаритных деталях соосные отверстия. При этом предъявляются высокие требования как к чистоте обработки и размеру обрабатываемого отверстия, так и к положению его оси. Посадочные отверстия выполняются по 7 и 6-му квалитететам, овальность и конусность посадочного отверстия допускается не более 0,0002 мм, несоосность и неперпендикулярность между осей точных отверстий и отверстий с резьбой не более0,01 мм.
Резцовые расточные оправки
Точная установка резца на размер в наиболее распространённых оправках с винтовой регулировкой затруднена ввиду того, что при малых размерах обрабатываемых деталей и ограниченных жесткостях шпинделей габариты и масса оправок должны быть минимальными.
В связи с этим все чаще применяют расточные оправки с кольцевыми лимбами, которые представляют собой охватывающее кольцо оправку с делениями на наружной поверхности и резьбой на внутренней. При помощи такой оправки можно установить резец с точностью 0,005-0,002 мм.
Резцовые расточные оправки с поперечной подачей резца.
Радиальная подача резца осуществляется путем дополнительных механизмов или вручную. Более широкое распространение получили оправки первого вида, из-за их большей универсальности, возможности применения на любом станке и более простой переналадкой.
Также их различают по типу механизмов, осуществляющих поперечную подачу: эксцентриковые, клиновые, копирные, рычажные, зубчато-реечные, гидравлические.
Применение оправок с поперечной подачей резца в значительной мере расширяет технологические возможности агрегатных расточных станков, способствует повышению концентрации операций и эффективности использования станков.
Установочно-зажимные приспособления
Конструкция зажимных приспособлений зависит от характера выполняемой обработки и типа станка, конструкции, размеров, жесткости и других свойств обрабатываемой детали. При большом конструктивном многообразии обрабатываемых деталей необходимы различные по конструкции, чаще всего специальные приспособления. Иногда группировку обрабатываемых деталей удается произвести только по однотипности подлежащих обработке поверхностей при значительном различии конструкции, размеров и технологических баз.
Установочные приспособления для агрегатных станков должны удовлетворять следующим требованиям:
Щ Обеспечивать точную ориентировку обрабатываемой детали относительно выставленных силовых головок.
Щ Обеспечить надежное и жесткое крепление обрабатываемой детали
Щ Создавать постоянные по величине зажимные силы, которые обеспечивая надежное закрепление обрабатываемой детали не должны ее деформировать Щ Обладать высокой жесткостью, и при обработке тонкостенных деталей увеличивать жесткость системы
Щ Иметь защитные устройства от загрязнения стружкой.
Щ Предусматривать удобную установку, закрепление и снятие детали.
Резцы
При обработке отверстий широко применяются растачивание резцами. Широкое использование растачивания объясняется высокой точностью обработки отверстий по размерам и геометрической форме, точным обеспечением положения относительно баз.
Наряду с растачиванием отверстий широко обрабатывают резцами торцевые и наружные цилиндрические поверхности, внутренние и наружные канавки.
Важным средством обеспечения стойкости резцов, высокой чистоты и точности обрабатываемых поверхностей, является выбор рациональной геометрии их режущей части, качества её заточки и доводки.
При растачивании малых отверстий на агрегатных станках распространены резцы с цельными твердосплавными головками. Такой резец имеет увеличенную жесткость вследствие более высокого модуля упругости твердого сплава по сравнению со сталью. В результате резкого уменьшения изгибных и крутильных деформаций, повышенной способности твердых сплавов гасить вибрации, их высоких режущих свойств и износостойкости срок службы резцов увеличивается, при этом обеспечивается высокая точность и качество обрабатываемых поверхностей.
Точность обработки на агрегатно-расточных станках
При обработке на агрегатно-расточных станках необходимо выдержать с допустимой точностью диаметральные размеры обрабатываемых отверстий, а при подрезке торцов – и линейные размеры, определяющие положение обрабатываемого торца.
Существенное влияние на точность обработки отверстий оказывает размерный износ расточных резцов, в результате которого происходит уменьшение размера обрабатываемого отверстия. Конструкция расточной оправки в этом случае должна обеспечивать возможность полналадки резца в пределах 1-2 мкм.
Наиболее эффективным способом уменьшения размерного износа расточных резцов и повышения точности обработки отверстий является доводка режущей кромки твердосплавного инструмента.
Точные отверстия на этих станках обрабатывают за два и более переходов. Поэтому на неравномерность припуска при окончательной операции оказывает влияние точность фиксации многошпиндельных делительных столов. Из нормализованных узлов наибольшую точность фиксации обеспечивают кругло делительные столы модели СК 160-8М.
Точность диаметральных и продольных размеров при обработке деталей на агрегатных станках в значительной степени зависит и от величины тепловых деформаций шпинделя и корпуса головки. Для частичной или полной компенсации тепловых деформаций необходимо до начала обработки прогревать станок на холостом ходу. При выполнении точных операций следует обеспечить минимальные перерывы в работе станка.
Методы обработки сложнопрофильных деталей. Электрохимическая и электроэрозионная обработка
К числу прогрессивных технологических процессов металлообработки относятся электрохимическая и электроэрозионная размерная обработка, получающая все большее применение при формообразовании сложнопрофильных заготовок из трудно обрабатываемых сталей и сплавов с повышенными физико-механическими свойствами..
В основе электрохимического метода обработки лежит явление электролиза, т.е. анодного растворения металла обрабатываемой заготовки. Получаемые неметаллические соединения уносятся из зоны обработки в результате перемещения электрода-инструмента и прокачки электролита через межэлектродный промежуток. Электрохимическая обработка характеризуется линейной скоростью растворения и не зависит от таких физических свойств металла, как твердость, вязкость, прочность, теплостойкость, определяющих производительность обычных методов резания.
Электроэрозионная обработка основана на разрушении металла под действием электрического разряда, проходящего через диэлектрическую среду. В качестве рабочей среды используется жидкость, заполняющая межэлектродное пространство. После накопления необходимого заряда между анодом и катодом происходит электрический пробой жидкости, в результате чего возникает плазменный канал разряда, где протекают процессы нагревания распада и ионизации вещества рабочей среды.
Существуют две разновидности ЭЭО:
Электроискровая и электроимпульсная. В первой энергоносителями являются электроны, а во второй – ионы. В первом случае искровая форма разряда, во втором – дуговая. При электроимпульсной обработке достигается высокая производительность и низкое качество обработки, а при второй наоборот, а при электроимпульсной наоборот. Поэтому чаще всего их используют вместе.
Недостатками ЭЭО является обратная зависимость производительности процесса и шероховатости обработанных поверхностей, а также износ ЭИ.
ЭЭО выполняется профилированным и непрофилированным электродом. В первом случае форма электрода соответствует форме получаемой поверхности, а во втором –электрод имеет простейшую форму в виде проволоки, диска, стержня.
ЭЭО применяется для получения полостей в штампах и пресс-формах их трудно обрабатываемых материалов, прошивания глубоких и сквозных отверстий, разрезания заготовок и вырезания из них деталей сложного профиля, обработки деталей без применения жидкой среды, что способствует созданию необходимой шероховатости поверхности, упрочнению поверхностных слоев деталей за счет закалки быстро остывающих порций расплавленного металла.
Во многих случаях ЭЭО служит единственным способом получения деталей из молибдена, вольфрама, тантала, с высокой точностью и малой шероховатостью поверхности.
Ультразвуковая обработка
В основу этого метода положено удаление микрочастиц обрабатываемого материала большим количеством ударяющихся абразивных зерен. Высокая частота (18-25 тыс. ударов в секунду) обуславливает интенсивный съём обрабатываемого материала. УЗО наиболее эффективно происходит в жидкой среде. Кавитационные явления, происходящие в жидкости, способствуют интенсивному перемещению абразивных зерен.
Этот метод применим для хрупких материалов, например, стекла, керамики, феррита. Пластичные материалы этим методом практически не обрабатываются.
Производительность УЗО зависит от ряда факторов:
Качество материала и инструмента, амплитуда и частота колебаний, величине давления на деталь, концентрация абразива в суспензии и т.д.
В УЗО применяют два типа инструмента, цельный неразъемный с концентратором. Цельные надежны в эксплуатации, обеспечивают высокую точность. Сменные менее надежны, но их можно заменить при износе снятием с концентратора.
Гидрорезание неметаллических материалов
Кинематическая энергия струй подаваемой со сверхзвуковой скоростью совершает резку непосредственно в зоне обработки без применения каких-либо промежуточных механизмов-преобразователей, т.е. струя используется как бесконечный инструмент с большим количеством режущих кромок.
При применении спирта вместо воды возможна обработка материалов, которые не выносят присутствие воды.
Добавка в воду растворимых полимеров расширяет круг обрабатываемых материалов.
Гидрорезание позволяет выполнять разрезку листовых материалов, прорезку пазов, вырезку окон, фигурную обработку по контуру, прошивку отверстий, зачистку и полирование с большой точностью.
Обеспечение качества изделий при автоматизированном сборочном производстве. Особенности механизации и автоматизации сборочных работ
Недостаточно высокий уровень механизации и автоматизации сборочных работ в машиностроении объясняется невысокой технологичностью собираемых изделий, небольшой серийностью выпускаемых изделий.
Чтобы внедрить автоматизированную сборку, необходимо обеспечить заданную по чертежу точность изготовления сопрягаемых деталей изделия, обеспечить требуемую надежность и производительность устройств для автоматической сборки.
Высшей ступенью механизации и автоматизации сборочных процессов является комплексная механизация и автоматизация всех видов сборочных операций.
При комплексной механизации и автоматизации процесса сборки изделий применяют сборочные автоматы и автоматические линии, в которых все виды сборочных операций выполняются без непосредственного участия рабочих в сборочном процессе. Но необходимо учитывать, что конструкция изделия собираемого вручную может оказаться непригодной для перевода ее на комплексную механизированную или автоматизированную сборку. Прежде чем решать комплекс задач автоматизации сборки нужно проанализировать его конструкцию, технические требования, представить физическую сущность процесса сборки, всех его операций. Реальный технологический процесс и его структура являются основой анализа потока формирования качества изделия, базой для создания сборочных машин и линий, включая системы контроля и управления.
При разработке нужно стремиться, чтобы количество деталей входящих в состав сборочных единиц, было минимальным. Наиболее целесообразны блоки из 4-12 деталей.
Количество деталей уменьшается, если вместо стопорящих деталей применять пасты или клеи холодного твердения.
При автоматической сборке точность, параметры и расположение поверхностей деталей должны нормироваться не только по элементам, имеющим функциональное значение, но и по элементам, которые определяют положение деталей в процессе сборки.
Автоматизация сборки малогабаритных изделий
Микро миниатюризация деталей в различных отраслях техники и особенно в приборостроении выдвигает актуальную проблему автоматизации сборки миниатюрных изделий. При автоматизации повышается, как и производительность труда, так и качество сборки. Общий технологический цикл включает:
Поштучную выборку изделий
Ориентацию изделий в пространстве
Подачу ориентированных изделий в позицию обработки или сборки
Совмещение изделий в позиции сборки
Удаление готового изделия
При создании роботизированных сборочных технологий особое значение приобретает выбор методов компенсации неточностей взаимной ориентации деталей при их сборке.
Выделяют следующие направления обеспечения сопряжений при роботизированной сборке:
Расчет размерных цепей в системе робот- приспособление- деталь
Расширение функциональных возможностей робота, направленных на увеличение вероятности сопряжения деталей.
Создание автономных систем поиска рационального расположения сопрягаемых деталей.
Если вероятность сопряжения деталей не позволяет обеспечить достаточно надежную работу комплекса, то переходят к поискам других возможных схем сопряжений.