1.9 Особливості вибору та обґрунтування методів обробки

Вимоги до точності, шорсткості, твердості і т.д., що пред’являються до різних поверхонь деталі, визначаються їх службовим призначенням. Забезпечують ці вимоги застосовуючи різні технологічні методи обробки. Їх вибирають з урахуванням геометричної форми, розмірів поверхні, точності обробки, характеру вихідної заготовки, властивостей матеріалу, наявністю обладнання та багатьох інших факторів. Якщо точність заготовки невисока, то обробку її поверхонь починають з попередніх чорнових методів. При точній заготовці відразу можна починати чистову обробку . При цьому виходять із того, що кожному методу кінцевої обробки передує один або декілька можливих попередніх менш точних методів. При побудові маршруту обробки поверхні виходять з того, що кожен наступний метод повинен бути точніше попереднього.

Технологічний допуск на проміжний розмір та якість поверхні, що отримуються на попередньому етапі обробки повинні знаходитися в межах, при яких можливе нормальне використання наміченого наступного метода обробки.

При виборі чорнових та чистових методів обробки окремих поверхонь заготовки використовують довідкові таблиці економічної точності для різних методів обробки. Як правило, для досягнення однієї і тієї ж кінцевої мети можливі кілька варіантів маршруту обробки кожної поверхні (рис. 1.8). При цьому число переходів при обробці кожної поверхні в різних варіантах може виявитися неоднаковим. Перевагу віддають тому варіанту, котрий забезпечує найкоротший шлях досягнення

кінцевої мети. Тобто необхідно прагнути до зменшення числа технологічних переходів.

Ряд технологічних переходів (технологічних операцій), що застосовуються при обробці кожної поверхні і розташованих в порядку зростання точності, утворюють план обробки цієї поверхні. Цей план складають, починаючи з вибору останньої операції, що забезпечує задані кресленням точність, шорсткість і стан поверхневого шару. Для цієї поверхні, з урахуванням її конфігурації, встановлюють вид остаточної обробки, використовуючи таблиці точності які наведені в довідниках.

Вид обробки поверхні на передостанній операції визначають з числа рекомендованих. Якщо можливих варіантів декілька, перевагу віддають однотипному з попереднім. Це дає можливість використовувати однотипне обладнання, пристосування та інструменти, а іноді навіть в першій складній операції використовувати декілька робочих ходів.

В технологічному процесі виготовлення ступінчатого валу, що проектується, маючи точність вихідної заготовки (ІТ16), передбачають токарну чорнову обробку по всьому контуру вала, яка виконується на багаторізцевому токарному напівавтоматі. Конфігурація і габаритні розміри ступінчатого вала визначають вибір методу обробки циліндричних і торцевих поверхонь. Після чорнової токарної обробки застосовують чистове точіння усіх циліндричних поверхонь і проміжних торцевих поверхонь на гідрокопіювальному верстаті. Як варіант токарної обробки застосовують точіння на верстаті з ЧПУ, що дозволяє виконати порівняльний аналіз технологічної собівартості застосування токарних верстатів різних груп.

Для кінцевої обробки зовнішніх циліндричних поверхонь (ІТ6) застосовують наступні методи обробки : алмазне суперфінішування, тонке шліфування, тонке обточування та інші обробки.

У якості приклада на рис. 1.8 наведені етапи та види обробки поверхні Ø90k6.

В табл.1.9 наведені технологічні підходи, які дозволяють забезпечити як розмірну точність, так і технічні вимоги до відхилень форми та взаємного розташування поверхонь згідно з існуючими стандартами (ГОСТ 24642-81, ГОСТ 24643-81, ГОСТ 25069-81, ГОСТ 2.308-79).

В таблиці використанні скорочення, які розшифровуються наступним чином: К – конструкторська база; Т – технологічна база; В – вимірювальна база; Т_п – токарна попередня обробка; Т_ч – токарна чистова обробка; Ш_п – шліфування попереднє; Ш_ч – шліфування чистове; Ф-Ц – фрезерно-центрувальна; Ш-Ф – шпонково-фрезерна.

Так, наприклад, загальний розмір деталі 324h14 забезпечується налаштуванням двох фрез на фрезерно – центрувальному напівавтоматі. Вимоги щодо відхилення від перпендикулярності торців заплечиків валу під підшипники можна задовольнити шляхом використання їх одночасної обробки з циліндричними поверхнями цапф. Для цього повинна бути використані чистова та чорнова торцекруглошліфувальні операції. При цьому використовують з поворотною шліфувальною бабкою (частіше всього кут повороту бабки =45), а шліфувальний круг прямого профілю заправляється відповідним чином за допомогою алмазного правлячого інструменту.

Як видно з креслення, при виготовленні шпонкових пазів треба витримувати як розмірну точність, так і відхилення від взаємного розташування поверхонь. Так, наприклад, ширина пазу забезпечується інструментом (в даному випадку вибирається шпонкова фреза, яка призначена для забезпечення поля допуску N9 по ширині пазу на валу). Що стосується глибини та довжини пазу, а також відхилень від паралельності та симетричності, то вони забезпечуються шляхом попереднього налаштування пристосування.

Для наочності послідовності виконання технологічних переходів при обробці поверхонь складена табл. 1.10.

Рисунок 1.8 – План обробки поверхні 75к6

Таблиця 1.9 – Технологічні прийоми,що забезпечують вимоги креслення

Технологічні прийоми, що забезпечують задані просторові відхилення

Спільна обробка двох торців налаштованими фрезами

Обробка в центрах

Попереднє налаштування шпонкової фрези

Обробка в центрах

Обробка в центрах

Обробка в центрах

Маршрут обробок, що забезпечує задану точність і шорсткість поверхні

Ф-Ц

Тп, Тч, Шп, Шч

Ш-Ф

Тп, Тч, Шп, Шч

Тп, Тч, Шп

Тп, Тч, Шп, Шч

Просторове відхилення,умовне позначення

–

–

Параметр шорсткості Ra, мкм

25

1,25

3,2

25

1

1,25

Номінальний розмір, поля допусків або граничні відхилення

технологічний

Ø63k7

100±IT14/2

Ø68h10

50

за кресленням

362h14

Ø63k7

56-0.2, 18N9

100±IT14/2

Ø68h10

50

Номер поверхні

1,14

2

3

4

5

6

Закінчення таблиці 1.9

Технологічні прийоми, що забезпечують задані просторові відхилення

Обробка в центрах

Обробка (шліфувальним кругом) з поверхнею

Обробка в центрах

Попереднє налаштування шпонкової фрези

Обробка в центрах

Спільна обробка (шліфувальним кругом) з поверхнею 13

Обробка в центрах

Маршрут обробок, що забезпечує задану точність і шорсткість поверхні

Тп, Тч, Шп, Шч

Тп, Тч, Шп, Шч

Ш-Ф

Тп, Тч, Шп, Шч

Тп

Тп, Тч, Шп, Шч

Тп, Тч, Шп, Шч

Просторове відхилення,умовне позначення

–

–

Параметр шорсткості Ra, мкм

0,63

1,25

1,25

1,25

25

1,25

0,63

Номінальний розмір,поля допусків або граничні відхилення

технологічний

Ø75k6

120

Ø86p6

304±IT14/2

Ø90h12

Ø75k6

за кресленням

Ø75k6

50

Ø86p6

77-0.2, 24N9

304±IT14/2

Ø90h12

Ø75k6

Номер поверхні

7

8

9

10

11

12

13

Таблиця 1.10 Маршрутна таблиця поетапної обробки поверхонь вала

При розробці маршруту виготовлення деталі (МВД) були використані наступні методичні вказівки:

1) при встановленні загальної послідовності обробки, спочатку оброблюються поверхні прийняті за основні технологічні бази;

2) слідом оброблюють всі інші поверхні у послідовності зворотній їх точності – чим точніше повинна бути оброблена поверхня, тим пізніше завершиться її обробка. Завершується обробка деталі тими поверхнями, які є найбільш точними;

3) в кінець маршруту зазвичай виносять обробку легко пошкоджуваних поверхонь;

4) з метою своєчасного виявлення браку по раковинах та інших дефектах, спочатку проводять чорнову, а якщо знадобиться, то і чистову обробку поверхонь, на яких ці дефекти не допустимі;

5) у виробництві точних відповідальних деталей маршрут обробки

часто розділяють на три послідовні стадії: чорнову, чистову та оздоблювальну. На першій знімають основний припуск та напуск, друга стадія має проміжне значення, а на останній забезпечується точність та шорсткість задана у кресленні;

6) винесення оздоблювальної обробки в кінець маршруту зменшує ризик випадкового пошкодження остаточно оброблених поверхонь в процесі обробки чи транспортування;

7) розподіл на стадії дозволяє виконувати чорнову обробку на спеціально виділеному зношеному обладнанні працівниками більш низької кваліфікації;

8) при жорсткій заготовці кінцева обробка окремих елементів може виконуватися й на початку маршруту без будь-яких шкідливих наслідків;

9) принципи виокремлення чорнових операцій в певній мірі суперечать принципу концентрації обробки, коли в одній операції можуть виконуватись переходи чорнової та чистової обробки;

10) пункти 8 і 9 слід розглядати як виключення із загального правила принципу виокремлення чорнової обробки;

11) якщо деталь піддається термічній обробці, то для усунення можливих короблень передбачається правка заготовки чи повторна обробка окремих поверхонь для забезпечення заданої точності та шорсткості;

12) при цементації збагачують вуглецем окремі ділянки деталі при цьому потрібно використовувати захисне покриття для решти ділянок;

13) в першу чергу слід обробляти ті поверхні, відносно яких на кресленні скоординована більша кількість інших поверхонь деталі, зазвичай ці поверхні назначаються в якості основних технологічних баз;

14) операції допоміжного чи другорядного характеру зазвичай виконуються на стадії чистової обробки;

15) в операції технічного контролю намічають виконання тих етапів обробки, де імовірне підвищення кількості браку перед складними і дорогими операціями, а також в кінці обробки;

16) при проектуванні технологічних процесів для існуючих заводів, де ділянки організовані по видам обробки, послідовність обробки встановлюється з урахуванням можливого суміщення шляхів транспортування деталі;

17) попередній зміст операцій встановлюється об’єднанням тих переходів на даній стадії обробки, які можуть бути виконані на обраному виді станка;

18) в масовому виробництві зміст операцій визначається із тієї умови, щоб тривалість дорівнювала, або була кратна такту, це виконується для синхронізація операцій;

19) на зміст операції впливає також необхідність скоротити кількість перестановок деталей зі станка на станок;

20) маршрут обробки деталі повинен визначатись на основі звірки розроблюваного індивідуального маршруту з типовим маршрутом ;

21) до спеціальних операцій відносять підгонку деталі, балансувальні, розміточні та маркувальні операції, фарбування, ґрунтовку і т.д.

Проаналізувавши можливі варіанти ТП виготовлення гладкого валу та використавши приведені методичні вказівки складаємо маршрут ТП виготовлення вала приведений у табл. 1.11.

Таблиця 1.11 – Технологічний маршрут механічної обробки вала

Номер операції	Найменування операції	Модель верстата
000	Заготівельна	КГШП
005	Фрезерно-центрувальна	МР-73
010	Токарно - багаторізцева	17А30
015	Токарно - багаторізцева	17А30
020	Токарна гідрокопіювальна	1722
025	Токарна гідрокопіювальна	1722
030	Круглоторцешліфувальна чорнова	3Т161ВФ20
035	Круглоторцешліфувальна чорнова	3Т161ВФ20
040	Шпонково-фрезерна	6Р11Ф2
045	Шпонково-фрезерна	6Р11Ф2
050	Круглоторцешліфувальна чистова	3Т161ВФ20
055	Круглоторцешліфувальна чистова	3Т161ВФ20
060	Полірувальна	16К20
065	Слюсарна	Слюсарний стіл,установка для маркування
070	Мийна	Мийна машина ММК 7.13.5/1
075	Контрольна	Стіл ВТК