Технология машиностроения что это такое
Технология машиностроения - это... Что такое Технология машиностроения?
Технология машиностроения — область технической науки, занимающаяся изучением связей и установлением закономерностей в процессе изготовления машин. Она призвана разработать теорию технологического обеспечения и повышения качества изделий машиностроения с наименьшей себестоимостью их выпуска (определение заимствовано из формулы специальности 05.02.08 Высшей аттестационной комиссии РФ).
Объектом технологии машиностроения является технологический процесс, а предметом — установление и исследование внешних и внутренних связей, закономерностей технологического процесса.
Область исследования (согласно паспорта специальности 05.02.08 Высшей аттестационной комиссии РФ):
1. Технологичность конструкции машины как объекта производства.
2. Технологические процессы, операции, установки, позиции, технологические переходы и рабочие хода, обеспечивающие повышение качества изделий и снижение их себестоимости.
3. Математическое моделирование технологических процессов и методов изготовления деталей и сборки изделий машиностроения.
4. Совершенствование существующих и разработка новых методов обработки и сборки с целью повышения качества изделий машиностроения и снижения себестоимости их выпуска.
5. Методы проектирования и оптимизации технологических процессов.
6. Технологическая наследственность в машиностроении.
7. Технологическое обеспечение и повышение качества поверхностного слоя, точности и долговечности деталей машин.
8. Проблемы управления технологическими процессами в машиностроении.
Примеры направлений технологии машиностроения:
- Обобщение и разработка основ оптимального технологического обеспечения эксплуатационных свойств деталей;
- Разработка технологических основ конверсии, реконструкции и технического перевооружения авиационного производства.
- Повышение технологической эффективности процессов обработки на станках с ЧПУ на основе исследований методами лазерной и голографической интерферометрии напряженно-деформированного и теплового состояния режущего инструмента.
- Математическое моделирование и оптимизация наукоемких технологических процессов;
- Ионно-плазменное модифицирование поверхности деталей ГТД с целью многократного повышения их эксплуатационных свойств;
- Научные основы и методы решения технологических задач на основе разнородных конструкторско-технологических моделей.
гр. 3804 !!!!
Типы машиностроительных производств
- Массовое производство характеризуется большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция.
- Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями. В зависимости от количества изделий в партии или серии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство.
- Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых, как правило, не предусматриваются.
Тип производства определяет коэффициент закрепления операций, определяемому по отношению числа всех различных технологических операций в течение месяца к числу рабочих мест. Однако более правильным принято считать определение типа производства исходя из объема выпуска изделий и их массы.
Массовое производство
Массовое производство отличается наибольшей специализацией и характеризуется изготовлением ограниченной номенклатуры деталей в больших количествах. Цехи массового производства оснащаются наиболее совершенным оборудованием, позволяющим почти полностью автоматизировать изготовление деталей. Большое распространение получили здесь автоматические поточные линии.
Технологические процессы обработки и изготовления деталей разрабатываются более тщательно. За каждым станком закрепляется относительно небольшое количество операций, что обеспечивает наиболее полную загрузку рабочих мест. Оборудование располагается цепочкой по ходу технологического процесса отдельных деталей. Рабочие специализируются на выполнении одной-двух операций. Детали с операции на операцию передаются поштучно.
В условиях массового производства возрастает значение организации межоперационной транспортировки, технического обслуживания рабочих мест. Постоянный контроль за состоянием режущего инструмента, приспособлений, оборудования – одно из условий обеспечения непрерывности процесса производства, без которого неизбежно нарушается ритмичность работы на участках и в цехах. Необходимость поддержания заданного ритма во всех звеньях производства становится отличительной особенностью организации процессов при массовом производстве.
Серийное производство
Серийное производство характеризуется значительно большим масштабом производимой продукции, ограниченной номенклатурой деталей, более глубокой специализацией и механизацией производства, использованием и универсального и специального оборудования. При проектировании технологических процессов предусматривают порядок выполнения и оснастку каждой операции. Цеха, как правило, имеют в своем составе предметно-замкнутые участки, оборудование на которых расставляется по ходу типового технологического процесса. В результате возникают сравнительно простые связи между рабочими местами и создаются предпосылки для организации прямоточного перемещения деталей.
Предметная специализация участков делает целесообразной обработку партии деталей параллельно на нескольких станках, выполняющих следующие друг за другом операции. Как только на предыдущей операции заканчивается обработка нескольких первых деталей, они передаются на следующую операцию до окончания обработки всей партии. Таким образом, в условиях серийного производства становится возможной параллельно-последовательная организация производственного процесса. Запуск деталей в производство партиями и изготовление их через определенные повторяющиеся промежутки времени позволяют согласовывать во времени последовательную передачу деталей с одного рабочего места на другое, уменьшать их пролеживание и тем самым сокращать длительность производственного цикла.
В серийном производстве значительно снижаются припуски на механическую обработку заготовок и повышается их точность, так как применяется специальное оборудование для изготовления деталей.
В серийном производстве становится экономически целесообразно более детально разрабатывать технико-технологические процессы с учетом технологических методов осуществления каждой операции. Для серийного производства характерны более высокая производительность, меньшая длительность производственного цикла (по сравнению с единичным типом производства), гораздо ниже объемы незавершенного производства, трудоемкость и себестоимость изготовления изделий.
С точки зрения организации основным резервом роста производительности труда в серийном производстве является внедрение методов поточного производства.
Единичный тип производства
Единичное производство характеризуется изготовлением деталей большой номенклатуры на рабочих местах, не имеющих определенной специализации.
Это производство должно быть достаточно гибким, участки оснащаются универсальным оборудованием и оснасткой, обеспечивающей изготовление деталей широкой номенклатуры. Большое разнообразие работ требует труда рабочих-универсалов высокой квалификации.
Производственные участки строятся по технологическому принципу с расстановкой оборудования по однородным группам.
Технологическая подготовка производства
Основные функции технологической подготовки производства:
- Обеспечение технологичности конструкций изделий.
- Выбор и подготовка заготовок.
- Разработка технологического процесса.
- Проектирование средств технологического оснащения.
- Контроль и управление техпроцессами.
См. также
- Технология
- Машиностроение
- Технологический процесс
- Типы производства
Технология машиностроения | Профессионально - педагогический колледж Саратовского государственного технического университета им. Гагарина Ю.А.
Квалификация – техник
Все механизмы – от кухонных комбайнов до космических кораблей – состоят из простых и сложных деталей.
Для изготовления этих деталей сегодня требуются специалисты, разбирающиеся в традиционных и высоких технологиях. Эти знания дает специальность «Технология машиностроения». Она для тех, кто стремится научиться что-то делать своими руками, управлять современными станками и сложными машинами, выполнять чертежи на компьютере, точить детали на станке, организовать свое дело.
В современном производстве труд технолога изменился. Распространение автоматизированного оборудования, управляемого от компьютера, появление систем автоматизированного проектирования и управления производством практически на всех машиностроительных предприятиях привели к тому, что специалист, который помогает создавать новую технику, опирается на компьютерные технологии. Если раньше значительную долю в производительном времени составляли рутинные конструкторские операции, работа со справочной литературой, прочностные и технологические расчеты, разработка чертежей и технологических карт, то теперь с этой работой успешно справляются многочисленные CAD и САМ-системы. Сегодня специальность «Технология машиностроения» актуальна как никогда, и это не удивительно: производство развивается быстрыми темпами, поэтому необходимы компетентные специалисты.
В России уже в настоящее время ощущается острый дефицит технологов. Для обеспечения конкурентоспособности своей продукции сегодня предприятиям необходимы специалисты, которые занимаются разработкой новых технологий и для привлечения таких специалистов сегодня выделяются большие средства и предлагается достойный размер оплаты их интеллектуального труда.
Оснащение учебных аудиторий и мастерских нашего колледжа, специализированным и современным оборудованием, позволяет овладевать знаниями, практическими умениями и навыками в области машиностроения.
Симуляционные модули для станков ЧПУ SIEMENS Компания SIEMENS создала обучающую программу, которая полностью может имитировать работу своих моделей ЧПУ на ПК. Программа имеет ряд преимуществ: -симуляторы позволяют студентам приобрести навыки работы на станках с ЧПУ без опасения причинить вред дорогостоящему оборудованию; -виртуальное изготовление детали позволяет иметь её точное изображение на компьютере ещё до начала изготовления на станке, качество детали анализируется уже на стадии подготовки со своевременным устранением возможных сбоев в производственной цепочке.
TOPPER TNL-120 AL II- токарный обрабатывающий центр с ЧПУ. Основная зхадача — это максимально точная обработка достаточно сложных заготовок деталей, к примеру, тел вращения. Одно из преимуществ токарных станков с числовым программным управлением — это высокая скорость обработки заготовок деталей, так как в автоматическом режиме можно проводить комплекс различных технологических приемов: точение, отрезку, сверление отверстий, нарезание резьбы и многие другие гораздо быстрее, чем на обычном токарном станке.
TOPPER TMV 720 AD – фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ. Предназначен для выполнения большого диапазона фрезерных, сверлильных и расточных операций. Фрезерный обрабатывающий центр имеет отличные производственные параметры: высокую точность позиционирования, скорость работы, способность выполнять несколько операций (многофункциональность).
Мастерские колледжа оснащаются новым оборудованием. Токарными и фрезерными станками с ЧПУ. Группой прецизионных станков: - лазерной резки, позволяющие с высокой точностью обрабатывать любого рода пазы и отверстия; - лазерной сварки, обеспечивающие проведение сварных работ высокой точности без последующей механической обработки сварочного шва.
Круглошлифовальными станками, обеспечивающими точностные параметры при обработке металлоизделий, в частности колец подшипников.
Лентопил SHARK 281
станок предназначен для обработки профильных заготовок из любого вида металла: цветных металлов, нержавеющей и легированной стали, чугуна.
Металлографический микроскоп MEIJI TECNO
используется при проведении экспертизы качества обработки поверхности металлических изделий.
Планируется приобретение специализированного оборудования для обеспечения литейно-кузнечных работ в мастерских колледжа.
| Профессионально-важные качества:
Медицинские противопоказания: Работа не рекомендуется людям, которые имеют заболевания органов зрения. | По окончании обучения Вы сможете работать:
|
Прием абитуриентов
Государственный образовательный стандарт по специальности «Технология машиностроения» для подготовки специалиста данного профиля предусматривает изучение многих профессиональных и специальных дисциплин:
- Инженерная графика.
- Компьютерная графика.
- Техническая механика.
- Материаловедение.
- Метрология, стандартизация и сертификация.
- Процессы формообразования и инструменты.
- Технологическое оборудование.
- Технология машиностроения.
- Технологическая оснастка.
- Программирование для автоматизированного оборудования.
- Информационные технологии в профессиональной деятельности.
- Основы экономики организации и правового обеспечения профессиональной деятельности.
- Охрана труда.
- Безопасность жизнедеятельности.
- Технологические процессы изготовления деталей машин.
- Системы автоматизированного проектирования и программирования в машиностроении.
- Планирование и орг анизация работы структурного подразделения.
- Реализация технологических процессов изготовления деталей.
- Контроль соответствия качества деталей требованиям технической документации.
Обучение студентов отделения социально-экономических специальностей ведется по сопряженным программам среднего профессионального и высшего профессионального образования. На первой ступени обучения в колледже студенты получают среднее профессиональное образование по специальности «Право и организация социального обучения», затем выпускники смогут продолжить свое образование в Саратовском государственном техническом университете имени Гагарина Ю.А. по сокращенной программе.
СГТУ имени Гагарина Ю.А.
ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ РОДИТЕЛЕЙ
Область профессиональной деятельности выпускников по специальности «Технология машиностроения»: разработка и внедрение технологических процессов производства продукции машиностроения; организация работы структурного подразделения.
Преимущества специальности:
- Специальность «Технология машиностроения» - одна из ведущих и перспективных специальностей машиностроительной отрасли.
- Выпускники получают образование в двух областях одновременно: техник в области машиностроения и специалист в области современных компьютерных технологий.
- Прохождение практик на предприятиях г.Саратова (с последующей возможностью трудоустройства).
- Социальное преимущество: оживление машиностроительных предприятий с приходом крупного бизнеса в начале 2000-х годов.
Техник по машиностроению должен обладать профессиональными компетенциями, соответствующими основным видам профессиональной деятельности:
- Разработка технологических процессов изготовления деталей машин.
- Использовать конструкторскую документацию при разработке технологических процессов изготовления деталей.
- Выбирать метод получения заготовок и схемы их базирования.
- Составлять маршруты изготовления деталей и проектировать технологические операции.
- Разрабатывать и внедрять управляющие программы обработки деталей.
- Использовать системы автоматизированного проектирования технологических процессов обработки деталей
- Участие в организации производственной деятельности структурного подразделения.
- Участвовать в планировании и организации работы структурного подразделения.
- Участвовать в руководстве работой структурного подразделения.
- Участвовать в анализе процесса и результатов деятельности подразделения.
- Участие во внедрении технологических процессов изготовления деталей машин и осуществление технического контроля.
- Участвовать в реализации технологического процесса по изготовлению деталей.
- Проводить контроль соответствия качества деталей требованиям технической документации.
БУДЕМ РАДЫ ВИДЕТЬ ВАС В КОЛЛЕДЖЕ НА ДНЯХ ОТКРЫТЫХ ДВЕРЕЙ, ГДЕ ВЫ СМОЖЕТЕ ПОПОДРОБНЕЕ УЗНАТЬ О СПЕЦИАЛЬНОСТИ!
С уважением,
Заведующий отделением: Алексеева Ирина Вячеславовна
Телефон приемной комиссии: 93-12-80
Специалист по технологиям машиностроения
Специалист по технологиям машиностроения – это скорее квалификация, чем профессия. Получение образования по данной специальности открывает возможность трудоустройства на должность техника.
Рейтинг профессии
Технические знания являются истоком практически всех профессий. Появился термин «техника» в Древней Греции. В дословном переводе означал искусство. Со временем из него начали появляться различные виды ремесла. Развитие приостановилось в эпоху средневековья. В «темные времена» все новое считалось плохим и жестоко наказывалось инквизицией. С наступлением эпохи Возрождения начинается стремительное развитие техники. Появляется спрос общества на различные механизмы и инструменты. Работы ремесленников становится недостаточно. В результате появляются первые мануфактуры. Так и зародились специалисты по технологиям машиностроения. Они осваивали сложности производства, работу с аппаратурой и оттачивали свои знания веками. Современные техники имеют широчайшую классификацию и уже давно не выделяются в отдельную профессию.
Описание
Специалист по технологиям машиностроения – это целая группа технических специальностей, объединенная под одной специализацией. К ней можно отнести такие подгруппы:
- Авиационный техник. Это специалист по обслуживанию авиатехники. Работает он в наземных ангарах и заботится об исправности транспортных средств. Для этого производится регулярный диагностический осмотр техники по прилету и перед отправлением в рейс. Специальность довольно обширная и сложная. Она предполагает высокий уровень ответственности, ведь ошибки чреваты серьезными катастрофами и гибелью людей.
- Техник-программист. Это мастер, занимающийся обслуживанием технической составляющей компьютеров. Он предполагает низкую зарплату и возможность получения квалификации программиста.
- Зубной техник. Это специалист в сфере создания коронок, протезов для зубов или челюстно-лицевых аппаратов. Данный мастер редко встречается с пациентами, выполняя в основном технические процессы.
- Санитарный техник или сантехник. Это специалист, обеспечивающий исправную работу систем отопления, канализации и подачи воды. Данный мастер занимается проведением работ, направленных на замену и ремонт трубопроводов различной сложности.
- Техник жилищно-коммунальных хозяйств. Это мастер, выполняющий работы по обеспечению комфорта жильцов, проживающих на территории определенного ЖКХ. Это сантехнические, ремонтные и электрические процессы, необходимые для благоустройства домов. Оценка повреждений и необходимости ремонта тоже входит в спектр работ техника. Он редко сидит на месте, практически постоянно пребывая на объектах.
- Техник-ядерщик. Это специалист по работе с особо опасным оборудованием. Обычно работают такие мастера на атомных электростанциях и отвечают за исправность технических составляющих процесса добычи энергии атома.
Специалист по технологиям машиностроения – это весьма широкое понятие, объединяющее ряд технических направлений.
На каких специальностях учиться
Для получения данной профессии следует выбрать одну из специализаций:
- Специалист по технологиям машиностроения.
- Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем.
- Акустические приборы и системы.
- Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям).
- Эксплуатация внутренних водных путей.
Где учиться
Для получения одной из специальностей, дающих право на работу в технической направленности, можно выбрать практически любое учебное заведение. Наиболее престижными считаются:
- Московский физико-технический институт.
- Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина.
- Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова.
- Московский институт электроники и математики Национального исследовательского университета Высшей школы экономики.
- Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ».
Это пятерка самых престижных технических высших учебных заведений страны. В них сложно поступить, но их диплом гарантирует быстрое трудоустройство.
Чем приходится заниматься на работе и специализации
Любая специальность с технической направленностью предполагает достаточно большой объем работ с аппаратурой. Спектр ежедневных обязанностей состоит из ряда процессов:
- Разработка проекта техники. Это создание новых механизмов, призванных облегчить и автоматизировать человеческие процессы, чтобы свести вероятность погрешностей к минимуму.
- Установка оборудования. Мало просто создать, важно адаптировать устройства к специфике компании. Ненадлежащая установка чревата быстрой поломкой дорогостоящих устройств.
- Настройка оборудования. Данный процесс необходим для обеспечения корректной работы аппаратуры.
- Контроль состояния техники. Для этого проводятся периодические работы по диагностике оборудования.
- Устранение неполадок. Данный процесс включает ремонтные работы любого уровня сложности.
- Обучение персонала правилам эксплуатации техники. Правильное использование сведет к минимуму поломки по неосторожности.
- Составление инструкций по эксплуатации. Это необходимо, чтобы в отсутствие техника, персонал мог самостоятельно узнать ответы на свои вопросы.
- Ведение технической документации и составление отчетов.
Данные обязанности могут дополняться отдельными специфическими составляющими.
Кому подходит данная профессия
Данные специальности подходят людям с техническим складом ума. Для них характерна хорошая память, высокий уровень внимания и умение концентрироваться на сложных процессах. Незаменимыми будут усидчивость и аккуратность.
Ведь техник часто сталкивается кропотливой работой и мельчайшими составляющими механизмов. Технологический процесс довольно сложно проконтролировать, поэтому данный специалист должен уметь самостоятельно организовать свой труд так, чтобы он был максимально эффективным.
Востребованность
Технические профессии всегда были и будут популярны, ведь с развитием прогресса, расширяется и спектр действий специалистов по технологиям машиностроения.
Сколько получают люди, работающие по данной профессии
Уровень доходов у специалистов-техников разный. Все зависит от узкой специализации и уровня компании, в которой вы трудоустроены. В среднем заработок колеблется от 5 до 45 тысяч рублей в месяц. Самые низкие доходы в провинциальных городках. Развитые города предоставляют достаточно большой заработок.
Легко ли устроиться на работу
Процесс трудоустройства начинается при прохождении практики. Обычно выпускников забирают предприятия, на которых они успели себя проявить. Специалисты по технологиям машиностроения востребованы в основном на заводах и производствах. Учитывая динамику развития данных предприятий, вакансии есть всегда.
Для трудоустройства достаточно пройти собеседование и предоставить свой диплом.
Как обычно строится карьера
Построение карьеры напрямую зависит от места работы. Так, в основном она проявляется в повышении разряда. С каждым таким ростом показателя, увеличивается и уровень дохода, что немаловажно, учитывая тот факт, что заработок не слишком высокий.
При высокой производительности труда техник запросто может вырасти до мастера или старшего смены. Это обеспечит не только более высокий доход, но и дополнительные обязанности. Помимо этого перед старшим смены открываются и новые горизонты. Со временем такой специалист может претендовать на должность начальника цеха или заведующего производством. Данные вакансии сулят уже стабильно высокий уровень дохода.
Многие специалисты по технологиям машиностроения продолжают свое образование с целью получения профессии инженера. Это предоставляет возможность более быстрого карьерного роста.
Перспективы
Профессия специалиста по технологиям машиностроения считается перспективной. Связано это с постоянным внедрением новых методик и появлением современных изобретений. Данные специалисты имеют массу возможностей для успешного построения карьеры и развития, что откроет перед ними новые перспективы в построении карьеры. Для того чтобы получить возможность, важно постоянно повышать свой уровень квалификации, стремиться к достижению более высоких показателей и карьерному росту. Каждый, кто прилагает максимум усилий, со временем будет вознагражден.
Также наш уровень образования в технических специальностях дает возможность трудоустройства в более экономически развитых странах. Связано это и с недостатком таких кадров за рубежом.
Отзывы, комментарии и обсуждения
Основы технологии машиностроения
Технология машиностроения - это наука об изготовлении машин требуемого качества в установленном производственной программой количестве и в заданные сроки при наименьших затратах труда и наименьшей себестоимости.
Технология машиностроения как наука прошла в своем развитии через несколько этапов.
1 этап развития.
До 1929-1930г. характеризуется накоплением отечественного и зарубежного производственного опыта изготовления машин. В этот период издаются первые нормативные материалы проектных организаций.
2 этап.
1930-1941гг. продолжается дальнейшее накопление производственного опыта с обобщением и систематизацией его разрабатываются общие научные принципы технологических процессов, появляются труды наших соотечественников. Авторы; А.П.Соколовский, А.И.Каширин, В.М.Кован и А.Б.Яхтин.
3 этап.
1941-1970гг. Характеризуется интенсивным развитием технологии машиностроения, разработкой новых технологических идей и формированием научных основ технологической дисциплины. В эти годы создается: современная теория точности обработки, находит развитие и широкое использование методы математической статистики и теории вероятностей, в процессах механической обработки и сборки, детально разрабатывается учение о жесткости технологической системы и ее влияние на точность и производительность обработки, разрабатывается теория базирования обрабатываемых заготовок и собираемых узлов, развиваются теоретические и экспериментальные исследования качества обработанной поверхности (шероховатость, наклеп, остаточные напряжения) и их влияние на эксплуатационные свойства деталей машин, начинается разработка проблемы организации поточных и автоматизированных технологических процессов обработки заготовок в серийном производстве, систематизируются и сообщаются материалы по технологии сборки и разрабатываются научные основы.
4 этап.
1970-настоящее время.
Особенности данного этапа являются:
1.Широкое использование достижений фундаментальных и общеинженерных наук для решения теоретических и практических задач технологии машиностроения.
2. Широкое применение вычислительной техники при проектировании технологических процессов и математического моделирования процессов механической обработки.
3. Осуществляется автоматизация программирования процессов обработки на станках с ЧПУ. Создается система автоматизированного проектирования технологических процессов САПТП.
4. Разрабатываются методы активации технологических процессов и создаются системы автоматизированного управления процессов.
5. Ведутся работы по созданию гибких автоматизированных систем.
Технология машиностроения как учебная дисциплина
Имеет ряд особенностей существенно отличающейся от других специальных дисциплин.
1. Технология машиностроения является прикладной наукой.
2. Технология машиностроения базируется на теоретических основах, включающих в себя:
- учение о типизации технологических процессов и групповой обработки;
- учение о жесткости технологической системы (технологическая система включает в себя станок, приспособление, инструмент, деталь);
- учение о точности процессов обработки;
- учение о влиянии механической обработки на состояние металла поверхностных слоев заготовок и эксплуатационные свойства деталей машин;
- учение о припусках на обработку;
- учение о путях повышения производительности и экономичности технологических процессов;
- теория конструкторских и технологических баз и другие теоретические разделы.
3. Технология машиностроения является комплексной инженерной и научной дисциплиной тесно связанной с дисциплинами, как теория резания, металлорежущие станки, инструменты, допуски и технические измерения, материаловедение и ряд других общетехнических наук.
Подготовка производства.
Машина как объект производства
Объектами производства машиностроительной промышленности являются различные машины.
Машина — это механизм или сочетание механизмов, осуществляющих целесообразные движения для преобразования энергии или производства работ.
По назначению машины делятся на:
Машина
Машины двигателиМашины орудия
(т.е. устройства преобразующие (т.е. устройства для изменения
один вид энергии в другой) форм, свойств и положения
объекта труда)
Определение: Изделие - это предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии.
К изделиям можно отнести: машины, механизмы и установки, их агрегаты или детали в процессе производства на машиностроительном предприятии.
Изделия делятся на
Основное производство Вспомогательное производство (на реализацию) (для нужд основного производства)
Определение: Деталь - это изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций (например, валик из одного куска металла и т.п.)
У каждой детали для сборки имеются сопрягающиеся и не сопрягающиеся поверхности. Сопрягающиеся соприкасаются при сборке с другими подобными поверхностями и образуют сопряжения. Причем
Сопряжения поверхностей делятся на:.
Основные базы Вспомогательные базы Функциональными
(замок лопатки) (опора станины передней (ременная передача,
бабки станка) шкив, шлицевое
соединение, цепная передача)
Примером не сопрягающейся функциональной поверхности может служить - отражательная поверхность зеркала). Все остальные поверхности детали являются «свободными» и служат лишь для оформления требуемой конфигурации.
Определение: Базовые детали - это детали с базовыми поверхностями, выполняющие в сборочном соединении (в узле) роль соединительного звена, обеспечивающего при сборке соответствующее относительное положение других деталей.
Определение: Сборочная единица (узел) - это часть изделия, которая собирается отдельно, и в дальнейшем чувствует в процессе сборки как одно целое.
Составные части сборочной единицы на предприятии подлежат соединению (свинчиванием, склеиванием, сваркой и т.п.)
Количество входящих деталей определяют порядок сборочной единицы (узла)
Определение: Комплекс - это два и более специализированных (состоящих из 2х и более составных частей) изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций (например: автоматическая линия, цех - автомат и т.п.)
Определение: Комплект - это два и более изделий, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, и представляющих набор изделий, которые имеют общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера (например, комплекты запасных частей, измерительной аппаратуры, упаковочной тары).
Определение: Комплектующее изделие - это изделие предприятия -поставщика, применяемое как составная часть изделия, выпускаемого предприятием - изготовителем. (Составными частями изделия могут быть детали и сборочные единицы (ГОСТ 3.1109 - 82)
Определение: Конструктивная сборочная единица - это единица, спроектированная лишь по функциональному принципу без учета значений условий независимой и самостоятельной сборки. (Пример система газораспределения и системы топливопроводов и маслопроводов двигателей и т.п.)
Определение: Технологическая сборочная единица или узел - это сборочная единица, которая может собираться отдельно от других составных частей изделия и выполнять определенную функцию (пример: станок по составным частям).
Определение: Конструктивно-технологическая сборочная единица - соответствует как условиям функционального назначения, так и самостоятельной независимой сборки (пример: насосы, клапаны, вентили, коробки передач и т.п.)
Конструирование по этому принципу называется агрегатным.
Определение: Агрегат - сборочная единица, обладающая полной взаимозаменяемостью, возможностью сборки отдельно от других составных частей изделия и способность выполнять определенную функцию в изделии или самостоятельно.
Сборка изделия или его составной части из агрегатов называется агрегатной или модульной. Изделие, спроектированное по агрегатному (модульному) принципу, несомненно, имеет лучшие технико-экономические показатели, как в изготовлении, так и в эксплуатации и ремонте; цикл сборки значительно сокращается. Повышается и качество сборки за счет того, что каждая сборочная единица после ее сборки может быть испытана по функциональным параметрам независимо от других сборочных единиц. Значительно улучшаются условия эксплуатации такого изделия, особенно при замене отдельных составных частей. Агрегатная конструкция позволяет ремонтировать каждую составную часть в отдельности, исходя из ее состояния. При этом уменьшается количество изделий, находящихся в резерве.
Каждая сборочная единица включает в себя определенные виды соединений деталей. По возможности относительного перемещения составных частей соединения подразделяются на подвижные и неподвижные.
По сохранению целостности при сборке соединения подразделяются на разъемные и неразъемные. Соединение считается разъемным, если при его разборке сохраняется целостность его составных частей, и неразъемным, если при разборке его составные части повреждаются и их целостность нарушается.
При этом соединения могут быть: неподвижными разъемными (резьбовые, пазовые, конические); неподвижными неразъемными (соединения запрессовкой, развальцовкой, клепкой); подвижными разъемными (подшипники скольжения, плунжеры-втулки, зубья зубчатых колес, каретки-станины); подвижными неразъемными (подшипники качения, запорные клапаны). Количество разъемных соединений в современных машинах и механизмах составляет 65— 85 % от всех соединений.
Неразъемные соединения в процессе эксплуатации и ремонта нередко подвергаются разборке, вызывающей большие затруднения и часто приводящей к порче сопряженных поверхностей (одной или обеих деталей соединения), а также дополнительной пригонке, доработке или замене.
По форме сопрягаемых поверхностей соединения подразделяются на: цилиндрические (до 35—40 % всех соединений), плоские (15—20 %), комбинированные (15—25 %), конические (6—7 %), сферические (2—3 %), винтовые и профильные.
По методу образования соединений они разделяются на резьбовые, клиновые, штифтовые, шпоночные, шлицевые, сварные, паяные, клепаные, клееные, фланговые, прессовые, фальцованные (соединения, полученные с применением совместного загибания их кромок), развальцованные и комбинированные и др.
Важнейшей характеристикой современных машин является их качество. В соответствии с ГОСТ 15467—79 под качеством продукции понимается совокупность свойств, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенным потребностям в соответствии с ее назначением.
Качество каждой машины характеризуется определенной системой показателей, учитывающих ее назначение и регламентируемых ГОСТ 15895—77, ГОСТ 16035—81, ГОСТ 16504-81 и др. При этом степень совершенства машины, выражающаяся ее мощностью, КПД, производительностью и экономичностью, степенью автоматизации и точностью работы и некоторыми другими показателями, определяет общий технический уровень машины.
Для общей оценки качества машины большое значение имеет ее работоспособность, под которой понимается такое состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах установленных нормативно-технической документацией. В связи с этим одной из основных характеристик современных машин является их надежность.
Надежность — это свойство изделия сохранять во времени свою работоспособность (ГОСТ 13377—75).
Отказ — это событие, заключающееся в нарушении работоспособности изделия. Время работы изделия до отказа, выраженное в часах, называется наработкой до отказа и по своему существу является случайной величиной,
Срок службы изделия, определяемый его наработкой до достижения предельного регламентированного состояния (предельный износ и т. п.), называется ресурсом.
Ресурс в отработанных часах или допустимый срок службы изделия (в календарных часах), в отличие от наработки до отказа, является неслучайной, детерминированной величиной (регламентированное время работы изделия, определяющее его долговечность).
Надежность изделия — это обобщенное свойство, которое включает в себя понятия безотказности и долговечности.
Безотказность - это свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого периода времени или некоторой наработки. При этом предполагается самостоятельная непрерывная работа изделия без каких-либо вмешательств для поддержания работоспособности (т. е. без регулировки и ремонта).
Долговечность — это свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния, т. е. в течение всего периода эксплуатации при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.
Кроме эксплуатационных показателей качество машины характеризуется экономичностью их эксплуатации, изготовления и ремонта и системой производственно-технологических показателей, перечисленных ниже.
Трудоемкость определяется продолжительностью изготовления изделия при нормальной интенсивности труда в часах.
Станкоемкость характеризуется продолжительностью времени, в течение которого должны быть заняты станки или другое оборудование для изготовления всех деталей изделия. Единицей измерения станкоемкости обычно является станко-час.
Производственный цикл — интервал календарного времени от начала до окончания процесса изготовления или ремонта изделия, а также ряд других показателей организационно-технического характера.
Конструктивная преемственность изделия — это свойство изделия, определяющее возможность использования в нем деталей и сборочных единиц, применяемых или применявшихся в других изделиях.
Технологическая преемственность изделия — это свойство изделия, определяющее возможность использования применяемых на предприятии технологических процессов, отдельных технологических операций и средств технологического оснащения для его изготовления или ремонта.
Изготовление современных машин и приборов требует четкой организации всего производственного процесса при тщательной технологической подготовке производства.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА
Производственный процесс представляет собой совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий.
Для выполнения производственного процесса необходимо осуществить следующие действия:
-изготовление и сборка продукции;
-контроль ее качества;
-транспортировка и хранений заготовок и изделий на всем этапе производства;
-организационные мероприятия по снабжению и обслуживанию рабочих мест и производственных участков;
-управление всеми этапами и звеньями производства;
-работы по технической подготовке производства.
Техническая подготовка производства.
Этот процесс включает в себя следующее:
1. Конструкторскую подготовку производства (разработку конструкции изделия и создание чертежей общей сборки изделия сборочных элементов и отдельных деталей изделий, запускаемых в производство с оформлением соответствующих спецификаций и других видов конструкторской документации).
2. Технологическую подготовку производства, т.е. совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятий (или предприятия) к выпуску изделий заданного уровня качества при установленных сроках, объеме выпуска и затратах. К технологической подготовке производства относятся:
- обеспечение технологичности конструкции изделия,
- разработка технологических процессов,
- проектирование и изготовление средств технологического оснащения,
- управление процессом технологической подготовки производства.
3. Календарное планирование производственного процесса изготовления изделия в установленные сроки, в необходимых объемах выпуска и затратах.
Ответственной и трудоемкой частью технической подготовки производства является технологическое проектирование, трудоемкость которого составляет 30—40 % от общей трудоемкости технической подготовки в условиях мелкосерийного производства, 40—50 % при серийном и 50—60 % при массовом производстве.
Рост трудоемкости проектирования технологических процессов с увеличением выпуска продукции объясняется тем, что в крупносерийном и массовом производстве разработка процессов производится более тщательно, чем в серийном (увеличивается по общему объему, усложняется технологическая оснастка, подробнее разрабатывается документация).
Трудоемкость технологического проектирования в большинстве случаев заметно превосходит трудоемкость конструирования машин.
Технологический процесс и его структура.
Технологический процесс—это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда.
Для успешной разработки технологического процесса необходимо осуществить следующие мероприятия (ГОСТ 14.301—83);
1. - анализ исходных данных для разработки технологического процесса;
2. - подбор действующего типового, группового технологического процесса или поиск аналога единичного процесса;
3 - выбор исходной заготовки и методов ее изготовления;
4 - выбор технологических баз;
5 - составление технологического маршрута обработки;
6 - разработку технологических операций;
7 - разработку или уточнение последовательности переходов в операции;
8 - выбор средств технологического оснащения (СТО) операции;
9 - определение потребности СТО, заказ новых СТО, в том числе средств контроля и испытаний;
10 - выбор средств механизации и автоматизации элементов процесса и внутрицеховых средства транспортирования;
11 - назначение и расчет режимов обработки;
12 - нормирование технологического процесса;
13 - определение требований техники безопасности;
14 - расчет экономической эффективности технологического процесса;
15 - оформление технологических процессов.
Для условий машиностроительного производства можно сформулировать уточненное определение технологического процесса - это часть производственного прогресса, включающая в себя последовательное изменение размеров, формы, внешнего вида или внутренних свойств предмета производства и их контроль.
Технологические процессы строятся по отдельным методам их выполнения:
- процессы механической обработки,
- сборки,
- литья,
- термической обработки,
- покрытий и т. п.
Технологическая операция
Технологическая операция — это законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте (ГОСТ 3.1109—82). Применительно к условиям механосборочного производства стандартизированное определение операции можно представить в следующем виде: технологическая операция — это часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте, над одним или несколькими одновременно обрабатываемыми или собираемыми изделиями, одним или несколькими рабочими.
Условие непрерывности операции означает выполнение предусмотренной ею работы без перехода к обработке другого изделия.
Например, обработка ступенчатого валика в центрах на токарном станке представляет собой одну технологическую операцию, если ее выполняют в такой последовательности:
- устанавливают заготовку в центрах,
- обтачивают валик с одного конца,
- снимают заготовку,
- переустанавливают хомутик и вторично устанавливают заготовку в центрах,
- обтачивают валик с другого конца.
Аналогичную по содержанию работу над валиком можно выполнить и за две операции:
1)закрепить хомутик, установить заготовку в центрах, обточить с одного конца и снять хомутик;
2) закрепить хомутик на другом конце заготовки, установить ее в центрах и обточить с другого конца, если вторичная установка и обработка второго конца валика последует не сразу после обработки первого конца, а с перерывом для обработки других заготовок партии (т. е. сначала все заготовки обрабатываются с одного конца, а потом все — с другого).
Приведенный пример показывает, что состав операции устанавливают не только на основе чисто технологических соображений, но и с учетом организационной целесообразности.
Технологическая операция является основной единицей производственного планирования и учета. На основе операций определяется:
- трудоемкость изготовления изделий и устанавливаются нормы времени и расценки;
- задается требующееся количество рабочих, оборудования, приспособлений и инструментов;
- определяется себестоимость обработки;
- производится календарное планирование производства и осуществляется контроль качества и сроков выполнения работ.
В условиях автоматизированного производства под операцией понимается законченная часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на автоматической линии, которая состоит из нескольких станков, связанных автоматически действующими транспортно-загрузочными устройствами.
В условиях гибкого автоматизированного производства непрерывность выполнения операции может нарушаться направлением обрабатываемых заготовок на промежуточный склад в периоды между отдельными позициями, выполняемыми на разных технологических модулях.
Кроме технологических операций в состав технологического процесса в ряде случаев (например, в поточном производстве и особенно при обработке на автоматических линиях и в гибких технологических комплексах) включаются вспомогательные операции (транспортные, контрольные, маркировочные, по удалению стружки и т. п.), не изменяющие размеров, формы, внешнего вида или свойств обрабатываемого изделия, но необходимые для осуществления технологических операций.
Установ представляет собой часть технологической операции, выполняемую при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы.
Позиция — фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования, для выполнения определенной части операции.
Технологический переход — законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке.
Применительно к условиям механической обработки определение перехода можно уточнить следующей формулировкой: технологический переход представляет собой законченную часть технологической операции, выполняемую над одной или несколькими поверхностями заготовки, одним или несколькими одновременно работающими инструментами без изменения или при автоматическом изменении режимов работы станка.
Вспомогательный переход — законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и шероховатости поверхностей предмета труда, но необходимы для выполнения технологического перехода. Примерами вспомогательных переходов являются: установка заготовки, смена инструмента и т. д.
Рабочий ход — это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности и свойств заготовки. Понятие рабочего хода соответствует применявшемуся ранее в технологической практике понятию перехода, который рассматривался как простейший переход, заключающийся в снятии одного слоя металла.
Вспомогательный ход — это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, качества поверхности или свойств заготовки, но необходимого для подготовки рабочего хода.
Прием — это законченная совокупность действий человека, применяемых при выполнении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением.
Технологическая характеристика различных типов производства
Одним из основных принципов построения технологических процессов является принцип совмещения технических, экономических и организационных задач, решаемых в данных производственных условиях. Проектируемый технологический процесс безусловно должен обеспечить выполнение всех требований к точности и качеству изделия, предусмотренных чертежом и техническими условиями, при наименьших затратах труда и минимальной себестоимости, а также при изготовлении изделий в количествах и в сроки, установленные производственной программой.
В соответствии ГОСТ 14.004—83, в зависимости от широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий, современное производство подразделяется на различные типы: единичное, серийное и массовое.
Единичное производство характеризуется широтой номенклатуры изготовляемых или ремонтируемых изделий и малым объемом выпуска изделий (под объемом выпуска подразумевается количество изделий определенных наименования, типоразмера и исполнения, изготовляемых иди ремонтируемых объединением, предприятием или его подразделением в течение планируемого интервала времени).
Ниже перечислены основные признаки, характеризующие единичное производство:
1) количество выпускаемых изделий и размеры операционных партий заготовок - исчисляется штуками и десятками штук;
2) характер действий на рабочих местах - разнообразные технологические операции нерегулярные или не повторяющиеся совсем;
3) характер оборудования - универсальное точное оборудование (в цехах располагается по технологическим группам: токарные; фрезерные; сверлильные; шлифовальные и т.д.);
4) специальные приспособления и оснастка практически отсутствует;
5) в качестве исходных заготовок чаще всего используют простейшие (поковки, горячий прокат, литье в землю), характеризующиеся малой точностью и большими припусками на обработку;
6) основным методом достижения точности - метод пробных ходов и промеров по имеющейся разметке;
7) взаимозаменяемость отдельных узлов и деталей практически отсутствует и ограничивается рамками стандартных деталей (резьбы, подшипниках, шпонки и штифты и т.п.);
8) взаимное функционирование и расположение отдельных узлов определяется пригонкой по месту;
9) квалификация рабочих - очень высокая;
10) техническая документация - упрощенная;
11) техническое нормирование отсутствует, используется опытно статистическое нормирование труда.
Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых в течение продолжительного времени.
Массовое производство имеет следующие отличительные признаки:
1) Количество выпускаемых изделий - тысячи и десятки тысяч штук.
2) Характер действия на рабочих местах, определяется коэффициентом закрепления операций (ГОСТ 3.1108 - 74) равным единице, т.е. на каждом рабочем месте закрепляется выполнение одной постоянно повторяющейся операции.
3) Характер оборудования специальные высокопроизводительное оборудование, расставленное по поточному принципу (т.е. по ходу технологического процесса) и часто связанное транспортными устройствами и конвейерами, оснащенными промежуточными постами автоматического контроля, и промежуточными складами (технологическими накопителями заготовок), снабженными автоматическими перегружателями (роботами и манипуляторами).
Используется оборудование сложное высокопроизводительное такое, например, как многошпиндельные автоматы и полуавтоматы, станки с ЧПУ и обрабатывающие центры, а так же широко применяются автоматические линии и автоматизированные производственные системы.
4) Технологическая оснастка - специальная высокопроизводительная; режущий инструмент сверхтвердые синтетические материалы, минералокерамика, алмазный инструмент и т.п.
5) Исходные заготовки характеризуются индивидуальностью и точностью изготовления с наименьшими припусками на механическую обработку (литье под давлением, точное литье, горячая объемная штамповка и прессовка, калибровка и чеканка и т.п.)
6) Точность на рабочих местах обеспечивается - методами автоматического получения размеров на настроенных станках.
7) Обеспечивается полная взаимозаменяемость и собираемость узлов, однако в исключительных случаях имеет место селективная сборка, обеспечивающая групповую взаимозаменяемость.
8) Квалификация рабочих двояка - сравнительно низкая квалификация (по сравнению с единичным производством) операторов станков, (станочников), но зато очень высокий профессионализм наладчиков, электронщиков и специалистов по пневмогидроавтоматике;
9) Техническая документация тщательно разрабатывается и детально оформляется в виде технологических маршрутов.
10) Техническое нормирование основывается на многоуровневых расчетах по определенным методикам, а затем подвергается экспериментальной проверке.
Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями и сравнительно большим объемом выпуска.
Определение: Производственная партия - это группа заготовок одного наименования и типоразмера, запускаемых в обработку одновременно или непрерывно в течение определенного интервала времени.
1) Количество изделий в партии или серии определяет значение коэффициента закрепления операций (к.з.о.) при этом различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство.
Определение: Объем серии - это общее количество изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения, изготовляемых или ремонтируемых по неизменяемой конструкторской документации.
Определение: К.З.О. - это определяется отношением числа всех различных Т.О.(технологических операций), выполненных или подлежащих выполнению в течении месяца, к числу рабочих мест.
Например, по ГОСТ 3.1108 - 74 к.з.о. составляет: для мелкосерийного производства 20 ... 40 включительно; для серийного - 10 ... 20; для крупносерийного 1 ... 10.
Серийное производство является основным типом современного машиностроительного производства и в общей доле составляет 75 ... 80%. По всем характерным признакам, определяющим тип производства серийное производство занимает промежуточное положение между единичным и массовым:
1) Объем выпуска от десятка, сотен изделий до тысячи;
2) Используется как универсальное, так и специализированное и частично специальное оборудование. Используются так же станки с ЧПУ, обрабатывающие центры и гибкие автоматизированные системы (ГПС). Расстановка оборудования осуществляется по технологическим группам с учетом грузовых потоков;
3) Оснастка чаще всего используется универсальная, но если целесообразно с точки зрения экономических расчетов, то высокопроизводительная специально изготовленная (например, в условиях крупносерийного производства);
4) В качестве заготовок могут применяться прокат (горячий и холодный), литье в землю и под давлением, точное литье, разные поковки и точные штамповки ил прессовки. Способ получения или применения той или иной заготовки определяется экономической целесообразностью;
5) Точность достигается, как методом пробных ходов и промеров по разметке (единичное производство) так и автоматически на предварительно настроенном оборудовании;
6) Квалификация рабочих неоднозначна, и определяется оборудованием и разновидностью типа серийного производства. Например, уникальные станки, высококвалифицированные рабочие; производственные линии - высокая квалификация наладчиков, и низкий разряд у рабочих;
7) Взаимозаменяемость так же определяется объемом выпуска и конструктивной особенностью изделия. Она может быть полная, неполная, групповая, но чаще всего неточности изготовления компенсируется пригонкой по месту при сборке;
8) Технологическая документация разрабатывается тщательно только для сложных изделий, при изготовлении менее сложных все упрощается.
9) Тоже самое можно сказать и про нормирование. Например, может применяться расчетные методики с тщательной проверкой их на практике иле же опытно-статическое нормирование простейших заготовок.
При определении серийности производства необходимо помимо размеров партий выпускаемых изделий учитывать также конструктивные особенности (требования качества, вес, материал и т.п.).
МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ РАЗМЕРОВ ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ДЕТАЛИ
В соответствии с требованиями чертежа необходимо получать соответствующие размеры детали, форму поверхностей, взаимное расположение поверхностей и шероховатость поверхности.
Для этого применяют 2 основных метода:
1. Метод пробных ходов и промеров;
2. Метод автоматического получения размеров на настроенных станках.
Суть метода пробных ходов и промеров заключается в том, что к обрабатываемой поверхности заготовки установленной на станке, подводят режущий инструмент и с короткого участка снимают пробную стружку. Затем станок останавливают, делают пробный замер полученного размера, определяют величину его отклонения от чертежного и вносят поправку в положение инструмента, которую отсчитывают по делениям лимба станка. Затем вновь производят пробную обработку («ход») участка заготовки, новый пробный замер полученного размера и при необходимости вносят новую поправку в положение инструмента. Таким образом, путем пробных ходов и промеров устанавливают правильное положение инструмента относительно заготовки, при котором обеспечивается требуемый размер. После этого выполняют обработку заготовки по всей ее длине. При обработке следующей заготовки всю процедуру установки инструмента пробными ходами и промерами повторяют.
В методе пробных ходов и промеров часто применяют разметку, в этом случае на поверхность исходной заготовки специальными инструментами (чертилками, штангенрейсмусом и др.) наносят тонкие линии, показывающие контур будущей детали, положение центров будущих отверстий или контуры выемок и окон. При последующей обработке рабочий стремится совместить траекторию перемещения режущего лезвия инструмента с линией разметки заготовки и обеспечить тем самым требуемую форму обрабатываемой поверхности.
Метод пробных ходов и промеров имеет следующие достоинства:
1. Возможность получения на неточном оборудовании точной детали (высокая квалификация рабочего);
2. Исключается влияние износа режущего инструмента на точность размеров;
3. Возможность распределения припуска при неточной заготовке (исключение брака). В случае разметки заготовки нет необходимости в изготовлении дорогостоящих и сложных приспособлений.
Вместе с тем метод пробных ходов и промеров имеет ряд серьезных недостатков:
1. Требуется высококвалифицированная рабочая сила;
2. Низкая производительность (затраты времени на пробные ходы, промеры и разметку);
3. Повышенная себестоимость обработки;
4. Возможность брака (по вине рабочего).
В связи с перечисленными недостатками метод пробных промеров и ходов используется, как правило, при единичном или мелкосерийном производстве изделий, в опытном производстве, а также в ремонтных и инструментальных цехах.
При серийном производстве этот метод находит применение для получения годных деталей из неполноценных исходных заготовок («спасение» брака по литью и штамповке).
В условиях крупносерийного и массового производства метод пробных ходов и промеров используется при шлифовании, так как позволяет без труда компенсировать износ абразивных инструментов, часто протекающий неравномерно и вызывающий потерю точности обработки.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Page 2
При обработке заготовок по методу автоматического получения размеров станок предварительно настраивается таким образом, чтобы требуемая от заготовок точность достигалась автоматически, т.е. почти независимо от квалификации и внимания рабочего.
Рис. 1. Обработка заготовок по методу автоматического получения размеров.
При фрезеровании заготовки 2 на размеры a и b, стол фрезерного станка предварительно устанавливают по высоте таким образом, чтобы опорная поверхность неподвижной губки 1 тисков отстояла от оси вращения фрезы на расстоянии K = Dфр/2 + a. При этом боковую поверхность фрезы 3 удаляют (поперечным перемещением стола) от вертикальной поверхности неподвижной губки на расстояние b. Эту предварительную настройку станка производят по методу пробных ходов и промеров.
Так как в процессе обработки размеры K и b остаются неизменными, то и точность размеров a и b обрабатываемой заготовки сохраняется одинаковой для всех заготовок, обработанных с данной настойкой станка.
Следовательно, при использовании метода автоматического получения размеров на настроенных станках задача обеспечения требуемой точности обработки переносится с рабочего-оператора на настройщика, выполняющего предварительную настойку станка; на инструментальщика, изготовляющего специальные приспособления, и на технолога, назначающего технологические базы и размеры заготовки, а также определяющего метод ее установки и крепления и конструкцию необходимого приспособления.
К преимуществам метода автоматического получения размеров относятся:
1. Повышение точности обработки и снижение брака;
2. Рост производительности обработки за счет устранения потерь времени на предварительную разметку заготовки и осуществление пробных ходов и промеров;
3. Снижение требований квалификации рабочих;
4. Более высокая производительность обработки в сравнении с предыдущем методом, снижение себестоимости.
5. Практически исключен брак.
Недостатки:
1. Затраты времени на предварительную настройку станка.
2. Необходимость в получении однородной и точной заготовки;
3. Необходимость более тщательной подготовки производства (регламентация технологического процесса).
Область применения: серийное, крупносерийное и массовое производство.
СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ ПОГРЕШНОСТИ ОБРАБОТКИ.
Систематическая погрешность — это такая погрешность, которая для всех заготовок рассматриваемой партии остается постоянного или же закономерно изменяется при переходе от каждой обрабатываемой заготовки к следующей.
Принято обозначать:
Dсист. - постоянная систематическая погрешность
Dп.с. - переменная систематическая погрешность
Причинами, возникновения систематических и переменных систематических погрешностей обработки заготовок являются:
1. неточность, износ и деформация станков, приспособлений и инструментов;
2. деформация обрабатываемых заготовок; тепловые явления, происходящие в технологической системе и в смазочно-охлаждающей жидкости,
3. погрешности теоретической схемы обработки заготовки.
Погрешности, возникающие вследствие неточности, износа и деформации
станков
При изготовлении станков нормальной точности допускается:
- радиальное биение шпинделей токарных и фрезерных станков (0,01-0,015)
- торцевое (осевое) биение - (0,01-0,02)
- прямолинейность продольных направляющих и столов фрезерных станков на длине 1000 мм - (0,03-0,04)
- перпендикулярность осей шпинделя вертикально-сверлильных станков относительно плоскости стола на длине 300 мм - (0,06-0,1)
Погрешности геометрической точности станков полностью или частично переносятся на обрабатываемые заготовки в виде систематических погрешностей.
Погрешность связанная с износом станка.
Например, направляющие токарного станка:
1. треугольная.
2. плоская направляющая, в 5 раз изнашивается меньше, чем треугольная.
Одной из важных причин потери точности станков является износ их направляющих. За год эксплуатации токарных станков при двухсменной работе в условиях единичного и серийного производства при среднем диаметре обрабатываемых заготовок 100 мм и их длине 150-200 мм износ U (мм) передней от рабочего грани несимметричной треугольной направляющей в среднем составил:
При чистовой обработке........... 0,04-0,05
При частично чистовой и частично обдирочной
обработке стали (80 %) и чугуна (20 %) 0,06-0,08
При обдирке стали (90%) и чугуна (10%) 0,10-0,12
Износ второй (плоской) направляющей при этом оказался в пять раз меньше. Износ направляющих по длине также не является равномерным. У обследованных станков участок наибольшего износа направляющих находился на расстоянии 400 мм от торца шпинделя. Износ приводит к тому, что смещается или наклоняется суппорт станка. В этом случае имеет место переменная систематическая погрешность.
Деформации станков при их неправильном монтаже, а также под действием массы при оседании фундаментов (искривление станин и столов, извернутость направляющих) вызывают дополнительные систематические погрешности обработки заготовок. При длине направляющих 8 - 11 м, отклонение от прямолинейности достигает 3 - мм (по нормам точность 0,08 мм) постоянная систематическая погрешность.
ПОГРЕШНОСТИ, СВЯЗАННЫЕ С НЕТОЧНОСТЬЮ И ИЗНОСОМ
РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
Неточность режущего инструмента (особенно мерного инструмента типа разверток, зенкеров, протяжек, концевых пазовых фрез и фасонного инструмента) во многих случаях непосредственно переносится на обрабатываемые заготовки, обусловливая появление систематических погрешностей формы и размеров обрабатываемых поверхностей.
Рис. 2 Зависимость износа инструмента U от длины пути резания
Погрешность связанная с износом режущего инструмента приводит к возникновению переменной систематической погрешности.
В соответствии с общими закономерностями износа при трении скольжения в начальный период работы инструмента, называемый периодом начального износа (участок I на рис. 2), износ наиболее интенсивен. В период начального износа происходит приработка режущего лезвия инструмента, сопровождающаяся выкрашиванием отдельных неровностей и заглаживанием штрихов — следов заточки режущих граней. В этот период шероховатость обработанной поверхности обычно постепенно уменьшается. Начальный износ Uн и его продолжительность Lh (т. е. продолжительность приработки инструмента) зависят от материалов режущего инструмента и изделия, качества заточки, а также от доводки инструмента и режимов резания.
Второй период износа (участок II) характеризуется нормальным износом инструмента, прямо пропорциональным пути резания. Интенсивность этого периода износа принято оценивать относительным (удельным) износом Uo (мкм/км), определяемым формулой Uo = U/L, где U — размерный износ в микрометрах на пути резания L; L — путь резания в зоне нормального износа в километрах.
Третий период износа (участок III) соответствует наиболее интенсивному катастрофическому износу, сопровождающемуся значительным выкрашиванием и поломками инструмента, недопустимыми при нормальной эксплуатации инструмента.
Расчет износа режущего инструмента, влияющего на точность обработки, применительно к условиям нормального износа, протекающего в зоне II, обычно производят по формуле
U = UoL/1000
где U - размерный износ режущего инструмента, мкм; L - длина пути резания, м.
Применительно к точению длина пути резания
L = pDl/ ( 1000s)
где D - диаметр обрабатываемой заготовки, мм; l - длина обрабатываемой заготовки (длина обработки), мм; s - подача, мм/об.
При торцевом фрезеровании длину L пути резания можно приближенно определить по формулам:
;
где l - длина хода, мм; В - ширина фрезеруемой площадки, мм; So - подача фрезы, мм/об; z - число зубьев фрезы; Sz - подача фрезы, мм/зуб.
При фрезеровании износ режущего инструмента происходит интенсивнее, чем при точении, в связи с неблагоприятными условиями работы инструмента, многократно врезающегося в обрабатываемую заготовку, Относительный износ Uофр инструмента при фрезеровании больше относительного износа Uo, применительно к условиям точения, т. е.
UОфр =(1 + 100/ B)Uo
Величина 100/В учитывает число врезаний зуба фрезы при фрезеровании заготовки шириной В.
Для того чтобы, учесть начальный износ инструмента, принято расчетную длину L пути резания, увеличивать на некоторую дополнительную величину Lдоп. В этом случае получается вид
U = Uo(L + Lдоп)/1000
Для доведенных инструментов дополнительный путь резания Lдоп = 500 м, для заточенных — Lдоп= 1500 м и в среднем Lдоп = 1000м.
Относительный (удельный) износ Uo режущего инструмента зависит от материала режущего инструмента и режима резания, материала обрабатываемого изделия и жесткости технологической системы станок — приспособление — заготовка— инструмент.
При повышении жесткости технологической системы, способствующем уменьшению вибраций, износ режущего инструмента заметно снижается.
Относительный износ резцов при растачивании жаропрочных материалов в 1,5— 6 раз больше относительного износа резцов при наружном обтачивании тех же материалов, что объясняется менее благоприятными условиями резания при обработке отверстий.
В связи с тем, что общий размерный износ инструмента обратно пропорционален подаче, в ряде увеличение подачи повышает общую размерную стойкость инструмента и при достаточной жесткости технологической системы повышает точность обработки. Применение широких резцов и других инструментов с выглаживающими фасками, позволяющих повысить подачу, способствует росту точности обработки при одновременном повышении ее производительности.
Изменение глубины резания незначительно влияет на относительный износ инструмента.
Заметное влияние на относительный износ оказывает задний угол резца.
Это объясняется ослаблением режущей кромки и ухудшением условий отвода теплоты.
Приведенные расчеты показывают, что погрешность размеров и формы обрабатываемых заготовок может быть существенно понижена путем рационального назначения материала и конструкции режущего инструмента и соответствующих режимов резания.
ВЛИЯНИЕ УСИЛИЯ ЗАЖИМА ЗАГОТОВКИ НА ПОГРЕШНОСТЬ ОБРАБОТКИ
Усилия зажима (закрепления) заготовок в приспособлениях, так же как и усилия резания, вызывают упругие деформации заготовок, порождающие погрешности формы обработанных заготовок, При постоянстве размеров заготовок и усилий зажима вызываемые ими погрешности формы деталей являются систематическими и могут быть вычислены по соответствующим формулам.
При закреплении втулки в патроне происходит ее упругая деформация (рис. 2,4, а, б), причем в местах A приложения кулачков радиус заготовки уменьшается, а в точках B увеличивается.
Рис. 2.4 Схема возникновения погрешности формы отверстия тонкостенной втулки: а — упругая деформация втулки при закреплении в трехкулачковом патроне; б — форма отверстия после расточки; в — форма отверстия после раскрепления втулки
Погрешность геометрической формы обрабатываемого отверстия втулки определяется разностью наибольшего и наименьшего радиусов (рис. 2.4, в).
Погрешность А формы отверстия втулки при ее закреплении в трехкулачковом патроне весьма велика. Например, для втулки 80x70x20 мм при величине усилия зажима на рукоятке ключа Q = 147 Н (Q = 15 кгс) погрешность формы отверстия достигает 0,08 мм.
Погрешность формы обрабатываемой заготовки, связанная с ее упругой деформацией при закреплении в кулачковых патронах, зависит от числа кулачков, при увеличении числа зажимных кулачков погрешность геометрической формы втулки заметно уменьшается. Например, если погрешность геометрической формы тонкостенной втулки после обработки с зажимом в двух кулачках принять за 100 %, то при зажиме в трех кулачках она составит 21 %, в четырех кулачках —8 %, в шести кулачках — 2 %.
При форме кулачков, соответствующей форме заготовки, и наиболее полном прилегании зажимных поверхностей кулачков к поверхности заготовки погрешность геометрической формы втулки также снижается.
Таким образом, на погрешности формы обрабатываемых заготовок большое влияние оказывают усилия их зажима в приспособлениях. Вместе с тем в определенных условиях существенными причинами возникновения погрешностей обрабатываемых заготовок могут явиться силы тяжести (деформации заготовок под действием собственной массы), центробежные силы (деформации неуравновешенных масс отдельных частей заготовок в момент их обработки) и остаточные напряжения заготовки.
ПОГРЕШНОСТИ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ УПРУГИМИ ДЕФОРМАЦИЯМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ НАГРЕВА
При непрерывной работе станка происходит постепенное нагревание всех элементов технологической системы, вызывающее появление переменной систематической погрешности обработки заготовок.
Тепловые деформации станков.Основными причинами нагревания станков и их отдельных частей (шпиндельных бабок, столов, станин и др.) являются потери на трение в подвижных механизмах станков (подшипниках, зубчатых передачах), гидроприводах и электроустройствах, во встроенных электромоторах, а также теплопередача от охлаждающей жидкости, отводящей теплоту из зоны резания, и нагревание от внешних источников (местное нагревание от близко расположенных батарей, солнечных лучей, охлаждение через фундамент).
Важное влияние на точность обработки оказывает нагревание шпиндельных бабок. При работе станка происходят постепенное разогревание шпиндельных бабок и их смещение в вертикальном и горизонтальном (на рабочего) направлениях. При этом температура в различных точках корпуса бабки изменяется от 10 до 50 °С. Наибольшая температура нагрева наблюдается в местах расположения подшипников шпинделя и подшипников быстроходных валов, температура которых обычно на 30—40 % выше средней температуры корпусных деталей, в которых они смонтированы.
На рис. 2.5 показано горизонтальное смещение оси передней бабки токарного станка при работе в центрах. В первый период работы станка после его запуска нагревание вызывает смещение шпинделя на рабочего, что приводит к непрерывному изменению размеров и формы обрабатываемых заготовок (при обработке крупных валов), т. е. к появлению переменной систематической погрешности. Очевидно, что переменная систематическая погрешность равняется удвоенному горизонтальному смещению оси передней бабки.
Продолжительность нагревания передней бабки, сопровождающегося смещением оси шпинделя, составляет 3—5 ч (после чего температура нагрева и положение оси стабилизируются).
При остановке станка происходят его медленное охлаждение и обратное перемещение оси шпинделя.
Для устранения погрешности обработки, связанной с тепловыми деформациями станка, производят предварительный прогрев станка его обкаткой вхолостую в течение 2—3 ч. Последующую обработку заготовок следует проводить без значительных перерывов в работе станка.
Тепловые деформации инструмента.Некоторая часть теплоты, выделяющейся в зоне резания, переходит в режущий инструмент, вызывая его нагревание и изменение размеров. При токарной обработке наибольшая часть погрешности, связанной с тепловыми деформациями технологической системы, обусловлена удлинением резцов при их нагревании.
При точении легированной стали с sв = 1080МПа (110 кгс/мм2) резцами, снабженными пластинками Т15К6, с вылетом 40 мм и сечением 20x30 мм тепловое равновесие, при котором прекращается удлинение резца, наступает примерно через 20—24 мин непрерывной работы. В процессе обработки мягкой стали тепловое равновесие резца устанавливается через 12 мин непрерывной работы. При повышении скорости резания, глубины резания и подачи, увеличивается удлинение резца. Большое влияние на удлинение оказывает вылет резца. Например, при уменьшении вылета резца с 40 до 20 мм удлинение сократилось с 28 до 18 мкм. Удлинение резца приблизительно обратно пропорционально площади поперечного сечения его стержня. С увеличением толщины пластинки твердого сплава удлинение резца уменьшается.
Нагревание и удлинение резцов прямо пропорционально твердости обрабатываемого материала. В обычных условиях работы без охлаждения удлинение резца может достигать 30—50 мкм. При создании обильного охлаждения удлинение резцов уменьшается в 3—3,5 раза.
Удлинение Dlp (мкм) резца в условиях теплового равновесия можно приближенно подсчитать по формуле
Dlp = C(lp/F)sB(t s)0,75√V, (2.6)
где С — постоянная (при V= 100-200 м/мин, t ≤ 1,0 мм, s ≤ 0,2 мм — С = 4,5); 1Р — вылет резца, мм; F— поперечное сечение резца, мм2.
В первый- период работы до наступления теплового равновесия удлинение резца сопровождается непрерывным изменением размеров обрабатываемых заготовок (при небольших габаритах заготовок) или формы поверхностей (при больших размерах заготовок).
При обработке заготовок с перерывами машинного времени Тмаш в момент прекращения резания начинаются охлаждение резца и его укорочение, которые продолжаются до начала следующего периода резания.
При обработке заготовок с перерывами машинного времени тепловые деформации резца, а следовательно, и температурные погрешности обработки заметно уменьшаются.
Общее удлинение D'1Р резца при ритмичной работе с перерывами машинного времени приближенно составляет:
где Тпер — продолжительность перерыва машинного времени.
При ритмичной работе тепловые деформации заготовок постоянны. При отсутствии ритмичности тепловые деформации отдельных заготовок различны, что приводит к рассеянию размеров заготовок. Нагревание режущих инструментов, при фрезеровании, нарезании зуба и других операциях прерывистой механической обработки, выполняемых с охлаждением, оказывает заметно меньшее влияние на точность обработки, чем нагревание резцов.
Тепловые деформации заготовки.Некоторая часть теплоты, выделяющейся в зоне резания, переходит в обрабатываемое изделие, вызывая изменение его размеров и появление погрешности обработки. При равномерном нагревании изделия возникает погрешность размеров, а при местных нагревах отдельных участков обрабатываемых изделий — коробление, приводящее к образованию погрешности формы.
Нагревание обрабатываемого изделия зависит от режимов резания. При токарной обработке с увеличением скорости резания и подачи, т. е. с уменьшением продолжительности теплового воздействия на обрабатываемое изделие, его температура понижается.
Например, при повышении скорости резания с 30 до 150 м/мин, неизменной глубине резания (3 мм) и подаче 0,44 мм/об температура заготовки понизилась с 24 до 11 °С. При повышении подачи с 0,11 до 0,44 мм/об, неизменной скорости резания (140 м/мин) и глубине резания 3 мм наблюдалось падение температуры заготовки с 36 до 11 °С.
В случае увеличения глубины резания температура обрабатываемой заготовки возрастает. Так, при изменении глубины резания с 0,75 до 4 мм температура заготовки повысилась с 4 до 11 °С, скорость резания (130 м/мин) и подача (0,2 мм/об) оставались при этом постоянными.
Нагревание обрабатываемых заготовок имеет существенное значение при изготовлении тонкостенных деталей. Во время обработки массивных заготовок влияние их нагревания на точность обработки невелико.
Применение обильного охлаждения значительно уменьшает опасность нагревания заготовок и сокращает погрешность их обработки.
ПОГРЕШНОСТИ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОБРАБОТКИ
При обработке некоторых сложных профилей фасонных деталей сама схема обработки предполагает определенные допущения и приближенные решения кинематических задач и упрощения конструкции режущих инструментов, вызывающие появление систематических погрешностей обработки (обычно систематических погрешностей формы).
Например, при нарезании зубчатых колес червячными фрезами теоретическая схема операции (качение нарезаемого зубчатого колеса по прямолинейной рейке осевого сечения червячной фрезы) заведомо нарушается наклоном канавки, образующей режущие лезвия фрезы, что ведет к появлению систематической, погрешности эвольвентного профиля зуба. Аналогично возникают погрешности эвольвенты зуба в процессе его строгания долбяками в связи с нарушением правильного профиля последних при образовании переднего угла при заточке.
При нарезании зуба модульными фрезами систематическую погрешность профиля зуба вызывает несоответствие количества нарезаемых зубьев расчетному числу, для которого спроектирована фреза.
При фрезеровании и нарезании резьбы вращающимися резцами (вихревое нарезание) кинематическая схема операции предопределяет появление огранки (волнистости) поверхности резьбы, являющейся систематической погрешностью формы поверхности резьбы.
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ТОЧНОСТЬ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ОБРАБОТКИ
Технологическая система станок – приспособление – заготовка – инструмент представляет собой упругую систему, деформации которой в процессе обработки обуславливают возникновение систематических и случайных погрешностей размеров и геометрической формы обрабатываемых заготовок.
ВЛИЯНИЕ ЖЕСТКОСТИ И ПОДАТЛИВОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ФОРМИРОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ОБРАБОТКИ
При обработке в центрах на токарном станке гладкого вала (рис.3.) в начальный момент, когда резец находится у правого конца вала, вся нормальная составляющая Py усилия резания передается через заготовку на задний центр, пиноль и заднюю бабку станка, вызывая упругую деформацию названных элементов (изгиб заднего центра и пиноли, отжатие yЗ-Б корпуса задней бабки) в направлении «от рабочего». Это приводит к увеличению расстояния от вершины резца до оси вращения заготовки на величину yз.б. и к соответствующему возрастанию радиуса обработанной заготовки.
Одновременно с этим под действием Py происходит упругое отжатие yинстр резца и суппорта в направлении «на рабочего», что, в свою очередь, влечет за собой увеличение расстояния от вершины резца до оси вращения заготовки, а следовательно, и радиуса обработанного изделия. Таким образом, в начальный момент диаметр обработанной поверхности фактически оказывается больше диаметра, установленного при настройке, на величину D = 2 (yз.б. + yинстр). При дальнейшем обтачивании и перемещении резца от задней бабки к передней отжатие задней бабки уменьшается, но возникают отжатия передней бабки yп.б. и обрабатываемой заготовки yзаг., которые также увеличивают фактический диаметр обработки (рис.3) В некотором сечении А-А фактический диаметр обтачиваемой заготовки оказывается равным
Dфакт – фактический диаметр обработанной заготовки с учетом упругих отжатий в технологической системе.
- упругое отжатие задней и передней бабки в сечении А-А.
- упругое отжатие с учетом инструмента и заготовки.
В связи с тем что упругие отжатия элементов станка (кроме отжатия yинстр суппорта и инструмента) изменяются по длине обработки заготовки, ее диаметр, а следовательно, и форма оказываются переменными по длине. Погрешности размера и формы заготовки в данном случае равняются удвоенной сумме упругих отжатий в технологической системе. Упругие отжатия y определяются действующими в направлении этих отжатий усилиями и жесткостью технологической системы.
Жесткостью j технологической системы называется способность этой системы оказывать сопротивление действию деформирующих ее сил.
Если жесткость элементов станка очень велика, а жесткость обрабатываемой заготовки мала (обточка длинного и тонкого вала на массивном станке), то отжатия yп.б и yз.б малы, а yзаг. значительно.
В результате этого форма заготовки становится бочкообразной. Наоборот, при обработке массивной заготовки, дающей минимальный прогиб, на станке малой жесткости (yп.б и yз.б значительны) форма заготовки получается корсетообразной с наименьшим диаметром в середине заготовки.
Для вычисления погрешностей обработки, связанных с упругими отжатиями технологической системы, жесткость этой системы должна получить количественное выражение. А.П.Соколовским предложено выражать жесткость j, кН/м (кгс/мм), технологической системы отношением нормальной составляющей Py, кН (кгс), силы резания к суммарному смещению y, м (мм), лезвия режущего инструмента относительно обрабатываемой поверхности заготовки, измеренному в направлении нормали к этой поверхности, т.е.
j = Py/y
Как следует из предыдущего: y = yст + yпр + yзаг + yинстр
При определении жесткости перемещение всегда измеряется в направлении, перпендикулярном к обрабатываемой поверхности, и в расчет вводится нормальная составляющая усилия Py резания, однако при этом одновременно учитывается влияние на y и остальнях составляющих силы резания (Pz и Px). Исследования показали, что упругое смещение y, рассчитываемое только в условиях действия Py, всегда больше (а, следовательно, численное значение жесткости системы меньше), чем при определении его с учетом одновременного действия составляющих Pz и Px. В связи с этим при экспериментальном определении жесткости технологическую систему следует нагружать системой сил, близкой к эксплуатационной.
Жесткость системы можно также вычислить из уравнения
j = DPy/Dy
где приращения нормальной силы DPy и суммарного смещения Dy выражаются в тех же единицах.
При нахождении жесткости технологической системы по значениям жесткости отдельных ее звеньев, а также при расчете погрешностей обработки, связанных с упругими отжатиями отдельных элементов системы, удобно пользоваться понятием податливости, которая численно равна величине, обратной жесткости.
Податливостью w технологической системы называется способность этой системы упруго деформироваться под действием внешних сил.
Податливость w, м/МН (мкм/кгс), можно численно выразить отношением смещения у лезвия инструмента относительно заготовки, измеренного по нормали к обрабатываемой поверхности, к составляющей силы резания, действующей в том же направлении, т. е.
w = y / Py
Как следует из определения,
w = 1/j (3.4)
В связи с тем что сумма деформаций отдельных звеньев упругой системы, приведенных к точке и направлению, принятым при измерении жесткости, равна суммарной деформации системы y = y1 + y2 + … +yn , можно вычислить суммарную податливость системы со по формуле
w = w1 + w2 + … +wn
и суммарную жесткость системы j по формуле
В случае обработки заготовки в центрах при положении резца в середине обрабатываемой заготовки жесткость станка можно найти из соотношения
При положении резца на расстоянии х от передней бабки жесткость станка в сечении приложения резца определяется по формуле
Отжатие резца, связанное с его прогибом h под действием силы резания, мало отражается на изменении фактического радиуса rфакт обработки. При прогибе резца в несколько десятых долей миллиметра и при диаметре заготовок в несколько десятков миллиметров радиальное отжатие yинстр резца измеряется десятитысячными долями миллиметра и практически может не приниматься во внимание.
Отжатие узаг, зависящее от метода установки заготовок на станке, можно подсчитать по обычным формулам сопротивления материалов. Так, при обтачивании гладкого вала в центрах можно определять величину его прогиба как прогиба балки, свободно лежащей на двух опорах. Наибольший прогиб вала по его середине
yзаг = Py l3/(48EJ)
а прогиб вала в сечении приложения резца, расположенном на расстоянии х от передней бабки,
где l — длина заготовки; Е — модуль упругости; J— момент инерции сечения заготовки (для круглого вала J = 0,05D4). При положении резца в середине вала жесткость вала
jзаг. = 48EJ/l3
а при положении резца на расстоянии х от передней бабки станка
jзаг. = 3EJl/[x2(l-x)2]
Для гладкого вала, консольно закрепленного в патроне,
yзаг = Py l3/(3EJ)
jзаг. = 3EJ/l3
а для гладкого вала, закрепленного в патроне и поддерживаемого центром (с учетом податливости заднего центра и упругости крепления в патроне):
yзаг = Py l3/(100EJ)
jзаг. = 100EJ/l3
В результате многочисленных исследований жесткости станков, установлены фактические значения жесткости и податливости различных типоразмеров станков и их отдельных узлов, которые позволяют производить все необходимые расчеты с высокой точностью.
Влияние жесткости и податливости системы на точность размеров и формы обрабатываемых заготовок можно выяснить на основе анализа схемы обработки, приведенной на рис. 3.2.
При настройке станка резец устанавливают в положение, при котором должна осуществляться обточка заготовки на некоторый радиус rтеор. (рис. 3.2, а). Однако в результате упругого отжатия узлов станка уcmи отжатая заготовки узаг ось вращения заготовки смещается из положения О1в положение О3, что приводит к увеличению фактического расстояния вершины резца до оси вращения заготовки.
Одновременно в связи с прогибом и отжатием резца (рис. 3.2, б) расстояние его вершины до центра вращения заготовки дополнительно увеличивается на величину уинстр
Рис. 3.2 Влияние упругих отжатий на размер обрабатываемой заготовки: а — смещение оси заготовки из-за отжатий станка и заготовки; б — смещение вершины резца от центра заготовки в связи с отжатием и прогибом резца
Упругие отжатия в технологической системе приводят к увеличению фактического радиуса обточки заготовки rфакт = rтеор + yст + yзаг. + yинстр. при соответствующем уменьшении фактической глубины резания до величины
tфакт = tтеор - (yст + yзаг. + yинстр.)
Общее увеличение диаметра DD обрабатываемого изделия по сравнению с его теоретическим значением, установленным при настройке станка, равно удвоенному приращению фактического радиуса или удвоенному суммарному отжатию технологической системы, т, е.
DD = 2(rфакт - rтеор) = 2 (yст + yзаг. + yинстр.) = 2y = 2Py / j
Так как , то
DD = 2Cy× Syp × txp × HBn (
При постоянной жесткости технологической системы по длине обработки, неизменном режиме обработки и постоянной твердости заготовки приращение диаметра по сравнению с теоретическим его значением сохраняется одинаковым по всей длине заготовки и не вызывает появления погрешности ее формы. Приращение диаметра остается постоянным для всех заготовок партии (систематическая погрешность) и может быть поэтому учтено при настройке станка соответствующим уменьшением настроечного размера.
При обработке заготовок малой жесткости (длинные и тонкие валы) их жесткость, а следовательно, и отжатие изменяются по длине заготовки, что обуславливает появление систематической погрешности формы изделий.
Затупление режущего инструмента в процессе обработки заготовки приводит к приращению размера обрабатываемого изделия не только вследствие размерного износа инструмента, но и в связи со значительным возрастанием нормальной составляющей силы резания. Возникновение на задней поверхности инструмента площадки износа U3 сопровождается увеличением составляющей Ру на величину DРУ, пропорциональную ширине U3 площадки износа.
При обработке стали 2X13 и алюминиевых сплавов приращение нормальной составляющей силы резания в связи с износом резца
DPy = Kиз Uз
где Киз — коэффициент пропорциональности
При увеличении ширины площадки износа задней поверхности резца до 0,7 - 0,8 мм составляющая Ру возрастает почти вдвое.
При изменении геометрии режущего инструмента вносят дополнительные поправочные коэффициенты
DPy = Kиз Kj Ky KrUз
Рост Ру вследствие затупления инструмента наиболее значителен при удалении больших сечений стружки (особенно при большой глубине резания) и минимален при снятии тонких стружек.
Колебания твердости обрабатываемого материала значительно изменяют нормальную составляющую Ру, при обработке стали Ру находится к квадратичной зависимости от твердости по Бринеллю. Приращение нормальной составляющей DРу при повышении твердости обрабатываемого материала в значительной степени зависит от номинального значения силы резания, а следовательно, и от режимов резания.
Таким образом, при обработке заготовок различной твердости для уменьшения колебаний силы резания, а следовательно, и непостоянства отжатий в технологической системе, что, в конечном счете, приводит к снижению погрешности обработки, чистовые проходы инструментов должны проводиться со снятием минимального сечения стружки.
При различной твердости отдельных заготовок податливость технологической системы порождает рассеяние размеров обработанных заготовок, а при колебании твердости в пределах одной заготовки вызывает погрешности геометрической формы деталей.
Колебания припуска на обработку заготовок, связанные с погрешностью размеров исходной заготовки, при работе на настроенных станках изменяют глубину t резания и приращение DD, что приводит к рассеянию размеров детали.
Рис. 3.4. Влияние погрешности формы исходной заготовки на погрешность формы обработанной детали
Погрешности геометрической формы исходной заготовки (рис. 3.4) обусловливают появление одноименных погрешностей формы обработанных заготовок. Погрешность Dисх.заг. исходной заготовки определяет приращение Dt глубины резания на отдельных участках обрабатываемой поверхности, а следовательно, и приращение DРу нормальной составляющей силы резания и дополнительное отжатие Dy = DPy / j, технологической системы в сечении наибольшего диаметра Dисх.загисходной заготовки, которое вызывает соответствующее увеличение диаметра Dобр.заг. обработанной заготовки. Погрешность формы обработанной заготовки
Таким образом, погрешность исходной заготовки копируется на обработанной заготовке в виде одноименной погрешности меньшей величины (овальности исходной заготовки соответствует овальность обработанной заготовки, конусности — конусность, биению — биение и т. д.).
Отношение одноименных погрешностей исходной заготовки Dисх.заг. и обработанной заготовки Dобр.заг. принято называть уточнением e, которое определяется по формуле
e = Dисх. заг. / Dобр.заг
Величина, обратная уточнению ky = Dобр.заг. / Dисх. заг., носит название коэффициента уменьшения погрешностей.
В связи с тем что в большинстве случаев при обработке заготовок e > 1, a коэффициент уменьшения погрешности ky < 1, увеличение числа ходов инструмента значительно снижает погрешность заготовки и повышает точность обработки.
В тех случаях, когда e < 1 (при малой жесткости технологической системы), каждый новый ход не только не повышает точность обрабатываемой заготовки, но даже снижает ее. Примером этого может служить обработка на токарных и шлифовальных станках длинных и тонких валов.
Производительность механической обработки находится в непосредственной связи с жесткостью технологической системы.
Основное уравнение жесткости может быть представлено в виде формул:
y = 1/j × Py = 1/j× Cpy txp Syp
или y = wPy = w× Cpy txp Syp
Жесткость технологической системы определяет связь между точностью и производительностью обработки.
Податливость w = 1/j выступает в качестве коэффициента пропорциональности между производительностью и погрешностью обработки.
Одним из основных способов повышения точности обработки является уменьшение упругих отжатий технологической системы посредством повышения ее жесткости.
Жесткость технологической системы может быть повышена ниже следующими методами.
1. Созданием жесткой конструкции и изменением размеров элементов технологической системы.
Жесткость станка в значительной степени определяется его конструкцией, типоразмером и состоянием.
Крупные массивные новые станки, как правило, отличаются повышенной жесткостью и обеспечивают высокую точность обработки.
Конструкция и состояние приспособлений и инструментов, в свою очередь, оказывают большое влияние на жесткость технологической системы.
1. Увеличение числа кулачков в зажимных патронах;
2. уменьшение вылетов и увеличение поперечных сечений оправок и державок для крепления заготовки и инструмента;
3. применение зажимных устройств, создающих их плотное соприкосновение с технологическими базами заготовок;
4. повышение жесткости инструмента (особенно сборного) посредством сокращения его вылетов, создания жестких и точных опорных поверхностей под сменные пластинки инструментов;
5. своевременный профилактический ремонт технологической оснастки, устраняющий возникающие зазоры в соединениях, уменьшают податливость технологической системы.
Повышение жесткости закрепления обрабатываемой заготовки путем увеличения размеров базовых поверхностей и мест закрепления заготовок, а также применение дополнительных опор и люнетов повышают общую жесткость технологической системы.
2. Сокращением общего числа звеньев технологической системы. Податливость технологической системы определяется суммой податливостей входящих в нее звеньев, поэтому уменьшение числа звеньев снижает податливость и повышает жесткость системы. Сокращать следует не только число звеньев технологической системы, но и количество отдельных элементов системы (промежуточных приспособлений и державок), а также деталей станков и приспособлений. Уменьшение числа деталей достигается посредством замены нескольких мелких деталей одной сложной и массивной деталью; созданием конструкций станков, у которых корпуса шпиндельных бабок отливаются вместе со станиной, и другими способами.
3. Повышением качества механической обработки деталей (особенно поверхностей стыков).
При соприкосновении отдельных поверхностей деталей во время сборки их контакт происходит не по всей поверхности, а только по отдельным выступам, размеры которых определяются шероховатостью и волнистостью поверхностей.
При увеличении внешней нагрузки происходят деформация соприкасающихся выступов и постепенное нарастание фактической поверхности контакта. Величина сближения двух поверхностей стыков при воздействии определенной внешней нагрузки характеризует жесткость стыков. С уменьшением шероховатости и волнистости поверхностей жесткость стыков возрастает.
Жесткость поверхностей стыков зависит не только от их шероховатости и волнистости, но и от механических свойств материалов соприкасающихся деталей и степени упрочнения (наклепа) металла поверхностных слоев.
Для повышения жесткости стыков целесообразно применять методы обработки пластическим деформированием (накатка роликами и шариками), снижающие шероховатость и значительно увеличивающие микротвердость обработанных поверхностей.
4. Повышением качества сборки.
Жесткость изделий значительно меняется в зависимости от качества сборки, тщательности пригонки сопрягаемых поверхностей, величины зазоров в соединениях и предварительных натягов.
Для получения высокой жесткости машин при их сборке необходимо создать определенные предварительные натяги.
5. Правильным режимом эксплуатации станков. Жесткость элементов технологической системы является переменной величиной, зависящей от ряда факторов (рабочей температуры, количества и состояния смазки, характера приложения нагрузки и др.), связанных с условиями ее эксплуатации.
Для получения наивысшей точности обработки требуются совершенно стабильные условия эксплуатации, при которых жесткость технологической системы остается постоянной и достигает наибольшей величины. С этой целью перед началом точной обработки производят предварительный прогрев всех элементов технологической системы на холостом ходу, обеспечивают непрерывную и равномерную подачу смазки в трущиеся части, постоянство зажимных усилии всех механизмов и узлов системы и др.
6. Систематическим надзором за оборудованием в процессе его эксплуатации с периодической проверкой жесткости всех элементов технологической системы. Жесткость технологической системы (в частности станков) в процессе эксплуатации уменьшается в результате воздействия различных производственных причин, вызывающих износ и разрегулировку элементов системы.
Методы определения жесткости станков до настоящего времени сохранили эмпирический характер, так как многообразие факторов, влияющих на жесткость технологической системы, не позволяет при современном уровне знаний установить ее расчетным путем.
Жесткость станка или отдельного узла обычно определяют при их нагружении статическими силами с помощью специальных динамометров; при этом индикаторными приборами измеряют отжатия узлов станка. Нагружение производится силами, аналогичными по своему направлению силам, действующим на данный узел при эксплуатации станка, однако в расчет жесткости вводятся только силы, нормальные к обрабатываемой поверхности.
При испытании дается ряд нагрузок, возрастающих от нуля до максимума, и по ним строится зависимость у = f (Ру). Затем производят разгрузку и строят соответствующую разгрузочную кривую.
Жесткость, определенная при нагружении системы статическими силами, дает возможность составить нормативы жесткости для станков разных типоразмеров и отдельных узлов; по этим нормативам можно проводить контроль качества новых станков, а также станков и узлов, выпускаемых из ремонта. Однако данные по статической жесткости недостаточно точны и дают при технологических расчетах заниженные результаты погрешностей обработки. Это объясняется тем, что при определении жесткости на неработающем станке не учитываются толчки и вибрации, которые в действительности увеличивают деформацию системы и снижают ее жесткость.
Более точные значения жесткости, пригодные для расчетов точности обработки, дает производственный метод. На испытуемом станке производят обработку ступенчатой заготовки или заготовки, имеющей биение при токарной обработке. На обрабатываемой поверхности заготовки создается уступ (биение), принимаемый в расчетах за погрешность Dисх.заг.
После обработки заготовки за один ход на обработанной поверхности тоже возникает уступ (биение), копирующий в уменьшенном виде погрешность исходной заготовки и представляющий собой погрешность Dобр. заг.
По величине уточнения e = Dисх. заг. / Dобр.заг.
подсчитывают жесткость станка в динамических условиях (т. е. при его работе) по формуле
где l = Py / Pz
При использовании этого метода следует применять заготовки и инструменты повышенной жесткости, исключающие влияние их отжатия.
Жесткость станков, установленная в статических условиях, обычно в 1,2—1,4 раза больше жесткости, определенной при работе станка производственным методом. При малой жесткости токарных станков соотношение между статической и динамической жесткостью (динамический коэффициент) увеличивается.
Простота и высокая точность производственного метода (особенно если испытания проводят при рабочих режимах) объясняют его широкое распространение. Однако он не может полностью заменить статический метод, полезный для контроля новых станков и отдельных узлов при их изготовлении.
СЛУЧАЙНЫЕ ПОГРЕШНОСТИ ОБРАБОТКИ
В процессе обработки партии заготовок на настроенных станках их размеры непрерывно колеблются в определенных границах, отличаясь друг от друга и от настроенного размера на величину случайной погрешности.
Случайная погрешность – это такая погрешность, которая для разных заготовок рассматриваемой партии имеет различные значения, причем ее появление не подчиняется никакой видимой закономерности.
В результате возникновения случайных погрешностей происходит рассеяние размеров заготовок, обработанных при одних и тех же условиях. Рассеяние размеров вызывается совокупностью многих причин случайного характера, не поддающихся точному предварительному определению и проявляющих свое действие одновременно и независимо друг от друга. К таким причинам относятся:
1) колебания твердости обрабатываемого материала и величины снимаемого припуска;
2) изменения положения исходной заготовки в приспособлении, связанные с погрешностями ее базирования и закрепления или обусловленные неточностями приспособления;
3) неточности установки положения суппортов по упорам и лимбам;
4) колебания температурного режима обработки и упругих отжатий элементов технологической системы под влиянием нестабильных сил резания и т.п.
Для выявления и анализа закономерностей распределения размеров заготовок при их рассеянии успешно применяются методы математической статистики.
ЗАКОНЫ РАССЕЯНИЯ (РАСПРЕДЕЛЕНИЯ) РАЗМЕРОВ
В результате возникновения случайных погрешностей при обработке партии заготовок на настроенном станке истинный размер каждой заготовки является случайной величиной и может принимать любое значение в границах определенного интервала.
Совокупность значений истинных размеров заготовок, обработанных при неизменных условиях и расположенных в возрастающем порядке с указанием частоты повторения этих размеров или частостей, называется распределением размеров заготовок. Под частостью понимается отношение числа заготовок одного размера к общему числу заготовок партии.
Распределение размеров заготовок можно представить в виде таблиц или графиков. На практике измеренные значения истинных размеров заготовок разбивают на интервалы или разряды таким образом, чтобы цена интервала (разность между наибольшим и наименьшим размерами в пределах одного интервала) была несколько больше цены деления шкалы измерительного устройства. Этим компенсируются погрешности измерения, частость в этом случае представляет собой отношение числа т заготовок, действительные размеры которых попали в данный интервал, к общему количеству п измеренных заготовок партии.
Например, после измерения 100 шт. заготовок с действительными размерами в пределах от 20,00 до 20,35 мм распределение размеров этих заготовок может иметь вид, приведенный в табл. 2.2.
Распределение измеренных размеров таких заготовок можно представить в виде графика (рис. 2.8). По оси абсцисс откладывают интервалы размеров в соответствии с табл. 2.2, а по оси ординат соответствующие им частоты т или частоты т/п. В результате построения получается ступенчатая линия 1, называемая гистограммой распределения. Если последовательно соединить между собой точки, соответствующие середине каждого интервала, то образуется ломаная кривая, которая носит название эмпирической кривой распределения, или полигона 2 распределения. При значительном количестве замеренных заготовок и большом числе интервалов размеров ломаная эмпирическая кривая приближается по форме к плавной кривой, именуемой кривой распределения. Для построения гистограммного распределения рекомендуется измеренные размеры разбивать не менее чем на шесть интервалов при общем числе измеряемых заготовок не меньше 50 шт.
При разных условиях обработки заготовок рассеяние их истинных размеров подчиняется различным математическим законам. В технологии машиностроения большое практическое значение имеют следующие законы: нормального распределения (закон Гаусса), равнобедренного треугольника (закон Симпсона), эксцентриситета (закон Релея), законы равной вероятности и функции распределения, представляющие собой композицию этих законов.
Закон нормального распределения(закон Гаусса). Многочисленные исследования, показали, что распределение действительных размеров заготовок, обработанных на настроенных станках, очень часто подчиняется закону нормального распределения (закону Гаусса).
Это объясняется известным положением теории вероятностей о том, что распределение суммы большого числа взаимно независимых случайных слагаемых величин подчиняется закону нормального распределения Гаусса.
Результирующая погрешность обработки обычно формируется в результате одновременного воздействия большого числа погрешностей, зависящих от станка, приспособления, инструмента и заготовки, которые по существу представляют собой взаимно независимые случайные величины; влияние каждой из них на результирующую погрешность имеет один порядок,, поэтому распределение результрфующей погрешности обработки, а значит, и распределение действительных размеров обрабатываемых заготовок подчиняются закону нормального распределения.
Уравнение кривой нормального распределения имеет следующий
Где s - среднее квадратическое отклонение, определяемое по формуле
Li – текущий действительный размер; Lcp – среднее взвешенное арифметическое значение действительных размеров заготовок данной партии.
Значение Lcp можно определить из выражения
Где mi – частота (количество заготовок данного интервала размеров); n – количество заготовок в партии.
Кривая, характеризующая дифференциальный закон нормального распределения, показана на рис. 2.9. Среднее арифметическое Lcp действительных размеров заготовок данной партии характеризует положение центра группирования размеров.
Кривая нормального распределения симметрична относительно оси ординат. Значениям х и -х соответствует одинаковая величина ординаты у.
При Li = Lcp кривая имеет максимум, равный
На расстоянии ±s от вершины кривая имеет две точки перегиба (точки А и В). Ордината точек перегиба
Кривая асимптотически приближается к оси абсцисс. На расстоянии ±3s от положения вершины кривой ее ветви так близко подходят к оси абсцисс, что в этих пределах оказывается 99,73 % площади, заключенной между всей кривой нормального распределения с осью абсцисс. При практических расчетах обычно принимается, что на расстоянии ±3s от положения вершины кривой нормального распределения ее ветви пересекаются с осью абсцисс, ограничивая 100 % площади между кривой и осью абсцисс. Возникающая при этом допущении погрешность, составляющая 0,27 %, практического значения не имеет.
При увеличении s значение ординаты уmах уменьшается, а поле рассеяния w = 6s возрастает; в результате этого кривая становится более пологой и низкой, что свидетельствует о большем рассеянии размеров и, следовательно, о меньшей точности. В этом смысле среднее квадратическое отклонение s является мерой рассеяния или мерой точности. Влияние s на форму кривой нормального распределения показано на рис. 2.10.
Рис. 2.11
Смещение вершины кривой распределения относительно середины поля рассеяния w
Фактическое поле рассеяния размеров заготовок w = 6s
Практически под влиянием различных причин систематического и случайного характера вершина кривой распределения может смещаться по отношению к середине поля рассеяния в ту или иную сторону, а форма кривой может изменяться; в результате этого фактическая кривая нормального распределения может стать несимметричной. При этом координата центра группирования размеров ЕтАi определяющая положение центра группирования отклонений относительно номинального размера Аi является математическим ожиданием величины отклонения. Она равняется среднему взвешенному арифметическому значению отклонения и, очевидно, в этом случае не равняется координате середины поля рассеяния ЕсwAi т.е. EmAi = ЕсwAi (рис. 2.11).
Смещение центра группирования характеризуется величиной коэффициента относительной асимметрии а, величина которого определяется формулами:
Или
где EcAi — координата середины поля допуска Т.
Коэффициент a определяет величину смещения математического ожидания (центра группирования) отклонений EmAi относительно середины поля рассеяния (или поля допуска) в долях половины поля рассеяния (допуска).
Значения a находятся в пределах от 0 до ± 0,5 и определяются опытным путем или находятся из соответствующих таблиц. В проектных случаях, когда условия обработки бывают неизвестны, часто принимают a = 0, считая кривую распределения симметричной.
Погрешность определения среднего квадратического, обозначаемого в этом случае буквой S, зависит от общего количества п измеренных заготовок и в отдельных случаях весьма значительна. Учитывая это обстоятельство, для предотвращения возможного появления брака целесообразно принять соотношение
s = p*S
где S — среднее квадратическое отклонение, определенное на основании данных замеров партии заготовок; р — коэффициент, учитывающий погрешность определения среднего квадратического при малых размерах партии измеренных заготовок.
| n | ||||||||
| p | 1,4 | 1,3 | 1,25 | 1,2 | 1,15 | 1,12 | 1,11 | 1,10 |
Закон нормального распределения (закон Гаусса) в большинстве случаев оказывается справедлив при механической обработке заготовок с точностью 8, 9 и 10-го квалитетов и грубее.
При более точной обработке распределение размеров обычно подчиняется другим законам.
Закон равнобедренного треугольника(закон Симпсона). При обработке заготовок с точностью 7-го и 8-го а в некоторых случаях и 6-го квалитетов распределение их размеров в большинстве случаев подчиняется закону Симпсона, который графически выражается равнобедренным треугольником (рис. 2.12, а) с полем рассеяния
Рис. 2.12
Распределение размеров обработанных заготовок по закону Симлсома (а) и по закону равной вероятности (б, в)
Закон равной вероятности.Если рассеяние размеров зависит только от переменных систематических погрешностей (например, от износа режущего инструмента), то распределение действительных размеров партии обработанных заготовок подчиняется закону равной вероятности.
Например, при установившемся износе режущего инструмента уменьшение его размеров во времени подчиняется прямолинейному закону, что соответственно увеличивает (при обработке валов) или уменьшает (при обработке отверстий) диаметры обрабатываемых заготовок.
Естественно, что изменение размеров обрабатываемых заготовок на величину
2l = b - а за период Т2 — Т1 в этом случае тоже происходит по закону прямой линии (рис. 2.12, б). Распределение размеров заготовок в интервале от а до b по закону равной вероятности выражается прямоугольником (рис. 2.12, в) с основанием 2l и высотой (ординатой) 1/2l.
Площадь прямоугольника равна единице, что означает 100 %-ную вероятность появления размера заготовки в интервале от а до b,
Среднее арифметическое значение размера
Lcp = (a + b)/2
Среднее квадратическое
Фактическое поле рассеяния
Закон равной вероятности распространяется на распределение размеров заготовок повышенной точности (5 - 6-й квалитеты и выше) при их обработке по методу пробных ходов. Из-за сложности получения размеров очень высокой точности вероятность попадания размера заготовки в узкие границы допуска по среднему, наибольшему или наименьшему его значению становится одинаковой.
Закон эксцентриситета (закон Релея).Распределение таких существенно положительных величин, как эксцентриситет, биение, разностенность, непараллельность, неперпендикулярность, овальность, конусообразность и некоторых других, характеризующихся их абсолютными значениями (т. е. без учета знака), подчиняется закону распределения эксцентриситета (закону Релея).
Распределение по закону Релея формируется (в частности) тогда, когда случайная величина R является радиус-вектором при двумерном гауссовом распределении, т. е. если она представляет собой геометрическую сумму двух случайных величин х и у
каждая из которых подчиняется закону Гаусса с параметрами:
Lxcp = Lycp = Lrcp = 0; sх = sv = s0
Закон распределения Релея однопараметрический, и уравнение его кривой распределения имеет вид
где sо - среднее квадратическое отклонение значений координат х и у.
На рис. 2.13, б показано, что для теоретической кривой распределения по закону Релея характерны крутой подъем восходящей ветви и более пологий спуск нисходящей ветви.
Рис. 2.13
Образование эксцентриситета (радиуса-вектора R) втулки 1 при ее обработке на цилиндрической оправке 2 при различии зазора между оправкой и отверстием втулки (а) и функция у =f( R ) распределения размеров по закону Релея (б)
Вершина кривой более заострена, чем у кривой нормального распределения, и смещена от среднего значения переменной величины R в сторону начала координат.
При R = 0 и у = 0, т. е. начало кривой распределения эксцентриситета совпадает с началом координат. Нисходящая ветвь этой кривой асимптотически приближается к оси абсцисс.
Основные параметры закона Релея.Среднее арифметическое Rcp переменной случайной величины (эксцентриситета, разностенности и других), ее среднее квадратическое отклонение sR и среднее квадратическое отклонение sо значений координат х и у конца радиус-вектора R связаны между собой следующими соотношениями:
sо = sr / 0,655; Rcp = 1,92; sR = 1,253s0
Фактическое поле рассеяния значений переменной величины радиус-вектора R (эксцентриситета, разностен
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Page 3
Погрешность настройки станка Dн = wн изменяется как случайная величина в результате воздействия погрешности регулирования wрег положения режущего инструмента и отдельных узлов станка относительно установленного инструмента и под влиянием погрешности измерения wизм пробных заготовок, по которым производится настройка станка.
Погрешность положения режущего инструмента на станке определяется точностью используемых при настройке регулировочных средств (лимбов, индикаторов, миниметров, упоров и др.). При упрощенных расчетах точности обработки wрег можно принимать равной цене деления регулировочного устройства или предельной погрешности мерительного инструмента, с помощью которого регулируют положение режущего инструмента. Точность установки требуемого положения отдельных узлов станка (например, стола фрезерного станка по высоте относительно положения шпинделя) относительно установленного режущего инструмента зависит от конструкции и состояния станка и определяется по его характеристикам.
Погрешность измерения wизм пробных заготовок принимается равной предельной погрешности используемого измерительного инструмента.
Суммарная погрешность настройки в общем случае определяется выражением
При настройке станков по пробным заготовкам с помощью универсального измерительного инструмента на погрешность настройки оказывает дополнительное влияние величина смещения wсмещ центра группирования групповых средних, которая определяется формулой
где т - число пробных заготовок, по которым производят настройку станка В этом случае погрешность настройки
Общее (суммарное) рассеяние размеров заготовок и общая погрешность обработки. Суммарное поле общего рассеяния размеров партии заготовок, обработанных на настроенном станке по методу автоматического получения размеров, выражается формулой
или в развернутом виде
Общая погрешность обработки Dобр включает в себя все поля рассеяния размеров заготовок под влиянием причин случайного характера, а также систематические и переменные систематические погрешности обработки, т. е.
Величина Dсист представляет собой алгебраическую сумму неустранимых при настройке станка систематических погрешностей, возникающих при обработке заготовок и влияющих на их размеры, и наибольших значений переменных систематических погрешностей.
Ранее было отмечено, что систематические погрешности не изменяют форму кривой рассеяния размеров обрабатываемых заготовок, а только сдвигают положение ее вершины, соответственно увеличивая общее поле колебания размеров партии обработанных заготовок, а следовательно, и общую погрешность обработки. Особенно большое практическое значение при этом имеет определение величин и знаков переменных систематических погрешностей.
Известно, что переменные систематические погрешности, обусловленные износом режущего инструмента, изменяются по закону равной вероятности. Однако при нахождении суммарной погрешности обработки заготовок определять полную долю погрешности, вызываемую износом режущего инструмента, по этому закону практически не всегда нужно, так как эта составляющая погрешности задается при настройке станков, исходя из условий проведения операции и необходимого периода работы станка между его поднастройками, которые компенсируют смещение центра группирования размеров, связанное с износом инструмента.
Погрешности, вызываемые тепловыми деформациями технологической системы (смещение передней бабки токарного или шлифовального станка в направлении на рабочего, удлинение резцов и др.), обычно имеют знак, противоположный погрешностям, обусловленным износом инструмента, и в период тепловых деформаций (период разогревания технологической системы до наступления ее тепловой стабилизации, устанавливающейся через несколько часов после начала работы станка) могут уменьшать влияние износа инструмента.
Для уменьшения погрешности настройки Dн = wн необходимо сократить погрешность измерения wизм пробных заготовок путем применения более точного измерительного инструмента и погрешность регулирования wрег за счет использования более точных установочных устройств.
Снижения погрешности закрепления wз можно достигнуть в результате применения более совершенных конструкций приспособлений, предусматривающих плотный прижим базирующих поверхностей заготовок к жестким и точным установочным элементам, а также за счет использования при построении операции настроечных или проверочных технологических баз.
Погрешность базирования Dб = wб можно устранить полностью или свести до минимума посредством правильного выбора формы установочных элементов приспособлений, базирующих поверхностей заготовок и правильной простановки размеров в чертеже заготовки, предусматривающей совмещение технологических и измерительных баз.
Только после использования всех указанных способов уменьшения погрешностей обработки следует анализировать возможности сокращения мгновенного рассеяния wм. Это связано с тем, что для снижения wм обычно приходится заменять производительные и экономичные способы обработки на автоматах и револьверных станках обработкой на более точных, но менее производительных токарных, шлифовальных и доводочных станках.
Изложенная методика расчета рассеяния размеров заготовок и общей погрешности их обработки на станках рекомендуется для использования в проектно-технологических организациях и в отделах Главного технолога завода при выполнении проектных расчетов для сопоставления точности обработки заготовок при разных вариантах технологических процессов на различных станках и с разной технологической оснасткой. В этом случае в расчет следует вводить данные о значениях отдельных составляющих погрешностей и рассеяния, приведенные в литературе, справочниках и заводских нормативах.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ЗАКОНОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ ДЛЯ АНАЛИЗА ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ
Изложенные законы распределения размеров используются в технологии машиностроения для установления надежности проектируемого технологического процесса в обеспечении обработки заготовок без брака; расчета количества вероятного брака при обработке; определения количества обработанных заготовок, требующих дополнительной обработки; расчета экономической целесообразности использования высокопроизводительных станков пониженной точности; расчета настройки станков; сопоставления точности обработки заготовок при различном состоянии оборудования, инструмента, смазочно-охлаждающей жидкости и т. п.
Установление надежности обработки заготовок без брака. Надежность обеспечения требуемой точности обработки заготовок характеризуется запасом точности y данной операции, который определяется по формуле
y = Т / w
где Т - допуск на обработку заготовки; w - фактическое поле рассеяния размеров заготовок.
Величина поля рассеяния w при различных законах распределения размеров обрабатываемых заготовок приводится ниже.
Нормальное распределение (закон Гаусса) 6s
Равнобедренный треугольник (закон Симпсона)
Равная вероятность
Эксцентрисет (закон Релея) 3,44so; 5,25sr
Линейная функция a(t)
lа = 34,74 sа
lа = 6 4,14 sа
lа = 10 3,76 sа
lа = 24 3,56 sа
Когда запас точности y > 1,0, обработка заготовок может быть осуществлена без брака (при условии правильной настройки станка, обеспечивающей совмещение вершины кривой рассеяния с серединой поля допуска). При y < 1,0 брак заготовок является весьма вероятным.
При y > 1,2 процесс обработки считается надежным. Для всех законов распределения размеров условием обработки заготовок без брака является выражение w < T, показывающее, что поле фактического рассеяния размеров меньше установленного допуска.
ВЛИЯНИЕ ДИНАМИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ПОГРЕШНОСТИ ФОРМЫ И ВОЛНИСТОСТЬ ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ
ПОНЯТИЕ О ЗАМКНУТОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
При введении упругой технологической системы станок – приспособление – заготовка – инструмент в процессе обработки в состав ее элементов включаются и участвующие в общем действии рабочие процессы: резание и трение, а также процессы, протекающие в приводах, образуя в совокупности замкнутую динамическую систему (проф. В. А. Кудинов). При этом замкнутость динамической системы обусловливается взаимодействием упругой технологической системы с протекающими при обработке рабочими процессами. Так, например, изменение силы резания вызывает упругие перемещения инструмента относительно заготовки, что в свою очередь приводит к изменению толщины среза и новому изменению силы резания и т. д.
Важнейшими показателями качества динамической системы являются: устойчивость системы в процессе обработки, т. е. необходимая стойкость системы против самопроизвольного возникновения незатухающих вибраций (автоколебаний) и подрывания инструмента; статическая погрешность обработки из-за деформации системы; влияние на точность обработки, шероховатость и волнистость обработанной поверхности вынужденных колебаний от различных источников возмущений; погрешности обработки и достаточно быстрое затухание переходных процессов при изменении величины припуска, врезании и выходе инструмента и т. п.
В общем случае замкнутая динамическая система является многоконтурной, в которой рабочие процессы взаимосвязаны друг с другом через упругую систему. При этом упругая система в свою очередь оказывает заметное влияние на протекание рабочих процессов. В конкретных условиях анализа бывает целесообразно ограничиться изучением наиболее важных для данного случая связей, приближенно рассматривая многоконтурную динамическую систему как эквивалентную одноконтурную замкнутую систему. При решении технологических задач, при анализе или расчете режимов резания и точности обработки удобно перейти к системе, состоящей из эквивалентной упругой системы (включающей в себя упругую технологическую систему, процессы трения и привод) и процесса резания.
Устойчивость динамической системы.В общем случае устойчивой считается система, отклонение у которой от данного состояния (равновесия или движения по заданному закону) в переходном процессе, вызванном ограниченным по величине воздействием, со временем не возрастает (в реальной системе - уменьшается). Если это отклонение возрастает, то система считается неустойчивой. Нелинейность системы, т. е. изменение значений ее параметров с отклонением, приводит к тому, что отклонение не нарастает беспредельно и его увеличение прекращается по достижении некоторой величины. При периодической неустойчивости устанавливаются колебания с некоторой амплитудой, носящие название автоколебаний (при резании и трении вибраций). При апериодической неустойчивости происходит «подрывание» инструментов. При этом виде неустойчивости возникает нарастающее по времени за счет деформации в одном направлении отклонение инструмента или заготовки. Инструмент все глубже врезается в металл, усилие резания нарастает, и в конце концов происходит поломка инструмента или заготовки. Неустойчивость динамической системы чаще всего проявляется при обработке заготовок, вращающихся с частотой вращения, близкой к частоте собственных колебаний системы; при обработке тонкостенных заготовок; при использовании длинного и тонкого центрового инструмента (сверла, зенкеры, расточные оправки) в условиях продольного изгиба. Область устойчивости динамической системы определяется совокупностью значений параметров (режимов резания, геометрии и конструкции инструментов и технологической оснастки), при которых система заданной структуры является устойчивой. Эта область графически может быть определена в пространстве с координатной системой, по осям которой откладываются параметры.
Степень устойчивости системы определяет ее способность рассеивать энергию, вносимую внешним воздействием, и может быть оценена по быстроте затухания отклонений в переходных процессах. Чем больше степень устойчивости по данной частотной составляющей, тем быстрее затухает переходный процесс, тем меньше отклонения в установившихся динамических процессах (например, амплитуда колебаний). Продолжительность затухания колебаний характеризует степень устойчивости данной системы.
ВИБРАЦИИ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Изменения величины силы резания, имеющие место в процессе обработки; внешние толчки и сотрясения; дисбаланс вращающихся частей станка, приспособления, заготовки и инструмента и другие причины вызывают появление колебаний элементов динамической системы, сопровождающихся возникновением относительных перемещений режущих инструментов по нормали к обрабатываемой поверхности, которые порождают погрешности геометрической формы и волнистость обрабатываемых поверхностей.
Собственные (или свободные) колебания элементов упругой системы, вызываемые внешними причинами (резкое изменение нагрузки, толчки, удары и т. п.), в реальных системах являются затухающими колебаниями.
Под влиянием сопротивления среды (силы трения, рассеяние энергии при демпфировании) собственные колебания в реальных системах постепенно затухают.
Когда на систему действуют внешняя периодическая возбуждающая сила (прерывистое резание, дисбаланс вращающихся частей, неравномерность снимаемого припуска); колебания, передаваемые извне (от расположенных поблизости сильно вибрирующих машин); колебания, вызываемые дефектами передач и приводов станков и т. п., в системе развиваются вынужденные колебания.
Круговая частота вынужденных колебаний wв равна или кратна частоте возмущающей силы (частоте внешнего воздействия), которая может быть подсчитана заранее. Интенсивность вынужденных колебаний, выражаемая величиной их амплитуды Ав, зависит от соотношения частот собственных и вынужденных колебаний. Когда частота вынужденных колебаний wв становится равной частоте собственных колебаний wс и wв/wс = 1, наступает резонанс, при котором амплитуда вынужденных колебаний Ав особенно велика. В реальных системах наибольшее значение амплитуды вынужденных колебаний имеет место в случае, когда частота вынужденных колебаний близка, но несколько меньше частоты собственных колебаний системы.
Для того чтобы вывести систему из состояния, близкого к резонансу, и для выполнения приведенного условия часто бывает достаточно изменить частоту вращения обрабатываемой заготовки или инструмента (шпинделя расточного станка, фрезы).
Автоколебания.При механической обработке заготовок резанием и при трении подвижных соединений большое значение имеет возникновение автоколебаний, не связанных с воздействием внешних периодических сил.
В общем случае автоколебания - это незатухающие колебания неконсервативной системы, установившаяся амплитуда и частота которых определяются свойствами самой системы (неконсервативной называется система, в которой при колебаниях происходит рассеяние энергии, обусловленное упругим несовершенством материалов элементов или трением в неподвижных соединениях, т. е. так называемым конструкционным демпфированием).
Автоколебания являются устойчивыми колебаниями с частотой, определяемой свойствами колебательной системы, близкой к одной из частот собственных колебаний упругой технологической системы. Автоколебания системы начинаются одновременно с началом процесса резания и прекращаются после отвода инструмента. Это свидетельствует о том, что причиной возникновения автоколебаний является сам процесс резания.
Таким образом, при автоколебательном процессе переменная сила, поддерживающая колебательное движение, создается и управляется самим движением и при его прекращении исчезает. При наличии колебаний в автоколебательных системах неколебательный источник энергии производит переменное действие, поддерживающее стационарный колебательный процесс. При этом переменное воздействие обеспечивает приток энергии, покрывающий ее потери при колебаниях. Первоначальное зарождение колебаний в реальных системах связано с наличием у них большого числа степеней свободы и переменной жесткости элементов систем в различных направлениях осей координат. В устойчивых системах колебания, вызванные случайными причинами, быстро затухают, в то время как в автоколебательных системах они поддерживаются самим колебательным движением.
Во всяком колебательном процессе участвуют силы сопротивления (силы трения, особенно в стыках деталей системы, и внутреннее сопротивление, связанное с рассеянием энергии), поглощающие за каждый цикл определенное количество энергии. Если эти затраты энергии не восполняются, то колебания затухают (как это и происходит с собственными колебаниями, вызванными внешним источником). Автоколебания поддерживаются за счет разности работы резания, совершаемой резцом при его врезании и отталкивании.
Как показали экспериментальные исследования в условиях колебательного процесса при снятии одинаковой толщины среза сила резания при врезании резца меньше, чем при его отталкивании. Это связано со следующими причинами:
1. При врезании резец в процессе углубления в металл встречает свежие, слабо деформированные и ненаклепанные слои; при движении отталкивания резец снимает слои повышенной твердости, что ведет к повышению усилия резания.
2. В процессе колебаний (как указывалось выше) толщина среза все время изменяется. При врезании происходит переход от меньших толщин среза к большим, а при отталкивании, наоборот, от больших к меньшим. Изменение картины пластической деформации происходит не мгновенно, а с определенным опозданием. В связи с этим в каждый момент пластическая деформация при врезании соответствует некоторой меньшей, а при отталкивании - большей толщине среза, чем та, которая фактически существует. В соответствии с этим усилие резания при отталкивании оказывается больше, а при врезании меньше, чем усилие резания при работе без вибраций со снятием той же толщины среза.
3. Скорость врезания увеличивает, а скорость отталкивания уменьшает относительную скорость скольжения стружки по передней поверхности инструмента, в результате чего сила трения и, следовательно, усилие резания при врезании меньше, чем при отталкивании (так как при повышении скорости скольжения коэффициент трения уменьшается).
Таким образам, вибрации, возникающие в динамической системе при резании, обусловливаются не только «чистым» автоколебательным процессом, но в их возбуждении участвует одновременно и внешняя возбуждающая сила, порождающая вынужденные колебания (в первую очередь при обработке «по следу»).
Частота колебаний.Колебательный процесс в динамической системе в первую очередь характеризуется круговой частотой w и амплитудой А колебаний.
При обработке резанием различают низкочастотные вибрации (порядка десятков и сотен колебаний в секунду), когда вибрирует весь станок и на обработанной поверхности образуются глубокие волны, и высокочастотные вибрации, достигающие 1500 - 4000 колебаний в секунду, обычно связанные с колебаниями инструментов. Вибрации высокой частоты чаще всего возникают при больших скоростях резания (свыше 150 м/мин) при работе резцами с большим вылетом и значительным износом по задней поверхности и в случаях недостаточно жесткого их закрепления в резцедержателях.
Амплитуда колебаний. В технологической системе амплитуда колебаний, возникающих в процессе обработки резанием и определяющих интенсивность вибраций, устанавливается в зависимости от динамической характеристики системы, свойств обрабатываемого материала и условий резания. При этом в зоне сравнительно низких скоростей резания с увеличением скорости до некоторого значения, зависящего от характеристики системы и от ширины среза, амплитуда колебаний быстро возрастает, а при дальнейшем повышении скорости снижается. Некоторое увеличение амплитуды на самых больших скоростях резания (400 - 450 м) объясняется недостаточной балансировкой станка и появлением дополнительных вынужденных колебаний. Увеличение частоты w= 2pf и повышение жесткости j уменьшают амплитуду А. Увеличение сил сопротивления колебаниям также уменьшает амплитуду и в некоторых случаях делает их появление невозможным. Увеличение ширины среза В (что при продольном обтачивании и растачивании равноценно увеличению глубины резания t) увеличивает амплитуду колебаний. Увеличение толщины среза (при продольном обтачивании - увеличение подачи s, мм/мин) приводит к уменьшению амплитуды, поэтому при снятии толстых стружек процесс резания протекает спокойнее, чем при снятии тонких. Заметное влияние на амплитуду колебаний оказывают свойства обрабатываемого материала и геометрии режущего инструмента.
ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ТОЧНОСТЬ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Вибрации технологической системы, возникающие при обработке заготовок, оказывают большое влияние на точность обработки и стойкость режущего инструмента. При появлении колебаний режущего инструмента относительно обрабатываемой поверхности его стойкость снижается пропорционально квадрату амплитуды и на заготовке возникают погрешности формы поперечного сечения (овальность, огранка), образуется волнистость и увеличивается шероховатость обработанной поверхности. При образовании волнистости, непосредствено связанном с вибрациями динамической системы и с увеличением колебаний, а также с возникновением дисбаланса вращающихся элементов системы, высота волн Wz и шероховатость обработанной поверхности увеличиваются.
Возникшие вибрации по достижении определенных величин амплитуд дополнительно усиливаются в связи с нестабильностью сил резания при врезании и отталкивании режущего инструмента, а также в результате изменения истинных углов резания при относительных колебаниях элементов системы, что приводит к изменениям силы резания и вызываемых ею перемещений. При малой жесткости технологической системы указанные источники могут не только усиливать возникшие колебания, но и сами могут стать причиной их возникновения. В связи с вредным воздействием вибраций динамической системы на точность и производительность обработки и стойкость режущего инструмента при проектировании технологических процессов и технологической оснастки ставится задача полного устранения опасности возникновения колебаний или сведения их к допустимому минимальному уровню посредством повышения устойчивости динамической системы. Наиболее действенным средством борьбы с вибрациями и повышения виброустойчивости динамической системы является увеличение жесткости всех элементов упругой системы, приводящее к повышению точности обработки и стойкости режущего инструмента. Это достигается повышением жесткости и точности металлорежущего станка и его элементов (увеличением общей жесткости конструкции, жесткости задней бабки и суппорта, устранением излишних зазоров в подвижных соединениях, особенно в переднем подшипнике шпинделя, устранением овальности шеек, шпинделя, обеспечением плотности стыков в неподвижных соединениях и т. п.), а также жесткости приспособлений и крепления в них обрабатываемых заготовок, применением люнетов и повышением жесткости конструкции режущего инструмента и его крепления на станке. При изменении жесткости в широких пределах возможны случаи, когда увеличение жесткости, повышая устойчивость по отношению к низкочастотной форме возмущенного движения, приводит к появлению неустойчивости высокочастотной формы Например, уменьшение вылета расточной оправки малого диаметра устраняет низкочастотные вибрации с частотой изгибных колебаний. Однако при этом облегчается возникновение высокочастотных вибраций с частотой крутильных колебаний. Дальнейшее уменьшение вылета приводит к устранению и высокочастотных колебаний.
Важным средством предотвращения вибраций является правильное назначение геометрии режущего инструмента (увеличение углов в плане до 45°, создание виброгасящих фасок и лунок) и (в некоторых случаях) работа перевернутыми резцами, а также установка попарно нескольких инструментов, взаимно уравновешивающих колебания сил резания и т. п. Очень важным средством предотвращения появления вибраций является назначение режимов резания в пределах запаса устойчивости упругой системы поскорости (с целью обеспечения скорости скольжения стружки вне зоны падающей характеристики трения в зависимости от скорости), по подаче, глубине резания и ширине среза. В частности, при обдирочном и получистовом точении увеличение подачи обычно способствует устранению низкочастотных вибраций.
Увеличение глубины резания (как правило) вызывает появление и усиление вибраций.
Подбор оптимальных смазочно-охлаждающих жидкостей, уменьшающих трение в зоне резания, а также трение стружки и передней поверхности инструмента, существенно снижающих уровень усилий резания, в свою очередь может значительно уменьшить интенсивность колебаний динамической системы.
При обработке неустойчивых заготовок и при использовании длинных расточных борштанг малой жесткости и резцов с большим вылетом часто применяются разнообразные гасители колебаний (гидравлические, механические, динамические одно- и многомассовые виброгасители ударного действия и т.п.), поглощающие энергию колебательного движения и снижающее интенсивность вибраций.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Теоретические расчеты и экспериментальные исследования систематических и случайных погрешностей обработки и большой фактический материал по точности различных методов обработки, накопленный за последние годы, дают возможность предварительно рассчитать ожидаемую точность и вероятное количество брака при разных вариантах технологических процессов, решить задачу управления точностью проектируемых технологических процессов и снизить возникающие при обработке погрешности до уровня, предписанного требованиями чертежей.
Задача управления точностью обработки и снижения ее погрешностей решается по нескольким направлениям:
1) точностные расчеты и осуществление первоначальной настройки станков, обеспечивающие минимальные систематические погрешности, которые связаны с настройкой, а также реализация наибольшего периода работы станков без поднастройки;
2) расчеты режимов резания с учетом фактической жесткости технологической системы, при которых обеспечивается требуемое уточнение заготовок в процессе их обработки;
3) точное управление (ручное и автоматическое) процессом обработки и своевременная точная поднастройка станков.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Page 4
Для осуществления технологической операции необходимо произвести предварительную наладку (настройку) станка. Наладкой (настройкой) называется процесс подготовки технологического оборудования и технологической оснастки к выполнению определенной технологической операции (ГОСТ 3.1109—82).
В условиях единичного и мелкосерийного производства, когда требуемая точность изделия достигается методом пробных ходов и промеров, задачами настройки являются:
1) установка приспособления и режущих инструментов в положения, обеспечивающие наивыгоднейшие условия резания (теоретически правильные статические и динамические углы резания), хорошие условия стружкообразования, высокую производительность обработки, стойкость режущего инструмента и требуемое качество обрабатываемой поверхности;
2)установка режимов работы станка
При крупносерийном и массовом типах производства, когда требуемая точность достигается методом автоматического получения размеров на настроенных станках, к указанным двум задачам настройки добавляется третья — обеспечение точности взаимного расположения режущих инструментов, приспособления, кулачков, упоров, копиров и других устройств, определяющих величину и траекторию перемещения инструментов относительно обрабатываемого изделия.
Третья задача, решение которой в значительной степени определяет точность обработки, является наиболее сложной и ответственной, требующей проведения специальных расчетов.
В настоящее время применяются следующие методы настройки станков: статическая настройка; настройка по пробным заготовкам с помощью рабочего калибра и настройка с помощью универсального мерительного инструмента по пробным заготовкам.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Page 5
Метод статической настройки заключается в установке режущих инструментов по различным калибрам и эталонам на неподвижном станке.
Для сокращения времени настройки установка инструмента производится по детали-эталону или специальному калибру, которые располагаются на станке на месте обрабатываемой заготовки. Инструмент доводится до соприкосновения с поверхностью калибра и закрепляется. Одновременно устанавливаются соответствующие упоры. При настройке станка для обработки плоскостных заготовок с точными размерами в качестве установочного калибра часто используется набор мерных плиток. В ряде случаев для установки инструментов применяются специальные установочные приспособления с индикаторными устройствами.
При статической настройке станка в связи с деформациями в упругой технологической системе, зависящими от действия сил резания, температурного режима системы и других факторов, размер обработанного изделия оказывается больше (для охватываемых поверхностей) или меньше (для охватывающих поверхностей) требуемого.
Для компенсации изменения фактических размеров обрабатываемых заготовок установочные калибры или эталонные детали при статической настройке изготовляются с, отступлением от чертежа заготовки на величину некоторой поправки Dпопр.
Величина поправки почти всегда положительна, за исключением тех редких случаев, когда при дополнительном нагружении лезвие инструмента не отжимается, а врезается в металл. Знак минус принимается для случая обработки вала, а знак плюс — для отверстия.
В связи с тем что установка резца по калибру осуществляется соприкосновением его вершины с точной поверхностью калибра и при обработке заготовки положение вершины резца определяет положение впадин неровностей, а измерение заготовки производится по выступам неровностей, измеренный размер оказывается больше размера калибра.
В связи с дополнительными погрешностями статической настройки (погрешность установки детали-эталона, погрешность установки резца по эталону и др.) поправка обычно не создает условий для получения точности заготовок выше 8—9-го квалитетов. Это приводит к необходимости дополнять статическую настройку динамической настройкой, проводя добавочное регулирование положения инструментов и упоров при обработке первых заготовок партии.
Вместе с тем значительное сокращение продолжительности настройки станков при установке инструментов по эталонам, особенно при многорезцовой обработке, предопределяет широкое распространение этого метода при крупносерийном и массовом типах производства. К числу больших преимуществ этого метода следует отнести также возможность настройки инструментальных блоков по эталонам вне станка на специальных оптических устройствах, что существенно повышает точность настройки и сокращает простои станков при настройке. Этот способ настройки часто применяется при многоинструментной обработке и является основным методом настройки обрабатывающих центров и других станков с ЧПУ
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Page 6
В настоящее время на большинстве машиностроительных заводов получил распространение метод настройки по тому же рабочему калибру, которым пользуется в дальнейшем рабочий при обработке изделия. После настройки рабочий обязан изготовить одну или (реже) несколько заготовок. Если размеры находятся в пределах допусков, предусмотренных рабочим калибром, то настройка считается правильной и разрешается обработка всей партии заготовок.
Такой метод настройки нельзя считать удовлетворительным, так как даже в наиболее благоприятном случае, когда допуск на обработку значительно превосходит поле рассеяния, нет гарантии того, что значительная часть заготовок-партий не окажется за пределами установленного допуска, т. е. будет браком. Кривая рассеяния, к которой принадлежит размер пробной заготовки, может занимать внутри поля допуска различные положения, и при изготовлении одной пробной заготовки нельзя определить, какому участку поля рассеяния она соответствует.
Для исключения опасности появления брака в случае, когда поле допуска превышает поле рассеяния, необходимо с помощью настройки обеспечить расположение кривой фактического распределения размеров внутри поля допуска с таким расчетом, чтобы ее центр группирования [математическое ожидание] отстоял от предельных размеров не менее чем на Зs. Методом настройки станков по рабочим калибрам при небольшом числе пробных заготовок эту задачу решить нельзя. Более рациональным является метод настройки станков с помощью универсальных измерительных инструментов по суженным допускам.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Page 7
Сущность этого метода настройки станков заключается в том, что установка режущих инструментов и упоров станка производится на определенный рабочий настроечный размер Lh, а правильность настройки устанавливается обработкой некоторого количества m пробных заготовок. Настройка признается правильной, если среднее арифметическое размеров пробных заготовок находится в пределах некоторого допуска Тн на настройку.
Задачей расчета настройки в этом случае является определение поля допуска настройки Тн.
Теоретическими предпосылками этого метода настройки, предложенного проф. А. Б. Яхиным, являются следующие положения теории вероятностей. Если имеется некоторая совокупность (партия) заготовок, распределение размеров которых подчиняется закону нормального распределения Гаусса со средним квадратическим s, и если эту совокупность заготовок разбить на группы по т штук и определить среднее арифметическое значение размеров внутри каждой из этих групп, то распределение размеров групповых средних Lгp.cp тоже будет подчиняться закону Гаусса. При этом центр группирования групповых средних совпадает с центром группирования размеров всей партии заготовок.
Пренебрегая износом инструмента, можно считать, что среднее арифметическое размеров т пробных заготовок может отличаться от среднего арифметического всей совокупности (партии) заготовок не более чем на Зs/√т.
Расчет настройки без учета переменных систематических погрешностей.Если центр группирования размеров пробных заготовок располагается по отношению к предельным размерам партии заготовок ближе, чем на расстоянии Зs, то часть общей кривой рассеяния размеров обработанной партии заготовок может выйти за пределы допуска и возникает опасность появления брака .
Даже если это расстояние несколько больше Зs, то брак обработанных заготовок возможен, так как точка М может принадлежать кривой групповых средних, центр группирования которых (а следовательно, и центр группирования размеров всей партии заготовок) смещен на величину Р влево от требуемого положения кривой, исключающего возможность 6paка.
Рассмотренный метод расчета настройки станков применяется при обработке точных заготовок, когда поле допуска незначительно превышает рассеяние размеров что делает невозможным предусмотреть заранее компенсацию переменных систематических погрешностей обработки (например, износа инструмента). Этот метод приемлем также при обработке заготовок, когда износ инструментов незначителен (например, при алмазной обработке цветных сплавов), а также при обработке небольших партий заготовок, когда износ режущего инструмента внутри обрабатываемой партии столь невелик, что не может оказать серьезного влияния на потерю точности обработки. Во всех этих случаях задача настройки станка сводится к обеспечению совмещения вершины кривой фактического распределения размеров с серединой поля допуска.
Расчет настройки с учетом переменных систематических погрешностей.В процессе обработки крупных партий заготовок, сопровождаемой интенсивным износом режущего инструмента, при настройке возникает задача наиболее рационального расположения кривой рассеяния в поле допуска с целью использования значительной части этого поля для компенсации переменных систематических погрешностей обработки. Таким образом, удается увеличить срок работы станка без поднастройки, а следовательно, и повысить производительность.
В процессе обработки партии заготовок в связи с износом режущего инструмента происходит изменение положения кривой рассеяния. После обработки некоторого количества п1 заготовок кривая рассеяния размеров заготовок пересекает линию наибольшего предельного размера и возникает опасность появления брака. В этот момент следует произвести поднастройку станка, при которой кривая рассеяния возвратится вниз в свое исходное положение, созданное первоначальной настройкой.
При такой настройке, очевидно, нельзя определять настроечный групповой средний размер по величине среднего арифметического, а необходимо вычислить его по значениям предельных размеров.
При отсутствии возможностей повысить точность операции настройку станка следует производить с таким расчетом, чтобы полученный брак оказался исправимым при дальнейшей обработке заготовок.
Если исправить брак невозможно, настройку станка необходимо производить с учетом получения минимального количества возможного окончательного брака. Решение о настройке станка с заведомо технически возможным исправимым или неисправимым браком можно принять только на основе точного расчета экономической целесообразности данного варианта обработки.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Page 8
ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ДОСТИЖЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ ТОЧНОСТИ И ВЫСОКОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОБРАБОТКИ
Важным элементом настройки металлорежущих станков является установление рациональных режимов резания. В обычных условиях обработки режимы резания назначают исходя из задачи достижения высокой производительности при малых затратах на режущий инструмент, т. е. при сохранении его высокой стойкости. В случаях точной обработки заготовок кроме требований высокой производительности и экономичности обработки выдвигается задача обеспечения требуемой точности.
Таким образом, при режимах работы, характеризующихся снятием тонких стружек, влияние основных причин, обусловливающих рассеяние размеров, и появление погрешности геометрической формы заготовок (колебание твердости обрабатываемого материала, непостоянство припусков, погрешности формы заготовок) и переменной систематической погрешности, которая связана с затуплением режущего инструмента, уменьшается. В связи с этим с точки зрения достижения наивысшей и стабильной точности изготовления деталей, чистовую обработку нужно вести при минимальных режимах резания. Для наибольшего уточнения размеров и формы заготовок обработку целесообразно проводить за несколько ходов.
Однако для обеспечения роста производительности обработки и снижения ее себестоимости требуется всемерное повышение режимов резания.
В настоящее время перед технологами возникает задача нахождения некоторых оптимальных режимов резания, достаточно тонких для обеспечения требуемой точности и одновременно производительных, обеспечивающих экономичное изготовление деталей.
При повышении жесткости станка в 2.5 раза подача при черновой обработке может быть увеличена в 3—3,5 раза при сохранении требуемой точности обработки.
При круглом наружном шлифовании в центрах одним из главных параметров режима резания, определяющим точность размеров и геометрической формы обработанной заготовки, является глубина шлифования.
В настоящее время существуют разнообразные расчетные формулы, позволяющие определить режим резания, обеспечивающий достижение требуемой точности обработки и шероховатости обрабатываемой поверхности при наивысшей производительности и экономичности обработки.
УПРАВЛЕНИЕ ТОЧНОСТЬЮ ОБРАБОТКИ
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Page 9
Для обеспечения требуемой точности обработки партии заготовок недостаточно правильно рассчитать и осуществить настройку станка. Под влиянием переменных систематических погрешностей, связанных с износом и затуплением режущего инструмента и нагреванием элементов системы, в процессе обработки происходит смещение поля рассеяния размеров заготовок внутри поля допуска из положения а в положение б и через некоторый промежуток времени t1 обработки возникает опасность выхода части заготовок за пределы поля допуска. Для предотвращения появления брака через определенный, промежуток времени t2 необходимо произвести поднастройку (подналадку) станка.
Поднастропкой (подналадкой) станка называется процесс восстановления первоначальной точности взаимного расположения инструмента и обрабатываемой заготовки, нарушенного в процессе обработки партии заготовок.
При обработке валов для компенсации влияния износа резца (вследствие его затупления и увеличения упругих отжатий в технологической системе) производят перемещение резца на величину, равную половине смещения вершины кривой рассеяния (»А/2), вызванного воздействием переменных систематических погрешностей.
В результате такой поднастройки поле рассеяния размеров заготовок возвращается из положения б в положение а и опасность появления брака устраняется. (рис. 4.8)
Рис. 4.8. Влияние переменных систематических погрешностей на форму и положение кривой рассеяния
Для предотвращения появления брака важно своевременно установить момент требуемой поднастройки и продолжительность обработки заготовок между поднастройками. В условиях крупносерийного производства этот момент выявляется посредством систематических замеров обработанных заготовок. Особенно успешно момент поднастройки определяется при использовании статистического контроля точности обработки.
Путем сокращения периодов работы станка между поднастройками можно уменьшить колебания размеров заготовок данной партии, т. е. в определенных границах повысить точность их обработки.
Однако поднастройка станка, осуществляемая в обычных условиях серийного производства рабочим-настройщиком вручную, требует остановки станка и прекращения обработки заготовок на весь период поднастройки, продолжительность которой может быть довольно значительной. Очевидно, что при сокращении периодов работы станка между поднастройками увеличиваются простои станков и снижается общий выпуск продукции.
С точки зрения повышения производительности оборудования следует стремиться к уменьшению простоев при настройке и поднастройке, а следовательно, к увеличению продолжительности работы станка между поднастройками. При заданной точности обработки заготовок этого можно достигнуть за счет повышения размерной стойкости режущего инструмента, что приведет к уменьшению утла а, характеризующего скорость износа и затупления режущего инструмента, и связанной с ней скорости смещения кривой рассеяния относительно поля допуска. Однако размерная стойкость режущего инструмента лимитируется свойствами инструментальных материалов и от настройки станка практически не зависит.
Устранение возникшего противоречия между требованиями повышения точности (сокращение продолжительности работы станка между поднастройками) и производительности (уменьшение простоев станков и увеличение продолжительности их работы между поднастройками) достигается путем автоматизации контрольных измерений обрабатываемых заготовок и самого процесса поднастройки. Для этих целей применяются различные устройства так называемого активного контроля, получившие наименование автоподналадчиков.
При применении автоподналадчиков момент необходимой поднастройки в большинстве случаев определяется в период работы станка без его остановки путем отсчета машинного времени или фактического пути резания, или устанавливается с помощью регулярных измерений истинных размеров обрабатываемых заготовок контактными или бесконтактными измерительными устройствами. В первом случае через определенные, заранее установленные промежутки времени автоподналадчик дает исполнительным органам станка сигнал для перемещения инструмента на определенную величину, компенсирующую влияние переменных систематических погрешностей. Эта величина зависит от средней интенсивности износа и затупления инструмента.
Конструкция автоподналадчиков этого типа довольно проста и надежна, однако их можно использовать только при условии высокой степени однородности размеров, свойств материалов исходных заготовок и качеств режущего инструмента (стойкости). В противном случае точность обработки заготовок получается низкой.
Большой эффект дает указанный метод при подналадке шлифовальных станков, когда колебания интенсивности износа и затупления инструмента, связанные с непостоянством твердости заготовок и нестабильностью стойкости инструментов, могут быть компенсированы за счет соответствующей размерной правки абразивного круга. В этом случае при каждой поднастройке после перемещения абразивного круга на заготовку производится его правка алмазным карандашом, жестко установленным на точном расстоянии от оси вращения обрабатываемого изделия, соответствующем радиусу обработки. По этому принципу строятся, в частности, автоподналадки станков для внутреннего шлифования колец шариковых подшипников.
Обеспечение автоподналадчиков очень точным и надежным устройством для своевременной подачи сигнала и осуществления малого перемещения инструмента для поднастройки станка повышает их стоимость. Вследствие этого применение автоподналадчиков указанного типа рентабельно лишь в условиях крупносерийного и массового типа производства.
Общей трудностью создания устройств автоматического контроля является необходимость осуществления малых перемещений инструмента в момент поднастройки. Для обеспечения стабильной точности размеров заготовок в пределах сотых долей миллиметра при автоподналадке приходится перемещать инструмент на величину, измеряемую тысячами долями миллиметра. Инерционность масс соответствующих узлов станков, значительные силы трения в их подвижных сопряжениях и недостаточная точность существующих передач весьма усложняют задачу создания точных и надежных систем автоматического регулирования обрабатываемых размеров по выходным данным (т. е. по данным замеров обработанных заготовок). Это является одной из серьезных причин, ограничивающих применение этих систем в условиях обычного серийного производства.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Page 10
Наибольшее влияние на поле рассеяния размеров заготовок оказывает изменение таких входных данных, как размеры припуска и твердость материала заготовки, обусловливающих соответственное возрастание диапазона изменения усилий резания и вызываемых ими упругих отжатий, а следовательно, и поля рассеяния размеров обработанных заготовок.
Проще всего уменьшить поле рассеяния путем непосредственного измерения размеров и твердости заготовок с последующей сортировкой их на группы и внесением необходимых поправок в размер статической настройки станка, учитывающих различие упругих отжатий технологической системы при обработки заготовок разных групп.
Большим недостатком этого метода, ограничивающим его практическое применение, является его трудоемкость и организационная сложность.
Методы адаптивного управления точностью обработки основаны на принципе компенсации упругих отжатий в технологической системе, вызванных колебаниями припуска и твердости заготовки, упругими перемещениями элементов системы в противоположном направлении.
В своих трудах проф. Б. С. Балакшин указывает, что важным преимуществом использования подачи в качестве параметра управления силой резания является возможность создания очень тонкого и чувствительного механизма управления упругими перемещениями технологической системы, не имеющего никаких скачков. Действительно, поскольку поправка вносится за счет самих упругих перемещений технологической системы, никаких относительных перемещений узлов станка не требуется. При этом размер статической настройки сохраняется неизменным в течение всего времени обработки заготовок между двумя поднастройками, необходимыми для компенсации размерного износа режущего инструмента и осуществляемыми с помощью механизма активного контроля или вручную.
Управление подачей может осуществляться рабочим вручную или с помощью системы автоматического регулирования. Подача может изменяться дискретно или непрерывно и автоматически. При ручном изменении подачи рабочий наблюдает за отклонениями стрелки прибора и вносит требуемые изменения в величину подачи до тех пор, пока стрелка прибора не возвратится в исходное положение. При автоматическом регулировании подачи эти функции выполняет САР (система автоматического регулирования). В этих случаях при обработке заготовки с чрезмерно большой величиной припуска и твердости рабочий или САР соответственно уменьшают величину подачи, а при обработке следующей заготовки с меньшей величиной припуска на обработку— увеличивают ее.
УПРАВЛЕНИЕ УПРУГИМИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯМИ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ
СИСТЕМАТИЧЕСКИХ И ПЕРЕМЕННЫХ СИСТЕМАТИЧЕСКИХ ПОГРЕШНОСТЕЙ, ВЫЗЫВАЮЩИХ ПОГРЕШНОСТИ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ЗАГОТОВОК
Регулирование подачи в процессе обработки заготовок дает возможность не только уменьшить поле рассеяния размеров обработанных заготовок, но и повысить точность их геометрической формы. При обработке заготовок на шлифовальных и токарных станках по мере продвижения инструмента вдоль обрабатываемой заготовки жесткость технологической системы не остается постоянной в связи с различной податливостью самой обрабатываемой заготовки по ее длине. Соответственно меняются по длине заготовки упругие отжатая системы и величина обработанного диаметра, вследствие чего нарушается правильность геометрической формы обработанной заготовки. Для получения правильной геометрической формы обработанной заготовки необходимо компенсировать не только колебания силы резания, вызванные непостоянством припуска и твердости заготовки, но и упругие отжатия по ее длине, связанные с изменением податливости технологической системы. Для обеспечения точности геометрической формы по длине заготовки требуется создать дополнительное устройство, изменяющее силу резания по длине обработки по определенной программе соответственно колебанию жесткости технологической системы. Изменение силы резания и в этом случае удобно осуществить за счет соответствующего регулирования продольной подачи На станках с ЧПУ подобные изменения подачи по длине обрабатываемой заготовки должны быть предварительно внесены в управляющую программу.
Управление упругими перемещениями путем изменения продольной подачи позволяет:
1) существенно повысить точность обрабатываемых заготовок и других показателей качества за счет уменьшения поля рассеяния, порождаемого совокупным действием факторов, являющихся случайными при обычной обработке; повышение точности обработанных заготовок при этом тем больше, чем выше удельное влияние поля рассеяния, создаваемого совокупным действием случайных факторов, в поле допуска, установленного на соответствующий параметр точности заготовки;
2) увеличить штучную производительность подавляющего большинства технологических систем; рост производительности обработки достигается за счет применения наивысших режимов резания, допускаемых технологической системой при заданной точности и реально существующих колебаниях твердости и размеров исходной заготовки и жесткости системы по длине обработки, а также за счет прохождения режущим инструментом холостых ходов и участков обработки с минимальным припуском при максимальной подаче;
3) использовать чрезвычайно тонкий и чувствительный механизм регулирования технологической системы, работающей без скачков, с сохранением постоянного размера статической настройки;
4) обеспечить обработку заготовок с равномерной нагрузкой технологической системы, что способствует более экономичному использованию системы и режущего инструмента, повышает долговечность работы системы и снижает затраты на режущий инструмент.
К недостаткам метода управления упругими перемещениями технологической системы следует отнести влияние изменения продольной подачи на шероховатость обработанной поверхности. Известно, что при увеличении продольной подачи шероховатость обрабатываемой поверхности возрастает, поэтому при колебаниях продольной подачи (при ее регулировании с целью компенсации изменения усилия резания) шероховатость поверхности становится неоднородной. Следует, однако, заметить, что во многих случаях обработки этот недостаток не является существенным, так как наиболее ответственные детали, для служебных свойств которых важно постоянство шероховатости поверхности, после обычных получистовых и чистовых операций проходят более тонкую доводочную обработку.
Системы автоматического управления точности обработки нашли применение в ряде конструкций станков, выпускаемых отечественной промышленностью. Вместе с тем следует отметить, что, несмотря на большие достоинства систем адаптивного управления, имеется ряд факторов, ограничивающих их использование. К ним относятся рост стоимости станков, оснащаемых этими системами; усложнение и удорожание их наладки, обслуживания и ремонта. В случаях многоинструментальной обработки системы адаптивного управления в значительной мере теряют свои преимущества.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Page 11
Для правильной работы каждой машины необходимо обеспечить определенное взаимное расположение ее деталей и узлов.
При обработке деталей на станках заготовки также должны быть правильно ориентированы относительно механизмов и узлов станков, определяющих траектории движения подачи обрабатывающих инструментов (направляющих суппортов, фрезерных и резцовых головок, упоров, копировальных устройств и др.). Погрешности формы и размеров обработанных заготовок определяются отклонениями положений режущих кромок и заготовок от траектории заданною формообразующего движения. Задачи взаимной ориентировки деталей и сборочных единиц в машинах при их сборке и заготовок на станках при изготовлении деталей решаются их базированием.
В общем случае базированием называется придание заготовке гит изделию требуемого положения относительно выбранной системы координат. Применительно к проектированию или сборке под базированием понимают придание детали или сборочной единице требуемого положения относительно других деталей изделия. При механической обработке заготовок на станках базированием принято считать придание заготовке требуемого положения относительно элементов станка, определяющих траектории, движения подачи обрабатывающего инструмента.
Для выполнения технологической операции требуется не только осуществить базирование обрабатываемой заготовки, но также необходимо обеспечить ее неподвижность относительно приспособления на весь период обработки, гарантирующую сохранение неизменной ориентировки заготовки и нормальное протекание процесса обработки. В связи с этим при установке заготовок « приспособлениях решаются две различные задачи: ориентировка, осуществляемая базированием, и создание неподвижности, достигаемое закреплением заготовок. Несмотря на различие этих задач, они решаются теоретически одинаковыми методами, т. е. посредством наложения определенных ограничений (связей) на возможные перемещения заготовки, (механической системы) в пространстве.
Известно, что для полного исключения подвижности твердого тела в пространстве необходимо лишить его шести степеней свободы: трех поступательных перемещений вдоль осей координат и трех вращений вокруг указанных осей. Это достигается наложением связей.
Под связями подразумеваются ограничения позиционного (геометрического) или кинематического характера, накладываемые на движение точек рассматриваемого тела (заготовки или детали). В соответствии с характером ограничений различают позиционные (геометрические) связи, ограничивающие перемещения, и кинематические связи, ограничивающие скорости. В технологии машиностроения приходится иметь дело, главным образом, с позиционными связями, не зависящими от времени и называемыми поэтому стационарными позиционными связями.
Для ориентировки призматического тела в пространстве необходимо соединить три точки a1, a2, а3 его нижней поверхности, не лежащие на общей прямой, двусторонними позиционными связями с плоскостью XOY прямоугольной системы координат (рис. 6.1).
Рис. 6.1. Ориентировка призматического тела в пространстве
При этом двусторонние связи, символизируемые координатами z, могут быть представлены в виде недеформируемых стержней, сохраняющих, однако, способность скользить по плоскости XOY вдоль осей ОХ и OY, не отрываясь от нее и от нижней плоскости А призматического тела. В результате этого призматическое тело лишается трех степеней свободы, т. е., в частности, оно теряет возможность поступательного движения вдоль оси OZ и вращательного движения вокруг осей ОХ и OY. Для лишения тела еще двух степеней свободы, т. е. лишения возможности перемещений вдоль оси ОХ и поворотов вокруг оси OZ, необходимо соединить его боковую поверхность В двумя двусторонними связями (координатами х) с плоскостью YOZ. Для полной ориентировки тела в пространстве необходимо лишить его шестой степени свободы, т. е. возможности перемещения вдоль оси OY; для этого следует соединить поверхность С одной двусторонней связью у с плоскостью XOZ.
В рассмотренном случае недеформируемые стержни (координаты х, у, z) представляют собой двусторонние «идеальные связи», число которых (шесть) соответствует числу степеней свободы, отбираемых у тела при наложении связей. Шесть наложенных двусторонних позиционных связей обеспечивают заданную ориентировку тела относительно системы координат OXYZ и фиксирование тела в данном положении.
Изображенное на рис. 6.1 призматическое тело с наложенными на него двусторонними связями представляет собой по терминологии теоретической механики несвободную механическую систему. Несвободной называется механическая система (твердое тело), на движения точек которой наложены геометрические (позиционные) или кинематические связи.
В реальных условиях базирования заготовок в приспособлениях или деталей в сборных элементах машин двусторонние позиционные связи, представляемые на рис. 6.1 координатами х, у, z, заменяются непосредственным контактом соответствующих поверхностей или опорных точек заготовок и приспособлений или других деталей машин. При этом число опорных точек, обеспечивающих базирование заготовки, должно быть равным числу заменяемых ими двусторонних позиционных связей.
При установке заготовок на опорные точки приспособлений каждая из опорных точек реализует одну одностороннюю связь в пограничной конфигурации, т. е. обязательно дополняется силой (сила тяжести или прижима).
При этом под «опорной точкой» подразумевается идеальная точка контакта поверхностей заготовки и приспособления, лишающая заготовку одной степени свободы, делая невозможным ее перемещение в направлении, перпендикулярном onорной поверхноcm и.
В этом определении опорная точка названа идеальной потому, что в действительности в реальных условиях базирования материальная опорная точка приспособления в сочетании с приложенной к заготовке силой лишает заготовку не одной, а трех степеней свободы, так как не только ограничивает возможные перемещения заготовки по нормали к опорной плоскости, но и воздействием сил трения исключает возможность перемещений заготовки вдоль осей ОХ и OY.
При замене координат х, у, z (рис. 6.1) опорными точками (рис. 6.3) положение тела относительно выбранной системы координат остается полностью определенным. Опорные точки здесь отображают шесть идеальных связей (т. е. связей без трения), которые в данном случае являются односторонними и лишают тело шести степеней свободы. Пограничная конфигурация реализуется в приспособлениях созданием усилий прижима при закреплении заготовок
 |
Рис. 6.3. Базирование призматической заготовки в приспособлении
Рассматривавшиеся ранее позиционные связи являются идеальными связями или связями без трения. Реальные связи, возникающие при базировании, всегда являются неидеальными. Неидеальную позиционную связь (т. е. связь с кулоновым трением) можно условно представить как составную, включающую соответствующую по характеру ограничений идеальную связь (одностороннюю или двустороннюю) и так называемую фрикционную связь, порождаемую трением с касательным взаимодействием в точках контакта.
Для фрикционных связей можно указать свойства, которые аналогичны односторонним связям. В частности, для реализации необходимо при помощи приложенных к телу сил создавать контактные давления в точках контакта с телами, осуществляющими связь.
Необходимо подчеркнуть, что конфигурация системы определяется наложенными на нее идеальными позиционными, а не фрикционными связями. В связи с этим при базировании (ориентировке) заготовки в приспособлении имеют значение числа и расположение идеальных опорных точек, а не фрикционных связей. Число идеальных опорных точек в приспособлении можно условно считать равным числу степеней свободы, отнимаемых у заготовки при базировании в данном приспособлении. Возникающие при установке заготовки фрикционные связи лишают ее подвижности и способствуют ее закреплению, но не участвуют в базировании заготовки.
В приспособлениях, когда на обрабатываемую заготовку накладываются односторонние связи, фрикционные связи могут создавать погрешности базирования.
Правило шести точек. Для полного базирования заготовки в приспособлении необходимо и достаточно создать в нем шесть опорных точек, расположенных определенным образом относительно базовых поверхностей заготовки.
ПОНЯТИЕ О БАЗАХ
Поверхности заготовок или деталей, используемые при базировании, называют базами.
В зависимости от числа идеальных опорных точек, с которыми база находится в контакте, и, следовательно, в зависимости от числа отнимаемых при этом степеней свободы у призматических заготовок и деталей различают установочную базу А, находящуюся в контакте с тремя опорными точками, направляющую базу В, находящуюся в контакте с двумя опорными точками, и упорную базу С имеющую контакт с одной опорной точкой (см. рис. 6.3)
Каждая из названных баз определяет положение заготовки относительно одной из плоскостей системы координат в направлении, перпендикулярном к этой базе, т. е. в направлении одной из координатных осей. Очевидно, что для полной ориентировки заготовки в приспособлении необходимо использовать комплект из всех трех баз.
Для повышения точности и надежности ориентировки заготовки и детали в качестве установочной базы принимают поверхность с наибольшими размерами, позволяющую расположить три опорные точки, лежащие не на одной прямой, на значительном расстоянии друг от друга; в качестве направляющей базы с той же целью принимают самую длинную поверхность. Для упорной базы может быть использована поверхность любых (даже самых малых) размеров при условии достаточно хорошего ее состояния и постоянства формы (отсутствие литников, заусенцев, литейных швов, линий разъема штампов и т. п.).
В связи с тем, что опорные точки создают односторонние связи, которые накладывают ограничения на перемещения тел, только тогда, когда перемещения исходят из пограничных конфигураций, возникающих обычно при приложении сил, опорные точки приспособлений дополняются прижимами, обеспечивающими постоянство контакта баз с опорными точками. При этом количество прижимов в приспособлении обычно не изменяет числа созданных связей и в расчет требуемых опорных точек не входит.
Рис. 6.5. Ориентировка длинного цилиндрического тела в пространстве
Для ориентировки длинного цилиндрического тела (l > d) в пространстве необходимо соединить его цилиндрическую поверхность А двумя двусторонними связями — координатами z с плоскостью XOY и двумя связями — координатами х с плоскостью YOZ (рис. 6.5), лишая этим тело четырех степеней свободы (возможности перемещения вдоль оси ОХ и вдоль оси OZ, атакже поворотов вокруг оси ОХ и вокруг оси OZ). Для устранения возможности перемещения тела вдоль оси 0Y необходимо соединить его торец С двусторонней связью – координатой у с плоскостью XOZ. Для лишения тела шестой степени свободы (возможности поворотов вокруг собственной оси) должна быть предусмотрена шестая двусторонняя связь в виде опорной точки, располагаемой на поверхности шпоночной канавки В.
В реальных условиях базирования четыре двусторонние связи заменяются четырьмя опорными точками, находящимися в контакте с цилиндрической поверхностью А, называемой двойной направляющей базой. Торцовая поверхность С'. па которой располагается пятая опорная точка, называется опорной базой, а шпоночная канавка В, являющаяся шестой опорной точкой, которая заменяет шестую двустороннюю связь, называется второй опорной базой.
При проектировании приспособлений в случае базирования длинных цилиндрических заготовок часто используются призмы, создающие четыре опорные точки для двойной направляющей базы. При необходимости полного базирования призмы применяются в сочетании с упорами, лысками и пазами, образующими соответствующие упорные базы (рис. 6.6).
Несколько иначе следует рассматривать базы при ориентировке цилиндрических заготовок и деталей типа тонких дисков, длина которых значительно меньше диаметра. Очевидно, что в этом случае цилиндрическая поверхность уже не может выполнить функции двойной направляющей и находится в контакте с четырьмя оперными точками. С другой стороны, относительно большие размеры торцовой поверхности делают возможным размещение на ней трех опорных точек, что вносит определенность в ориентировку заготовки в пространстве.
 |
В соответствии с этим при ориентировке в пространстве короткого цилиндрического тела (типа тонкого диска) необходимо соединить его торцовую поверхность А (рис. 6.7) тремя двусторонними связями (координатами) у с плоскостью XOZ. При этом тело лишается трех степеней свободы: возможности перемещения вдоль оси OY и поворотов вокруг осей ОХ и OZ. Для лишения тела возможности перемещения вдоль осей ОХ и 0Z следует соединить его цилиндрическую поверхность В двусторонними связями, т. е. координатами х и г, с плоскостями ХОУ и YOZ; шестая двусторонняя связь, лишающая тело возможности поворотов вокруг собственной оси, параллельной оси 0Y, создается помещением опорной точки на поверхности шпоночной канавки С.
При соответствующей замене двусторонних связей опорными точками торцовая поверхность А (рис. 6.7) диска, контактирующая с тремя опорными точками, лишающими диск трех степеней свободы, называется установочной базой; цилиндрическая поверхность В, контактирующая с двумя опорными точками и соответственно отбирающими у диска две степени свободы, называется двойной опорной (или центрирующей) базой, а поверхность шпоночной канавки С. лишающая диск одной степени свободы, — опорной базой. Так же, как и при ориентировке длинных цилиндрических поверхностей, при ориентировке дисков часто бывает удобно использовать призмы.
Специфические особенности имеет ориентировка в пространстве конических заготовок и деталей.
При установке заготовки или детали по длинной конической поверхности с относительно небольшой конусностью (отверстия в шпинделях станков, конусные хвостовики режущих инструментов, конические оправки «трения») коническая поверхность лишает деталь пяти степеней свободы (перемещения вдоль всех трех осей координат и поворотов вокруг двух осей системы координат), оставляя ей только одну степень свободы — возможность поворотов вокруг собственной оси, которая может рассматриваться как третья ось системы координат. Таким образом, в этом случае коническая поверхность совмещает в себе функции двойной направляющей и опорной поверхности цилиндрической детали и может быть названа опорно-направляющей базой. Очевидно, что для полной ориентировки конической заготовки или детали в пространстве необходимо лишить ее еще одной степени свободы, разместив на одной из ее поверхностей шестую опорную точку (шпоночный паз, лыска), называемую опорной базой.
Таким образом, полное базирование длинной конусной детали, лишающее ее всех шести степеней свободы, достигается при использовании комплекта двух баз: упорно-направляющей и опорной.
При базировании заготовки по короткой конической поверхности с относительно большим углом конуса (как это имеет место при установке заготовки в центрах) условия базирования значительно меняются.
Коническая поверхность короткого центрового отверстия не в состоянии осуществлять функции направления оси заготовки, и ее возможности ограничиваются выполнением функции центрирования (аналогично цилиндрической поверхности диска, являющейся двойной опорной или центрирующей базой), а в некоторых случаях дополняются выполнением функции опорной базы. Несмотря на внешнее подобие задачи в ориентировке заготовки, роли, выполняемые левым и правым центровыми отверстиями, неодинаковы. Левое центровое отверстие, соприкасающееся с неподвижным в осевом направлении центром передней бабки, выполняет функции центрирования и определяет положение заготовки в осевом направлении. Таким образом, оно лишает заготовку трех степеней свободы (перемещения вдоль трех осей координат) и несет на себе три опорные точки. По выполняемой функции коническая поверхность переднего (левого) центрового отверстия называется опорно-центрирующей базой.
Функция заднего центрового отверстия, соприкасающегося с подвижным в осевом направлении центром задней бабки, ограничена осуществлением центрирования. Эта поверхность находится в контакте с двумя опорными точками и лишает заготовку двух степеней свободы (поворотов вокруг осей Y и Z системы координат). В соответствии с этим коническая поверхность заднего центрового отверстия называется центрирующей базой.
Следовательно, установка заготовки в центрах лишает ее пяти степеней свободы, сохраняя возможность вращения заготовки вокруг собственной оси. Очевидно, что в случае необходимости точной ориентировки положения заготовки с точки зрения ее поворота относительно оси (что бывает необходимо, например, в случае несимметричных заготовок на фрезерных станках при их установке в центрах, при нарезании многозаходных резьб и т. д.) следует использовать одну из дополнительных поверхностей заготовок в качестве опорной базы, вводя ее в контакт с шестой опорной точкой и лишая заготовку шестой степени свободы.
КОЛИЧЕСТВО БАЗ, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ БАЗИРОВАНИЯ, И ИХ ОБОЗНАЧЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
Во всех рассмотренных выше примерах полной ориентировки заготовки в приспособлении или детали в сборочном элементе машины использовался комплект из нескольких (в большинстве случаев из трех) баз, обеспечивающий лишение тела всех шести степеней свободы посредством введения баз в контакт с шестью опорными точками.
Необходимо отметить, что полная ориентировка детали бывает необходима только в неподвижных соединениях деталей сборочных единиц машин. Во всех случаях подвижных соединений детали или сборочные единицы должны сохранять определенные степени свободы и создания в соединениях шести опорных точек не требуется. Например, шпиндели станков должны быть лишены пяти степеней свободы при сохранении возможности вращения вокруг своей оси; салазки суппорта станка также должны сохранять одну степень свободы, позволяющую их перемещение по направляющим, а шарик шарикоподшипника должен иметь четыре степени свободы — возможности вращения вокруг любой из трех осей координат и перемещения вдоль одной из осей, направленной по касательной к окружности беговой дорожки.
При обработке заготовок на станках и их установке в приспособлениях во многих случаях также нет необходимости в полной ориентировке заготовок с использованием всего комплекта из трех баз, контактирующих с шестью опорными точками приспособления или станка. Так при обработке плоскости призматической заготовки (рис. 6.8,а) ориентировка заготовки на станке в направлении горизонтальных осей координат для получения требуемого размера а не имеет значения, поэтому боковые поверхности заготовки теряют значение баз. В данном случае требуемая ориентировка заготовки осуществляется только одной установочной базой А, а ее боковые поверхности используются только для закрепления и в базировании заготовки не участвуют.
Для получения у заготовки двух размеров (например, a и b на рис. 6.8.,б) возникает необходимость ее ориентировки не только с помощью установочной базы - поверхности А, но также, изображенном на рис. 6.8., в, когда требуется обеспечить выполнение трех размеров а, b, с, для ориентировки заготовки необходимо использование всего комплекта из трех баз. т.е. поверхностей А, В, С.
При обработке цилиндрических заготовок для их базирования во многих случаях тоже нет необходимости в использовании комплекта всех трех баз.
При сквозном сверлении и растачивании заготовки, закрепленной в патроне, используется только одна двойная направляющая база А, находящаяся в контакте с четырьмя опорными точками (рис. 6.8., г). При растачивании ступенчатого отверстия, когда выдерживается линейный размер а, необходимо использовать две базы: двойную направляющую А и опорную - С (рис. 6.8., д).
При установке валиков в центрах (для обточки на токарных станках или наружного шлифования) они базируются по коротким крутым конусам центровых отверстий и, как указывалось ранее, с помощью пяти опорных точек (рис. 6.8., е) лишаются пяти степеней свободы. При этом у валиков сохраняется шестая степень свободы - возможность вращения вокруг собственной оси, необходимая для осуществления обработки. При этом следует подчеркнуть, что обычно используемый в подобных случаях хомутик отнюдь не является шестой опорной точкой, так как он не участвует в базировании заготовки и не ориентирует ее положения созданием определенных углов ее поворота вокруг оси, а служит только для передачи заготовке вращения.
Рис. 6.8. Обработка заготовок при использовании одной (а, г), двух (д, б, е) и трех (в) баз
В зависимости от технологической задачи, решаемой при обработке заготовки, при ее базировании в приспособлении или на станке могут быть использованы одна, две или три базы, несущие на себе в общей сложности три, четыре, пять или тесть опорных точек.
На рис. 6.8. цифрами в кружках показано число степеней свободы, отнимаемое у заготовки при базировании по разным схемам.
При проектировании технологических операций (после уточнения технологической задачи и количества необходимых для ее выполнения баз и идеальных опорных точек) на операционном эскизе изображается так называемая «теоретическая схема базирования».
Теоретическая схема базирования представляет собой схему расположения на технологических базах заготовки идеальных опорных точек и условных точек. символизирующих позиционные связи заготовки с принятой системой координат (опорные поверхности приспособлений, координатные плоскости станка и т. n.). При этом на контурных линиях поверхностей заготовок, принятых в качестве технологических баз, проставляются условные обозначения идеальных точек контакта заготовок и приспособлений, которые лишают заготовку соответствующего числа степеней свободы.
Опорная точка обозначается символами - для вида сбоку и для вида сверху. На скрытых базах заготовки (осевые линии, плоскости симметрии) наносятся аналогичные обозначения уловных точек, символизирующих позиционные связи заготовок с принятой системой координат.
В случае необходимости, когда направление и место приложения зажимною усилия принципиально важны для качественного выполнения проектируемой операции (например, осевой зажим тонкостенной втулки при ее расточке), на теоретических схемах могут быть показаны не только опорные точки на базах, но и места приложения и направления усилий зажимов.
СКРЫТЫЕ (УСЛОВНЫЕ) БАЗЫ
В большинстве случаев сборки и механической обработки определенность положения детали в собираемом узле или обрабатываемой заготовки в приспособлении, т. е. их базирование, осуществляется непосредственно контактом из базовых опорных поверхностей с соответствующими поверхностями других деталей узла или приспособления.
Однако во многих случаях проектирования бывает удобно определить на чертежах взаимное расположение отдельных деталей в узлах и расположение отдельных поверхностей деталей и заготовок не по их поверхности, а по некоторым воображаемым плоскостям, линиям или точкам (плоскость симметрии, осевая линия, биссектриса угла, центровая точка), называемым в этом случае условными или скрытыми базами. Так, взаимное расположение зубчатых колес определяется расстоянием между их осями, расстояние между призматическими направляющими станины определяется расстоянием между биссектрисами углов призм, а расположение отверстий в заготовке — их межцентровыми расстояниями.
Применение условных (скрытых) баз при проектировании тем более удобно, что позволяет исключить из расчетов неизбежные погрешности реальных поверхностей, снижающие точность базирования.
При базировании деталей собираемых узлов и обрабатываемых заготовок в подавляющем большинстве случаев используются материальные поверхности («явные» базы по ГОСТ 21495—76), однако и в этом случае для повышения точности базирования иногда применяются условные (скрытые) базы, материализуемые различными устройствами (отвесы, коллиматоры, центрирующие устройства и т. п.). В этом случае на схемах базирования изображается не только расположение идеальных опорных точек на поверхностях материальных баз, но и расположение на скрытых базах (осях, плоскостях симметрии) условных точек, символизирующих связи заготовки с избранной системой координат.
Построение теоретических схем базирования бывает целесообразным при проектировании технологических операций обработки ответственных и точных заготовок для облегчения расчетов ожидаемых погрешностей взаимного расположения обрабатываемых поверхностей. При этом схема базирования может служить определенной инструкцией — заданием для конструктора приспособления по созданию его целесообразной конструкции.
БАЗИРУЮЩАЯ РОЛЬ НАПРАВЛЕННЫХ ЗАЖИМОВ
Ранее указывалось, что зажимы, прикладываемые к заготовке при ее закреплении, создают фрикционные связи и, обеспечивая неподвижность заготовки, не участвуют в ее базировании и не изменяют число отнимаемых от заготовки степеней свободы. Это справедливо применительно к обычным «свободным» зажимам, т. е. к зажимам типа прихватов, эксцентриков, винтов и т. п. Однако при использовании несвободных зажимов, совершающих вполне определенное и точно направленное движение, а также при применении самоцентрирующих зажимов и устройств они могут налагать на заготовку позиционные связи, т. е. базировать заготовку, лишая ее соответствующего числа степеней свободы, которое зависит от размеров и формы прижимной поверхности.
Когда заготовка помещается на неподвижную базирующую плоскость, то она лишается трех степеней свободы.
Если базирующая плоскость не является неподвижной, а представляет собой торцовую поверхность ползуна прижима, перемещающегося по направляющим параллельно оси Z, то связь, ограничивающая перемещения вдоль этой оси, оказывается снятой, и заготовка при базировании на торце подвижного ползуна лишается только двух степеней свободы.
Если базовую плоскость разместить на поверхности промежуточной детали — качалке, ось вращения которой укреплена на ползуне параллельно оси Y, то базовая плоскость приобретает еще одну степень свободы — возможность поворота вокруг оси Y. В результате (при такой конструкции зажима) базируемая заготовка лишается при закреплении только одной степени свободы (возможности поворота вокруг оси Х).
При замене качалки сферической опорой прижим не накладывает на заготовку никаких дополнительных связей и функционирует как свободный зажим.
С помощью направленных зажимов может быть достигнуто центрирование положения заготовок в приспособлениях.
УСТАНОВКА ЗАГОТОВОК В ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ
Процесс установки заготовок в приспособлениях или на станках состоит из их базирования (ориентировки) и закрепления.
Ранее указывалось, что для точной обработки заготовки необходимо осуществить ее правильное расположение по отношению к устройствам станка, определяющим траектории движения подачи обрабатывающего инструмента; обеспечить постоянство контакта баз с опорными точками и полную неподвижность заготовки относительно приспособления в процессе ее обработки. Первая задача решается технологом при создании теоретической схемы базирования заготовки, определяющим необходимое для решения данной технологической задачи число и расположение идеальных связей и опорных точек, а также устанавливающим соответствующие базовые поверхности заготовки.
При проектировании приспособления конструктор по оснастке обязан предусмотреть создание и расположение опор для базирования заготовки в точном соответствии с теоретической схемой базирования, созданной технологом.
При оформлении рабочей технологической документации (операционные карты) для упрощения и сокращения работы технолога рекомендуется вместо теоретических схем базирования наносить на операционные эскизы условные обозначения опор, зажимов и установочных устройств, соответствующих ГОСТ 5.1107—81 (табл. 6.1), которые материализуют в реальных приспособлениях идеальные опорные точки.
В необходимых случаях в операционных эскизах для обозначения базовых поверхностей также допускается применение обозначения .
Для упрощения эскиза раздельное изображение нескольких одноименных опор или опорных точек, расположенных на одной базирующей поверхности, для вида сбоку может быть заменено одним символом с указанием справа от него количества одноименных опор, необходимых для ориентировки данной поверхности в виде
Обозначения опор для вида сверху наносятся на эскизах отдельно друг от друга в соответствии с принятым их размещением.
Вторая задача, т. е. обеспечение контакта базовых поверхностей заготовки с опорными точками приспособления и полной неподвижности заготовки относительно приспособления в процессе ее обработки, решается при конструировании приспособления созданием необходимых зажимных устройств. В отличие от базирования заготовки, когда на нее накладывается различное число связей и она лишается трех, четырех, пяти или шести степеней свободы, во всех случаях закрепления заготовка должна быть лишена всех шести степеней свободы.
КОНСТРУКТОРСКИЕ, ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ БАЗЫ
В общем случае базой называется поверхность, линия или точка детали, по отношению к которой ориентируются другие детали изделия или другие поверхности данной заготовки при их конструировании, сборке, механической обработке или измерении. По своему назначению и области применения в машиностроении базы подразделяются на конструкторские, измерительные и технологические, используемые при сборке или при механической обработке.
Конструкторская база — это база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии (ГОСТ 21495—76). В обычной практике конструкторской работы конструкторской базой называется поверхность, линия или точка детали, по отношению к которым определяются на чертеже расчетные положения других деталей или сборочных единиц изделия, а также других поверхностей и геометрических элементов данной детали.
Конструкторские базы подразделяются на основные и вспомогательные. Основной называется конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице, используемая для определения ее положения в изделии Конструкторская база, принадлежащая данной детали или сборочной единице, используемая для определения положения присоединяемого к ней изделия. называется вспомогательной базой (ГОСТ 21495—76).
Измерительной базой называется поверхность, линия или точка, от которых производится отсчет выполняемых размеров при обработке или измерении заготовок, а также при проверке взаимного расположения поверхностей деталей или элементов изделия {параллельности, перпендикулярности, соосности и др.).
При использовании в качестве измерительных баз материальных поверхностей изделий проверку производят обычными прямыми методами измерения; при использовании геометрических элементов (биссектрис углов, осевых линий, плоскостей симметрии и других условных или «скрытых» баз) измерительные базы материализуются с помощью вспомогательных деталей (штырей, пальцев, натянутых струн, отвесов), оптических установок (коллиматоров) и других устройств.
Технологическая база — это база, используемая для определения положения заготовки или изделия в процессе изготовления или ремонта (ГОСТ 21495—76).
Технологической базой, используемой при сборке, называется поверхность, линия или точка детали или сборочной единицы, относительно которых ориентируются другие детали или сборочные единицы изделия.
Технологической базой, используемой при обработке заготовок на стайках, называется поверхность, линия или точка заготовки, относительно которых ориентируются ее поверхности, обрабатываемые на данном установе.
В качестве технологических баз используют также разметочные линии и точки, нанесенные на материальные поверхности заготовок для выверки положения последних относительно устройств станка, определяющих траекторию движения режущих инструментов.
По особенностям применения технологические базы, используемые при механической обработке, подразделяются на контактные, настроечные и проверочные.
Контактными базами называются технологические базы, непосредственно соприкасающиеся с соответствующими установочными поверхностями приспособления или станка.
При обработке заготовок по принципу автоматического получения размеров требуемую точность можно обеспечить сравнительно легко посредством настройки станка относительно контактных технологических баз заготовки или соприкасающихся с ними опорных поверхностей приспособлений.
Контактные технологические базы, обеспечивающие необходимую точность обработки партии заготовок на настроенных станках и не требующие трудоемкой настройки станка, широко применяются в крупносерийном производстве.
Контактные технологические базы очень часто используются при сборке узлов и сборочных элементов (сборка валов с подшипниками, соединение салазок-суппортов с направляющими станины и т. п.).
Настроечные базы. Для осуществления настройки станка относительно определенных поверхностей заготовки необходимо, чтобы эти поверхности занимали на станке при смене заготовок неизменное положение относительно упоров станка, определяющих конечное положение обрабатывающего инструмента. К таким поверхностям относятся опорные поверхности заготовки, что и предопределяет широкое их использование в крупносерийном производстве в качестве опорных технологических баз. Такими же поверхностями являются поверхности, образуемые на заготовке при данном установе и связанные с другими обрабатываемыми поверхностями непосредственными размерами.
Настроечной базой называется поверхность заготовки, по отношению к которой ориентируются обрабатываемые поверхности, связанная с ними непосредственными размерами и образуемая при одном установе с рассматриваемыми поверхностями заготовки.
Настроечная база обычно связана непосредственным размером с опорной базой заготовки.
При построении операции обработки с использованием настроечной базы опорная поверхность заготовки является технологической базой для получения линейных размеров только при обработке самой настроечной базы, с которой она связана непосредственным размером.
В зависимости от конфигурации и предъявляемых к ней требований заготовка может иметь несколько настроечных баз одного направления размеров, что в известной степени затрудняет настройку станка, однако создает возможность непосредственной простановки размеров между поверхностями, взаимное расположение которых важно для готового изделия.
К методу работы по настроечной базе относятся различные способы расточки нескольких отверстий с точным взаимным расположением их осей и другие операции, при которых режущий инструмент перемещается от одной обработанной поверхности заготовки к другой на требуемое по чертежу расстояние с помощью специальных шаблонов, отсчетных устройств станка или согласно заданной программе. Очевидно, что в подобных случаях можно использовать несколько настроечных баз разных направлений. Применение настроечных технологических баз значительно расширяет возможности простановки размеров на чертежах заготовок, так как позволяет устанавливать размеры без повышения их точности не только непосредственно от опорных поверхностей, но и от измерительных баз, которые можно использовать в качестве настроечных баз.
Настроечные базы способствуют упрощению конструкции приспособлений, концентрации операций технологического процесса и сокращению общего числа операций, а также дают возможность производить промеры заготовок непосредственно на станке. Некоторое усложнение наладки станка, связанное с использованием настроечной базы, компенсируется в крупносерийном производстве указанными преимуществами применения этих баз.
Особенно ярко выявляются преимущества настроечных баз при использовании автоматов, многорезцовых станков, станков с копировальными устройствами, станков с числовым программным управлением и обрабатывающих центров, которые требуют создания сложных концентрированных операций, а также при многопозиционной обработке.
Опорная и настроечная технологические базы получили широкое распространение в крупносерийном производстве при настройке станков, работающих по методу автоматического получения размеров. Известно, что при установке заготовки в приспособлениях на опорной базе всегда возникает погрешность закрепления, являющаяся одной из причин рассеяния размеров заготовок, которые проставлены от опорных баз, и увеличивающая общую погрешность обработки. При использовании настроечных баз погрешность закрепления заготовок на точность размеров, проставленных от этих баз, не влияет.
Проверочные технологические базы. При обработке заготовок в условиях серийного и единичного производства, а также при сборке точных соединений и машин широко используются проверочные базы.
Проверочной базой называется поверхность, линия или точка заготовки или детали, по отношению к которым производится выверка положения заготовки на станке или установка режущего инструмента при обработке заготовки, а также выверка положения других деталей или сборочных единиц при сборке изделия.
Проверочная технологическая база, применяемая при сборке или при механической обработке, может быть материальной («явная» база) или условной («скрытой»). В последнем случае она материализуется с помощью отвесов, ватерпасов, оптических коллиматоров и других устройств.
ИСКУССТВЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ БАЗЫ
Если конфигурация заготовок не дает возможности выбрать технологическую базу, позволяющую удобно, устойчиво и надежно ориентировать и закрепить заготовку в приспособлении или на станке, то прибегают к созданию искусственных технологических баз. К категории искусственных технологических баз относятся также такие технологические базы, которые в целях повышения точности базирования обрабатываемой заготовки в приспособлении предварительно обрабатываются с более высокой точностью, чем это требуется для готового изделия по чертежу.
Характерным примером искусственных технологических баз могут служить центровые отверстия, не требующиеся для готового вала и необходимые исключительно из технологических соображений. Когда сохранение центровых отверстий по условиям эксплуатации вала недопустимо, после его обработки их срезают. Если центровые отверстия используются при эксплуатации детали и являются конструктивно необходимыми, то они не могут рассматриваться как искусственные технологические базы.
При механической обработке крупногабаритных турбинных лопаток в качестве технологической базы часто используют хвостовик лопатки и прилив-бобышку, специально созданную для облегчения установки лопатки в приспособлениях. После механической обработки лопаток бобышки отрезают.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОПОРНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ
Для полного определения положения заготовки в приспособлении теоретически необходимо создать шесть опорных точек. В этом случае положение заготовки в приспособлении является статически определенным. Однако при установке обрабатываемой заготовки, отличающейся малой жесткостью и большими размерами, по шести опорным точкам иногда происходит ее деформация под действием силы тяжести и усилий резания, исключающая возможность достижения требуемой точности обработки. В подобных случаях технолог вынужден использовать дополнительные опорные поверхности, несущие на себе дополнительные опорные точки (сверх шесты теоретически необходимых). При этом положении заготовка становится статически неопределенной и ее точность теряется.
Дополнительные опорные поверхности могут быть естественными, т. е. полученными в процессе обработки заготовки в соответствии с требованиями чертежа, или искусственными, созданными на заготовке специально для ее установки и закреплении в приспособлении (всевозможные дополнительные центровые отверстия, выточки под люнеты, специальные приливы и бобышки и т. п.).
Использование искусственных технологических баз и дополнительных опорных поверхностей обычно повышает общую трудоемкость обработки и часто приводит к дополнительному расходу металла.
НАЗНАЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БАЗ
От правильности решения вопроса о технологических базах в значительной степени зависят: фактическая точность выполнения линейных размеров, заданных конструктором; правильность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей; точность обработки, которую должен выдержать рабочий при выполнении запроектированной технологической операции; степень сложности и конструкция необходимых приспособлений, режущих и мерительных инструментов; общая производительность обработки заготовок.
При автоматизации производства, развитии гидрокопировальных устройств и применении станков с числовым программным управлением (в том числе обрабатывающих центров) значение правильного выбора технологических баз еще более возрастает, так как все эти виды обработки основываются на принципе автоматического получения размеров, в котором технологическая база является одним из основных составляющих элементов.
В связи с этим вопрос о выборе технологических баз решается технологом в самом начале проектирования технологического процесса одновременно с вопросом о последовательности и видах обработки отдельных поверхностей заготовки. При этом назначение технологических баз начинается с выбора технологической базы для выполнения первой операции.
НАЗНАЧЕНИЕ БАЗ ДЛЯ ЧЕРНОВОЙ ОБРАБОТКИ
Технологическая база, используемая при первом установе заготовки, называется черновой технологической базой.
Черновая технологическая база (так же как и базы, применяемые для остальных операций технологического процесса) может быть контактной или проверочной, однако ее назначение имеет некоторые особенности.
В качестве черновой технологической базы следует выбирать поверхность, относительно которой при первой операции могут быть обработаны поверхности, используемые при дальнейших операциях как технологические базы (т. е. черновая база — это база для обработки чистовых баз).
Для обеспечения точности базирования и надежности закрепления заготовки в приспособлении черновая база должна иметь достаточные размеры, возможно более высокую степень точности (правильность и постоянство формы и взаимного расположения баз различных заготовок) и наименьшую шероховатость поверхностей.
Черновая база должна использоваться при обработке заготовки только один раз — при выполнении первой операции. Все последующие операции и установи! заготовки необходимо осуществлять на обработанных базовых поверхностях. Исключением могут быть случаи обработки особо точных заготовок, полученных литьем под давлением, точным прессованием, калиброванием, или случаи обработки заготовок, установленных на приспособлениях-спутниках.
Если с одной из обрабатываемых поверхностей желательно снять минимальный припуск, то эта поверхность должна быть использована в качестве черновой базы при первой операции обработки.
Для обеспечения равномерности припусков внутренних поверхностей (отверстий, внутренних полостей коробчатых заготовок и т. п.) в качестве черновых баз рекомендуется использовать эти внутренние поверхности.
ПРИНЦИП СОВМЕЩЕНИЯ (ЕДИНСТВА) БАЗ
При назначении технологических баз для точной обработки заготовки в качестве технологических баз следует принимать поверхности, которые одновременно являются конструкторскими и измерительными базами детали, а также используются в качестве баз при сборке изделий.
При совмещении технологических, конструкторских и измерительных баз обработка заготовки осуществляется по размерам, проставленным в рабочем чертеже, с использованием всего поля допуска на размер, предусмотренного конструктором.
Если технологическая база не совпадает с конструкторской или измерительной базой, технолог вынужден производить замену размеров, проставленных в рабочих чертежах от конструкторских и измерительных баз более удобными для обработки технологическими размерами, проставленными непосредственно от технологических баз. При этом происходит удлинение соответствующих размерных цепей заготовки и поля допусков на исходные размеры, проставленные от конструкторских баз, распределяются между вновь введенными промежуточными размерами, связывающими технологические базы с конструкторскими базами и с обрабатываемыми поверхностями. В конечном счете это приводит к ужесточению допусков на размеры, выдерживаемые при обработке заготовок, к удорожанию процесса обработки и понижению его производительности.
Вторым важным принципом, которым следует руководствоваться при назначении баз, является принцип постоянства баз.
ПРИНЦИП ПОСТОЯНСТВА БАЗ
Принцип постоянства баз заключается в том, что при разработке технологического процесса необходимо стремиться к использованию одной и топ же технологической базы, не допуская без особой необходимости смены технологических баз (не считая смены черновой базы).
Сохранение постоянной технологической базы при обработке заготовок на различных операциях снижает погрешности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей, однако на практике встречаются случаи, когда выполнение этого требования приводит к чрезмерному усложнению конструкции приспособлений и их удорожанию. В этих случаях технолог вынужден заменять технологические базы, выбирая наиболее удобные и производя соответствующие расчеты увеличения погрешности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей.
При разработке технологического процесса обработки крупных и точных заготовок единичного производства, когда затраты времени на их установку и выверку составляют лишь незначительную часть основного времени обработки заготовки, а изготовление крупных и сложных специальных приспособлений, необходимых при использовании настроечных и опорных технологических баз, экономически не оправдывается, допускается применение проверочных технологических баз.
В обычных условиях крупносерийного производства проверочные технологические базы следует использовать только в виде исключения при обработке особо точных заготовок и сборочных единиц, когда их высокая точность не может быть достигнута с помощью других разновидностей технологических баз.
При работе с новейшими измерительными и управляющими устройствами, ускоряющими и автоматизирующими выверку положения заготовок на станках, применение проверочных баз становится рациональным не только при серийном, но и массовом производстве, особенно в случае необходимости достижения высокой точности расположения обрабатываемых поверхностей.
При построении технологического процесса по принципу дифференциации операций, когда изготовление заготовки производится с помощью большого числа простых операций, состоящих из одного-двух переходов, осуществляемых одиночным инструментом, удобнее всего использовать контактные технологические базы. Необходимо при этом следить за тем, чтобы погрешность установки заготовки в предусмотренном технологическим процессом приспособлении, непосредственно входящая в состав общей погрешности выполнения размеров, проставленных от опорных технологических баз, не была чрезмерно велика и невызывала необходимости значительного повышения требований к точности выполнения размеров и соответствующего усложнения и удорожания обработки.
Для повышения точности и создания определенности ориентировки заготовки в приспособлении с помощью опорных технологических баз в качестве базирующих поверхностей следует выбирать поверхности простейшей формы (плоскости, цилиндрические поверхности), точность обработки которых всегда бывает наиболее высокой.
Использование для базирования заголовок сложных контуров может оказаться целесообразным только для неточных заготовок, так как всегда имеющиеся погрешности взаимного расположения отдельных элементов фасонных контуров и неточности размеров этих элементов вносят дополнительную погрешность и неопределенность в установку заготовок.
Число технологических баз должно быть достаточным для такой ориентировки заготовок, при которой обеспечивается автоматическое получение всех размеров, выдерживаемых при данной операции. В зависимости от числа и направления выдерживаемых при данной операции размеров можно использовать одну, две или три базы; при этом заготовка лишается соответственно трех, четырех, пяти или шести степеней свободы. Увеличение числа баз усложняет конструкцию приспособлений, что приводит к возрастанию стоимости их изготовления и снижению эффективности их эксплуатации.
В связи с этим следует ограничиваться наименьшим числом технологических баз, которое, однако, должно быть достаточным для обеспечения выполнения всех заданных размеров.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Профессия "Машиностроение"
Машиностроение - это комплекс отраслей тяжелой промышленности. Основных направлений машиностроения несколько: станкостроение, автомобилестроение, авиационная промышленность, космическое машиностроение, судостроение, разработка и производство добывающего и обрабатывающего оборудования, подъемно-транспортные машины и механизмы.
Рейтинг профессии
Содержание
- Чему учиться
- Как учат
- Где учиться
- Где работать
Наряду с металлургией, добывающей и обрабатывающей промышленностью, машиностроение составляет основу мощи и обороноспособности любого государства. Около двадцати лет назад, одновременно с распадом СССР, многие заводы, НИИ, КБ временно встали или вовсе закрылись: не поступали новые заказы, финансирование практически прекратилось. Приток новых кадров остановился. Большинство молодых людей выбирали тогда профессию экономиста или юриста, - а те немногие, кто всё-таки шел тогда в машиностроительные вузы, не хотели работать за мизерную зарплату. В начале XXI века ситуация изменилась в лучшую сторону: заводы, НИИ и КБ были переформированы в новые структуры, как правило, включенные в «оборонку»; появились госзаказы, начали поступать деньги на зарплаты и переоборудование.
Чему учиться
Какие предметы надо освоить будущему инженеру завода или КБ?
В некоторых машиностроительных вузах на подготовительных курсах специально учат чертить. Если с карандашом и линейкой не дружите, если интереса к черчению нет, лучше даже не мечтать о дипломе инженера: не по силам будет и первый курс, черчение отнимет всё ваше время. Зачастую оно преподается 2 года. Это головная боль для многих студентов, которые поступили на машиностроительные факультеты, не зная об особенностях предстоящей им учебы. Здесь не терпят тех, кто пришел ради корочек или ради спасения от службы в армии; таким тут делать нечего.
Чтобы учиться на машиностроительном факультете, предварительно требуется также знать физику и математику - большего не требуется, так как при желании студента преподаватели с удовольствием поделятся с ним знаниями и опытом. А осваивать придется материаловедение, конструкционные материалы, теоретическую механику, сопромат, теорию машин и механизмов, строительную механику, детали машин, термодинамику и теплотехнику, основы конструирования и проектирования. На старших курсах вы будете изучать системы автоматизированного проектирования, конструирование и проектирование агрегатов, испытания агрегатов, технологию изготовления и сборки. Плюс к этому выполните многочисленные курсовые работы и проекты, для которых количество чертежей формата А2 или А1 может доходить до 10, а число более мелких «форматов» - до 15-20.
Следует помнить, что машиностроительные факультеты дают не столько чистые знания, сколько профессию (за редким исключением, каждая из них - это тема для отдельного рассказа).
Практике - как летней, так и в процессе учебы (курсовые работы и проекты) - уделяется огромное значение. Теории не так уж и много - теоретическая механика, высшая математика, физика, сопромат, строительная механика, САПР - вот и весь «джентльменский набор». Все остальные предметы почти полностью утилитарные: только дадут немного теории - и пожалуйста, тут же практическое применение, реальные задачи, проектирование. Зато позднее, на работе, не придется заново постигать многие очень важные вещи.
К примеру, концепция предмета «Конструирование самолетов» кажется совсем простой, укладывающейся в небольшую вузовскую методичку. Однако это один из самых объемных предметов: практика занимает огромную часть курса, а про лабораторные занятия и говорить не приходится - все постигается на реальных объектах и примерах.
Или взять «расчетные» предметы:
- теплопередача и термодинамика,
- расчет конструкций,
- строительная механика - очень часто на лекциях и семинарах объясняются реальные, практические задачи.
Машиностроение тесно связано с приборостроением, материаловедением, металлообработкой: в процессе учебы студенты часто сталкиваются с соответствующими предметами, да и в работе их знание будет совсем не лишним. Однако в отличие от приборостроения или, скажем, радиотехники, машиностроение не терпит ошибок и не позволяет их исправить. Лонжерон самолетного крыла должен быть сделан точно по чертежу, из определенного материала, обязан точно попадать в систему допусков: отклонения от расчетных значений могут обойтись слишком дорого. И переделать этот лонжерон «на коленках» не получится - надо будет отправлять детали на переплавку, повторять весь производственный цикл. В радиотехнике всё гораздо проще: изначально отклонения в значениях пассивных компонентов (резисторов, конденсаторов, катушек) допускаются до 15%, да и в собранном устройстве зачастую можно многое подправить; выпаять тот или иной элемент из схемы и заменить на другой труда не составляет. Более того, все радиокомпоненты давно унифицированы и выпускаются серийно.
Как учат
В машиностроительных вузах и на соответствующих факультетах учатся, как правило, 5 с половиной лет на дневном отделении и 6 - на вечернем. Образовательные программы давно стандартизированы, и нововведения встречаются довольно редко. Средний возраст преподавателей перевалил за 50-60 лет - аспирантов и молодых педагогов мало (такая же возрастная ситуация и в машиностроении в целом). Однако всё чаще на базе зарекомендовавших себя вузов создаются методические и учебные центры с соответствующим финансированием и материальным обеспечением.
Выбрав машиностроительную специальность, будьте готовы к нелегкой и вдумчивой учебе. Совокупность предметов и вложенных в головы студиозусов знаний дает свой результат курсу к третьему - восприятие мира в целом и многих конкретных вещей меняется до неузнаваемости. Дело не в трудной учебе, забирающей последние силы и заставляющей просыпаться посреди ночи, а в практикоориентированной специфике машиностроения. Практика здесь такая, что, не прибегая к крайне специальному подходу, можно долго ломать голову - а ответ всё равно не найти. Конструирование или методика испытаний полны нюансов и развивают нелинейность мышления - не зря конструкторы Туполев, Миль, Камов, Королев были в высшей степени неординарными людьми. Многие ноу-хау в рассматриваемой отрасли, на первый взгляд, довольно просты. Зато додуматься до них не так-то легко. Сколько было случаев в советском и мировом машиностроении, когда важнейшая проблема решалась интуитивно, за пять минут, появлялась в уме создателя мгновенно - и лишь потом подгонялась под теоретические выкладки!
Но, прежде чем научится самому видеть проблему в целом и уметь решать ее интуитивно, заранее прикидывая в уме ответ, нужно пройти дебри механики, физики, химии, сопромата, деталей машин - а с младшекурсниками преподаватели бывают ох как строги. Машиностроение - это совершенно определенный образ мышления и подход к решению задач, формируемый за пять лет довольно напряженной учебы.
Где учиться
Список вузов велик - от Калининграда до Владивостока. В каждом городе-центре субъекта Российской Федерации найдется свой машиностроительный вуз.
- В Сибири и на Урале такие вузы, как правило, ориентированы на добывающую и обрабатывающую промышленность: добыча полезных ископаемых, выплавка и изготовление металлоизделий требуют огромного количества сложнейших механизмов и специалистов по их эксплуатации. Следовательно, специалисты должны разбираться в станках, в горнодобывающем, обогатительном и плавильном оборудовании, в двигателях и приводах.
- В Центральном федеральном округе, в Приволжском ФО машиностроение напрямую связано с конструированием и эксплуатацией самих машин. Это авиастроение, создание космической техники, двигателестроение, автомобилестроение, станкостроение.
- В Северо-Западном и Дальневосточном федеральных округах на первом месте машиностроение для моря - судостроение, тяжелое и легкое автомобилестроение, двигателестроение.
- В ЮФО и Приволжском ФО также востребовано машиностроение для сельского хозяйства - создание посевной и уборочной техники.
Независимо от региона востребована погрузочно-разгрузочная техника. Речь идет о так называемых подъемно-транспортных механизмах.
Где работать
Работать нужно там, где есть желание приложить силы и ум. С одной стороны, выпускнику прямой путь в НИИ, КБ, на завод: после выпуска, прошедший все практики, это почти готовый специалист, практически не требующий доучивания. С другой - профессия профессией, но спектр полученных навыков и знаний велик настолько, что выпускник может успешно работать и в других отраслях и направлениях. Изучал он теплотехнику, технологию сборки, испытания? Добро пожаловать в фирму по эксплуатации, продаже и монтажу теплового и холодильного оборудования. Знает выпускник технологию изготовления металлоизделий и проката? Его с удовольствием возьмут в фирму по изготовлению изделий из металла конструктором или технологом.
Отзывы, комментарии и обсуждения
Тема 1. Введение. Технология машиностроения как отрасль науки
Конспект лекций по дисциплине Основы ТМ
План лекции
1 Этапы развития технологии машиностроения как науки.
2 Цель и задачи дисциплины.
3 Связь технологии машиностроения с фундаментальными и общетехническими дисциплинами.
Технология машиностроения – это наука об изготовлении машин требуемого качества в установленном производственной программой качестве и в заданные сроки при наименьших затратах живого и общественного труда, т.е. при наименьшей себестоимости.
Технология машиностроения как наука прошла в своем развитии через несколько этапов.
Первый этап, совпадающий с завершением периода восстановления и началом реконструкции промышленности страны (до 1929-1930 гг.) характеризуется накоплением отечественного и зарубежного производственного опыта изготовления машин. В отечественных и зарубежных технических журналах, каталогах и брошюрах публикуются описания процессов обработки различных деталей, применяемого оборудования и инструментов. Издаются руководящие и нормативные материалы ведомственных проектных организаций страны.
Второй этап относится к периоду первых пятилеток до начала отечественной войны (1930-1941 гг.) и определяется продолжением накопления производственного опыта с проведением его обобщения и систематизации и началом разработки общих научных принципов построения технологических процессов.
К этому времени следует отнести начало формирования ТМ как науки в связи с опубликованием в 1933-1935 гг. первых систематизированных научных трудов советских ученых: А.П. Соколовского, А.И. Каширина, В.М. Кована и А.Б. Яхина.
Третий этап, охватывающий годы войны и послевоенного развития (1941-1970 гг.), отличается исключительно интенсивным развитием технологии машиностроения, разработкой новых технологических идей и формированием научных основ технологической науки. Практическая проверка принципов дифференциации и концентрации операций, методов поточного производства в условиях серийного и крупно-серийного изготовления военной техники, новые методы скоростной обработки металлов, применение переналаживаемой технологической оснастки и целый ряд других технических новинок, осуществленных в военные годы, были подвергнуты в этот период глубокому научному анализу и теоретической разработке.
В эти годы формируется современная теория точности обработки заготовок и подробно разрабатывается расчетно-аналитический метод определения первичных погрешностей обработки и их суммирования
Четвертый этап – с 1970 г. по настоящее время. Отличительной особенностью современного этапа развития технологии машиностроения является широкое использование достижений фундаментальных и общеинженерных наук для решения теоретических проблем и практических задач ТМ. Распространяются применение вычислительной техники при проектировании технологических процессов и математическое моделирование процессов механической обработки. Осуществляется автоматизация программирования процессов обработки на широко распространяющихся станках с ЧПУ. Создаются системы автоматизированного проектирования ТП – САПР ТП (профессора Г.К. Горанский, Н.М. Капустин, С.П. Митрофанов, В.Д. Цветков). Создаются системы автоматизированного управления ходом технологического процесса с его оптимизацией по всем основным параметрам изготовления и требуемым эксплуатационным качествам. Разрабатываются работы по созданию гибких автоматизированных производственных систем (ГАПС) на основе использовании ЭВМ, автоматизации межоперационного транспорта и контроля и робототехники.
Технология машиностроения как учебная дисциплина имеет ряд особенностей, существенно отличающих ее от других специальных наук изучаемых в вузах.
1. ТМ является прикладной наукой, вызванной к жизни потребностями развивающейся промышленностью. Как писал один из ее основателей проф. А.П. Соколовский: учение о технологии родилось в цехе и не должно порывать с ним связи. В противном случае работа технолога станет академической и бесплодной.
2. Являясь прикладной наукой, ТМ вместе с тем имеет значительную теоретическую основу, включающую в себя: учение о типизации технологических процессов обработки, рассеянии размеров обрабатываемых заготовок, погрешностях технологической оснастки и оборудования, о влиянии механической обработки на состояние металла, поверхностных слоев заготовок и эксплуатационные свойства деталей машин, о припусках на обработку, о путях повышения производительности и экономичности технологических процессов, а также теорию конструкторских и технологических баз и др. теоретические разделы.
3. ТМ является комплексной инженерной и научной дисциплиной, тесно связанной и широко использующей разработки многих учебных дисциплин, изучаемых в технических вузах. Некоторые важные разделы этих наук стали органической частью ТМ. Чрезвычайно велика связь ТМ с такими дисциплинами, как теория резания, металлорежущие станки и инструменты, допуски, технические измерения, материаловедение и термическая обработка. Рассмотрение технологических вопросов без использования этих наук вообще невозможно.
4. ТМ является одной из самых молодых наук, быстро развивающейся вместе с возникновением новой техники и совершенствованием промышленного производства.
5. ТМ как наука возникла в Советском Союзе и развивается трудами советских ученых, производственников и новаторов производства.
6. Как учебная дисциплина Высшей школы ТМ ограничивается рассмотрением вопросов механосборочного производства.
7. Технология машиностроения является основной профилирующей дисциплиной специальности 050712 «Машиностроение», в значительной степени определяющей уровень подготовки бакалавров специализации «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты», и их способности к практическому использованию достижений общетеоретических и общеинженерных наук.
