Технологический процесс обработки вала

 

№ поз.	№ пер.	Наименование и содержание позиций и переходов	Оборудова- ние	Режимы обработки	Время, мин
n, мин-1	S, мм/об	T o	T в	T оп
		Фрезерно-центровальная Фрезеровать торцы 1 и 7 одновременно. Центровать торцы 1 и 7 одновременно.	МР-71		1,2   0,16	0,02   0,11	0,09	0,20
		Токарно-копировальная Точить по копиру поверхности 15, 13 начерно с подрезкой торцов 2 и 12. Точить фаску 16 и две канавки 12, 14.	КТ-61У		0,27   0,04	0,31   0,08	0,09	0,48
		Токарно-копировальная	КТ-61У
		Точить по копиру поверхности 6, 9, 11 начерно.			0,27	0,3	0,09	0,43
		Точить фаску 5 и две канавки 3, 4.			0,08	0,04

Окончнние табл. 1.1

 

№ поз.	№ пер.	Наименование и содержание позиций и переходов	Оборудова- ние	Режимы обработки	Время, мин
n, мин-1	S, мм/об	T o	T в	T оп
		Бесцентрово-шлифовальная	САСЛ
		Шлифовать предварительно набором кругов поверхности 6, 9, 11, 13 и 15.			0,007	0,27	0,08	0,35
		Профиленакатная	UPWS
		Накатать рифления на поверхности 11.	31,5		0.05	0,07	0,08	0,15
		Резьбонакатная	UPWS
		Накатать резьбу на поверхности 15.			0,03	0,11	0,08	0,19
		Горизонтально-фрезерная	FX2
		Фрезеровать 2 лыски 8.			1,6	0,12	0,09	0,21

 

На первой позиции линии предполагается применить фрезерно-центровальный 3-позиционный автомат барабанного типа МР-76М для одновременного фрезерования двумя торцовыми фрезами обоих торцов вала и сверления в них центровых отверстий. Структура процесса – последовательно-параллельная. На второй и третьей позициях при токарной обработке вала с двух сторон используются токарные гидрокопировальные центровые автоматы КТ-61У, действующие по схеме однокоординатного копирования с постоянной продольной подачей и имеющие, кроме продольного, ещё и поперечный суппорт. Поперечный суппорт содержит набор резцов, формирующих канавки и фаски после обработки резцом, установленным на гидрокопировальном суппорте. Структура процесса – последовательная.

На четвёртой позиции предполагается осуществить обдирочное шлифование всех ступеней вала блоком шлифовальных кругов. Станок бесцентрово-шлифовальный САСЛ-200, на котором обработка осуществляется методом поперечной подачи. Структура процесса обработки – параллельная. Аналогичным образом в позициях 5 и 6 на бесцентровых станках моделей UPWS 31,5 и UPWS 25 может быть произведено накатывание двумя роликами специального профиля и метрической резьбы. Структура операций – параллельная. В последней позиции происходит фрезерование набором дисковых фрез двух лысок на горизонтально-фрезерном автомате FX2. Структура процесса обработки – параллельная.

Контрольные вопросы

1. Приведите примеры автоматизированных станков, реализующих последовательную структуру операции.

2. Приведите примеры автоматизированных станков, реализующих параллельную структуру операции.

3. Приведите примеры автоматизированных станков, реализующих последовательно-параллельную структуру операции.

4. Назовите общие черты и отличительные особенности обработки деталей на многошпиндельных токарных и многопозиционных агрегатных станках с поворотным столом.

5. Изобразите схемы комбинированной обработки ступенчатых отверстий на станках-автоматах токарного и расточного типов.

6. Изобразите схему параллельной обработки поверхностей на токарных автоматах.

7. Изобразите схему параллельной фрезерной обработки поверхностей.

8. Изобразите схему параллельной обработки поверхностей на агрегатно-сверлильных станках.

Лабораторная работа №2
Определение режимов обработки
и технически обоснованных норм времени

В этой работе должна быть проведена обработка исходных данных, полученных в предыдущей работе №1. При выборе режимов обработки (прежде всего – подачи и скорости резания) на многоинструментных станках-автоматах необходимо учитывать специфику их назначения. Для этого необходимо представлять кинематические схемы используемых станков.

Токарные станки-автоматы имеют, как правило, механические (кулачковые) системы управления. У одношпиндельных токарно-револьверных автоматов инструментальные суппорты, включая револьверную головку, могут перемещаться независимо друг от друга (одновременно или в требуемой последовательности) как в продольном, так и в поперечном направлении с различными подачами.

В многошпиндельных токарных автоматах частота вращения всех шпинделей одинакова. Имеется возможность отключения вращения любого шпинделя, в основном – шпинделя в позиции загрузки и выгрузки. Все рабочие позиции (количество шпинделей от 4 до 8) этих станков обслуживаются одним продольным суппортом, перемещающимся с одной, единой для всех позиций, подачей. Продольный суппорт, например, у 6-шпиндельного станка выполнен в виде шестигранника, на гранях которого располагаются различные инструменты, движущиеся к установленным в патронах соответствующих шпинделей заготовкам. На верхних гранях продольного суппорта этого станка (в позициях 2-4) могут быть установлены устройства, обеспечивающие дополнительные перемещения инструментов. В таком случае инструменты могут двигаться с результирующей подачей, отличающейся от подачи всего суппорта. В дополнение к сказанному на одной или нескольких гранях продольного суппорта могут быть установлены вращающиеся инструменты, производящие обработку при отключённом шпинделе. Наконец, необходимо отметить, что у каждой рабочей позиции расположен поперечный суппорт, перемещение которого с заданной длиной рабочего хода и подачей также осуществляется от кулачка.

У агрегатных станков заготовки с приспособлениями неподвижны, а движение подачи совершают силовые головки, несущие вращающиеся инструменты. Силовые головки имеют электропривод с переключаемой коробкой скоростей. Движение подачи осевой инструмент может получить либо выдвижением пиноли из корпуса головки, либо перемещением силового стола, на котором устанавливается головка, в направлении оси обрабатываемого отверстия. Если в силовой головке устанавливается фреза, то ее движение подачи осуществляется столом в направлении, перпендикулярном оси инструмента. Таким образом, при обработке на одном агрегатном станке скорости резания и подачи инструментов, установленных в различных силовых головках, могут быть неодинаковыми. Более того, в рамках одной операции одна головка может, например, использоваться на черновой обработке плоской поверхности, а другая – на чистовой обработке отверстия.

Методика выбора режимов резания рассмотрена студентами ранее в курсах «Резание металлов», «Основы технологии машиностроения». В данном случае следует отметить лишь, что в АЛ обработку стараются осуществить за один проход инструмента, поэтому глубину резания следует принимать равной припуску на соответствующую обработку. Рекомендованные значения припусков приведены в справочниках [3, 5, 6], а подача и скорость для различных условий резания – в справочниках [3, 5-7]. Скорость резания должна быть согласована с фактической частотой вращения детали или инструмента, которая наряду с подачей заносится в табл. 1.1.

Затем рассчитывается основное T _o, вспомогательное T _в и цикловое (оперативное) T _ц = T _оп = T _о + T _в время. Время T _oопределяется по формулам, приведенным в [5]. В станках-автоматах время T _в – это вспомогательное, не совмещённое с T _о время совершения холостых ходов. На примере автоматически действующего оборудования в УПЦ «Машиностроитель – СамГТУ – Волгабурмаш» и центре «СамГТУ – Emag» можно убедиться в том, что время на совершение вспомогательных ходов в станках старого и нового типов практически не изменилось. Таким образом, его можно определить, следуя рекомендациям, изложенным в [3], и используя нормы, приведённые в [8]. В несинхронных АЛ (с накопителями) заготовки часто транспортируются в лотках под действием собственного веса. Если же они перемещаются принудительно, то необходимо учитывать, что расстояние между рабочими позициями станков для обеспечения доступа к станкам наладчика составляет 800, 1000, 1200 или 1400 мм и должно быть кратно шагу транспортёра. В этом случае между станками появляются промежуточные позиции. При расчёте T _в можно принять:

− перемещение изделий при транспортировании равным 400, 450, 500, 630, 710, 800, 900, 1000или1250 мм, а скорость транспортирования заготовок v _тр= 8 м/мин;

− перемещение при быстром подводе или отводе режущих инструментов равным 30…50 мм, а скорость v _п = v _о = 10 м/мин;

− время на зажим и фиксацию стола равным 0,05 мин, на поворот стола или резцовой головки 0,07 мин.

Цель работы. Выбрать режимы обработки поверхностей детали, обеспечивающие синхронизацию выполнения технологических переходов в рабочих позициях АЛ.

Оснащение. Справочная техническая литература, программа электронных таблиц Exсel.

Последовательность выполнения работы.

1. При заданной глубине резания t = 2…2,5 мм определить подачу, скорость резания на каждой рабочей позиции АЛ, а затем частоту вращения шпинделя станка.

2. Рассчитать основное время T _о на всех рабочих позициях АЛ.

3. Рассчитать вспомогательное время T _в на всех рабочих позициях АЛ.

4. Определить цикловое время T _ц на всех рабочих позициях АЛ.

Получаемые результаты. Режимы обработки, рассчитанные временные параметры заносятся в оставшиеся 5 столбцов табл. 1.1. По всем переходам анализируется цикловое время. Прежде всего, намечаются пути сокращения наиболее продолжительной по времени обработки. Для этого существуют разные пути, связанные, например, с дифференциацией процесса, изменением метода и режима обработки, структуры операции и соответственно – оборудования и др.

Содержание отчёта. Отчёт по работе должен содержать

− заполненную по последним пяти столбцам табл. 1.1:

− намеченное одно или несколько мероприятий по снижению циклового времени лимитирующей обработки, подтверждённое соответствующими расчётами.

Отчёт по работе представляется в виде окончательно заполненной табл. 1.1 с произведёнными вычислениями.

Пример выполнения работы и комментарии. Рассмотрим назначение режимов резания при многоинструментной обработке на фрезерно-центровальном станке.

Для фрезерной позиции выбираем торцовую фрезу D = 100 мм со вставными зубьями из твёрдого сплава Т15К6 с числом зубьев z = 10. При глубине резания t = 1,5 мм стали 45 с пределом прочности σ _в = 650 МПа подача S _z = 0,12 мм/зуб. Подача на оборот фрезы S _о = S_z · z = 1,2 мм/об. Скорость резания v = 398 · 0,9 = 358 м/мин. Эта скорость соответствует частоте вращения шпинделя n = 1140 об/мин. По технической характеристике станка принимаем n = 1000 об/мин. При длине рабочего хода фрезы L _р.х. = 27 мм основное время Т _о = 0,023 мин.

Для сверлильной позиции выбираем центровочное комбинированное сверло из быстрорежущей стали Р6М5 диаметром d = 3,15 мм, подачу S _о = 0,16 мм/об. Скорость резания v = 24 м/мин. Эта скорость по известной формуле соответствует частоте вращения шпинделя n = 637 об/мин. По технической характеристике станка принимаем n = 500 об/мин. При длине рабочего хода сверла L _р.х. = 9 мм основное время Т _о1 = 0,11 мин.

Основное время обработки совмещается со временем установки детали на первой позиции станка. Вспомогательное время затрачивается на поворот барабана (0,07 мин) при смене позиций и на одновременный быстрый подвод и отвод инструментов (по 0,01 мин) и равно Т _в1 = 0,09 мин.

Таким образом, цикловое время Т _ц1 = 0,2 мин определяется временем обработки заготовки на позиции, где происходит центрование торцов.

Основное время на рабочих позициях 2 и 3 равно суммарному времени, затраченному на обработку в двух последовательных переходах. Подобную последовательную обработку можно наблюдать на токарных станках с ЧПУ моделей VL 4 и SPU 20. Не совмещённое с основным вспомогательное время включает в себя время, затраченное на установку заготовки и её съём, на зажим, на быстрый подвод и отвод инструментов. Полученное время Т _в2 = 0,09 мин будет уточнено ниже в работе №7.

Аналогично рассуждая, получим цикловое время и его составляющие по другим позициям АЛ.

Как следует из таблицы, минимальное число рабочих позиций q_min = 7. В этом случае во второй и третьей позициях АЛ цикловое время является самым длительным и соответственно равным Т _ц2 = 0,48 мин и Т _ц3 = 0,43 мин. Путь к сокращению циклового времени лежит в дифференциации токарной обработки. Последовательно совершаемые переходы на каждой токарно-копировальной обработке могут быть выделены в отдельные позиции АЛ. Сначала следует разделить на две части обработку на второй позиции АЛ. Цикл обработки по копиру составляет T_ц2 = 0,4 мин. Цикл, в котором обтачиваются канавки и фаска, T_ц3 = 0,17 мин. Количество рабочих позиций возрастает до q = 8. В этом случае лимитирующим временем будет время выполнения второй токарно-копировальной обработки, равное 0,43 мин. Если же разделить на две части вторую токарно-копировальную обработку, то цикл обработки по копиру с другого конца заготовки составит T _ц4 = 0,3 + 0,09 = 0,39 мин, а цикл обработки канавок и фаски T _ц5 = 0,04 + 0,09 = 0,13 мин. Количество станков возрастает до q_max = 9. Лимитирующим временем станет время T_ц2 = 0,4 мин. В дальнейшем анализу производительности АЛ будут подвержены все варианты, где число станков изменяется от q = 7 до q = 9.

Контрольные вопросы

1. Чем цикловое время отличается от штучного времени?

2. Назовите пути сокращения циклового времени.

3. Как вычисляется цикловое время при последовательной структуре операций и переходов?

4. Как вычисляется цикловое время при параллельной структуре операций и переходов?

5. Как вычисляется цикловое время при последовательно-парал-лельной структуре операций и переходов?

Лабораторная работа №3
Определение внецикловых потерь времени

Собственные внецикловые потери времени присущи любой АЛ. Суммарное время внецикловых потерь зависит от времени ∑ t _ин и ∑ t _об незапланированного простоя, вызванного соответственно заменой или периодической правкой режущего инструмента, а также отказами в работе инструмента и оборудования, встроенного в АЛ. Чем больше станков установлено в АЛ, тем выше время ∑t _c.

Таким образом,

, (3.1)

где k – количество инструментов, участвующих в обработке, q – количество рабочих позиций в линии.

В первом приближении величины, входящие в формулу (3.1), можно определять по следующей методике.

Внецикловые потери на каждой позиции АЛ, связанные с режущим инструментом и отнесенные к единице выпускаемой продукции:

, (3.2)

где T – минимальная стойкость одного из инструментов наладки на i- той операции; T _{ц i} – цикловое время i- той операции (см. табл. 1.1).

Время T _см на смену режущего инструмента или на смену всех инструментов в операционной наладке при многоинструментной обработке в условиях массового и крупносерийного производства можно принять по картам 4.12.1-4.12.11, взятым из нормативов [8] или приведенным в табл. П7. При этом материал инструмента и его стойкость должны соответствовать режиму обработки, который был определён в работе №2.

В последние годы в компоновочные структуры АЛ начинают внедряться многофункциональные станки с ЧПУ с системами инструментального обеспечения, в которых применяются быстросменные модульные комплекты с режущим инструментом, оснащённым сменными многогранными пластинами (СМП). Преимущество таких систем заключается в надёжном базировании, быстром закреплении, наконец, быстрой переустановке и комплекта, и пластины. Нормативов на смену комплектов и СМП в настоящее время пока нет.

Внецикловые потери t_{j об}, связанные с простоями станков по техническим причинам и также отнесенные к одной детали, можно определить с помощью коэффициента использования η оборудования, встроенного в АЛ. Значения η для различных станков получены по результатам исследований, проведенных на заводах автомобильной промышленности, и даны в табл. П2. Для каждого j -того станка

. (3.3)

Для выполнения последующих работ понадобится суммарное время внецикловых потерь, определяемое по формуле (3.1).

Цель работы. Ознакомиться со спецификой и определением в структуре штучного времени затрат на техническое обслуживание станков, встроенных в АЛ (или, иными словами, определением внецикловых потерь).

Оснащение. Многоинструментные автоматические станки технического центра «СамГТУ – EMAG», учебно-производственного центра (УПЦ) «Машиностроитель – СамГТУ – Волгабурмаш» моделей SPU20 CNC, MCFV1060; оборудование кафедры «Технология машиностроения» (токарно-винторезный, универсально-фрезерный, вертикально-сверлильный станки); справочная техническая литература; программa электронных таблиц Exсel.

Последовательность выполнения работы.

1. На оборудовании, расположенном в лаборатории кафедры «Технология машиностроения» и в УНПЦ «Машиностроитель – СамГТУ – Волгабурмаш», продемонстрировать смену режущих инструментов с различными способами их установки, комплектов и СМП, обратив внимание на затраченное при этом время.

2. Для каждой рабочей позиции проектируемой АЛ найти внецикловые потери времени по формуле (3.2).

3. Для каждой рабочей позиции найти внецикловые потери времени по формуле (3.3).

4. Для всей АЛ найти суммарные внецикловые потери времени по формуле (3.1).

5. При сокращении цикла T _ц на лимитирующей позиции АЛ (см. содержание отчёта в работе №2) внецикловые потери времени на данной обработке и общие суммарные потери должны быть пересчитаны.

Получаемые результаты. Результаты расчёта по п. 1-4 рекомендуется свести в табл. 3.1.

Содержание отчёта. Отчёт по работе представляется в виде заполненной табл. 3.1 с произведёнными вычислениями.

Пример выполнения работы и комментарии. Этой работой завершается подготовка исходных данных для проектирования структурной компоновки АЛ. Теперь для нахождения технической производительности АЛ и её компоновки в соответствии с программой выпуска изделий необходимо определить ожидаемые собственные внецикловые потери времени.

Технические потери t_{i об}, связанные с работой оборудования, находим по формуле (3.3), используя табл. П1. Вычисления этих значений не представляют сложности, поэтому мы их не рассматриваем. Полученные значения заносятся в табл. 3.1 сначала для q = 7, а затем и для остальных случаев.

Потери времени, связанные с режущим инструментом, находим по формуле (3.2) для q_min = 7, q = 8и q_max = 9. Полученные значения также заносим в табл. 3.1.

 

Таблица 3.1

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: