Ф-ры, влияющие на физико-мех.сост.пов-го слоя.

1.наклеп (упрочнение мат-ла под действием пластической деф.-деф. остающиеся после снятия нагрузки) увел. С увел.подачи, глубины резания, радиуса скругления реж.кромки, отрицат.углах γ.

2. при увел.скорости до опр.пределов наклеп сначала увел., а затем в следствии увел.тем-ры зоны об-ки он снижается

3. повыш. тв-ти мат-ла заг-ки умен. глубину наклепа

4. пластич.деформ. и нагрев мет-ла в зоне об-ки выз-ет появл. в поверхн. слое остаточные напряжения разл.вел-ны и направленности.

Вопрос 2:Конструктивные схемы шпиндельных узлов станков и области их эффективного использования.

К показателям работоспособности относятся: 1. несущая способность передней опоры (радиальная, осевая); 2. радиальная жесткость узла; 3. Осевая жесткость; 4. радиальное биение оси шпинделя; 5. Тепловыделение в шпиндельных узлах; 6. предельно-допустимая частота вращения шпинделя; 7. тепловая деформация шпинделя.

1схема., где в передней и задней опорах размещены специальные подшипники миллионной серии и 2 рациональных упорных шарикоподника; показателем работоспособности приняты за 1. При этом понимают, что габариты шпиндельных узлов в точности для всех конструктивных вариантов приблизительно одинаковы. Разумеется, из 8 вариантов ШУ ни один из них не является оптимальным по всем показателям. Рекомендуют для опор ШУ легких высокоскоростных токарных и фрезерных станков. Эти ШУ удовлетворяют по всем характеристикам за исключением осевой жесткости, хотя она принята за 1 и есть тепловыделение в передней опоре (они существенны).

2 схема. – перенос радиально-упорных подшипников в заднюю опору упрощает конструкцию и обеспечивает снижение тепловыделения в опорах (т.к. количество опор уменьшается), но при этом резко возрастает температурное смещение торца шпинделя, поэтому для высокоточных станков такая схема не годится.

3 схема. - вместо радиально-упорных поставлены упорные подшипники. Эта схема рекомендуется для ШУ токарных и фрезерных станков средних размеров. Эта схема обеспечивает необходимую радиальную и осевую жесткости и точность вращения. Однако ограничен верхний предел частот вращения.

4 схема. Размещение упорных подшипников перед радиальным, уменьшает динамическую устойчивость станка и рад. жесткость.. Поэтому эта контрукция применяется для специальных станков, предназначенных для точной обработки торцев изделий (тепловыд. увеличивается, т.к. консоль увеличивается).

5 схема. Аналогична 2, но выше осевая жесткость. Также, как и по 2 схеме существует тепловая деформация.

Для 6 и 7 схем при применении конических радиальных подшипников кроме нагрева и предварительной быстроходности обеспечивается высокая работоспособность ШУ. Рад.упор. пошипники в передней опоре воспринимают радиальную и осевую нагрузки. Это упрощает конструкцию ШУ.

8 схема. Применяется р/упор. шар.подшип. в передней опоре; связано с уменьшением несущей способности и жесткости узла. Поэтому целесообразно применять эту схему в легконагруженных быстрых ШУ типа шпиндельной голвки алмазно-расточных станков, легких токарных автоматах, т.к., в таких головках при малом диаметре шпинделя разница в жесткости опор слабо влияет на общую жесткость ШУ.

При равной точности подшип. области применение в России конструктивных схем 1,2,6,7 в количестве ШУ станков в значительной мере совпадают.

Вопрос 3: Расчёт и проектирование зуборезных инструментов, работающих методом копирования (на пример дисковых или пальцевых зуборезных фрез).

Дисковые зуборезные фрёэы изготовляются с затылованными зубьями, цельными или сборной конструкции. Зубья их снабжены эвольвентным или трапециевидным профилем. Они предназначаются для предварительного или окончательного иарзания прямозубых, косозубых и шевронных колес с канавкой на ободе для выхода инструмента.

Дисковые зуборезные фрезы (индив. и мелкосер. пр-во) применяют для нарезания прямозу­бых и косозубых цилиндрических колес. Не треб. спец. обор-я, дешевы, просты, но кач-во обр-ки низкое (не дают точности по профилю и по шагу). В первом случае они рабо­тают методом фасонного копирования, во втором случае, при нареза­нии косозубых колес, они работают методом бесцентроидного огиба­ния. Во всех случаях процесс последовательной обработки впадин производится путем деления заготовки на один окружной шаг. Диск. Фрезы имеют задние боковые углы.

Р-ры проф-я зуба фрезы в сечен. перпенд. оси предс-т собой р-ры профиля обычной затыл-й фрезы. В осевом сеч. поф. фрезы пред-т собой проф-ль впадины з.к.

Дисковые и модульные фрезы выпол-ся компл-ми из 8(m=8 мм), 15(m>8 мм), 26 (точные) шт.

Чем меньше зубьев у фрезы, тем меньше впадина у шестерни и наоборот. Проф. фрезы соотв-ет впадине з.к. с наименьш. числом зубьев указ. в диапозоне.

Дисковые зуборезные фрезы конструируются подобно обычным затьтлованным фрезам. Вычерчивают рядом профили колеса с z₁=12 z₁=∞ (рейка). Полученную предельную разницу этих проф-й делят, напр-р, на 8 примерно равных отрезков и определяют, какому числу зубьев колеса соотв-т профили 1, 2…8.
Если фрезы конструируются для нарезания определенного колеса, то их профиль рассчитывается в точности соответствующим профилю впадины нарезаемого колеса. Поэтому теоретические ошибки профиля здесь отсутствуют. для повышения стойкости и производительности эти фрезы конструируются с увеличенными наружным диаметром, диаметром отверстия и числом зубьев

Метод копирования - метод при котором профиль зуба инструмента или проекция этого профиля представляет собой копию профиля впадины между зубьями нарезаемого колеса. В процессе зубонарезания профиль инструмента совпадает всеми своими точками с профилем впадины.

Пальцевые зуборезные фрезы являются инструментом весьма несовершенным по причине их малой производительности и низкой точности. Примен. при нарез з.к. с модулем более 50 мм, а также для шевронных колес без выхода шевера. Малая производительность получается из-за малого числа их зубьев – от 4до 8, нежесткого закрепления фрез в станке и неблагоприятных условий работы – угол контакта между фрезой и заготовкой равен 180⁰

 

Билет 20

Вопрос 1: Технологическая подготовка и особенности разработки ТП обработки заготовок на станках с ЧПУ.

Особенности технологической подготовки.

Технологическая подготовка обработки заготовок на станках с ЧПУ существенно отличается от технологической подготовки для стан­ков с ручным управлением. Это в первую очередь объясняется тем что возрастает сложность технологических задач, которые должны решаться при создании управляющей программы с целью наиболее эффективного использования дорогого оборудования.

При технологической подготовке обработки заготовок на станках с ЧПУ производится технически обоснованный отбор номенклатуры заготовок. Прежде всего, отбираются заготовки сложной конфигура­ции, для изготовления которых требуются дорогостоящие станки, технологическая оснастка и режущий инструмент и затрачивается значительное вспомогательное время. Особенно целесообразно от­бирать те заготовки, для которых можно концентрировать несколько операций в одну, выполняемую на станке с ЧПУ. Немаловажное зна­чение при этом имеет возможность исключения ручных разметочных и слесарных работ. Предварительно отобранные заготовки подвер­гают тщательному анализу на технологичность конструкции. Такой анализ преследует цель упростить геометрические формы контура за­готовки, унифицировать отдельные ее элементы, обеспечить жест­кость и устойчивость при обработке. По результатам анализа кор­ректируют чертежи заготовок, которые должны удовлетворять как требованиям обработки, так и требованиям программиро­вания.

Для обеспечения эффективности обработки заготовок на стан­ках с ЧПУ важны проведение типизации технологических процес­сов и применение группового метода обработки. Трудоемкая разра­ботка управляющих программ часто оказывается неэффективной для отдельных разрозненных заготовок, обрабатываемых малыми партиями. Для выработки единых технологических решений целесо­образно объединять заготовки по типам или группам и разрабаты­вать типовые или групповые технологические процессы с единой структурой управляющей программы. Большое значение для эффективности использования станков с ЧПУ в мелкосерийном про­изводстве имеют повышение серийности изготовления заготовок и снижение затрат на технологическую оснастку и режущий инстру­мент. Эти задачи могут быть успешно решены с помощью группо­вого метода обработки.

Обеспечение эффективности использования станков с ЧПУ подкрепляется организационными мероприятиями. Необходимо, чтобы станки с ЧПУ непрерывно работали в две смены. Важно правильно обеспечить многостаночное обслуживание станков, разграничить процессы настройки станка и непосредственной обработки па нем организовать централизованную заточку инструмента и его настройку вне станка. Бесперебойная работа станков с ЧПУ должна поддержи­ваться квалифицированной ремонтной службой.

Всю технологическую подготовку механической обработки заготовок на стайках с ЧПУ можно разделить на этапы:

1) классификация заготовок и определение технико-экономиче­ской целесообразности их обработки на стайке с ЧПУ;

2) разработка технической документации и создание управляю­щей программы;

3) изготовление специальной технологической оснастки и режу­щего инструмента;

4) проверка и корректирование управляющей программы.

Опред-е послед-ти обр-ки: Установление последовательности обработки следует начинать с оп­ределения количества установов и позиций заготовки на столе или шпинделе станка, необходимых для полной ее обработки. При этом надо учитывать особенность конструкции заготовки и технологиче­ские возможности станков с ЧПУ, имеющихся в наличии.

Первый установ, как правило, выбирается из условия наиболее удобного базирования заготовки на черновые или чистовые базы, заранее подготовленные на станках с ручным управлением. При первом установе, выполняемом от черновой базы, желательно про­извести обработку всех поверхностей, используемых в качестве технологических баз при последующих установах заготовки. Так, при определении последовательности обработки корпусной заготовки на первом установе следует обработать плоскость и два установоч­ных отверстия, используя фрезерный станок с ЧПУ, имеющий револьверную головку или инструментальный магазин. План дальней­шей обработки заготовки на фрезерных или расточных станках с ЧПУ либо обрабатывающем центре можно строить, используя эти поверхности в качестве постоянных технологических баз.

Важной задачей определения последовательности операций яв­ляются обеспечение полной обработки заготовки со всех сторон с наименьшим числом установов и при минимальной технологиче­ской оснастке. В процессе разработки схемы последовательности обработки проводится эскизное проектирование приспособлении для базирования и закрепления заготовки на каждом установе.

После выяснения требуемого количества и последовательности установов определяется последовательность обработки по зонам, образованным конструктивными особенностями заготовки (внутрен­ний и наружный контуры, окна, приливы и пр.). В каждой зоне выделяются отдельные элементы (торец, внутренний контур, окна, крепежные отверстия), для которых устанавливаются вид обработки (черновой, чистовой) и требуемые типоразмеры режущих инстру­ментов.

Отдельные элементы, обрабатываемые одним инструментом, груп­пируются как внутри данной зоны, так и по всем зонам. Такое груп­пирование позволяет выявить количество типоразмеров режущи: инструментов для обработки всей заготовки и выяснить возможность обработки всех доступных зон при данном установе набором ин­струментов, размещаемых в магазине или револьверной головке станка с ЧПУ, который оборудован устройствами автоматической смены инструмента. В том случае, когда режущий инструмент, необходимый для обработки всех элементов заготовки при данном установе, не размещается в магазине или револьверной головке станка, необходимо либо разделить операцию на части, выполняемые на одинаковых установах, либо менять инструмент вручную с за­программированным остановом станка.

Последовательность обработки по зонам определяется конструк­цией заготовки и исходной заготовки. При определении последова­тельности обработки по зонам следует, где это возможно, придержи­ваться принципа, обеспечивающего максимальную жесткость за­готовки на каждом участке обработки. Так, обработку корпусной заготовки с ребрами целесообразно начинать с фрезерования торцов ребер до обработки контура заготовки, так как ребра при этом будут более жесткими. Обработку внутреннего контура заготовки следует производить от центра к периферии.

При точении заготовки, когда последовательность обработки ее частей (зон) ничем не обусловлена, ее следует начинать с более жесткой части (большего диаметра) и заканчивать зоной малой жесткости.

Последовательность видов обработки внутри каждой зоны может быть выбрана по опыту обработки заготовок на станках с РУ. Опре­деление последовательности обработки элементов заготовки, нахо­дящихся в данной зоне, производится на стадии проектирования операционного технологического процесса, Технологическая операция механической обработки заготовки на станке с ЧПУ в отличие от общего определения понятия технологической операции ограничена дополнительным условием ее выполнения при одной наладке станка. Она может быть определена следующим образом.

ТО механической обработки на станке с ЧПУ — это часть технологического процесса, выполняемая непре­рывно на одном рабочем месте, при одной наладке станка, над одним или несколькими одновременно обрабатываемыми изделиями, одним или несколькими рабочими.

Условия сохранения неизменной наладки станка предполагают возможность использования для выполнения операции одной и той же технологической оснастки (приспособления и инструментов) и тех­нической документации (карта наладки и перфолента). Так, при непрерывной обработке фланца на токарном станке с ЧПУ с переустановом его в трехкулачковом патроне одна операция будет только в том случае, когда не требуется дополнительной наладки станка и имеется единая управляющая программа обработки, в которой предусмотрены запрограммированный останов для переустановки заготовки и автоматическая настройка «плавающего нуля» (начало программы).

В противном случае операция разбивается на две: 1) обтачивание фланца и растачивание отверстия; 2) обтачивание ступицы. В первом случае имеют место одна операция и два установа, а во втором — две операции по одному установу в каждой операции. Так же как и при обработке на станках с РУ, все движения, связанные с вы­полнением ТО на станке с ЧПУ, делят на основные и вспомогательные. К вспомогательным относятся движе­ния, непосредственно не связанные с обработкой и образованием новых поверхностей. Вспомогательные движения делятся на три вида: врезание, выход инструмента из зоны обработки, холостой ход. В отличие от станков с РУ время вспомогательного движения является составляющей частью основного (машинного) времени станка с ЧПУ.

Кроме того, операции механической обработки заготовки на станке с ЧПУ включают в себя ряд вспомогательных переходов (установка, закрепление и снятие заготовки, смена инструментов, измерение, изменение позиций, пуск станка), которые могут произ­водиться как вручную (оператором), так и автоматически по про­грамме в зависимости от модели и степени автоматизации станка.

Проектирование ТП для станков с ЧПУ существенно отличается от выбора ТП для обычных станков большей сложностью и трудоемкостью. Создается новая технологическая документация процесса — числовая програм­ма автоматической работы станка, закодированная и нанесенная на программоноситель (перфокарта, перфолента, или магнитная лента). Для подготовки числовой программы требуется более широкая квали­фикация технолога.

Выполнение программы станка с ЧПУ требует значительных за­трат средств и времени. В связи с этим достаточно важными являются вопросы оценки технико-экономической эффективности перевода об­работки деталей, для которых такой перевод целесообразен.