Б.и Л. Никитины.

для студентів напрямку підготовки

6.030601 «Менеджмент» усіх форм навчання

Укладачі: Кузьмін Олег Євгенович, проф., д.е.н.

Григор’єв Олександр Юрійович, ст. викл.

Дорошкевич Катерина Олегівна, асист., к.е.н.

Босак Андрій Остапович, доц., к.е.н.

Бала Ольга Іванівна, ст. викл., к.е.н.

Редактор

Комп’ютерне верстання

Модуль может встраиваться в гибкую производственную систему. Благодаря высокой степени автоматизации станок можно выстраивать в автоматические линии и гибкие производственные системы (ГПС) с управлением от ЭВМ.

Техническая характеристика станка :

Размеры рабочей поверхности стола (по оси В), мм 160X1045

Наибольшая масса обрабатываемой детали, кг 60

Частота вращения стола (ускоренная), мин^_] 16

Рабочая подача при радиусе 80 мм, мм/мин 1...7000

Рабочая подача по всем осям, мм/мин 1...7100

Наибольшее перемещение по осям, мм:

X 580

У 160

Z 1045

Скорость быстрых установочных перемещений, м/мин 12

Частота вращения шпинделя, мин-¹ 50...5000

Число управляемых координатных осей всего/одновременно 4/2

Мощность электродвигателя главного привода, кВт 5,5...6,2

Габарит станка, мм................................ 3820X2348

Масса, кг 6200

Цена станка, руб 2000000

Разработчик — Mazak Integrex Изготовитель — Япония

По своей компоновке станок напоминает горизонтально-расточные станки. На направляющих его массивной станины 1 (рис 2.1) располагается стойка 2 , перемещающаяся в продольном направлении (координата Z). Бесконсольная шпиндельная бабка 3 расположена внутри стойки и имеет вертикальную подачу (координату Y). Такая компоновка в сочетании с массивной, усиленной рёбрами жёсткости стойкой портального типа обеспечивает высокую жёсткость шпиндельного узла и точность его линейных перемещений.

Жесткий шпиндель с передней шейкой диаметром 105 мм из стали с высокой поверхностной твёрдостью, смонтированный в отдельном корпусе на прецизионных роликовых и упорно-радиальных шариковых подшипниках ,обеспечивают высокую прочность и виброустойчивость шпиндельного узла при высокопроизводительной обработке. Гидромеханическое устройство зажима инструмента в шпинделе гарантирует надёжность крепления режущего инструмента.

Поворотный стол 4 станка получает поперечную поддачу (координата Х). Поворачивая его можно изменять положение заготовки (координата В) относительно шпинделя и производить за одну установку обработку шпинделя с четырёх сторон .

В верхней части стойки 2 размещен магазин и автооператор устройства автоматической смены режущих инструментов .

Для сокращения вспомогательного времени на снятие и установку заготовки станок оснащается отдельным двухпозиционным поворотным загрузочным столом. Обработка заготовок ведётся после закрепления их в приспособлениях-спутниках. Один из спутников находится на основном поворотном столе 4 станка вместе с обрабатываемой заготовкой. На другом спутнике в это время устанавливается следующая заготовка. После окончания обработки первая заготовка передвигается вместе со спутником на свободную позицию поворотного загрузочного стола. Последний поворачивается на 180º , и спутник со «своей» заготовкой перемещается на стол станка, где начинается её обработка по заданной программе. Обработанная деталь снимается со спутника и вместо неё устанавливается и закрепляется следующая заготовка.

Главное движение горизонтальный шпиндель 5 станка получает от электродвигателя постоянного тока М₁ типа 1РН7105-2NF мощностью 10 кВт (n_н=1500 мин^-1). Изменение частоты вращения шпинделя обеспечивается регулированием двигателя и двухступенчатой коробкой скоростей.

Перемещения шпиндельной бабки (осьY) , стойки (ось Z) и стола (ось Х) осуществляются от высокомоментных электродвигателей М₂- М₄ (N=2,8 кВт , n_н=1500 мин^-1) с возбуждением от постоянных магнитов . Ходовые винты 6-8 шарико-винтовых передач соединены с электродвигателями через специальные неупругие сильфонные муфты, обладающие высокой крутильной жёсткостью и допускающие некоторую несоосность вала двигателя и винта.

В опорах винтовых всех приводов установлены прецинзионные подшипники, позволяющие устранять зазор и создавать предварительный натяг . Наибольшая сила подачи стола и стойки 8 кН , шпиндельной бабки-4 кН .

Такие же электродвигатели (М₅, М₆) использованы для приводов поворотного стола 4 и инструментального магазина 9.

Все подвижные элементы станка перемещаются по направляющим смешанного строения : боковые нижние направляющие выполнены на опорах качения, лицевые направляющие – скольжения (сталь –полимерный антифрикционный материал) .

Приводы подач могуткомплектоваться датчиками обратной свяязи Д типа «индуксин» или «резольвер».

Устройство автоматической смены инструмента состоит из магазина 5 вместимостью 30 инструментов и автооператора 9 . Магазин получает вращение от высокомоментного электродвигателя М₆ (N=2,8 кВт , n_н=1500 мин^-1) через зубчатую пару z₁ и z₂ ( колесо z₂ закреплено на корпусе инструментального магазина ) .Номера гнёзд магазина закоординированы по средствам упоров , воздействующие на конечные выключатели , осуществляющие отсчёт поворота при поиске необходимого гнезда . В каждое гнездо можно поместить оправку с инструментом, диаметральный размер которого не должен превышать 125 мм , а масса-20 кг.

Работа устройства осуществляется по следующему циклу:

1. Ведётся поиск инструмента путём поворота магазина;

2. Автооператор делает ход вверх , захватывает инструмент за оправку и , выдвигаясь , вытаскивает её из гнезда , затем перемещается вниз и назад вдоль оси;

3. Шпиндельная бабка движется вверх в сторону позиции смены инструмента, автоооператор в конце хода захватывает инструмент в шпинделе станка;

4. Для смены инструмента автооператор выдвигается вперёд, поворачивается на 180º и отходит назад;

5. Шпиндельная бабка опускается в рабочую позицию, а автооператор переносит отработавший инструмент в гнездо магазина;

6. Автооператор опускается в нижнее положение, освобождая пространство для поиска очередного инструмента .

Время, затраченное на смену инструментов в шпинделе, составляет 6 с, а на смену «от стружки до стружки» - 16…20 с .

4.1.3. Рабочие приспособления

Для установки и крепления данной детали на станке, в условиях серийного производства используются следующие виды станочных приспособлений (чаще всего в специализированных).

· Универсально-наладочные приспособления (УНП);

· Специализированные наладочные станочные приспособления(СНП), что соответствует данному типу производства;

· Универсально-сборные станочные приспособления (УСП), для обработки детали на станках с ЧПУ;

· Сборно-разборные станочные приспособления (СРП), для оснащения станков с ЧПУ, многоцелевых и расточных станков.

Таблица 9 – Анализ применяемых рабочих приспособлений

4.1.4 Виды операций

В технологическом процессе имеется 46 операций:

· 18 - станочных;

· 8 - контрольных;

· 7 - моечных;

· 3 - термических;

· 2 - заготовительная;

· 3 – покрытие и гравировка;

· 5 - слесарных

4.2 Операционная технология

Основными задачами анализа операционной технологии являются: выявление схем обработки на всех позициях детали, анализ технологических переходов, установление этапов обработки основных поверхностей, анализ элементов режима резания на основных этапах обработки, выявление этапов обработки детали и анализ структуры времени выполнения операции.

Анализ операционной технологии производится по операционным картам. Основными объектами анализа являются схемы обработки на каждой технологической операции.

4.2.1 Схемы обработки

Ко всем станочным операциям в техпроцессе имеются схемы обработки, на которых присутствуют недостатки, то есть отклонения от требуемой формы технологического процесса

1. Не показаны режущие инструменты в соответствующем положении;

2. Не показаны рабочие приспособления в полуконструктивном виде;

3. Не везде указана шероховатость обрабатываемых на данной операции поверхностей, а так же поля допусков на размеры;

4. Не везде указаны оси, при обработке на станках с ЧПУ;

5. Не на всех операциях проставлены базовые поверхности;

Базы, выполняемые размеры с указанием получаемой точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей имеются за редким исключением.

Операционные размеры проставлены правильно, базы выбраны и проставлены правильно. Обработка режущим инструментом ни чем не затруднена. Технологическая система достаточно жёсткая. Количество режущих инструментов на операции выбрано рационально. Подробнее схемы обработки представлены в приложении 3.

4.2.2 Анализ технологических переходов

Основной целью данного анализа является установление количества основных этапов обработки заданной детали, точностных и качественных характеристик обрабатываемых поверхностей в каждом этапе, а также установление тенденции изменения значений элементов режима резания от этапа к этапу.

Для выявления этапов обработки детали необходимо:

-выявить планы обработки каждой основной поверхности, точностные и качественные характеристики IT и R_a для каждого перехода плана,

-установить вид обработки каждого технологического перехода: черновой, получистовой, чистовой, повышенной точности и т.д.

План обработки конкретной поверхности определяется по технологическому процессу как совокупность технологических переходов ее обработки до получения заданной точности и требуемого качества по чертежу детали.

Вид обработки технологического перехода устанавливается по точности его выполнения, оцениваемой квалитетом и по характеристикам Т_ф и R_a.

Для наглядного представления планов обработки всех поверхностей детали, анализируемого технологического процесса, формируется таблица № 10, представленная в приложении, где представлена запись планов обработки для всех видов, обрабатываемых поверхностей. Отметим, что все слесарные операции, присутствующие в технологическом процессе в таблице не рассматриваются.

Общие замечания:

1. Нет соответствия квалитетов и шероховатости обрабатываемых поверхностей, например операция 105 Ø20,12H6 соответствует этапу обработки повышенной точности, а Ra=0,4, что соответствует отделочному. Такие же несоответствия наблюдаются на операциях 120, 140, 190, 220.

2. Вид обработки не совпадает с шероховатостью получаемой при этом виде, например, операция 020 подрезается торец этап обработки черновой, а получаемая шероховатость соответствует получистовому, а в отдельных случаях чистовому этапу обработки, подобные несоответствия наблюдаются на операциях: 025, 030, 075.

3. Слесарная операция 185 предполагает обработку на станке, так как на этой операции нарезается резьба и притирается конусная поверхность.

4. При уменьшении шероховатости обрабатываемой поверхности квалитет остается неизменным и меняется только посадка на операциях 120, 140, 190, 220.

Вывод: После исследования операционной карты появились следующие замечания: отсутствуют данные шероховатости по переходам. Несоответствие квалитета точности числу переходов при обработке некоторых поверхностей, что приводит к нарушению этапности. Количество переходов при обработке элементарной поверхности до получения заданных параметров не велико; точность обработки от одного перехода к другому последовательно увеличивается на 1-2 квалитета, а шероховатость наоборот уменьшается (за исключением некоторых замечаний, указанных выше), точность формы и взаимного расположения остается неизменным.

4.2.3 Этапы обработки основных поверхностей

Таблица 11- Этапы обработки поверхностей и их характеристика

Вид поверхности

Этапы и методы обработки

Размеры, мм

IT

Ra, мкм

Tрасп

z, мм

ТП 1, 3

Черновая подрезка торца

Lус = 25

6,3

-

НЦП 2

Черновое точение

Ø = 25

6,3

-

ВЦП 15

Точение черновое

Ø = 27,2

12,5

-

Точение получистовое

Ø = 23,2

6,3

-

ВЦП 8 (2)

Сверление

Ø = 3,7

12,5

-

1,85

ПП 9

Подрезка торца черновая

4,7

12,5

-

ВЦП 12

Точение черновое

Ø = 21,8

12,5

-

Точение получистовое

Ø = 21,8

6,3

-

ВФП 14,16,17

Точение черновое (фаска)

1,5*45 1,5*30

12,5

-

1,5

ВЦП 4

Точение черновое, получистовое, чистовое, шлифование повышенной точности, шлифование высокой точности

Ø20,12

0,4

-

4; 2; 0,5; 0,2; 0,1.

ВЦП 4

Точение черновое, получистовое, чистовое, шлифование повышенной точности, шлифование высокой точности, полирование

Ø = 20,145

0,2

-

4; 2; 0,5; 0,2; 0,1.

ВЦП 4

Точение черновое, получистовое, чистовое, шлифование повышенной точности, шлифование высокой точности, полирование

Ø = 20G7

0,2

-

4; 2; 0,5; 0,2; 0,1.

ВЦП 4

Точение черновое, получистовое, чистовое, шлифование повышенной точности, шлифование высокой точности, полирование

Ø = 20F7

0,1

-

4; 2; 0,5; 0,2; 0,1.

При анализе этапов обработки поверхностей выявлено следующее:

1. Соблюдение этапности обработки: в основном этапы обработки назначены правильно, но при обработке НЦП 2 требуется добавить в технологии получистовое точение, также при фрезеровании плоскости 9.

2. При обработке фасонной поверхности 7, для осуществления шероховатости 0,8 необходимо провести этапы: получистовой ( Ra=3.2), чистовой ( Ra=1,6), повышенной точности( Ra=0,8), а уже потом шлифование высокой точности, значит при обработке этой поверхности этапность нарушена и поверхность заданной шероховатости получить невозможно.

Обработка всех остальных поверхностей является одноэтапной, поэтому не представляет интереса для анализа, все замечания по не соответствию указаны в пункте 4.2.2. Как общее замечание при обработке поверхностей, можно отметить, что по большей части везде пропущен черновой этап, это может быть связано с высокой точностью самой заготовки.

4.2.4 Анализ элементов режимов резания на основных этапах обработки.

Целью анализа элементов режима резания является выявление тенденций их изменения от этапа к этапу. Эти тенденции рассматриваются для определенных: вида поверхности, метода, способа обработки, материала режущей части инструмента.

Элементы режима резания следует назначать, начиная с последнего технологического перехода по обработке данной поверхности к первому переходу.

Таблица 12 –Значения элементов режимов резания

Принятые условные обозначения:

Т- точение; С- сверление;

С учетом неизменности применяемого материала режущей части инструмента делаем вывод о тенденциях изменения элементов режима резания:

- скорость резания уменьшается с увеличением точности обрабатываемой детали.

- Припуск от черновой обработки к чистовой так же в основном уменьшается.

4.2.5 Этапы обработки детали

Установление этапов обработки детали производится в соответствии с выявленными этапами обработки различных видов поверхностей.

С учетом общего анализа операций технологического процесса, действующий маршрут обработки детали рассматривается с точки зрения реализации различных этапов обработки, для каждой операции. С этой целью маршрут обработки записывается в таблицу 13 с указанием для каждого установа и позиции для каждого этапа обработки. Отметим, что в данной таблице не рассмотрены слесарные операции.

Таблица13-Маршрут обработки детали

№ операции	Наименование и краткое содержание операции	Тип оборудова­ния	Этап обработки	Реализуемая точность поверхности
	Токарная с ЧПУ Установ А Позиция 1 (1,1,2)	Mazak integrex 200 iv	Эчр, Эпч	12,11
	Токарная с ЧПУ Установ А Позиция 1 (3,3,4,4)	Mazak integrex 200 iv	Эчр, Эпч	12,11
030	Токарная Установ А Позиция 1(9,9,8,5,7,11,10,5)	Mazak integrex 200 iv	Эчр, Эпч	12,11
	Токарная Установ А Позиция 1(2)	Mazak QTN 100 – II MY	Эпч, Эч	9, 8
	Комплексная с ЧПУ УстановА(3,4,12) по программе №9333 - 12	Mazak QTN 100 – II MY	Эч	8-7
	Координатно – расточная Установ А Позиция 1 (8)	КР - 2	Эчр
	Шлифовальная Установ А Позиция 1 (4)	VOUMARD	Эп, Эв.	7-6
	Токарная Установ А Полировать фаски и радиусы (16,17)	Т - 2	Эп и Эв.	7-6
	Доводочная Установ А Позиция 1 (4)	Доводочная головка	Эп
	Шлифовальная Установ А Позиция 1(4) по хрому	VOUMARD	Эп
	Токарная (полировать фаски и радиусы)	Т - 2	Эп, Эв.	7-6
	Токарная Установ А Позиция 1 (15)	Т - 2	Эп
	Координатно – расточная Установ А Позиция 1 (13)	КР 2	Эчр
	Токарная Установ А Позиция 1 (1,2,14,14,)	Mazak QTN 100 – II MY	Эч
	Доводочная Установ А Позиция 1 (4)	Доводочная головка	Эот
	Токарная Установ А Позиция 1 (4)	Т - 2	Эот

Анализируя данные этой таблицы, можно отметить следующие замечания: на операции 030 нет данных о квалитете обрабатываемых поверхностей, но так как задан допуск на размер, то определяем, что квалитет соответствует черновому этапу обработки, такое замечание к операции 075, 080, 175. На операции 120 и 140 имеется несоответствие между этапом обработки и квалитетом.

В целом, если оценить методы обработки, то они экономически целесообразны для соответствующих этапов обработки.

4.2.6 Структура времени выполнения операции

Проанализируем структуру времени, необходимого для выполнения операции, исходя из структуры операции.

Таблица 14

Правильность проверить невозможно, так как отсутствует учебное пособие «Общемашиностроительные нормативы времени и режемов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с ЧПУ» ч.1 Москва «Экономика» 1990.Данные взяты из технико- нормировочной карты .

В данном технологическом процессе указаны только нормы штучного времени, а составляющие его элементы не указаны. Правильность назначения Т_шт проверить не возможно без применения норм, установленных на типовые техпроцессы или операции, а также без нормативов, разработанных на основе опытных данных.

5 Анализ применяемой технологической оснастки

Основная задача – критический анализ применяемых режущих инструментов, измерительных устройств и приспособлений и рабочего приспособления на одну из операции технологического процесса.

5.1 Режущий инструмент

Так как обработка в основном ведётся на станках типа ОЦ, то применяется стандартный и специальный режущий инструмент. К инструменту предъявляют повышенные требования по жёсткости быстроты смены и наладке на размер, стойкости, стабильному стружкоотводу и надёжности .

Анализ используемого режущего инструмента по всему технологическому процессу, отмечая уровень специализации инструмента, представим в таблице 15.

Таблица 15–Характеристика применяемых режущих инструментов

№ операции	Наименование операции установы и позиции	Наименование режущих инструментов	Уровень специализации	Концентрация инструментов в ИБ	Виды переходов	Применяемое оборудование
	Слесарная	Пневмошлиф, набор кругов	Ст		ИП	Верстак слесарный
	Токарная с ЧПУ Установ А Позиция 1 (1,1,2)	Сверло- центр, резец проходной, резец подрезной	Ст		ИП	Mazak integrex 200 iv
	Токарная с ЧПУ Установ А Позиция 1 (3,3,4,4)	Резец проходной, Сверло, сверло центровое	С	1Пс	СП	Mazak integrex 200 iv
	Токарная Установ А Позиция 1(9,9,8,5,7,11,10,5)	Резец проходной, подрезной, сверло центровое	С	2Пс	ИП	Mazak integrex 200 iv
	Токарная Установ А Позиция 1(2)	Резец проходной, подрезной	С	2Пс	ИП	Mazak QTN 100 – II MY
	Комплексная с ЧПУ УстановА(3,4,12) по программе №9333 - 12	Резец проходной	С	1Пс	ИП	Mazak QTN 100 – II MY
	Координатно – расточная Установ А Позиция 1 (8)	Сверло	С	Ст	ИП	КР2
105	Шлифовальная Установ А Позиция 1 (4)	Круг шлифовальный	С	1Пс	ИП	VOUMARD
	Токарная Установ А Полировать фаски и радиусы (16,17)	Пневмошлиф, набор кругов	Ст		ИП	Т - 2
	Доводочная Установ А Позиция 1 (4)	Притир 64070-606	С	1Пс	ИП	УСП
	Шлифовальная Установ А Позиция 1(4) по хрому	Шлифовальный круг	С	1Пс	ИП	VOUMARD
	Токарная (полировать фаски и радиусы)	Шкурка и оправка для шкурки	С	Ст	ИП	Т - 2
	Токарная Установ А Позиция 1 (15)	Пневмошли, набор кругов	Ст	Ст	ИП	Т - 2
	Координатно – расточная Установ А Позиция 1 (13)	Сверло, сверло, метчик	С	1Пс 1Пс 1Пс	ИП	КР 2
	Токарная Установ А Позиция 1 (1,2,14,14,)	Резец проходной	Ст	Ст		Mazak QTN 100 – II MY
	Доводочная Установ А Позиция 1 (4)	Притир 640070-606	Ст	Ст	ИП	Доводочная головка
	Токарная Установ А Позиция 1 (4)	Шкурка, оправка для шкурки цеховая	С	С	ИП	Т - 2

Принятые условные обозначения:

- Ст – стандартный инструмент;

- С – специальный инструмент;

- 1Пс – обработка одним инструментом по программе;

- 2Пс – обработка двумя инструментами последовательно по программе;

- СП- совмещенный переход;

- ИП- Инструментальный переход.

Производя анализ данной таблицы, делаем следующий вывод:

1.Вид инструмента соответствует выбранному типу производства;

2.Концентрация инструментов в каждой операции выбрана рационально – на каждой позиции свой инструмент -1;

3.Так как применяемое оборудование – Обрабатывающий центр, то обработка поверхностей ведётся по программе :либо двумя инструментами последовательно, либо одним инструментом;

4.Инструмент в основном специальный, с присутствием стандартных;

5.2 Измерительные устройства и приспособления

Данные по общему анализу применяемых по технологическому процессу средств измерений и приспособлений сведем в таблицу 16.

Б.и Л. Никитины.