4. Составление технологического маршрута обработки

3.4. Составление технологического маршрута обработки

Маршрут обработки выбирают исходя из требований рабочего чертежа н принятой заготовки. Приступая к составлению технологического маршрута, необходимо в первую очередь наметить план обработки — структуру операций.

Структура операций характеризуется ее построением, обеспечивающим сочетание и определенную связь основных и вспомогательных переходов и потоков. Возможны структуры операции двух типов: простая, состоящая из одного-двух переходов, и сложная. Для структуры обоих типов обработка может быть одно-поточной и многопоточной; при многопоточной обработке несколько деталей изготовляют по одинаковым переходам. Кроме того, технологический процесс осуществляется по одно- и многодетальной схеме, т. е. на каждой рабочей позиции может обрабатываться одна или несколько деталей сразу.

Рациональные структуры операции строят на основе совершенствования обрабатывающих систем и рационального построения операционных технологических процессов. Следует отдать предпочтение второму направлению, при котором проектирование обрабатывающей системы (станка, приспособлений инструментальной оснастки) осуществляется как следствие оптимального технологического процесса.

Проектирование операционного технологического процесса делят на три этапа. На первом формируют элементарные структуры, реализующие элементарные технологические операции; на втором рассматривают возможность и целесообразность укрупнения технологических операций объединением однотипных элементарных операций и формирования для них совместного выполнения более сложных операций, сочетающих обработку отдельных поверхностей, третий этап — формирование структуры операции — предусматривает дальнейшее укрупнение операций за счет объединения различных методов и видов обработки.

Использование более совершенных методов обработки (или их комплекса) позволяет упростить структуру операции или перейти на малооперационный технологический процесс изготовления деталей. Например, замена метода механической обработки электрохимической сокращает число P многопоточной обработок реходов и тем самым позволяет упростить структуру операции, перейти к малооперационному технологическому процессу изготовления точных деталей сложной формы.

Иногда, напротив, некоторое усложнение структуры операции позволяет применить более совершенные методы обработки; например, разделив чистовые и черновые рабочие ходы, можно обеспечить более эффективное выполнение каждого из них. При такой обработке возможно широкое внедрение электрофизических методов наряду с механическими.

Усложнение структуры операции — одно из основных резервов повышения производительности; оно достигается применением многоинструментиой, многопозиционной, многодетальной и многопоточных обработок, совмещением рабочих переходов, а также рациональным распределением по времени основных и вспомогательных рабочих ходов.
При составлении технологического маршрута руководствуются следующими общими правилами.

1. Операции должны быть одинаковыми или кратными по трудоемкости.
2. Каждая последующая операция должна уменьшать погрешности и улучшать качество поверхности.
3. В первую очередь следует обрабатывать поверхность, которая будет служить технологической базой для последующих операций.
4. В целях своевременного выявления брака по раковинам и другим дефектам необходимо предусматривать первоначальную обработку поверхностей, на которых не допускаются дефекты. Так как на них обычно снимают наибольшие слои металла, то тем самым достигается и перераспределение внутренних напряжений заготовки, и она коробится более интенсивно.

5. Обработку сложных поверхностей, нуждающихся в особой наладке станка, следует выделять в самостоятельные операции. Например, нарезание резьб резцами, обработка фасонных поверхностей по копиру и т. п.
6. Черновую и чистовую обработки заготовок со значительными припусками необходимо выделять в отдельные операции.
7. Отделочные операции производить в самом конце технологического процесса, так как при этом уменьшается опасность повреждения чисто обработанных поверхностей.
8. Отверстия нужно сверлить в конце технологического процесса, за исключением тех случаев, когда они служат базами для установки.
9. При окончательной обработке точных поверхностей не включать переходы, нуждающиеся в поворотах резцедержателя (головки), так как это снижает вероятность погрешности режущего инструмента по лимбу.
10. Обработку поверхностей с точным взаимным расположением следует по возможности включать в одну операцию и выполнять за одно закрепление заготовки.
11. Обработку ступенчатых поверхностей выполнять в такой последовательности, при которой общая длина рабочих движений режущего инструмента будет наименьшей.
12. Переходы располагать в операции так, чтобы путь менее стойких инструментов был наименьшим. Например, при обработке деталей из прутка с отверстием перед отрезкой выполнять сверление; обработку ступенчатых отверстий в сплошной заготовке начинать сверлом большего диаметра, затем меньшего.
13. При определении последовательности переходов предусматривать опережающее выполнение тех, которые подготавливают возможность осуществления следующих за ними переходов. Например, обработку деталей в патроне начинать с подрезки торца, который будет служить измерительной базой при отсчете размеров по длине, то же следует выполнять перед сверлением или центрованием.
14. При обработке отверстий следует избегать объединения в одной операции таких переходов, как сверление и растачивание отверстий.
15. Последовательность обработки должна обеспечивать требуемое качество выполнения детали. Например, при обработке тонкостенной втулки в кулачковом патроне вначале необходимо расточить отверстие, а затем обточить наружную поверхность на оправке; фаски протачивать перед окончательной обработкой точных поверхностей; на участках детали, где наносится рифление, фаски и канавки протачивать после рифления.
16. Число применяемых в операции резцов не должно превышать числа одновременно закрепляемых в резцедержателе.
17. При определении последовательности выполнения черновых и чистовых операций следует учитывать, что совмещение их на одних и тех же станках приводит к снижению точности обработки вследствие повышенного изнашивания станка на черновых операциях.
18. В первую очередь следует обрабатывать поверхности, при удалении припуска с которых в наименьшей степени снижается жесткость заготовки. Например, при обработке ступенчатых валов вначале обрабатывают ступени большего диаметра, а затем меньшего.
19. Если деталь подвергают термической обработке, то механическую расчленяют на две части: до термической обработки и после нее.
20. Технический контроль назначают после тех этапов обработки, где вероятно повышенное количество брака, перед сложными и дорогостоящими операциями, после законченного цикла, а таrже в конце обработки детали.

Рекомендуемые принципы построения технологического маршрута не обязательны и, естественно, требуют творческого подхода в каждом конкретном случае, при этом надо учитывать вид применяемого оборудования и тип производства.

Проектирование агрегатных операций. Общие принципы построения технологического маршрута и процессов приемлемы и для агрегатных станков.

Особенностью их является то, что технологический процесс следует разрабатывать параллельно с разработкой технологической компоновки станка. Исходным документом для разработки технологического процесса и технологической компоновки станка служит чертеж единичной (в массовом производстве) или комплексной (в серийном производстве) детали.

Основные конструктивно-технологические признаки, положенные в основу классификации для определения групп деталей, следующие: габаритные размеры деталей, общность конфигурации и расположения обрабатываемых поверхностей, общность технологических баз, однородность материала всех деталей группы, точность и шероховатость обрабатываемых поверхностей, возможность использования групповых приспособлений.

Проектирование технологического процесса для агрегатного станка в общем случае требует выполнения следующих этапов:

1) определение комплексной детали или типового представителя группы;
2) разработка или анализ маршрутного технологического процесса;
3) составление вариантов операционных карт агрегатной обработки с расчетом режимов резания, нормированием и выбором оптимального варианта;
4) разработка схемы технологической компоновки станка;
5) установление типоразмеров стандартных и специальных агрегатов;
6) определение экономически целесообразного числа деталей одного наименования в обрабатываемых партиях;
7) определение производительности станка с учетом времени на его переналадку;
8) расчет технико-экономической эффективности применения станка;
9) уточнение окончательного перечня обрабатываемых деталей.

Технологический процесс может быть построен для обработки детали на
данной позиции одним режущим инструментом или группой инструментов с одновременной обработкой одной или нескольких поверхностей на одной или нескольких одновременно или последовательно обрабатываемых деталях.
При проектировании технологического процесса необходимо также учитывать ряд особенностей, а именно:

1) обрабатываемые поверхности должны быть связаны размерами с технологическими базами детали; это позволяет упростить конструкции приспособлений и станков, их наладку и техническое обслуживание;

2) для эффективного использования силовых головок рекомендуется при одновременной обработке нескольких отверстий одной силовой головкой группировать детали с однородными по размерам и виду обработки отверстиями. Например, выполнять только сверление или только зенкерование и т. п.

3) особое значение при проектировании агрегатной обработки приобретает определение технологом режимов резания, стойкости режущего инструмента, усилия резания, крутящего момента, осевой силы подачи и эффективной мощности по каждой позиции отдельно, так как эти параметры определяют типоразмеры и приводы силовых головок.
Требования к технологическим процессам обработки деталей на автоматических линиях. При разработке технологического маршрута и процесса обработки деталей на автоматической линии решают не только вопросы выполнения операций механической обработки, но н вопросы выбора транспортных, фиксирующих, зажимных, кантующих и других устройств, а также вопросы выбора автоматических способов контроля и съема обработанных деталей. При этом необходимо выполнить следующее.

1. Проанализировать и усовершенствовать технологичность конструкции деталей. Они должны иметь удобные базы; обрабатываемые поверхности должны быть одной высоты, глубины, диаметра, направления и точности. Конструкция деталей должна обеспечивать одинаковое время выполнения отдельных операций.

2. Уточнить и откорректировать требования, предъявляемые к заготовкам. Материал их должен быть однородным с небольшим различием по твердости. Метод получения заготовки должен быть прогрессивным, обеспечивающим высокий коэффициент использования металла.

3. Определить базовые поверхности и, решив технологические размерные цепи, получить требуемую точность и шероховатость на всех операциях обработки деталей.

В качестве баз необходимо принимать такие поверхности, которые обеспечивают удобную установку, надежные фиксацию и крепление обрабатываемых деталей в приспособлениях станков, требуемую точность и минимальное число их перекантовок при обработке на линии. При этом часто используют приспособления-спутники. Операции, которые не гарантируют получениятребуемой точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей, не следует планировать на автоматической линии.

4. Проанализировать целесообразность операций, выполняемых до и после' обработки на автоматической линии.

5. Разработать технологический чертеж детали и по нему процесс. На технологическом чертеже проставляют только размеры, определяющие базовые поверхности, принятые при обработке детали на линии, и поверхности, обрабаты-ваемые на линии.Размеры обрабатываемых поверхностей, а также размеры,, связывающие их с базовыми, должны быть заданы с указанием допустимых отклонений. На обрабатываемых поверхностях должна быть проставлена требуемая шероховатость, а на технологическом чертеже — указаны технические требования на деталь после ее обработки на автоматической линии.

6. При построении технологического процесса следует предусмотреть одновременную обработку поверхностей деталей несколькими режущими инструментами и применить для обработки наборы фасонных режущих инструментов. Концентрация технологических переходов на одном станке линии позволяет снизить трудоемкость изготовления детали и повысить производительность линии. При этом необходимо учитывать, что слишком большая концентрация переходов на одном станке приводит к усложнению наладок, потерям времени на замену инструмента, и что уменьшает надежность линии в целом. При концентрации переходов не следует на одной операции выполнять черновую и чистовую обработки. Технологический процесс на линии должен предусматривать выполнение сначала черновых, затем получистовых и в конце чистовых (финишных) операций

7. При разработке технологического процесса необходимо обеспечить синхронизацию операций: изменением режимов резания, варьированием материалов режущих инструментов, применением комбинированных инструментов и специальной технологической оснастки, расчленением или укрупнением операций, применением станков-дублеров и пр.

Особенности и этапы разработки технологических, операций для станков с программным управлением (ПУ). Основные принципы построения технологических процессов механической обработки для станков с ПУ те же, что и для обычных станков. Однако здесь имеет место ряд специфических особенностей. Прежде всего, появляется принципиально новый элемент технологического процесса — программа автоматической работы станка, закодированная и записанная на программоноситель.

При этом понятия «переход» и «операция» несколько уточняют.
Переход — законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством инструмента и поверхностей, образуемых обработкой.

Для фрезерных, сверлильных, расточных и фрезерноконтурных работ различают элементарные, инструментальные, позиционные и вспомогательные переходы. Элементарный переход — непрерывный процесс обработки одной элементарной поверхности одним инструментом по заданной программе. Инструментальный переход— законченный процесс обработки одной или нескольких элементарных поверхностей при непрерывном движении одного инструмента по заданной программе.

Вспомогательный переход — перемещение инструмента без снятия стружки. Позиционный переход — совокупность инструментальных и вспомогательных переходов, выполняемых при неизменной позиции, оснастке, инструменте и программе.

Операция — законченная часть технологического процесса, выполняемого на одном рабочем месте.
Подготовка процесса обработки состоит из следующих основных этапов:
разработки технологического процесса;расчета управляющей программы: вычерчивания эскиза расчетно-технологической карты; присвоения геометрическим элементам контура или траектории перемещения инструмента обозначений, принятых для данной системы автомазации подготовки управляющих программ (САП); записи программы расчета на языке САП; расчета управляющей программы на ЭВМ; контроля управляющей программы на координатографе и внесения необходимых исправлений;

пробной обработки детали на станке с ПУ;
контроля обработанной детали и внесения исправлений в программу расчета, в технологический процесс и т. д.; обработки партии деталей.

Область применения станков с ПУ обусловлена характером технологических операций и типами производства, для которых они предназначены. Так, уже определились следующие возможности использования станков по типам произ-водства: станки с ПУ токарной группы — в массовом, серийном и единичном производствах; фрезерные, сверлильные и расточные станки с ПУ — в серийном и единичном, а шлифовальные — в серийном производстве. Данные о возможности использования каждой модели станков с ПУ в условиях производства определенного типа указаны в их паспортах.
Основные условия целесообразности применения станков с ПУ:

Обработка отверстий сложной геометрической формы, требующих применения нескольких последовательно работающих инструментов, или групп отверстий на сверлильных и расточных станках. Эти обработки можно выполнять на станках с ПУ без специальной оснастки (кондукторов, копиров и др.), которую обычно применяют на универсальных станках;

2) необходимость построения процесса по принципу концентрации операций, т. е. сосредоточения возможно большего числа однотипных видов обработки на одном рабочем месте;

3) необходимость уменьшения доли вспомогательного времени, которое затрачивается на приемы, связанные с изменением режимов резания, переходом с обработки одной поверхности на другую, заменой режущего инструмента и прочего, что обычно имеет место при последовательной обработке нескольких поверхностей на универсальных станках;

4) обработка нескольких аналогичных деталей на одном станке, что имеет место в условиях серийного производства. В этом случае, применяя станки с ПУ, можно сократить время на переналадку оборудования;

5) возможность сокращения числа операторов (рабочих-станочников) введением многостаночного обслуживания.
Наиболее широкое применение в промышленности получили токарные, фрезерные и многоцелевые станки с ПУ.
В значительной степени структура операций и маршрут изготовления деталей зависят от типа производства.
Маршрут изготовления при единичном производстве назначают только исходя из реальных возможностей цеха (предприятия), независимо от потребности и лишних перевозок деталей. Если по некоторым заказам маршруты обработки имеют возвратные потоки, то такие заказы систематизируют и соответственна переставляют оборудование, чтобы уменьшить возвратные потоки.

При разработке маршрутной технологии в единичном производстве технолог критически должен относиться к рекомендациям конструктора. Здесь критерием являются не только оптимальная конструкция заготовки, но и сроки выпуска заказа, загрузка мощностей, стоимость и цикл изготовления необходимой оснастки для производства заготовок и т. д.

Маршрут изготовления при серийном производстве назначают исходя из реальных возможностей предприятия. Но в этом случае для создания оптимальной технологии с учетом экономической целесообразности производят небольшую перестановку оборудования для обеспечения поточности и создают малое число специальных и агрегатных станков. При серийном и повторяемом типах производства иногда приходится принимать следующее решение. Вначале заготовку изготовляют по принципам единичного производства.

Затем, когда изготовлена оснастка и подготовлены соответствующие мощности, изделие изготовляют п© принципам серийного производства. Для опытных изделий заказывают тот минимум оснастки, без которого детали нельзя изготавливать.

Маршрут обработки при массовом производстве назначается не из реальных возможностей предприятия, а из расчета обеспечения оптимальной технологии. Для этого создаются специальные и агрегатные станки, производится соответствующая перестановка оборудования для организации потока.
Общий план последовательности (маршрут) изготовления детали (сборочной «eдиницы) излагают в маршрутной карте (ГОСТ 3.1118—82).

Наименования операций должны соответствовать требованиям классификаторов — Технологические операции в машиностроении (табл. 3.16).

Таблица 3.16. Операции механической обработки резанием.
Термины и определения (ГОСТ 17420—72)