5. Проектирование технологических процессов для автоматизированного производства

   1. Проектирование технологических операций для автоматов и полуавтоматов

Автоматы и полуавтоматы относятся к станкам высокой производительности. На этих станках можно точить наружные цилиндрические, конические и фасонные поверхности; сверлить, зенкеровать, развертывать и цековать отверстия; нарезать наружную и внутреннюю резьбы; обкатывать и накатывать поверхности; подрезать торцы и отрезать от прутков заготовки. С помощью специальных приспособлений можно обрабатывать детали по копиру, сверлить поперечные отверстия, фрезеровать шлицы винтов и т.п. Автоматы и полуавтоматы требуют больших затрат времени на наладку, поэтому широко используются только в условиях массового и крупносерийного производства.

Заготовкой для деталей, которые изготавливаются на прутковых автоматах, является прокат диаметром 3…100 мм. Закрепляется пруток цанговым устройством, которое обеспечиваетнормальную работу автомата только при повышенных требованиях к точности размера и формы сечения прутка. Поэтому для работы на автоматах и револьверных полуавтоматах используют лишь калиброванный холоднотянутый прокат 8…13‑го квалитета точности.

Диаметр исходного прутка подбирают так, чтобы припускна максимальном диаметре детали не превышал 0,5…1 мм на диаметр. Минимальныйприпускдля деталей малых диаметров принимают0,1…0,15 мм на сторону. При изготовлении деталей со сквозным отверстием в качестве заготовки, по возможности, надо использовать трубу.

При составлении плана обработки детали на прутковых автоматах необходимо учитывать ряд специфических особенностей. Внешние цилиндрическиеповерхности можно получитьпродольной подачей проходных резцов или поперечным перемещением широких резцов, установленных в поперечном суппорте.

При отрезании детали от пруткаобычным отрезным резцом на торцевой поверхности детали часто остается бобышка;для ееудаления главнуюрежущую кромку резца делаютскошенной под углом 12…15º вершиной в сторону детали. При точении наружных цилиндрических поверхностей режущую кромку проходного резца устанавливают на 0,5…1 мм выше оси вращения прутка (заготовки), чтобы не получилась винтовая риска на обработанной поверхности при отводе резца в исходное положение.

Отверстия глубиной l≤ 2,5 dсверлят неподвижно закрепленным сверлом (вращается деталь).При сверлении глубоких отверстий (l > 2,5 d), с целью предупреждения отклоненияоси сверла, даютвращение и сверлу в сторону, противоположную вращению детали.

После каждого прохода на глубину l = 2,5 d, сверло выводят из отверстия для удаления стружки. При сверлении отверстий глубиной до одного диаметра предварительную зацентровку не производят.

При изготовлении пустотелых деталей диаметром до 20 мм необходимо предусматривать такую длину рабочего хода сверла, которая перекрывала бы ширину реза при отрезании детали. В этом случае при сверлении следующей детали можно обойтисьбез зацентровки.

При составлении плана обработкинеобходимо максимально совмещать переходы, которые выполняют продольные и поперечные суппорты. По возможности, следует делить длину движения на два и более инструмента.

Следует избегать совмещения черновых и чистовых переходов на одной позиции.Целесообразно наиболее нагруженные переходы выполнять в первую очередь, когда заготовка имеет максимальную жесткость. При распределении переходов между отдельными суппортами и позициями желательно их загружать равномерно и иметь одинаковую продолжительность обработки. Когда необходимо получить поверхности точной концентричности, их надо обрабатыватьв одной позиции.Чтобы получить точные радиальные размеры и более чистые поверхности при работе поперечных суппортов, следует в конце хода инструмента предусматривать остановку суппорта по жесткому упору с выдержкой его некоторое время в неподвижном положении, после чего отводить.

На автоматах и полуавтоматах используются следующие режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры,развертки, цековки, метчики, гребенки, резьбонарезные головки и т.п. При выборе материаларезцов, при обработке стали, твердосплавныерезцы используют в тех случаях, когда резцы из быстрорежущей стали не полностью используют мощность станка. Детали из чугуна, как правило, обрабатываются твердосплавными резцами. В других случаях используют резцы из быстрорежущей стали.

В качестве вспомогательного инструмента используют разного рода державки, резцедержатели, оправки и патроны, которые в большинстве нормализированы. Приспособлениями для прутковых автоматов и полуавтоматов служат подающие и зажимные цанги, люнеты, а для полуавтоматов, которые обрабатывают штучные заготовки, – патроны и оправки.

После определения плана обработки и технологической оснастки проектируют наладки. В картах наладки вычерчивают эскиз общего расположения шпинделей с нумерацией позиций и эскизы всех технологических переходов, выполняемых на каждой позиции с изображением инструментов в конечном положении. На эскизах проставляются настроечные и выдерживаемые размеры с отклонениями и шероховатость поверхностей. Такие эскизы необходимы для определения величин рабочих и холостых ходов суппортов, времени работы инструментов на каждой позиции, подбора сменных шестерен и расчета параметров кулачков. Результаты этих расчетов, а также индексы режущих и вспомогательных инструментов, приспособлений заносят в таблицы, размещенные на свободном поле эскиза.

На рис. 3.6 показана схема наладки токарно-револьверного автомата [15].

При обработке на одношпиндельных токарных автоматах режимы резания устанавливаются в определенной последовательности.

1. Определяют длину рабочего хода для каждогосуппортаLр.х., приняв ее равной длине хода того инструмента, который имеет наибольший ход.

2. Назначают подачу каждого суппорта по нормативам, при этом для суппорта с нелимитирующим инструментом подачу уменьшают; принятые подачи уточняют по паспорту станка .

3. Определяют период стойкости лимитирующего инструмента.

4. Определяют скорость резания для всех инструментов наладки и рассчитывают частоту вращения шпинделя.

5. Исходя из рассчитанных частот вращения шпинделя лимитирующегоинструмента суппортов, подбирают частоту вращенияшпинделя станка по паспорту и уточняют фактические скорости резания.

6. Рассчитывают мощность резания для каждого инструмента, затем подсчитывают суммарную мощность резания и сравнивают с мощностью электродвигателя станка. Если мощность электродвигателя недостаточна, то необходимо уменьшитьчастоту вращения шпинделя или величину подачи, или взять станок с большей мощностью привода.

Для многошпиндельных полуавтоматов последовательногодействия режим резания для каждой позицииопределяется в том же порядкеи теми же методами, которые изложены выше .На каждой позиции могут быть получены при расчете несколько значений частоты вращения (например, при точении –п₁ , сверлении –п₂ и т.д.); из всех значений какое-нибудь одно (обычно для точения) принимают за расчетную частоту вращенияп. Для других переходов, которые выполняются с частотой вращенияп_ф,отличной от расчетнойп, определяют коэффициент соответствияК = п/п_ф. ЗначенияКиспользуют в дальнейшем для определения продолжительности рабочих ходов инструмента и параметров кулачков.

Техническое нормирование работ, выполняемых на станках-автоматах и полуавтоматах, обусловлено особенностями работы этих станков и возможностью их многостаночного обслуживания. Поэтому в автоматизированном производстве различают два вида нормы времени:

1. норма времени на станок, которая определяет его производительность, т.е. станкоемкость (по ней рассчитывается необходимое количество оборудования);

2. норма времени на рабочего, т.е. трудоемкость (по ней рассчитывается необходимое количество рабочих и фонд зарплаты).

Для каждого типа станков существует своя методика расчетов. Поэтому расчеты режимов резания и определение норм времени в каждом конкретном случае необходимо проводить, используя соответствующие нормативные материалы.