Отличие станков ЧПУ старого и нового поколения

Преимущества:

1. Высокая производительность в сочетании с гибкостью. (Способность перенастраиваться)

2. Комплексная обработка многих поверхностей (включая крепежные отверстия) выполняемая за одну установку

3. Наличие устройства автоматической смены инструмента (магазин с предварительно настроенным инструментом) ручная смена инструмента 3-4 мин автоматическая 40 сек

4. Пульт поверхности программы позволяет компенсировать износ инструмента в процессе эксплуатации. Причем компенсация может производится как в ручном режиме так и в автоматическом

5. Возможность быстрой переналадке на обработку разных деталей (в среднем от 10 до 40 мин)

6. Возможность получения поверхностей со сложной пространственной формой

7. Отсутствие влияния человеческого фактора, следовательно повышение стабильности показателей качества продукции

Недостатки :

1. Высокая стоимость оборудования

2. Обработка всех поверхностей производится последовательно

3. Требуется специальный подбор деталей что бы обеспечить эффективное использование станков с ЧПУ

4. При проектировании изделий возникает необходимость учета их обработки на станках с ЧПУ

5. Необходимость доделочных станков для обработки поверхностей деталей, обработка которых на станках с ЧПУ невозможна или нецелесообразна.

Особенности базирования деталей при обработке на станках с ЧПУ.

1. Учитывая, что подавляющее большинство поверхностей обрабатываются от одних и тех же баз, к технологическим базам предъявляют более высокие требования, особенно при обработке корпусных деталей.

2. Часто при обработке корпусных деталей используют разметку, для определения баз, преследуя этим две основных цели

a. Контроль заготовки и распределение припуска между обрабатываемыми поверхностями.

b. Выявление скрытых технологических баз и их визуализация в виде точек, рисок, других меток.

С помощью разметки на заготовке создается система координат Z,O,Y относительно которой проверяется наличие припусков у всех поверхностей подлежащих обработке при необходимости возможно смещение системы координат с целью более равномерного припуска на одной или нескольких из заранее выбранных поверхностей в дальнейшем производим материализацию баз (линию разметки) и обрабатываем их.

3. Размеры обычно задаются не от технологических баз, а от нуля системы координат станка с ЧПУ. Принято выделять следующие три системы координат станков с ЧПУ.

a. Система координат станка, которая имеет нулевую точку соответствующую точке с нулевыми значениями положения рабочих органов станка

b. Система координат детали. Она служит для задания опорных точек траектории, взаимного перемещения инструмента и заготовки. В данном случае под опорными точками понимаются точки в которых изменяются либо скорость, либо подача, либо какие-нибудь другие технологические параметры или направление перемещения. Ноль системы координат детали, рекомендуется располагать так, чтобы большая часть координат опорных точек имела положительное значение. При прочих равных условиях ноль системы координат детали рекомендуется совмещать с нулем системы координат станка.

c. Система координат инструмента. Она служит для задания положения, его формообразующих элементов (настроечные размеры). Ноль системы координат инструмента располагают как можно ближе к заготовке, для того что бы уменьшить время холостых перемещений, но так что бы исключить вероятность удара инструмента о заготовку.

4. При базировании необходимо обеспечить свободный подход режущего инструмента к подавляющему большинству обрабатываемых поверхностей. Это способствует концентрации операций.

5. Принятая схема базирования и закрепления заготовки, должна обеспечить возможность деформации заготовки от перераспределения напряжений после выполнения обдирки или черновых переходов, в противном случае выполнение предварительных и окончательных переходов в одной операции окажется невозможным из соображений достижения заданной точности.

6. При базировании в приспособлении спутнике чаще всего используют базирование в координатный угол или базирование по плоскости и двум отверстиям. Деталь на приспособление спутник устанавливается с целью использования стандартной схемы базирования при обработке различных операций на станках с ЧПУ включая измерительные операции.

Формирование операций на станках с ЧПУ.

Обычно на станках с ЧПУ используют принцип концентрации переходов с целью обеспечения максимальной загрузки оборудования в общем случае, этапы создания операций аналогичны обработке на обычном оборудовании и обычно включают в себя черновой, получистовой, чистовой, окончательный и отделочный.

Последовательность переходов выбирают исходя из следующих соображений. В тех случаях когда последовательность переходов влияет на точность обработки, первоначально рекомендуется выполнять все черновые переходы, далее все чистовые, а в заключении все отделочные переходы и обработку всех легко повреждаемых поверхностей. В остальных случаях последовательность переходов устанавливают исходя из минимальной трудоемкости подготовки и ввода управляющей программы но с учетом максимальной производительности выполнения операций

Возможны два варианта формирования операций

1. Полностью обрабатываются все поверхности, включая крепежные отверстия расположенные с одной стороны детали. Затем деталь поворачивается с использованием поворотного приспособления и обрабатывается другая сторона. Такой подход приводит к тому что число поворотов стола минимально, в то время как число смен инструмента максимально

2. Согласно второму варианту обрабатываются однотипные поверхности независимо от их расположений, в результате число смен инструмента минимально, в то время как число поворотов стола максимально.

Сопоставляя переменные части штучного времени необходимо стремится выбрать наиболее рациональный вариант с позиции минимальной трудоемкости обработки заготовки

Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП)

ЕСТПП – это комплекс установленных гос стандартами правил и положений по организации и ведению технологической подготовки производства, на основе применения современных методов организации производства, унифицированных техпроцессов, средств вычислительной техники и стандартных средств технологического оснащения.

ЕСТПП должна обеспечивать

1. Единую для всех предприятий и организаций систему технологической подготовки производства. Соответствующую современным достижениям науки, техники и производства

2. Освоение производства и выпуска изделий наилучшего качества в минимальные сроки при минимальных трудовых и материальных затратах. Организацию производства обеспечивающую возможность непрерывного его совершенствования и быструю переналадку на выпуск новых изделий. Рациональную организацию выполнения комплекса инженерно-технических и управленческих работ. Взаимосвязь ТПП с другими подсистемами автоматизированной системы управления производством

ГОСТ 14004 – 83 «Технологическая подготовка производства. Термины и определения основных понятий».

ГОСТ 14201 – 83 «обеспечение технологичности конструкции изделий, общие требования»

ГОСТ 14205 – 83 «Технологичность консрукции изделий. Термины и определения»

ГОСТ 14206 – 73 «Технологический контроль конструкторской документации»

ГОСТ 14 «Нормирование расхода материала. Основные положения»

Остальные стандарты ранее предусмотренные в ЕСТПП в настоящее время действуют как рекомендации

Технологическая подготовка производства (ТПП) – это совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятий к выпуску изделий заданного качества при установленных сроках, объеме и затратах

Техническая подготовка производства включает в себя конструкторскую, технологическую и организационную подготовку производства.

Функции ТПП

1. Обеспечение технологичности конструкции изделий

2. Проектирование технологических процессов

3. Конструирование и изготовление средств технологического оснащения производства

4. Организация и управление процессом технологической подготовки производства.

Технологическая дисциплина – это точное соблюдение соответствия технологического процесса изготовления или ремонта изделия требованиям конструкторской или технологической документации.

Единое правило отработки изделия на технологичность

1. Установление типовых методов и средств отработки на технологичность

2. Установление базовых показателей характеризующих технологичность изделия.

3. Проверка конструкторской документации на технологичность

4. Внесение соответствующей характеровки в документацию

Перечень общих задач при проектировании технологических процессов

1. Разработка и стандартизация типовых технологических процессов

2. Организация общероссийского фонда на типовые ТП и централизация их в пределах отрасли.

3. Использование принципа групповой технологии

4. Организация заводских фондов типовых ТП на наиболее распространённые детали

Перечень общих задач при проектировании и изготовлении СТО

1. Комплексная стандартизация средств технологического обеспечения

2. Проведение работ по специализации проектирования и производства СТО

3. Стандартизация оснастки отраслевого применения

4. Применение унификации оснастки в пределах предприятия

5. Создание специальной оснастки.

Организация производства и управление процессом ТПП

Организация производства – формирование и совершенствование структуры всех служб предприятия участвующих в процессе производства

Управление процессом ТПП – это разработка и осуществление мероприятий по обеспечению функционирования ТПП, а также корректировка этих мероприятий. Управление включает в себя планирование, учет и контроль.

Различают 3 стадии разработки документации по формированию и совершенствованию ТПП

1. Техническое задание – это перечень задач и условий необходимых для формирования и совершенствования ТПП на данном предприятии. В техническом задании устанавливаются этапы и объемы работ, сроки выполнения, источники финансирования, ориентировочные расчеты по трудоемкости и т.д. Разработка ТЗ является наиболее важным этапом т.к ошибки допущенные на этом этапе исправлению не подлежат.

2. Технический проект – включает в себя документацию, а также методику решения технических и организационных задач в которые входят общая схема ТПП, организационная структура служб, основные положения по управлению, а также методические указания по классификации и кодированию. Технический проект является основой для разработки рабочего проекта

3. Рабочий проект – включает в себя всю документацию необходимых для выполнения организационных и технических задач:

a. Операционный ТП

b. Чертежи технологической оснастки

c. Данные по обработки пробной партии

d. Чертежи режущего и вспомогательных инструментов

e. Корректировку документации на основе данных полученных при изготовлении пробной партии

Показатели определяющие выбор технологического оборудования и оснастки.

1. Действительный (эффективный) фонд производственного времени оборудования (оснастки). Т.е. суммарное время эксплуатации технологического оборудования в течении планируемого интервала времени с учетом условий эксплуатации, затрат времени на ремонт и тех обслуживание

2. Коэффициент загрузки оборудования который характеризуется отношением фактического времени работы к действительному или эффективному фонду времени.

3. Коэффициент использования оборудования. Характеризуется отношением расчетного числа единиц оборудования необходимого для обеспечения программы выпуска изделий к фактическому

4. Коэффициент использования материала отношение массы детали к массе заготовки

Статическая и динамическая балансировка деталей машин.

В следствии неоднородности материала деталей, погрешностей заготовки и механической обработки, а также погрешности сборки узлов проявляется неуравновешенность деталей и узлов машины

Неуравновешенность – это состояние ротора характеризующееся таким распределением масс которое во время вращения вызывает переменные нагрузки на опорах ротора и его изгиб.

Ротор – это любая деталь или сборочная единица, которая при вращении удерживается своими несущими поверхностями в опорах

Для устранения неуравновешенности применяют балансировку т.е. операцию уравновешивания механизмов и их элементов, производимую с целью устранения неуравновешенных сил инерции и их моментов

После выполнения операции балансировки не допускаются никакие виды обработки детали (за исключением некоторых случаев полирования или суперфиниширование отдельных поверхностей)

Балансировка вращающися деталей является ответственной операцией технологического процесса, так как неуравновешенные массы в быстроходных конструкциях современных механизмов могут приводить к вибрациям нарушающим нормальную эксплуатацию механизма или машины.

Статическая балансировка.

Качество поверхностного слоя.

Влияние параметров качества поверхностного слоя на эксплуатационные свойства деталей машин.

Правильно с проектированная и эксплуатируемое изделие не выходит из строя из-за поломок в течении всего заложенного ресурса, все поломки, аварии и катастрофы для него связаны с чрезвычайными обстоятельствами.

Очевидно, что срок службы у машин всегда ограничен. Машины выходят из строя из-за причин связанных с функционированием поверхностных слоев, деталей машин и с несовершенством этих слоев.

Технологические методы обработки влияют на качество поверхностного слоя и формируют качество всей машины.

Под термином «качество поверхностного слоя» понимают единство трех групп показателей

Шероховатость поверхности

Волнистость поверхности

Физико-механические свойства поверхностного слоя.

Рассмотрим структуру поверхностного слоя.

В структуре поверхностного слоя условно выделяют граничный слой который в собранной машине контактирует с сопрягаемой деталью.

Этот слой состоит из нескольких слоев атомов, причем положение первого слоя атомов, может существенно отличаться от положения атомов находящихся в глубинных слоях.

Атомы глубинных слоев со всех сторон окружены другими аналогичными атомами и следовательно уравновешены силовыми полями, считается, что такие атомы находятся в состоянии устойчивого равновесия.

Атомы лежащие на поверхности испытывают воздействие только соседних и нижележащих атомов, поэтому они находятся в неустойчивом или в неуравновешенном состоянии.

Вследствие этого граничный слой обладает запасом свободной поверхностной энергии. Часть этой энергии (потенциальная энергия) затрачивается на деформирование кристаллической решетки в то время как другая часть (кинетическая энергия) расходуется на колебательный процесс атомов граничного слоя.

Повышенная энергетическая активность поверхностного слоя непосредственно связанна с его служебными свойствами т.к. из-за такой активности поверхность адсорбирует элементы окружающей среды. Это влияет на контакт деталей с другими поверхностями толщины адсорбированных слоев составляют от нескольких микрометров до их тысячных долей.

Адсорбированные пары (жидкости) проникают в тонкие трещины всегда присутствующие на поверхности. Жидкость создает в капиллярах высокое давление в результате чего нарушается прочность поверхностного слоя, что отрицательно сказывается на эксплуатационных показателях деталей.

Ниже граничного слоя определяется слой свойства которого деформируются по причине тепловых и силовых воздействий оказываемых режущим инструментом.

В структуре металлов всегда присутствуют примеси, т.е. распределенные по всему объему поверхностного слоя, инородные атомы. Их присутствие вызывает искажение кристалической решетки а так же они сильно влияют на механические, физические магнитные и другие свойства поверхности детали..

Т.к. на поверхностный слой заготовки воздействуют различные инструменты, то напряжение поверхностного слоя, будут отличаться от напряжения в сердцевине материала, возникновению напряжений способствубют так же фазовые превращения, например в результате местного нагрева заготовки, такие напряжения существенно влияют на служебные свойства деталей

Показатели шероховатости

Шероховатостью называют совокупность микро следов сравнительно небольшого шага на базовой длине до одного миллиметра

Волнистость это периодически чередующиеся неровности, шаг которых существенно превышает базовую длину принятую для измерения шероховатости. Волнистость занимает промежуточное место между шероховатостью и отклонением формы поверхностей.

Шероховатость оценивается по 6 показателям трем высотным

Наблдают два принципиально различных вила профиля микронеровности

Регулярный – когда микронеровности расположены как совокупность следов определенного, одинакового направления, с явно выраженным чередованием

Не регулярный профиль – в данном случае четкого чередования следов обработки не наблюдают.

Для оценки волнистости используют три показателя

1. Высота волнистости Wz который предстовляет среднее арифмитическое значение из пяти значений высоты волнистости измеренных на базовой длинне

2. Наибольшая высота волнистости W макс расстояние между наивысшей и наинизшей точками профиля волнистости измеренные на одной полной волне в пределах базовой длины

3. Средний шаг волнистости Sw. Среднее арифметическое значение расстояний между одноименными сторонами соседних волн измеренных по средней линии в пределах базовой длины.

Показатели характеризующие физико-механические свойства поверхностных слоев детали.

Поверхностный слой материала детали после обработки по своим физико-механическим характеристикам отличается от материала сердцевины, это связанно с тепловыми и силовыми воздействиями процесса обработки резанием, схематично распределение твердости по глубине поверхностного слоя можно представить следующим образом

Глубина слоя, на которой возникает повышенная твердость – называется глубинной наклепа. Наклеп существенно влияет на износостойкость деталей – повышая ее.

Анализировать физико-механические свойства поверхностных слоев удобно с помощью приборов микротвердости. алмазная пирамидка с углом при вершине 136 гр внелдряется под действием небольшой силы F (массы гирек от 0,2 до 200 грамм)

Внедряется в исследуюмую поврехность при этом на поверхности остается отпечаток диагональ d которого измеряют при наблюдении в микроскоп с помощью микрометрического, отсчетного устройства. Подобные отпечатки при исследовании оставляют в различных зонах поверхности с учетом фазовых превращений, различных включений в металл.

Для определения используют метод косых срезов.

Формула для определения глубины наклепа величина угла а состовляет от 30 мин до 2 градусов, ф 2 ньютона

Остаточное напряжение

Остаточными напряжениями называют напряжения в поверхностном слое деталей которые существуют при отсутствии каких-либо внешних воздействий (температурных или силовых)

Если в результате выполнения технологического процесса в поверхностном слое детали образовались растягивающие напряжения, то они могут складываться с напряжениями возникающими в детали при ее нагружении в процессе эксплуатации. Что может привести к снижению прочностных свойств и даже поломке детали, растягивающие напряжения чаще всего отрицательно влияют на служебные хар-ки детали поэтому при обработке стараются избегать методов которые создают растягивающие напряжения.

Сжимающие остаточные напряжения преимущественно положительно влияют на служебные свойства детали, поэтому при создании деталей предпочтение должно отдаваться методам обработки способствующим возникновению этих напряжений.

В реальности для большинства методов обработки за исключением специальных характерно знако-перемнное распределение остаточных напряжений.

Знакопеременные = 0 электро-химическая обработка.

Для создания заданных физико-механических свойств в поверхностном слое детали используют различные технологические воздействия, наибольшее значение для практики имеют методы создания сжимающих напряжений в поверхностных слоях. (обдувка дробью, обкатка роликами, чеканка и т.д.) для создания сжимающих напряжений также используется метод алмазного выглаживания

Влияние исполнителей на качество и себестоимость продукции.

Успешное решение широкого круга задач возложенных на рабочего зависит от его квалификации, состояния, состояние оборудования и условий в которых ему приходится работать. Из перечисленных факторов, определяющим является квалификация рабочего.

Чем выше уровень механизации и автоматизации, тем меньше влияние рабочего на процесс обработки и тем стабильнее и выше показатели качества.

Различают три вида технологических процессов

1. Научно обоснованный

2. Операционный

3. Технологический процесс осуществляемый непосредственно на рабочем месте.

Реальные технологические процессы, всегда зависят от квалификации исполнителя, от соблюдения технологической дисциплины, от физиологических особенностей человека, а так же от человеческого фактора.

Человеческий фактор действует на любом уровне принятия решений, на влияние этого фактора действуют:

1. Ограниченные возможности человека.

2. Административные решения, несущие в себе отрицательное воздействие и принимаемое к исполнению из-за сложившихся обстоятельств производственного или общественного характера.

3. Уровень личной культуры исполнителя, который непосредственно переносится на качество и себестоимость выпускаемой продукции.

Для повышения качества труда и снижения себестоимости выпускаемой продукции используют принципы научной организации труда. В этом случае используют набор показателей для оценки отдельных этапов деятельности исполнителей, по суммарному показателю, судят об общем уровне организации труда.

Основы выбора и принятия технологических решений.

Основные виды технологических решений.

Технологическое решение – ТР это любое решение принятое при технологической подготовке производства или изготовлении продукции и относящиеся непосредственно к определению или изменению состояния объекта производства, а также направленно на обеспечение выпуска продукции. Принятие технологического решения в общем случае заключается в формировании множества вариантов решения и дальнейшем выборе из этого множества в начале некоторого подмножества, а затем и оптимального варианта решения. Как правило процесс принятия технологического решения завершается выбором единственного варианта. Процессу принятия технологического решения предшествует возникновение ситуации которую характеризуют

1. Определение или описание состояния некоторого объекта или его элемента для которого принимается решение

2. Определение целей принятия решений.

В машиностроении ситуация принятия решения обычно представляется в документе который называется техническое задание. Принятие ТР подчиняясь общим законам имеет ряд особенностей

1. Преобладание в технологии машиностроения описательных форм представления знаний при минимальном кол-ве строгих аналитических зависимостей

2. Это сложная логика суждений, взаимные связи элементов и большая размерность задач

3. Большая роль накопленного опыта и наличие скрытых объективных законов

4. Необходимость взаимодействия при принятии решения мощных информационных потоков и большого числа составных элементов, раскрывающих сущность технологии

5. Решение формируется путем последовательного приближения к наиболее приемлемому для данных условий варианту

Различают следующие основные виды технологических решений

Аналитические

Проектные

Прогностические

Управляющие