Выбор оборудования и технологической оснастки

Выбор металлорежущего станка для операции определяется: методом обработки; габаритными размерами заготовок с учетом их конфигурации; мощностью, необходимой на резание; техническими требованиями, определяющими точность и шероховатость обработанных поверхностей; производительностью и себестоимостью в соответствии с типом производства [7, 11, 12, 23, 42, 43, 50]. При выборе конкретной модели станка необходимо обязательно учитывать его технические характеристики, основные из которых размерные, скоростные и силовые.

Размерные характеристики определяются основными размерами, позволяющими судить о возможности обработки заготовок наибольших габаритов. Например, для токарных станков – высота центров и расстояние между ними; для револьверных станков, одношпиндельных и многошпиндельных автоматов и полуавтоматов, автоматов продольного точения – диаметр отверстия в шпинделе; для карусельных станков – диаметр планшайбы; для фрезерных, строгальных станков – габариты стола и др.

Скоростная характеристика позволяет судить о пределах регулирования частоты вращения шпинделя станка и перемещения суппортов или столов, определяющих соответственно диапазоны скоростей резания и подач. От нее в значительной степени зависит возможность установления на станке рациональных режимов резания.

Силовая характеристика дает представление о силах резания и подачах, допускаемых мощностью привода станка.

Кроме того, необходимо учитывать также наличие или возможность дополнительного использования на станке специальных устройств и механизмов, расширяющих технологические возможности станков. Например, для револьверных станков, одношпиндельных и многошпиндельных полуавтоматов и автоматов – количество гнезд в револьверной головке и поперечных суппортов, определяющих соответственно число режущих инструментов, устанавливаемых при настройке станка для выполнения операций; для многорезцовых станков – возможное максимальное количество резцов, устанавливаемых в продольном и поперечном суппортах; для кругло-шлифовальных станков возможность совмещения продольной и врезной схем шлифования, а также возможность работы в полуавтоматическом цикле с прибором активного контроля; количество одновременно управляемых координат и объем инструментального магазина для станков с ЧПУ и т.д.

Технические характеристики станков каждой конкретной модели необходимо устанавливать по их паспорту. При этом не следует выбирать станки таких моделей, у которых предельные технические характеристики значительно превышают требуемые для обработки заданной поверхности (как по габаритам, так и по точности).

При выборе металлорежущих станков особое внимание следует обратить на использование станков с числовым программным управлением, являющихся одним из основных средств автоматизации механической обработки в условиях мелкосерийного и серийного производств. Станки с ЧПУ применяют для токарных, сверлильных, фрезерных, расточных, шлифовальных и других операций. В настоящее время широкое распространение получают многооперационные станки с ЧПУ для обработки корпусных деталей –обрабатывающие центры. Как правило, в станках такого типа смена инструмента производится автоматически: либо путем поворота револьверной головки, либо из инструментального магазина при помощи автооператора. На обрабатывающих центрах выполняют фрезерование, сверление, растачивание, резьбонарезание и другие операции.

Применение оборудования с ЧПУ целесообразно в следующих случаях: для трудоемких операций, если основное время обработки существенно меньше вспомогательного; при изготовлении сложных деталей малыми партиями; для изготовления деталей с большим количеством размеров, имеющих высокие требования по точности; при изготовлении деталей, требующих строгого контроля точности изготовления оснастки; когда стоимость оснастки составляет значительную часть стоимости обработки; для изделий, время изготовления которых не позволяет использовать обычные методы изготовления оснастки; для операций, у которых расходы на контроль составляют часть общей стоимости операции.

Решение о применении станков с ЧПУ часто принимается с учетом одного или двух из этих условий.

Выбор оборудования определяется следующими коэффициентами:

- загрузки оборудования , где  – расчетное количество станков на операции;  – принятое (фактическое) количество станков;

- использования станков по основному времени  – для массового производства;  – для серийного производства, где ,  и  – основное,  штучное  и  штучно-калькуляционное  время  соответственно. Необходимо стремиться к значению . Высокий коэффициент  использования  оборудования  по  основному  времени  характеризует  рациональное построение операции. Коэффициент  колеблется в широких пределах: от 0,35...0,45 для протяжных станков; до 0,85...0,95 для непрерывного фрезерования на карусельных и барабанно-фрезерных станках;

- использования оборудования по мощности , где  –необходимая мощность на приводе станка при резании;  – мощность установленного на станке электродвигателя.

При выборе станочных приспособлений в любом производстве, особенно в серийном и массовом, необходимо обязательно учитывать экономическую целесообразность их применения. В общем виде экономическая целесообразность применения приспособлений может быть выражена условием , где  – ожидаемая экономия цеховой себестоимости обработки заготовки при применении приспособления;  – затраты на изготовление приспособления и на его эксплуатацию.

В зависимости от вида производства, технологических требований, конфигурации обрабатываемых заготовок, их размеров, условий применения станочные приспособления подразделяют: на специальные (СП); универсально-сборочные (УСП); сборно-разборные (СРП); универсально-переналаживаемые (УПП); универсальные общего назначения (УП) и некоторые другие.

Специальные приспособления предназначены для налаженных операций, закрепленных за станками. Они рассчитаны на установку однотипных заготовок и обеспечивают высокую точность установки и быстрое закрепление.

Универсально-сборные приспособления предназначены для оснащения станков, работающих в условиях единичного и мелкосерийного производств. Точность обработки с применением УСП зависит от качества сборки, степени износа и состояния базовых и установочных деталей. При нормальной сборке точность обработки достигает 9 квалитета, при особо тщательной подналадке – 7-8 квалитета.

Сборно-разборные приспособления применяют в условиях мелкосерийного и серийного производств. По своему назначению они являются специальными, так как в собранном виде рассчитаны на установку однотипных заготовок, как в системе УСП.

Достоинством системы СРП является несложность сборки и экономичность. К недостатку следует отнести малую жесткость конструкции приспособления вследствие неизбежности применения резьбовых соединений.

Универсально-переналаживаемые приспособления предназначены для серийного и мелкосерийного производств, когда применение специальных или универсальных приспособлений экономически неоправданно (значительная номенклатура и мелкие партии заготовок). В состав УПП входят кулачковые и цанговые патроны, тиски, делительные устройства, скальчатые кондукторы, столы и др. УПП могут иметь ручное управление, если это целесообразно по соображениям обслуживания и для упрощения конструкции. Для повышения производительности следует отдавать предпочтение механизированному приводу.

Универсальные приспособления применяют для оснащения станков, работающих в условиях единичного и опытного производств, а также в инструментальных и ремонтных цехах. Они допускают установку заготовок, различающихся формой и размерами. УП не обеспечивают высокой точности установки заготовок и требуют больших затрат вспомогательного времени.

В общем случае при выборе станочных приспособлений следует отдавать предпочтение быстродействующим, автоматизированным, многоместным приспособлениям, обеспечивающим совмещение технологических переходов, перекрытие основного и вспомогательного времени.

Типовые конструкции станочных приспособлений приведены в соответствующей литературе [2, 87].

Режущий инструмент выбирают с учетом: максимального применения нормализованного и стандартного инструмента; метода обработки; размеров обрабатываемых поверхностей; точности обработки и качества поверхности; промежуточных размеров и допусков на эти размеры; обрабатываемого материала; стойкости инструмента, его режущих свойств и прочности; стадии обработки (черновая, чистовая, отделочная); типа производства.

Размеры мерного режущего инструмента определяют исходя из промежуточных размеров обработки (зенкеров, разверток, протяжек и др.), размеры других инструментов (резцов, расточных борштанг и др.) – из расчета на прочность и жесткость.

Конструкции и особенности эксплуатации серийно выпускаемых инструментов общего назначения, а также инструментов специального назначения приведены в литературе [40, 43]. Средства технического контроля выбирают с учетом точности измерений, достоверности контроля, его стоимости и трудоемкости, требований техники безопасности и удобства работы.

Требуемая точность измерения может быть обеспечена только при правильном выборе средств и условий измерения. В каждом конкретном случае точность измерения зависит от принципа действия, конструкции и точности изготовления измерительного прибора, а также от условий его настройки и применения. Принцип выбора средств измерения заключается в сравнении предельной (наибольшей возможной) погрешности измерений с допускаемой погрешностью, регламентированной СТ СЭВ 303-76. Предельная погрешность измерений не должна превышать допускаемую погрешность, составляющую от 20 до 35% от допуска. При выборе средств технического контроля необходимо стремиться к использованию стандартных конструкций.