Технологические методы ресурсосбережения.

РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ — система мер по обеспечению рационального использования ресурсов, удовлетворению прироста потребности в них народного хозяйства, главным образом за счет экономии. Понятие ресурсосбережения непосредственно вытекает из определения технологического процесса получения изделия и метода обработки, а также параметров, их характеризующих. Ресурсосбережение должно достигаться на всех этапах производства и использования ресурсов: рационализацией добычи природного сырья, топлива и др. (например, более полное извлечение нефти из пласта), максимальным использованием добытого ресурса, сведением к минимуму потерь при транспортировке и хранении; наиболее эффективным применением ресурса в процессе производства или непроизводственного потребления; выявлением, учетом и полным использованием вторичных ресурсов (образующихся в процессе их первичного потребления), прежде всего по прямому назначению—в качестве полноценного сырья, источника энергии или тепла и др., а также переработкой отходов и утилизацией отбросов.

42. Шлифование — метод обработки заготовок абразивными кругами — инструментами, состоящими из связки, в которой хаотично расположены режущие зерна неправильной формы из различных абразивов (электрокорунда, алмаза, эльбора и др.).

Основными видами шлифования являются: круглое для обработки наружных цилиндрических поверхностей, внутреннее — цилиндрических отверстий и плоское — плоскостей.

При круглом многопроходном шлифовании главным движением является вращение шлифовального круга VK, м/с, а заготовка вращается с круговой подачей SKp, м/мин, и совершает возвратно-поступательное движение с продольной подачей Sup, мм/об. заг. Подачу Sn, мм/дв.ход, на глубину резания производят при крайних положениях заготовки. При круглом врезном шлифовании круг шире заготовки, продольная подача отсутствует, а поперечная подача осуществляется непрерывно.

При внутреннем шлифовании заготовка получает движение круговой подачи, а шлифовальный круг, вращающийся со скоростью резания внутри обрабатываемого отверстия, имеет продольную и поперечную подачу.

Для закрепления заготовок на кругло- и внутришлифовальных станках применяют те же приспособления, что и у токарных станков. Круглошлифовальные станки предназначены для наружного шлифования цилиндрических и конических поверхностей и подразделяются на универсальные и простые (не универсальные).

В универсальных круглошлифовальных станках, кроме поворота рабочего стола на небольшой угол, до ±6°, возможен поворот как детали (заготовки), так и шлифовального круга за счет поворота передней и шлифовальной бабок вокруг их вертикальных осей на большой угол, что позволяет шлифовать на этих станках конусы с большим углом при вершине, а также торцовые плоскости. Кроме того, универсальные круглошлифовальные станки обычно снабжаются дополнительной бабкой для шлифования отверстий.

43.Обрабатываемые поверхности деталей относят к фасонным, если они образованы криволинейной образующей, комбинацией прямолинейных образующих, расположенных под различными углами к оси детали, или комбинацией криволинейных и прямолинейных образующих.

Фасонные поверхности могут быть получены на токарных станках различными способами: сочетаниями поперечной и продольной подач резца относительно заготовки фасонными резцами, профиль которых соответствует профилю готовой детали; поперечной и продольной подачами резца относительно заготовки с использованием приспособлений и копирных устройств, позволяющих обработать поверхность детали по заданному профилю; комбинированным, позволяющим использовать достоинства различных способов для повышения точности и производительности токарной обработки фасонных поверхностей. Обрабатываемые фасонные поверхности могут быть наружными и внутренними.

Фасонные поверхности, в том числе на длинных деталях, обрабатывают остроконечными быстрорежущими и твердосплавными проходными резцами в том случае, если заданный профиль получается с помощью шаблона, копира, приспособлений и т. п.

Применение призматических и круглых фасонных резцов позволяет обрабатывать фасонные поверхности сложного профиля. Передней поверхностью призматического фасонного резца служит торец призмы , а задний угол а образуется наклонным положением резца в державке.

Подача фасонного резца должна быть равномерной и не превышать 0,05 мм/об при ширине резца 10—20 мм и 0,03 мм/об при ширине резца более 20 мм. Подача зависит от жесткости детали.

Для повышения производительности обработки фасонных поверхностей следует разделять их обработку на черновую и чистовую. Обычно черновую обработку выполняют на более высоких режимах резания, чем чистовую. На окончательную чистовую обработку оставляют минимальный припуск и выполняют ее более точным инструментом. Это позволяет значительно повысить стойкость чистовых резцов до переточки и обработать большее количество деталей.

44.Механическую обработку резанием наружных поверхностей тел вращения выполняют точением, шлифованием, а также отделочными технологическими процессами (полированием и суперфинишированием). В процессе черновых переходов параметры шероховатости снижаются в 4 - 5 раз, а при отделочных - в 1,5 - 2 раза. При этом принимают такой процесс обработки или сочетание нескольких, технологические возможности которых обеспечивают выполнение технических требований к детали.

Наружные цилиндрические поверхности обтачивают на станках токарной группы (токарно-винторезные, токарно-револьверные, карусельные, многорезцовые одно- и многошпиндельные автоматы и др.) прямыми или отогнутыми проходными резцами. Для обработки нежестких валов рекомендуют использовать проходные резцы, у которых главный угол в плане f= 90^o. При обтачивании заготовок валов такими резцами радиальная составляющая силы резания Ру равна нулю, что снижает деформирование заготовок в процессе обработки и повышает их точность.

Точение длинных пологих конусов выполняют при смещении в поперечном направлении корпуса задней бабки относительно ее основания или с использованием специального приспособления-конусной линейки. Механическую обработку на станках с ЧПУ конических поверхностей с любым углом конуса при вершине осуществляют подбором скоростей продольной и поперечной подач.

Для заготовок из закаленных сталей, обладающих высокой твердостью, шлифование является одним из наиболее распространенных технологических процессов обработки резанием. Наружные поверхности шлифуют на кругло шлифовальных и бесцентрово-шлифовальных станках. Круглое шлифование цилиндрических поверхностей может быть выполнено по одной из четырех схем).

Отверстия в изделиях чаще бывают цилиндрические гладкие или ступенчатые, сквозные или глухие. Обработка отверстий может производиться резанием лезвийными и абразивными инструментами, а также электроэрозионной обработкой. Для улучшения условий работы инструмента, снижения энергозатрат сверление отверстий большого диаметра выполняется за несколько переходов (чаще за два). Первый переход - предварительное сверление инструментом диаметром примерно равным 0,25d , где d - окончательный диаметр отверстия. Далее выполняют рассверливание отверстия сверлом диаметром d.

В серийном производстве мелкие корпусные изделия, масса которых не превышает 30 кг, можно обрабатывать на вертикально-сверлильных станках. В крупносерийном и массовом производстве отверстия обрабатывают на агрегатных многошпиндельных сверлильных станках.

На токарно-винторезных станках обработку поверхностей выполняют сверлами , зенкерами и развертками. В этом случае обработку ведут с движением продольной подачи режущего инструмента. Сквозные отверстия на токарно-винторезных станках растачивают проходными расточными резцами , глухие - упорными (. Внутренние конические поверхности средней длины (рис.15.4, г) с любым углом конуса при вершине располагают с наклоненным движением подачи резца при повороте верхнего суппорта.

Отделочными операциями обработки отверстий являются тонкое растачивание, шлифование и хонингование. В единичном и мелкосерийном производстве для достижения высокой точности размеров отверстий и низкой шероховатости поверхности широко используют притирку (абразивную доводку).

45. Простейшим видом, обработки червяков является нарезание их на токарном станке резцом с прямоли­нейным профилем. Для получения правильного профиля витков про­филь резца должен иметь контур впадины между зубьями червяка в определенном его сечении и совмещаться при нарезании с плоскостью этого сечения. Чтобы получить архимедов червяк, профиль резца с прямолиней­ными кромками должен быть совмещен с плоскостью, проходящей через ось червяка (рис. 223, а). Однако с увеличением угла подъема витка нарезание червяка одним резцом становится затруднительным вследствие изменения размера угла, что приводит к выходу из строя режущего инструмента из-за выкрашивания режущей кромки. По­этому архимедовы червяки при большом угле подъема витков заменя­ют эвольвентными или конволютными. Эвольвентный червяк нарезают двумя резцами, профили режущих кромок которых совмещаются с двумя плоскостя­ми, расположенными касательно к поверхности основного цилиндра с двух сторон. По мере увеличения диаметра основного цилиндра установка резцов выше и ниже центра вызывает определенные труд­ности вследствие изменений углов резания, поэтому при нарезании эвольвентных червяков применяют профильные резцы, соответствую­щие контуру нормального сечения впадины червяка с установкой плоскости профиля нормально к ее оси. Конволютный червяк нарезается резцом, установленным своим профилем в плоскости, параллельной оси червяка, выше или ниже ее на определенную высоту или наклонно к ней, с совмещением оси сим­метрии профиля резца с осью червяка. Конволютные червяки с пря­молинейным рабочим профилем обрабатывают двумя резцами. Глобоидный червяк нарезают резцом с прямолинейной режущей кромкой, при этом ось резца вращается синхронно с нарезаемым чер­вяком для воспроизводства относительного движения профилей зубь­ев червяка и червячного колеса в зацеплении. Этот вид червяка обра­батывают на зубофрезерном станке. Червяки нарезают также профильным резцом и фрезами на фрезер­ных и резьбофрезерных станках. Нарезание червяков дисковой фре­зой — более производительный способ обработки, но при этом иска­жается профиль червяка в результате подрезки, возникающей из-за различия углов подъема витка у основания и вершины, особенно у многозаходных червяков. Поэтому этот способ обычно применяют для предварительной обработки профиля червяка. При нарезании дисковой фрезой с режущими кромками прямолинейного профиля ось вращения фрезы располагается под углом к оси червяка, равным углу подъема витков червяка. Различные виды червяков можно нарезать червячной фрезой на обычных зубофрезерных станках. Так, при обработке червячной фре­зой с прямолинейными режущими кромками зуба изготовляют звольвентные червяки.

46.В общем случае, отделочно-зачистная обработка делится на грубую обработку при которой удаляются большие заусенцы, окалина, краска, ржавчина, сильные масло-жировые загрязнения, выравнивается поверхность, удаляются риски от ручного инструмента и тонкая, когда проводится шлифование, удаление небольших заусенцев, скругление острых кромок, обезжиривание поверхности.

В качестве рабочих тел для грубой обработки употребляются абразивные призмы, например марки ПТ, абразивные гранулы, природный абразив разных фракций "Байкалит", бой шлифовальных кругов.

При тонкой обработке применяются керамические и стеклянные шарики, абразив на полимерной связке, а для выглаживания поверхности используются металлические шарики, кусочки кожи, деревянные бруски твердых пород, скорлупа ореха и др.

Водные растворы для обработки могут включать различные компоненты, которые зависят от режима обработки, обрабатываемого металла и иных параметров процесса. В общем случае в состав включаются активные вещества (кислоты, щелочи, соли) и поверхностноактивные вещества.

Вибрационная обработка является наиболее распространенным процессом отделочно-зачистной обработки в мире. К ее очевидным достоинствам - простоте использования, большой производительности, хорошем качестве обработки следует добавить то, что она самым непосредственным образом повышает надежность и долговечность изделий. Этот эффект достигается за счет того, что при вибрационной обработке происходит скругление острых кромок, удаляются поверхностные загрязнения: стружка, налипшая грязь, снимаются пригары и иные поверхностные дефекты. Детали после такой обработки становятся надежнее, а само устройство в котором они работают защищено от попадания инородных частиц, которые в большинстве случаев и являются причиной дефекта механизма.

Вибрационная обработка проводится на виромашинах. В контейнер загружаются детали в навал и в зависимости от вида обработки туда добавляется обрабатывающая среда и водные растворы. В отдельных случаях обрабатывающая среда не используется, тогда детали сами обрабатываются друг об друга. Этот способ применяется, например, при обработке метизов.

47.Строгание осуществляется на поперечно- и продольно-строгальных станках резцами соответствующей конструкции. При обработке деталь устанавливается и закрепляется на Столе станка. На поперечно-строгальных станках главное движение сообщается режущему инструменту, а детали — движение подачи в поперечном направлении, в мм на двойной ход. На продольно-строгальных станках главное движение совершает стол станка (V), на котором закреплена деталь, а режущий инструмент совершает лишь перемещение в поперечном направлении (S), в мм на двойной ход.

Продольно-строгальные станки изготавливают одно- и двухстоечными, с одним, тремя и четырьмя суппортами. При обработке на строгальных станках достигается 9-10-й квалитет точности и шероховатость поверхности — 6-7-й класс. Строгальные станки применяются в основном в условиях единичного и серийного производства. В частности, широкое применение указанные станки находят в станкостроении и инструментальном производстве. В таблице 4.1 показаны основные схемы обработки плоских поверхностей строганием.

49.Технология хонингования и суперфиниширования. Хонингование(шлифование брусками). Этот вид обработки применяют преимущественно для отделки отверс­тий, однако в практике он встречается и при отделке наружных поверхностей тел вращения, в частности шеек колен­чатых валов. Хонинговальное устрой­ство (рис 133) состоит из разжимных скоб 4 и 5 и инструмента — абразивной головки, представляющей собой разре­занный полый цилиндр,— колодок 3 и 6, вдоль образующих которых укреплены абразивные бруски 1, 2, 7и 8. При вращении заготовок обрабатываемая поверхность охватывает­ся разжимными скобами, которые прижимают колодки с брусками ж шейкам коленчатого вала, осуществляя этим самым их обработку. При хонинговании применяют бруски из карбида кремния зерни­стостью 12…30 (в зависимости от заданной шероховатости поверхности). В качестве охлаждающей жидкости применяют водно-мыльные растворы или керосин. Тонкая доводка (суперфиниш) предназначена для обработки по­верхности любых форм и в отличие от хонингования допускает только небольшие припуски, но наряду с достижением весьма малой шерохо­ватости поверхности не может обеспечить исправления геометричес­кой формы поверхностей. Доводку осуществляют абразивным бруском, совершающим возвратно-поступательные движения с большой частотой (от 200 до 1000 в минуту) и малой амплитудой (ход брусков от 2 до 6 мм) по поверхно­сти вращающейся заготовки при скорости резания от 0,05 до 2,5 м/с. В результате движения бруска по обрабатываемой поверхности гре­бешки неровностей срезаются и поверхность становится более глад­кой и ровной. В качестве охлаждающей жидкости применяют смесь керосина и веретенного или турбинного масел.

50. «Типизация ТП – такое направление в деле изучения построения технологии, которая заключается в классификации ТП, ДМ и элементов комплексом решения всех задач возникающих при осуществлении процессов». Разделение всех деталей на группы – типы осуществляется таким образом, при котором возможно разработать единый ТП, единый в главных чертах и в тоже время наиболее совершенным, т.к. на его проектирование можно затратить больше средств чем времени. При всей простоте идея типизации сложна в осуществлении. Типизация ТП в пределах одного предприятия, своей номенклатуры эффекта не приносит. Известно, как существенно уменьшаются сроки и затраты на постановку и освоение производственного объекта, если вместе с заданием на его изготовление завод получает директивную документацию. Групповой ТП представляет собой единый ТП, разработанный на комплексную деталь, который содержит все поверхности каждой детали, входящих в эту группу. Три уровня типизации:

1. ТП обработки отдельных поверхностей;

2. ТП обработки сочетания поверхностей (отверстия, торцы, канавки);

3. Полный объем обработки всех поверхностей.

Типизация на каждом уровне начинается с классификации по признакам:

- форма,

- точность обработки,

- размеры,

- допуски,

- материал детали.

Примеры обработки отражены в схемах обработки в определенной последовательности. Эти схемы реализуются таблицами операций и промежуточных допусков, а также с указанием режимов и инструмента. В авиации типизация ТП используется только в крупносерийном производстве: корпусные детали, лопатки турбин, крепеж.

Классификация по Соколовскому предусматривает разделение всех деталей на 15 классов: валы, втулки, диски, рычаги. Т.е. те детали, которые отличаются технологическим и конструкционным подходом. Документация типовых ТП содержит классификатор деталей и типовые процессы обработки, зафиксированные в виде маршрутных и операционных карт. На операционных картах указываются размеры допусков с операционными размерами. Под групповой формой понимается форма характеризуются совместным изготовлением или ремонтом изделий различных конфигураций на специальных рабочих местах. Метод групповой обработки по Митрофанову: по станкам, по видам операций: токарная, револьверная, зубонарезная. Каждая деталь проходит несколько операций и поэтому каждая деталь войдет в несколько групп, которые называются укрупненными. Они разделены по типоразмерам станков методом установки заготовок, типов приспособлений, по точности и качеству поверхности. В данном случае при определении укрупненных групп используют ЭВМ. После уточнения состава группы создают деталь – представитель, т.е. копию.

На чертеже сложные детали добавляют поверхности, имеющие на других деталях группы. Групповые операции должны быть такими, чтобы по ним было можно обрабатывать любую деталь группы без значительных отклонений от общей схемы.

Метод групповой обработки предусматривает обязательное исполнение способа автоматического получения заданных размеров (инструмент, принцип совмещения баз, обеспечение жесткости системы, СПИД). Настройка станка осуществляется для комплексных деталей, что позволяет без существенных переналадок обрабатывающих любую деталь с минимальными затратами при замене института, перенастройке упоров.

Следующий этап проектирования заключается в изготовлении групповой оснастки:

Вывод: 1. Групповой метод обработки повышает во много раз степень серийности, тогда становится выгодным применять более производительные станки и методы обработки. 2. При небольшой программе выпуска в мелкосерийном производстве детали выгодно изготавливать на токарных, токарно-револьверных станках и автоматах с применением инструментальных наладок. 3. Унификация ТП позволяет перенести высопроизводительные методы обработки деталей массового производства в условиях СП и МСП.