Файл: Курсовая работа (курсовой проект) по учебному курсу Технология машиностроения Вариант 1 (при наличии).docx

4. Проектирование маршрута и плана обработки

4.1Выбор типового технологического процесса

При разработке технологического процесса изготовления любой детали в машиностроительном производстве возникает задача – выбрать из нескольких вариантов разработки один, обеспечивающий наиболее экономичное решение. Поэтому с целью экономии труда и времени технологической подготовки производства необходимо использовать типовые процессы обработки деталей и типовых поверхностей деталей. Типовой технологический процесс обработки червяков и колес червячных передач состоит из следующих основных этапов:

1. 
   Обработка заготовки резанием для получения необходимых геометрических форм, а также основных базовых поверхностей.
   
2. 
   Повторная обработка резанием и дополнительное формообразование детали.
   
3. 
   Черновое зубонарезание для червяков и колес.
   
4. 
   Термическая обработка.
   
5. 
   Обработка монтажных и базовых поверхностей после термической обработки.
   
6. 
   Окончательная обработка и отделка зубьев червяков после термической обработки.
   

Кроме получения точных размеров и формы червяка и червячного колеса в делительной передаче необходимо, чтобы технологический процесс их изготовления обеспечивал длительное сохранение полученных размеров и формы. Эта задача решается в результате придания материалам червяка и колеса нужной структуры, твердости и равновесия внутренних напряжений, соответствующими способами получения заготовок, режимами термической обработки и распределением съема припусков между последовательными операциями механической обработки. Соответственно в технологический процесс необходимо включить металлографический контроль заготовок, определение твердости и проверка отсутствия трещин.

Таким образом, учитывая особенности изготовления, укрупненный технологический маршрут обработки делительного червяка из цементуемой стали выглядит следующим образом:

• 
  ковка заготовки;
  
• 
  отжиг поковки;
  
• 
  черновое обтачивание поковки;
  
• 
  высокий отпуск;
  
• 
  предварительная механическая обработка;
  
• 
  высокий отпуск;
  
• 
  цементация;
  
• 
  нормализация и высокий отпуск;
  
• 
  промежуточная механическая обработка для снятия цементационного слоя;
  
• 
  закалка и низкий отпуск;
  
• 
  первое получистовое шлифование;
  
• 
  стабилизирующий отпуск;
  
• 
  второе получистовое шлифование;
  
• 
  стабилизирующее старение;
  
• 
  окончательное шлифование.
  

---

Схема распределения припусков по различным операциям в процессе механической обработки витков делительного червяка показана на рис.1.

Предварительная механическая обработка заканчивается шлифованием витков (рис.1) для выравнивания припуска и толщины цементованного слоя. При предварительном точении снимается припуск 1,0–1,5 мм по толщине витка, а при предварительном шлифовании – 0,15- 0,20 мм. При первом получистовом шлифовании витков снимается наибольший припуск (55-60%) для устранения деформаций и черноты поверхности, полученных при термической обработке. Для обеспечения одинаковой толщины цементованного слоя необходимо уделять особое внимание равномерности съема припуска с обеих сторон витка. Уже на этом этапе осуществляется согласование толщины витка червяка с толщиной витка шевера.



Рис.4.1 Распределение припусков при обработке однозаходного червяка по операциям:

1 – черновая прорезка; 2 – предварительная проточка; 3 – предварительное шлифование;

4 – 1-ое получистовое шлифование; 5 - 2-ое получистовое; 6 – чистовое шлифование

Достигаемая точность обработки червяка определяется в основном последними операциями шлифования профиля. Второе получистовое шлифование производится уже с высокой точностью на червячно- или резьбошлифовальных станках классов точности А и С, причем используется станок, на котором шлифовался шевер, предназначенный для нарезания колеса, сопрягаемого с данным червяком (соблюдаются условия идентичности их винтовых поверхностей). Наиболее подходят для этой цели станки мод. 5822 и МВ-107. При чистовом шлифовании витков обеспечивают требуемую чертежом шероховатость поверхности, толщину витка и идентичность винтовой поверхности с режущей поверхностью шевера. При этом снимается припуск по толщине, равный 0,10-0,15 мм, причем за номинал принимается фактическая толщина витка шевера, уменьшенная на величину бокового зазора в паре.

Центровые отверстия червяка являются постоянными технологическими и измерительными базами. Поэтому после каждой операции термической обработки производится их восстановление притиркой чугунными или твердосплавными притирами на токарных станках или шлифованием на специальных станках. Требования к шероховатости, прилеганию центровых отверстий и величины биения базовой поверхности после соответствующего этапа механической обработки приведены в таблице 1.7.

---

Таблица 1.7

Операция, для которой подготовляется центровое отверстие	Площадь пятна контакта в %	Ra, мкм	Биение базовой поверхности в мм
Предварительное точение................ Предварительное шлифование........ Промежуточное точение.................. 1-ое получистовое шлифование....... 2-ое получистовое шлифование....... Чистовое шлифование......................	50-60 50-60 60 80 90 100	12,5 6,3 3,2 1,6 0,8 0,4	0,050-0,060 0,020-0,025 0,020-0,025 0,012-0,016 0,008-0,01 0,0025-0,006

Наша деталь отличается от детали, типовой маршрут изготовления которой рассмотрен выше. Рассмотрим отличия:

1. 
   Операция 2-ого получистового шлифования поверхности червяка и стабилизирующее старение исключается из процесса обработки, поскольку данная операция производится для делительных червяков 3-4-ой степени точности. В данном случае для обеспечения выполнения требований к качеству поверхностного слоя червяка достаточно одной операции получистового шлифования.
   
2. 
   Для обеспечения требований к базовым поверхностям операцию получистового шлифования можно исключить, так как применяется средство активного контроля (двухконтактная скоба) при круглом врезном шлифовании. Данное следящее устройство обеспечит контроль шлифуемого размера непосредственно во время обработки и позволит сократить время обработки базовых поверхностей и количество операций шлифования.
   
3. 
   Операцию нарезания наружной резьбы (резьбонарезная операция) необходимо выполнить до закалки детали.
   

Технологический маршрут обработки делительного червяка полностью представлен в п.1.3.6 пояснительной записки.

4.2 Особенности обработки деталей на станках с ЧПУ

Так как деталь “Вал червячный” предназначена для передачи крутящего момента в делительной цепи коробки передач зубообрабатывающего станка, следовательно, к ней предъявляются высокие требования по точности и шероховатости поверхности (подробнее см. раздел 1.1.5). Кроме того, предполагается выпускать 1000 деталей в год (среднесерийное производство). В данном случае применение универсального оборудования нецелесообразно, так как при среднесерийном производстве обработку ведут на предварительно настроенных станках, количество обрабатываемых поверхностей на одной операции (токарный станок) ограничивается четырьмя (2 цилиндра и 2 торца). Ко всему прочему, универсальные станки могут не дать требуемой точности. В результате для обработки детали понадобится большое количество универсальных станков, следовательно, большое число рабочих, наладчиков и т. д. Все эти проблемы будут устранены путем применения оборудования с ЧПУ. Несмотря на более высокую стоимость, данные станки при применении соответствующего инструмента, режимов резания и правильной технологии обладают высокой производительностью и позволяют получить большую точность. Поэтому токарные операции будут выполняться на станках с ЧПУ. Приведем некоторые аспекты и особенности обработки на станках с ЧПУ [10].

---

Проектирование токарной операции явля­ется частью более общей задачи разработки технологического процесса изготовления дета­ли. Необходимо знать не только, в каком виде заготовка поступает на токарную операцию, но и какова должна быть ее точ­ность после обработки. Технологическую раз­работку токарной операции на станках с ЧПУ начинают с составления эскиза заготовки в том виде, который она принимает после предшествующей обработки с указанием всех размеров и технических требований. Рекомендуется на эскизе тонкими линиями показать контур детали, получаемый после обработки, с указанием до­пустимых отклонений и качества поверхности.

Несмотря на то, что перед разработкой технологических процессов проводится анализ технологичности детали, при проектировании токарной операции на станках с ЧПУ рекомен­дуется дополнительно проанализировать ее технологичность. При этом обращается внима­ние на унификацию элементов детали, упро­щение геометрической формы, обеспечение жесткости при обработке.

При применении станков с ЧПУ необхо­димо наиболее полно использовать технологи­ческие возможности этого оборудования. Для каждого станка имеется определенный ком­плект инструмента. Следует проверить воз­можность обработки детали с его применени­ем. В случае необходимости разрабатывают предложения по изменению конструкции детали.

Наибольший эффект достигается при ис­пользовании станков с ЧПУ для решения наи­более сложных технологических задач, напри­мер для обработки деталей сложного профиля, в случае высокой концентрации переходов обработки, исключения слесарных работ и сложных приспособлений. На станках с ЧПУ нецелесообразно обрабатывать детали с чис­лом ступеней меньше трех и детали, время установки и выверки которых велико. Станок с ЧПУ должен быть занят обработкой деталей одного наименования в год в течение 10 - 25 ч. На токарных станках с ЧПУ последова­тельность переходов обработки следующая:

а) предварительная (черновая) обработка основных участков поверхностей детали: подрезка торцов, центрирование перед сверлением отверстий диаметром до 20 мм, сверление (если используются два сверла, то вначале сверлом большего диаметра), рассверливание отверстий, точение (получистовая обработка) наружных поверхностей, а затем растачивание внутренних поверхностей;

б) обработка дополнительных участков поверхностей детали (кроме канавок для выхода шлифовального круга, резьбы и т.п.); в тех случаях, когда черновая и чистовая обработки внутренних поверхностей проводятся одним резцом, все дополнительные участки обрабатывают после чистовой обработки;

---

в) окончательная (чистовая) обработка основных участков поверхности детали, сначала внутренних, потом наружных;

г) обработка дополнительных участков поверхностей детали, не требующих черновой обработки: сначала в отверстиях или на торцах, затем на наружной поверхности.

Обработка на токарных станках с ЧПУ характеризуется следующей точностью. Одно­кратная обработка поверхности обеспечивает точность 12-13-го квалитета и параметр шеро­ховатости поверхности Rа 3,2 мкм. Радиус при вершине резца при этом назначают по наи­меньшему радиусу галтели на детали; в других случаях галтель выполняют по программе. При более высоких требованиях к качеству поверх­ности (Rа менее 1,6 мкм) на последнем чисто­вом переходе уменьшают подачу и увеличива­ют частоту вращения. При более высоких тре­бованиях к точности (7- 9-го квалитета) окон­чательную обработку осуществляют чистовым резцом с коррекцией на размер. Для обеспечения высокой точности размеров при чистовой обработке резец устанавливают в такой плос­кости, чтобы погрешность позиционирования револьверной головки не влияла на точность размера обрабатываемой поверхности.

Черновую обработку со снятием напуска проводят по-разному: если перепад диаметров ступеней больше длины ступени, то обработку ведут с поперечной подачей (в противном слу­чае - с продольной подачей). Современные системы ЧПУ позволяют вести эту обработку по постоянному циклу. При составлении про­граммы задают исходный и требуемый контур. Система ЧПУ автоматически формирует управляющие команды для выполнения обра­ботки. Схемы перемещения инструментов при обработке основных участков поверхности приведены на рис. 18 – 20 [10]. Обычно эти участки обрабатывают черновыми, а затем чистовыми резцами.

На станках с ЧПУ фаски, канавки для вы­хода инструмента обрабатывают, как указано выше, или тогда, когда это наиболее целесооб­разно применительно к стойкости инструмента и производительности обработки. При этом учитывают, что работа вершины резца при врезании улучшается, если снята фаска. Если обработка начинается со снятия фасок, то дета­ли будут без заусенцев (по этой же причине канавки выполняют нередко после чистового перехода). Фаски целесообразно снимать сере­диной режущего лезвия инструмента.

Для уменьшения трудоемкости програм­мирования канавки сложной формы обрабаты­вают по типовой программе резцами за не­сколько переходов.

---