Балансировка и досборочная обработка деталей

Балансировка деталей и сборочных единиц. При изготовлении вращающихся деталей (например, валов, маховиков, зубчатых колес, шкивов, дисков турбин и др.) вследствие неоднородности материала, неточности обработки или монтажа возможно несовпадение центра масс деталей или сборочных единиц с их осью вращения или же смещение этой оси относительно геометрической оси вращающейся детали.

В первом случае, когда центр масс детали не лежит на ее оси вращения, имеет место статическая неуравновешенность, а во втором случае, когда ось вращения не совпадает с одной из главных центральных осей инерции, имеет место динамическая неуравновешенность.

Из курса теоретической механики известно, что в результате движения деталей с переменными скоростями на них действуют силы инерции (второй закон Ньютона), вызывающие появление дополнительных динамических нагрузок на элементы соединений и на подшипниковые опоры. Эти нагрузки являются источником дополнительных напряжений, обусловливающих повышенный износ отдельных деталей и сборочных единиц, их колебания и вибрации. Если амплитуда этих колебаний достаточно велика, что имеет место в области, близкой к резонансу, то возникающие при этом напряжения могут вызвать разрушение некоторых наиболее нагруженных деталей и фундамента, на котором установлена машина.

Неуравновешенные в механизме силы инерции через фундамент передаются грунту или промышленному зданию и воздействуют на работающее рядом технологическое оборудование. Вследствие этого может нарушиться технологический процесс и точность его работы. Поэтому все вращающиеся детали, особенно быстроходных машин, в процессе сборки необходимо подвергать уравновешиванию.

Устранение неуравновешенности, возникающей в результате неточностей изготовления, неоднородности материала и нарушения симметричности при сборке деталей на валу, называется балансировкой вращающихся масс. Балансировка является одной из ответственных технологических операций сборки.

В случае статической неуравновешенности при вращении детали с угловой скоростью ω возникает центробежная сила инерции

P_u = ma = mω ²r,

где m – масса детали,

a – нормальное ускорение,

r – смещение центра масс С детали с оси вращения.

ω – угловая скорость

Сила инерции P_u направлена по радиусу от оси вращения. При вращении детали она непрерывно изменяет свое направление и тем самым вызывает колебания и вибрации как самой детали, так и всей машины. Произведение mr является мерой статической неуравновешенности вращающейся детали и называется статическим дисбалансом.

Для статического уравновешивания достаточно поместить в плоскости, перпендикулярной оси вращения детали, противовес массой m_п на расстоянии r_п, который вызовет уравновешивающую силу инерции P_п, равную по величине P_u и противоположно ей направленную, т.е. условием уравновешивания в данном случае будет mr = m_пr_п.

Статическая балансировка, в результате которой смещенный при обработке детали центр масс возвращается на ось вращения, может быть произведена при помощи достаточно простых устройств.

Если деталь, подлежащую балансировке, положить цапфами на две параллельные горизонтальные стальные призмы и предоставить самой себе, то она будет перекатываться по этим призмам до тех пор, пока центр масс не займет наиболее низкое положение, т.е. будет расположен внизу на вертикали, проходящей через ее ось вращения. Длина призм берется такой, чтобы деталь свободно могла делать не менее двух свободных оборотов. Прикрепляя в верхней части детали пробный груз (противовес), можно добиться ее безразличного углового положения на призмах. Противовес затем крепят на определенном при балансировке радиусе. Часто вместо установки противовесов с противоположной стороны удаляют часть металла детали (например, высверливают отверстия). В качестве противовесов иногда используют свинец, который заливают в специально высверленные отверстия. Устранение неуравновешенности путем высверливания отверстий используется, например, при балансировке коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания.

Наиболее часто для статической балансировки применяют приспособление в котором вместо стальных призм применены две пары закаленных стальных роликов, свободно вращающихся в шарикоподшипниках. Процесс балансировки деталей на роликовых приспособлениях осуществляется так же, как и на призмах.

В массовом производстве, например в автотракторной промышленности, для статической балансировки маховиков и шкивов применяют специальные станки, позволяющие определить массу металла и место на детали, откуда этот металл необходимо удалить. На станке имеется сверлильное устройство, позволяющее удалять «лишний» металл в процессе балансировки.

В случае динамической неуравновешенности возникает момент от сил инерции M_u = P_uh, при этом центр масс детали С может находиться на оси вращения. Неуравновешенный момент от сил инерции M_u вызывает в опорах дополнительные реакции R₁ и R₂. С уменьшением расстояния h величина этого момента уменьшается. Поэтому для сравнительно тонких быстровращающихся деталей, длина которых не превышает 2…3 диаметров (маховики, диски, зубчатые колеса и т.п.) применяют лишь статическую балансировку.

Динамическая неуравновешенность не может быть установлена при нахождении детали в состоянии покоя. Динамическую балансировку осуществляют на специальных балансировочных станках, в которых используются колебания неуравновешенных деталей при быстром их вращении.

Балансируемая деталь устанавливается на упругие опоры 2 и 12, связанные с индукционными катушками 6 и 11, расположенными в магнитном поле постоянных магнитов 7 и 10. В обмотках катушек при их движении возникают электрические токи, величина которых пропорциональна амплитудам колебаний опор. Токи из катушек через трансформатор 9 подаются на прибор 8, градуированный в единицах дисбаланса. Вместе с балансируемой деталью через зубчатые колеса 3 и 4 вращается ротор генератора 5, статор которого имеет возможность поворачиваться с фиксацией угла поворота по лимбу. Поворотом статора генератора 5 можно добиться нулевого показания прибора, т.е. отсутствия дисбаланса. При помощи шкалы колеса 3 определяют положение дисбаланса детали. Современные балансировочные станки высокопроизводительны и позволяют балансировать до 60 деталей в час. После балансировки какие-либо виды обработки детали не допускаются.

Многие современные машины работают при очень высоких скоростях. Например, обороты коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания находятся в пределах 2000…5000 об/мин, роторы асинхронных электродвигателей имеют обороты до 3000 об /мин, а скорость вращения валов некоторых центрифуг достигает до 20…30 тыс. об/мин. У таких машин даже незначительные смещения центра масс с оси вращения могут вызвать многократные увеличения нагрузок на подшипники. Рассмотрим пример. Пусть неуравновешенный диск массой 1 кг вращается с частотой вращения n = 3000 мин^-1, смещение центра масс с оси вращения составляет 1 мм, т.е. r = 0, 001 м. В этом случае угловая скорость ω = π n/30 = = π х 3000/30 = 314 сек ^-1, а сила инерции Р_u = mω ²r = 1 х 314² х 0, 001 = 98Н, т.е. превышает силу тяжести диска (9, 8Н) в 10 раз.

Поэтому балансировку вращающихся деталей, особенно быстроходных машин, следует считать одной из основных технологических операций сборки, поскольку даже незначительная неуравновешенность таких деталей недопустима.

Досборочная обработка деталей. Взависимости от типа производства и конструктивных особенностей изделия перед сборочными операциями детали подвергают различным подготовительным и слесарно-пригоночным операциям.

Основными подготовительными операциями, предшествующими сборке, являются очистка деталей и сборочных единиц от следов охлаждающей жидкости, антикоррозионной смазки, стружки и других посторонних частиц. Очистка производится в промывочных баках или в ваннах с комплектом кистей или щеток. Иногда используются механизированные баки с конвейерными устройствами для загрузки и выгрузки деталей. В качестве моющего средства обычно используют водный раствор кальцинированной соды (20 г/л) с добавками мыла (3…10 г/л). После промывки детали просушивают или обдувают сжатым воздухом.

В серийном и массовом производстве применяют специальные моющие машины. В таких машинах детали или сборочные единицы перемещаются с помощью цепного конвейера. Моющие машины бывают одно-, двух- и трехкамерные. В однокамерных машинах детали только промываются. При этом моющие растворы подаются насосом под значительным давлением и интенсивно обмывают детали со всех сторон. Раствор стекает в отстойник и, пройдя через фильтр, снова насосом подается в моющую камеру машины. Температура моющего раствора 60…70^оС, поэтому детали, выйдя из машины, достаточно быстро просушиваются. В двухкамерных машинах в первой камере производится мойка, а во второй – ополаскивание деталей для удаления остатков моющего раствора. Трехкамерные моющие машины снабжаются сушильными камерами.

Мелкие детали, а также детали сложной конфигурации очищают с использованием ультразвука. С этой целью их помещают в резервуар с моющей жидкостью, в которой возбуждают ультразвуковые колебания с частотой около 20 кГц. В качестве моющей жидкости применяют обычно органические растворители (трихлорэтилен или керосин). Для обезжиривания стальных деталей используются водные растворы тринатрийфосфата (30 г/л) с добавками каких-либо поверхностно-активных веществ (мыло, асидол) в количестве около 3 г/л. Температура раствора при очистке: от масла 50^оС, от полировальной пасты 70…80^оС. Продолжительность очистки от 3 до 50 с. Ультразвуком очищают не только открытые участки, но и труднодоступные места (впадины, глубокие отверстия). Источником ультразвуковых колебаний служат специальные установки, работающие на использовании принципа магнитострикционного эффекта. Интенсивность ультразвукового излучения 2…5 Вт/см².

Внутренние поверхности корпусных деталей перед сборкой очищают от остатков формовочных материалов ручными или приводными стальными щетками или пескоструйной обработкой с последующей обдувкой сжатым воздухом из специальных наконечников. Обдувка сжатым воздухом эффективна для удаления посторонних частиц из труднодоступных мест (глухие отверстия, полости водяных рубашек) и обеспечивает быстрое просушивание деталей после мойки.

Перед сборкой некоторые детали комплектуют по размерным группам и по массе (например, поршни двигателей внутреннего сгорания).

В индивидуальном и мелкосерийном производстве иногда возникает необходимость выполнения различных слесарно-пригоночных работ. Слесарно-пригоночными работами обеспечивают требуемое качество сопряжений при сборке, если использование других методов нецелесообразно. Этими работами устраняют иногда погрешности механической обработки или же заменяют часть станочных операций, выполнение которых по тем или иным причинам затруднительно.

Основными слесарно-пригоночными операциями являются шабрение, опиливание и зачистка, притирка и полирование.

Шабрение применяют для точного сопряжения и плотного прилегания деталей, а также для обеспечения герметичности соединения. Достаточно часто шабрением добиваются более полного прилегания поверхностей в подшипниках скольжения (для увеличения площади фактического контакта поверхностей). Иногда применяется декоративное шабрение для улучшения внешнего вида изделия. Этот процесс достаточно малопроизводителен и трудоемок, поэтому по возможности его заменяют шлифованием и тонким растачиванием. В качестве инструмента применяются ручные шаберы или специальные головки с приводом от гибкого вала.

Опиливание и зачистку производят в основном для пригонки сопрягаемых поверхностей деталей, снятия заусенцев и неровностей, устранения неточности форм, размеров и относительного расположения поверхностей соединяемых деталей. Точность опиливания 0, 01…0, 05 мм, снимаемый припуск 0, 1…0, 5 мм. Для больших открытых поверхностей в качестве средств механизации используют переносные машины с абразивным кругом, для небольших деталей наиболее часто применяются установки с гибким валом, работающие напильником или абразивным кругом.

Притирку применяют для получения плотного или герметичного соединения сопрягаемых деталей. Притирку производят вручную или на специальных притирочных станках. Притирают, например, клапаны двигателей внутреннего сгорания, плунжерные пары топливной аппаратуры и др. Между притираемыми поверхностями помещают какую-либо абразивную пасту или абразивный порошок в масле. Припуск на притирку составляет 0, 01…0, 02 мм.

Полирование при слесарно-пригоночных работах устраняет царапины и следы от предшествующей обработки, уменьшает шероховатость поверхности. Для полирования используются специальные станки, работающие мягкими полировальными кругами (обычно войлочными) с применением различных полировальных паст. Иногда используют деревянные или металлические жимки, в которые закладывают сукно, кожу или замшу, предварительно смазанные тонкими полирующими порошками.

В некоторых случаях после сборки и выверки положения сопряженных деталей возникает необходимость сверления отверстий по месту в нескольких деталях, например, отверстий под контрольные штифты. Иногда отверстия сверлят в труднодоступных местах, а также для устранения выявленных дефектов путем установки пробок или заглушек. Для получения более точных отверстий полученные после сверления отверстия развертывают по месту. Иногда производят развертывание отверстий во втулках после их запрессовки, а также развертывание в линию для обеспечения соосности у нескольких собранных деталей.

При необходимости производят нарезание внутренней резьбы в отверстиях, просверленных при сборке по месту, а также в отверстиях для установки пробок при закрытии мест дефектов.

 

Составление схемы сборки

Качество сборочных работ, в значительной степени определяющих надежность и долговечность изделия, во многом зависит от схемы его сборки. Для экономичного изготовления изделия важно разработать наиболее простую и рациональную технологическую схему его общей и узловой сборки. Такая схема отражает структуру и последовательность комплектования изделия и его составных частей.

Для разработки технологического процесса сборки машины необходимо иметь следующие исходные данные: сборочные чертежи узлов и машины в целом; спецификацию деталей и узлов, поступающих на сборку; производственную программу выпуска, а также технические условия на приемку и испытание отдельных узлов и изделия в целом.

Кроме базовой необходимо располагать также различной справочной и нормативной информацией. В частности, необходимо иметь каталоги и паспорта по сборочному оборудованию и технологической оснастке, альбомы сборочных приспособлений и инструмента, нормативы времени на слесарно-сборочные работы. В серийном и массовом производстве необходимо также располагать образцом собираемого изделия и сведениями о производстве, на котором предполагается его изготавливать.

В технических условиях на сборку должны быть указаны сведения о точности сборки, о моментах затяжки резьбовых соединений, плотности и герметичности сопряжений, данные о балансировке вращающихся частей (валов, зубчатых колес, маховиков и др.), а также могут быть указаны методы промежуточного и окончательного контроля изделия.

В спецификации деталей и узлов, поступающих на сборку, указывают их наименование, номер, количество на одно изделие, а также цех, откуда они поступают на сборку.

Технологический процесс сборки обычно разрабатывают поэтапно.

1. Вначале с учетом сложности машины и заданной программы выпуска устанавливают целесообразную организационную форму сборки и определяют ее такт и ритм.

2. Далее производят размерный анализ конструкций собираемых изделий, выполняют расчеты размерных цепей и устанавливают наиболее рациональные методы достижения заданной точности сборки (полная, неполная или групповая взаимозаменяемость, регулировка и пригонка).

3. Определяют целесообразную в данных условиях степень дифференциации или концентрации сборочных операций и распределение видов работ для каждого рабочего места.

4. Устанавливают последовательность соединения всех сборочных единиц и деталей изделия и составляют технологические схемы узловой и общей сборки.

5. Выбирают наиболее производительные и технически обоснованные способы сборки, способы контроля и испытаний.

6. Разрабатывают (или выбирают) необходимое технологическое оборудование и оснастку: приспособления, режущий, монтажный и контрольно-измерительный инструмент.

7. Производят техническое нормирование сборочных работ и определяют ориентировочную трудоемкость сборки машины.

8. В завершение всех работ разрабатывают технологическую планировку сборочного производства и оформляют технологическую документацию на сборку.

При расчленении изделия на составные элементы необходимо учитывать следующее. Конструкция сборочной единицы должна обеспечивать возможность компоновки из стандартных и унифицированных частей. Сборочную единицу не следует расчленять в процессе сборки, транспортирования и монтажа. Сборочная единица должна состоять из небольшого числа деталей и сопряжений, что упрощает организацию сборочных работ. Компоновка сборочной единицы должна обеспечивать общую сборку без промежуточной разборки и повторных сборок составных частей. Компоновка сборочной единицы должна обеспечивать удобный доступ к местам, требующим контроля, регулировки и проведения других работ в период эксплуатации и технического обслуживания. Изделие на составные части следует расчленять так, чтобы его конструкция позволяла осуществлять сборку с наибольшим числом сборочных единиц.

Передача на общую сборку отдельных деталей нежелательна, за исключением базовых деталей и крепежа. Поэтому на общую сборку должны подаваться в возможно большем количестве предварительно скомплектованные сборочные единицы и в возможно меньшем количестве отдельные детали. Общая сборка должна быть максимально освобождена от выполнения мелких сборочных операций и различных вспомогательных работ.

Таким образом, последовательность сборки в основном определяется конструкцией изделия, компоновкой деталей и методами достижения требуемой точности. При этом в процессе сборки предшествующие операции не должны затруднять выполнение последующих. После операций, содержащих регулировочные или пригоночные работы, необходимо предусмотреть контрольные операции. В каждой размерной цепи сборку необходимо завершать установкой тех элементов соединения, которые образуют ее замыкающее звено. Если изделие имеет несколько размерных цепей, то сборку начинают с наиболее сложной и ответственной цепи. Для поточной сборки разбивка процесса на операции должна осуществляться с учетом такта сборки.

Технологическую схему сборки строят в следующей последовательности.

На схеме процесс сборки изображается горизонтальной линией, которая проводится от базовой детали или базовой сборочной единицы к собираемому изделию в сборе. Выше этой линии в порядке последовательности сборки прямоугольниками обозначают все детали, входящие непосредственно в изделие, а ниже – сборочные единицы.

Схемы сборки сборочных единиц могут строиться как отдельно, так и непосредственно на общей схеме, развивая ее в нижней части схемы (под линией).

Технологические схемы сборки сопровождаются надписями-сносками, поясняющими характер сборочных соединений и выполняемый при сборке вид контроля (например, «запрессовать», «сварить», «расклепать», «проверить на биение» и т.п.).

Следует заметить, что технологические схемы сборки одного и того же изделия можно разрабатывать в нескольких вариантах, отличающихся как по структуре, так и по последовательности выполнения сборочных операций. Число вариантов тем больше, чем сложнее собираемое изделие.

Содержание и объем сборочной операции устанавливают так, чтобы на каждом рабочем месте выполнялась однородная по своему характеру и технологически законченная работа. Это способствует более высокой специализации сборщиков, повышению производительности их труда и лучшему использованию технологического оборудования и оснастки.

В поточном производстве содержание операции должно быть таким, чтобы ее длительность была примерно равна или кратна такту сборки. При этом на данном этапе длительность операции определяется укрупнено по нормативам с последующей корректировкой и уточнением.

Наиболее оптимальный вариант технологической схемы сборки выбирают с учетом трудоемкости и себестоимости сборки, требуемого количества слесарей-сборщиков, производительности процесса при заданном масштабе выпуска изделий, с учетом коэффициента загрузки рабочего места и с учетом других экономических показателей.

Составление технологических схем сборки целесообразно при разработке сборочных процессов для любого типа производства, поскольку такие схемы значительно упрощают процессы сборки и облегчают оценку конструкции изделия на технологичность.

Параллельно с разработкой технологического процесса сборки проектируют необходимое технологическое оборудование и оснастку: сборочные и испытательные стенды, приспособления, специальный рабочий и контрольно-измерительный инструмент, подъемно-транспортное оборудование и др.

Технологическая документация сборочных процессов включает сборочные чертежи и технологические схемы узловой и общей сборки. В сборочной маршрутной карте приводится перечень сборочных операций с указанием данных об оборудовании и оснастке, норм времени, разряда работы и расчетных норм времени по технологическим переходам.

 

Контроль качества сборки

Наиболее важным качественным показателем выполнения сборочных операций является состояние зазоров и натягов в соединениях собранных деталей и сборочных единиц изделия. При этом процесс сборки необходимо обеспечить с незначительным объемом пригоночных работ или без них.

Главным требованием при сборке соединений механизмов и машин является обеспечение во всех подвижных соединениях заданного зазора по всей площади сопрягаемых поверхностей, а в неподвижных соединениях – необходимого натяга, обеспечивающего равномерное распределение напряжений в охватывающей и охватываемой деталях.

Требуемый зазор обеспечивается точностью изготовления деталей и обычно контролируется при сборке с помощью щупов или свинцовой проволоки. Свинцовую проволоку диаметром 0, 2…0, 3 мм укладывают между соединяемыми деталями, а после разборки собранных деталей по толщине смятой проволоки судят о величине зазора в любом месте соединения.

Степень натяга запрессованных деталей определяется разностью диаметров обработанных с заданной степенью точности вала и отверстия. Запрессовку можно проверить испытанием ее на герметичность под общим давлением. Качество запрессовки деталей можно определить также ультразвуковым методом.

Контроль качества сборки всех наиболее сложных и ответственных соединений считается обязательным. Менее ответственные соединения подвергаются выборочному контролю. В процессе контроля отдельных соединений и узлов широко используются различные приспособления, которые упрощают выполнение контрольных операций, повышают точность проверки и уменьшают время, необходимое на контроль.

Качество сборки изделия характеризуется главным образом качеством сборки его составных частей: неподвижных разъемных и неразъемных соединений, типовых сборочных единиц машин и механизмов.

Контроль качества неподвижных разъемных соединений предусматривает обеспечение надежного закрепления деталей резьбовых соединений, шпонок, шлицев и штифтов. Затяжку резьбовых соединений проверяют предельными и динамометрическими ключами. В шпоночных соединениях щупом проверяют зазор между шпонкой и ступицей в радиальном направлении. В шлицевых соединениях контролируют соосность соединяемых деталей и зазор между зубьями. В штифтовых соединениях проверяют соосность отверстий под штифт в соединяемых деталях и их диаметр.

При сборке сборочных единиц типа цилиндр-поршень щупом проверяют зазоры между поршнем и гильзой. При нормальном зазоре усилие, требуемое для введения щупа, устанавливают опытным путем. На световом приборе иногда проверяют плотность прилегания колец к стенкам цилиндра.

Качество сборки трубопроводов проверяют сжатым воздухом и мыльной пеной, а также жидкостями под давлением.

После проверки правильности соединений деталей собранные узлы, механизмы и машины подлежат регулированию и испытанию. Регулированием устанавливают надлежащее взаимодействие частей и согласованность работы отдельных механизмов. Испытание не относится к сборочному процессу, однако в процессе испытаний можно установить основные эксплуатационные характеристики собранной и отрегулированной машины.

В зависимости от вида и назначения машины, а также масштабов выпуска испытания проводят на холостом ходу и под нагрузкой. Испытания на холостом ходу проводят с целью приработки трущихся поверхностей деталей и проверки правильности взаимодействия движущихся частей машины.

Для испытаний сборочные единицы устанавливают в соответствующие приспособления, а механизмы (агрегаты) и машины – на испытательные стенды. В ходе испытаний наблюдают за состоянием узлов трения (подшипников качения и скольжения, направляющих, зубчатых зацеплений и т.п.), за согласованностью действий частей и механизмов. При этом выявляют эксплуатационные характеристики машины и проверяют разогрев подшипников и зубчатых передач, шум, вибрацию и др. Испытания под нагрузкой проводят на различных режимах. В ходе испытаний под нагрузкой выявляют качество работы машины в производственных условиях, поэтому для машины создают условия, близкие к условиям эксплуатации.

Результаты испытаний заносят в журнал. При обнаружении каких-либо неисправностей или дефектов их исправляют и изделие подвергают повторным испытаниям.

 

Пути повышения производительности станочных операций

Абсолютная производительность

Средняя величина мощности Nm, целесообразно используемой на осуществление формообразования Nри вспомогательные эле-менты операции Nв, кВт,

где N_P и Nв — мощности, затрачиваемые, соответственно, на резание

и на вспомогательные элементы операции, кВт;

Pр и Pв— силы, Н,

минимально необходимые для каждого из n формообразующих переходов операции и вспомогательных элементов операции;

v_P и v_в — средняя скорость формообразующих переходов и вспомога-тельных движений, м/мин;

t₀ и t_в— продолжительность каждого формообразующего перехода и вспомогательных элементов операции, мин.

Мощность N_m возрастает по мере совершенствования станков и режущих инструментов. Мощность, используемая на осуществление формообразования в тяжелых станках и автоматизированных станочных линиях, достигает ≥ 100 кВт на одного обслуживающего рабочего. Этот показатель, по нашему мнению, характеризует в большей мере энергетическую вооруженность рабочего, обслуживающего станок, а также энергетические возможности станка при данном способе формообразования детали.

 

Производительность резания

Производительностью резания называется среднее количество материала (стружки), снимаемого в единицу времени рабочего цикла в весовых или объемных единицах:

где W_P— объем стружки, снимаемый в единицу времени, см3/мин;

γ — плотность обрабатываемого материала, г/см3;

b_n— длина об-разующей при формообразовании, мм;

t_n — глубина резания, мм;

v_n — средняя скорость формообразующего движения вдоль направляющей, м/мин;

l_n — длина направляющей (длина снятого слоя),

мм;

t₀— время формообразования, мин.

 

G_Р и W_Р возрастают по мере конструктивного развития и совер-шенствования металлорежущих станков и режущих инструментов.

За последние 50 лет этот показатель увеличился у некоторых типов токарных многорезцовых станков в несколько раз. Тяжелые токарные и строгальные станки снимают стальной стружки массой до 30 кг/мин и более.

Этот показатель характеризует производительность станка безотносительно к технологической операции, выполняемой на станке. Не следует забывать, что металлорежущий станок — рабочая машина, предназначенная для обработки деталей машин, а не для производства стружки. Одно из прогрессивных направлений развития технологии машиностроения — снижение припусков на заготовках и их более равномерное распределение по поверхностям заготовки — способствует снижению этого показателя вследствие возрастания роли и объема финишных операций.

На этих операциях величина припуска, объем и масса металла, превращаемого в стружку, по сравнению с размерами и массой детали невелики.

В ряде случаев этот показатель не используется. Например, для общей характеристики производительности станков, на которых применяются электроискровой, электроимпульсный, электрохимический, анодно-механический и другие методы обработки, а также станков, предназначающихся для черновых, обдирочных операций; станков тяжелого типа, используемых в единичном и серийном производстве в тяжелом машиностроении.

 

Производительность формообразования

Это средняя величина площади поверхности, обрабатываемой на станке в единицу времени:

 

где F_ф зависит от размера, требуемой шероховатости поверхности изделия, размеров станка и размеров применяемого режущего инструмента. На современных станках при обработке инструментом из твердого сплава F_ф достигает более 5000 см²/мин.

При сложной конструкции обрабатываемой детали, вызывающей повышенную по сравнению с основным временем затрату вспомогательного времени на установку заготовки и снятие дета-ли со станка, при малых b_n и l_n этот показатель может оказаться низким при довольно высокой штучной производительности.

Не отрицая важности и полезности использования приведенных выше показателей при решении задач, связанных с определением пропускной способности рабочей машины — станка, выбором ее кинематической схемы, мощности двигателей и конструкции, следует подчеркнуть, что производительность станка на данной операции в среднем машиностроении может быть наиболее конкрет-но определена количеством продукции, обрабатываемой в единицу времени.

Работников производства (технологов, нормировщиков, экономистов и других) интересует в первую очередь штучная производительность станка при заданных технологических условиях обработки, т.е. производительность на данной технологической операции.

Выражение «производительность станка» безотносительно к технологической операции, выполняемой станком, неконкретно и во многих отношениях не имеет смысла, так как производительность можно определить в том случае, когда на станке выполняется определенная операция, т.е. обрабатывается определенная продукция.

 

Штучная производительность станка на данной операции

Величина, обратная времени, затрачиваемому на обработку единицы продукции, т.е. на обработку одной детали, может быть определена в массовом или в серийном (а также единичном) производстве следующим образом

где t_ш и t_шк— штучное или штучно-калькуляционное время обработки детали, мин.

Простота и важность этого показателя несомненны. Штучная производительность должна быть максимальной для данных условий обработки. Она обратно пропорциональна времени, затрачиваемому на обработку одной детали на данном станке.

Если q_P и ω _P, соответственно, масса и объем стружки (припуска), кг и см₃, снимаемой с данной детали, то штучная производительность и производительность резания будут связаны следующим образом:

Обозначая через Σ f_Ф площадь заготовки, см₂, обрабатываемую на станке, получим штучную производительность, выраженную через производительность формообразования:

Если обозначить через l_{n н} — длину пути каждого из n режущих инструментов в обрабатываемом материале, мм;

v_н — скорость каждого из несовмещенных во времени формообразующих движений, м/мм;

 

l_m и v_m— то же, для каждого из вспомогательных движений, то

Следует отметить общую тенденцию этих показателей. С уменьшением размеров станка или обрабатываемой заготовки П_шт повышается, N_m, G_P, W_P и F_ф понижаются. Степень понижения показателей при этом разная: N_m понижается в большей степени, G_P и W_P — в меньшей, Fф

— еще в меньшей.

 

Производительность технологическая, теоретическая, реальная и фактическая

Следует различать штучную производительность: а) технологическую, б) теоретическую, в) реальную и г) фактическую.

Технологической производительностью называется количество заготовок, которые могли быть обработаны на станке в единицу времени, если бы отсутствовали затраты времени на холостые хода и вспомогательные элементы операции (t_в= 0), т.е. если бы рабочий процесс на станке осуществлялся непрерывно.

Технологическая производительность, таким образом, определяется только затратами на непосредственную обработку изделия:

П = 1/t₀

Теоретической производительностью называется количество изделий, обрабатываемых станком в единицу времени при непрерывной работе, при отсутствии простоев станка в течение смены, т.е. при отсутствии внецикловых затрат времени:

 

Т_ц - время цикла.

Для каждой группы станков рабочий цикл имеет различное значение. При Т_ц> t₀, что имеет место во многих случаях, П> П_m.

Для однопозиционного станка периодического действия теоретическая производительность:

или

— коэффициент основного времени, т.е. отношение основного (технологического) времени к времени цикла. Этот коэффициент называют также коэффициентом непрерывности фомообразования.

Очевидно, что K₀≤ 1. Для современных металлорежущих станков K₀= 0, 4... 0, 95. На станках с непрерывным процессом обработки K₀= 1.

График на рис. 19.14 дает возможность определить, насколько возрастает производительность при снижении основного (машинного) времени при определенной величине коэффициента K₀

⇐ Предыдущая12345678910

Поделиться:

Популярное:

1. Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства деталей машин.
2. Влияние на усталостную прочность состояния поверхности и размеров деталей
3. Вопрос № 1. Прием, обработка и выдача почтовых отправлений с уведомлением о вручении.
4. Вопрос № 1. Прием, обработка, пересылка и выдача простых писем и бандеролей на станции ФПС.
5. Высшие функции и обработка информации
6. Деталей и блоков аппаратов ингаляционного наркоза и ИВЛ
7. Для деталей ступенчатых валов
8. Заполнение и обработка опросника «Пословицы»
9. Изготовление деталей холодной объемной штамповкой
10. Изучение отобранной рекомендованной литературы, сбор и аналитическая обработка фактического материала
11. ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ ДЕТАЛЕЙ КОНСТРУКЦИЙ