книги / Точность обработки и режимы резания

Т5КЮ. Значения коэффициентов Ср, С„, kv, kp и показателей степеней х р, у р, т взяты по нормативам. Линии жесткости и точ­

ности построены для случая обработки детали в центрах острым

с заданной точностью'обработки. Например, при точении детали диаметром 100 мм и /ДОп = 0,05 мм в III квадранте на линии точ­ ности находим точку А, а в IV квадранте для глубины резания 1 = 4 мм определяем в точке В подачу s = 0,3 мм/об. Во II квад­

ранте находим точку С, соответствующую подаче s = 0,3 мм/об,

и для других видов обработки — фрезерования зубонарезания, строгания.

При проведении на циклограммах линий точности необходи­ мо исходить из наименьшей жесткости узлов системы СПИД. При фрезеровании и зубонарезании наиболее слабым звеном си­ стемы СПИД являются рабочие и инструментальные оправки. Поэтому при обработке зубьев методом копирования модульны­ ми фрезами и обкатки червячными фрезами и долбяками целе­ сообразно пользоваться формулами, устанавливающими зави­ симость сил резания от жесткости системы СПИД, и погрешно­ сти обработки по высоте зуба.

Наряду с рассмотренным графо-аналитическим' методом определения режимов резания с учетом заданной точности об­ работки заслуживает внимания графо-аналитический метод по­ строения математической модели процесса резания металлов

иее анализ для определения рациональных режимов резания

[7].Сущность этого метода состоит в том, что графически изоб­ ражается математическая модель оптимальных режимов реза­ ния с учетом принятых ограничений по технологическим и организационно-производственным показателям. Как и в рассмот­ ренном ранее случае построения циклограмм, необходимо пред­ варительно составить уравнения для основных показателей дан­ ного технологического процесса по скорости резания, эффектив­ ной мощности, кинематике станка, допускаемым усилиям реза­ ния с учетом жесткости системы СПИД и заданной точностиобработки. Затем в логарифмических координатах на плоскости ху приводят прямые линии, соответствующие взятым уравне­

ниям и ограничениям. Методику преобразования уравнений мож­ но проиллюстрировать на примере преобразования неравенства

В результате построения линейных функций получим/ граничные прямые, которые, пересекаясь между собой, на, плоскости образуют замкнутый многоугольник. Этот многоуголь­

8 ограничение по допускаемым силам резания, жесткости,

системы СПИД и заданной точности. Например, для случая за­ крепления заготовки в центрах

kEdf д

<

c/ z b'-tbsr + TGr.+TrJM

4.О РАСЧЕТЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ С ПОМОЩЬЮ ЭВМ

Впоследнее время в машиностроении при нормировании труда и расчете режимов резания все шире стали применяться элект­

ронно-вычислительные машины (ЭВМ). С помощью таких ма­ шин за короткое время получают необходимое количество техни­ чески обоснованных норм. Эффект от использования ЭВМ за­ ключается в максимальном сокращении времени при нормиро­ вании труда и выборе оптимальных режимов резания, особенно в случае большой исходной информации. Чем полнее составле­ ны алгоритмы и коды исходной и выходной информации для со­ ответствующего технологического процесса, тем точнее будут определены с помощью ЭВМ режимы обработки. Правильность алгоритма определяется совпадением результатов расчетов, по­ лученных по алгоритму и справочнику.

Полнота и точность информации о технологическом процессе являются необходимым условием как при ручном, так и при ма­ шинном нормировании режимов резания. В связи с этим техно­ логи должны строго соблюдать правила заполнения операцион­ ных карт для всей необходимой исходной информации. В про­ тивном случае, ошибки и неточности в составлении рабочей про­ граммы на тот или иной технологический процесс, вводимой в запоминающее устройство ЭВМ, соответственно отразятся на качестве обработки деталей.

Программирование проходит в основном следующие этапы: на первом этапе программистом излучается алгоритм на дан­ ный технологический процесс; на втором этапе составляется ра­ бочая программа; объем программы зависит от конструкции ЭВМ и от алгоритмов, которые могут значительно изменяться при их конкретизации; на третьем этапе для отладки програм­ мы составляются тесты (примеры); по ним вручную просчиты­ ваются режимы резания и нормы времени по всем условиям ал­

горитма.

Результаты расчетов на ЭЦВМ «Раздан-2» и по формуле оказались идентичными. Главное преимущество определения режимов обработки на ЭЦВМ — быстрота выполнения всех мно­ гочисленных операций. Существенную роль при нормировании работ с помощью ЭЦВМ имеет правильное и четкое кодирова­ ние исходной информации, связанной с условиями обработки металлов. Исходная информация включает паспортные данные станков, инструментов и приспособлений, марки обрабатывае­

технологов, которые трудно или невозможно учесть при выпол­ нении расчетов [43, 51].

Рассчитанные на основании нормативных данных режимы резания в большинстве случаев весьма далеки от теоретически оптимальных, поэтому приходится проводить экспериментально­ производственную корректировку их непосредственно на рабо­ чем месте, что вызывает необходимость дополнительных затрат средств и времени и приводит к затруднениям, связанным с не­ обходимостью выдержать заданный ритм работы поточной или автоматической линии, к отклонению запроектированных техни­ ко-экономических показателей и снижению эффективности обра­ ботки. Однако даже после корректировки постоянных во време­ ни режимов резания они, как указывалось ранее, отличаются от оптимальных. Так, в работе [51] отмечается, что работа станков со скоростями, при которых себестоимость обработки минималь­ на, осуществляется только случайно. Фактическое значение ре­ жимов резания можно представить в виде

отклонение фактических режимов резания от теоретических

где Диь As\ — погрешности, вносимые неточностью исходных за­ висимостей; A V 2, A S2 — погрешности вследствие неточности опре­

деления коэффициентов, показателей степеней, входящих в ис­ ходные зависимости; Ди3, Д$з— погрешности, зависящие от фак­ тического состояния системы СПИД и их изменения в процессе обработки; Ду4, A S 4 — погрешности, зависящие от случайных

факторов.

Таким образом, возникает задача поддерживать режимы ре­ зания на оптимальном уровне с учетом допустимых отклонений так, чтобы выполнялись условия

Av < 8„;

As 8^,

где 6„, 6S — допустимые отклонения режимов резания от теоре­

тически оптимальных.

Суммарную погрешность можно представить в виде

закону Гаусса k = 6); aSt/, a^s — суммарное среднее квадратиче­

ское отклонение собственно случайных погрешностей;

(314)

Суммарная погрешность режимов резания должна опреде­ ляться с учетом знака отклонения, а общий знак определяется знаком алгебраической суммы систематических погрешностей. Нетрудно видеть, что суммарная погрешность зависит от точно­ сти заготовительных, термических и предварительных операций, стабильности технологических процессов изготовления станков, инструментов, приспособлений, качества металлургических про­ цессов, определяющих разброс обрабатываемости заготовок в партии, например, вследствие колебания химического соста­ ва, а также ряда других факторов, определяющих эксплуата­ ционную надежность средств производства, в частности степень соответствия существующих требований к ним. Изменение каж­ дого из них, например повышение требований к уменьшению разброса стойкости инструментов, встречается со значительными трудностями, так как это может привести к необходимости ко­ ренного изменения технологического процесса, а это не всегда экономически целесообразно или трудно выполнимо.

Условия (312) при обработке с постоянной, определяемой припуском на обработку глубиной резания, может быть выпол­ нено при следующих условиях:

1. При обработке на любом станке данной модели любым инструментом заданного типоразмера, марки режущей части и геометрии, любой заготовки данной партии без специальных ме­ роприятий для уменьшения 8V и 6S. Допуски на отдельные со­

ставляющие суммарной ошибки следует устанавливать путем экономического обоснования или из опыта на основании анализа технологических процессов изготовления станков, инструментов, заготовок, анализа предыдущих операций методом предельного или вероятностного, что предпочтительнее, суммирования. В по­ следнем случае можно расширить допускаемые отклонения режимов резания с учетом вероятности выхода за пределы уста­ новленных допусков. В этом случае режимы резания постоянны.

2. Расширение допуска на отдельные составляющие суммар­ ной погрешности режимов резания (например, переменности припуска, твердости заготовок, режущих свойств материала ин­ струментов) с предварительной сортировкой заготовок и инстру­ ментов на группы и изменением режимов резания дискретно при обработке различных групп. Требование предыдущего пункта

вотношении остальных составляющих сохраняется.

3.Дискретное изменение режимов резания перед обработкой каждой детали вручную или автоматически по данным измере­ ний каждой детали. Имеется возможность расширить поле до­

пуска на те составляющие, компенсация которых осуществляет­ ся (износ инструмента, переменность припуска, твердости).

4.Дискретное изменение режимов резания, если выход за пределы допуска обусловлен конструкцией детали, инструмен­ та, особенностями метода обработки (врезание и выход инстру­ мента при торцовом фрезеровании).

5.Непрерывная корректировка режимов резания для поддер­ жания их на оптимальном уровне; допуск на отдельные состав­ ляющие можно расширить; непрерывное регулирование режимов резания осуществляется, как правило, автоматически.

6.Дискретная или непрерывная компенсация одного или не­ скольких параметров одновременно при выходе их за пределы допуска, например за счет изменения геометрии инструмента, жесткости при сохранении режимов резания постоянными.

Таким образом, могут быть три случая обработки: с постоян­ ными, дискретно- и непрерывно меняющимися режимами реза­ ния. Обработка с постоянными во времени режимами резания имеет следующие недостатки:

1.Необходимо вводить жесткие ограничения на отдельные составляющие суммарной погрешности, вызывающей отклоне­ ние режимов резания от теоретических оптимальных.

2.Для учета всех или важнейших факторов, вызывающих от­ клонение режимов резания от теоретических оптимальных, при расчетах необходимо учитывать большое количество факторов, что делает расчеты трудоемкими и неэкономичными.

3.Невозможность учета всех факторов, оказывающих влия­ ние на качество обработки и погрешности расчетов, что может вызвать необходимость введения дополнительных операций.

Однако следует отметить, что имеется ряд случаев обработ­ ки, когда непрерывное изменение режимов резания невозможно.

Обработка с непрерывно меняющимися режимами резания яв­ ляется наиболее совершенной, а создание и внедрение в произ­ водство систем автоматического управления режимами реза­ ния— одно из наиболее перспективных направлений оптимиза­ ции процессов обработки резанием и повышения уровня их ав­ томатизации. С ростом уровня автоматизации механической обработки и ростом скоростей исполнительных органов станков рабочий зачастую не успевает выполнять все операции по управлению. Системы автоматического управления режимами резания имеют следующие основные преимущества:

1. Возможность производить обработку с режимами, наибо­ лее приближающимися к теоретическим оптимальным, и поэто­