Проектирование многоинструментных наладок

Выявление лимитирующего перехода. При проектировании операций с совмещением во времени технологических переходов (парал­лельные схемы обработки) необходимо выя­вить лимитирующий технологический переход и сопоставить время его выполнения t_о.л с до­пустимой величиной t_о.п в принятом такте вы­пуска, и в случае, если tо.л > t_о.п, принять меры для уменьшения t_о.л.

Одноместная многоинструментная парал­лельная обработка (рис. 7) выполняется при общей частоте вращения шпинделя с заго­товкой и общей для всех резцов минутной подаче. На основании данных чертежа прини­маем размеры шеек d₁ > d₂ > d₃; длины шеек l₂ > l₁ > l₃, наиболее жесткие требования предъ­являются к шейке с d₃(Rz = 20 мкм). Режимы резания назначаем из следующих соображе­ний, глубина резания одинакова для всех шеек (при ступенчатой заготовке) и равна макси­мальному расчетному припуску (t = z_max). Ли­митирующей будет подача, необходимая для обеспечения наиболее жестких требований ка­чества, т. е. s_o.л = s_o3 мм/об. Скорость резания определяется расчетом для шейки наибольше­го диаметра (ν₁ для шейки с d₁), от этой ско­рости зависит частота вращения заготовки n₁ = 1000 v₁/(πd₁). Длина рабочего хода опре­деляется наиболее длинной шейкой (с d₂, l₂ = l_л). Таким образом, обтачивание валика на многорезцовом полуавтомате должно выпол­няться при t = z_max, s_o3 и v₁, а время лимити­рующего перехода (мин/шт)

.

Одноместная многоинструментная парал­лельная обработка четырех отверстий вы­полняется на двустороннем станке с помощью агрегатной головки А (рис. 8) с двумя инстру­ментами и агрегатной головки Б также с дву­мя инструментами Головка А перемещается с минутной подачей s_мА, шпиндели вращаются с частотами n₁ и n₂. Головка Б работает с подачей s_мБ при частотах вращения шпинде­лей n₃ и n₄. Проектирование операции на­чинается с определения условий для каждого из четырех инструментов. Выбирают метод обработки, вид инструмента, режимы резания (t, s₀ и v) в соответствии с требованиями точ­ности и шероховатости поверхности. Затем для каждого шпинделя рассчитывают частоту вращения n = 1000v/(πd) и соответствующую каждому инструменту минутную подачу s_мi = n_is_oi. Лимитирующую подачу для каждой агрегатной головки находят из сравнения рас­четных минутных подач для обоих ее шпинде­лей. Полагая для агрегатной головки А s_м1 > s_м2, принимаем в качестве лимитирующей для этой головки подачу s_м2, определяемую вторым шпинделем: s_мл = s_м2. Приняв длину обрабатываемой поверхности l₁ > l₂ и сохранив это соотношение для длин рабочих ходов, определяем время лимитирующего перехода для головки А:

.

Проведя аналогичные расчеты для агрегатной головки Б и приняв s_м4 > s_м3, a l₃>l4, опреде­ляем время t^Б_о.л лимитирующего перехода для этой головки и сравниваем его с t^А_о.л. Если t^А_о.л > t^Б_о.л, то лимитирующей для всей рабочей позиции является головка А, и наоборот, при t^Б_о.л > t^А_о.л лимитирующей является головка Б. Время лимитирующего перехода t_о.л сопоста­вляют с t_o допустимым тактом выпуска t_д де­талей (с учетом вспомогательного времени расчетная норма времени t_ш ≤ t_д).

Корректировка условий работы инструмен­тов. При благоприятном результате расчетные режимы для лимитирующего перехода сохра­няются. Для всех других переходов проводит­ся корректировка с целью улучшения условий работы инструментов на нелимитирующих по­зициях и переходах и обеспечения согласован­ности работы всех инструментов. При коррек­тировке «выравнивают» время работы инструментов по соотношению s_мi = s_мл или n_is_oi = n_лs_o.л. Для i-гo нелимитирующего шпинделя частота вращения ; подача .

При назначении режимов резания для многоинструментных схем обработки на агре­гатных станках и автоматических линиях исхо­дят из стойкости инструментов, при которой инструменты менялись бы 1 раз в смену и не более чем 2 раза в смену. При значительной разнице в стойкости инструментов, работаю­щих в наладке при разных условиях (напри­мер, при больших перепадах диаметров обра­батываемых поверхностей или длин обрабаты­ваемых поверхностей), используют инстру­менты из различных материалов, применяя, например, инструменты из твердых сплавов только в наиболее трудных условиях, а другие переходы выполняют инструментами из бы­строрежущей стали. При проектировании многоинструментных операций необходимо предусмотреть дробление и удаление стружки.

При проектировании обработки на любых многопозиционных станках проводят анало­гичные расчеты. Для агрегатных станков с многопозиционными делительными столами и барабанами и для вертикальных многошпиндельных полуавтоматов при одно-и двухцикловой наладке рассчитывают ре­жимы резания для каждой позиции и, опреде­лив время лимитирующего перехода, опреде­ляют штучное время с учетом вспомогатель­ного времени. За этим следует корректировка режимов на нелимитирующих позициях и переходах.

Пути уменьшения временя лимитирующего перехода. Если расчетное время на лимити­рующем переходе t_о.л не удовлетворяет задан­ной производительности, то его уменьшают до требуемой величины либо повышением режимов резания (часто применяя более дорогой инструмент), либо изменением схемы обработ­ки с уменьшением длины рабочего хода на ли­митирующем переходе. Длину рабочего хода можно уменьшить путем замены продольной подачи поперечной (работая методом вреза­ния) либо делением длины обрабатываемой поверхности на участки. При работе с попе­речной подачей (например, при точении широ­ким резцом) резко сокращается основное вре­мя, так как длина обрабатываемой поверхно­сти определяется снимаемым припуском. Дли­ну обрабатываемой поверхности при много­резцовом обтачивании делят с помощью установки дополнительного резца. При обра­ботке отверстий их длина делится на участки, обрабатываемые либо с двух сторон одновре­менно (на двухстороннем станке), либо с одной стороны последовательно в двух-трех позициях станка или рабочих позициях авто­матической линии. В этом случае время обра­ботки определяется длиной одного участка. При последовательном «досверливании» от­верстия в двух-трех позициях диаметр сверл уменьшается, что приводит к образованию ступеньки высотой 0,5 мм. Если ступеньки не­допустимы, то их устраняют последующей сквозной обработкой.

Определение допустимого числа инструмен­тов в наладке. С увеличением числа инстру­ментов в наладке при многоинструментных параллельных схемах обработки нормы вре­мени на операцию уменьшаются в результате снижения времени t₀; однако при чрезмерном увеличении числа инструментов время t_ш мо­жет возрасти, что приведет к снижению про­изводительности за смену. Это объясняется возрастанием затрат времени в смену на тех­ническое обслуживание рабочего места с уве­личением числа инструментов и приводит, та­ким образом, к увеличению затрат времени, отнесенных к одной операции (детали). Одно­временно по мере увеличения числа инстру­ментов падает интенсивность снижения вре­мени t_o. С увеличением числа параллельно работающих инструментов могут возникнуть ограничения по мощности электродвигателей, по силовому нагружению технологической си­стемы и др., что приведет к необходимости уменьшить скорость резания или подачу.

Вспомогательное время операции включает несовмещаемую долю времени управления станком и других элементов и не зависит от числа инструментов в наладке.

С учетом производительности иногда оказывается целесообразным использовать вместо многоинструментной наладки наладку с небольшим числом инструментов, работаю­щих на высоких режимах резания без необхо­димости их снижения. Например, токарно-многорезцовые полуавтоматы с числом резцов в наладке более 10 целесообразно заменить станком с ЧПУ или токарным гидрокопировальным полуавтоматом. При этом точность обработки может повыситься в связи с уменьшением нагрузок в технологической системе и повышением сменной производительности.