Классификация технологических процессов механической обработки

Согласно ГОСТ 3.1109 - 82технологические процессы механической обработки делятся на три категории: единичные, типовые и групповые.

Единичным называется технологический процесс изготовления или ремонта изделия одного наименования, типоразмера и исполнения независимо от типа производства. Согласно этому определению, единичным следует считать технологический процесс изготовления отдельной детали.

Типовым называется технологический процесс изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками. Конструктивными признаками являются форма, размеры деталей, точность размеров, шероховатость поверхности и др. К технологическим признакам следует отнести методы и средства обработки поверхностей. Очевидно, что детали одинаковые по конструкции обрабатываются по аналогичной технологии. Сущность разработки типовых технологических процессов заключается в следующем. На машиностроительных предприятиях изготавливается большое количество разнообразных деталей. Если на каждую деталь разрабатывать свой (единичный) технологический процесс, то потребуются значительные трудовые ресурсы. В то же время многие детали имеют одинаковую форму и близкие размеры. К ним предъявляются одинаковые требования по точности, шероховатости поверхности и свойствам материала. Поэтому технология изготовления этих деталей будет примерно одной и той же. Таким образом, существует много деталей с общими конструктивными признаками, технология изготовления которых будет одинакова.

В этих условиях является целесообразным объединить эти детали в группы выбрать для этой группы типовую деталь, обладающую наиболее полным набором одинаковых конструктивных признаков и разработать на эту деталь типовой технологический процесс. Типовая деталь может быть реальной, выбранной из номенклатуры выпускаемых изделий, или виртуальной, разработанной специально, с целью объединения наибольшего числа конструктивных признаков данной группы. Отдельные детали группы имеют одинаковую форму с типовой деталью, но отличаются от нее разными размерами, точностью и шероховатостью поверхностей. В этой связи аналогичные по конструкции детали можно изготавливать по технологическому процессу, составленному из набора типовых операций. Разработка типовых технологических процессов называется типизацией.

Типизация технологических процессов производится в два этапа. На первом этапе осуществляют классификацию деталей, формируют типовую деталь. На втором разрабатывают технологию изготовления типовой детали, т.е. типовую технологию. При классификации вся совокупность деталей разбивается на классы, подклассы, группы и типы по конструктивным признакам. К таким признакам относятся конфигурация детали, ее размеры, точность обработки, качество поверхности, материал детали и его свойства. В каждой группе выделяется типовая деталь, на которую разрабатывается типовой технологический процесс. Разработка технологических процессов изготовления других деталей группы заключается в редакции типового технологического процесса, исключением или добавлением операций, переходов, изменением набора средств технологического оснащения, режимов резания и. т.д. Таким образом, типовой технологический процесс используется как аналог или шаблон для проектирования технологических процессов изготовления других деталей группы.

Процесс типизации не стандартизирован, т.к. нормативные документы в ранге стандартов на классификацию деталей и типовые технологии не разработаны, ввиду большой номенклатуры изделий, различных по форме, размерам и свойствам. Задачи типизации решаются на отраслевом уровне или каждым предприятием самостоятельно. Например, классификация деталей, предложенная профессором А.П.Соколовским, предусматривает 14 классов. Эта классификация касается деталей общего назначения и включает следующие классы: валы, втулки, диски, эксцентричные детали, крестовины, рычаги, плиты, стойки, угольники, бабки, зубчатые колеса, фасонные кулачки, ходовые винты и червяки, мелкие крепежные детали. В табл.16.1 представлен пример классификации подкласса ступенчатых валов. Здесь по конструктивным признакам для класса валов образовано два подкласса: валы без центрального отверстия и валы с центральным отверстием. В зависимости от длины вала подклассы делятся на две размерные группы. В размерных группах по конструктивным признакам выделены 5 типов валов. Приведенный пример является частным случаем. Возможен другой подход при классификации этих деталей.

В настоящее время основой типизации может послужить Технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения ОК 021-95. Здесь установлено шесть классов изделий. Основным признаком деления изделий на классы является геометрическая форма деталей. Дополнительными признаками являются:размерная характеристика, группа материала, вид детали по технологическому методу изготовления, вид исходной заготовки, квалитет, параметр шероховатости, характеристика технологических требований, характеристика термической обработки, толщина покрытия, поверхность покрытия, характеристика массы и др.

Типизация устраняет многообразие технологических процессов, сводит их к ограниченному числу, является базой для унификации и стандартизации. Использование типовых технологических процессов эффективно при массовом и крупносерийном производстве, когда используются поточные методы работы с объединением рабочих мест в поточные линии. Настройка оборудования поточных линий на типовой технологический процесс дает возможность за счет небольших переналадок быстро переходить на выпуск других деталей при запуске изделий новой серии, в состав которых эти детали входят в качестве комплектующих.

Групповым называется технологический процесс изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками. Групповой технологический процесс осуществляется на станках одной группы: токарных, фрезерных, расточных. Отсюда его название. В то время как, типовой технологический процесс состоит из ряда операций, выполняемых на станках, которые принадлежат к различным группам.

Групповой технологической операцией называется законченная часть группового технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте, при совместном изготовлении группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками. Если обработка группы деталей производится на одном станке, то этот процесс состоит из одной групповой операции. Изготовление деталей по групповым технологическим процессам называется групповой обработкой.

Основой групповой обработки также как и при типизации является объединение деталей в группы. Однако признак классификации здесь другой. Объединение разных по конструкции и назначению деталей производится по признаку их полной или частичной обработки на станках одной группы. Очевидно, что детали одной группы должны иметь однотипные поверхности, подлежащие обработке. Примером группы являются детали, представленные на рис.16.1. Здесь в группу объединены разные по конструкции и назначению детали: втулка со сложной наружной поверхностью, стойка, корпус и рычаг. Признаком объединения является наличие одинаковых отверстий, обрабатываемых на горизонтально-расточном станке. Обработка остальных поверхностей производится на других станках.

Рациональной организацией групповой обработки при изготовлении различных деталей является использование одной и той же наладки.

Наладкой называется подготовка технологического оборудования и технологической оснастки к выполнению технологической операции. К наладке относится установка инструмента, приспособлений и настройка станка на заданные размеры и режимы обработки. Таким образом, при использовании наладки обработка ведется на предварительно настроенных станках по методу автоматического получения размеров.

Наиболее эффективно групповая обработка используется для деталей с наружными и внутренними цилиндрическими поверхностями, которые изготавливаются, преимущественно, из проката. К таким деталям относятся пробки, штуцеры, втулки, зубчатые колеса небольших размеров. При групповой обработке таких деталей наладка станка производится для наиболее сложной детали группы, конфигурация которой включает все элементарные поверхности других деталей. Если в конфигурации простой детали имеется поверхность, которая отсутствует у более сложной детали, то эту поверхность искусственно добавляют в конструкцию более сложной детали. Деталь, конфигурация которой включает все элементарные поверхности деталей группы, называется комплексной. Комплексная деталь может быть реальной деталью с наиболее сложной конфигурацией или виртуальной деталью, состоящей из элементарных поверхностей деталей группы. Отличие комплексной детали от типовой заключается в том, что ее диаметральные размеры по точности и шероховатости соответствуют реально существующим диаметральным размерам деталей группы. Линейные размеры комплексной детали отличаются от линейных размеров деталей группы. Величина и точность этих размеров для каждой детали группы обеспечивается настройкой станка. Таким образом, наладка станка производится на обработку комплексной детали. Такая наладка называется групповой. При обработке других более простых деталей группы часть переходов пропускается, а средства технического оснащения в наладке, которые предусмотрены для выполнения этих переходов, не применяются. Возможна также частичная подналадка оборудования.

Групповая обработка с созданием комплексной детали эффективна с использованием токарно-револьверных станков, станков-автоматах токарной группы, а также станков с ЧПУ. Групповая обработка дает возможность использовать в мелкосерийном производстве концентрацию операций. Мелкие партии деталей объединяются в более крупные партии по групповому признаку. Это позволяет сокращать количество рабочих мест применением станков оснащенных большим количеством инструментов, например, токарно-револьверных станков и станков с ЧПУ.

Рассмотрим пример групповой обработки на токарно-револьверном станке (ТРС). Конструкция и принцип работы такого станка рассмотрены в разделе 11.5. Конструкция ТРС показана на рис 11.9. Станок имеет два суппорта. Один суппорт такой же, как у обычного универсального токарно-винторезного станка (ТВС). Он может работать с продольной и поперечной подачами. Поэтому его называют крестовым. На нем установлены два резцедержателя: передний и задний. Передний резцедержатель поворотный, как у ТВС на четыре позиции. В нем можно устанавливать четыре инструмента. Задний резцедержатель поворота не имеет. В зависимости от конструкции в нем можно устанавливать один или несколько резцов. Представленный на рис.11.9 станок заднего резцедержателя не имеет.

Револьверный суппорт с револьверной головкой установлен вместо задней бабки и работает только с продольной подачей. Револьверная головка представляет собой поворотное устройство на шесть позиций для установки режущего инструмента: резцов, сверл, зенкеров, сверл, метчиков. Револьверный и крестовый суппорты могут перемещаться независимо друг от друга. За счет установки на револьверной головке в одной позиции двух и более инструментов можно при обработке совмещать переходы. Например, одновременно обрабатывать точение наружную и внутреннюю поверхности (рис. 11.10).

Комплексная деталь К для групповой обработки и детали группы А; Б; В; Г показаны на рис.16.2. Одинаковые поверхности на деталях обозначены одними и теми же цифрами.

Наладка ТРС на комплексную деталь для обработки деталей группы представлена на рис.16.3. Позиции револьверной головки обозначены римскими цифрами с индексом «р» - Iр - VIр. Позиции переднего и заднего резцедержателей крестового суппорта обозначены римскими цифрами с индексом «с» - Iс-Vс. Рядом с каждой позицией стоит номер поверхности, которая обрабатывается в этой позиции.

Заготовкой для деталей является пруток. Содержание операции при обработке комплексной детали представлено в табл.16.2. Особенностью обработки является нарезание резьбы после отрезки детали. Это связано с использованием при нарезании резьбы гаечного метчика с удлиненной заборной частью. Такие метчики применяются для нарезания резьбы в коротких сквозных отверстиях, которые имеются у деталей группы. В табл. 16.3 знаком /+/ указаны позиции в наладке револьверной головки и резцедержателей, которые используются при обработке каждой детали группы, а знаком /-/ указаны позиции, которые не применяются.