1.9. Выбор технологических баз при разработке технологического процесса изготовления станин

Выбор технологических баз осуществляется в последовательности, показанной на рисунке 1.3. Обработать заготовку за одну установку можно лишь в случае выполнения следующих условий:

если процесс обработки резанием не прерывается операциями старения термообработки, правки и др., требующими открепления обрабатываемой заготовки;

если конструкция заготовки позволяет надежно закрепить ее за необрабатываемые поверхности, не мешая доступу инструментов ко всем обрабатываемым поверхностям;

если обрабатывающая система позволяет подвести инструмент к заготовке со всех обрабатываемых сторон.

Рисунок 1.3. – Последовательность выбора технологических баз (ТБ) и общих технологических баз (ОТБ) для обработки большинства

поверхностей

Применительно к заготовкам станин, как правило, первое условие не выполняется, что делает невозможным полную обработку заготовки станины за одну установку. Однако если выполняются второе и третье условия, определяемые служебным назначением, технологичностью конструкции, требованиями точности, а также возможностями конкретного производства, то на каждом этапе черновой или чистовой обработки можно обработать станину за одну установку. Выбор технологических баз в этом случае осуществляется аналогично выбору технологических баз для обработки общих баз. Если же второе или третье условие не выполняется, что часто имеет место, то в первую очередь необходимо выбрать и обработать поверхности, которые можно было бы использовать в качестве общих технологических баз для обработки большинства других поверхностей заготовки.

Выбор общих технологических баз для обработки большинства поверхностей. В качестве таких баз при изготовлении станин можно выбрать:

1) поверхности направляющих, другие вспомогательные базы станины — наиболее точные поверхности станины, относительно которых закоординированы в станине большинство поверхностей с наибольшей точностью;

2) поверхности, являющиеся основными базами станины.

Первый вариант менее удобен вследствие необходимости либо устанавливать станину на обработанные поверхности направляющих, что неизбежно их портит, либо на большинстве операций осуществлять выверку заготовки по направляющим, что требует затрат времени и в существующих в настоящее время производственных условиях осуществляется вручную. Первый вариант (рисунок 1.4) можно использовать, если выверка заготовки для обработки большинства поверхностей осуществляется один раз, что может иметь место при условии обработки заготовок станин на плитах-спутниках, например в гибком автоматизированном производстве.

При многократной установке заготовки станины более удобен второй вариант. В качестве общих технологических баз для обработки заготовки станины токарного станка выбирают плоскость основания станины и платики на боковых стенках. Если таких платиков у станины нет, то их необходимо предусмотреть при отработке конструкции на технологичность.

Выбор технологических баз для изготовления комплекта общих баз. При изготовлении общих технологических баз ставятся две цели:

обеспечить требуемую точность общих технологических баз; обеспечить требуемую точность положения комплекта общих технологических баз относительно других поверхностей заготовки в целях:

1) обеспечения в результате последующей обработки требуемых размерных связей между обработанными и необрабатываемыми по чертежу поверхностями станины,

2) равномерного распределения припусков по наиболее ответственным поверхностям станины и прежде всего по литым направляющим.

Рисунок 1.4. – Схема базирования станины с выверкой на спутнике по направляющим

Точность комплекта общих технологических баз включает точность каждой из трех поверхностей, составляющих комплект баз, а также точность относительного положения поверхностей технологических баз, образующих координатную систему заготовки.

Требуемая точность комплекта общих технологических баз, образующих координатную систему заготовки, определяется требуемой точностью отдельных параметров; с учетом, во-первых, требований точности, к станине, во-вторых, требуемой точности установки и жесткости в процессе обработки.

Требуемая точность относительного положения технологических баз в комплекте может быть обеспечена обработкой их за одну установку заготовки станины на многоцелевых, продольно-фрезерных или продольно-строгальных станках. Когда комплект общих технологических баз приходится обрабатывать за несколько установок заготовки, необходимо соблюдать следующие два правила:

1) последовательность обработки трех поверхностей комплекта общих технологических баз осуществлять в порядке убывания лишаемых этими базами степеней свободы по поворотам относительно осей координат;

2) на каждой следующей установке заготовки в качестве технологических баз следует выбирать в том числе уже обработанные поверхности, причем в соответствии с их назначением как баз.

В соответствии с первым, правилом сначала обрабатывают плоскость основания заготовки станины, которая является в дальнейшем технологической установочной базой заготовки, а затем уже обрабатывают боковые платики, являющиеся направляющей базой. В соответствии со вторым правилом при обработке боковых платиков технологической установочной базой должна являться плоскость основания, обработанная ранее.

Достижение второй цели — обеспечение требуемого положения комплекта общих технологических баз относительно других поверхностей заготовки — непосредственно зависит от выбора комплекта технологических баз.

При этом необходимо обеспечить: требуемую размерную связь обрабатываемых и необрабатываемых поверхностей станины, например равномерность толщины полки; равномерный припуск чугунных направляющих, отлитых как одно целое со станиной.

Эти же задачи решают и при выборе единых технологических баз для обработки заготовки станины за одну установку на палете.

В большинстве случаев требования задач обоих видов противоречивы. Исходная погрешность расстояний и поворотов поверхностей в литой заготовке станины должна быть исправлена снятием неравномерного припуска, либо при обеспечении равномерного припуска исходная погрешность заготовки превратится в погрешность относительного положения поверхностей обработанной станины, например в неравномерность толщины полки,

Для станин с накладными направляющими и без направляющих задачи первого вида являются более важными. Это объясняется тем, что устанавливаемые на первой операции размерные связи между обработанными и необрабатываемыми поверхностями определяют окончательное качество станины, тогда как неравномерность припусков в ряде случаев может лишь повлиять на увеличение числа рабочих ходов и себестоимости обработки.

При обработке заготовок литых чугунных заготовок станин с монолитными, а тем более с незакаливаемыми направляющими равномерность припусков по направляющим также влияет на окончательное качество станины. Это связало с анизотропностью свойств литого чугуна по глубине направляющих. При литье заготовки станины направляющими вниз наиболее плотный, прочный и износостойкий слой чугуна формируется у поверхности литых направляющих. В случае съема неравномерного припуска с направляющих твердость и износостойкость могут оказаться существенно различными по длине направляющих, что недопустимо из-за их неравномерного износа при эксплуатации и быстрой потери точности.

Противоречия между двумя видами задач могут быть преодолены несколькими способами:

повышением точности расположения наиболее ответственных поверхностей заготовки путем совершенствования литейной технологии и рациональной простановки размеров заготовки;

разделением исходной погрешности положения поверхностей литой заготовки для частичного решения одновременно двух видов задач (часто реализуется при разметке станин); увеличением толщины и однородности твердого износостойкого слоя в направляющих, закалкой направляющих или использованием накладных направляющих;

обработкой литых поверхностей заготовки, связанных размерами с обработанными поверхностями.

В целях обеспечения равномерного припуска наиболее ответственных поверхностей станины, которыми являются направляющие, базирование заготовки на первых операциях при обработке плоскости основания и боковых платиков, используемых в дальнейшем в качестве общих технологических баз, должно осуществляться по литым направляющим.

Всю дальнейшую обработку заготовки станины целесообразно по возможности осуществлять, используя общие технологические базы, что является необходимой предпосылкой сокращения числа установок заготовки для ее полной обработки. Это особенно важно в автоматизированном производстве, поскольку каждая установка массивных заготовок станин осуществляется с использованием ручного труда. Отказ от общих технологических баз может быть оправдан в этих условиях, если требуемая точность цепного размера не может быть экономично обеспечена координатным методом при обработке от общих технологических баз.

Такая ситуация может возникнуть в следующих случаях; 1) не- возможности обработать за одну установку поверхности, связанные точными размерами; 2) если размер должен быть выдержан от литой необрабатываемой поверхности заготовки.

Первый случай иллюстрируется на примере обработки боковой станины агрегатного станка (рисунок 1.5.). По служебному назначению при изготовлении боковой станины необходимо обеспечить перпендикулярность направляющих В к торцовой плоскости Б.

В качестве общих технологических баз выбраны плоскость А основания станины и два боковых платика, которые обрабатывают у заготовки станины в первую очередь. Затем обрабатывают направляющие В и торец Б заготовки. На этом этапе возможны три варианта построения процесса обработки.

Рисунок 1.5. – Варианты построения процесса обработки направляющих и торца заготовки боковой секции составной станины агрегатного станка: а — обработка основания; б — обработка направляющих и торцовой поверхности

I. Обработать направляющие и торец заготовки за одну установку заготовки на соответствующем (например, многоцелевом) станке. Точность получаемого размера не зависит от точности установки заготовки.

II. Обработать направляющие В и плоскость Б от общих технологических баз, но при двух установках заготовки. В этом случае:

.

III. Обработать направляющие, используя общие технологические базы, а затем обработать торец при базировании заготовки по направляющим, тогда:

.

Сопоставив эти варианты по точности размера β_Δ, получим при прочих равных условиях: .

Наибольшую точность размера β_Δ обеспечивает вариант I, наименьшую — вариант II. Из двух вариантов обработки заготовки за две установки (варианты II и III) вариант III обеспечивает более высокую точность, но предусматривает смену технологических баз. Если вариант I не может быть реализован из-за отсутствия необходимого станка, то необходимо проверить условие , если оно выполняется, то следует осуществлять процесс по варианту II. В этом случае установку заготовки можно осуществить с использованием приспособления-спутника, который последовательно направляется к двум станкам. Еслито необходимо воспользоваться вариантом III с переустановкой станины.

Второй случай возникновения необходимости смены технологических баз можно иллюстрировать на примере достижения симметричности положения группы крепежных отверстий относительно контура прилива.