Затраты времени на установку, выверку, закрепление и снятие обрабатываемых деталей при работе на токарных станках в серийном производстве составляют в среднем 19% от вспомогательного и 10,2% от штучного (общего) времени обработки.
Как показывает изучение опыта работы токарей, благодаря рационализации методов установки и закрепления обрабатываемых деталей можно не только сократить вспомогательное время, но и создать необходимые условия для уменьшения основного (машинного) времени.
С момента установки и закрепления детали начинается процесс ее обработки. Правильно выбранный метод установки и закрепления детали обеспечивает необходимую точность ее обработки при многократных перестановках и требуемую жесткость для возможного повышения режима резания. Кроме того, правильный метод установки предопределяет возможность изменения и совершенствования всего технологического процесса обработки деталей.
Установка деталей в центрах одна из наиболее распространенных при обработке на токарных станках. Преимущество такой установки заключается в сохранении постоянства базы деталь может быть снята со станка и поставлена на другой станок без последующей выверки.
Существующие обычные конструкции поводковых патронов и хомутиков, применяемых для передачи вращения детали, обрабатываемой в центрах, обладают рядом недостатков.
Кроме общеизвестных конструкций поводковых патронов и хомутиков, существуют и другие, при применении которых удается рационализировать процесс установки детали и повысить безопасность обработки.
Имеются также специальные патроны и приспособления, позволяющие обойтись без хомутиков и допускающие в отдельных случаях установку и снятие детали на ходу станка.1
1 Подробно об этом см. во 2-м выпуске Библиотечки токаря-новатора.
Удельное значение времени на установку и снятие детали в общем времени обработки деталей достаточно велико. В табл. 10 приведены данные, характеризующие затраты времени на установку и снятие пятиступенчатого валика с большим диаметром 48 мм, длиной 252 мм для трех различных вариантов обработки.
Из таблицы видно, что время на установку и снятие такого валика составляет от 12,7 до 32,8% от вспомогательного времени и от 6,4 до 7% от общего времени обработки.
Приведенные цифры убедительно свидетельствуют о том, что сокращение времени на установку и снятие детали может привести к значительному повышению производительности труда.
Анализ данных табл. 10 позволяет сделать следующие выводы:
1) время на установку и снятие валика при обработке его по первому методу, т. е. за две установки, составляет 0,56 мин, следовательно, на одну установку расходуется U,28 мин:2) время на установку и снятие того же валика при обработке его по второму методу, т. е. за шесть установок, составляет 1,20 мин, следовательно, на одну установку (операцию) расходуется 0,20 мин. Уменьшение этого времени с 0,28 до 0,20 мин является результатом рационализации процесса установки (перекрытия отдельных приемов машинным временем); если бы продолжительность установки и снятия валика оставалась по-прежнему равной 0,28 мин, то общее время обработки по второму методу увеличилось на (0,28-0,20) Хб = 0,48 мин и вместо 7,07 было бы равным 7,55 мин. Таким образом, в данном случае в результате рационализации процесса установки и снятия валика общее время обработки уменьшилось на 6,4%;
3) время установки и снятия этого же валика при обработке по третьему методу в одну установку составляет уже всего 0,15 мин; в этом случае уменьшение времени установки и снятия валика с 0,28 до 0,15 мин объясняется также рационализацией зажимных приспособлений заменой хомутика и поводковой планшайбы специальным поводковым центром, который позволил выполнить всю обработку валика за одну установку вместо двух.
Из сказанного совершенно ясна необходимость принятия мер для сокращения времени на установку деталей в центрах.
Основными путями сокращения времени на установку деталей при обработке в центрах являются следующие:
а) рациональное применение нормальных и специальных хомутиков;
б) применение специальных устройств, позволяющих обойтись без xoмутов
в) применение специальных патронов и приспособлений;
г) повышение жесткости и надежности закрепления детали и-т. д.
Нормальные и специальные хомутики. При обработке в центрах время на надевание, закрепление и снятие хомутика составляет довольно значительную часть общего времени установки детали (табл. 11).
Пользуясь данными таблицы, рассмотрим следующий пример. Допустим, что токарь обрабатывает в смену 100 деталей весом около 1 кг каждая и устанавливает их на станок два раза; следовательно, общее число установок за смену равно 200. Затрачивая на установку каждой детали с надеванием обычного хомутика 0,26 мин, токарь расходует на установку и снятие всех деталей в течение смены 0,26x200 = 52 мин, т. е. почти 11% своего рабочего времени; в том числе 0,10 х 200 ~ 20 мин, т# е, 4,2% общего времени затрачивается только на надевание, закрепление и снятие хомутика.
Если иметь не один, а два хомутика и второй хомутик надевать заранее на следующую деталь во время обработки предыдущей, то общие затраты на установку и снятие деталей составят 52-20 = 32 мин; это означает, что вместо 100 деталей токарь сумеет обработать в смену 105 деталей, т. е. увеличит производительность на 5%. Иногда реализация такого простейшего мероприятия при использовании обычного хомутика невозможна из-за длительности времени, требуемого на надевание, закрепление и снятие его при сравнительно небольшом машинном времени обработки.
Применение специальных самозажимных хомутиков дает возможность значительно сократить время на надевание и снятие их.
На рис. 75 изображен самозажимной быстродействующий хомутик. При закреплении на валу хомутик 1 надевают на конец вала 2, который с помощью рычага 4 поджимают к призме хомутика. Рычаг имеет секторную насечку на рабочей части; пружина 3 поджимает и фиксирует рычаг на детали. При установке хомутика поводок 5 планшайбы должен находиться со стороны пружины 3.
Во время обтачивания под влиянием сил резания хомутик еще сильнее закрепляется на детали.
Иногда при наличии у детали отверстия на торце, или зуба на цилиндрической поверхности (шестерня-валик) работа ведется с помощью специального поводка, устанавливаемого на переднем центре. В этом случае обработка ведется без хомутика.
Применение по-водковыхустро йств, не требующих хомутика. Такие устройства изображены на рис. 74, е, г. Их применение весьма эффективно при обтачивании валов.
Токарь-новатор В. К* Се-минский обрабатывает без применения обычных центров мелкие гладкие валики, колонки и пальцы, что при достаточно высокой точности дает ему возможность повысить производительность токарной обработки этих деталей на 20-30%.
Таких же хороших результатов добивается и токарь завода Уралэлектроаппарат тов. Мехонцев. Он устанавливает гладкие валики на обратном центре и на конусной пробке.
На рис. 76 изображена усовершенствованная конструкция поводкового центра с торцевым креплением (см. также рис. 74, в). В левый конец корпуса 3 ввернут хвостовик /, который регулирует упругую деформацию пружины 2У отжимающей вправо плавающий центр 10. При передаче осевого усилия от поджатия пиноли задней бабки торец втулки 6 нажимает на цангу 5, которая зажимает плавающий центр.
Стопорное резьбовое кольцо S, навернутое на втулку 6, закрепляет сменный поводок 9. Этот поводок имеет сборную конструкцию: в четыре прорези на торце поводка забиты рифленые ножи, изготовленные из пластин наборных быстрорежущих фрез. Ножи-зубья поводка врезаются в торец детали и надежно передают ей крутящий момент.
Вращение от шпинделя передается поводку 9 через штифты 7, запрессованные во втулку 6. Необходимое продольное перемещение поводка со втулкой обеспечивается винтом-шпонкой 4, ввернутым в корпус 3.
Для обработки деталей различных диаметров используется комплект сменных поводков 9.
При такой установке обтачивание ведется на проход. Недостатком этого устройства (так же как и устройств на рис. 74, г) является необходимость больших осевых усилий со стороны заднего центра, без чего нельзя обеспечить надежную передачу крутящего момента. Точность обтачивания вполне удовлетворяет требованиям получистовой обработки под шлифовку.
В Ленинградском инженерно-экономическом институте было проведено исследование, имеющее целью сравнить различные способы установки деталей, обрабатываемых в центрах, по производительности и точности обработки. Сравнивались способы установки деталей на гладких центрах с хомутиком, на обратных центрах и на центрах-поводках, аналогичных рассмотренному.
Исследование показало, что производительность обработки на гладком обратном и поводковом центрах значительно выше, чем при обработке на центре с хомутиком. Так, если принять время, расходуемое на установку детали в центрах с хомутиком, за 100%, то при работе на обратном центре и центре-поводке время установки уменьшается более чем в 2 раза и составляет всего лишь 36%.
Точность получения диаметральных размеров (по биению и эллиптичности) при работе с хомутиком и обратным центром практически одинакова (примерно 0,03-0,04 мм). Это значительно точнее, чем при закреплении с помощью поводкового центра, когда биение детали достигает 0,07-0,09 мм.
Поводковый центр, приведенный на рис. 76, обладает хорошей универсальностью. Однако он не пригоден для обтачивания валиков при больших силах резания. В таких случаях целесообразно пользоваться поводковым патроном с эксцентриковым зажимом (рис. 77).
Корпус / этого патрона имеет конусный хвостовик (конус Морзе № 5) и головку с конусным отверстием, по которому центрируется обрабатываемая деталь. На рабочей поверхности головки имеются три паза, в которых смонтированы ролики 3 с эксцентриковыми рифлеными кулачками 4. Ролики с кулачками удерживаются в гнездах патрона крышкой 2.
Поворот кулачков в положение для закрепления детали осуществляется с помощью штифтов 4 и пружин 5.
Обработка деталей в этом патроне ведется за две установки. Предварительно зацентрованный вал устанавливается одним концом в головку патрона и поджимается задним центром. Под действием силы резания вал поворачивается и, врезаясь при этом в насечку кулачков, закрепляется с еще большей силой. После поворота детали обрабатывается второй конец. При этом сохраняется необходимая концентричность оси центров и наружной цилиндрической поверхности.
Патроны этого типа изготовляются в двух диапазонах размеров: для валов диаметром от 20 до 60 мм и для валов
диаметром от 50 до 100 мм.
В цехах индивидуального и мелкосерийного производства, не располагающих патронами рассмотренной конструкции, черновое обтачивание при глубине резания более 5 мм и подаче более 0,25 мм/об следует производить по схемам, изображенным на рис. 74, а или б.
Повышение жесткости при установке и закреплении деталей в центрах. При работе деталь, обрабатываемая на токарном станке, находится под действием нескольких сил: усилия резания, собственного веса и центробежной силы.
Правильно выполненная установка детали не должна допускать возможности каких-либо ее перемещений под действием сил, возникающих в процессе обработки.
Особое значение приобретает вопрос о жесткости установки детали при обработке с большими скоростями резания. Изучение опыта работы токарей показывает, что увеличение жесткости крепления детали позволяет повысить режим резания, а следовательно, и производительность труда. Так, например, закрепление вала в патроне и на центре вместо крепления его на двух центрах позволило токарю-новатору Средневолжского станкозавода тов. Иванову увеличить подачу с 0,5 до 1 мм/об, что дало сокращение машинного времени в два раза.
Известно, что применение метода скоростной обработки с большими подачами при точении ступенчатых деталей затрудняется в связи с необходимостью точного и своевременного выключения продольной подачи по достижении заданного размера. При обработке гладких валов на проход, т. е. за одну установку, необходимости в точном выключении продольной подачи нет, и это позволяет снизить напряженность внимания токаря, что положительно влияет на производительность труда и позволяет надежно внедрить скоростную обработку с большими подачами. Весьма эффективной оказывается обработка гладких валов круглым вращающимся резцом.1 В этом случае необходима высокая жесткость крепления детали.
