Технологічність конструкції деталей, обумовлена обробкою різанням
Деталь, що підлягає обробці різанням, буде технологічною, якщо її конструкція передбачає застосування раціональної заготовки, форми і розміри якої максимально наближені до готової деталі, а також використання високоефективних процесів обробки. Основні вимоги до технологічності деталі зводяться до наступного:
– простота форми поверхонь, що підлягають обробці різанням;
– легка доступність поверхонь і зручність їх обробки;
– можливість максимального використання стандартизованих і нормалізованих інструментів;
– можливість простого і швидкого встановлення заготовки деталі;
– необхідна жорсткість деталі;
– забезпечення мінімального числа установ заготовки в процесі обробки та вимірювання;
– рівномірне розміщення маси заготовки відносно її осі.
Технологічна конструкція деталі характеризується простотою форми поверхонь, раціональним проставленням розмірів, допусків і шорсткості оброблюваних поверхонь. Крім вказаних вимог, мінімальна за трудомісткістю та високоякісна обробка різанням заготовки повинні забезпечуватися доброю оброблюваністю. Наприклад, заготовки із сталі з низьким вмістом вуглецю (до 0,3%) неможливо обробити з малою висотою нерівностей поверхні, тому що вони погано шліфуються і шорсткість Ra складає не менше 2,5 мкм. Деталі із твердих матеріалів можна обробляти з меншою висотою нерівностей повнрхні. Так, заготовки деталі з твердістю понад HRC 45 обробляються різальним з полікристалевих надтвердих матеріалів або абразивним інструментом. Заготовки деталей з алюмінієвих сплавів перед обробкою різанням піддають термічній обробки.
Проста форма поверхонь деталей спрощує обробку різанням, скорочує її трудомісткість і знижує металомісткість. У конструкції деталі пази й канавки слід передбачати з можливістю обробки дисковою фрезою, що забезпечує більш високу продуктивність у порівнянні з пальцевою. Не повинно бути фіксованих виступів поверхні, тому що їх наявність заважає обробці площин і торців. Необхідно уникати різноманітності типорозмірів отворів, допусків і різьб, по можливості передбачати різьбу в наскрізних отворах, а при зовнішній різьбі мати канавку для виходу інструменту.
Крім вищевказаного, технологічність заготовки може бути підвищена за рахунок скорочення числа оброблюваних поверхонь, а також заміни кількох деталей однією литтєвою заготовкою. При конструюванні деталей з прокату, литтєвих і гарячештампувальних заготовок невідповідальні поверхні треба залишати без обробки. В окремих випадках незначна коректива конструкції дає можливість виготовити деталь з профільного прокату, що різко знижує метало- і трудомісткість обробки. Щодо підвищення рентабельності виготовлення необхідно при проектуванні деталей трубчастої форми максимально використовувати сортамент безшовних труб. Заготовки, отримані литтям під тиском, мають високу технологічність, потребують незначної обробки і відзначаються високим коефіцієнтом використання металу.
Нижче розглянемо приклади поліпшення конструкції деталей, що піддаються обробці різанням. На рис.1.30 наведені два варіанти конструкції фасонної шпильки, що призначена для кріплення гальмового диску до маточини колеса. Шпилька (рис.1.30, а) має по середині буртик, з лівого боку – різьбу, а з правого – передбачена циліндрична центруюча частина і різьба меншого діаметра. Конструкція вузла передбачає щільний вхід шпильки в отвір маточини 1 колеса з натиском буртика на виточку. Потім на її надягається гальмовий диск 2 і закріплюється гайкою 3. Шпильку можна виготовити на автоматі з продуктивністю за зміну близько 500 штук.
Зважаючи на наявність різьби різного діаметра, її отримують обробкою тиском з кожного боку окремо. Запропоновано інший варіант конструкції шпильки з однаковою різьбою (рис.1.30, б) на кінцях більше економічний. Цю шпильку можна отримати висадкою з продуктивністю більш 1000 штук за зміну і різьбу виконують одночасно з двох боків. У цілому загальна трудомісткість виготовлення шпильки варіанта “а” у 5 разів більша, ніж варіанта “б”. Таким чином, незначна зміна конструкції поліпшує її технологічність.
Рис. 1.30 – Конструкція фасонної шпильки для кріплення гальмового диска до маточині колеса вантажного автомобіля
Нижче розглянемо приклад поліпшення конструкції зубчастого колеса, що підлягає механічній обробці різанням. У колеса (рис.1.31а) диск 1, що зв’язує маточину 2 із зубчастим вінцем 3, розміщений симетрично відносно осі 00, яка проходить на однакових відстанях від торців зубчастого вінця і маточини, а в колеса (рис.1.31б) диск зсунутий.
Обробку різанням колеса з нерівномірним розподілом маси, щоб уникнути появи вібрації, виконують при більш низьких режимах різання, ніж колеса з рівномірним розподілом. Крім того, зазначена конструкція зубчастого колеса в процесі охолодження при термічній обробці буде схильна до більшої деформації. Це пов’язано з тим, що верхня частина вінця буде охолоджуватися швидше нижньої.
Рис.1.31 – Конструкції зубчастих коліс: а і г – технологічні; б і в – нетехнологічні
У результаті після зазначеного виду операції отримуваний отвір матиме форму конуса, розширеного вгору. Разом з цим у зубчастого колеса з рівномірним розподілом маси форма отвору викривляється мало. Велика деформація колеса з нерівномірним розподілом обумовлює збільшення припуску на шліфування отвору. Отже, трудомісткість та собівартість виготовлення зубчастого колеса, показаного на рис. 1.31, б буде вище в порівнянні з іншою конструкцією (рис.1.31, а).
Рис.1.32 – Варіанти конструкції деталей: а – корпусних із співвісними отворами; б – типу кришок; 1 – нетехнологічна; 2 – технологічна
У корпусних деталях співвісні циліндричні отвори слід розмішувати із зменшеним діаметром у даному напрямку (рис.1.32, а). У деталях типу кришок (рис.1.32, б) необхідно передбачати таке розміщення отворів, які дозволяли б їх обробляти при одній установці. При цьому спрощується конструкція пристрою.