Русский
English 
Автобіографія Електронна бібліотека Посилання Звіт про пошук Індівідуальне завдання
Автореферат
ВСТУП Основними показниками, які визначають конкурентоспроможність продукції, є її високі споживчі властивості і мала вартість. Висока якість нової продукції і швидкий перехід на її випуск забезпечують багатоопераційні верстати і гнучкі виробничі системи. Проте велика вартість устаткування веде до зростання вартості продукції, а отже, робить її не конкурентоздатною. Перед машинобудівними підприємствами виникає одна з головних проблем, створення конкурентоспроможної продукції. Тобто, задоволення вимог пропонованих споживачем до готової продукції. Забезпечення поставленої мети можливо при використанні сучасного обладнання вимагає застосування нового інструмента. Впровадження нової технології приводить до підвищення собівартості продукції, що у свою чергу знижує її конкурентоспроможність. Зниження собівартості продукції можливо досягти за рахунок застосування комбінованих інструментів. Для більшої конкурентоспроможності виробу на ринку споживача необхідно забезпечувати якість продукції, що випускається, на рівні світових стандартів, низьку вартість і ціннісні характеристики виробу. Для вирішення таких задач служить функціонально-вартісний аналіз, за допомогою якого долається така проблема, як при мінімізованих витратах, зробити продукцію конкурентноздатної. ОБГРУНТУВАННЯ ДОЦІЛЬНОСТІ ВИКОНАННЯ ТЕХНІЧНО-ЕКОНОМІЧНОГО ОБГРУНТУВАННЯ КОНСТРУКЦІЇ КОМБІНОВАНИХ РОЗВЕРТОК Технічно-економічний аналіз – це цілеспрямовано складений комплекс методів, підходів і процедур, суттю якого є пошук, знаходження і пропозиція кращого або навіть принципово нового вирішення функцій аналізованого об'єкту з метою підвищення ефективності його використання. Комбінований інструмент є спеціальним інструментом і може функціонувати тільки в тій технологічній системі, для якої він спроектований. Тому необхідне обґрунтування його використання в умовах автоматизованого виробництва. Критерієм ефективності рішення є співвідношення між рівнем задоволення потреби, вираженим ступенем виконання корисних функцій, і витратами, що забезпечують виконання цих функцій. Метою кожного конкретного випадку застосування фінансового вартісного анализу є досягнення максимальної користі при мінімальних витратах. Комбінований інструмент володіє функціями великих фінансових витрат і малим основним робочим часом по відношенню з некомбінованим осьовим інструментом. В основному комбінований інструмент доцільно використовувати на верстатах типу «оброблювальний центр» через обмеженої кількості місць в інструментальному магазині. Як відомо, вартість устаткування і інструменту частково перекладається на виготовляєму продукцію, тому необхідно виконувати вартісною аналіз для обгрунтування використання відповідного устаткування і інструменту. Для комбінованих розверток необхідно обов'язково проводити фінансово-вартісною аналіз при впровадженні інструменту у виробництво, щоб визначити доцільність його використовувати в умовах автоматизованого виробництва. АНАЛІЗ ВИКОНАНИХ РАНІШ ДОСЛІДЖЕНЬ ПО КОМБІНОВАНОМУ ІНСТРУМЕНТУ Найбільш ефективний шлях підвищення продуктивності в автоматизованому виробництві – це концентрація операцій або переходів. Однак при високому ступені концентрацій операцій підвищується складність обладнання, знижується його надійність, а отже, збільшуються простої і росте собівартість продукції. Концентрація переходів збільшує складність інструмента, а обладнання спрощується. При цьому збільшується число відмов, пов'язаних з інструментом (поломки), а час на налагодження інструмента скорочується [1]. Сумісність операцій або переходів залежить від необхідної точності обробки та шорсткості поверхні. Прийнятий порядок виконання операцій і переходів визначає тип інструмента, необхідний для їхньої реалізації. Максимальна ефективність концентрації операцій або переходів досягається за рахунок застосування комбінованих інструментів. Комбінований інструмент найчастіше використовують при обробці багатоопераційним устаткуванням. Це пояснюється недоліком місць в інструментальному магазині для одномірного інструменту, при обробці складних корпусних деталей. Застосування комбінованих інструментів забезпечує наступні переваги:
Комбіновані інструменти мають ряд істотних недоліків: високий ступінь концентрації ріжучих крайок у комбінованого інструмента забезпечує зрізання великої маси металу. А це, у свою чергу, збільшує концентрацію сил і температури різання на одному комбінованому інструменті, що погіршує умови його роботи. Ріст сил приводить до збільшення шорсткості поверхні, а іноді й до поломки інструмента. Зростання температури збільшує зношення інструмента. Необхідно відзначити, що недоліки, властиві комбінованому інструменту, в значному ступені властиві і одномірним інструментам. Враховуючи багатопараметричний характер дій робочих процесів на комбінований інструмент, недоліки, властиві одномірним інструментам, при роботі комбінованого інструменту, виявляються ще в більшому ступені. Комбінований інструмент є спеціальним інструментом і може функціонувати тільки в тій технологічній системі, для якої він спроектований. Тому робочі процеси, що протікають в технологічній системі де функціонує комбінований інструмент, визначають оптимальні значення його конструктивних параметрів. АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ КОНСТРУКЦІЙ КОМБІНОВАНИХ ІНСТРУМЕНТІВ На теперішній час існує велика кількість різновидів комбінованого інструменту. Інструмент ділиться на однотипний і різнотипний. Різновидами однотипного інструмент є комбіновані развертки. Різнотипні інструменти утворені з різних комбінацій однотипного інструменту. Основними різновидами різнотипного інструменту є: свердло-развертка, свердло-зенкер-развертка, зенкер-развертка, развертка-розкатка, развертка-мітчик. Основні комбіновані інструменти, на базі развертки, використовувані на підприємствах представлені на рисунку. Рисунок 1 – Різновиди комбінованого інструменту:
При обробці однотипними інструментами – характер різання однаковий. Режими різання вибираються виходячи з найменшого з режимів.
Обробка різнотипним інструментом характеризується різним характером формоутворення. Необхідно враховувати сили різання і підбирати інструмент, який в комбінації з іншим інструментом забезпечував би необхідну стійкість. Кількість ступенів комбінованого інструменту може досягати шести. При обробки багатоступінчатим інструментом потрібно чітко представляти процес різання і виділення стружки. При неправильній конструкції інструменту стружка може потрапляти в зону обробки наступної ступені і завдавати шкоди, відображеної у вигляді подряпин на поверхні. Тому необхідно особливо чітко стежити за виготовленням чистових інструментів. Комбінований інструмент може бути представлений у вигляді цілісного, складеного або насадного. Цілісний інструмент (осьовий) виготовляють з швидкорізальної сталі. При обробці отворів з малим перепадом діаметрів комбінований інструмент виготовляють з одинарних, шляхом перешліфовування частини інструменту, призначену під обробку малого діаметру. Складений інструмент виготовляють шляхом з'єднання одинарних інструментів в різні комбінації за допомогою інструментальної наладки. Залежно від характеристик наладки, комбінований інструмент може бути переналагоджуваним і спеціальним. Обробка складеним інструментом набагато ефективніша, ніж обробка звичайним за рахунок одночасної обробки декількох поверхонь. Вона є сукупністю одинарних формоутворювальних рухів, сполучених в одну операцію, тому необхідно точно настроювати інструментальну наладку на підготовчому рівні. Це додає додаткові труднощі. Насадний інструмент утворюється шляхом з'єднання інструментів в корпусі одного з інструментів. Такий інструмент є спеціальним. При зносі одного з інструментів, «корпусний» інструмент переточують, а насадний – міняють, оскільки при його переточуванні втрачається розмір. В деяких випадках, коли дозволяють розміри інструменту, можливе використання регульованого насадного інструменту. ЦІЛІ І ЗАВДАННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ Мета проекту: провести економічне обгрунтування використання комбінованого інструменту в умовах автоматизованого виробництва. Основні завдання дослідження:
НАУКОВА НОВИЗНА Наукова новизна полягає в проведенні заходів, пов'язаних з економічною обгрунтованістю використання комбінованого інструменту проти одномірного інструменту. АНАЛІЗ РОБОТИ КОМБІНОВАНОГО ІНСТРУМЕНТУ Аналіз обробки по існуючих схемах різання Комбінована развертка може працювати по двох схемах різання (паралельно і послідовно). В даному випадку схема різання, по якій працює інструмент, визначається конструкцією самої развертки. Для обробці по паралельній схемі різання необхідно виготовляти інструмент так, щоб обидві ступені вступали в процес різання одночасно. Паралельна схема різання забезпечує високу продуктивність за рахунок скорочення машинного часу. Недоліком паралельної схеми є збільшення складових сил різання, що веде до вигину осі інструменту, хоч і незначну, а відповідно до збільшення розбивання отвору. Так само збільшується кількість виділеного тепла, що веде до зниження стійкості інструменту. Послідовна схема різання усуває недоліки паралельної схеми різання, але збільшується час на перебіг першої секції і врізування другої секції інструменту. Загальний вигляд спроектованої двоступінчатої комбінованої развертки представлений на рисунку. Рисунок 2 – Загальний вигляд двоступінчатої комбінованої развертки Точність обробки по послідовній схемі різання забеспечується формою поперечного перетину развертки, тому його необхідно робити з нерівномірним кроком зубів. При обробці разверткою по паралельній схемі різання, для спрощення виготовлення развертки, можна робити рівномірний кутовий крок. Це обгрунтовується тим, що при обробці ступені оказує вплив обробка другої ступені. При обробці по паралельній схемі різання, фігура обходу контуру секції развертки – фігура Ліссажу, яка образується за рахунок впливу сили різання одна на іншу. Причини утворення огранки отворів При обробці осьовим багатозубим інструментом, найбільш характерними похибками є огранка отворів. Встановлено, що величина огранки може переверщувати поле допуску на оброблювальний отвір. Характерно те, що такі отвори можуть вважатися придатними, оскільки традиційними засобами контролю, наприклад граничними калібрами і індикаторними нутромірами, похибка не може бути виявлена. Наявність огранки отвору надає великий вплив на експлуатаційні властивості вузла або машини в цілому. Контакт зв'язаних поверхонь деталей машин відбувається по вершинах мікронерівностей найбільш виступаючих місць контактуючих поверхонь. Відношення фактичної поверхні контакту до номінальної, при чистовому розвертанні, складає 0,3 – 0,5 і лише при ретельному доведенні це співвідношення може бути 0,9. Такий характер контакту приводить до інтенсивного зносу, а також збільшує зазори між зв'язаними поверхнями. Згідно дослідженням Ольшанського Н.Ф., при крутильних коливаннях, сума сил різання на всіх зубах інструменту зводиться до пари сил направлених до його осі, а рівнодіюча цієї пари у будь-який момент часу рівна нулю, тобто крутильні коливання не впливають на утворення огранки отвору. Дослідженнями встановлено, що наявність крутильного моменту веде до радіальних переміщень інструменту, проте це спостерігається при співвідношенні між довжиною інструменту l до його діаметра d більше 20. Враховуючи, що огранка в отворах утворюється при обробці інструментом, у якого l/d<<20, впливом крутильних коливань на огранку можна нехтувати. Для складання рівняння, що характеризує траєкторію руху зубів при вимушених коливаннях, а отже, і для визначення форми поперечного перетину обробленого отвору, достатньо знати рівняння руху центру інструменту. Утворення огранки при послідовній схемі різання і рівномірному розподілі зубів Послідовна схема різання характеризується послідовною роботою всіх секцій комбінованого інструменту, тобто обробка ведеться тільки однією секцією, а потім, після виходу із зони обробки першої ступені, у роботу вступає наступна секція і так далі. При розробці математичної моделі кінематики утворення огранки прийняті наступні допущення:
Рух центру – протилежний обертанню развертки. Рівняння коливального руху центру, коли його напрям протилежний напряму обертання развертки, що має загальний початок з геометричною віссю заздалегідь обробленого отвору, визначається: де А – амплітуда радіальних коливань центру развертки;
Рисунок 3 – Схема руху зубів, коли обертання інструменту протилежно руху центру Кількість граней в поперечному перетині отвору можна визначити за формулою: Після перетворення, це рівняння можна записати в наступному вигляді: п = 2 • Z + 1
З нього виходить, що при русі центру развертки, протилежно її обертанню, кількість граней в поперечному перетині отвору – на одиницю більше числа зубів развертки. Форма поперечного перетину отвору, отримана розрахунком на ПЕВМ, є близькою до гіпоциклоїди з кількістю граней в поперечному перетині п = 2 • Z + 1 , що узгоджується з формою попеченного перетину отвору, отриманих експериментальним шляхом. Збіг розрахункової і експериментальної траєкторії руху інструменту підтверджує, що частота коливань центру развертки визначається числом її зубів. Рисунок 4 – Форма поперечного перетину отвору, отримана при протилежному напряму руху центру і обертання развертки:
Величину огранки отворів, згідно розрахунковій формі перетину, після обробки разверткою, можна визначити залежністю: Догр = Роп – Рb; де Роп – радіус описаного кола, рівний максимальному радіусу кривої; Рух центру – співпадає з обертанням развертки. Рівняння коливань центру, коли його напрям співпаде з напрямом обертання развертки, щодо нерухомої системи координат, початок якої співпадає з геометричною віссю заздалегідь обробленого отвору, має вигляд: Представимо розрахункову схему для розгляду роботи развертки, коли рух центру інструменту співпадає з обертанням развертки. Рисунок 5 – Схема руху зубів, коли обертання інструменту співпадає з рухом центру Період коливань ріжучої кромки визначається залежністю: З цього рівняння виходить, що кількість граней в поперечному перетині отвору визначається за формулою: п = 2 • Z - 1
З цього рівняння видно, що у разі збігу напрямів руху центру і обертання развертки, кількість граней в поперечному перетині отвору повинна бути на одиницю менше числа зубів. Форма поперечного перетину отвору, отримана розрахунком на ПЕВМ є близькою до гіпоциклоїди з кількістю граней в поперечному перетині п = 2 • Z – 1 , що узгоджується з формою попеченного перетину отвору, отриманих експериментальним шляхом. Збіг розрахункової і експериментальної траєкторії руху інструменту підтверджує прийняті нами допущення, щодо частоти коливань центру развертки. Рисунок 6 – Форма поперечного перетину отвору, отримана при одному напрямі руху центру інструменту і обертанні развертки: Якість обробленого отвору визначається кількістю граней в поперечному перетині та величиною огранки. Величина огранки, в першу чергу, залежить від амплітуди руху центру развертки, а кількість граней – напрямом руху центру, щодо руху інструменту. Встановлено, що зміна напряму руху развертки спостерігається в тому випадку, коли зусилля попереднього підтискання развертки (у момент її врізання) на 15 – 20% більше зусилля подачі в сталому процесі. Для зменшення величини огранки необхідно прагнути, щоб рух центру інструменту співпадав з напрямом обертання інструменту. Утворення огранки при паралельній схемі різання Робота комбінованої развертки, з однаковим числом зубів на кожній ступені, по паралельній схемі, практично не відрізняється від роботи інструменту за послідовною схемою. Оскільки частота коливань на кожній ступені буде однаковою, то число граней в поперечному перетині також буде однаковим. Фізика процесу обробки разверткою, з однаковим числом зубів на кожній ступені, буде таким, як і при роботі за паралельною схемою різання. Рисунок 7 – Огранка отворів, оброблених разверткою з однаковим числом зубів Робота комбінованої развертки, з різним числом зубів на кожній ступені, при паралельній схемі різання, характеризується тим, що частота коливань кожної ступені визначатиметься числом зубів. Оскільки число зубів на кожній ступені буде різним, то траєкторія руху центру інструменту представлятиме фігуру Ліссажу вищого порядку. Схема руху комбінованого інструменту з нерівномірним розподілом зубів представлена на рисунку. Рисунок 8 – Схема руху центру комбінованого інструменту з нерівномірним розподілом зубів Формування поперечного перетину отвору здійснюється за підлогу обороту. Коли інструмент пройде половину шляху – центр опише замкнуту фігуру, що відображається на якості оброблюваного отвору. При повороті інструменту ще на половину оберту, зуби развертки рухатимуться по сліду, залишеному раніше. Зважаючи на замкнутість динамічної системи, хвилі, що утворилися на першому півоберті, визначають подальшу траєкторію руху зубів. Траєкторія руху комбінованого іструменту, з різним числом зубів на кожному ступені, при паралельній їх роботі, опишеться системою рівнянь: Крок вібраційних хвиль, на обробленій поверхні, залежить від розподілу зубів. Число вібраційних хвиль на обробленій поверхні, на одиницю більше числа коливань центру інструменту. Крок між хвилями залежить від різниці між окружними кроками зубів на другій і першій ступенях. Рисунок 9 – Форма поперечного перетину отвору для комбінованої развертки з Z 1 =6; Z 2 = 8 На рисунку видно, що після 5 – 6 обертів інструменту, коливання зубів накладаються один на одного, тим самим зменшуючи величину органки. У сталому процесі траєкторію руху зубів, а отже і центру інструменту, визначатимуть вібраційні хвилі, що утворилися на обробленій поверхні в перехідному процесі. Рисунок 10 – Анімоване зображення процесу резвертання комбінованою разверткою
РОБОТА ЗНАХОДИТЬСЯ В СТАНІ РОЗРОБКИ. ЗАВЕРШЕННЯ РОБОТИ 31.12.2009. СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Малышко И. А. Осевые комбинированные инструменты (рекомендации по проектированию и эксплуатации). Донецк: ПКТИ, 1996. – 135 с.
Автобіаграфія
Електронна бібліотека
Посилання
Звіт про пошук
Індівідуальне завдання
– скорочується основний технологічний та допоміжний час, пов'язаний з підводом і відводом інструмента, час затрачуваний на його зміну та налагодження, а отже, підвищується як технологічна, так і циклова продуктивність;
– зменшується кількість технологічного обладнання, завдяки чому зменшуються витрати електроенергії, скорочуються виробничі площі, зменшується кількість основних і допоміжних робітників, підвищується надійність роботи автоматичних ліній, а отже, знижується собівартість продукції;
– підвищується співвісність і точність розташування поверхонь обробки;
– зменшується час на установку інструменту.
а) – развертка двоступінчата цільна; б) – свердло-развертка;
в) – развертка мітчик.
– сконструювати та удосконалити конструкцію комбінованого інструмента, за рахунок нових конструктивних ознак;
– визначити вплив конструкції комбінованої развертки на величину огранки обробленої поверхні;
– забезпечити максимальну продуктивність;
– економічне обгрунтування конструкції комбінованої развертки.
– інструмент закріплений в плаваючому патроні;
– пружні деформації зубів нікчемно малі, що дозволяє ними нехтувати;
– коливання, направлені по взаємно-перпендикулярних координатах, мають однакову частоту і амплітуду, кут фазового здвигу рівний 90°, отже траєкторією руху центру є коло.
w 0 – кругова частота коливань центру развертки.
а) – розрахункова; б) – експериментальна
Рb – радіус вписаного кола, рівний мінімальному радіусу кривої.
а) – розрахункова; б) – експериментальна
(19 кадрів,10 циклів повторення)
2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2./Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение,
1986. – 496с.
3. Малишко І.О., Кисельова I.B. Системи інструментального забезпечення автоматизованих виробництв. Навчальний посібник. – Донецьк: ДонНТУ, 2007. 271с.
4. Методические указания к выполнению контрольных работ по курсу «Проектирование и производство металлорежущих инструментов»/ Сост.: И. А. Малышко, С.Л. Толстов. - Донецк: ДПИ,1991. – 39с.
5. Панков В.А., Ковалевский С.В., Бывшев А.П. Функционально-стоимостной анализ технических и организационно-экономических систем (ФСА/ФСУ). Учебное пособие. – Д.: Новый мир, 2005. – 257 с.
6. http://www.techno.edu.ru:16001/db/msg/22348.html
7. http://tehno-line.ru/files/theory/Turning/2-2-3.htm