Параметры отвечающие за точность червячной фрезы: №1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14.
Параметры отвечающие за стойкость червячной фрезы: №2, 3, 15.
Вывод: улучшая параметры, отвечающие за точность червячной фрезы можно ожидать снижение брака при обработке зубчатых колес, а улучшая параметры, отвечающие за стойкость – увеличение срока службы червячной фрезы. Также были выявлены операции технологического процесса, где формируются эти параметры.
2.2 Анализ проблемных операций
Внутришлифовальная операция.
Как показал анализ замеров по параметрам: допуск на размер отверстия и шероховатость в отверстии, основные нарекания вызывает не сам размер отверстия, а требования к конусности. Перепад диаметров должен быть не более половины допуска на размер.
По существующему техпроцессу отверстие сначала шлифуется с припуском 0,005 мкм, а затем вручную доводится при помощи притира. Так как червячные фрезы, изготавливаемые в ИП ОАО «АВТОВАЗ» длиной от 150 до 220 мм, то во время ручной обработки притиром возникает неравномерность давления на разные его стороны, вследствие чего и возникает конусность.
Операция шлифование профиля.
Анализ замеров червячных фрез показал, что наиболее часто происходит брак по двум параметрам: радиальное биение по наружному диаметру относительно оси отверстия и допуск на наружный диаметр. На этой операции червячная фреза устанавливается на конусную оправку, а оправка в центрах находится в станке, поэтому погрешность по биению наружного диаметра складывается в основном из двух факторов:
– радиальное биение шпинделя изделия станка
– радиальное биение наружного диаметра оправки относительно центров.
Остальные погрешности станка влияют косвенно и не значительно. Также присутствует некоторое влияние сил резания и самого веса фрезы, но в данном случае, окончательно профиль фрезы формируется после выхаживания, то есть работы без подачи, а значит, силы резания крайне малы; вес фрезы мы изменить не в силах, потому эти погрешности не приводим в качестве основных факторов.
При этом фактическая величина биения шпинделя станка находится в пределах 2–3 мкм. Биение же оправки доходит до 8 мкм.
Допуск на наружный диаметр 0,2 мм, на операции токарной обработки оставляется припуск 0,5 мм на диаметр, но в связи с биением, возникающим после внутришлифовальной операции (до 0,5 мм), этого припуска не всегда хватает и приходится занижать весь профиль зубьев, а с ним и наружный диаметр фрезы. Необходимо проанализировать, почему появляется такое биение наружного диаметра после внутришлифовальной операции. На этой операции базирование происходит по торцам фрезы, а это, во-первых, нарушает принцип единства баз и, во-вторых, опорная длина торца, в некоторых случаях, в 4 раза меньше длины фрезы. Необходимо совместить конструкторскую и технологическую базу и увеличить опорную длину.
Заточная операция.
Здесь наибольший интерес представляет параметры фрезы №5, 6, 15. Остальные параметры в большей степени зависят от правильности настройки станка по первой детали. По параметру №15 больше всего нареканий от потребителя. Выявим факторы, оказывающие влияние наибольшее влияние на параметры №5 и 6. Червячная фреза устанавливается с зазором на цилиндрическую оправку, оправка одним концом базируется по коническому хвостовику в шпинделе станке, а другой конец поджимается вращающимся центром. Деление осуществляется при помощи делительного диска. Отсюда можно сделать вывод, что смещение стружечной канавки от номинального положения происходит преимущественно из-за двух явлений – биение зубьев червячной фрезы и погрешность деления, отсюда можно сделать вывод, что смещение передней поверхности происходит ввиду факторов:
– радиальное биение шпинделя станка;
– радиальное биение оправки;
– зазор между оправкой и фрезой;
– погрешность делительного диска.
Для выявления факторов, не обеспечивающих шероховатость, в соответствии с требованиями чертежа, воспользуемся статистическим методом анализа.
3. Мероприятия по совершенствованию технологии изготовления червячной фрезы
Внутришлифовальная операция.
Для минимизации человеческого фактора на операции внутренней шлифовки необходимо исключить ручной труд. Доводку при помощи притира можно заменить на тонкое выхаживание. Диаметр круга принимаем исходя из рекомендаций [7]:
Dкр= Dотв*0,8, где
Dотв – диаметр обрабатываемого отверстия
Рассчитаем для выбранной фрезы, с номинальным посадочным отверстием диаметром 40 мм:
Dкр=39,7*0,8=31,76 мм
Округляем в большую сторону до стандартного ряда, принимаем:
Dкр=32 мм
Воспользовавшись рекомендациями [8] выберем эльборовый круг, который будет обеспечивать необходимую шероховатость:
Берем круг прямого профиля – 1А1
Габаритные размеры – 32х25х10х5
Марка шлифовального материала для обработки быстрорежущей стали – ЛКВ40
Для получения шероховатости Ra 0,2 мкм принимаем зернистость – 80/63
Для получения стабильных показателей по размеру принимаем твердость – СТ1
Связку круга берем керамическую – К27
Концентрацию эльбора – 100%
Маркировка полная – 1А1 32х25х10х5 ЛКВ40 80/63 СТ1 К27 100%.
Теперь по [11] назначим режимы резания при выхаживании:
Подача S=1 м/мин
Скорость резания – обычно при обработке эльборовым инструментом назначают скорость резания в пределах 30–35 м/с, но ввиду длиной и не жесткой оправки (20х200) имеет смысл снизить скорость резания до 20–25 м/с. Тогда рекомендуемая частота вращения шпинделя определяется формулой:
n=V*60000/ Dкр*π, где
V – скорость резания принимаем V=22 м/с
n=22*60000/32*3,14=13136 об/мин
Принимаем фортуну со скоростью 16000 об/мин.
Теперь уточняем скорость резания:
V=3,14*32*16000/60000=26,8 м/с.
Назначаем число двойных ходов при выхаживании – 8
Теперь рассчитаем время на выхаживание:
ТМ=2*N*(L+l)/S, где
N – число двойных ходов
L – длина фрезы
l – длина шлифовального круга
Тогда для нашего случая:
ТМ=2*8*(150+25)/1000=2,8 мин
Штучное время Тшт найдём по формуле:
Тшт=Тв+Тп-з+Тм
ТВ=0,18 мин – вспомогательное время;
ТП-З = 0,15 мин – подготовительно–заключительное время;
Тшт=0,18+0,15+2,8=3,13 мин
Шлифование профиля.
Для снижения радиального биения наружного диаметра необходимо снизить влияние определяющего фактора – биение наружного диаметра оправки. Так как эта же оправка, на которой производится обработка, является контрольной оправкой, необходимо и требования предъявлять к ней как к контрольной оснастке. Предлагается ужесточить допуск по наружному диаметру оправки в 2 раз, было ±3 мкм, станет +3 мкм. Ужесточить требования к радиальному биению до 1,5 мкм и внести в технические требования чертежа пункт о необходимости паспортизации и периодичности проверки раз в 4 месяца.
Увеличить опорную длину и совместить конструкторскую и технологическую базы можно только одном способом – обеспечить закрепление червячной фрезы на операции шлифование отверстия за наружный диаметр, то есть, непосредственно, за сами зубья фрезы. В данном случае в качестве зажимного приспособления может выступать цанговый патрон. Это также позволит сократить время на выставление и зажим каждой фрезы. В базовом варианте рабочий прижимал шлифованный торец червячной фрезы к планшайбе при помощи шпилек и выставлял каждую фрезу в отдельности по внутреннему диаметру. В проектируемом варианте, достаточно будет выставить цанговую оправку в начале работы. Это позволит уменьшить биение наружного диаметра относительно отверстия после операции внутренней шлифовки, то есть на операцию шлифование профиля червячная фреза придет с минимальным биением.
Рассчитаем максимальное биение, возможное на операции внутренней шлифовки, при применении цанговой оправки. Биение будет складываться из биений всех конструктивных элементов, также добавится погрешность выставления детали, так как выставляем только по одному краю оправки. Биение найдем по формуле:
∆1= ∆ц+ ∆ц+ ∆ц=, где
∆ц – биение внутреннего диаметра цанги, относительно наружного, по чертежу – 0,01мм
∆к – биение опорного торца корпуса оправки, относительно оси, по чертежу – 0,01мм
∆И – погрешность выстановки детали, с практической точки зрения примем 0,01мм
Отсюда найдем максимальное биение:
∆1=0,01+0,01+0,01=0,03 мм.
Фактическое же биение по базовому варианту до 0,3мм.
Тогда рассчитаем фактический припуск, снимаемый на этой операции в базовом варианте:
РФ=РТ+∆ф,
где
РТ – припуск технологический, равен 0,5 мм
∆ф – фактическое биение, с среднем равно 0,2 мм
Отсюда:
РФ1= 0,5+0,2=0,7 мм
Теперь рассчитаем фактический припуск, снимаемый на этой операции в базовом варианте:
РФ2=РТ+∆1/2, так как средняя величина биения всегда половину от максимальной, отсюда: РФ2=0,5+0,03/2=0,515 мм
Теперь рассчитаем насколько меньше будут затраты времени. Основной припуск снимается на втором переходе, после чего остается припуск 0,1 мм, тогда припуск, снимаемый на этом переходе для базового варианта: 0,7–0,1=0,6 мм
Для проектируемого варианта:
0,515–0,1=0,415 мм.