Пути и резервы повышения точности механической обработки

Наиболее эффективными путями повышения точности обработки являются следующие.

1. Применение прогрессивных технологий и методов обработки поверхностей деталей.

Так, фирмы «Mikrosa» и «Sluder» (Германия) разработали технологию для комплексной (сопряженной) обработки высокоточных деталей топливной аппаратуры (деталей форсунок впрыска). Данная технология позволяет двигателю внутреннего сгорания работать тише, с большей производительностью и меньшим расходом топлива. Высокая точность геометрии деталей форсунок впрыска снижает риск просачивания топлива и одновременно повышает коэффициент полезного действия двигателя.

В форсунках впрыска необходима высокая точность посадки корпуса и иглы форсунки (рис. 4.13), которую возможно достичь на данном этапе.

Рис. 4.13. Игла (1) и корпус (2) форсунки двигателя внутреннего сгорания развития техники уже не через определенные допуски, а только методом сопряженного шлифования. При этом игла шлифуется так, чтобы точно подходить к диаметру отверстия в корпусе форсунки, а пара деталей рассматривается как единое целое для дальнейшей сборки форсунки. Данная технология основывается на применении станков «Kronos S125» фирм «Mikrosa» и «Studer S12». Сначала станок «Sluder S12» выполняет внутреннее и наружное шлифование корпуса форсунки. Прежде всего, шлифуются фаска и вершина на неподвижной оправке, затем внешняя сторона между синхронно движущимися шпинделем заготовки и пинолью задней бабки. Оба перехода реализуются как следующие друг за другом, отклонение AD формы и расположения обрабатываемых поверхностей составляют менее одного микрометра.

Далее по очереди работает станок «Kronos S125», выполняя бесцентровое шлифование игл форсунок. При этом, подготовляя сопряженное шлифование, на отлитой заготовке шлифуется сначала контур иглы. При следующем далее сопряженном шлифовании направляющей, гнезда и расстояния подъема в расчет берется размер отверстия, относящегося ко всей детали корпуса форсунки, с тем, чтобы отшлифовать иглу соответствующего типоразмера. Сопряженный допуск TL в данном случае составляет ±0,5 мкм. Бесцентровый шлифовальный станок «Kronos S125» специально разработан для применения техники шлифования кругами из кубического нитрида бора. Станина этого станка из минерального литья, термически стабилизированная и сглаживающая колебания.

Разработанные в последние годы процессы глубинного шлифования коренным образом изменили подходы к обработке хвостовиков лопаток турбин из никелевых сплавов. Никелевые сплавы являются очень чувствительными к нагреву и деформациям, которые возникают при традиционном шлифовании, поэтому обработка элементов хвостовика производилась очень медленно и тщательно, что требовало больших затрат времени. Используемая в настоящее время технология глубинного шлифования позволяет выполнять черновую и отделочную обработку с высокой производительностью и точностью. На современных станках (SS-013L, Compact Master ½ фирмы LBF-Schliff и др.) обработка всех поверхностей хвостовика (рис. 4.14), без какого-либо вмешательства оператора, занимает не более 5 мин, что в 5—7 раз меньше, чем, но традиционной технологии шлифования. По этой причине большинство производителей лопаток турбин авиационных двигателей в настоящее время используют технологии глубинного шлифования.

Глубинное шлифование позволяет с высокой точностью и качеством поверхностного слоя обрабатывать сложные фасонные поверхности деталей из труднообрабатываемых материалов (высокопрочных сталей, титановых р_ис ^^, g_HHHOe и никелевых сплавов). Если при традиционном _тлиф_ова«ие хвостовика шлифовании для удаления припуска и обеспе- лопатки турбины:

чсния точности обработки требуется значи- ₂ _ шлифовальный круг;

тельное число рабочих ходов с глубиной реза- 3 — заготовка лопатки турбины ни я порядка 0,002—0,05 мм, то при глубинном шлифовании это достигается за 2—3 перехода при глубине резания 1 — 10 мм и скорости подачи 1—5 м/мин. Обычно выполняется один или несколько черновых переходов (в зависимости от величины удаляемого припуска) и последующий чистовой переход. Производительность глубинного шлифования на порядок выше, чем традиционного.

2. Использование па станках систем автоматического управления точностью обработки.

Такие системы применяются, например, при финишной абразивной обработке валов печатных станков. При обработке таких тяжелых и крупногабаритных деталей (вал печатного станка имеет диаметр до 500 мм и длину до 1600 мм) требуется особая стратегия обработки. Подобные детали прогибаются под действием своего веса и крутящего момента как в шлифовальном станке, так и в изделии. Компенсация такого прогиба позже играет решающую роль для плавного перемещения бумаги, для равномерной подачи и нанесения краски. В данном случае технологическая задача состоит в том, чтобы произвести прецизионную обработку хромированного печатного вала с высокими требованиями к точности формы и качеству поверхности. Для обеспечения высоких требований по точности фирма «Magerle» (Германия) разработала программный алгоритм компенсации, при помощи которого на станке измеряются линии прогиба детали и, в зависимости от усилий при обработке, рассчитываются соответствующие коррекции. Шлифование производится на станке «FlexGrind» фирмы «Schaudt» в автоматическом режиме по рассчитанным и скорректированным параметрам. С помощью гидростатических направляющих станка тяжелые детали перемещаются почти без трения, что обеспечивает высокое качество обработанной поверхности. Такая конструкция станка с встроенной контрольно-измерительной системой гарантирует обеспечение точности с допусками менее 5 мкм.

Использование систем автоматического управления режимами обработки на металлорежущих станках позволяет в несколько раз снизить погрешности, вызванные упругими деформациями технологической системы от силы резания.

На станках с ЧПУ погрешности обработки от упругих деформаций технологической системы можно снизить также путем целенаправленного искажения траектории перемещения режущего инструмента относительно заготовки.

3. Применение более точного технологического оснащения на операциях механической обработки.

Повышение точности технологического оснащения достигается:

• • применением виброустойчивой быстродействующей оснастки с повышенной жесткостью для обработки без переустановки заготовки;
• • оснащением станков системами температурной стабилизации отдельных узлов, устройствами для автоматической подналадки станка;
• • применением систем для оценки состояния режущего инструмента и систем автоматизированного контроля качества обрабатываемой поверхности;
• • использованием в приводах станков беззазорных сопряжений и механизмов, имеющих высокий коэффициент полезного действия;
• • применением виброизолирующих опор и направляющих из композиционных материалов, обладающих повышенной износостойкостью;
• • широким внедрением систем диагностики состояния станочного оборудования.
• 4. Повышение технологической дисциплины на операциях механической обработки, заключающейся в строгом регламентировании'.
• • обоснованности допусков на параметры точности поверхностей или осей деталей;
• • системы мероприятий по обеспечению и контролю точности обработки на технологических операциях изготовления ответственных деталей;
• • выбора технологического оснащения и режимов обработки;
• • процедуры калибровки и поверки систем контроля процесса обработки;
• • системы мероприятий по подготовке инструмента к работе;
• • периодичности и содержания мероприятий по оценке состояния станков.

В заключение следует отметить, что для каждого конкретного технологического процесса (или технологической операции) целесообразно выявлять свои наиболее эффективные пути повышения точности обработки. Это возможно лишь в том случае, когда технолог учитывает особенности функционирования, эксплуатации и наладки имеющегося в цехе технологического оборудования.