Управление качеством изготовления червячных фрез (стр. 4 из 15)
Теперь найдем отношение:
0,6/0,415=1,45
То есть получается, что припуск в проектируемом варианте меньше в 1,45 раз. Если сохранить прежние режимы обработки, то получается, что и затраты времени снизятся в 1,45 раз.
Машинное время в базовом варианте, на втором переходе операции шлифование профиля, по существующей в ИП технологии составляет – 2,2 часа, тогда машинное время в проектируемом варианте: ТМ=2,2/1,45=1,52 часа
Заточная операция.
Произведем расчет максимальной величины смещения передней поверхности от номинального положения. Как было сказано выше, величина смещения складывается из многих факторов. Вектор смещения от воздействия фактора вследствие погрешности делительного диска будет перпендикулярен действию других факторов. А так как фреза имеет положительный передний угол, то при рассмотрении действий всех факторов необходимо учитывать этот угол. На чертеже угол задан смещением передней поверхности относительно оси фрезы, пересчитаем в градусы:
Sinα= a / R,
где
а – величина смещения
R – наружный радиус фрезы
Тогда:
Sinα=7/55=0,127, отсюда α=7,31 гр.
Исходя из векторов действий факторов погрешностей, формулу для вычисления максимальной величины смещения передней поверхности от номинального положения можно записать в виде:
∆= К*(Sinα *(∆ш+∆о+∆з)+cosα*∆д), где
∆ш – погрешность, возникающая вследствие радиального биение шпинделя станка;
∆о – погрешность, возникающая вследствие радиального биение оправки
∆з – погрешность, возникающая вследствие зазора между оправкой и фрезой
∆д – погрешность, возникающая вследствие погрешности делительного диска
К – поправочный коэффициент, учитывающий влияния остальных факторов, примем К=1,5
Погрешность станка несколько отличается от паспортных данных, но находится в пределах 5 мкм.
По чертежу радиальное биение оправки не более 0,01мкм
Максимально возможный зазор в соединении между оправкой и фрезой получается путем вычитания максимально возможного размера отверстия и минимально возможного размера вала. По чертежу отверстие фрезы – 40+0,011. Размер вала из чертежа решено не брать, так как это наиболее изнашиваемая часть станка, эту величину получили путем фактического замера – 39,98
Тогда:
∆3 = 40,011–39,98=0,031 мм
Погрешность делительного диска по чертежу – ±2 мин. Тогда на наружном диаметре это будет в мм:
∆д = 55*2*sin2`=0,064 мм
Теперь подставим все значение в формулу:
∆= 1,5*(Sin7,310 *(0,005+0,01+0,031)+cos7,310*0,064)=0,1 мм
Получившаяся величина значительно превышает допуск 5 и 6 параметров червячной фрезы, а значит, вероятность появления брака достаточно велика. Как видно из формулы, определяющими и наиболее большими по величине являются погрешности – в первую очередь, делительного диска, во вторую, зазора.
Так как погрешности делительного диска являются определяющими, необходимо заложить максимально возможную точность. В цехах ИП ВАЗа существует технологическая возможность изготовить делительный диск с точностью на деление ±0,001 мм. Профиль делительного диска изготовить электроэрозионной обработкой.
Чтобы уменьшить зазор между оправкой и фрезой необходимо, во-первых, уменьшить допуск на размер посадочного места оправки, а во-вторых, так это место, вследствие постоянного трения и попадания абразивной пыли, является наиболее изнашиваемым, то ввести требование о регулярном контроле размера и, при необходимости, замены оправки. В базовом варианте допуск на размер оправки по чертежу 7 мкм, ужесточим его до 3 мкм.
Расположим поле допуска, таким образом, чтобы всегда обеспечивался гарантированный зазор. Верхний предел – 39,999, нижний предел – 39,996. Тогда максимальный зазор будет:
∆зП = 40,011–39,996=0,015 мм
Теперь произведем расчет вычисления максимальной величины смещения передней поверхности от номинального положения для проектируемого варианта:
∆П= 1,5*(Sin7,310 *(0,005+0,01+0,015)+cos7,310*0,002)=0,009 мм
0,009≤0,02 – получившаяся величина меньше наибольшей разности соседних окружных шагов стружечных канавок. Теперь можно говорить о гарантированном качестве получения результатов замеров строго в соответствии с чертежом, так есть запас по точности.
4. Статистический анализ качества шлифованных поверхностей
Червячные фрезы в ИП производстве изготавливаются из следующих марок быстрорежущих сталей: Р6М5, Р6М5К5, Р6М5Ф3-Ш, Р6М5Ф3-МП.
Наиболее ответственная операция с точки зрения влияния на дальнейшую стойкость червячной фрезы – это заточка по передней поверхности. Заточка производится следующими абразивными кругами:
1) 12 300х20х50,8 24А 25Н СМ1 12 К11
2) 12 300х20х50,8 25А 25Н СМ1 11 КФ-40
Проводились производственные испытания по заточке выше названными кругами на двух параллельно работающих станках ф. Карр мод. As-305, червячных фрез, выбранных случайным образом, выполненных из всех выше перечисленных сталей. При этом стоит отметить, что в основном это были стали Р6М5Ф3-МП и Р6М5Ф3-Ш – отличием этих сталей является лишь то, что первая выполнена путем спекания мелкодисперсных частиц, по технологии порошковой металлургии, вторая же сталь получена методом электрошлакового переплава. Шероховатость поверхности замерена 38 раз на шлифованной поверхности. Расположим замеры шероховатости Ra в порядке возрастания:
0,175; 0,182; 0,185; 0,187; 0,192; 0,195; 0,195; 0,198; 0,202; 0,203; 0,206; 0,208; 0,209; 0,210; 0,212; 0,215; 0,216; 0,218; 0,221; 0,224; 0,227; 0,228; 0,229; 0,231; 0,232; 0,232; 0,235; 0,238; 0,241; 0,244; 0,246; 0,247; 0,251; 0,252; 0,257; 0,259; 0,263; 0,266; 0,276.
На основании этих данных заполним таблицу 4.1.
Таблица 4.1. Данные для построения кривой распределения
| Интервалы | значения середин | Обычная правка | ||
| свыше | До | интервалов | частота | частость |
| 0,17 | 0,18 | 0,175 | 1 | 0,026 |
| 0,18 | 0,19 | 0,185 | 3 | 0,052 |
| 0,19 | 0,20 | 0,195 | 4 | 0,105 |
| 0,20 | 0,21 | 0,205 | 5 | 0,132 |
| 0,21 | 0,22 | 0,215 | 5 | 0,132 |
| 0,22 | 0,23 | 0,225 | 4 | 0,158 |
| 0,23 | 0,24 | 0,235 | 5 | 0,132 |
| 0,24 | 0,25 | 0,245 | 4 | 0,105 |
| 0,25 | 0,26 | 0,255 | 4 | 0,079 |
| 0,26 | 0,27 | 0,265 | 2 | 0,052 |
| 0,27 | 0,28 | 0,275 | 1 | 0,026 |
Используя данные таблицы 4.1. построим кривую распределения.
Рис. 4.1. Кривая распределения при шлифовании червячных фрез из сталей Р6М5, Р6М5К5, Р6М5Ф3-Ш, Р6М5Ф3-МП
Из общего вида кривой распределения рис. 4.1 можно говорить о том, что, во-первых, данная технологическая операция не позволяет производить годную продукцию и требуются срочные меры по улучшению качества, во-вторых, очень большой разброс шероховатости (почти 0,1мкм по Ra). То есть в данном случае возникает две проблемы требующие решений:
1. Слишком высокая высота микронеровностей шлифованной поверхности, вероятность получения негодной продукции более 50%.
2. Низкая степень прогнозируемости процесса.
Причина возникновения первой проблемы заключается или в неправильном выборе абразивного материала или же в неправильном выборе режимов резания. Возможная причина второй проблемы заключается в том, что у обрабатываемых сталей несколько разная шлифуемость.
Для решения первой проблемы существуют несколько стандартных решений:
1) Выбор другого абразивного круга
а) с меньшей твердостью
б) с меньшей зернистостью
2) Выбор других режимов резания
а) уменьшение подачи
б) увеличение скорости резания
в) увеличение времени выхаживания.
Рассмотрим все решения по порядку.
Выбор абразивного материала с меньшей твердостью.
При уменьшении твердости абразивного материала происходит снижение прочности удержания абразивных зерен в круге, затупившиеся зерна быстрее вылетают из круга. При шлифовании это приводит к улучшении стабильности и некоторому снижению шероховатости. Помимо прочего это приводит к тому, что абразивный круг хуже «держит профиль», то есть зерна быстрее осыпаются быстрее, переточки приходиться производит чаще. В нашем случае данное решение неприемлемо, так как будет ухудшаться важный параметр червячной фрезы – отклонение от номинального положения образующей передней поверхности.
Выбор абразивного материала с меньшей зернистостью.
При уменьшении размера зерен абразива, соответственно и уменьшаются размеры рисок им оставленном на шлифуемой поверхности, в этом случае значения шероховатости снижаются значительно. Но при этом значительно увеличивается повышается теплонапряженность процесса резания, что потребует снижение подачи, и как следствие снижение производительности. Примем данное решение.
Изменение режимов резания – уменьшение подачи.
В данном случае это не актуально, так как окончательная шероховатость формируется при выхаживании, которое включено в данный техпроцесс.
Изменение режимов резания – увеличение скорости резания.
Скорость резания несколько снижает величину микронеровностей на шлифованной поверхности, но при этом значительно повышается теплонапряженность процесса резания, а следовательно увеличивается вероятность появления шлифовочных прижогов, что недопустимо. Также, фактические режимы резания – скорость резания 25–30 м/с, что близко к критической величине, на которой предназначены работать применяемые абразивные круги (35 м/с). Также в данном случае нас ограничивают возможности самого станка, скорость вращения шлинделя станка не позволяет повышать скорость резания выше 35 м/с.