8 800 700-27-64 0 ОТПРАВИТЬ ЗАПРОС
Росмарк-Сталь / Статьи / Повышение эффективности обработки отверстий за счет автоматизации ручного труда с применением резьбонарезных манипуляторов

Повышение эффективности обработки отверстий за счет автоматизации ручного труда с применением резьбонарезных манипуляторов


Процесс нарезания резьбовых отверстий в заготовках и деталях машин является неотъемлемой и существенной частью технологических процессов изготовления конечного изделия различных производственных машиностроительных предприятий. 

Как правило, именно обработка резьбовых отверстий может быть узким местом в общем процессе производства и являться одной из ответственных технологических операций, оказывающее существенное влияние как на экономические показатели производства, так и временные производственные затраты. 





В настоящий момент, как в России, так и во всем мире, основная механическая обработка заготовки производится на обрабатывающих центрах и станках с ЧПУ. Данное оборудование используется в основном в рамках массового и крупносерийного производства. Детали серийного, мелкосерийного и единичного производства обрабатываются чаще всего на универсальном или специализированном оборудовании, резьбы же зачастую до сих пор режутся вручную.

Например, корпусные детали, как правило, обладают большим количеством резьбовых, крепежных отверстий, резьбы которых нарезаются метчиками. При обработке этих отверстий на станках время, затрачиваемое на нарезание внутренней резьбы может достигать до 15-20% от общего времени, затрачиваемого на изготовление всей детали. При нарезании резьбы на слесарном участке комплектными метчиками вручную данные временные затраты значительно выше.

На сегодняшний момент скорости резания при обработке деталей из различных конструкционных материалов, практически для всех инструментов, превышают отметку в 100 м/мин. Более того, «нормальной» скоростью резания принято считать скорость 200 м/мин. и более. Исключением из этого правила являются только метчики из быстрорежущих сталей, по-прежнему нарезающие резьбу в деталях на скоростях в среднем до 15-30 м/мин (для метчиков без покрытия) или до 30-60 м/мин (для метчиков с износостойкими покрытиями). Метчики являются одним из самых «медленных» инструментов для обработки резанием, что связано с особенностями конструкции данного инструмента, а также особыми требованиями и условиями их применения. 

Поэтому нарезание резьбы в отверстии является одной из низкопроизводительных операций, иными словами самой медленной, в сравнении с любой другой операцией, при обработке корпусных деталей резанием. В условиях нехватки производственных мощностей и сокращения временных затрат, операция нарезания резьбы может быть безусловной точкой оптимизации технологического процесса изготовления деталей.

Таким образом, для крупносерийного производства возникает задача либо повышения производительности операции резьбонарезания с целью уменьшения времени обработки на станках с высокой стоимостью станко-часа, либо экономически обоснованный перевод этой операции на обработку вне станка. А для серийного, мелкосерийного и единичного производства упрощение ручного труда, снижение брака за счет автоматизации ручного труда, повышение производительности, сокращение затрат фонда оплаты труда.

    

Задачу повышения производительности на станках с высокой стоимостью станко-часа можно решить с помощью внедрения метчиков из твердого сплава, твердосплавных резьбовых фрез или комбинированного твердосплавного инструмента, способного производить сразу три операции: сверление отверстий, зенкерования и нарезания резьбы и зенкования.

Быстрорежущая сталь обладает прекрасной прочностью и вязкостью, но, по сравнению с твердым сплавом, более низкой твердостью. Более того, твердость быстрорежущей стали снижается с увеличением температуры. Применительно к процессу резания это означает, что с увеличением скорости резания и соответствующим повышением температуры в зоне контакта инструментального и обрабатываемого материала, режущие свойства быстрорежущей стали снижаются из-за снижения её твердости. На практике инструменты из твердого сплава могут работать на скоростях резания, в разы превышающих граничные скорости резания для быстрорежущих сталей и при этом обладают более высокой стойкостью. В то же время более низкая вязкость разрушения (т.е. способность противостоять возникновению трещин) твердого сплава, по сравнению с быстрорежущей сталью, ограничивает его применение к нарезанию резьбы метчиком.

Особенно это относится к обработке заготовок из стали, так как в этом случае ситуация ухудшается тем, что длинная стружка остается в стружечных канавках и увеличивает тем самым нагрузку на режущие кромки, что впоследствии ведет к их выкрашиванию (рис. 1.). Во многом из-за этого на сегодняшний день твердосплавные метчики применяются в основном только для обработки более легких, с точки зрения резания, материалов – чугуна и алюминиевых сплавов.

Рис.1. Стружка в зоне резания при нарезании резьбы в отверстии

   Однако существует еще одна технологическая проблема применения твердосплавных метчиков. Дело в том, что любой твердосплавный инструмент успешно работает только в условиях жесткости всей технологической наладки.  Также при нарезании резьбы метчиком на станке необходимо обеспечивать соответствие скорости подачи и шага метчика при обработке. Кроме того, если на станке нет функции «жесткого» резьбонарезания (или по другой терминологии «синхронного»), отсутствие согласования вращения шпинделя и осевого перемещения приводит к тому, что подача прекращается быстрее, чем останавливается шпиндель. 

В результате метчик продолжает вращаться, что приводит к поломке. А малейшее рассогласование двух движений приводит к неравномерному ускоренному износу инструмента за счет того, что одна из поверхностей инструмента более нагружена, или браку детали по качеству резьбы либо по поломке инструмента, часть которого остается в детали, с последующими комплексными затратами (время простоя оборудования, отбраковка детали, повышение бюджета на инструмент и т.п.). 

При применении быстрорежущих метчиков для большого количества оборудования и задач проблема чаще всего решается применением специализированной оснастки - при помощи патронов для резьбонарезания с осевой и радиальной компенсацией (рис. 2.), но их применение не решает проблему производительности операции.


Метчики из быстрорежущей стали в таких условиях работают относительно хорошо, а вот применение твердосплавных метчиков практически исключается.


В настоящее время существует специализированная резьбонарезная оснастка для работы в режиме «жесткого» резьбонарезания, позволяющая работать метчику при постоянной скорости резания. Система исключает периоды плавного разгона и торможения вращения шпинделя станка. Так же снабжена зубчатой передачей, посредством которой производится реверс инструмента и изменение направления вращения шпинделя станка не требуется. Данная оснастка частично решает вопрос производительности обработки при помощи метчиков. Происходит это, естественно, не за счет повышения режимов резания.


Описание: http://oaooiz.fis.ru/files/10060153.jpgРис.2. Резьбонарезные патроны с компенсацией.

   К сожалению, оборудование с функцией «жесткого» резьбонарезания для метчиков или резьбовых фрез имеют в своем станочном парке не все предприятия, поэтому повышение производительности обработки внутренних резьб твердосплавными метчиками и резьбовыми фрезами будет носить исключительно частный ограниченный характер и не будет гарантировать стабильного результата. Следовательно, повышение производительности и снижение затрат на обработку резьбовых отверстий путем внедрения твердосплавных метчиков и резьбовых фрез частично исключается. Задача по снижению себестоимости обработки деталей при снятии операции со станков с ЧПУ, с высокой стоимостью станко-часа, решается путем внедрения в производство резьбонарезных манипуляторов.

Автоматизация ручного труда обработки резьб, на участках слесарной обработки, при серийном, мелкосерийном и единичном производстве решается применением резьбонарезных манипуляторов BLUETECH TEKNOMASYON, эксклюзивным поставщиком в России которых является компания АО «Росмарк-Сталь».


Кирилл Сидоров,

специалист службы технической поддержки АО "Росмарк-Сталь" 

Продолжение статьи

Другие статьи