1. 機械加工技術の手順、設置、ステーション、作業工程などの基礎知識と用語を紹介します。
2. 機械加工のプロセスルールと方法を策定します。
3. 工程ルート内の各工程を設計する.
加工代、加工サイズ、およびその公差の決定を含みます。 工作機械とプロセス機器の選択。 切削量の決定、工数ノルマの計算など。
この章の要件: 加工プロセスの手順、ステップ、プロセス規定などの基本的な概念を理解し、習得しています。 加工プロセス規定の策定手順を理解し、加工の生産性と経済性に関する知識に精通しています。 機械加工プロセス規定の策定という主な作業内容を習得し、プロセス設計の内容を習得し、プロセスサイズチェーンを適用してベンチマークが重複しない場合のプロセスサイズを計算できるようにする。
3.1 加工工程規定の概要
3.1.1 製造工程と加工工程
機械製品の製造プロセスは、原材料から最終製品に変わる全プロセスです。 機械製造工場の生産プロセスには、原材料の輸送と保管、製品の技術的準備と生産準備、ブランクの製造、部品の機械加工と熱処理、製品の組み立て、デバッグと検査が含まれます。商品等の販売及びアフターサービスとして
生産工程において、生産対象物の形状、大きさ、相対位置、性質などを直接変更して完成品または半完成品とする過程を工程といいます。 生産工程におけるブランクの製造、部品の機械加工や熱処理、製品の組立、デバッグ、検査などの工程です。 の
機械加工プロセスとは、ブランクの形状、サイズ、相対位置、特性を機械加工方法によって変更して部品にするプロセス全体を指します。
3.1.2 加工工程の構成
機械加工プロセスは、プロセス、設置、ステーション、作業ステップ、切削工具というさまざまなレベルの単位に分けることができます。 このうち工程は分割工程の基本単位であり、部品の機械加工工程は複数の工程から構成されます。
- プロセス
プロセスとは、同じまたは複数のワークピースに対して XNUMX 人またはグループの作業者によって同時に継続的に完了されるプロセスの部分を指します。 プロセスを維持する XNUMX つの要素は、職場、作業者、ワークピース、継続的な作業です。 これらの要素のいずれかが変更されると、新しいプロセスが構成されます。
- インストールを開始する
ある工程の処理内容を完了するためには、ワークを複数回クランプする必要がある場合があり、ワーク(または組立体)を一度クランプした後に完了する処理内容の部分を取り付けと呼びます。
- 駅
インデックス (またはシフト) 治具 (またはワークベンチ) を備えた工作機械で加工する場合、XNUMX 回のクランプでワークピース (または工具) は工作機械に対して複数の位置を通過して連続的に加工される必要があります。 このとき、ある工程の部品において、ワークを一度クランプした後、工具や装置の固定部に対してワーク(または組立ユニット)と治具や装置の可動部が占める各位置が完成します。駅と呼ばれる。
- 作業ステップ
作業ステップとは、工程を分割する単位です。 加工工程において、加工面(または組立時の接続面)と加工(組立)治具が変化しない状態で連続的に完了する工程の一部を加工工程といいます。 機械加工された表面と機械加工されたツールの XNUMX つの要素のうちの XNUMX つの変更は、別のプロセス ステップです。 XNUMX つのインストールで複数の同一の作業ステップを連続的に処理する場合、それを XNUMX つの作業ステップとして記述することができます。
- ナイフを取ってください
XNUMX 回の作業ステップで、除去する金属層が非常に厚い場合は、同じ表面を複数回切削する必要があります。 このとき、加工中の送り速度で工具がワークに対して完了する送り動作の部分をナイフのテイクといいます。


3.1.3 加工工程仕様
- 加工工程規定
機械製品の製造において、製品や部品の製造工程や作業方法を規定するための工程書類のことを機械加工工程規程といいます。 生産工程ではさまざまな工程仕様書が使用されます。 一般的に使用される XNUMX つのプロセス仕様書として、機械加工プロセス カードと機械加工プロセス カードを紹介します。
(1) 加工工程カード 部品の加工工程を手順単位で記載した工程書です。 機械加工プロセス カードは、機械加工プロセスの全体像の概要を示し、他のプロセス文書を作成するための基礎となります。 ただし、単一ピースの小バッチ生産では、通常、より詳細なプロセス文書は編集されなくなり、この種のカードは生産を直接指示するために使用されます。
(2) 機械加工工程カード このカードは、機械加工の工程カードをベースに、各工程の加工内容に応じてまとめた工程書です。 カードには通常、プロセスの概略図が添付されており、プロセスの各ステップで使用される処理内容、プロセスパラメータ、操作要件、装置およびプロセス機器が詳細に記載されています。 これは、作業者の操作を具体的にガイドするために使用される技術文書です。
- プロセス図
機械加工プロセスカードには工程図が添付されています。 プロセス図は、プロセスの処理内容を明確かつ直感的に表現できます。 図面要件には次の点があります。
(1) プロセスの模式図を縮小して、突起物を最小限に抑えて描画でき、図中の二次構造や線を省略できます。
(2) 工程図の正面図は、この工程におけるワークを工作機械にクランプする位置となります。 例えば、横型旋盤で加工するシャフト部品の工程図では中心線が水平、右側が加工端、左側がチャックのクランプ端となります。
(3) 工程の模式図では、ワーク上の本工程により加工された面を太い実線で示し、本工程により加工されていない面を細い実線で示している。
(4) ワークの位置決めとクランプは工程図中に指定された記号で示されます。
(5) 工程図には、この工程の加工寸法や公差、加工面の表面粗さ、その他この工程で満たすべき技術的要件が記されています。
- 加工プロセス規制の役割
(1) プロセス規制は、生産を組織するためのガイドとなる文書です。 生産計画とスケジューリング、作業者の作業、製品の品質検査はすべてプロセス規則に基づいています。 生産担当者は、生産された製品の品質を確保するために、プロセス規制に違反してはなりません。
(2) プロセス仕様は生産準備の基礎です
(3) 工程仕様書は新工場(作業場)の技術文書です。
- 3.1.4 機械的処理手順を策定するための原則と手順
特定の生産条件下では、加工品質を確保し、生産コストを最小限に抑えることが、プロセス規制を策定するための基本原則となります。
部品の加工工程規定の策定作業は、大きく以下のXNUMX段階に分かれます。
- 準備作業段階 部品の機械加工ルートを作成する前に、生産計画の計算や生産タイプの決定など、必要な準備作業を行う必要があります。 部品のプロセスを分析する。 ブランクの種類を決定します。
- プロセスルート策定段階 プロセス規定策定の核となる部分であり、主な内容は以下のとおりである。 部品の表面処理方法の選択。 処理段階の分割。 処理順序の整理や工程統合など
- 工程設計段階では、工程ルートを作成した後、加工ルート内の各工程の加工内容を決定します。取り代、加工寸法、公差などを決定します。 工作機械とプロセス機器の選択。 切断量の決定と作業時間の計算 ノルマなど
- 工程書類の記入 上記の手順で部品加工の工程仕様が決定したら、各種カードにその内容を記入して実施していきます。 これらのカードを総称してクラフトファイルと呼びます。 プロセス ファイルの入力は、部品プロセス仕様の準備における最後の作業です。 プロセス文書には多くの種類があり、生産の実際のニーズに応じて、対応するプロセス文書を生産で使用するプロセス規則として選択できます。
3.2 加工工程規定策定の準備作業
部品の加工工程規定を策定するための準備作業には、生産計画の計算と生産種類の決定が含まれます。 部品のプロセス分析を実施する。 ブランクの種類の決定など
3.2.1 生産プログラムと生産タイプ
- 制作プログラム
生産計画とは、企業が計画期間内に生産すべき製品の成果と進捗計画を指します。 XNUMX 年間の計画期間における部品の年間生産スケジュール N は、次の式に従って計算できます。
N=Qn (1+a%) (1+b%) (個/年) (3-1)
式では、Q - 製品の年間生産量 (単位/年)。
n - 各製品の部品の数。
a% - スペアパーツの割合。
b% - 廃棄物の割合。
- 生産タイプ
- 生産の種類は、企業の生産の専門化の程度を反映することができます。 企業が生産する製品の特性(つまり、製品が重量部品、中部品、または軽量部品であること)、年間生産計画、バッチサイズ、生産の継続性に応じて、一般にXNUMXつのタイプの生産に分けられます。つまり、単品生産、バッチ生産、大量生産です。
- 単品生産とは、企業が生産する同種の部品の数が少なく、企業の製品の種類が多く、繰り返しが少なく、企業内の各職場の加工対象が頻繁に変更されることを意味します。 例えば、重機製造、特殊機器製造、新製品試作などはすべて一品生産に属します。
- 大量生産とは、企業が同じ製品を大量に生産すること、および同じ製品を継続的に大量生産することを指します。 企業内のほとんどの現場は、ある部分の、ある工程を固定的に処理している。 自動車、ベアリング、オートバイなどの製造。
- バッチ生産とは、企業が同じ製品を毎年バッチで生産し、その生産が定期的に繰り返されることを意味します。 例えば、一般工作機械製造、繊維機械製造などです。通常、企業は年間生産量を一度に工場生産に投入するのではなく、生産量に応じて一定の期間に応じてバッチで生産に投入します。製品のサイクル、売上、工場生産のバランス。 一度に投入または排出される同じ製品または部品の数量を生産バッチと呼び、バッチと呼ばれます。
- バッチ生産では、さまざまなバッチに応じて、小バッチ生産、中バッチ生産、大バッチ生産の XNUMX つのタイプに分けられます。


3.2.2 部品の工程分析
部品の加工プロセス規定を策定する前に、主に次の XNUMX つの側面から部品の製造性を分析する必要があります。
- 製品の部品図や組立図を分析・検討します。
加工仕様を策定する際、部品図と部品の組立図を分析することにより、主に製品における加工部品の位置と機能を明らかにし、部品に主な加工面がいくつあるかを調べ、主な技術要件と部品の加工を説明します。 プロセスにおける主要な技術的問題は、さまざまな公差と技術的要件の策定の基礎を理解し、準備プロセス中に的を絞った方法でこれらの問題を解決します。
具体的なコンテンツには次のものが含まれます。
(1) 部品図の図、寸法、公差、および技術的条件が完全であるかどうかを確認します。
(2) 技術的要件が合理的かどうかを確認します。
(3) 部品の材質、熱処理の選択が適切であるかを確認してください。
- 部品の構造製造可能性解析
部品の構造的な製造性とは、使用要件を満たすことを前提として、設計された部品を製造する際の利便性、実現可能性、経済性を指します。 つまり、部品の構造は、加工中のワークピースのクランプ、工具の設定、測定に便利であり、切削効率を向上させることができる必要があります。 構造上の製造性が悪いと加工が困難になり、材料や工数が無駄になり、場合によっては加工できなくなることもあります。 したがって、部品の構造に無理がある場合には、部品の構造の技術的な見直しを行う必要があります。 関係設計者とともに解析し、所定の手順に従って図面に必要な修正・補足を加えます。
- NC 加工が部品構造の製造性に及ぼす影響
CNC加工の特徴は、高度な自動化、高い加工精度、加工対象への高い適応性であり、コンピュータ(DNC)と通信してコンピュータ支援設計と製造の統合を実現できます。 したがって、数値制御機械加工は、部品の構造的な製造可能性の従来の尺度に大きな影響を与えてきました。 以下のような場合に数値制御加工が使用され、製造性が良好です。
⑴ 少量生産の部品の加工およびバッチ生産における基幹工程の加工。
⑵ 加工精度が高く、複雑な曲面や曲面の部品を加工します。
(3) 複数回の再設計が必要な部品の加工。
⑷ボックス部品の加工など、穴あけ、中ぐり、リーマ、タップ、フライスと複数の工程を必要とするワーク。
⑸ 高価な部品。
⑹精密に再現されたパーツの加工。
(7) 汎用工作機械で加工する場合、複雑な専用治具や調整時間のかかる部品が必要となります。
3.2.3 ブランクの選択
ブランクは、部品に必要な形状と加工サイズに従って作成される、さらなる加工のための生産オブジェクトです。 機械加工で一般的に使用されるブランクの種類は次のとおりです。
- 一般的なブランクタイプ
(1) 鋳造 溶融金属を型に流し込み固めて得られる金属素材。 複雑な形状の部品やキャスタブル材料に適しています。 鋳造材料は、鋳鉄、鋳鋼、または非鉄金属であり得る。
(2) 鍛造品とは、金属材料を鍛造、変形させて得られる素材のことです。 機械的性能の要求が高く、鍛造性のある材質(鋼)、比較的単純な形状の部品に適しています。 生産バッチが大きい場合には、自由鍛造の代わりに型鍛造を使用することもできます。 の
(3) 形材 熱間圧延、冷間引抜の各種丸鋼、板、形材などで、形状が単純で小さい部品に適しています。
(4)溶接部品は、各種金属部品を溶接して得られる接合部品である。 単品少量生産の場合、溶接部品を使用して大型のブランクを作ることで生産サイクルを短縮できます。
- ブランクの形状とサイズ
現代の機械製造の発展におけるトレンドの XNUMX つは、ブランクを改良して、ブランクの形状とサイズを部品にできる限り近づけることで、切りくずの発生を減らし、さらには切りくずのない加工を実現することです。
ブランクの形状とサイズを決定する手順は次のとおりです。最初にブランクの加工代とブランクの公差を選択し、次にブランクの加工代を部品の対応する加工面に重ね合わせてブランクのサイズを計算し、最後にブランクにマークを付けます。サイズと公差。
ブランクの形状を決める際には、加工技術がブランクの形状に与える影響も考慮する必要があります。 たとえば、加工中に部品のクランプを容易にするために、ブランクに加工ボスが作成されることがあります。 いわゆるプロセスボスは、図 0-3a に示すように、プロセスのニーズを満たすためにワークピースに追加されるボスです。 部品の加工後は、通常、切断する必要があります。 加工を容易にし、加工品質を確保するために、分離した部品をブランクにする場合もあります。 図1-3bに示すように、工作機械ねじの割ナットはブランクとされ、ある程度の段階まで加工された後、全体として切断され分離されます。
- a) プロセスボス b) リードスクリューの割ナット
図 3-1 ブランク形状


3.3 位置決め基準の選択
3.3.1 位置決め指令の種類
位置決め基準は、加工中に工作機械または治具上でワークピースを位置決めするために使用されるワークピース上の点、線、または面です。 位置決めデータは、ワークの位置決めに使用する表面状態に応じて、粗データム、精密データム、補助データムに分けられます。
(1) ラフデータムとファインデータム 部品加工の第 XNUMX 工程では、ブランクの未加工面のみを位置決めデータムとして使用できます。 この位置決めデータをラフデータといいます。 大まかなデータムは、ワークピースの未加工の表面を使用して位置決めされます。 ワークの加工面を位置決め基準として使用することをファインデータムといいます。
(2)補助基準部の設計図では加工の必要のない面でも、ワーククランプの必要性から位置決めのための特殊加工を行う場合がある。 この種の表面は部品上の作業面ではなく、プロセスの必要性により処理されたデータム平面であり、補助データムまたはプロセス データムと呼ばれます。 例えば、機械加工工程で使用されるセンター穴の位置決め。 図 2-3a に示す部品のプロセスボス。
部品の機械加工プロセスでは、まず大まかなデータム位置決めを使用して細かいデータム表面を処理します。 次に、精密データム位置決めを使用して、部品の他の表面を処理します。 位置決めデータを選択する際は、どのような精密データム位置決めでワーク主面を加工するかを検討し、次にどのような粗データム位置決めで微細データム表面を加工するかを決定します。
- 3.3.2 粗データムの選択
粗データムの選択は、ワークピースに XNUMX つの主な影響を与えます。XNUMX つはワークピース上の加工面と非加工面の相互位置に影響を与えること、もう XNUMX つは加工代の分布に影響を与えることです。 大まかなベンチマークの選択原則は次のとおりです。
(1) 加工面と未加工面が混在する部品において、未加工面と加工面の相互位置を保証する必要がある場合は、未加工面を目安として選択してください。 部品上に複数の未加工の表面がある場合は、加工された表面に対する位置の要件がより高い表面を粗基準として選択する必要があります。
(2) 加工面が多いワークの場合、粗データムの選択により、加工代を合理的に割り当てることができる必要があります。 加工代の合理的な配分とは、次のことを指します。
1) ワークピースが最初に重要な表面のマージンが均一であることを確認する必要がある場合は、この表面を大まかな基準として選択する必要があります。
2) 各加工面に十分な取り代を持たせるため、ブランクの取り代が最も小さい面を目安として選択してください。
(3) 大まかな基準として使用される表面は、できる限り平坦である必要があり、バリ、ゲート、ライザーおよびその他の欠陥がないようにする必要があります。これにより、位置決め誤差が軽減され、ワークピースのクランプが確実になります。
(4) 重要加工面のマージンを均一にするために、重要加工面を大まかな基準として選択する必要があります。
(5) 粗データムの繰り返し使用は避け、同一寸法方向に一度のみ使用してください。 粗データムはブランクの表面であるため、位置決め誤差が大きく、同じ粗データムクランプで XNUMX 回加工される表面間の位置誤差は大きくなります。
3.3.3 ファインベンチマークの選択
微細データムの選択は、主にワークの位置精度の確保とクランプの利便性の XNUMX つの側面から考慮する必要があります。 ファインベンチマークの選択原則は次のとおりです。
(1) データム一致の原則 位置決めデータはできる限り加工面の設計データを選択する必要があります。 この原理はデータム一致の原理と呼ばれます。
(2) 統一データムの原則 部品を複数の工程で加工する必要がある場合、できるだけ多くの工程で同じ正確な位置決めデータムを選択する必要があります。これを統一データムの原則といいます。
(3) 自己基準基準の原則 仕上げ加工や仕上げ加工では、小さく均一な取り代が必要な場合があるため、加工面そのものを位置決め基準として使用することがあり、これを自己基準基準の原則といいます。 穴引き、リーマ、研削、センタレス研削など。
(4) 相互参照の原則。 ワークピースには、高い相互位置精度が必要な XNUMX つの面があります。 ワークのXNUMXつの面を相互に位置決めの基準とし、もう一方の面を繰り返し加工することを相互基準といいます。
(5) 選択された精密データムは、ワークピースの正確な位置決め、便利なクランプ、シンプルで適用可能な治具構造を保証できなければなりません。
3.3.4 位置決め基準の選定例
3-2 シャフトシートパーツ
3.4 加工工程ルートの立案
加工工程ルートとは、製造工程における部品の工程、つまり部品を一連の手順で示したものです。 機械加工プロセスのルートの作成は、機械加工プロセスを策定するプロセスにおける重要なリンクです。 プロセス ルートを作成するときは、適切な位置決めデータを選択することに加えて、次の問題を解決する必要があります。
3.4.1 部品の表面処理方法の選択
- 経済的な加工精度と経済的な加工面粗さ
加工方法によって保証できる加工精度にはかなりの幅がありますが、あまり高い加工精度を要求する場合には特別な技術的対策が必要となり、その分加工コストも高くなります。 加工方法の加工経済精度とは、通常の加工条件(品質基準を満たす標準技術グレードの設備、加工設備、作業者を使用し、加工時間を延長することなく)で保証できる加工精度を指します。 各種加工方法による加工経済精度や加工経済面粗さは、各種金属切削加工マニュアルに記載されております。
- 代表的な面の加工ルート
機械部品は外筒、穴、平面などのいくつかの単純な幾何学的表面で構成されているため、部品の加工ルートはこれらの表面加工ルートを適切に組み合わせたものになります (表 3-3、表 3-4、表 3)。 -5 外筒、穴、平面の代表的な加工ルートですので、選定の際の参考にしてください。 の
3.4.2 処理順序の決定
部品の表面処理方法と加工時の位置決め基準を選択した後、部品の加工を各工程に振り分けて完了させ、加工ルートにおける各工程の内容と順序を決定します。 現時点では、次の XNUMX つの問題を考慮する必要があります。
- 加工段階の分割
ワークをより高精度に加工する場合、工程数が多いとワークの各面の荒加工工程が集中してしまいます。 一連の工程を整理すると、最初の加工を荒加工段階と呼びます。 その後、各面の中仕上げを集中的に行います。 このプロセスは中仕上げ段階と呼ばれます。 各表面の最終的な集中的な仕上げプロセスは、仕上げ段階と呼ばれます。 つまり、処理ルートはいくつかの処理段階に分割されており、各処理段階の機能は次のとおりです。
(1) 荒加工段階:各加工面の取り代を効率よく取り除き、中仕上げに向けた精密加工と面粗さ調整を行います。 荒加工段階で達成できる精度は低く、表面粗さは大きいため、荒加工では高い生産性が要求されます。
(2) 中仕上げ段階 主面の荒加工後に残った加工誤差を除去して一定の精度に達し、さらなる仕上げの準備をするとともに、一部の二次面の加工を完了することを目的としています。 。
(3) 仕上げ段階 取り代や切削量が非常に少なく、ワーク主面の寸法、形状、位置精度、面粗さを確保することが主な仕事です。
(4) 仕上げ加工段階には、ホーニング、超仕上げ、鏡面研磨等の仕上げ加工方法が含まれます。 加工代は極めて少ないです。 さらなる寸法精度の向上と面粗度の低減を主な目的としています。 通常、位置誤差の補正には使用できません。
処理段階を分割する理由は次のとおりです。
(1) 加工品質の保証
(2) 工作機械・設備の合理的使用
(3) 粗加工段階でブランク欠陥を時間内に発見できる
(4) 熱処理工程の手配が容易
処理経路を複数の処理段階に分割すると、工程数が増加し、処理コストが増加します。 したがって、ワークの剛性が高く、加工ルートを分割しなくても加工精度が確保できる場合には、加工段階を分割せず、ある面の荒、中仕上げ、仕上げの各工程を連続して完了する必要がある。 XNUMXつのプロセスで。 例えば重量部品の加工では、ワークの搬送とクランプを軽減するため、一部の表面加工をXNUMX回のクランプで完了することがよくあります。 CNC 加工の装置は高剛性、高出力、高精度であるため、加工段階が分割されていないことがよくあります。 通常、マシニング センターは、部品設計の寸法要件を達成するために、XNUMX 回のクランプの下でワークピースの複数の表面の荒加工、中仕上げ、仕上げのステップを完了します。
- 加工順序の整理
加工シーケンスは次の原則に従う必要があります。
(1) まず基準面を加工し、その後他の面を加工します。 つまり、最初に粗いデータム位置決めを使用して精密データム面を処理し、他の面の処理用に信頼できる位置決めデータを提供し、次に精密データム位置決めを使用して他の面を処理します。
(2) 平面を加工してから穴を加工します。 ボックス パーツは通常、まずメインの穴を大まかな基準として平面を処理し、次にその平面を細かい基準として穴システムを処理します。
(3) 先に荒加工工程を配置し、次に仕上げ工程を配置します。
(4)主面を先に加工し、次に副面を加工する。 部品の主表面は、高い加工精度と表面品質が要求される表面です。 工程が多く、その加工品質が部品の品質に大きく影響するため、最初に加工が行われます。
3.4.3 プロセスの組み合わせ
それは、複数の作業工程を一つの工程にまとめることです。 したがって、処理順序を決めた後は、一連のステップを適切に組み合わせてプロセスを単位とするプロセスを形成する必要があります。 プロセスの組み合わせでは、次の XNUMX つの側面を考慮する必要があります。
- 処理内容の決定
プロセスに含まれるステップの数を決定するには、これらのステップが同じ工作機械で処理できるかどうかを考慮する必要があります。 相互の位置精度を確保するために、それらを XNUMX 回の設置で処理する必要があるかどうか。 複数の作業ステップを同じマシン上で実行できるという事実は、それらの作業ステップを XNUMX つのプロセスに結合するための前提条件です。 さらに、部品の一連の表面が XNUMX 回のセットアップで加工されるため、これらの表面間の相対的な位置精度が保証されます。 したがって、位置精度の要求が高い面のグループについては、XNUMX つのプロセスで処理する必要があります。
- プロセスの集中化と分散化
部品工程の工程数をどう決めるかが工程の集中と分散の問題となる。 ある部品の処理が少数の工程に集中し、各工程の処理内容が多くなることを工程集中といいます。 逆にこれを工程分散といいます。
工程集中により加工経路が短くなり、ワークのクランプ回数が減るため、生産性の向上が図れるだけでなく、加工面の位置精度の確保や生産コストの削減にもつながります。 工程分散により、加工装置や加工装置の使用が容易になり、加工調整が容易になり、最も合理的な切削量を使用でき、加工段階の分割が容易になります。
工程ルートを立てる際には、通常、単品少量生産で工程集中を採用することがほとんどです。
3.4.4 熱処理工程の配置
熱処理は、材料の機械的特性を改善し、残留内部応力を除去し、金属の加工特性を改善するために使用されます。 熱処理は目的に応じて予備熱処理、最終熱処理、時効処理に分けられます。
(1) 予備熱処理 焼鈍、焼きならし、焼き入れ、焼き戻しの工程を行います。 その目的は、材料の切削性能を向上させ、ブランク製造中に発生する内部応力を除去することです。 通常、焼鈍と焼きならしは荒加工前に行われ、焼入れと焼戻しは荒加工後中仕上げ前に行われます。 焼き入れと焼き戻しにより、材料の総合的な機械的特性が向上し、高い硬度と耐摩耗性を必要としない一部の部品の最終熱処理プロセスとしても使用できます。
(2) 老化治療は人工老化と自然老化に分けられます。 ブランク製造時や機械加工時に発生する内部応力を除去することが目的です。 鋳造と荒加工を同時に行うことで発生する内部応力を除去するため、荒加工後に配置するのが一般的です。 。 輸送の負担軽減のため、荒加工前に行う場合もあります。 高精度が要求される部品は、中仕上げ後に XNUMX 回目または複数回のエージングを行うように手配する必要があります。
(3) 焼入れ、浸炭焼入、窒化などの最終熱処理。中仕上げ加工後、研削加工前に行われることが多く、材料の硬度、耐摩耗性、強度などの機械的性質を向上させる目的で行われます。 。
3.4.5 補助プロセスの配置
付帯工程としては、バリ取り、面取り、洗浄、防錆、検査等の工程が含まれます。 中でも検査工程は製品の品質を確保するための有効な手段の一つです。 検査プロセスは一般に、主要なプロセスの前後に配置できます。 部品をある作業場から別の作業場に移す前と後。 粗加工段階の後。 すべての部品が加工された後。 なお、ある工程後にバリ取り工程がない場合には、その工程で発生したバリをこの工程で除去する必要がある。
3.4.6 工作機械の加工手順の設計と実装
部品の加工ルートを描いた後、各工程を設計し、その処理内容を決定する必要があります。 プロセス設計の主なタスクは次のとおりです。
- 取り代の決定
加工代とは、加工面の加工前と加工後の寸法の差を指します。 つまり、必要な表面の精度と表面品質を達成するために除去される金属層の厚さです。 加工代は加工代と総加工代に分かれます。
各プロセスでは、そのプロセスの加工技術要件を指定する必要があります。 加工サイズとは、ワークの加工面が加工後に到達すべきサイズ、すなわち、加工サイズとは、ワークが一定の加工後に到達すべきサイズの要件である。
(1) プロセスマージン 隣接する XNUMX つのプロセスのプロセス寸法の差をプロセスマージンといいます。 プロセスマージンとは、XNUMX回のプロセスで除去される金属層の厚さです。
(2) 総加工代はブランク公差とも呼ばれ、部品のブランク寸法と部品図の設計寸法との差を指します。
プロセスサイズの公差は一般に「本体内原理」でマークされます。 いわゆる「ボディ内原理」とは、プロセス サイズの限界偏差が選択された場合、含まれる表面 (軸) のプロセス サイズの上限偏差はゼロとみなされます。 格納容器表面 (穴) のプロセス サイズ除去偏差はゼロです。 ブランクの公差は、通常、双方向の対称偏差でマークされます。
取り代の決定方法
(1) 計算方法 上記の計算式により取り代を求めるのが最も経済的で正確ですが、完全で信頼性の高いデータを得ることが難しいため、一般的にはあまり使用されていません。
(2) 経験的見積り方法:過去の加工経験に基づいて取り代の大きさを見積ります。 不十分な加工許容量による廃棄物を避けるために、見積許容量は一般に大きすぎますが、これは単一ピースおよび小ロット生産にのみ適用されます。
(3) テーブルルックアップ補正方法は、「工程マニュアル」や各工場が独自の生産慣行特性に応じて策定した取り代に関する技術データに基づいて、直接取り代を求め、同時に取り代を作成することができます。実際の加工状況に基づいて補正を行い、加工マージンを決定します。 この方法は生産現場で広く使用されています。
- データムが重なる場合のプロセス寸法と公差の決定
プロセス サイズは、特定のプロセスが達成する必要があるサイズです。 明らかに、部品の表面が最後のプロセスで処理された後は、その設計要件を満たす必要があるため、部品の特定の表面の最終プロセスのプロセス サイズと公差は、その表面の設計サイズと公差でなければなりません。一部。 中間プロセスのプロセスサイズは計算により求める必要がある。
ある面を加工する各工程が同じ位置決め基準を採用し、設計基準と一致している場合、工程寸法の計算は工程公差を考慮するだけで済みます。 操作手順は、 ①各工程の許容値を決定します。 ②最終工程の工程寸法は部品図上の設計寸法と等しく、最終工程から前工程までの各工程の工程寸法を計算します。 ③最終工程の加工寸法公差は部品図上の設計寸法公差と等しく、中間工程の寸法公差を加工経済精度とします。 各工程で達成すべき表面粗さも同様に決定されます。 ④各工程の寸法の上下偏差は「本体内原理」に基づいて決定されます。 つまり、穴の場合、下側の偏差はゼロで、上側の偏差は正になります。 軸の場合、上の偏差はゼロで、下の偏差は負です。 の
- プロセスサイズチェーン
(1) 次元チェーンの定義
ディメンション チェーンは、相互接続され、特定の順序で配置された閉じたディメンションで構成されます。 プロセス次元チェーンは、部品の加工プロセスにおいて関連するさまざまなプロセス次元から構成される次元チェーンです。 図 3-3a に示すように、部品図にはサイズとサイズがマークされています。 上下面を加工した後、1面で3面を位置決めして加工したい場合は、そのサイズに合わせてツールをセットできるように加工サイズを与える必要があります。 部品図にマークされているサイズと寸法は相互に関連しており、図 b に示すように寸法チェーンを形成しています。
- a) b) 図 3-3 処理サイズチェーン
(2) 次元連鎖の構成
図 3-3b のように、次元チェーンに含まれる各次元は、次元チェーンのリングと呼ばれます。 環には閉環と構成環の XNUMX 種類があります。
閉ループは、部品の加工または組み立て中に自然に形成されるループです。 つまり、閉じたリングは、処理の過程で間接的に得られるサイズであり、 で示されます。 図 3-3b のリング。
次元チェーン内の閉じたリングを除くすべてのリングは構成リングと呼ばれ、構成リングは処理の過程で直接得られる次元です。 閉環に対する構成環の影響の性質に応じて、構成環は増加環と減少環に分けられます。 次元連鎖では、環を構成する残りの環は変化せず、環が増加すると閉じた環も増加し、これを増加環といいます。 リング数が多い次元チェーンの場合、定義上リングの増減の判断を誤りやすいです。 リングの増減を素早く判断するために、サイズチェーン図を描くときに、端から端までつながった単一の矢印を使用して各リングを順番に表すことができます。 リングのうち、閉リング矢印と同じ方向のリングは減少リングであり、閉リング矢印と反対方向のリングは増加リングである。
(3) サイズ連鎖を解く極値法の基本計算式
プロセスサイズチェーンの計算方法としては、極値法と確率法が一般的ですが、ここでは極値法を紹介します。
1) 閉じたリングの基本サイズ 閉じたリングの基本サイズは、リングのすべての基本サイズの合計からリングのベースのサイズの合計を引いたものに等しくなります。つまり、次のようになります。
ここで – 閉じたリングの基本サイズ。
i - 拡張リングの基本サイズ。
j - リング縮小の基本サイズ。
m - リング拡張のリング番号。
n - リングの総数 (閉じたリングは含まない)。
2) 閉ループの制限サイズ 閉ループの最大制限サイズは、すべてのリングの最大制限サイズの合計からすべてのリダクション リングの最小制限サイズの合計を引いたものに等しくなります。 閉ループの最小制限サイズは、すべてのリングの最小制限サイズの合計から、すべての減算リングの最大制限サイズの合計を引いたものに等しくなります。
3) 閉ループの限界偏差 閉ループの上限偏差は、すべての増加リングの上限偏差の合計から、すべての減少リングの下限偏差の合計を引いたものに等しくなります。 閉ループの下側偏差は、すべての増加リングの下側偏差の合計から、すべての減少リングを差し引いた上側偏差の合計に等しくなります。
4) 閉ループの公差 閉ループの公差は、構成するリングの公差の和に等しくなります。ここで、 は閉ループと構成するリングの公差です。
- 工作機械の選定
通常の工作機械を選択する場合は、次の点を考慮する必要があります。
(1) 工作機械の主要な仕様および寸法は、ワークの外形サイズに適合する必要があります。つまり、小さなワークは小型工作機械で加工し、大きなワークは大型工作機械で加工し、設備は適切である必要があります。合理的に使用されています。
(2) 工作機械の精度は、工程で要求される加工精度と適合する必要があります。
(3) 工作機械の生産性は、部品の生産タイプに適合する必要があります。 工場にある既存の工作機械設備を可能な限り活用します。
CNC工作機械の選択
プロセスの加工装置として CNC 工作機械を選択することを CNC マシニングと呼びます。 CNC加工方法は、加工する部品の図面と加工要件に従って加工プログラムを作成し、その加工プログラムがCNC工作機械を制御してワークを自動的に加工する方法です。 CNC工作機械は通常の工作機械と比べて多くの利点があり、その応用範囲は今も拡大しています。 ただし、CNC 工作機械の初期投資コストは比較的高額であり、加工用の CNC 工作機械を選択する際には、その経済的メリットを十分に考慮する必要があります。 一般に、CNC 工作機械は、複雑な部品の加工、高精度の要件、迅速な製品の更新、短い生産サイクルの要件を伴う場合に適しています。
- プロセス装置の選択
機械加工における加工設備とは、治具、刃物、測定具、補助具など、部品の製造工程で使用される各種工具の総称です。
治具の選択: 使用する治具は、生産の種類に適合する必要があります。 単一ピースの小ロット生産の場合は、汎用治具を優先する必要があります。 一般的な各種チャック、平バイス、分割ヘッド、ロータリーテーブル等。コンビネーションクランプも取り揃えております。 中ロット生産の場合は、一般治具、特殊治具、調整治具、組み合わせ治具を選択できます。 大量生産では、空圧式、油圧式、電気式などの高効率の特殊治具を使用するように努める必要があります。 さらに、治具の精度は加工精度の要件を満たすことができる必要があります。
治具と補助工具の選択: 一般に、標準工具が優先されますが、必要に応じて高効率複合工具や特殊工具も使用できます。 使用するツールの種類、仕様、精度は、加工要件を満たすことができる必要があります。 工作機械付属品とは、工具ハンドル、アダプター、チャックなど、工具と工作機械を接続するために使用する工具です。一般に、補助工具は工具や工作機械の構造に応じて選択する必要があり、標準的な補助工具を選択する必要があります。できるだけ。
測定器の選定:単品少量生産の場合はノギスやダイヤルゲージなどの一般的な測定器を使用しますが、量産の場合は可能な限り限界ゲージや高能率の特殊検査具を使用します。
3.5 機械加工プロセスの生産性
工程規定を策定する際には、製品の品質確保を前提とした労働生産性の向上とコスト削減が必要です。 機械加工の労働生産性とは、労働者が単位時間あたりに生産する認定製品の量を指します。
3.5.1 時間割り当て
プロセス設計の内容の XNUMX つは、時間割り当てを決定することです。時間割り当てとは、特定の生産条件下で製品を生産したり、プロセスを完了したりするのに費やされる時間です。 時間割り当ては、生産計画を立て、製品コストを計算するための重要な基礎の XNUMX つです。 新しい工場(または作業場)の場合、設備の数、作業員の数、作業場のレイアウト、生産組織を計算するための基礎にもなります。
プロセスファイルの時間割り当ては、XNUMX つの作品にかかる時間です。 機械加工において、部品を加工する際の各工程に設定される時間を「単体時間 Td」と呼びます。これには以下の要素が含まれます。
(1)基本時間Tjとは、生産対象物の大きさ、形状、相互位置、表面状態、材質等を直接変化させる処理に要する時間をいう。 切削加工の場合、切削代に直接かかる時間(工具の切り出しや切削時間を含む)であり、計算により求められます。
(2) 補助時間 Tf は、処理を実現するために必要な各種補助動作にかかる時間を指します。 工作機械へのワークの搬入・搬出、工作機械の起動・停止、工具の送り・後退、ワークの測定などが含まれます。基本時間と補助時間の和を稼働時間Tzといいます。 明らかに、稼働時間は部品の製造に直接費やされた時間です。
(3) 作業場所の整備時間 Tb とは、作業者が作業を行うために作業場所の手入れ(工具の交換、工作機械への注油、チップの洗浄、工具の清掃など)に要する時間を指します。処理は正常に進行します。 一般に、労働時間の 2% ~ 7% に基づいて計算できます。
(4) 休憩および生理的欲求の時間 Tx は、労働者が勤務シフト中に体力を回復し、生理的欲求を満たすために費やす時間を指します。 一般に、労働時間の 2% ~ 4% に基づいて計算できます。
まとめると、単体時間 Td は次のように表されます。
Td=Tj+Tf+Tb+Tx
(5) 準備終了時間 Te は、作業者がバッチ生産のワークを準備して完了するのにかかる時間を指します。 たとえば、プロセス文書に精通し、ブランクを受け取り、工具や備品を借りて設置し、工作機械を調整し、プロセス機器を返却し、完成品を納品します。 準備と仕上げにかかる時間は、ワークピースのバッチに対して XNUMX 回だけかかります。 各バッチ(バッチ)のワーク数をNとすると、各ワークに割り当てられる準備・仕上げ時間は「Te/N」となります。 したがって、バッチ生産の単位時間は次のようになります。
Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Te/N
3.5.2 機械加工の労働生産性を向上させる技術的アプローチ
労働生産性の向上には、製品設計、製造プロセス、生産管理など多くの要素が関係します。 機械加工に関する限り、労働生産性を向上させるための技術的アプローチは、XNUMX個あたりの作業時間を短縮し、自動加工などの最新の生産方法を導入することです。
- 作品時間の短縮
合理的な技術的対策を講じて各工程の単位時間を短縮することは、労働生産性を向上させる有効な手段の一つです。 以下は単位時間の構成から分析したものである。
⑴ 基本タイムの短縮
切削量を増やす 基本タイムを短縮するには、切削量を増やすことが有効です。 現在では高速旋削や高速研削が広く使われています。 高速切削では、超硬バイトの切削速度は一般に200m/min、セラミックバイトの切削速度は500m/minに達します。 切断速度は900m/minに達し、HRC60以上の高硬度鋼の切断では90m/minに達します。 高速ホブ盤の切断速度は 65 ~ 75 m/min に達します。 研削に関しては60m/s以上の高速研削が可能です。 また、強力研削の研削深さは6~12mmに達し、金属除去率は通常の研削よりも数倍高くなります。
加工ストロークの短縮 切削加工では、複数工具による切削、複数個の加工、工程の併合などの手法を用いて加工ストロークを短縮することができます。
⑵ 補助時間を短縮する まず、補助時間を直接短縮します。空圧式、油圧式、電動式、複数個のクランプ治具などの高効率治具を使用すると、ワークのクランプ時間を短縮できます。 アクティブ測定装置を採用し、処理中のダウンタイム測定時間を短縮します。 2つ目は、補助時間を間接的に短縮し、補助時間を基本時間と全部または一部重複させる方法である。 例えば、治具の多ステーション化や作業台の二重化などの工夫により、ワークの搬入出時間と基本時間を完全に一致させることができ、間接的に補助時間を短縮することができます。
(3) 現場手配の時間短縮の主な対策としては、工具や砥石の耐久性を向上させ、工具交換回数を減らす。 工具微調整装置や専用の工具設定テンプレートなどを使用し、工具調整時間を短縮します。 CNC 工作機械は外部工具調整装置も使用できます。 機械の外部で工具を調整することで、CNC 工作機械での工具設定の時間を節約できます。 非再研磨ブレードを使用しているため、ブレードが磨耗して交換する必要がある場合は、弾性ネジを使用して標準ブレードを交換するか、ブレードの位置を変更するだけで、工具交換時間が短縮されます。 短くします。
⑷準備・終了時間を短縮します。 バッチ生産では、ワークピースのバッチサイズを可能な限り拡大し、各ワークピースに割り当てられる準備時間と終了時間を短縮する必要があります。 グループテクノロジーの活用など。
- 自動化された生産方法
最新の生産技術を採用。 大量生産と大量生産では、複合工作機械と自動ライン処理を使用します。 単品の小バッチおよび中バッチ生産では、数値制御処理とグループ処理を使用して、生産性を効果的に向上させることができます。






