Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Особенности обработки заготовок на станках с ЧПУ

12. Обработка на станках с ЧПУ. Особенности обработки деталей.

1. Назначение технологического процесса. При обработке деталей на станках с ручным управлением операционный процесс предназначен для рабочего, обслуживающего станок.

Полнота разработки этого процесса технологами зависит от типа производства. При массовом производстве техпроцесс разрабатывается наиболее полно, при серийном производстве степень детализации уменьшается, а при единичном производстве операционный технологический процесс представляется технологами исполнителям схематически или не представляется вовсе.

Имеется в виду, что универсальный станок обслуживает рабочий высокой квалификации, который самостоятельно способен выбрать инструмент, приспособления, режимы резания и порядок обработки заготовки и обеспечить требуемое качество детали.

Во всех случаях действия технолога корректирует рабочий, обслуживающий станок. Если изменились условия обработки (вид заготовки, припуск на обработку, вид оборудования или инструментальной оснастки и др.), рабочий самостоятельно так изменяет параметры технологического процесса, чтобы обеспечить выполнение конечной цели — получение годной детали.

Положение изменяется, если рассматривать станок с ЧПУ.

Техпроцесс предназначен в этом случае для программиста, который составляет управляющую программу. Отсюда вне зависимости от величины серии требуется весьма тщательная проработка всех элементов техпроцесса, включающая траекторию инструмента. Вся работа выполняется до обработки на стадии программирования.

Это требует развитую нормативную базу для обоснованного выбора всех элементов технологического процесса:

режущего инструмента (материала, типа, размера, конструкции и геометрии);

квалификации рабочего и др.

2. Роль рабочего. Качество изделия и производительность обработки при обслуживании станков с ручным управлением определяются квалификацией рабочего, обслуживающего станок.

При использовании станков с ЧПУ качество обработки зависит от качества управляющей программы. Отсюда снижаются требования к квалификации рабочего, облегчается его подготовка, сокращается срок обучения. Это важное преимущество станков с ЧПУ при остром дефиците рабочих-станочннков.

Но одновременно повышаются требования к качеству программ. Эффективное использование станков с ЧПУ предъявляет высокие требования к службе подготовки управляющих программ.

3. Полуавтоматический цикл обработки. При обслуживании станков с ручным управлением (рис. 63) оперативное время (время цикла) tцру=tм+tв,

где tм— машинное время, tв— вспомогательное время.

Автоматы имеют длительность цикла tца=tр+tх.

где tр — время рабочих ходов,

tx — время холостых ходов.

где ав, ах— доля вспомогательных и холостых ходов во времени цикла.

Пусть tм=tр. Тогда повышение производительности при обработке на автомате только за счет сокращения холостых ходов составит

Рис. 63. Цикл обработки при различной степени ее автоматизации

Повышение производительности — в 2,57 раза.

Станок с ЧПУ работает по полуавтоматическому циклу. У него различают время рабочих и холостых ходов и вспомогательное время tв, необходимое для загрузки станка. Программное время Тп=tр+tх.

Суммарноевремя холостых и вспомогательных движений tхв=tх+tв.

При tм=tр повышение производительности по сравнению с универсальными станками равно ,

где — вспомогательное время на станках с ручным управлением и станках с ЧПУ.

Пусть =0,6—0,7, ах =0,1, = 0,15. Повышение производительности—в 2,15 раза.

Полуавтоматический цикл означает, что рабочий должен быть освобожден от непосредственного участия в процессе обработки.

Для этого требуется:

  • высокая надежность системы СПИД;
  • стабильность процесса обработки.

4. Высокая надежность системы СПИД. Станок С, приспособление П, инструмент И и деталь Д в процессе обработки находятся в диалектическом единстве, образуют единую систему. Надежность любой системы выражается периодом безотказной работы — наработкой на отказ. Отказ выражается в том, что параметры системы выходят за допустимые пределы. Возникновение отказа требует вмешательства рабочего.

При обслуживании станка с ручным управлением рабочий постоянно контролирует ход технологического процесса, при появлении отказов рабочий немедленно вмешивается и восстанавливает требуемый ход процесса.

При наличии автоматического цикла рабочий не принимает непосредственного участия в ходе технологического процесса. Отсюда резко повышаются требования к надежности функционирования системы СПИД.

Станки с ЧПУ имеют более высокие нормы точности, им необходим более высокий уровень жесткости и надежности всех узлов и элементов.

5. Стабильность процесса обработки. Стабильность определяется размахом колебаний параметров системы СПИД.

К параметрам относятся прочность, жесткость, износ и другие свойства элементов системы СПИД, режимы резания, геометрия инструмента и т. д. В процессе обработки одной детали или партии указанные параметры не остаются постоянными. Чем меньше пределы изменения параметров, тем более стабильной является система СПИД.

При обработке деталей на станке с ЧПУ необходимо стабилизировать:

параметры заготовки (припуски, свойства материала, состояние поверхностного слоя и др.);

параметры инструмента (свойства материала, твердосплавной пластины, геометрию);

параметры станка (точность, жесткость, виброустойчивость

эффективную размерную настройку инструмента (вне станка на специальных приборах размерной настройки или на станке);

режимы резания и т. д.

6. Концентрация обработки. Принцип концентрации обработки заключается в том, чтобы весь объем обработки выполнить на одной или ограниченном числе операций.

При этом уменьшается число операций техпроцесса и, соответственно, затраты времени на транспортирование, складирование, установку и закрепление заготовок.

Наличие многопозиционных револьверных головок и инструментальных магазинов и возможность автоматической смены инструмента позволяют создавать такие инструментальные наладки, чтобы максимально концентрировать обработку на одной двух операциях.

На рис. 64 показаны:

б — заготовка после обработки с одной стороны;

в — готовая деталь;

г — инструментальная наладка для обработки детали.

Особенности обработки деталей на станках с ЧПУ

Технологию обработки деталей для станков с ЧПУ проектируют в основном в той же последовательности, что и для станков с ручным управлением. В качестве отличительных особенностей рассматривают отбор номенклатуры деталей для обработки; технологические требования к чертежам деталей и заготовкам; проектирование технологических операций; выбор оборудования, инструмента и приспособлений; разработку и оформление технологической документации и пр.

Предварительный отбор номенклатуры. Основным критерием отбора заготовок являются технологические возможности обработки на данном станке с ЧПУ. В первую очередь отбирают сложные и трудоемкие заготовки с криволинейными участками поверхности. Отобранные заготовки разбивают на типы, для которых можно составить общий типовой технологический процесс. Далее формируют конкретный набор режущего инструмента и технологической оснастки для каждой заготовки, отбирают заготовки, для обработки которых требуются одинаковые инструменты и приспособления, и на их основе комплектуют группы. Для каждого типового представителя группы заготовок разрабатывают типовой технологический процесс.

Технологические требования к чертежам и заготовкам деталей.

Для облегчения программирования необходимо упрощать геометрические образы и типизировать повторяющиеся основные геометрические элементы. Желательно, чтобы обрабатываемые криволинейные поверхности были образованы сочетанием прямых с дугами окружностей. Это позволит использовать оборудование с контурными системами ЧПУ, обеспечивающими линейно-круговую интерполяцию, и не прибегать дополнительно к более сложным методам аппроксимации поверхностей.

Технологичными считают заготовки, обработка которых осуществляется по непрерывному автоматическому циклу (за исключением возможных остановов для ручной смены инструмента, контроля и т.д.). Целесообразно использовать стандартный режущий инструмент, оснащенный многогранными неперетачиваемыми пластинами.

В целях облегчения программирования размеры на чертеже следует представлять в прямоугольной системе координат от единых конструкторских баз заготовки (желательно, чтобы они совпадали с осями координат станка).

Для повышения эффективности обработки на станке с ЧПУ базовые поверхности должны быть предварительно обработаны.

Проектирование технологических операций.Технологическая операция считается единой, если, например, при обработке с переустановкой заготовки не требуется дополнительной наладки станка и используется одна управляющая программа, в которой предусмотрен останов для переустановки заготовки и автоматическая настройка «плавающего нуля». В противном случае операция разбивается на две и более.

Установление последовательности обработки начинают с определения числа установов и позиций заготовок, необходимых для полной обработки.

Первый установ используют в основном для получения полного комплекта технологических баз (однако полный комплект технологических баз желательно получить до обработки на станке с ЧПУ, например на станке с ручным управлением).

Дальнейшую структуру операции строят таким образом, чтобы обеспечить обработку всех предусмотренных операцией поверхностей без смены технологических баз (с одного установа) либо при минимальном числе таких смен.

Технологическая документация для оборудования с ЧПУ.Для операций, выполняемых на станках с ЧПУ, в соответствии с ГОСТ 3.1404—86 заполняют операционную карту так же, как и для станков с ручным управлением. Кроме того, составляют карту наладки инструмента (ГОСТ 3.1105—84) и карту кодирования информации.

Дата публикования: 2015-02-03 ; Прочитано: 1438 | Нарушение авторского права страницы

Токарные станки с ЧПУ

Токарные станки с ЧПУ предназначены для наружной и внутренней обработки сложных заготовок деталей типа тел вращения. Токарные станки составляют самую значительную группу по номенклатуре в парке станков с ЧПУ. На токарных станках с ЧПУ выполняют традиционный комплекс технологических операций: точение, отрезку, сверление, нарезание резьбы и др.

В мелкосерийном и среднесерийном производстве с частой сменой изготавливаемых изделий наибольшее распространение получили автоматизированные станки с ЧПУ. Станок с ЧПУ позволяет осуществлять взаимное перемещение детали и инструмента по командам без применения материального аналога обрабатываемой детали (кулачков, шаблонов, копиров).

Основные преимущества станков с ЧПУ следующие: простота модификации технологического процесса путем внесения корректирующих программ в запоминающее устройство микро ЭВМ; высокие режимы обработки с использованием максимальных возможностей станка; исключение предварительных ручных разметочных и прогоночных работ; повышение производительности труда за счет сокращения вспомогательного и машинного времени обработки; повышение точности и идентичности деталей; сокращение числа переустановок деталей при обработке и сроков подготовки производства.

В основе классификации токарных станков с ЧПУ лежат следующие признаки:

  • расположение оси шпинделя (горизонтальные и вертикальные станки);
  • число используемых в работе инструментов (одно- и многоинструментальные станки);
  • способы их закрепления (на суппорте, в револьверной головке, в магазине инструментов);
  • вид выполняемых работ (центровые, патронные, патронно-центровые, карусельные, прутковые станки);
  • степень автоматизации (полуавтоматы и автоматы).

Центровые токарные станки с ЧПУ служат для обработки заготовок деталей типа валов с прямолинейным и криволинейным контурами. На этих станках можно нарезать резьбу резцом по программе.

Патронные токарные станки с ЧПУ предназначены для обточки, сверления, развертывания, зенкерования, цекования, нарезания резьбы метчиками в осевых отверстиях деталей типа фланцев, зубчатых колес, крышек, шкивов и др.; возможно нарезание резцом внутренней и наружной резьбы по программе.

Патронно-центровые токарные станки с ЧПУ служат для наружной и внутренней обработки разнообразных сложных заготовок деталей типа тел вращения и обладают технологическими возможностями токарных центровых и патронных станков.

Карусельные токарные станки с ЧПУ применяют для обработки заготовок сложных корпусов.

Токарные станки с ЧПУ (рис.ЧПУ.2) оснащают револьверными головками и магазином инструментов. Револьверные головки бывают четырех-, шести- и двенадцатипозиционные, причем на каждой позиции можно устанавливать по два инструмента для наружной и внутренней обработки заготовки. Ось вращения головки может располагаться параллельно оси шпинделя, перпендикулярно к ней или наклонно.

Читать еще:  Виды передач для различной техники и механизмов

При установке на станке двух револьверных головок в одной из них (1) закрепляют инструменты для наружной обработки, в другой (2)-для внутренней (см. рис.ЧПУ.2). Такие головки могут располагаться соосно одна относительно другой или иметь разное расположение осей. Индексирование револьверных головок производится, как правило, путем применения закаленных и шлифованных плоскозубчатых торцевых муфт, которые обеспечивают высокую точность и жесткость индексирования головки. В пазы револьверных головок устанавливают сменные взаимозаменяемые инструментальные блоки, которые настраивают на размер вне станка, на специальных приборах, что значительно повышает производительность и точность обработки. Резцовые блоки в револьверной головке базируют или на призме, или цилиндрическим хвостиком 6 (рис.ЧПУ.3). Резец закрепляют винтами через прижимную планку 3. Для установки резца по высоте центров служит подкладка 2. Два регулировочных винта 5, расположенных под углом 45° один к другому, позволяют при наладке вывести вершину резца на заданные координаты. Подача СОЖ в зону резания осуществляется через канал в корпусе 1, заканчивающийся соплом 4, позволяющим регулировать направление подачи СОЖ.

Магазины инструментов (вместимостью 8. 20 инструментов) применяют редко, так как практически для токарной обработки одной заготовки требуется не более 10 инструментов. Использование большого числа инструментов целесообразно в случаях точения труднообрабатываемых материалов, когда инструменты имеют малый период стойкости.

Расширение технологических возможностей токарных станков возможно благодаря стиранию грани между токарными и фрезерными станками, добавления внецентрового сверления, фрезерования контура (т.е. программируется поворот шпинделя); в некоторых случаях возможно резьбонарезание несоосных элементов заготовок.

Токарный станок с ЧПУ мод.16К20Ф3С35

Токарно-карусельный станок типа 1512Ф3 с ЧПУ.

Токарный одношпиндельный вертикальный полуавтомат 1А734Ф3 с ЧПУ.

Токарный патронный многооперационный станок 1П732Ф4

Особенности построения технологических процессов обработки заготовок на станках с чпу

Особенности построения технологических процессов обработки заготовок на станках с ЧПУ.

Значение и область применения станков с ЧПУ.

Серийное и мелкосерийное производства выпускают до 75-80 % общей продукции машиностроения, характеризуются большими затратами рабочего времени на выполнение вспомогательных операций. 70-80% затрат составляет вспомогательное время, 20-30 основное. Для сокращения затрат вспомогательного времени нужна автоматизация производственных процессов. Использование револьверных, агрегатных станков нецелесообразно из-за большой трудоемкости предварительной наладки станков. Главное направление автоматизации – применение станков с ЧПУ.

Под ЧПУ понимается управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе, в которой данные приведены в цифровой форме. Управляющая программа представляет собой совокупность команд на языке программирования, соответствующих заданному алгоритму функционирования станка по обработке конкретной детали.

Станки с ЧПУ представляют собой полуавтоматы или автоматы, все подвижные органы которых совершают рабочие и вспомогательные движения автоматически по заранее установленной программе, записанной на бумажной перфоленте или диске.

Эффективность применения станков с ЧПУ выражается:

В повышении точности и однородности размеров и формы обрабатываемых заготовок;

В повышении производительности обработки, связанной с уменьшение доли вспомогательного времени с 70-80% для обычных станков с ручным управлением до 40-50% (при использовании обрабатывающих центров до 20-30%) также с интенсификацией режимов резания. В среднем при переводе обработки на станки с ЧПУ производительность возрастает в 2-3 раза для токарных станков; в 3-4 раза для фрезерных; в 5-6 раз для обрабатывающих центров;

В снижении себестоимости обработки, связанном с повышением производительности;

В значительном снижении потребности в высококвалифицированных станочниках, связанном с упрощением изготовления сложных и точных деталей на настроенных и автоматически работающих станках с ЧПУ.

Применение станков с ЧПУ в промышленности развивается в 2-х направлениях:

Обработка очень сложных заготовок уникальных деталей, имеющих сложную конфигурацию и различные фасонные поверхности.

Обработка заготовок обычных машиностроительных деталей с точностью IT6 – IT8 и шероховатостью Rz=(3-10)мкм, оправдывается экономически для партий 15-25 штук и более.

Целесообразно создание по возможности крупных участков станков с ЧПУ, обслуживание которых упрощается. Экономическая эффективность повышается при 2-х и 3-хсменной работе и устранения простоев станков.

Отечественное станкостроение быстро расширяет производство этого вида станков .

Технологические возможности станков с программным управлением. Системы программного управления и их возможности.

Станки с ПУ по конструкции системы управления подразделяются на станки с цикловым и числовым управлением. Системы циклового программного управления позволяют запрограммировать последовательность и скорость перемещения подвижных органов станка. Такая программа задается путем определенного набора коммутирующих элементов (штекеров, переключателей) на панели управления или на штекерном барабане. Настройка станка с цикловым ПУ требует значительного времени. Поэтому эти станки используют при больших партиях заготовок.

Существенным отличием станка с ЧПУ является то, что вся программа его работы записывается на программоносители в виде комбинаций отверстий, выражающих цифры, буквы и другие символы. В состав такой программы входят и числовые значения перемещений подвижных органов, что составляет принципиальное отличие станка с ЧПУ от станка с цикловым ПУ.

Переналадка станка с ЧПУ, включая смену программы требует незначительного времени, поэтому эти станки наиболее пригодны для автоматизации серийного и мелкосерийного производств. Станок с ЧПУ оборудуется устройством ЧПУ, т.е. электронным устройством со встроенной панелью управления, размещаемом в отдельном шкафу, который обычно монтируется рядом со станком.

Управляющая программа для обработки заготовки на станке с ЧПУ записывается на программоносителе в виде отдельных блоков информации или кадров, разделенных отдельными знаками.

Исходной документацией для разработки управляющей программы является чертеж заготовки, технологическая карта, а также расчетно-технологическая карта или схема движения инструментов при обработке.

Системы ЧПУ по характеру управления движениями рабочих органов станка делятся на 2 группы: позиционные (координатные) и контурные (непрерывные).

Позиционное управление представляет собой числовое программное управление станком, при котором перемещение его рабочих органов в заданные точки, причем траектории перемещения не задаются. Такие системы применяются при расточных и сверлильных станках, где важно обеспечить высокую точность совмещения оси шпинделя с осью отверстия.

Контурное управление – это числовое программное управление станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура обработки. Такими системами оснащаются токарные и фрезерные станки, т.к. контурное управление расширяет их технологические возможности по сравнению с позиционными системами программного управления.

Кроме этих двух систем ЧПУ существуют системы с цифровой индикацией положения и с цифровой индикацией с ручным вводом данных. У первой на экране непрерывно указываются численные значения координат подвижных органов станка. У второй оборудуется пульт с панелью набора значений координат, на которые должны выйти подвижные органы станка после включения движения подачи. Системы ручного ввода и цифровой индикации в основном предназначены для сокращения времени на контроль размеров заготовок.

Введена специальная индексация в обозначениях моделей станков. После основного обозначения модели станка ставится: индекс

«Ц» — для станков с цикловым управлением;

1 – для станков с цифрой индикацией положения, а также с ручным вводом данных;

2 – для станков с позиционной системой программного управления;

3 – для станков с контурными системами управления

Введены также индексы, отражающие конструктивные особенности станка, связанные с автоматической сменой инструментов:

Р – сменой инструмента поворотом револьверной головки;

М – смена инструмена из магазина;

Эти индексы ставятся перед Ø2 и Ø3. Еще используются индексы Ø4 и Ø5 для станков особой группы – обрабатывающие центры – многоинструментальные станки с ЧПУ с автоматической сменой инструмента из инструментального магазина.

Ø4 — для ОЦ с позиционными системами управления, Ø5 – для ОЦ с контурными системами управления.

Расположение и обозначение осей координат, отвечающие направлениям независимых управляемых движений в современных станках, принимают по стандарту ISO – R 841 Международной организации по стандартизации. В основу положено правая система координат с осями X, Y, Z, которые указывают положительные направлении движения инструментов относительно неподвижной заготовки.

В системе с ЧПУ используются 2 способа отсчета: абсолютный и относительный (в приращениях).

При абсолютном – положение начала координат остается фиксированном (постоянным) для всей программы обработки. Достоинства такого способа отсчета состоят в том, что станок каждый раз отрабатывает заданные координаты от одной и той же точки. И отсутствует процесс накопления ошибок обработки перемещений и достигается высокая точность позиционирования рабочих органов.

В системах с относительным способом отсчета координат за нулевое каждый раз принимается положение исполнительного органа, которое он занимал пред началом очередного перемещения к следующей опорной точке. Первая опорная точка программы называется исходной точкой. Она выверяется при настройке станка и играет роль начала координат.

Такой способ отсчета используется почти во всех современных контурных системах ЧПУ. При этом наиболее рациональной является простановка размеров цепочки. Ошибки в обработке отдельных перемещений могут накапливаться.

Технологическая подготовка обработки заготовок на станках с ЧПУ.

Технологическая подготовка производства предусматривает обеспечение технологичности конструкции изделия, проектирование технологических процессов и средств технологического оснащения, расчет технически обоснованных материальных и трудовых нормативов, необходимого числа оборудования и производственных площадей, внедрение технологических процессов и управление ими в производстве, т.е. комплексы работ, дающих возможность приступить к изготовлению нового изделия в заданных объемах.

Организация и управление процессом технологической подготовки производства регламентируются стандартами ЕСТПП.

Первый этап – предварительная технологическая подготовка производства выполняется в техническом отделе завода.

Второй этап технологической подготовки производства выполняет специально подготовленная группа специалистов. Этап разработки управляющих программ.

Третий этап – подготовка станка к работе и отладка готовой программы непосредственно на станке с ЧПУ. Подбирается и налаживается режущий инструмент, технологическая оснастка. Производится наладка станка.

Порядок разработки и правила оформления технологической документации.

Существуют следующие виды основных документов:

Маршрутная карта, применяется совместно с картой эскизов или с конструкторским документом;

Карта технологического процесса совместно с картой наладки инструмента и картой эскизов;

Операционная карта применяется совместно с картой наладки инструмента и картой эскизов;

Карта наладки инструмента, где указывается полный состав вспомогательного и режущего инструмента в технологической последовательности совместно с картой технологического процесса, операционной картой и картой эскизов;

Карта эскизов, где помещаются графические иллюстрации к операционной карте, карте технологического процесса, маршрутной карте;

Карта кодирования информации для кодирования информации при разработке управляющих программ к станкам с ЧПУ совместно с картой эскизой

При разработке технологического процесса, операций и управляющих программ установлены правила оформления следующих документов ГОСТ 3.1404-86:

Карта технологического процесса;

Карта кодирования информации;

Карты заказов на разработку управляющей программы;

Ведомости обрабатываемых деталей на станках с ЧПУ

Особенности достижения точности и выбора технологических баз на станках с ЧПУ.

Конструктивные особенности станков с ЧПУ, специфика проектирования процессов и управляющих программ для них вносят по сравнению с оборудованием с ручным управлением дополнительные погрешности. При обработке на станках с ЧПУ погрешности, связанные с упругими отжатиями ТС меньше, а погрешности настройки приспособлений инструментов больше, чем на станках с ручным управлением.

Читать еще:  Как проверить электродвигатель мультиметром: пошаговая инструкция и рекомендации

1.3.2 Особенности обработки деталей на станках с чпу

Так как деталь “Вал червячный” предназначена для передачи крутящего момента в делительной цепи коробки передач зубообрабатывающего станка, следовательно, к ней предъявляются высокие требования по точности и шероховатости поверхности (подробнее см. раздел 1.1.5). Кроме того, предполагается выпускать 1000 деталей в год (среднесерийное производство). В данном случае применение универсального оборудования нецелесообразно, так как при среднесерийном производстве обработку ведут на предварительно настроенных станках, количество обрабатываемых поверхностей на одной операции (токарный станок) ограничивается четырьмя (2 цилиндра и 2 торца). Ко всему прочему, универсальные станки могут не дать требуемой точности. В результате для обработки детали понадобится большое количество универсальных станков, следовательно, большое число рабочих, наладчиков и т. д. Все эти проблемы будут устранены путем применения оборудования с ЧПУ. Несмотря на более высокую стоимость, данные станки при применении соответствующего инструмента, режимов резания и правильной технологии обладают высокой производительностью и позволяют получить большую точность. Поэтому токарные операции будут выполняться на станках с ЧПУ. Приведем некоторые аспекты и особенности обработки на станках с ЧПУ [10].

Проектирование токарной операции явля­ется частью более общей задачи разработки технологического процесса изготовления дета­ли. Необходимо знать не только, в каком виде заготовка поступает на токарную операцию, но и какова должна быть ее точ­ность после обработки. Технологическую раз­работку токарной операции на станках с ЧПУ начинают с составления эскиза заготовки в том виде, который она принимает после предшествующей обработки с указанием всех размеров и технических требований. Рекомендуется на эскизе тонкими линиями показать контур детали, получаемый после обработки, с указанием до­пустимых отклонений и качества поверхности.

Несмотря на то, что перед разработкой технологических процессов проводится анализ технологичности детали, при проектировании токарной операции на станках с ЧПУ рекомен­дуется дополнительно проанализировать ее технологичность. При этом обращается внима­ние на унификацию элементов детали, упро­щение геометрической формы, обеспечение жесткости при обработке.

При применении станков с ЧПУ необхо­димо наиболее полно использовать технологи­ческие возможности этого оборудования. Для каждого станка имеется определенный ком­плект инструмента. Следует проверить воз­можность обработки детали с его применени­ем. В случае необходимости разрабатывают предложения по изменению конструкции детали.

Наибольший эффект достигается при ис­пользовании станков с ЧПУ для решения наи­более сложных технологических задач, напри­мер для обработки деталей сложного профиля, в случае высокой концентрации переходов обработки, исключения слесарных работ и сложных приспособлений. На станках с ЧПУ нецелесообразно обрабатывать детали с чис­лом ступеней меньше трех и детали, время установки и выверки которых велико. Станок с ЧПУ должен быть занят обработкой деталей одного наименования в год в течение 10 — 25 ч. На токарных станках с ЧПУ последова­тельность переходов обработки следующая:

а) предварительная (черновая) обработка основных участков поверхностей детали: подрезка торцов, центрирование перед сверлением отверстий диаметром до 20 мм, сверление (если используются два сверла, то вначале сверлом большего диаметра), рассверливание отверстий, точение (получистовая обработка) наружных поверхностей, а затем растачивание внутренних поверхностей;

б) обработка дополнительных участков поверхностей детали (кроме канавок для выхода шлифовального круга, резьбы и т.п.); в тех случаях, когда черновая и чистовая обработки внутренних поверхностей проводятся одним резцом, все дополнительные участки обрабатывают после чистовой обработки;

в) окончательная (чистовая) обработка основных участков поверхности детали, сначала внутренних, потом наружных;

г) обработка дополнительных участков поверхностей детали, не требующих черновой обработки: сначала в отверстиях или на торцах, затем на наружной поверхности.

Обработка на токарных станках с ЧПУ характеризуется следующей точностью. Одно­кратная обработка поверхности обеспечивает точность 12-13-го квалитета и параметр шеро­ховатости поверхности Rа 3,2 мкм. Радиус при вершине резца при этом назначают по наи­меньшему радиусу галтели на детали; в других случаях галтель выполняют по программе. При более высоких требованиях к качеству поверх­ности (Rа менее 1,6 мкм) на последнем чисто­вом переходе уменьшают подачу и увеличива­ют частоту вращения. При более высоких тре­бованиях к точности (7- 9-го квалитета) окон­чательную обработку осуществляют чистовым резцом с коррекцией на размер. Для обеспечения высокой точности размеров при чистовой обработке резец устанавливают в такой плос­кости, чтобы погрешность позиционирования револьверной головки не влияла на точность размера обрабатываемой поверхности.

Черновую обработку со снятием напуска проводят по-разному: если перепад диаметров ступеней больше длины ступени, то обработку ведут с поперечной подачей (в противном слу­чае — с продольной подачей). Современные системы ЧПУ позволяют вести эту обработку по постоянному циклу. При составлении про­граммы задают исходный и требуемый контур. Система ЧПУ автоматически формирует управляющие команды для выполнения обра­ботки. Схемы перемещения инструментов при обработке основных участков поверхности приведены на рис. 18 – 20 [10]. Обычно эти участки обрабатывают черновыми, а затем чистовыми резцами.

На станках с ЧПУ фаски, канавки для вы­хода инструмента обрабатывают, как указано выше, или тогда, когда это наиболее целесооб­разно применительно к стойкости инструмента и производительности обработки. При этом учитывают, что работа вершины резца при врезании улучшается, если снята фаска. Если обработка начинается со снятия фасок, то дета­ли будут без заусенцев (по этой же причине канавки выполняют нередко после чистового перехода). Фаски целесообразно снимать сере­диной режущего лезвия инструмента.

Для уменьшения трудоемкости програм­мирования канавки сложной формы обрабаты­вают по типовой программе резцами за не­сколько переходов.

В процессе подготовки программы обра­ботки деталей на токарных станках с ЧПУ со­гласуют системы координат станка, патрона, детали и режущего инструмента.

В системах управления токарными стан­ками с ЧПУ предусмотрена возможность ввода коррекций на положение инструмента для компенсации упругих деформаций и износа. При этом корректирующие переключатели (блоки коррекции) выбираются программой обработки либо на всю зону обработки одним инструментом, либо на отдельные поверхно­сти. Блоки коррекций не назначают на сверла, развертки и другой осевой мерный инструмент.

По одному блоку коррекции выделяют: на резцы для чистовой обработки основных участков поверхностей; на прорезные и рас­точные резцы для обработки дополнительных участков поверхностей; на черновой резец для окончательной обработки торца; на черновой резец для обработки наружных и внутренних поверхностей (если остаются незанятые блоки).

Два блока коррекции на один инструмент с разделением кадров программы назначают: при нарезании резьбы (на зачистных ходах блоки чередуются через ход); при обработке мерных канавок немерным прорезным резцом (для чистовой обработки правой и левой сто­рон канавки); для каждого наладочного режима с остановом и измерением детали (при обра­ботке поверхностей высокой точности).

Три блока коррекции назначают на чис­товой резец, формирующий сложный и точный контур детали, например зубчатый венец кони­ческого колеса. В этом случае блоки коррекции должны быть «привязаны» к кадрам, обеспечи­вающим получение наружного диаметра зубча­того колеса, передней и задней конических поверхностей.

Обработка заготовок, превышающих площадь рабочего стола

Фрезерные станки с ЧПУ обеспечивают высокую точность и скорость обработки изделий из различных материалов. Применение системы числового программного управления (ЧПУ) позволяет полностью исключить участие оператора из процесса обработки. Система ЧПУ предоставляет и другое существенное преимущество — высокую универсальность станка. Простой заменой программы (путём загрузки файлов в память ЧПУ с внешнего источника памяти или напрямую с подключённого персонального компьютера) станок может быть перенастроен на выпуск другого вида изделий. При наличии системы автоматической смены инструмента такая переналадка даже не потребует ручной установки новой фрезы — только замены заготовки на рабочем столе. Применение персонального компьютера для настройки параметров обработки и загрузки управляющих программ (а также ручного управления органами станка — в случае необходимости) значительно упрощает технологический процесс и страхует персонал от ошибок.

Таким образом, современное оборудование с ЧПУ является универсальным и очень удобным средством производства. Это определило широкое внедрение фрезерных станков с ЧПУ в различные сферы — в том числе на малых предприятиях. Производители станочного оборудования оперативно откликнулись на требования рынка, значительно расширив гамму моделей фрезерных станков. При этом самые «младшие» модели фрезерно-гравировальных станков с ЧПУ (и самые доступные по цене) запросто умещаются на офисном столе. А «старшие», универсальные токарно-фрезерные центры с 5-ю степенями свободы и автоматической сменой инструмента, способны обрабатывать сложные фасонные поверхности деталей с одного установа заготовки.

Недостаток площади рабочего стола

Таким образом, сегодня нередки ситуации, когда малое предприятие имеет собственный фрезерный станок определённых (как правило, не самых больших) габаритов. При этом, рабочий стол способен вместить лишь ту заготовку, которая физически вписывается в его размеры. Нетрудно догадаться, что материалы, превышающие площадь рабочего стола, не могут быть обработаны на таком фрезерном станке с ЧПУ. «Выпирающая» за габариты стола заготовка будет препятствием для движения инструментального портала, что совершенно недопустимо, ибо ведёт к созданию аварийной ситуации. Кроме того, заготовку для обработки необходимо надёжно закрепить. А как это сделать, если заготовка перекрывает собой все крепёжные пазы рабочего стола?

Тем не менее, в практике любого предприятия может встретиться ситуация, когда необходимо обработать заготовку, превышающую площадь рабочего стола имеющегося оборудования. Не покупать же ради этого (возможно, разового) задания новый станок?

Большие заготовки на малых станках

Фрезерный станок с ЧПУ не зря имеет репутацию универсального оборудования. В принципе, программа обработки может быть составлена так, что большое изделие (не подходящее по габаритам к существующей площади рабочего стола) может быть обработано «по частям». В случае, когда готовое изделие не является несущим и требования к его прочности невелики, вполне можно прибегнуть к изготовлению отдельных «деталей», а затем соединить эти части в единое изделие при помощи клея или иных крепёжных материалов.

Для реализации такого варианта следует:

  • импортировать модель изделия в CAM среду (например, в программу ArtCAM);
  • в 2D-режиме разделить модель векторами (прямоугольниками или квадратами) на области нужного размера (подходящие к размеру рабочего стола имеющегося фрезерного станка с ЧПУ);
  • продублировать слой модели столько раз, сколько получилось «частей» будущего изделия;
  • для каждого слоя обнулить рельеф вне выделенной области (той, что подлежит обработке);
  • каждый слой необходимо сохранить в отдельном файле rtf-формата;
  • в каждом из файлов соответствующим образом выставить начало координат;
  • на базе каждого файла создать отдельную управляющую программу (маршрут движения фрезы);
  • по созданным файлам изготовить отдельные части изделия на фрезерном станке с ЧПУ и соединить их в готовое изделие.
Читать еще:  ГОСТ 6507-90 Микрометры. Технические условия

Существует и другой вариант. При использовании ArtCam управляющая программа может быть создана одна — на обработку всей модели сразу. А затем «целая» управляющая программа «разбита» специальной утилитой на части, подлежащие фрезерованию по отдельности. Размер этих частей выбирается таким, чтобы соответствующая заготовка уместилась на рабочем столе имеющегося фрезерного станка с ЧПУ.

Ещё раз следует отметить, что «расчленение» модели и фрезерование частей по отдельности (с последующей сборкой) возможно лишь в том случае, когда готовое изделие не предназначено для работы под нагрузкой. И способа крепления её частей (например, склейки) будет достаточно для сохранения прочности готового изделия.

Устранение погрешности базирования

При обработке отдельных деталей для их последующего соединения очень важно соблюдать точность базирования на рабочем столе фрезерного станка. Требуется, к примеру, изготовить, составной деревянный щит с фигурным рельефом по всей площади. Значит, обработка должна вестись так, чтобы отдельные части рельефа точно состыковались между собой (без «ступенек» и наложений). Даже если управляющая программа составлена идеально, каждую часть заготовки на рабочем столе необходимо расположить с идеальным совпадением её начала координат с «нулём» фрезы в управляющей программе. Это весьма непростая задача, особенно когда изделие разбито на много частей, а погрешность или сдвиг хотя бы одной из них неизбежно приведёт к порче всего будущего изделия!

Во избежание этого рекомендуется прибегать к использованию специального приспособления. Для заготовок простой формы (прямоугольные щиты, к примеру) можно изготовить кондуктор — набор досок с упорными пазами, выполненными точно в размер. Кондуктор крепится на рабочем столе «раз и навсегда», а заготовки устанавливаются с упором в пазы — это обеспечит нужную точность их расположения под фрезой для каждого последующего установка.

В качестве универсального крепёжного приспособления могут использоваться обычные слесарные тиски. Их следует установить так, чтобы одна из губок всегда оставалась неподвижной (и была строго выверена по одной из координатных осей станка). Вторая губка может отодвигаться на любое расстояние и, соответственно, поджимать детали различных габаритов. В этом случае начало координат заготовки и инструмента будут совпадать с нужной степенью точности.

Особенности обработки заготовок на станках с ЧПУ

Санкт-Петербург, ул. Коммуны, д.67
тел. 8 (812) 648-00-57
e-mail: info@berko-tpk.ru

Обработка на токарных станках с ЧПУ

Особенности обработки. Токарные станки с ЧПУ имеют классификацию по расположению оси шпинделя (горизонтальные и вертикаль­ные), структуре инструментальной системы (с многопозиционным суппортом, револьверной головкой, инструментальными магазинами), по расположению направляющих (горизонтальные, вертикаль­ные и наклонные), а также по виду выполняемых работ (центровые, патрон­ные, патронно-центровые и карусельные).

Центровые станки с ЧПУ применяются для наружной обработки ва­лов, в том числе, для нарезания резьбы резцом с наибольшим диаметром обрабатываемой детали 250—380 миллиметров. Они составляют около 10% всей группы токарных станков с ЧПУ. Станки 1713ФЗ, 1719ФЗ и другие имеют горизонтальные направляющие, 1Б732ФЗ и другие имеют на­клонные направляющие. Патронные станки с ЧПУ используют для на­ружной и внутренней обработки таких деталей как втулка и фланец. Кроме обтачивания, растачивания и подрезания торца на станках можно также производить сверление, развертывание, зенкерование, цекование, нарезание резьбы метчиками в осевых отверстиях. Также возможно нарезание наружной и внутренней резьбы резцом. Стан­ки этой группы составляют примерно 40% в группе токарных станков с ЧПУ. К ним относятся станки горизонтальной компоновки с преде­лами наибольших диаметров обрабатываемых деталей от 160 до 1250 миллиметров (1П717ФЗ, 1П732ФЗ и другие); вертикальной компоновки с пределами наибольших диаметров 200—500 миллиметров (1723ФЭ, 1734ФЭ и другие); токарно-револьверные (1П430ФЗ и другие) с пределами наи­больших диаметров обрабатываемых деталей до 200—320 миллиметров; лоботокарные (РТ725ФЗ и другие); токарные многооперационные (1755Ф4 и другие). Патронно-центровые станки с ЧПУ (35% группы) облада­ют технологическими возможностями первых двух групп. Они предназначены для патронной и центровой обработки деталей с предела­ми наибольших диаметров 160—630 миллиметров. Наиболее распростране­ны станки 16К20ФЗ, 16КЗОФЗ, 1А616ФЗ. Для обра­ботки крупных деталей применяют карусельные станки с ЧПУ: одностоеч­ные 1512Ф2, 1516Ф2 и другие и двухстоечные 1525Ф2, 1Л532Ф2 и другие.

В случае серийного производства обрабатывают партию заготовок сначала с одной стороны, затем с другой. Это две отдельные и самостоятельные операции. Даже при единичном производстве каждая установка требует отдельной наладки и отдельной программы, поэтому в соот­ветствии с изложенными ранее условиями здесь предусмотрены две самостоятельные операции. При использовании первого варианта мень­ше операций, выше концентрация и эффективность об­работки, но применить этот вариант не всегда возможно. При черновой обработке снимают большой припуск, в это время происходит перераспределение внутренних напряжений, возможно ко­робление детали и повреждение ранее начисто обработанных поверх­ностей. Например, при зажиме обработанной стороны и черновой обработке другой стороны требуются большие силы зажима, из-за чего возможно повреждение кулачками патрона ранее обрабо­танной поверхности.

Технологические процессы токарной обработки различных деталей имеют много общего. Отдельные типовые элементы конструк­ции обрабатывают одинаковыми способами. Это дает возможность использовать при программировании стандартные программы, каж­дая из которых играет роль макрокоманды — содержит типовую последовательность движений, связанных с обработкой определен­ного конструктивного элемента. Стандартные программы сокраща­ют трудоемкость программирования, а также уменьшают число ошибок. В существующих системах программирования часто применяют стандартные автоматические циклы: черновой и чистовой обработ­ки, прорезки канавок, сверления, резьбонарезания и другие. Стандарт­ные циклы обычно имеют следующие элементы: по­ворот револьверной головки, тор­можение и медленный подвод инструмента, быстрый подвод инструмента, обработку, отвод инструмента и быстрое возвращение его в исходное положение.

Токарную операцию обычно начинают с черновой обработки, которая содержит несколько прямолинейных черновых проходов. Проходы выполняются вдоль оси детали, перпендикулярно к оси или под углом к ней. Первый проход предусматривает удаление с поверхности поковки или отливки окалины и исправление погреш­ностей формы детали. Последующие черновые проходы имеют, как правило, посто­янную глубину резания. Если припуск для последнего чернового прохода оказался небольшим, то следует несколько увеличить припуск предыду­щих черновых проходов или удалить оставшуюся часть при чистовой обработке. Таким образом, можно избежать выполнения лишнего прохода.

После каждого прохода отвод инструмента осущест­вляется одним из трех способов (см. рис).: а — перпендикулярно к оси детали; б — под углом к оси, в – параллельно профилю.

Профиль заготовки после черновой обработки не сов­падает с профилем готовой детали (меньшее число эле­ментов, более простая фор­ма элементов). На рисунке профиль детали выполнен по сложной табулированной кривой. При черновом про­ходе его точное воспроизве­дение не требуется. Соответ­ствующий участок чернового контура очерчен отрезком прямой и дугами окружно­стей. Если припуск невелик, черновая обработка может отсутствовать.

Если деталь имеет не­сколько ступеней, то припуск делят на зоны (перпендикулярно к оси де­тали). Сетка горизонталь­ных и вертикальных линий делит припуск на опреде­ленное число элементарных участков. Каждый участок можно обозначить двузнач­ной цифрой: первая — номер уровня, вторая — зоны. Возникает задача: в какой последователь­ности удалять участки, чтобы путь инструмента был минимальным.

Рис.: Профиль детали и заготовки после черновой обработки

Два первых варианта примерно равноценны и имеют меньшую длину траектории по сравнению с третьим. Но последний вариант позволяет более полно оптимизировать глубину резания; вторая зона имеет два участка с различной глубиной; при удалении верх­него участка резец будет загружен больше, а при удалении нижне­го — меньше; при обработке по зонам можно реализовать такой алгоритм программирования, чтобы припуск второй зоны делился пополам; зона сохранит два участка, но с одинаковой глубиной припуска.

Чистовая обработка также содержит стандартные циклы: обра­ботка наружной поверхности, внутренней поверхности и другие. Обра­ботка осуществляется контурным резцом. Скругления и фаски вы­полняются во время контурной обработки, обработка канавок вы­деляется в специальные циклы.

На токарных станках с ЧПУ можно нарезать крепежные и хо­довые резьбы. Крепежные метрические резьбы имеют угол при вер­шине 60°. К ходовым резьбам относят трапецеидальные, прямо­угольные, упорные, трубные и др. Различают также резьбы цилин­дрические и конические, наружные и внутренние, однозаходные и многозаходные. В конструкции детали может быть предусмотрена или не предусмотрена канавка для выхода резьбы.

Для нарезания используют резьбовые резцы или метчики и плашки. Технология нарезания зависит от вида инструмента.

Резец должен иметь профиль, соответствующий профилю резь­бы. Следует точно устанавливать резец относительно детали, ибо все неточности изготовления и установки инструмента будут сни­жать точность изготовления резьбы. Для нарезания резьбы обычно требуется несколько проходов. Стандартные циклы могут компоноваться различными способами. Врезание может осуществляться перпендикулярно к оси детали или параллельно профилю зуба. Пере­менную подачу выбирают так, чтобы обеспечить постоянную пло­щадь сечения среза. В конце цикла резьбонарезания программист может задать калибрующие проходы или остановку станка для руч­ного контроля параметров резьбы. В некоторых случаях калибру­ющие проходы выполняют отдельным чистовым резцом. Резец отводится параллельно профилю зуба резьбы, если есть канавка для выхода резьбы, или перпендикулярно к оси детали, когда канавки нет. При нарезании многозаходных резьб можно сначала нарезать один заход, затем перейти к следующему или сначала обработать все заходы, а затем изменить глубину резания. Стандартный цикл нарезания резьбы содержит переходы: выбор инструмента, быстрый подвод инструмента, врезание, выполнение одного прохода, отвод инструмента. Затем операции, начиная с врезания, повторяются до достижения заданной глубины резьбы. Кончается цикл быстрым отводом инструмента в исходное положение.

Резьба метчиками и плашками нарезается за один проход, но для каждого типоразмера резьбы требуется свой инструмент. Чтобы отнести инструмент после нарезания, нужно реверсировать враще­ние шпинделя. Если применить разжимные метчики или самооткрывающиеся резьбонарезные головки, то можно избежать реверса шпинделя и повысить производительность резьбонарезания. Стан­дартный цикл при нарезании резьбы метчиками и плашками со­держит переходы: выбор инструмента, быстрый подвод, нарезание резьбы, реверс шпинделя и вывод инструмента из детали, быстрый отвод инструмента в исходное положение. Обычно стандартный цикл резьбонарезания задастся одним оператором программы.

Канавки прорезают на цилиндрической, конической и торцевой поверхности детали с помощью канавочных и прорезных резцов. Для обработки канавок предусмотрены стандартные циклы, их про­граммирование осуществляют обычными методами.

На рисунке по­казаны стандартные циклы: а — прорезание узкой фасонной канав­ки фасонным канавочным резцом за один поперечный проход (про­филь резца должен соответствовать профилю канавки); б—прорезание канавки средних размеров канавочным резцом за несколько поперечных проходов; в — прорезание широкой канавки прорезным резцом за один или несколько поперечных проходов и проходным резцом за несколько продольных проходов.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector