6.4. Точность обработки и выбор технологических баз. Часть 3

На станке с ЧПУ различают три координатные системы: координат­ная система станка с началом координат в точке (называемой "нуль станка") с нулевыми значениями положения его рабочих органов; от этой точки отсчитываются перемещения рабочих органов по трем взаим­но перпендикулярным осям координат;

координатная система детали с началом координат в точке (называемой "нуль детали") с нулевыми значениями координат де­тали; относительно этой точки задаются размеры и положение поверхнос­тей детали;

координатная система инструмента с началом коор­динат в точке (называемой "нуль обработки"), от которой начинается за­программированное перемещение инструмента; координаты этой точки задаются относительно координатной системы детали.

Размерные связи между указанными координатными системами уста­навливают на этапах технологической подготовки и настройки станка. На этапе технологической подготовки помимо решения общих вопросов, свя­занных с разработкой технологического процесса, выбирают координатную систему детали и пересчитывают все размеры, выбирают исходную точку обработки ("нуль обработки") и составляют управляющую программу. Исходную точку обработки выбирают с учетом особенностей построения системы ЧПУ, схемы базирования и конструкции приспособления. На стан­ках с ЧПУ (так же, как и на станках с ручным управлением) в основном применяют два метода базирования корпусных деталей: по плоскости и двум контрольным отверстиям или по трем взаимно перпендикулярным плоскостям. В качестве приспособлений применяют плиты или приспособ­ления-спутники, оснащенные универсальными опорными, установочными и зажимными элементами.

6.4. Точность обработки и выбор технологических баз. Часть 2

Поэтому для получения требуемых размеров деталей необходимо не только точно перемещать рабочие органы станка, но и точно согласовывать положение детали и инструмента в координатной системе станка. Откло­нение от требуемого положения приводит к смещению всего обрабатывае­мого контура относительно технологических баз или ранее обработанных поверхностей. Отклонение от требуемого положения детали связано с по­грешностями ее базирования, а также с погрешностями установки приспо­собления и др. Погрешность закрепления возникает при смещении заго­товки в приспособлении или смещении приспособления с заготовкой в рабочей позиции под действием сил резания или зажима. Указанную по­грешность на станках с ЧПУ уменьшают рациональным подбором конструк­ций и размеров опорных и установочных элементов приспособления и дру­гими методами.

Погрешность установки приспособления на станке с ЧПУ играет важ­ную роль, так как даже хорошо спроектированное и точно изготовленное приспособление при неправильной его установке существенно снижает точ­ность обработки.

Перед обработкой первой детали в партии необходимо определить положение исполнительных поверхностей приспособления в координатной системе станка. Положение опорных и установочных элементов приспособ­ления регулируются при размерной настройке станка. На станках с ЧПУ можно последовательно выполнять в одной операции большое число различ­ных переходов, осуществляемых различными режущими инструментами. Специфика построения процесса обработки на станках с ЧПУ дает воз­можность использовать в полной мере принцип единства баз, позволяющий исключить или резко уменьшить влияние погрешности установки на точ­ность размеров и относительное положение поверхностей, обработанных с одной установки.

6.4. Точность обработки и выбор технологических баз. Часть 1

Конструктивные особенности станков с ЧПУ, специфика проектирова­ния для них технологических процессов и управляющих программ обус­ловливают дополнительные погрешности обработки, не свойственные про­цессу изготовления деталей на станках с ручным управлением.

На станках с ЧПУ (по сравнению со станками с ручным управлением) удельный вес погрешностей, связанных с упругими деформациями сис­темы СПИД, несколько меньше (не более 10 %), а погрешностей, связан­ных с настройкой инструмента и приспособлений, существенно больше (до 60%).

Опыт эксплуатации станков с ЧПУ показывает, что параметры задан­ной точности обработки с точки зрения их обеспечения можно разделить на две группы: не связанные с точностью отсчета координатных перемеще­ний рабочих органов станка (например, точность диаметральных размеров и геометрической формы отверстий и др.); связанные с точностью этого отсчета (например, точность расстояний между обрабатываемыми поверх­ностями, точность линейных размеров и др.).

Если методы получения параметров точности первой группы такие же, как на станках сручным управлением, то методы получения параметров точности второй группы являются специальными, что связано с особен­ностями изготовления деталей на станках с ЧПУ.

Последовательность обработки деталей на этих станках (перемещения рабочих органов станка, обеспечение длины хода инструмента, позициони­рования) осуществляется системой ЧПУ. Отсчет размеров при обработке ведется относительно координатной системы станка. В отличие от обработ­ки деталей на станках с ручным управлением (когда точность размеров, как правило, выдерживается относительно базирующих поверхностей) при обработке на станках с ЧПУ точность размеров выдерживается отно­сительно начала отсчета координатной системы станка.

6.3. Технологическая документация. Часть 2

Карта наладки станка содержит все сведения, используе­мые при наладке станка для работы по управляющей программе. Формы карт наладки разрабатываются для технологических групп станков с ЧПУ. Карта заполняется технологом-программистом в процессе ручной подго­товки УП или (при автоматизированной ее подготовке) выдается ЭВМ. В карту наладки записывают: номер чертежа и наименование детали; мо­дель станка с ЧПУ; номер управляющей программы; тип и материал за­готовки; шифр оснастки для зажима заготовки и силу зажима; коорди­наты исходных положений рабочих органов станка; диапазон частот враще­ния шпинделя; сведения об изменении рабочей подачи с пульта устройства ЧПУ; указание о включении охлаждения; шифры инструментов с указа­нием номеров их позиций и блоков коррекции; данные об отдельных раз­мерах обрабатываемой детали с допусками и указанием номеров кадров управляющей программы, а также блоков коррекции для компенсации отклонений формы и расположения обрабатываемых поверхностей после контроля результатов обработки в наладочном режиме. В карте наладки приводится эскиз, поясняющий схему крепления заготовки для данной установки на станке.

Карта наладки инструмента используется при настройке инструмента вне станка и установке его на станке в соответствии с выбран­ной наладкой. В карту записывают координаты вершин всех инструментов наладки и показания прибора для их настройки вне станка.

6.3. Технологическая документация. Часть 1

Технологической документацией называется комплекс текстовых и графических документов, определяющих технологический процесс изго­товления изделия и содержащих данные, необходимые для организации производства.

В СССР действует Единая система технологической документации (ЕСТД), применяемая всеми машиностроительными и приборостроитель­ными предприятиями в целях унификации обозначений и размещения однородной информации в различных формах документов.

В комплект технологических документов, поступающих на рабочее место наладчика (оператора), входят: управляющая программа на прог­раммоносителе и ее распечатка; операционная карта и операционный чертеж; карта наладки станка и инструментов; акт внедрения управляю­щей программы.

Управляющая программа (УП) содержит технологическую и геометрическую информацию. Технологическая информация включает в себя последовательность и характер технологических переходов и режимы резания. Геометрическая информация, включенная в текст программы в закодированном виде, описывает траектории и величины перемещений рабочих органов и режущих инструментов.

Распечатку УП осуществляют на устройстве подготовки данных одновременно с подготовкой перфоленты. При автоматизированном про­граммировании распечатка УП выдается ЭВМ в составе сопроводительной документации.

Операционная карта содержит описание операций технологи­ческого процесса изготовления детали с разделением на переходы и ука­занием оборудования, оснастки и режимов резания. Особенностью опера­ционной карты обработки на станке с ЧПУ являются указания о взаимном расположении базовых поверхностей детали, зажимного приспособления и инструмента при описании установок и переходов.

6.2. Технологические возможности станков с ЧПУ. Часть 4

Общим ограничением тех­нологических возможностей станков с ЧПУ (особенно мно­го операционных) является сос­тав режущих инструментов, ус­тановленных непосредственно в шпинделе станка, револьверной головке или инструментальном магазине. Режущий инструмент бывает унифицированный и специальный. Унифицирован­ный инструмент применяют для обработки деталей широкой номенклатуры; его геометри­ческие и конструктивные пара­метры регламентированы стан­дартами.

Специальный инструмент (комбинированный, фасонный и др.) пред­назначен только для обработки отдельных деталей. Комбинированный инструмент строится на базе широкого использования элементов унифици­рованных инструментов. Например, комбинированный инструмент токар­ных станков представляет собой набор резцовых вставок и многогран­ных неперетачиваемых пластин, закрепляемых в специальных многорезцо­вых державках. Резцовые вставки и многогранные неперетачиваемые плас­тины устанавливают в револьверную головку или резцедержатель в соот­ветствии с геометрией обрабатываемых поверхностей.

На рис. 6.2 приведена типовая схема комбинированного инструмента для токарных станков с ЧПУ. В револьверную головку (или суппорт) 1 могут устанавливаться резцедержатель 2 или державки с цилиндрическим 3 или призматическим 4 хвостовиками. В державках располагаются резцо­вые вставки 5 с многогранными неперетачиваемыми твердосплавными пластинами 6 различной формы. При необходимости в револьверную го­ловку может быть установлено сверло 7.

Комплект инструментов характеризует возможность обработки детали на станке с ЧПУ.

6.2. Технологические возможности станков с ЧПУ. Часть 3

На рис. 6.1 показаны поперечные сечения рабочего пространства много­целевых станков с вертикальной и горизонтальной компоновкой, в кото­рых автоматическая смена инструмента производится без дополнительного осевого установочного перемещения и все необходимые при этом дви­жения осуществляются в пределах хода по оси Z. Рассмотрены два инстру­мента: сверло и фреза.

Размеры координатного пространства для других ти­пов станков с ЧПУ определяют аналогично.

6.2. Технологические возможности станков с ЧПУ. Часть 2

Одним из важнейших факторов, определяющих технологические воз­можности станков с ЧПУ, является их координатное пространство, пред­ставляющее собой область, ограниченную размерами наибольших пере­мещений по координатным осям X, Y, Z. Наряду с такими параметрами, как ширина и длина рабочей поверхности стола, размеры координатного пространства станка определяют наибольшие размеры обрабатываемых деталей и возможность их многосторонней обработки за одну установку (например, для многоцелевых станков). Кроме того, наибольшие коорди­натные перемещения (с учетом дискретности отсчета) характеризуют пределы использования точностных и размерных возможностей устройства ЧПУ.

Координатное пространство расточных, фрезерных и многоцелевых станков представляет собой параллелепипед, размеры сторон которого (х, у и z) имеют различные соотношения. Размеры этого параллелепипеда определяются с одной стороны наибольшими размерами обрабатываемых на станке деталей, а с другой стороны — компоновкой станка. Каждому координатному пространству в наибольшей степени соответствует та или иная компоновка и, в свою очередь, каждой компоновке соответствует оптимальное координатное пространство, обусловленное жесткостью и точностью несущей системы станка.

Следует отметить, что координатное пространство станка не всегда можно отождествлять с его рабочим пространством, в котором возможна обработка детали.

6.2. Технологические возможности станков с ЧПУ. Часть 1

Специфическими особенностями станков с ЧПУ, определяющими их технологические возможности, являются следующие: универсальность; по­вышенные мощность привода, жесткость и точность; большое число инстру­ментов, участвующих в обработке; автоматический цикл обработки; ши­рокий диапазон частот вращения шпинделя и подач; наличие корректоров положений инструментов; возможность ручной коррекции подач; наличие режимов интерполяции; малое вспомогательное время благодаря высоким скоростям холостых ходов и быстрой смене инструментов.

Полная автоматизация цикла обработки на станках с ЧПУ позволяет применять многостаночное обслуживание. На станках с ЧПУ можно обра­батывать детали в широком диапазоне размеров из разных материалов, применять высокоэффективные режущие инструменты (из быстрорежу­щих сталей; твердосплавные; оснащенные минералокерамикой, эльбором, алмазами).

Наличие режима интерполяции и оснащенность большим числом инстру­ментов позволяют производить на станках с ЧПУ комплексную обработку деталей сложной формы.

Дальнейшее расширение технологических возможностей станков с ЧПУ связано с совершенствованием системы управления. Современные сис­темы ЧПУ обеспечивают автоматическую компенсацию зоны нечувствитель­ности в приводах при трогании с места и реверсировании направления дви­жения, что повышает точность обработки. Все большее распространение находят самоприспосабливающиеся системы программного управления (с автоматическим регулированием, адаптивные), изменяющие режим обра­ботки в зависимости от условий резания. Адаптивные системы управления повышают производительность работы станка, увеличивают точность обра­ботки, предохраняют режущие инструменты от поломок.

6.1. Общие принципы – технологической подготовки производства. Часть 4

Для реализации типовых технологических процессов заготовки объе­диняют в группы по типам и разрабатывают для каждого типа единые мар­шруты обработки, операционные технологические процессы и структуру управляющей программы.

При выборе маршрута обработки выполняют следующие работы:

контур детали (по рабочему чертежу) разделяют для выполнения от­дельных операций; выбирают пооперационный припуск; ограничивают операционный контур детали после выполнения каждой операции.

При разработке операционной технологии определяют (путем выбора): схему обработки; операционный припуск в каждой зоне обработки; режу­щий инструмент; внутриоперационные контуры, ограничивающие деталь после работы каждого инструмента; корректоры и схемы их включения (выключения) по инструментам и координатным осям; число рабочих ходов для каждой зоны обработки; режимы резания; оснастку.

В заключение формируют технологическую документацию и управ­ляющую программу.

Применение типовых технологических процессов на станках с ЧПУ позволяет иметь для каждой единицы оборудования в конкретных усло­виях ее использования стандартные технологические и вспомогательные циклы.

Технологические циклы обеспечивают определенную последователь­ность обработки поверхности (сверление сквозного или глухого отверстия, фрезерование лыски, нарезание резьбы и т.д.). Число технологических циклов по мере эксплуатации оборудования увеличивается. Подключение новых циклов не влияет на выполнение остальных циклов. Вспомогатель­ные циклы предназначены для автоматизации таких операций, как смена инструмента, поворот стола в заданную позицию, включение и отключение СОЖ и т.д.