Файл: Никитенко В.Д. Подготовка программ для станков с числовым программным управлением.pdf

паспорта станков; ГОСТы, ОСТы, стандарты, нормали и т. п.; каталоги специального и нормального режущего, измерительного и вспомогательного инструмента и осна­ стки; нормативы режимов резания и норм времени; харак­ тер производства (опытное, серийное и т. д.) и производ­ ственная программа; типовые технологические процессы.

Разработка технологического процесса состоит из двух крупных этапов — разработка маршрутной технологии и разработка операционной технологии.

Разработка маршрутной технологии. Этот этап работ необходим для определения общей последовательности вы­ полнения операций обработки детали и в частности, опе­ раций, выполняемых на станках с ПУ. Рассчитывают меж­ операционные припуски и допуски, устанавливают техни­ ческие требования к заготовке и к детали, поступающей на станок с ПУ. Оформляют укрупненный маршрутный технологический процесс с указанием моделей станков.

Принципиально этот этап мало чем отличается от обыч­ ной работы технолога по составлению Маршрутной техно­ логии. Исключение составляют операции обработки де­ тали на станках с ЧПУ. Содержание этих операций зави­ сит от конструкции детали и технологических возможно­ стей станка. Маршрутный технологический процесс слу­ жит основой для проектирования операционного техноло­ гического процесса.

Разработка операционного технологического процесса. Операционный технологический процесс определяет поря­ док выполнения операций и переходов, режимы резания, номенклатуру применяемого для операции режущего, вспомогательного и мерительного инструмента и оснастки, т. е. определяет весь порядок и состав работ по производ­ ству детали.

При определении последовательности выполнения опе­ раций необходимо учитывать, что использование станков с ПУ наиболее целесообразно для обработки поверхностей с максимальным снятием припуска без повторной уста­ новки детали. Это, однако, не всегда выполнимо из-за от­ сутствия надежных установочных баз, ограниченных тех­ нологических возможностей станка, наличия деформаций

всистеме СПИД, наличия промежуточной термообработки

ит. п. Последовательность обработки определяется прежде всего самой конструкцией детали, особенностью ее обраба­ тываемых элементов, материалом и видом исходной заго­ товки, При наличии классификатора деталей, обрабаты-

60

ваемых на станках с ПУ, необходимо установить классифи­ кационную группу, к которой можно отнести данную де­ таль, и определить порядок обработки с учетом типовой технологии.

Анализ таких факторов, как материал детали, точность обрабатываемых поверхностей и их чистота, жесткость детали и др., позволяет определить необходимость выпол­ нения предварительной и окончательной обработки.

При назначении последовательности обработки следует придерживаться принципа совмещения конструктивной и установочной баз. Если невозможно соблюсти это пра­ вило, в качестве установочной базы выбирают ту поверх­ ность, которая наиболее точно определена относительно конструктивной базы. Требования, предъявляемые к ба­ зовым поверхностям при обработке на станках с ЧПУ, не отличаются от требований при обработке на обычных стан­ ках. Нужно только отметить следующее. На фрезерных и токарных станках с ЧПУ, как правило, за одну уста­ новку обрабатывается несколько поверхностей. Если раз­ меры поверхностей заданы от различных баз, необходимо пересчитывать размерные цепи. Если при этом нельзя получить необходимую точность, можно, сохраняя преж­ нюю простановку размеров, обеспечить точность путем обработки поверхности, от которой задан размер в этой же операции. Это значительно расширяет возможности сосре­ доточения обработки различных поверхностей в одной операции.

Выбор режущего инструмента. При выборе инстру­ мента для обработки на станках с ЧПУ технолог руковод­ ствуется теми же соображениями, что и при выборе ин­ струмента для обычных станков. Однако, точность стан­ ков с ЧПУ, большая насыщенность операций переходами, высокий коэффициент машинного времени накладывают специфические для ЧПУ требования к этому этапу работ.

Укрупненная блок-схема выбора режущего инстру­ мента для одноинструментных станков с ЧПУ показана на рис. 17.

Определение элементов конфигурации детали, обраба­ тываемых в данной операции, в основном завершается при разработке маршрутной технологии. При выборе режущего инструмента уточняют количество этих элементов в зави­ симости от возможностей режущего инструмента, так как часто оказывается, что обработка элементов детали тре­ бует применения разного по типу и размерам инструмента.

G1

В отдельных случаях разнообразие инструмента можно свести путем незначительного корректирования конструк­ ции детали и ее геометрических параметров к одному типо­ размеру. Если это сделать не удается, то обработка эле-

Выявление элементов конфигурации детали, обрабатываемых в данной операции

Для каждого из выделенных элементов детали

Определение вида и типа инструмента

Выбор материала режущей части инструмента

Определение основных геометрических параметров и инструмента

Рис. 17. Укрупненная блок-схема выбора режущего инструмента для одноинструментных станков с ЧПУ

ментов, требующих применения оригинального инстру­ мента, выделяется в отдельную операцию, переход или включается в другую.

При выборе инструмента для многоинструментных стан­ ков с ПУ приведенная блок-схема существенно не изме-

62

нится. Дополнительно проявляется возможность приме­ нять в одной операции несколько инструментов, что прак­ тически позволяет все намеченные для обработки элементы обработать в одной операции.

При обработке деталей из труднообрабатываемых мате­ риалов и при большом машинном времени, когда вопрос размерной стойкости инструмента приобретает первосте­ пенное значение, к выбору режущего инструмента следует подходить особенно внимательно.

Для уменьшения вибраций инструмента, особенно при фрезеровании рекомендуется применять фрезы с несимме­ тричным расположением зубьев. Неплохих результатов при недостаточной жесткости стержневого инструмента можно добиться уменьшением глубины канавок или приме­ нением канавок переменной глубины. Повышение жестко­ сти резцов достигается увеличением размеров сечения.

На многих предприятиях нашли широкое применение унифицированные быстросменные призматические резцо­ вые блоки и резцы с механическим креплением многогран­ ных неперетачиваемых пластин. Большой экономический эффект дает применение алмазного инструмента.

При выборе инструмента для фрезерной обработки следует стремиться к сокращению числа программ. Один из путей — получение поверхности, требующей обработки в несколько проходов, движением по одной и той же эквидистанте фрез нескольких типоразмеров.

По возможности следует избегать отдельного програм­ мирования черновой обработки детали. Один и тот же уча­ сток программы можно использовать несколько раз, при­ меняя фрезы разных размеров. Наличие в станке устрой­ ства коррекции радиуса фрезы значительно облегчает эту задачу. Вся работа в этом случае сводится к вводу с пульта системы управления коррекции радиуса фрезы.

Расчет режимов резания. Исследование статистических данных причин ошибок программ показывает, что около 50% ошибок вызваны неправильным назначением режимов резания. После обработки и контроля пробной детали в программу, как правило, приходится вносить изменения режимов, что влечет за собой и повторную запись про­ граммы на магнитную ленту. В основном это объясняется тем, что на станках с ПУ время непрерывного резания зна­ чительно превышает время обработки на обычных станках, В этих условиях размерная стойкость выбранного инстру­ мента часто бывает недостаточной, а это, в свою очередь,

63

приводит к искажению запрограммированных размеров детали.

Режимы резания выбирают по тем же справочным ма­ териалам, что и для обычного оборудования с внесением некоторых коррективов.

На практике применяют три способа выбора режимов резания — аналитический, табличный и графический. Аналитический метод составляет основу табличного и гра­

меньше других факторов влияет на стойкость инструмента. Обычно назначается такая глубина резания, которая обеспечивала бы снятие припуска за наименьшее число проходов, количество которых зависит от заданной чистоты и точности обработки и от жесткости системы СПИД. Далее определяют величину подачи. При этом подача назначается максимальной в технологически допустимых пределах. Затем выбирают наибольшее произведение частоты враще­ ния шпинделя на подачу [ns]. )

В качестве критерия оптимальных режимов резания для станков с ЧПУ может быть принята стойкость режу­ щего инструмента. Следовательно, расчет оптимальной стойкости инструмента необходимо выполнять до определе­ ния величины подачи и скорости резания. Поэтому на заводах, эксплуатирующих станки с ЧПУ, распространен следующий порядок расчета режимов резания: 1) выбор глубины резания; 2) расчет оптимальной стойкости режу­ щего инструмента; 3) расчет допустимых значений величин подач по всем учитываемым для них ограничениям (кроме ограничений по мощности станка и стойкости режущего инструмента); выбор наименьшего значения из допустимых в качестве оптимальной подачи; 4) расчет частоты враще­ ния (скорости резания); 5) проверочный расчет величины подачи по мощности на шпинделе станка.

На ряде заводов при обработке деталей на фрезерных станках с ЧПУ нашел применение метод расчета ре­ жимов резания, сущность которого сводится к следую­ щему.

Все обрабатываемые в данной операции поверхности разбиваются на отдельные участки. Признаком разделения служит постоянство припуска в пределах участка. Коле­ бание параметров припуска допускается в следующих пре­ делах: по ширине фрезерования — не более 50%, по глу­ бине — не более 20%, но менее диаметра фрезы.

64

±0,02—±0,05 мм при наличии в детали ранее оконча­ тельно обработанных поверхностей;

±0 , 1 — ± 0 , 5 мм при отсутствии в детали ранее оконча­ тельно обработанных поверхностей.

5. Желательно, чтобы врезание инструмента происхо­ дило по траектории, близкой к касательной к обрабатывае­ мому контуру.

Обрабатываемая заготовка, в свою очередь, должна базироваться в приспособлении относительно «нулевой точки». Расположение прижимов, упоров и других эле­ ментов приспособления и их габариты должны быть вы­ полнены с учетом выбранной траектории инстру­ мента.

На многих заводах широкое применение нашли уни­ версально-сборные приспособления УСП, однако при необ­ ходимости иметь больше двух-трех УСП на деталь реко­ мендуется изготовлять специальное приспособление.

Конструкция зажимных устройств, способ базирова­ ния, быстродействие приспособления )выбирают в зависи­ мости от конструктивных особенностей детали, ее точности и конкретных производственных условий. Точность уста­ новки приспособления с деталью или одной детали (при отсутствии приспособления) относительно режущего ин­ струмента оказывает значительное влияние на точность обработки. При наличии приспособления и установочных платиков на нем, определяющих положение «нулевой точки», совмещение оси инструмента с этой точкой (фрез, сверл и т. д.) осуществляется при помощи щупов или спе­ циальных шаблонов.

В случае совпадения с достаточной точностью «нулевой точки» с одним из обработанных в детали отверстий и при работе на фрезерных, расточных и сверлильных станках ось шпинделя совмещается с осью этого отверстия с по­ мощью специального центроискателя или оправки. Такой способ применим для крупногабаритных деталей с дли­ тельным циклом обработки, для которых относительная величина вспомогательного времени, затрачиваемого на установку детали, невелика.

В процессе обработки детали иногда появляется необ­ ходимость смены инструмента, переустановки прижимов, проверки размеров детали, изменения частоты вращения и т. д. Положение точек останова в основном определяется причиной этого останова, при этом следует придержи­ ваться следующих условий:

' 66

а) останов инструмента недопустим, когда режущие кромки инструмента касаются обрабатываемой поверхно­ сти или находятся в состоянии резания;

б) длина холостых ходов между точкой останова и об­ рабатываемой поверхностью должна быть минимальной.

При проектировании траектории движения инструмента необходимо учитывать особенности подхода режущего инструмента к обрабатываемой поверхности и отхода от нее. Обычно подход инструмента к обрабатываемой поверх­ ности осуществляется на ускоренной подаче. Когда от режущей кромки до заготовки остается расстояние порядка 5—10 мм, быстрое перемещение сменяется рабочей пода­ чей, обеспечивающей плавное врезание инструмента в заготовку. Аналогичное правило соблюдается и для отхода инструмента от обработанной поверхности. В этом случае рабочая подача меняется на ускоренную, когда расстояние от заготовки до режущей кромки будет не менее 5 мм.

Траектория подхода инструмента к обрабатываемой поверхности зависит в каждом конкретном случае от кон­ фигурации детали, вида обработки и режущего инстру­ мента, при этом врезание инструмента в тело детали должно быть плавным.

Для обеспечения высокой производительности станков с программным управлением при проектировании траекто­ рии перемещения режущего инструмента следует стре­ миться к максимальному сокращению холостых перемеще­ ний — перемещений инструмента от одной обрабатываемой поверхности к другой.

При обработке несложных деталей с небольшим количе­ ством обрабатываемых поверхностей и простой конфигура­ цией эта задача не является трудной и не требует приме­ нения каких-либо специальных математических расчетов. Нахождение же минимального маршрута холостых пере­ мещений при обработке сложных деталей с большим коли­ чеством обрабатываемых поверхностей требует трудоем­ ких математических расчетов.

Составление технического задания на проектирование приспособлений. В связи с обработкой по заранее заданной программе крепежные приспособления имеют ряд харак­ терных особенностей. Приспособления должны базиро­ ваться на столе станка в строго определенном положении, а в точках приспособления, соответствующих началу ра­ боты станка («нулевая точка») по программе, желательно