5.7. Обобщенная последовательность переходов при токарной обработке
При технологическом проектировании структуры операций, выполняемых на токарных станках с ЧПУ, могут быть использованы типовые последовательности переходов.
При обработке деталей в центрах можно рекомендовать такую обобщенную последовательность переходов:
1.0 — черновая обработка основных поверхностей, из числа которых первыми обрабатываются поверхности, требующие рабочих перемещений режущего инструмента по направлению к передней бабке;
2.0 — черновая (при необходимости) и чистовая обработка дополнительных элементов, кроме зарезьбовых канавок, канавок для выхода шлифовального круга, резьб и мелких выточек;
3.0 — чистовая обработка основных поверхностей, в том числе: 3.1 — подрезка торца (на первом установе); 3.2 — обработка наружных поверхностей;
4.0 — обработка дополнительных элементов, не требующих черновых переходов.
Количество и типаж инструмента (инструментальная наладка), необходимого для выполнения операций обработки в центрах, зависит от применяемой крепежной оснастки и характера обработки (односторонняя или двусторонняя), а также от числа дополнительных элементов контура обрабатываемой детали.
Для выполнения операций обработки деталей в патроне рекомендуется такая обобщенная последовательность технологических переходов:
1.0 — центрование (выполняется при сверлении отверстий диаметром менее 20 мм);
2.0 — сверление, для ступенчатых отверстий при использовании двух сверл процесс разбивают на два перехода: 2.1 — сверление сверлом большего диаметра (большая ступень); 2.2 — сверление сверлом меньшего диаметра (меньшая ступень);
3.0 — черновая обработка основных поверхностей; 3.1 — подрезка внешнего торца предварительно и окончательно;3.2 — обработка наружных поверхностей; 3.3 — обработка внутренних поверхностей;
4.0 — черновая и чистовая обработка дополнительных элементов контура детали, кроме зарезьбовых канавок для выхода шлифовального круга, резьб и мелких выточек (в тех случаях, когда для черновой и чистовой обработки внутренних поверхностей используют один резец все дополнительные элементы обрабатывают после выполнения чистовых переходов);
5.0 — чистовая обработка основных поверхностей детали, кроме внешнего торца: 5.1 — внутренних поверхностей; 5.2 — наружных поверхностей;
6.0 — обработка дополнительных элементов, не требующих черновой обработки: 6.1 — в отверстиях или на торце; 6.2 — на наружных поверхностях.
Схемы выполнения операций при обработке деталей в патроне и инструментальная наладка зависят от числа дополнительных элементов контура детали и от размеров и формы осевого отверстия.
5.8. Назначение инструмента для токарной обработки
Номенклатура инструментов. Режущий инструмент, применяемый на станках с ЧПУ, можно разделить на две большие группы. В первую группу входят инструменты с осью вращения. Общим для них является то, что скорость резания определяется частотой вращения главного привода станка и диаметром инструмента. Сюда относятся стержневой инструмент для обработки отверстий (сверла, зенкеры, развертки, метчики и т.д.) и фрезы. Ко второй группе относятся резцы для точения наружных и внутренних поверхностей вращения, а также для подрезания торцов.
В зависимости от направления подачи проходные резцы, используемые при реализации схемы обработки, делятся на правые и левые.
Для обработки наружных цилиндрических, конических и торцовых поверхностей используют в большинстве случаев проходные резцы трех типов: черновые с главным углом в плане (φ = 95° и вспомогательным углом в плане φ = 5°, чистовые (контурные) с углами φ = 95о и φ1=30° и комбинированные подрезные с углами φ = 95° и φ1=5о (рис. 5.9).
Для обработки внутренних основных поверхностей применяют центровочные и спиральные сверла, а также расточные резцы: черно вые (φ = 95о; φ1= 5 - 10°) и чистовые (контурные) (φ = 95°, φ1 = 30°) Размеры расточного инструмента устанавливают в соответствии с размерами (диаметром и длиной) внутренних поверхностей деталей, обрабатываемых в патроне. Чтобы выбрать размеры сверл для рассверливания многоступенчатых отверстий, сопоставляют длительность расточных и сверлильных переходов. Обычно для растачивания берут твердосплавные резцы, а для рассверливания — сверла из быстрорежущей стали. В связи с этим при растачивании скорость резания примерно в 2,5—3 раза выше, чем при сверлении, а подача составляет примерно 0,6—1,0 от подачи при сверлении. Два прохода расточным резцом выполняются быстрее, чем один проход сверлом.
Зенкеры обычно не включают в номенклатуру инструментов, используемых на токарных станках с ЧПУ. Это связано с тем, что при обработке отверстий на этих станках в большинстве случаев производительнее снять припуск расточными резцами, так как при этом формируется более высококачественная поверхность. Аналогично обстоит дело с использованием разверток. Токарные станки с ЧПУ позволяют с помощью расточных резцов получать отверстия, по точности и качеству поверхности не уступающие отверстиям, обработанным с помощью разверток. Поэтому развертки также нецелесообразно включать в основную номенклатуру инструмента для этих станков. Они могут быть рентабельными лишь при обработке больших партий деталей или отверстий малого диаметра.
Несмотря на большое разнообразие форм дополнительных поверхностей число типоразмеров применяемого для их обработки режущего инструмента резко сокращается за счет использования описанных выше типовых схем выполнения переходов. Для обработки дополнительных поверхностей применяют прорезные резцы (наружные, внутренние и торцовые), внутренние и наружные резцы для угловых канавок, а также резьбовые наружные и внутренние резцы для метрических и дюймовых резьб.
Использование компьютера для автоматизации выбора режущего инструмента. При технологическом проектировании операций обработки на станках с ЧПУ в память компьютера должна быть введена картотека режущих инструментов, имеющихся в наличии на предприятии. Информацию об инструменте заносят в специальные формы, удобные как для использования их человеком, так и для внесения содержащейся в них информации на внешний программоноситель или прямо в компьютер. Возможны различные уровни автоматизации выбора режущего инструмента при подготовке УП для станков с ЧПУ.
В простейшем случае технолог-программист сам назначает инструмент, задавая в исходных данных для компьютера его шифр. По этому шифру компьютер находит в картотеке данные соответствующего инструмента и использует их при расчете УП.
Можно задать в исходных данных для компьютера общий вид типовой инструментальной наладки. В более сложных случаях компьютер на основе определенных критериев может сам синтезировать инструментальную наладку с учетом имеющихся в картотеке данных по инструментам. Наконец, при отсутствии в картотеке необходимых данных компьютер на основе анализа параметров режущего инструмента и державок может автоматически составить комплектный инструмент или даже проектировать его.
Следует проверить, какое количество из выбранных инструментов можно использовать на данном станке в одной наладке. Если количество выбранных инструментов превышает число позиций магазина станка или револьверной головки, то целесообразно выполнить одно из следующих мероприятий:
применить комбинированный инструмент, например сверло-цековку;
перенести обработку на другой станок с ЧПУ, имеющий большее число инструментальных позиций или требующий для обработки меньшего числа инструментов;
расчленить обработку на две операции, выполняемые за два установа на том же станке с ЧПУ;
изменить тип резца, например, заменить упорно-проходной резец контурным, допускающим большую свободу перемещений;
обработать фаски резцом по программе;
вынести отдельные переходы за пределы операции, выполняемой на станке с ЧПУ.
Исключать переходы и переносить их в операцию обработки на станке с ручным управлением целесообразно в такой последовательности:
а) не выполнять переход "обработка фаски";
б) не выполнять переход "нарезание резьбы";
в) не выполнять переход "развертывание".
Результаты проектирования инструментальной наладки заносят в карту наладки, которая должна содержать все сведения, необходимые для наладки станка на конкретную операцию. При подготовке программ вручную карту наладки заполняет технолог-программист в процессе работы над технологическим процессом и программой. При автоматизированных методах технологического проектирования карта наладки выводится из компьютера вместе с УП и картой операционного технологического процесса.
Карта наладки обычно содержит разделы, посвященные станку и крепежной оснастке, детали, собственно инструментальной наладке, а также распределению блоков коррекции траектории инструментов УЧПУ станка.
В разделе, посвященном станку, записывают модель и номер станка, модель УЧПУ. Там же фиксируют координаты исходной (нулевой) точки станка величины сдвига этой точки (при необходимости) и некоторую дополнительную информацию, зависящую от конструкции станка (например, диапазон частот вращения, устанавливаемый процент повышения или снижения рабочих подач и т.д.).
В разделе оснастки записывают ее шифр и характер обработки (в центрах, в патроне и т. п.).
В разделе, посвященном детали, должны быть заданы ее наименование и номер чертежа, материал заготовки, ее размеры и эскиз закрепления на станке.
Описание собственно наладки представляет собой таблицу, в которую заносят шифр инструмента, номер позиции в револьверной головке или инструментальном магазине станка и номер корректора УЧПУ, закрепленного в программе за данным инструментом. Сюда же целесообразно заносить размеры детали, которые необходимо контролировать в процессе наладки и последующей обработки, номер кадра УП, при отработке которого формируется контрольный размер, причем следует указать этот размер с допустимыми верхним и нижним отклонениями, а также номера блоков коррекции и корректирующие поправки, устанавливаемые на указанных блоках.
Ряд операций подготовки ТП для токарных станков достаточно просто выполнить при использовании компьютера на базе определенных алгоритмов.