Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тамбовский государственный технический университет»

В. К. ЛУЧКИН, В. А. ВАНИН

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРОГРАММИРОВАНИЕ

ОБРАБОТКИ НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ С ЧПУ

Утверждено Учёным советом университета в качестве учебного пособия

для студентов направления 151900

Учебное электронное издание комплексного распространения

Тамбов Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ»

2015

1

УДК 621.91(076) БКК 630.22-64я73-5

Л87

Р е ц е н з е н т ы:

Зам. главного технолога ОАО «Тамбовмаш»

В. Н. Самохвалов

Доктор технических наук, доцент ФГБОУ ВПО «ТГТУ»

В. М. Червяков

Лучкин, В. К.

Л87 Проектирование и программирование обработки на токарных станках с ЧПУ [Электронный ресурс] : учебное пособие для студентов направления 151900 / В. К. Лучкин, В. А. Ванин. – Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2015. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). – Системные требования : ПК не ниже класса Pentium II ; CD-ROM-дисковод 35,1 Mb RAM ; Windows 95/98/XP ; мышь. – Загл. с экрана. – ISBN 978-5-8265-1397-2.

Включает в себя вопросы анализа технологичности детали, определения маршрута обработки, проектирование самой операции с указанием установов, позиций, инструментальных переходов, вида технологической оснастки, расчётов траекторий движения инструментов, кодирования управляющих программ.

Предназначено для студентов направления 151900, изучающих технологию обработки деталей и разработку управляющих программ для станков с ЧПУ.

УДК 621.91(076) БКК 630.22-64я73-5

Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком. Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.

2

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие написано в соответствии с учебной программой дисциплины «Программирование обработки на станках с ЧПУ» для студентов специальности 151900 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» всех форм обучения и направлено на формирование компонентов компетенции (ПК) «способность выбирать материалы и оборудование и другие средства технологического оснащения и автоматизации для реализации производственных и технологических процессов».

В учебном пособии даются общие сведения о токарных станках с ЧПУ, рассматриваются технологические особенности обработки на них, вопросы анализа технологичности детали, определения маршрута обработки и проектирование самой операции, приводится порядок выбора заготовки и инструмента, вида технологической оснастки, расчётов траекторий движения инструментов, кодирования управляющих программ (УП). Пособие содержит множество примеров, позволивших студентам легче освоить порядок подготовки УП.

Материал учебного пособия предназначен для приобретения студентами теоретических знаний и использования их на практике для подготовки УП для станков с ЧПУ. Это в дальнейшем необходимо при изучении курсов: технология машиностроения, автоматизация производственных процессов в машиностроении, САПР ТП, проектирование машиностроительных производств, а также при прохождении технологической, конструкторско-технологической, преддипломной практик и выполнении дипломного проекта.

3

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТОКАРНЫХ СТАНКАХ С ЧПУ

1.1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТОКАРНЫХ СТАНКОВ С ЧПУ

Токарные станки с ЧПУ предназначены для комплексной обработки наружных и внутренних поверхностей (обточки, подрезки торцов, прорезки канавок, сверления центральных отверстий, обработки фасонных поверхностей, нарезания резьбы и т.д.) деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем различной сложности в один или несколько проходов в замкнутом полуавтоматическом цикле.

Закрепление деталей на станках может производиться в патроне, в центрах или на оправках.

1.2. ТИПАЖ (НОМЕНКЛАТУРА) ТОКАРНЫХ СТАНКОВ С ЧПУ

Токарные станки с ЧПУ по основным параметрам обработки, т.е. по отношению длины обработки L к диаметру D, можно разбить на патронные (для обработки деталей с L/D = 0,25…1,0) и центровые (патронно-центровые), обеспечивающие обработку деталей с L/D = 1…10 и выше.

Наиболее важной характеристикой токарных станков является схема размещения на станке инструментальных блоков.

В традиционной схеме инструмент крепят в резцедержателе суппорта. Большую ёмкость обеспечивает схема с револьверной головкой на суппорте; эта головка может быть размещена за осью центров станка или выше неё при соосном или перпендикулярном размещении инструмента в головке. Для прутковых и патронных токарных станков применяют схемы, при которых инструмент располагают на оси шпинделя, при этом ось револьверной головки может быть перпендикулярной к основанию станка или к его фронтальной плоскости. Достаточно распространёнными являются конструкции токарных станков с двумя револьверными головками, с револьверной головкой и суппортом, с двумя суппортами. В крупносерийном производстве применяют двух- и трёхшпиндельные токарные станки с револьверными головками.

1.3. СИСТЕМЫ КООРДИНАТ ТОКАРНЫХ СТАНКОВ С ЧПУ

Координатные оси для токарного станка обозначаются X и Z. Ось Z совпадает с направлением продольной подачи, ось Х – с направлением поперечной. Знак «–» – движение инструмента к детали, знак «+» – от детали (рис. 1.1).

Для токарных станков с ЧПУ различают три системы координат.

1.3.1. Система координат станка

Начало координат системы («нуль станка» – Ос) находится в центре зеркала кулачкового патрона, т.е. в центре торца сечения шпинделя перед посадочным конусом, центрирующим планшайбу патрона (рис. 1.1).

4

Рис. 1.1. Оси координат токарного станка с ЧПУ:

а – переднее (или нижнее) положение; б – заднее (или верхнее) положение

Направление осей координат зависит от расположения инструмента впереди оси вращения шпинделя (станок 16К20ФС5) или сзади оси вращения (станок 1713Ф3). Движение по оси Х реализуется перемещением поперечных салазок суппорта по направляющим каретки, а по оси Z – перемещением каретки по направляющим станины.

1.3.2. Система координат детали

Начало координат системы («нуль детали» – Од) находится в центре левого торца заготовки или в центре правого торца. Ось Z этой системы совпадает с осью Z станка, а ось Х смещена вдоль оси Z в положительном направлении на

Рис. 1.2. Системы координат для токарной обработки:

Ос, Од, Ои, Оп, Ок – нуль станка, детали, инструмента, программы (исходная точка), «крайняя точка» соответственно; М – вершина инструмента;

А и В – постоянные величины инструментальной головки; а1 и b1 – параметры смещения нуля (от М до Оп); Wx и Wz – вылеты инструментов;

Lz – постоянная величина по оси Z – расстояние от Ос до Од; Xм и Zм – безопасные расстояния от детали до вершины инструмента

5

расстояние Ос – Од и проходит в плоскости правого торца приспособления (например, торца планшайбы или уступа кулачков). Относительно «нуля детали» производится пересчёт размеров, заданных на чертеже детали, в расстояния до опорных точек обрабатываемого контура (рис. 1.2).

В системе координат детали производится также расчёт координат опорных точек траектории движения инструмента (циклограммы).

1.3.3. Система координат инструмента

Начало координат системы («нуль инструмента» – Ои) располагается в центре (базовой точке) инструментальной головки. Для станков с горизонтальной осью инструментальной головки нуль расположен в центре правого торца поворотной резцедержки (пересечение торца с осью) (см. рис. 1.2). Для станков с вертикальной осью инструментальной головки нуль инструмента располагается в центре поворотной резцедержки. «Нуль инструмента» (точка Ои) иначе называется «исходной точкой суппорта», из которой суппорт начинает движение в начале программы и заканчивает в конце. Исходная точка суппорта называется фиксированной, если для смены инструментов необходим возврат суппорта в исходное положение и нефиксированной, если такого возврата не требуется.

Положение Оп «нуля программы» («исходной точки программы») выбирается из следующих соображений:

1.Величина перемещения инструмента от исходной точки программы до первой обрабатываемой поверхности и длина перемещения от последней обрабатываемой поверхности до исходной точки должны быть минимальными, чтобы избежать нерациональных холостых пробегов суппорта.

2.Положение инструмента в исходной точке должно хорошо просматриваться со стороны рабочего; инструмент не должен мешать выполнению действий по установке, закреплению и снятию детали, смене прижимов и упоров, удалению стружки и т.п.

Для того чтобы обеспечить данные условия, расстояние от исходной

точки М до торца заготовки Zм принимается в пределах 50…80 мм, а до наружной поверхности заготовки Хм – 10…30 мм (см. рис. 1.2).

После обработки детали инструмент должен по программе возвратиться

висходную точку М, это позволяет проверить правильность расчёта программы,

ав процессе обработки определить наличие себя.

Вначале обработки центр инструмента Ои находится в крайнем правом переднем положении («крайней точке» Ок), когда каретка суппорта и поперечные салазки наезжают на специально установленные линейные упоры с датчиком положения.

Ускоренный «перебег» от «крайней точки» Ок до «нуля инструмента» Ои на расстояния Хк и Zк программируется только в абсолютной системе.

6