АПП курсовик / 5551 АПП / Курсовой проект / Обработка на станках с ЧПУ / Наладка и эксплуатация станков с ЧПУ

Команды "Останов" (М00) и "Останов с подтверждением" (М01) применяют для прерывания отработки УП в произвольном месте при необходимости выполнения ручных операций. Возобновляют отработку нажатием кнопки "Пуск". Команды М00 и М01 используют для промежуточных проверок и подналадки. При этом команда М01 отрабатывается или пропускается в зависимости от положения двухпозиционного переключателя на пульте УЧПУ, т.е. периодичность проверок устанавливает оператор.

Подрежим "Покадровый" является основным для пробной обработки. Здесь при нажатии кнопки "Пуск" отрабатывается только один кадр УП. При этом на экран дисплея выводится не только информация о текущем состоянии станка, но и содержание следующего (очередного) кадра. Убедившись в правильности процесса обработки, оператор повторно нажимает кнопку "Пуск" и отрабатывает очередной кадр. Следует отметить, что не все УЧПУ позволяют отработать в покадровом режиме стандартные циклы или макрооперации. Кроме того, для некоторых видов обработки покадровый останов недопустим по технологическим причинам (например, контурная обработка гладко-сопряженных участков).

Подрежим "Без технологических команд" (без MST) обеспечивает блокировку привода главного движения, механизма смены инструмента и других устройств цикловой электроавтоматики дискретного действия. В этом подрежиме управляющие сигналы выдаются только на следящие приводы подач, то есть отрабатывается лишь геометрическая информация.

Подрежим "Без геометрии" является альтернативным предыдущему подрежиму. Здесь, наоборот, блокируются следящие приводы подач и проверяется работа привода шпинделя, устройства смены инструмента и прочих автоматических узлов с логическим управлением.

Подрежим "Ускоренный" предусматривает автоматическую замену запрограммированных значений рабочей подачи на быстрый ход. Разумеется, что такой режим возможен только на холостых ходах без заготовки.

21

Подрежим "Моделирование" обеспечивает отработку УП без выдачи управляющих сигналов на станок. При этом имитируются все необходимые сигналы от станка, а на экран дисплея выводится текущая информация в обычном формате. Такое моделирование особенно эффективно и удобно при наличии средств графической имитации процесса обработки. В ходе моделирования допускается параллельная работа станка по "старой" программе.

Кроме перечисленных команд и подрежимов возможны и другие способы вмешательства оператора в автоматическую работу станка (например, ручная коррекция частоты вращения шпинделя и подачи, внесение поправок на траекторию с помощью ручного генератора импульсов и др.).

Автоматическая работа сопровождается диагностикой тех ошибок, которые не могут быть выявлены при первоначальном семантическом и синтаксическом контроле текста УП. В основном эти ошибки связаны с несоответствием запрограммированных величин технических характеристикам станка и УЧПУ (например, координата задана за пределами рабочей зоны, подача превышает допустимую величину и т.д.). При обнаружении подобной ошибки отработка УП прерывается, а на экран дисплея выдается соответствующее сообщение.

Характер пробной обработки существенно отличается для "старой" и "новой" программы. Для пробной обработки по "старой" УП обычно ограничиваются установкой подрежима "Покадровый" в начале работы очередного инструмента. Убедившись в том, что инструмент работает правильно, оператор переключает УЧПУ в автоматический режим и продолжает непрерывную отработку до следующей смены инструмента.

Пробная обработка по "новой" УП, которая только внедряется в производство, гораздо сложнее и требует от наладчика повышенной квалификации. В общем случае рекомендуется следующая последовательность пробной обработки [3, 15].

22

1.Включить станок и при необходимости отдельные системы (смазочные, гидравлические).

2.Прогреть станок в течение 15-20 мин.

3.Переключить управление на режим ручной работы и отнести рабочие органы от фиксированного положения на 100-150 мм по каждой координате.

4.Вернуть рабочие органы в фиксированное положение.

5.Проверить положение предупредительных остановов (или значения программных ограничителей хода).

6.Проверить правильность смещений нуля УП и корректоров на инструмент.

7.Переключать управление на автоматический режим.

8.Установить подрежимы "Отработка технологического останова" (М01) и "Отработка пропускаемых кадров" (/).

9.Закрыть кожухи ограждения, наблюдение за дальнейшей работой осуществлять через смотровые экраны.

10.Произвести пуск автоматического цикла.

11.После обработки первых поверхностей нажать на кнопку "Стоп" и прервать автоматический цикл.

12.Переключить управление на ручной режим работы.

13.Отвести режущий инструмент от заготовки на расстояние, удобное для контроля.

14.Провести необходимые измерения, убедиться в правильности выполнения размеров и достижении требуемой шероховатости поверхности.

15.Восстановить взаимное расположение инструмента и заготовки.

16.Переключить управление на автоматический режим.

17.Продолжить обработку в автоматическом режиме до завершения

цикла.

18.Выполнить контроль обработанной детали.

23

19. Ввести в память УЧПУ необходимые поправки для коррекции возможных погрешностей обработки.

Предлагаемая схема рекомендуется для пробной обработки детали с небольшой продолжительностью цикла автоматической работы. При больших затратах времени следует прерывать автоматический цикл после обработки каждой поверхности и производить ее контроль, а при необходимости вводить коррекции и повторять обработку поверхности.

Сложные программы перед пробной обработкой желательно "проиграть" на холостом ходу без заготовки. Для наиболее ответственных заготовок (особенно со сложной конфигурацией) рекомендуется выполнять пробную обработку на деревянных или пластмассовых моделях.

1.5. Оценка и корректировка программы

По результатам пробной обработки выполняется оценка "новой" УП и (при необходимости) ее корректировка. Этот этап, как правило, требует совместных усилий технолога-программиста и наладчика. В ходе оценки УП проверяют ее оптимальность по параметрам производительности, качества обработки, стойкости инструмента и стружкодробления. Рекомендуемая последовательность работ по оценке "новой" УП представлена в [3, 15].

Сначала выявляют ошибки, не позволяющие вообще нормально осуществить процесс обработки. Среди подобных ошибок, чаще всего, встречаются следующие:

-нуль программы выбран за пределами рабочей зоны;

-использованы технологические команды, не выполняемые станком;

-инструменты задевают за элементы станка, крепежную оснастку или обрабатываемую заготовку.

Наибольшую опасность представляют ошибки третьего вида, которые ведут к аварийной ситуации. При холостых подводах инструмента к заготовке в сомнительных случаях нужно снижать скорость перемещения с

24

помощью ручного регулятора подачи. Если возникает опасность столкновения инструмента с каким-либо препятствием, то нужно прервать перемещение нажатием кнопки "Стоп подачи". Для предотвращения аварии при смене инструмента (в процессе вращения магазина или установки инструмента в шпиндель) пользуются кнопкой "Аварийный стоп".

Для оценки оптимальности УП необходимо четко представлять принципы построения технологических процессов на станках с ЧПУ. Главной особенностью здесь является высокая степень концентрации обработки, т.е. объединение в одной операции большого числа переходов, выполняемых различными инструментами.

Это позволяет существенно сократить вспомогательное время на установку и снятие заготовок, а также подготовительно-заключительное время. Улучшаются условия, необходимые для обеспечения заданной точности обработки, поскольку большое число поверхностей обрабатывают с одного установа и от единых баз. Кроме того, концентрация обработки создает предпосылки для сокращения транспортных расходов и более четкой организации производства. По этой причине стремятся выполнить операцию на станке с ЧПУ за минимальное число установов и (по возможности) без прерывания автоматического цикла.

Следует отметить, что с целью обеспечения требуемой точности обработки иногда специально предусматривают технологический останов между черновой и чистовой обработкой. Во время останова выполняют перезакрепление детали (для устранения деформаций от зажима), очищают заготовку от стружки и дают ей остыть.

Для правильно построенной операции характерен последовательный переход от черновой обработки к чистовой и, далее, к отделочной, чтобы деформации, возникающие из-за внутренних напряжений и сил резания, не отразились на конечной точности обработки.

25

Принципиальное значение имеет оценка правильности режимов резания. Ни один, даже самый опытный, технолог-программист не может полностью решить все проблемы, связанные с режимами резания. Поэтому в процессе разработки "новой" УП технологу-программисту следует советоваться с наладчиком или оператором в части режимов резания. Окончательный выбор режимов резания производят с учетом следующих факторов:

-повышение производительности;

-обеспечение заданной точности и шероховатости;

-отсутствие вибраций;

-стружкодробление.

При черновой обработке критерием выбора режимов резания является наибольшая производительность. Глубину резания и подачу назначают максимально возможными с учетом ограничений по условиям закрепления, прочности инструмента, силовым и мощностным характеристикам станка. Скорость резания определяют, исходя из экономической стойкости инструмента. Для станков с ЧПУ не рекомендуется ужесточать режимы в части глубины резания и подачи, поскольку это ведет к увеличению вероятности хрупкого разрушения инструмента [33]. Перегрузку станка наладчик может оценить по показаниям амперметров, резкому уменьшению частоты вращения шпинделя и звуку.

Для чистовой обработки режимы резания выбирают по критерию обеспечения заданной точности и шероховатости. Главным фактором здесь является величина подачи, которая оказывает доминирующее воздействие на параметры шероховатости. Существенное значение имеет также правильный выбор геометрии инструмента.

При появлении вибраций необходимо проверить и (по возможности) увеличить жесткость всех элементов технологической системы. Эту работу начинают с проверки жесткости закрепления приспособления и заготовки,

26

состояния режущих инструментов и механизмов станка. При проверке станка следует обратить первоочередное внимание на зазоры в направляющих и шпиндельной опоре.

В части режимов резания наиболее существенное влияние на виброустойчивость системы оказывает глубина резания. Однако, чтобы изменить этот параметр, необходима переработка УП. Поэтому для ликвидации вибраций изменяют скорость резания и подачу. Чаще всего вибрации возникают при срезании тонких стружек, где самым простым способом гашения вибраций является увеличение подачи на оборот.

Надежно гасит вибрации специальная фаска на задней поверхности резца шириной около 0,1 мм для притупления лезвия. Эту фаску наладчик может легко сделать с помощью алмазного надфиля или абразивного бруска, не снимая инструмент со станка. В обоснованных случаях применяют специальные виброгасящие оправки. Некоторые практические рекомендации по устранению вибраций даны в [21].

При обработке на станках с ЧПУ особое значение приобретает эффективное стружкодробление. Наиболее актуальна эта проблема для токарных станков, где процесс резания является непрерывным. Требования к форме стружки для различных видов обработки сформулированы в [6] и представлены в табл. 1.2.

При работе на одном станке лучшей формой стружки для точения является спираль длиной 50-150 мм. Такая стружка во время точения падает в корыто и практически никогда не навивается на деталь. Для многостаночного обслуживания предпочтительнее спираль отрезками 30-80 мм, которая легко стряхивается с резца при повороте револьверной головки.

При растачивании лучшей формой считается крупнодробленая стружка в виде колец и полуколец, несмотря на повышенную нагрузку на резец при ее образовании. Такая стружка хорошо высыпается из отверстия с длиной обработки до двух диаметров.

27

В настоящее время существует довольно большое количество способов дробления стружки, в том числе и "экзотических" (например, с помощью лазерного луча). Однако, практическое внедрение нашли только два из них:

-прерывистое резание;

-применение пластин со стружколомающими канавками и специальных накладных стружколомов.

Прерывистое резание заключается в периодическом прекращении движения на рабочей подаче. В момент остановки толщина стружка уменьшается до нуля и она легко разделяется на отрезки заданной длины. Этот способ легко реализовать на станке с ЧПУ. Однако этот способ непригоден для чистовой обработки, поскольку на обрабатываемой поверхности остаются риски из-за уменьшения сил резания (а значит и отжатия инструмента от заготовки) в моменты остановок.

28

Между тем проблема стружкодробления особенно актуальна именно для чистовой обработки, где площадь сечения стружки мала. Для черновой обработки (с большими значениями припуска и подачи) форма стружки, как правило, является удовлетворительной и без специальных мер по стружкодроблению. По этой причине прерывистое резание применяют, главным образом, при сверлении глубоких отверстий. В промежутках между периодами резания практикуют отвод сверла на небольшое расстояние или полностью выводят его из отверстия.

Эффект стружколомающих канавок (или накладных стружколомов) проявляется в воздействии на процесс стружкозавивания. Определенным образом деформированная стружка упирается в поверхность резания или главную заднюю поверхность резца и дробится при разгибании на полукольца или кольца [34]. Для инструмента с напаянными пластинами стружколомающие канавки получают заточкой. Для сменных пластин с механическим креплением форма и размеры канавок нормализованы.

С целью подбора пластин и режимов резания можно использовать специальные диаграммы стружкодробления [34]. Пример такой диаграммы для пластины треугольной формы (TNMM 220412) при обработке стали марки 40Х приведен на рис. 1.9.

Рис.1.9. Диаграмма стружкодробления

29

Например, для контурных резцов с главным углом в плане φ≈ 90° граница зоны эффективного стружкодробления может быть описана степенной зависимостью

t = a S0b,

где t – глубина резания, мм; S0 – подача, мм/об; а и b - коэффициенты, зависящие от обрабатываемого материала и типа пластины.

Таким образом, становится понятной актуальность проблемы стружкодробления для чистовой обработки. В этом случае резание происходит с небольшой глубиной и для эффективного стружкодробления необходимо увеличить подачу, что входит в противоречие с обеспечением заданной шероховатости. Тем не менее, при высоком уровне технологической подготовки не представляет затруднений подобрать соответствующую пластину, которая бы обеспечивала эффективное стружкодробление с небольшой подачей. При недостаточном ассортименте сменных пластин следует применить резец с напаянной пластиной, поручив его заточку квалифицированному и опытному токарю.

1.6. Организация наладки и эксплуатации станков с ЧПУ

Эффективная эксплуатация станков с ЧПУ требует четкой системы технологической подготовки и технического обслуживания, рациональной организации рабочих мест. Не следует экономить время на технологических разработках, выборе оптимальных режимов резания, подборе технологической оснастки. Широкое применение современных, высокопроизводительных инструментов, устройств контроля и диагностики, разнообразных приспособлений, средств автоматической загрузки позволяет существенно повысить эффективность станков с ЧПУ [29].

В целях бесперебойной работы оборудования нельзя отвлекать оператора или наладчика от выполнения своих основных функций. Соответствующие службы предприятия должны обеспечить своевременную

30