АПП курсовик / 5551 АПП / Курсовой проект / Обработка на станках с ЧПУ / Токарные станки / Технологическая подготовка токарного станка
.pdfмеров. Рекомендуется на эскизе заготовки показать тонкими линиями контур детали, получаемой после обработки. После этого необходимо проанализировать технологичность детали с точки зрения возможности ее обработки стандартным инструментом, входящим в комплект станка с ЧПУ.
Поверхности, обрабатываемые на станке с ЧПУ, разделяют на основные и дополнительные. К основным относят поверхности, окончательная обработка которых может быть выполнена контурным, проходным или расточным резцом. Сюда относят торцовые, цилиндрические и конические поверхности, а также поверхности с криволинейной образующей и неглубокие канавки, которые можно обработать контурным точением. К дополнительным поверхностям относят внутренние и наружные канавки различной формы, резьбы и т.д., которые не могут быть получены путем обработки по контуру.
Несмотря на разнообразие форм обрабатываемых поверхностей можно установить следующую схему обработки заготовок на станке с ЧПУ.
1.Центрование (для отверстий диаметром менее 20 мм).
2.Сверление.
3.Подрезание торца.
4.Черновая обработка основных поверхностей.
5.Черновая обработка дополнительных поверхностей.
6.Чистовая обработка этих же дополнительных поверхностей (поскольку она выполняется тем же инструментом, что и черновая обработка).
7.Чистовая обработка дополнительных поверхностей, не требующих черновой обработки.
8.Чистовая обработка основных поверхностей.
При обработке валов в центрах первые три пункта не выполняют. Общая типовая схема обработки не исключает и частных случаев, которые зависят не только от наличия тех или иных видов поверхностей, но и от емкости инструментального магазина конкретного станка.
31
При выборе режущего и вспомогательного инструмента следует ориентироваться на комплект стандартного инструмента, которым оснащен тот или иной станок. Основные виды режущего инструмента для станков с ЧПУ представлены в табл.2.I и на рис.2.4. При подборе режущего инструмента следует стремиться обработать как можно больше поверхностей одним и тем же видом инструмента. Вспомогательный инструмент, применяемый для станка 16К20ФЗ РМ132, представлен на рис.2.7 и 2.8.
Разработка траекторий движения режущего инструмента необходима для правильного составления управляющей программы. На траектории движения указывают опорные точки и характер движения (перемещение на рабочей подаче или на быстром ходу). Наибольшую сложность представляет построение траектории для обработки за несколько рабочих ходов для снятия напуска. Типовые схемы такой обработки, а также схемы обработки канавок и выточек сложной формы рассмотрены в [1], [7, т.1]. При разработке траекторий движения инструмента следует учитывать возможность применения постоянных (стандартных) циклов обработки.
Выбор режимов резания определяется характером обработки. Для черновой обработки подача выбирается максимально допустимой из условия прочности инструмента, прочности механизма подач, силовых и мощностных характеристик станка. Для чистовой обработки подачу назначают из условия обеспечения заданной шероховатости и точности обработки. Скорость резания рассчитывают по формулам теории резания с учетом экономической стойкости режущего инструмента. Значения экономической стойкости инструмента для токарных станков с ЧПУ представлены в [5]. При этом режимы резания должны обеспечивать эффективное стружкодробление. Рекомендации по назначению режимов резания приведены в [2], [5], [7, т.2].
32
3.2. Рекомендации по проектированию токарной операции для станка 16К20Ф3 РМ132
Изложенные выше правила проектирования токарной операции для станков с ЧПУ носят общий характер. Между тем, станок 16К20ФЗ РМ132 с УЧПУ 2Р22 имеет некоторые особенности, которые требуют уточнения и корректировки этих правил. К особенностям станка и УЧПУ, в первую очередь, следует отнести:
отсутствие блоков коррекции на вылеты инструмента;
отсутствие программного смещения плавающего нуля;
ограничение на число инструментов для внутренней обработки (не более трех);
возможность применения постоянных циклов.
Отсутствие блоков коррекции само по себе не является существенным недостатком, поскольку УЧПУ 2Р22 позволяет легко корректировать вылеты инструментов в режиме "Полуавтоматический ввод констант". Однако при расчете координат опорных точек для окончательной обработки необходимо использовать не номинальные размеры заготовки, а их средние значения с учетом допуска на размер. Это необходимо, чтобы избежать влияния случайных погрешностей обработки. В некоторых случаях координаты опорных точек для диаметральных размеров смещают на 1/6 допуска относительно среднего значения для более полного использования поля допуска с учетом размерного износа инструмента:
X=dС-T/6 – для наружных диаметров; X=DС+T/6 – для внутренних диаметров, Х=А-Т/6 - для наружных диаметров;
где dС и DС - средние значения наружного и внутреннего диаметров обработки соответственно; Т- величина допуска на размер.
33
Так, для заготовки, показанной на рис.3.1, описание конечного контура детали будет выглядеть следующим образом:
X15,982 C2
Z-14 Q3
X27,968 C2
Z-32
X39,586 W-14
Z-54
Рис. 3.1. Эскиз заготовки
При программировании обработки конических и криволинейных поверхностей необходимо также учитывать радиус при вершине резца. Это достигается смещением опорных точек соответствующего участка контура по оси Z в сторону обра-
ботки на величину Z, равную:
Z=r(1-tg(α/2)),
34
где r - радиус при вершине резца; a - угол между касательной к контуру в опорной точке и осью заготовки (для конических поверхностей – угол наклона образующей конуса к оси заготовки).
Например, угол наклона образующей конуса к оси заготовки на рис.3.1 составляет
a=arctg[(40-28)/(2×14)]=23,2O.
При обработке резцом с радиусом при вершине r=1 мм координаты опорных точек конической поверхности следует сместить по оси Z в отрицательную сторону на величину:
DZ=1(1-tg(23,2O/2))=0,8 мм.
В этом случае описание конечного контура будет выглядеть следующим обра-
зом:
X15,982 C2
Z-14 Q3
X27,968 C2
Z-32,8
X39,586 W-14,8
Z-54
Отсутствие программного смещения плавающего нуля характерно для большинства УЧПУ токарных станков. Это обстоятельство имеет существенное значение при обработке заготовок за несколько установов, если при переустановке заготовки изменяется положение плавающего нуля. Такая ситуация возникает чаще всего при патронной обработке и обусловлена следующими причинами:
необходимостью подрезки торцов заготовки (рис.3.2,а);
различными расстояниями от базовых поверхностей до торцов заготовки
(рис.3.2,б);
использованием для базирования заготовки разных установочных поверхностей приспособления (рис.3.2,в).
35
36
а |
б |
в |
Рис. 3.2. Схема смещения плавающего нуля: а – при подрезке торцов; б – при разных расстояниях от базовых поверхностей до торцов; в – при базировании по разным установочным
поверхностям приспособления
В принципе величина смещения плавающего нуля ZПН может быть определена по известным координатам плавающего нуля относительно базовых поверхностей заготовки. Однако, даже при одной и той же наладке инструмента, не следует выполнять обработку по единой программе, предусмотрев программируемый останов (функция М00) для переустановки заготовки. Коррекция плавающего нуля во время программируемого останова снижает производительность и, что самое важное, требует пристального внимания оператора. Обработка же заготовки от единого положения плавающего нуля затрудняет программирование в связи с необходимо-
стью учета смещения ZПН при построении траекторий движения инструмента. Поэтому при изменении координат плавающего нуля обработку заготовки
нужно выполнять за несколько операций (по числу установов), составляя для них отдельные программы. Например, при двухсторонней обработке сначала следует обработать всю партию заготовок с одной стороны. Затем вводят новую координату плавающего нуля (а при необходимости и переналаживают инструмент) и обрабатывают партию заготовки с другой стороны. Такой подход тем более эффективен, поскольку соответствует схеме функционирования станка в составе робототехнологического комплекса.
Ограничение на число инструментов для внутренней обработки вызвано тем, что эти инструменты устанавливают в револьверную головку через переходный модуль (см.рис.2.1). Переходный модуль сконструирован таким образом, что занимает в инструментальном диске две позиции. По этой причине обработку наружных и внутренних поверхностей чаще всего приходится выполнять на разных операциях, которые отличаются инструментальными наладками.
При обработке внутренних поверхностей может возникнуть ситуация, когда число необходимых инструментов превышает емкость инструментального диска (не более трех). Так, для обработки детали, изображенной на рис.3.3,а, требуется пять инструментов:
37
сверло спиральное 33;
зенкер № 2 (чистовой) 36;
резец расточной с ϕ=95° ( минимальный диаметр расточки 40 мм);
резец канавочный;
резец резьбовой.
Если использовать для обработки на станке с ЧПУ заготовку из проката (рис.3.3,б), то в управляющей программе необходимо предусмотреть программируемый останов для смены инструментальных блоков. Это существенно снижает производительность и требует внимательности от оператора, поскольку, кроме смены блоков, нужен ввод новых вылетов инструмента. В этом случае целесообразно закрепить за станком с ЧПУ обработку только тех поверхностей, которые требуют сложной траектории движения инструмента. Поверхности, где инструмент совершает простые движения (сверление, зенкерованне и т.п.), следует обрабатывать на станках с ручным управлением.
Применительно к рассматриваемому примеру следует предварительно про-
сверлить отверстие 33 и зенкеровать отверстие 36Н11 на станке с ручным управлением (рис.3.3,в). Обработка остальных поверхностей может быть полностью выполнена на станке с ЧПУ с инструментальной наладкой, включающей расточной, канавочный и резьбовой резцы.
Аналогичные принципы комплектования инструментальной наладки применяют и для наружной обработки. Однако необходимость в предварительной обработке на обычных станках возникает здесь крайне редко. Это обусловлено тем, что для большинства деталей достаточно комплекта из шести инструментов для наружной обработки, которые могут быть установлены в револьверную головку.
38
а
б
в
Рис. 3.3. Эскизы деталей и заготовок: а) эскиз детали; б) эскиз заготовки из проката; в) эскиз предварительно обработанной заготовки
39
а
б
в
Рис. 3.4. Примеры оформления траекторий движения инструмента для постоянных циклов: а – L03; б – L04; в – L05
40