1.3.2 Особенности обработки деталей на станках с чпу

Так как деталь “Вал червячный” предназначена для передачи крутящего момента в делительной цепи коробки передач зубообрабатывающего станка, следовательно, к ней предъявляются высокие требования по точности и шероховатости поверхности (подробнее см. раздел 1.1.5). Кроме того, предполагается выпускать 1000 деталей в год (среднесерийное производство). В данном случае применение универсального оборудования нецелесообразно, так как при среднесерийном производстве обработку ведут на предварительно настроенных станках, количество обрабатываемых поверхностей на одной операции (токарный станок) ограничивается четырьмя (2 цилиндра и 2 торца). Ко всему прочему, универсальные станки могут не дать требуемой точности. В результате для обработки детали понадобится большое количество универсальных станков, следовательно, большое число рабочих, наладчиков и т. д. Все эти проблемы будут устранены путем применения оборудования с ЧПУ. Несмотря на более высокую стоимость, данные станки при применении соответствующего инструмента, режимов резания и правильной технологии обладают высокой производительностью и позволяют получить большую точность. Поэтому токарные операции будут выполняться на станках с ЧПУ. Приведем некоторые аспекты и особенности обработки на станках с ЧПУ [10].

Проектирование токарной операции явля­ется частью более общей задачи разработки технологического процесса изготовления дета­ли. Необходимо знать не только, в каком виде заготовка поступает на токарную операцию, но и какова должна быть ее точ­ность после обработки. Технологическую раз­работку токарной операции на станках с ЧПУ начинают с составления эскиза заготовки в том виде, который она принимает после предшествующей обработки с указанием всех размеров и технических требований. Рекомендуется на эскизе тонкими линиями показать контур детали, получаемый после обработки, с указанием до­пустимых отклонений и качества поверхности.

Несмотря на то, что перед разработкой технологических процессов проводится анализ технологичности детали, при проектировании токарной операции на станках с ЧПУ рекомен­дуется дополнительно проанализировать ее технологичность. При этом обращается внима­ние на унификацию элементов детали, упро­щение геометрической формы, обеспечение жесткости при обработке.

При применении станков с ЧПУ необхо­димо наиболее полно использовать технологи­ческие возможности этого оборудования. Для каждого станка имеется определенный ком­плект инструмента. Следует проверить воз­можность обработки детали с его применени­ем. В случае необходимости разрабатывают предложения по изменению конструкции детали.

Наибольший эффект достигается при ис­пользовании станков с ЧПУ для решения наи­более сложных технологических задач, напри­мер для обработки деталей сложного профиля, в случае высокой концентрации переходов обработки, исключения слесарных работ и сложных приспособлений. На станках с ЧПУ нецелесообразно обрабатывать детали с чис­лом ступеней меньше трех и детали, время установки и выверки которых велико. Станок с ЧПУ должен быть занят обработкой деталей одного наименования в год в течение 10 - 25 ч. На токарных станках с ЧПУ последова­тельность переходов обработки следующая:

а) предварительная (черновая) обработка основных участков поверхностей детали: подрезка торцов, центрирование перед сверлением отверстий диаметром до 20 мм, сверление (если используются два сверла, то вначале сверлом большего диаметра), рассверливание отверстий, точение (получистовая обработка) наружных поверхностей, а затем растачивание внутренних поверхностей;

б) обработка дополнительных участков поверхностей детали (кроме канавок для выхода шлифовального круга, резьбы и т.п.); в тех случаях, когда черновая и чистовая обработки внутренних поверхностей проводятся одним резцом, все дополнительные участки обрабатывают после чистовой обработки;

в) окончательная (чистовая) обработка основных участков поверхности детали, сначала внутренних, потом наружных;

г) обработка дополнительных участков поверхностей детали, не требующих черновой обработки: сначала в отверстиях или на торцах, затем на наружной поверхности.

Обработка на токарных станках с ЧПУ характеризуется следующей точностью. Одно­кратная обработка поверхности обеспечивает точность 12-13-го квалитета и параметр шеро­ховатости поверхности Rа 3,2 мкм. Радиус при вершине резца при этом назначают по наи­меньшему радиусу галтели на детали; в других случаях галтель выполняют по программе. При более высоких требованиях к качеству поверх­ности (Rа менее 1,6 мкм) на последнем чисто­вом переходе уменьшают подачу и увеличива­ют частоту вращения. При более высоких тре­бованиях к точности (7- 9-го квалитета) окон­чательную обработку осуществляют чистовым резцом с коррекцией на размер. Для обеспечения высокой точности размеров при чистовой обработке резец устанавливают в такой плос­кости, чтобы погрешность позиционирования револьверной головки не влияла на точность размера обрабатываемой поверхности.

Черновую обработку со снятием напуска проводят по-разному: если перепад диаметров ступеней больше длины ступени, то обработку ведут с поперечной подачей (в противном слу­чае - с продольной подачей). Современные системы ЧПУ позволяют вести эту обработку по постоянному циклу. При составлении про­граммы задают исходный и требуемый контур. Система ЧПУ автоматически формирует управляющие команды для выполнения обра­ботки. Схемы перемещения инструментов при обработке основных участков поверхности приведены на рис. 18 – 20 [10]. Обычно эти участки обрабатывают черновыми, а затем чистовыми резцами.

На станках с ЧПУ фаски, канавки для вы­хода инструмента обрабатывают, как указано выше, или тогда, когда это наиболее целесооб­разно применительно к стойкости инструмента и производительности обработки. При этом учитывают, что работа вершины резца при врезании улучшается, если снята фаска. Если обработка начинается со снятия фасок, то дета­ли будут без заусенцев (по этой же причине канавки выполняют нередко после чистового перехода). Фаски целесообразно снимать сере­диной режущего лезвия инструмента.

Для уменьшения трудоемкости програм­мирования канавки сложной формы обрабаты­вают по типовой программе резцами за не­сколько переходов.

В процессе подготовки программы обра­ботки деталей на токарных станках с ЧПУ со­гласуют системы координат станка, патрона, детали и режущего инструмента.

В системах управления токарными стан­ками с ЧПУ предусмотрена возможность ввода коррекций на положение инструмента для компенсации упругих деформаций и износа. При этом корректирующие переключатели (блоки коррекции) выбираются программой обработки либо на всю зону обработки одним инструментом, либо на отдельные поверхно­сти. Блоки коррекций не назначают на сверла, развертки и другой осевой мерный инструмент.

По одному блоку коррекции выделяют: на резцы для чистовой обработки основных участков поверхностей; на прорезные и рас­точные резцы для обработки дополнительных участков поверхностей; на черновой резец для окончательной обработки торца; на черновой резец для обработки наружных и внутренних поверхностей (если остаются незанятые блоки).

Два блока коррекции на один инструмент с разделением кадров программы назначают: при нарезании резьбы (на зачистных ходах блоки чередуются через ход); при обработке мерных канавок немерным прорезным резцом (для чистовой обработки правой и левой сто­рон канавки); для каждого наладочного режима с остановом и измерением детали (при обра­ботке поверхностей высокой точности).

Три блока коррекции назначают на чис­товой резец, формирующий сложный и точный контур детали, например зубчатый венец кони­ческого колеса. В этом случае блоки коррекции должны быть "привязаны" к кадрам, обеспечи­вающим получение наружного диаметра зубча­того колеса, передней и задней конических поверхностей.