Должиков В.П. Основы программирования и наладки станков с ЧПУ

Подождите немного. Документ загружается.

111

• повышение уровня механизации путем внедрения гидроблоков,

гидроприставок, гидрозажимов, отдельных гидроцилиндров, использо-

вание энергии постоянных магнитов;

• применение быстродействующих крепежных элементов и нала-

док по принципу полной взаимозаменяемости;

• снабжение приспособлений блоками управления и другими эле-

ментами автоматизации для программирования делительных операций,

перемещения на другую рабочую позицию, обеспечения кантования или

перемещения изготовленной детали, синхронизации работы приспособ-

ления с работой транспортных устройств, манипуляторов и т. д.

• разработка типовых схем подключения блоков управления при-

способлениями к ЭВМ. С помощью ЭВМ из элементов единого комплек-

са переналаживаемых приспособлений должны подбираться оптималь-

ные варианты компоновок для конкретных условий производства» [4].

Эксплуатационные свойства технологической системы определяют

и конечную задачу – обеспечение требуемой точности и качества изго-

товления детали. К эксплуатационным свойствам приспособлений отно

сятся: жесткость, надежность, точность, износостойкость, виброустой-

чивость, зажимная способность.

Недостаточная

жесткость приспособлений затрудняет получение

требуемой точности обработки и снижает производительность обработ-

ки за счет уменьшения режимов резания.

Надежность определяет способность приспособления обеспечить

обработку в соответствии с техническими условиями и допусками, ука-

занными в чертеже обрабатываемой заготовки.

Точность приспособлений, применяемых для механической обра-

ботки, является важнейшим фактором, обеспечивающим точность и

взаимозаменяемость изготовляемых деталей.

Износостойкость станочных приспособлений в процессе эксплуа-

тации определяется (в основном) интенсивностью изнашивания его ус-

тановочных, направляющих, центрирующих элементов и затянутых

стыков.

Важнейшее эксплуатационное свойство, определяющее динамику

приспособления, –

виброустойчивость. При вибрации повышается ше-

роховатость обработки, ухудшаются условия работы режущего инстру-

мента, усиливается динамический характер силы резания.

Зажимная способность станочных приспособлений характеризу-

ется особенностями зажимных элементов и состоит в надежном закреп-

лении, предупреждающем вибрацию и смещение заготовки относитель-

но опор приспособления при обработке, а также обеспечение требуемой

точности обработки.

112

2.4.6. Требования к приспособлениям для многооперационных

станков

Требования к конструкциям для многооперационных станков:

• на каждую операцию обрабатываемой партии деталей собира-

ют, как правило, два (для станков с автоматической сменой спутников)

и более (для станков с накопителем спутников) идентичных приспособ-

лений: приспособления должны быть взаимозаменяемыми и обеспечи-

вать одинаковое базирование и закрепление деталей по точности и же-

сткости;

• приспособления должны обеспечивать возможность обработки

с одной установки трех-четырех сторон детали различными по назначе-

нию инструментами в условиях переменных по величине и направле-

нию усилий резания; жесткость элементов и узлов приспособлений,

воспринимающих усилия резания, должна быть достаточной; для

уменьшения влияния стыков на податливость приспособлений конст-

рукция узлов, зажимов, упоров должна

строиться из минимального ко-

личества скрепляемых деталей;

• конструкция и точность приспособлений должны обеспечивать

обработку деталей, как правило, не ниже 7-го квалитета; приспособле-

ния, предназначенные для операций по подготовке баз, должны иметь

элементы, обеспечивающие контроль установки положения обрабаты-

ваемой детали относительно баз плиты-спутника;

• оснастка должна обеспечивать возможность сборки приспособ-

лений с различными схемами базирования: на плоскость и два отвер-

стия; по трем взаимно перпендикулярным плоскостям; на плоскость, от-

верстие и упор, а также заготовок с неподготовленными базами (напри-

мер, отливок); при этом должна быть обеспечена возможность установ-

ки обрабатываемых деталей в заданное положение по

трем координа-

там;

• элементы оснастки должны многократно использоваться в при-

способлениях для закрепления различных по конструкции и габаритам

деталей; детали и узлы оснастки должны быть взаимозаменяемы, изно-

соустойчивы и долговечны в эксплуатации;

• в комплекте узлов и деталей оснастки следует предусматривать

элементы, обеспечивающие механизацию зажима обрабатываемых де-

талей (гидроцилиндры и др.).

113

2.4.7. Переналаживаемые и непереналаживаемые приспособления

В общем случае приспособления делятся на переналаживаемые и

не переналаживаемые. На предприятиях с устоявшейся номенклатурой

изготавливаемых изделий большее распространение получили не пере-

налаживаемые приспособления.

На станках с ЧПУ сверлильной, фрезерной, расточной групп и на

многооперационных станках, применяющихся в мелкосерийном произ-

водстве, получили распространение различные системы переналажи-

ваемых приспособлений многократного использования: система

уни-

версальных безналадочных приспособлений (УБП), система универ-

сальных наладочных приспособлений (УНП), система специализиро-

ванных наладочных приспособлений (СНП), система универсально-

сборных приспособлений (УСП), система переналаживаемых универ-

сально-сборных (ПУСП), система сборно-разборных приспособлений

(СРП). Наибольшее распространение получила система УСП.

УСП состоят из нормализованных, взаимозаменяемых и износо-

стойких деталей и узлов, из

которых можно многократно собирать при-

способления различной компоновки для различных станков.

«Для станков с ЧПУ технолог-программист разрабатывает схему

базирования и закрепления заготовки с технологическими размерами,

по которой (пользуясь также и чертежом заготовки или самой заготов-

кой) слесарь собирает компоновку приспособления. Для ускорения

сборки повторяемых компоновок перед разборкой их фотографируют

заготовкой и без нее и составляют типовую спецификацию, в которую

вносят все элементы комплекта, отмечая крестиком те элементы, кото-

рые входят в данную компоновку» [9]. Сканируя фотографии УСП или

чертежи наладок можно создать компьютерную базу компоновок УСП.

Преимущества УСП по сравнению со специальными приспособле-

ниями – экономия материала, сокращение числа приспособлений,

складских помещений, трудоемкости технологической подготовки про-

изводства.

Применение УСП на станках с ЧПУ имеет ряд недостатков. К ним

относятся: наличие значительного количества стыков в приспособле-

нии, снижающих жесткость, что обусловливает снижение режимов ре-

зания, а следовательно снижает производительность обработки; высокая

начальная стоимость, т.е. начальные капитальные затраты; ограничение

обрабатываемых заготовок, плохая

доступность к закреплению загото-

вок.

114

Стоимость элементов УСП высокая, поэтому каждая компоновка

УСП дороже специальных приспособлений. Экономия достигается

лишь при многократном использовании элементов для компоновки раз-

личных приспособлений. Частота повторного использования элементов

является важнейшим показателем эффективности их использования.

Специальные приспособления, требующие проектирования и

предварительного изготовления, в мелкосерийном производстве приме-

няют сравнительно редко, так как они не обладают гибкостью и тем са-

мым не соответствуют основным требованиям станков с ЧПУ [10]. Тем

не менее, их часто применяют в следующих случаях: если используется

групповая наладка или не удается закрепить заготовку в переналажи-

ваемых

приспособлениях, или эксплуатационные характеристики (на-

пример, виброустойчивость) не позволяют применять УСП. Специаль-

ные приспособления делают, по возможности, простыми и используют в

них унифицированные и стандартные элементы. В качестве базовых ос-

нований приспособлений используют стальные или чугунные плиты, в

которых делают точные отверстия под базирующие штыри или пазы

под базирующие шпонки для

быстрой установки на столе станка.

Базовые поверхности заготовки и опорные поверхности приспо-

собления, на которые они устанавливаются, образуют систему коорди-

нат, начало которой называется нулем заготовки.

2.4.8. Подготовка, настройка и установка режущего

и вспомогательного инструмента

При обработке на многооперационных станках используется боль-

шая номенклатура режущего инструмента. В режиме фрезерования при-

меняются фрезы (концевые, торцовые, дисковые, фасонные), сверла,

зенкеры, развертки, метчики, расточные резцы. Режущий инструмент

закрепляется в шпинделе с помощью вспомогательного инструмента.

Мелкоразмерный

инструмент закрепляется чаще всего в цанговом па-

троне (рис. 2.29, а).

Режущий инструмент диаметром более 10 мм закре-

пляется в переходных втулках (рис. 2.29, б). Точное соединение вспомо-

гательного инструмента со шпинделем

обеспечивают конические хво-

стовики переходных втулок.

Режущий инструмент

настраивается на размер непосредственно на

станке или вне станка. Настройка инструмента на размер на станке не

отличается большой точностью и используется в методе пробных про-

ходов.

115

0и

Рис. 2.29. Закрепление режущего инструмента:

а – сверла в цанговом патроне; б – концевой фрезы в переходной втулке;

в – дисковой фрезы в оправке

Настройка инструмента на размер вне станка производится с по-

мощью точных приборов и используется в методе автоматического по-

лучения заданных размеров на настроенных станках. Настройка инст-

румента вне станка предпочтительнее, так как в это время станок не

простаивает.

Для настройки инструмента вне станка применяется специальный

прибор (рис. 2.30). В шпиндель (1) прибора

вставляется оправка-эталон.

К ней подводится щуп (2) и результат измерений отображается на инди-

каторе (3). Затем вместо эталона вставляется набор – режущий инстру-

мент, соединенный со вспомогательным. К инструменту подводится

116

щуп. Показания также снимаются индикатором. Разность значений ме-

жду эталоном и инструментом Wк (рис. 2.31) записывается в карту на-

ладки. Измеренные значения наладчик станка с ЧПУ заносит в память

коррекций.

Рис. 2.30. Прибор для настройки инструмента вне станка:

1 – шпиндель; 2 – щуп; 3 – индикатор

Dф

Wк

Dэ

Wэ

Рис. 2.31. Настройка инструмента на размер:

1 – эталонная оправка; 2 – фреза; 3 – переходная втулка; 4 – шпиндель прибора

2.5. Отладка управляющей программы на станке

Управляющая программа, разработанная с помощью САПР или

САП (система автоматизированного программирования), как правило,

не содержит грубых ошибок. Инструментальные средства многих САПР

позволяют произвести проверку траектории движения инструмента с их

графическим представлением на экране монитора компьютера. Кроме

117

того, траекторию движения инструмента можно проверить на графопо-

строителе. Автоматизированные системы проектирования решают и

многие технологические вопросы.

УП, разработанная вручную, даже опытным технологом-

программистом, нередко содержит довольно грубые ошибки. При нали-

чии графопостроителя можно откорректировать траекторию движения

инструмента до отработки УП на станке. Однако окончательная провер-

ка УП производится на станке

в следующей последовательности:

1. Установить настроенный на размер режущий инструмент в соот-

ветствующие гнезда инструментального магазина.

2. Установить зажимное приспособление на столе станка или на

координатной плите (угольнике) и произвести выверку приспособления

относительно координатных осей.

3. Ввести в память УЧПУ управляющую программу, значения пла-

вающего нуля, значения коррекций по всем режущим инструментам

4. Не устанавливая деталь в приспособление, на минимальной по-

даче (регулируется потенциометром) в покадровом режиме производят

отработку УП. При этом обращают внимание на соответствие отрабаты-

ваемой траектории движения инструмента заданной в УП, отработку

всех задействованных технологических команд.

При отсутствии графопостроителя рекомендуется вместо режущего

инструмента в шпиндель станка (для фрезерных, сверлильных, много

операционных) установить подпружиненный карандаш со смещенным

центром (имитация диаметра инструмента). На стол станка или на

угольник крепится плотный лист бумаги (можно магнитами). При отра-

ботке УП заштрихуется обрабатываемая поверхность. Для токарных

станков рекомендуется изготовить несложное приспособление с под-

пружиненным карандашом. Приспособление крепится на резцедержате-

ле или на корпусе револьверной головки.

Лист бумаги на подставке за-

крепляется на задней бабке. При отработке УП траектория движения

инструмента зафиксируется на бумаге.

5. Проверив правильность отработки траектории движения инстру-

мента, устанавливают деталь в приспособление и производят повтор-

ную отработку УП также на минимальной подаче в покадровом режиме.

После проверки всех размеров, шероховатости обработки, дополни-

тельно

редактируют программу или изменяют значения коррекций в

памяти УЧПУ.

Примечание. При включении станка его надо прогреть не менее 20

минут, при обработке точных деталей – не менее 30 минут.

118

2.6. Отработка управляющих программ,

полученных с помощью CAD/CAM-систем

На предприятиях часто применяется САПРТП-2 для токарной об-

работки вследствие своей мощной базы данных и адаптированной к

отечественным стандартам системы генерации технологической доку-

ментации. Особых затруднений отработка УП, полученных с помощью

САПРТП-2 не вызывает. Однако при отработке управляющих программ

необходимо учитывать:

• значение коррекций на инструмент записывается в карте налад-

ки

, а значение плавающего нуля в служебной информации в управляю-

щей программе (до символа %);

• количество проходов при подрезке торца и отрезке;

• особенности формирования канавок – продольные или попе-

речные проходы.

Отработка управляющих программ на станке, полученных с помо-

щью системы CAD/CAM/CAE АДЕМ, также особых сложностей не вы-

зывает. Но при первоначальной

отработке УП необходимо обращать

внимание на следующие элементы:

• правильность выбора необходимого инструмента;

• точность отработки радиусов скруглений при фрезеровании;

• соответствие подготовительных и вспомогательных функций

конкретному станку.

Например, при отработке УП для станка ИР320ПМФ4 необходимо

в начале и в конце программы внести следующие изменения (табл. 2.4).

Таблица 2.4

Коррекция УП, подготовленная с помощью системы ADEM

УП, подготовлен-

ная с помощью

системы ADEM

Изменения,

введенные в УП

Пояснения изменений

FANK0030.ANK

*%*

(DFS,adem)*

N2G90*

N4G0X0*

N6Q1*

N8T1*

N10Q2*

N12G0Z0*

N14G0A0*

(SPG,30)

N2G54M52

N4G90S1000M04

N6T1

N8Q1

N10T2

N12Q2

N14G01A0F1000

Начало программы

Загруженная программа активна

Ввод плавающего нуля

Вращение по часовой стрелке

Свободная ячейка в барабане

Инструмент из шпинделя

Необходимый инструмент

Инструмент в шпиндель

Нуль по оси А

119

Окончание табл. 2.4

УП, подготовлен-

ная с помощью

системы ADEM

Изменения,

введенные в УП

Пояснения изменений

N16S500M03*

N18Z2*

N20X-2.5Y2.5*

…

N40Y5*

N42X-2.5*

N16X+230Y-339

N18Z50H1

N19Z2F600

N20X-2.5Y2.5

…

N40Y5

N42X-2.5

N44G01Z2F1000

N46G53

N48G00Z0H0

N50X400

N52M02

Нуль программы

Ввод коррекции на инструмент

Подвод инструмента к детали по Z

Начало обработки детали

Обработка детали

Отвод инструмента от детали

Отмена плавающего нуля

Отмена коррекции инструмента

Выдвижение стола к оператору

Конец программы

Примечание: Кроме указанных изменений, в тексте УП необходимо стереть

символы «*».

При наличии соответствующих интерфейсов информацию с ком-

пьютера, на котором производилась разработка УП, можно передать не-

посредственно на станок как при применении САПРТП-2, так и при

применении АДЕМ. Если используется система дальней связи, то ин-

формация передается сначала на станцию дальней связи (СДС), распо-

ложенной у станка, а затем передается в

память станка. Многие УЧПУ с

системами CNC позволяют передавать не только управляющую про-

грамму, но и новые значения коррекций инструментов.

2.7. Технологические параметры точности отработки

управляющих программ

При разработке управляющих программ для станков с ЧПУ (раз-

дел 1.10) рассматривались лишь геометрические параметры точно-

сти. Но, на точность полученной на станке детали, оказывают влияние и

другие параметры, связанные с неточностью оборудования, оснастки,

температуры, возникающей при резании, износом оборудования и осна-

стки – технологические параметры.

В общем случае погрешности обработки разделяют

на теоретиче-

ские и погрешности, возникающие из-за неточности работы станка.

Теоретические погрешности – погрешности, возникающие из-за за-

ранее допущенной неточности проектирования инструмента или приме-

120

ненного метода обработки, использующего более упрощенную (более

технологичную) схему обработки.

Погрешности обработки формируется на различных этапах техноло-

гического процесса обработки заготовки. Чем выше требования к детали,

тем сложнее технологический процесс. Для получения детали заданного

качества в одном технологическом процессе может быть применено не-

сколько различных методов обработки. Каждый метод имеет свои

досто-

инства и недостатки и имеет свои показатели качества (табл. 2.5).

Таблица 2.5

Средняя экономическая точность и шероховатость

при обработке заготовок из стали и серого чугуна

Операция Квалитет Шероховатость, Rz

Наружное точение и растачивание

– предварительное

12 и грубее 12,5

– чистовое

10 и грубее 3,2…1,6

– тонкое

5…7 0,8…0,4

Фрезерование

– концевой фрезой

– предварительное

12 и грубее 6,3

– чистовое

11 3,2

– торцовой фрезой

– предварительное

11 и грубее 6,3

– чистовое

10…11 3,2

– тонкое

9…7 1,6…0,8

Сверление

11…12 6,3…3,2

Зенкерование

10 и грубее

Развертывание

– предварительное

8 и грубее 1,6…0,8

– чистовое

7 0,8…0,4

Протягивание отверстий

8…7 0,8…0,4

Шлифование наружное и внутреннее

– предварительное

8 1,6…0,8

– чистовое

7 0,4…0,2

– тонкое

6…5 0,1…0,05

Раскатывание роликами

9…6 1,6…0,4

Притирка

5 0,25…0,1

Полирование

5 0,1…0,4

Доводка

5 0,05

Хонингование

6 и грубее 0,1…0,4

Суперфиниширование

5 и грубее 0,1…0,4