Проектирование технологического процесса обработки деталей на станках с ЧПУ

Одним из путей внедрения автоматизации механической обработки деталей в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства является применение станков с ЧПУ.

Применение данных станков позволяет повысить точность обработки, сократить или ликвидировать полностью разметочные и слесарно-сборочные работы, сократить количество операций и переходов, уменьшить потребное количество станков, сократить примерно на 50%, обеспечить стабильное поддержание точности независимо от квалификации работающего, сократить возможный брак, сократить потребность в различной технологической оснастке.

Наиболее эффективно применение станков с ЧПУ при обработке деталей сложного контура, когда необходимо одновременное перемещение рабочих органов станка по нескольким координатам, а также в случае необходимости применения сложной технологической оснастки (кондукторы, фасонные инструменты и др.), при обработке деталей с большим количеством переходов.

Разработка техпроцесса механической обработки деталей на станках с ЧПУ в отношении выбора технологических баз, последовательности выполнения переходов, режимов обработки, выбора режущего инструмента в общем случае не отличается от обработки на станках с ручным управлением.

Особенностью разработки процесса на станках с ЧПУ является подробная разработка попереходного техпроцесса и составление управляющей программы. Для составления управляющей программы рассчитывается траектория движения режущего инструмента, определяются координаты опорных точек траектории движения инструмента.

Вся полученная информация заносится в расчетно-технологическую карту.

Разработка техпроцесса осуществляется в следующей последовательности:

1. Анализ конструктивно-технологических особенностей деталей, подлежащих обработке на станках с ЧПУ.

2. Выбор технологических баз, способов установки и выверки заготовок.

3. Разработка попереходного техпроцесса.

4. Выбор оборудования, инструментов, режимов работы.

5. Графическое построение траектории движения режущего инструмента и расчет координат опорных точек траектории.

6. Составление расчетно-технологической карты с указанием всех команд для выполнения операций.

7. Кодирование программы обработки и запись на программоноситель.

8. Преобразование информации и выдача управляющей программы (составление).

9. Контроль программы.

10. Проверка программы ее отработкой на станке.

11. Контрольная обработка деталей.

При анализе конструкционно-технологических особенностей деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ, учитываются как общие требования к механической обработке, так и требования программирования.

Конструкция деталей должна быть достаточно жесткой с максимальной унификацией размеров и конструктивных форм, что позволяет обеспечивать применение минимального количества инструментов, обеспечивается возможность обработки наибольшего количества поверхностей с одного установа, конструктивные формы заготовки должны обеспечивать возможность непрерывной автоматической обработки и удобство удаления стружки.

При работе на станках с ЧПУ должна обеспечиваться безударная работа инструмента. Допуски и припуски на обработку примерно на 20% меньше по сравнению с обработкой на станках с ручным управлением. При анализе технологичности конструкции детали обращается внимание на максимальную типизацию конструктивных форм детали, предусматривается возможность использования типовых подпрограмм, что сокращает затраты на подготовку управляющей программы.

С целью упрощения задач программирования необходимо обращать внимание на простановку размеров на чертеже, которые должны быть указаны в прямоугольной системе координат от единых конструкторских баз.

В общем случае простановка размеров должна быть таковой, чтобы не вызывала необходимости перерасчета размеров при разработке управляющей программы.

Заготовки, поступающие на обработку, чаще всего имеют предварительно обработанные технологические базы, кроме тех случаев, когда обработка производится по черновым базам.

Обработка базовых поверхностей на станках с ЧПУ обычно экономически не целесообразна.

Операционный техпроцесс разрабатывается подробно с указанием всех движений рабочих органов станка. Каждый переход разрабатывается подробно с указанием длины пути перемещения режущего инструмента и режимов резания.

Перед началом программирования определяют координаты опорных точек с началом отсчета системы координат деталей, которая выбирается вместе с выбором технологических баз.

Особенностью обработки на станках с ЧПУ является определение не только вида и пути перемещения инструмента, но и указываются все опорные точки на пути врезания и резания. Первой опорной является точка, от которой начинается программируемая траектория движения инструмента. Нумерация опорных точек по возможности должна отвечать последовательности обработки поверхностей.

Весь обрабатываемый контур разбивается на отдельные участки, каждый из которых представляет собой определенную геометрическую фигуру. Точки смежных участков контура называются опорными. Точки, в которых происходит смена направления движения инструмента, называются геометрическими, точки, в которых происходит смена режимов, называются технологическими.

В качестве примера рассмотрим положение точек позиционирования при растачивании отверстий оправкой с резцом при соосном расположении отверстий в корпусе.

А0 – нулевая исходная точка позиционирования (с нее начинается процесс резания).

Участок А0А1 – ускоренное холостое перемещение.

А1А2 – перемещение инструмента на рабочей подаче при растачивании первого отверстия.

А2А3 – ускоренное холостое перемещение.

А3А4 – перемещение на рабочей подаче при растачивании второго отверстия.

В точке А4 происходит ускоренный возврат инструмента в исходную точку А0.

В случае применения зенкера, развертки вследствии увеличения хода инструмента появляются дополнительные точки позиционирования А5, А6.

Координаты точек траектории определяются в соответствии с их нумерацией или последовательностью их обработки, с указанием их знака ”+” или “-“, с последующим занесением в карту опорных точек в табличной форме.

В качестве примера рассмотрим схему перемещения или траекторию перемещения (эквидистанту) инструмента относительно контура обрабатываемой поверхности.

Все полученные данные по переходному технологическому процессу, координаты траектории и другие сведения заносятся в расчетно-технологическую карту, на основе которой производится разработка управляющей программы.

Технологической документацией являются: операционная карта, карта координат опорных точек, траектория движения режущих инструментов, карта наладки, где указываются инструменты, схемы их расположения в суппортах и магазинах, управляющая программа.

Для устранения влияния погрешностей обработки (температурные деформации, размерный износ и др.) с пульта управления станка с ЧПУ вносятся соответствующие коррективы в программу.