litceysel.ru
добавить свой файл
1

Оглавление


Оглавление 1

2

Введение. Обоснование применения программного управления станками. 2

Точность обработки на станках с ЧПУ. 3

Точность инструмента и его износ. 4

Особенности станков с ЧПУ 5

Технологичность конструкций деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ. 7

Системы координат станков с ЧПУ. 9

Инструментальная оснастка ОЦ. 11

Заключение 13

Список используемой литературы. 13





Введение. Обоснование применения программного управления станками.




Появление микро ЭВМ привело к количественным изменениям в технике управления практически всей группы металлорежущих станков. Электронное управление позволило создать новые компоновки станков с многокоординатным управлением. Механические связи координат заменяются электронными с заданием законов движения каждого привода системой программного управления (ПУ). Основным фактором, обуславливающим необходимость создания ПУ станками, была и остается потребность автоматизации металлообработки. ПУ станками обеспечивает сочетание высокой производительности, присущей специальным станкам, с гибкостью, свойственной универсальным станкам. Использование инструментов, оснащенных твердым сплавом, позволило увеличить скорости резания до значений, при которых ручное управление затруднено. Многокоординатная обработка деталей сложной конфигурации на станках без ПУ практически невозможна, либо требует высокой квалификации станочника. Это послужило также основанием развития станков с ЧПУ.

Применение ЭВМ для расчета и подготовки управляющих программ позволило повысить эффективность станков с ПУ. Задание программы в числовом виде и разработка систем ЧПУ изменило весь процесс подготовки и передачи информации о технологии и геометрии детали и улучшило организацию технологического процесса в целом.



Точность обработки на станках с ЧПУ.




При обработке на станках с ЧПУ имеются предпосылки достижения более высокой точности, чем при обработке на станках с ручным управлением. Это определяется как точностными особенностями станков, так и отличиями в построении технологического процесса. Немаловажно также снижение доли погрешностей, зависящих от исполнителя, в связи с автоматизацией процесса формообразования.

Рассмотрим отдельные факторы, влияющие на точность обработки.

Точность станков. Она определяется классом точности: Н — нормальной; П — повышенной; В — высокой. Станки с ЧПУ класса П отличаются от станков класса Н более точным исполнением. Точность

перемещений рабочих органов станка с ЧПУ одинакова и не зависит от величины перемещения (как на универсальных станках), а определяется величиной дискрета. Системы ЧПУ позволяют задавать перемещения подвижных элементов рабочих органов с дискретностью 1-2 мкм. Однако

точность выполнения заданного перемещения определяется не только системой управления, но и конструкцией соответствующих элементов станка. Для станков повышенной точности дискрета перемещений составляет ±1 мкм, а для станков нормальной точности ±10 мкм. Это позволяет использовать станки с ЧПУ на 1, 2 и 3 этапах обработки для достижения 7 квалитета точности и шероховатости в пределах Rа=1,25..2,5 мкм.

Погрешность аппроксимации. При обработке фасонных поверхностей приходится аппроксимировать заданные кривые путем приближенного выражения их отрезками прямых или участками дуг окружностей, что всегда связано с погрешностью.




Погрешность установки. Погрешность установки возникает вследствие перезакрепления детали в разных операциях при обработке на универсальном оборудовании. Станки с ЧПУ позволяют, применяя правило единой установочной базы совместить в одной операции обработку самих поверхностей 1 и 2 и поверхностей 3 и 4, относительно которых они закоординированы.




Точность инструмента и его износ.




Для станков с ЧПУ, выполняющих обработку в автоматическом режиме, требования к качеству инструмента как параметру, определяющему точность обработки, значительно возрастают. Существенное влияние на результат обработки оказывают точность Базирующих поверхностей

элементов инструментального блока, а также точность заточки режущих поверхностей инструмента. Геометрические неточности режущих частей инструмента (г) могут привести к погрешностям обработки в связи с искажением расчетной траектории, а низкое качество затачивания — к возрастанию сил резания, повышенным отжимам, ухудшению шероховатости, вибрациям и прочим отклонениям от расчетных условий обработки.

При токарной обработке формирование обрабатываемой поверхности производится различными точками, лежащими на радиусе r скругления вершины резца.




Цилиндрические поверхности образуются точкой А, торцы — точкой В, конические и фасонные — точками (С), лежащими на дуге окружности. На фрезерном, расточном станках с ЧПУ и обрабатывающих центрах при обработке сложного контура концевой фрезой 2 обрабатываемый контур 3 детали связан с траекторией 1 движения оси вращающейся фрезы как эквидистанты обрабатываемого профиля 3 через радиус r фрезы 2.




Размерный износ лезвийного режущего инструмента непосредственно влияет на точность обработки поверхности детали. Предполагается, что при обработке на станках с ЧПУ поле рассеивания размеров расположено относительно среднего размера. Поэтому расчет траектории движения инструмента ведут по средним размерам. Для всех размеров с несимметричным расположением поля допуска необходим расчет среднего размера.





Особенности станков с ЧПУ




Отличительной особенностью станков с ЧПУ является возможность обработки максимального числа поверхностей детали в одной операции (за одно закрепление) с использованием в основном консольно закрепленного инструмента, что позволяет осуществлять почти все методы обработки со

снятием стружки. Благодаря этому станки с ЧПУ овладеют широкими технологическими возможностями, которые реализуются с использованием стандартного и унифицированного инструмента и приспособлений. Большие технологические возможности станков с ЧПУ, а не использование специального оснащения, позволяют изготавливать детали разнообразной

формы в широком диапазоне качества.

Станки с ЧПУ по сравнению с универсальными станками с ручным приводом обеспечивают максимальную концентрацию переходов в одной операции, что приводит к сокращению числа операций, оборудования, приспособлений, цикла подготовки производства новых изделий, затрат

времени на установку заготовки, потребности в квалифицированных станочниках, затрат времени и средств на транспортировку и контроль качества деталей.

На станках с ЧПУ целесообразно изготавливать детали:

— сложной конфигурации, при обработке которых необходимо одновременное перемещение рабочих органов станка по нескольким осям координат;

— с большим числом переходов обработки;

— обработка которых на универсальном оборудовании связана с использованием дорогостоящей технологической оснастки (кондукторов, копиров, фасонных режущих инструментов), большими затратами времени на наладку.


Виды станков с ЧПУ:

  • ТОКАРНЫЙ

  • СВЕРЛИЛЬНО-ФРЕЗЕРНО-РАСТОЧНЫЕ

  • ФРЕЗЕРНЫЙ ТИПА ОБРАБАТЫВАЮЩИЙ ЦЕНТР (ОЦ)

  • СВЕРЛИЛЬНЫЙ


  • TOKАPHO-ФРЕЗЕРНЫЕ ОЦ

  • РАСТОЧНОЙ

  • КООРДИНАТНО-РАСТОЧНОЙ

  • КРУГЛОШЛИФОВАЛЬНЫЙ

  • ЗУБОФРЕЗЕРНЫЙ

  • ПЛОСКОШЛИФОВАЛЬНЫЙ

  • ЗУБОДОЛБЕЖНЫЙ

  • ВНУТРИШЛИФОВАЛЬНЫЙ

  • ЗУБОШЛИФОВАЛЬНЫЙ

  • КООРДИНАТНО-ШЛИФОВАЛЬНЫЙ


Методы обработки основных видов станков с ЧПУ:


ТОКАРНЫЕ

ТОКАРНО-ФРЕЗЕРНЫЙ ОЦ

ОЦ

ТОЧЕНИЕ

ТОЧЕНИЕ

ФРЕЗЕРОВАНИЕ

РАСТАЧИВАНИЕ

РАСТАЧИВАНИЕ

РАСТАЧИВАНИЕ

ЦЕНТРОВКА

ЦЕНТРОВКА

ЦЕНТРОВКА

СВЕРЛЕНИЕ

СВЕРЛЕНИЕ

СВЕРЛЕНИЕ

ЗЕНКЕРОВАНИЕ

ЗЕНКЕРОВАНИЕ

ЗЕНКЕРОВАНИЕ

РАЗВЕРТЫВАНИЕ

РАЗВЕРТЫВАНИЕ

РАЗВЕРТЫВАНИЕ

НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБ

НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБ

НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБ




ФРЕЗЕРОВАНИЕ



Указанные методы обработки реализуются теми же видами режущего инструмента, что и на универсальных станках.

Технологичность конструкций деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ.




Конструкция детали является технологичной, если при ее изготовлении и эксплуатации затраты материала, времени и средств минимальны. Отработка конструкции деталей на технологичность должна проводится на стадии разработки рабочих чертежей детали. При отработке на технологичность деталей необходимо учитывать требования обработки, закрепления, контроля и траспортировки заготовок и деталей при изготовлении, надежного удаления стружки, максимального упрощения программирования, обеспечения Благоприятных условии работы режущего инструмента, т.е. высокой надежности технологической системы.

Основные предложения по повышению технологичности деталей с учетом требовании обработки приведены далее.

Для сокращения числа типоразмеров инструмента необходимо унифицировать размеры кольцевых и торцевых канавок.




Для станков с ЧПУ характерна максимальная концентрация переходов в одной операции. Поэтому целесообразно не только приводить к одному виду поверхности (например, среди пазов прямоугольных, сложных, сегментных остановиться на одном виде) и унифицировать их типоразмеры,

но и располагать их доступно для режущего инструмента с одной позиции заготовки.





Для сокращения числа типоразмеров и смен фрез сопряжение поверхностей в целом по детали должно осуществляться по одинаковым радиусам R. Необходимо соблюдать для легких сплавов R > Н/5, для сталей — R > Н/3, для труднообрабатываемых материалов — R > Н/2.



Располагать обрабатываемые отверстия целесообразно перпендикулярно основной обрабатываемой поверхности и на одном уровне.




Системы координат станков с ЧПУ.




Система координат станка (СКС) определяет положение рабочих органов станка и является основной. По стандартам все прямолинейные перемещения рассматривают в правосторонней декартовой системе координат X,Y,Z. Во всех станках положение оси Z совпадает с осью вращения инструмента, а если при обработке вращается заготовка — то с осью вращения заготовки. На станках всех видов движение сверла из детали определяет положительное направление оси Z в СКС.

Для станков, в которых сверление невозможно, ось 2 перпендикулярна технологической базе.

Ось Х перпендикулярна оси Z и параллельна технологической базе и направлению возможного перемещения рабочих органов станка.

Если станок имеет несколько рабочих органов (столов, суппортов и т.п.), то для задания их перемещений используют другие системы координат. Оси второго рабочего органа обозначают U,V,W; оси третьего - P,Q,R.

Круговые перемещения рабочих органов станка по отношению к каждой из координатных осей X,V,Z обозначают A,B,C. Положительным направлением вращения вокруг осей является вращение по часовой стрелке, если смотреть в направлении, совпадающем с направлением оси. Вращение

в противоположном (отрицательном) направлении обозначается A', B', C'.

Для вторичных угловых перемещений применяют буквы D и E.

В зависимости от конструкции станка заданное положение инструмента и заготовки при обработке может быть получено перемещением инструмента относительно неподвижной заготовки, либо перемещением заготовки относительно неподвижного инструмента и в этом случае оси в СКС обозначают X',Y',Z' и соответственно изменяют положительные направления на противоположные. Начало отсчета для линейных и круговых движений, принятого за начало СКС, называют нулевой точкой станка (нуль станка). Обычно положение нулевой точки станка совмещают с базовой


точкой несущего заготовку узла, зафиксированного в таком положении, чтобы перемещения рабочих органов станка описывались в стандартной системе положительными координатами. Базовыми точками служат: для шпинделя — точка пересечения торца шпинделя с осью его вращения; для

крестового (с продольной и поперечной подачей) стола — точка пересечения его диагоналей (центр стола); для станков с поворотным столом — точка пересечения плоскости подач с осью вращения стола.




Инструментальная оснастка ОЦ.




Основой системы инструментальной оснастки ОЦ являются типовые инструментальные блоки, комплектующиеся из режущего и вспомогательного инструментов и предназначенные для выполнения конкретного перехода. При обработке заготовок на ОЦ используются те же режущие инструменты, что и при обработке на аналогичных станках с ручным управлением, отдавая предпочтение стандартному и унифицированному. Вспомогательный инструмент базируется и закрепляется в коническое отверстие шпинделя станка, инструментальные Блоки могут быть цельными (не составными). Конус для крепления инструментальных блоков в шпинделях ОЦ стандартизирован, что позволяет для различных ОЦ использовать одни и те же инструментальные блоки. Конструкции автоматического зажима блоков обеспечивают необходимую силу зажима в

зависимости от типоразмера конуса. Предусмотрена единая конструкция хвостовиков оправок для станков с ручной и автоматической сменой инструментальных блоков.

Хвостовик инструментального блока конусностью 7:24 для ОЦ.



Многообразие узлов автоматической смены инструментальных блоков можно свести к магазинам двух типов: барабанному и цепному, которые размещают как отдельно стоящий узел рядом со станком, либо на колонне (сверху или сбоку) или на шпиндельной головке. Каждая из компоновок имеет преимущества и недостатки. Отдельно стоящий узел можно использовать в различных ОЦ, он удобен в сборке и монтаже, не влияет на точность станка, так как не деформирует базовые детали станка, однако увеличивает занимаемую площадь. Магазин, расположенный на колонне сбоку или сверху, сокращает длину перемещения блока от магазина до шпинделя станка, делает механизм смены более компактным, однако усложняет конструкцию из—за необходимости поворота блока для его установки в шпиндель, затрудняет установку новых блоков в магазин в случае его расположения сверху. При установке магазина на шпиндельной головке можно производить смену в любом ее положении, что сокращает время смены, однако увеличивает массу шпиндельной головки. Число


инструментальных блоков в магазине 20 — 120, для ОЦ средних размеров — 30.


Заключение




Современное машиностроение требует производства сложных деталей и узлов, большой точности. Соответственное требуются новые методы, новые подходы для решения этих задач. Программное управление станками дает массу преимуществ для производства деталей и отвечает требованием современного машиностроения.




Список используемой литературы.




  1. Фролов Н.Н. Технология обработки деталей на станках с ЧПУ / Н.Н. Фролов. Тула: Изд-во ТПИ, 1991. 130 с.

  2. http://fe.miem.edu.ru - ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕКТРОННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ: КУРС ЛЕКЦИЙ.

  3. Справочник технолога – машиностроителя. /Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова – 5-е изд-е, перераб. И доп. – М.: Машиностроение-1, 2001г., 912 с., ил.