Особенности проектирования технологических процессов для станков с ЧПУ.

Методы разработки маршрутных ТП. При разработке маршрута определяется общая последовательность обработки детали с учетом используемого оборудования. При этом обработка поверхностей детали может вестись с использованием одного станка с ЧПУ или последовательно на нескольких станках.

Маршрутные ТП разрабатывают методом адресации или методом синтеза (рис. 2.1).

Метод адресации основан на использовании принципа унификации. В этом случае технологический процесс обработки конкретной детали назначают исходя из конструктивного подобия детали прототипу (типовые ТП) или их технологического подобия (групповые ТП).

Метод синтеза при разработке ТП пока мало формализован и поэтому сложен. Проектирование ТП методом синтеза с прототипом характерно тем, что подобранный ТП-прототип не содержит всего состава маршрута (операций, переходов), которые следует выполнять при изготовлении конкретной детали. Структуры ТП-прототипа и ТП детали различаются, поэтому при разработке ТП дорабатывают (перерабатывают) типовой ТП.

 

 

 

Рис. 2.1.Методы проектирования ТП

 

Проектирование ТП без прототипа приводит к необходимости проектировать схему ТП, маршрут, операции, опираясь на общие закономерности проектирования или эвристики и исходные элементы ТП (ход, обработка элементарной поверхности и т.п.).

Разработка маршрутной технологии для станков с ЧПУ. Цель проектирования маршрутного ТП - определение общей последовательности выполнения операций обработки, в том числе и операций, выполняемых на станках с ЧПУ. Последовательность обработки должна быть увязана с оборудованием и с комплексом технологической оснастки.

На выбор последовательности обработки деталей на станках с ЧПУ оказывают влияние:

• форма и размеры заготовки;

• форма, вид и размеры базовых поверхностей;

• точность и качество поверхностей детали;

• требования, предъявляемые к операциям, выполняемым на станках с ЧПУ.

К заготовкам предъявляются следующие требования:

- форма заготовки должна быть как можно больше приближена к форме детали;

- заготовка должна быть достаточно точной. Величина припуска должна колебаться в больших пределах;

- заготовка должна иметь незначительные колебания по твердости;

- поверхности отливки должны быть очищены от пригоревшей смеси;

- величина окалины на поверхности должна быть незначительной или заготовка должна быть очищена от окалины.

При определении последовательности обработки заготовки необходимо руководствоваться теми же принципами, которые используются при построении ТП для обычных станков, с учетом технологических возможностей станков с ЧПУ и специфики обработки на них. Общие принципы следующие:

- в первую очередь обрабатывают поверхности, относительно которых задано положение большинства конструктивных элементов детали, которые принимают за базы при последующей обработке;

- остальные поверхности обрабатывают в последовательности, обратной степени их точности (чем точнее должна быть обработана поверхность, тем позже следует ее обрабатывать);

- последними обрабатывают поверхности, которые являются наиболее точными и имеют наибольшее значение для работы детали, например легко повреждаемые поверхности (резьбы и др.);

- должен соблюдаться принцип единства баз;

- операции, где существует вероятность брака из-за дефектов в материале или сложности механической обработки, выполняют в начале процесса;

- ТП целесообразно делить на три стадии обработки: черновую, чистовую и отделочную (иногда выделяют и получистовую обработку).

Назначением черновой обработки является удаление припуска под обработку. При этом возникают большие силы резания, температурные и упругие деформации технологической системы. Поэтому черновая обработка не обеспечивает выполнение высокой точности детали.

Назначением чистовой обработки является получение заданных параметров точности и шероховатости поверхности детали. При необходимости между черновой и чистовой обработками могут быть получистовые операции.

Назначением отделочной обработки является достижение повышенных параметров точности и шероховатости, заданных чертежом.

Перечисленные принципы будут справедливы также при проектировании ТП для станков с ЧПУ. Однако включение в маршрут операций, выполняемых на станках с ЧПУ, требует учета дополнительных требований. Рассмотрим некоторые из них.

1. При разработке маршрута обработки необходимо установить количество установов (положений) детали на столе или в шпинделе станка для обработки поверхностей детали. Число установов должно быть минимальным (надо стремиться к тому, чтобы все или большинство поверхностей были обработаны с одного установа). Первый установ, как правило, выбирают из условия наиболее удобного базирования заготовки по «черным» или заранее подготовленным «чистым» базам. Второй и последующие установы должны предусматривать использование обработанных на предыдущих установах чистых поверхностей в качестве промежуточных баз. Таким образом, конечной задачей является поиск схемы, обеспечивающей наиболее полную обработку поверхностей детали со всех сторон наименьшим количеством установов и требуемой при этом оснастки.

2. При выборе последовательности операций следует учитывать необходимость совмещения конструкторской и технологической баз.

3. В начале обработки должны быть предусмотрены разгрузочные операции, в процессе которых снимают большие слои металла, чем исключается влияние напряжений при последующей обработке.

4.    Подготовка чистых баз деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ, в ряде случаев выполняется на рядом расположенных универсальных станках. Для токарных станков это прежде всего подрезка торцов и центрование деталей, проточка базовых шеек. Для фрезерных и других видов обработки - фрезерование базовой плоскости и обработка базовых отверстий. В отдельных случаях одновременно с обработкой баз рекомендуется черновая обработка по простому контуру, при которой удаляется часть припуска. В условиях автоматизированного производства операции по подготовке баз и удалению части припуска выполняются, как правило, на одноинструментальных станках с ЧПУ, обладающих повышенной жесткостью и сравнительно невысокой точностью.

5. В процессе разработки схемы последовательности обработки поверхностей детали выполняют эскизное проектирование приспособления для базирования и закрепления заготовки на каждом установе.

6. После выяснения требуемого числа и последовательности установов определяют последовательность обработки детали по зонам. Зона образована конструктивными особенностями детали (внутренний и наружный контуры, окна, приливы и т.д.). В каждой зоне выделяют отдельные элементы (торец, внутренний контур, отверстия), для которых устанавливают вид обработки (черновая, чистовая) и требуемые типоразмеры инструментов (рис. 2.2). Отдельные элементы, обрабатываемые одним инструментом, группируются как внутри зоны, так и по всем зонам. Такое группирование позволяет выявить количество типоразмеров режущих инструментов для обработки всей детали и выяснить возможность обработки всех доступных зон на данном установе.

7. Последовательность обработки по зонам определяется конструкцией детали и заготовки. При установлении такой последовательности следует, где это возможно, придерживаться принципа, обеспечивающего максимальную жесткость детали на каждом участке обработки. Обработку корпусной детали с ребрами целесообразно начинать с фрезерования торцов ребер до обработки контура детали, так как ребра при этом будут более жесткими. Далее целесообразно обработать внешний контур, а потом внутренний окна, колодцы. Внутренний контур детали следует обрабатывать от центра к периферии.

8. На токарных станках, когда последовательность обработки зон детали ничем не обусловлена, обработку следует начинать с более жесткой части (большего диаметра) и заканчивать зоной малой жесткости. Получистовую и чистовую обработку, для которой требуется обычно несколько инструментов, целесообразно вести на станках, имеющих магазин инструментов.

Рис. 2.2.Схема зон и расположения инструментов
при фрезерной обработке детали

9. Последовательность обработки элементов детали, находящихся в каждой зоне, определяют на стадии проектирования операционного ТП.