Способы наладки станков с чпу сверлильно-фрезерно-расточной группы

Достижение заданной точности расположения обработанных на станке с ЧПУ поверхностей относительно баз заготовки, даже с до- пустимым отклонением ±0,05 мм, связано с необходимостью точной выверки положения СКД (т. е. положения установочных элементов приспособления или баз заготовки) относительно СКС. С этой целью осуществляют наладку нулевого положения. Комплекс приемов на- ладки учитывает способ установки заготовки для обработки, вид ис- пользуемого при наладке инструмента, конструктивные особенности станка, УЧПУ и условия использования станка. Ориентацию заготов- ки на столе станка или в приспособлении проводят по трем плоско- стям; по плоскости и двум установочным пальцам (один из которых срезанный); по цилиндрической поверхности и угловому упору.

Чаще всего наладку нулевого положения осуществляют по ци- линдрической поверхности (пальцу или отверстию в плите, пальце) и по боковым поверхностям. При этом в зависимости от требуемой точности используют центр (рис. 6.2, а), оптическое устройство для установки по боковой поверхности, контрольную оправку (рис. 6.2, б), центроискатель (рис. 6.2, в).

 

 

 

Рис. 6.2. Способы наладки нулевого положения: а - по боковой по- верхности с помощью центра; б – по боковой поверхности с помощью контрольной оправки; в - по пальцу с помощью центроискателя; 1 – заго- товка; 2 – центр; 3 – мерная плитка; 4 – контрольная оправка; 5 – устано- вочный палец; 6 – центроискатель

 

В комплекс приемов по наладке нулевого положения по боко- вым поверхностям входит: установка органов управления станком и УЧПУ в положение для осуществления наладки; установка центроис- кателя или контрольной оправки, оптического устройства в шпиндель станка; совмещение оси шпинделя с базой заготовки или приспособ- ления, или определение расстояния между боковой поверхностью и шпинделем, или контрольной оправкой с помощью мерных плиток; ввод фактического положения исполнительных органов станка; сня- тие контрольных приспособлений. Наладку нулевого положения по отверстию осуществляют в такой же последовательности, только в этом случае с необходимой точностью ось шпинделя совмещают с осью отверстия.

В качестве примера можно рассмотреть последовательность налад- ки вертикального обрабатывающего центра компании «Leadwell» [12].

Обычно инструменты, используемые при обработке, имеют раз- личные геометрические параметры, т. е. их режущие кромки находят- ся в различных точках пространства. Операция, во время которой мы сообщаем станку, где именно находятся эти точки, называется при- вязкой инструмента.

Для привязки могут использоваться различные ручные и авто- матические приспособления. В качестве примера рассмотрим датчик касания TS-27 и лазерный датчик NC-3 фирмы «Renishaw» (рис. 6.3, 6.4).

После установки любого датчика на столе станка следует его от- калибровать. Это осуществляется для того, чтобы сообщить системе ЧПУ координаты центра датчика в плоскости XY и задать начальный

«нулевой» уровень по оси Z.

 

Рис. 6.3. Фотографии измерительного датчика TS-27: а – общий вид; б – изме- рение диаметра торцовой фрезы

 

Для калибровки датчика TS-27 (рис. 6.3 необходим инструмент, корректор на длину которого известен, и шлифованный валик с ми- нимальным биением диаметром 10-20 мм. Подведем инструмент примерно к точке на 10 мм выше датчика соосно с ним и запустим программу (обычно каждая система ЧПУ имеет встроенные програм- мы по привязке и измерению инструмента при помощи датчика, по- ставляемого как опция к станку). Когда станок отработает и остано- вится, необходимо заменить инструмент на валик, подвести его в ту же точку и запустить программу дальше.

Для калибровки датчика NC-3 (рис. 6.4) необходим только шли- фованный валик диаметром 30-50 мм. Подведем его к точке, которая находится приблизительно посередине датчика и на 10 мм выше ла- зерного луча, и запустим программу.

 

а) б)

 

Рис. 6.4. Лазерный датчик NC-3: а – фотография внешнего вида; б – схема из- мерения

После калибровки датчика выполняют последовательно привяз- ку всех инструментов, которая заключается в последовательном со- прикосновении инструмента с измерительной системой датчика в процессе исполнения специальной программы.

После привязки инструмента обычно выполняется привязка к нулю детали. При написании программы обработки программист принимает за точку отсчета какую-то реальную или мнимую точку (центр симметрии и т. п.) детали. После установки заготовки на ста- нок, оператор должен сообщить станку, где находится эта «нулевая» точка, т. е. задать локальную систему координат. Это можно сделать, используя либо фрезу, либо специальные ручные и автоматические датчики.

Порядок привязки ноля детали следующий: с помощью вра- щающейся фрезы, либо датчика (на пример РМ-20 (рис. 6.5)), кос- немся одной стороны детали (рис. 6.6). Далее необходимо сообщить станку, что шпиндель находится в нулевой точке на одной из осей (в зависимости от стороны детали), и при этом при необходимости сле- дует учесть диаметр датчика.

.

 

Рис. 6.5. Фотография датчик ка- сания РМ-20

Рис. 6.6. Пример привязки нуля де- тали

 

Затем касаемся второй стороны детали и повторяем дейст- вия. Процесс привязки нуля детали можно автоматизировать с помощью измерительной головки, устанавливаемой в шпиндель станка (рис. 6.7).

 

Рис. 6.7. Фотография автоматической измерительной головки

 

Обмен информацией между головкой и системой ЧПУ осущест- вляется по инфракрасному или радиоканалу в зависимости от модели. Подобные датчики можно использовать не только для установки на- чала системы координат, но и для измерения различных элементов детали (отверстие, бобышка, паз, выступ).

 

 

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ СТАНКОВ С ЧПУ

На основе обобщения опыта эксплуатации станков с ЧПУ [9], установлено, что если при их внедрении штучное время обработки сокращается на 50 % по сравнению с обработкой на станках с ручным управлением, то, несмотря на дополнительные затраты, обеспечива- ется общее сокращение расходов. Наибольший экономический эф- фект обеспечивает обработка заготовок деталей на станках с ЧПУ, изготовление которых на станках с ручным управлением связано с использованием дорогостоящей технологической оснастки (кондук- торов, копиров, фасонных режущих инструментов и т. д.), большими затратами времени на наладку технологической системы по сравне- нию с оперативным временем.

На станках с ЧПУ целесообразно изготовлять детали сложной конфигурации, при обработке которых необходимо одновременное перемещение рабочих органов станка по нескольким осям координат (контурная обработка), детали с большим числом переходов обработ-

ки (эффект обеспечивается в том числе из-за уменьшения брака). На станках с ЧПУ достаточно легко и с меньшими затратами можно от- корректировать программу управления, поэтому на этом оборудова- нии можно изготавливать детали, конструкция которых часто меняет- ся. На этих станках могут работать операторы более низкой квалифи- кации, чем на универсальных станках с ручным управлением.

Для станков с ЧПУ разработаны рекомендации по повышению эффективности их использования, учитывающие особенности конст- рукции станков и устройств ЧПУ. Наиболее общие рекомендации та- ковы:

1. Целесообразно использовать многоместные приспособления, обеспечивающие обработку нескольких одинаковых или разных по конструкции деталей (особенно это важно при использовании ГПС, т. к. на приспособлении могут быть закреплены и изготовлены за один цикл комплекты деталей для одного изделия).

2. На станках с ЧПУ следует применять промежуточные плиты с точно обработанными отверстиями или пазами, что сокращает время наладки и переналадки оборудования на новую деталь; кроме того, это предохраняет от изнашивания рабочие поверхности стола и т. д.

3. Необходимо учитывать время позиционирования, смены ин- струмента, поворота стола, что позволит правильно назначать после- довательность обработки отверстий (с учетом реальных затрат вре- мени одним инструментом обрабатывают ряд отверстий одного диа- метра или каждое отверстие обрабатывают полностью со сменой ин- струмента).

4. Рекомендуется, когда это возможно, вначале выполнять пере- ходы, требующие наибольшей частоты вращения шпинделя (напри- мер, вначале целесообразно сверлить отверстие малого, а затем большого диаметра); следует избегать частых скачкообразных изме- нений частот вращения шпинделя.

5. Так как станки с ЧПУ дороги, то следует по возможности ис- пользовать самые совершенные инструменты и назначать интенсив- ные режимы обработки. Целесообразно применять инструменты со сменными пластинами с покрытием (в том числе и для сверления и развертывания), инструмент, оснащенный композитами. Комбиниро- ванный инструмент позволяет уменьшить затраты времени на смену, позиционирование стола и т. д., при этом уменьшается число инстру-

ментов, необходимое для обработки поверхностей детали, и нужное число гнезд в инструментальном магазине.

6. На станках с ЧПУ следует использовать инструмент точного исполнения, небольшой длины, т. к. при этом выше режим обработки, точность, стойкость и надежность инструмента. Весь инструмент не- обходимо налаживать вне станка.

7. На станке следует пользоваться устройством для контроля со- стояния режущей кромки. Состояние инструмента, используемого на финишных переходах, необходимо контролировать с целью опера- тивной его подналадки в процессе обработки; с этой же целью можно контролировать точность обработки детали.

8. В некоторых случаях целесообразно применять многошпин- дельные приспособления и головки или столы, позволяющие, напри- мер, на станке с горизонтальным шпинделем обрабатывать поверхно- сти, расположенные произвольным образом относительно основной базы детали.

Общая рекомендация при использовании станков с ЧПУ – нель- зя экономить время на технологические разработки, выбор оптималь- ных режимов резания, технологической оснастки. Широкое примене- ние современных высококачественных инструментов, разнообразных приспособлений, устройств контроля, диагностики, автоматической загрузки станков позволяет существенно повысить эффективность использования станков с ЧПУ.

Эффективность работы станков с ЧПУ может быть обеспечена только при применении рациональной системы технического обслу- живания. В течение месяца после сдачи в эксплуатацию станок с ЧПУ должен работать со средней нагрузкой и на средних частотах вращения и подачах. Примерно через 200 ч работы следует остано- вить станок и, произведя его осмотр и промывку, заполнить все ре- зервуары, картеры и индивидуальные смазочные точки свежим сма- зочным материалом. С этого момента станки с ЧПУ обслуживаются по графику.

Станки с ЧПУ независимо от класса точности должны использо- ваться только для работ, ограниченных технологическим назначени- ем станка, допустимыми нагрузками, размерами фрез, сверл и т. д. Заготовки, подлежащие чистовой обработке на станках с ЧПУ, не должны иметь ржавчины, окалины, пригаров формовочной земли. Ба- зы заготовок, подлежащих обработке на прецизионных станках с

ЧПУ (станки с ЧПУ классов П, В, А носят общее название прецизи- онных), должны быть предварительно чисто обработаны.

Станки с ЧПУ высокого класса точности не следует использо- вать для обработки деталей, которые по точности, заданной черте- жом, могут быть обработаны на станках более низкого класса точно- сти. Предварительную обработку отверстий, подлежащих растачива- нию на координатно-расточных станках с ЧПУ, следует проводить на сверлильных, фрезерных и расточных станках нормальной точности с оставлением необходимого припуска под последующую обработку. Детали, обрабатываемые непосредственно на столах координатно- расточных станков с ЧПУ, следует устанавливать на специальные мерные, закаленные, шлифованные и доведенные прокладки толщи- ной не менее 25 мм. Перед установкой заготовки стол, прокладки и базы заготовки должны быть проверены и тщательно протерты.

Для предупреждения преждевременного изнашивания направ- ляющих или образования задиров на них, изнашивания шпиндельных подшипников запрещается на станках с ЧПУ устанавливать заготов- ки, масса которых выше, чем указано в паспорте станка. Для обеспе- чения равномерного изнашивания столов рекомендуется небольшие заготовки закреплять на разных участках стола. На координатно- расточных станках с ЧПУ не следует обрабатывать заготовки, габа- риты которых превышают допустимые. Особенно нежелательна об- работка заготовок на одностоечных станках, ширина которых пре- вышает ширину стола, неравномерно расположенных (т. е. смещен- ных в одну сторону) на столе. Не допускается чрезмерное затягива- ние гаек крепления заготовки, размещать заготовки, детали и инстру- мент на столах и направляющих станков.

Не допускается работа на станках с ЧПУ затупившимся инстру- ментом и инструментом со сломанными режущими лезвиями. У ин- струментов, закрепляемых на шпинделях и револьверных головках станков, необходимо ежедневно проверять состояние поверхностей хвостовиков.

Сохранение первоначальной точности станков с ЧПУ требует их периодического регулирования. Профилактическое регулирование выполняется по данным ежедневных и периодических осмотров и проверок геометрической и кинематической точности станков с ЧПУ в работе. Конструктивные решения, обеспечивающие сохранение точности, различны. Обычно в конструкции предусмотрены следую-

щие регулировки, определяющие точность станков: восстановление прямолинейности перемещений столов, кареток, суппортов, салазок, траверс и шпиндельных бабок; устранение зазоров в салазках и сто- лах; компенсация зазоров в цепях, связывающих движение шпинделя с перемещениями стола; устранение осевого и радиального биений шпинделей; устранение зазоров в винтовых парах и т. д

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Применение станков с ЧПУ позволяет значительно повысить производительность обработки и улучшить качество изготовляемых деталей. Главная особенность этого вида оборудования состоит в том, что движение инструмента относительно обрабатываемой заготовки заранее программируется и записывается в числовой форме.

В учебном пособии рассмотрено устройство станков с ЧПУ, прогрессивный металлообрабатывающий инструмент и приспособле- ния. Отдельное внимание уделено техническому оснащению данного вида оборудования, рассмотрены особенности разработки техноло- гических процессов с применением оборудования с ЧПУ. В пособии приведены возможности и структура современных CAD/CAM/CAE- систем, выполнен их сравнительный анализ. Рассмотрено применение станков с ЧПУ совместно с системами автоматизированного проек- тирования.