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.

 

 

Сборка конических передач

 

Основной задачей при сборке конических зубчатых колес является обеспечение совпадения вершин делительных конусов зубчатых колес. Для обеспечения нормальной работы зубчатой передачи необходимо соблюдение следующих условий:

- Обеспечение правильности профиля и толщины зубьев колес, оси отверстий или шеек зубчатых колес должны проходить через центр начальной окружности и не пересекаться.

- Опорные детали передач (подшипники, втулки и др.) не должны иметь смещения и перекосов осей, т.к. это вызывает биение поверхностей деталей.

- Оси отверстий в корпусе должны лежать в одной плоскости, пересекаться в определенной точке под требуемым углом.

а) б) в)

Вершины конусов вследствие погрешностей изготовления колес и корпуса могут не совпадать как в плоскости оси их валов, так и в плоскости, перпендикулярной к ней. Рассмотрим возможные схемы смещения вершин конусов при сборке конических колес.

 

Качество сборки определяется соответствующим ГОСТ и решением размерных цепей, замыкающими звеньями которых являются следующие точностные параметры:

- Отклонение межосевого угла и межосевого расстояния.

- Боковой зазор.

- Осевые смещения зубчатых венцов.

Правильность угла между осями колес может контролироваться с помощью специальных калибров при их совмещении.

Рассмотрим схему контроля межосевого угла при сборке конических колес.

1. Дисковый калибр,

2. Калибр – линейка.

В процессе контроля, при совмещении калибров, если в точках а и б отсутствует зазор, то считается, что угол выдержан точно.

Задача достижения требуемой точности замыкающих звеньев А_D и Б_D обычно решается методами регулирования с использованием неподвижных компенсаторов в виде латунных прокладок или колец.

Могут применяться подвижные компенсаторы в виде регулировочных втулок и регулировочных гаек.

Использование методов взаимозаменяемости затруднено вследствие сложности решения задачи из-за наличия жестких допусков.

Контроль качества зубчатой передачи производится на краску. На зубья одного из колес наносится краска, колесо вводится в зацепление и медленно проворачивается на 2-3 оборота. По расположению пятна контакта краски на несмазанном колесе судят о качестве сборки. При этом желательно, чтобы следы краски находились на тонком конце части зуба при вращении колес без нагрузки, с тем, чтобы при полной нагрузке пятно контакта сместилось к передней или утолщенной части зуба, что обеспечивает большую площадь сопряжения зубьев. О качестве сборки судят по величине и расположению пятна контакта.

Основными погрешностями при контроле на краску прямозубых конических колес являются следующие:

- Недостаточный зазор.

- Межосевой угол больше расчетного.

- Межосевой угол меньше расчетного.

Порядок сборки конических зубчатых колес на валах, методы их монтажа и контроля аналогичны сборке цилиндрических зубчатых колес. Собранные передачи контролируются также на уровень шума.

 

 

Сборка червячных передач.

Монтаж червячных колес на валах аналогичен монтажу цилиндрических зубчатых колес. Основной задачей при сборке червячных передач является обеспечение правильности зацепления червяка с зубьями колеса. Точность сборки червячных передач характеризуется соответствующими размерными цепями, определяющими отклонения межосевого расстояния, смещение средней плоскости колеса относительно оси червяка и отклонение межосевого угла в передаче.

Совмещение оси червяка со средней плоскостью колеса достигается методом регулирования с использованием подвижных и неподвижных компенсаторов.

Для нормальной работы зубчатой передачи также необходимо обеспечить перпендикулярность оси червяка и червячного колеса. Перекос этих осей характеризуется величиной отклонения угла скрещивания оси червяка и зубчатого колеса в передаче.

Требуемая точность обычно достигается методами полной и неполной взаимности.

Правильность собранной передачи может контролироваться путем нанесения краски на винтовую поверхность червяка с последующим его медленным вращением. По месту расположения пятна краски на колесе судят о том, в какую сторону его нужно смещать. При правильном зацеплении величина пятна контакта должна составлять 60 – 70 % поверхности зуба по длине и высоте для передачи 7 степени точности, 50% для 8 степени точности и 30% для 9 степени точности.

а) б) в)

а) – смещение пятна влево; б) – смещение пятна вправо; в) – нормальное расположение пятна.

Рассмотрим схему возможного расположения пятна контакта в червячной передаче.

Требуемая точность положения оси колеса относительно червяка достигается путем его перемещения в осевом направлении.

В собранной передаче контролируется боковой зазор между зубьями колеса и витками червяка.

Передача контролируется на легкость вращения и подвергается обкатыванию.

 

Изготовление станин.

Служебное назначение, технические требования и заготовки станин.

Станины различных машин предназначены для обеспечения относительного положения и движения присоединяемых к ним сборочных единиц и деталей с требуемой точностью. Конструктивные формы и размеры станин определяются их служебным назначением, материалом, методами изготовления. Станины могут быть цельными и сварными.

В качестве примера рассмотрим основные конструктивные формы станин металлорежущих станков.

- Станины на тумбах (токарные, револьверные, шлифовальные и др.).

- Коробчатые станины (шлифовальные, продольно-строгальные, продольно-фрезерные, расточные).

- Станины с вертикальными направляющими (вертикально-фрезерные, вертикально-сверлильные, универсальные фрезерные).

- Станина в виде центральной цилиндрической колонны с плоским основанием (радиально-сверлильный станок).

-

1) 2)

3)

4) 5)

Станина с круговыми направляющими (станки карусельного типа).

Форма направляющих станины может быть плоской, треугольной, призматической, цилиндрической, комбинированной.

Основными техническими требованиями на изготовление станин являются следующие:

- Прямолинейность и параллельность направляющих в пределах 0,02 на длине 1000 для станков Н и 0,002 на длине 1000 для прецизионных станков.

- Изогнутость или извернутость направляющих – 0,05 на длине 1000 для станков Н и не более 0,0025 на всей длине для прецизионных станков.

- Неперпендикулярность поверхности – 0,01 – 0,02 на длине 1000.

- Шероховатость поверхностей направляющих – Ra = 0,4 – 0,8 мкм для станков Н и Ra = 0,1 – 0,2 для прецизионных станков.

Станины металлорежущих станков чаще всего изготавливают литьем из серого чугуна (СЧ20, СЧ25, СЧ30). В ряде случаев применяют высокопрочные чугуны (СЧ40, СЧ45). Сварные станины изготавливают из сталей ст3, ст4, ст5. Литые стальные станины применяются редко. Заготовки станин обычно подвергаются термообработке для стабилизации остаточных напряжений.