2.1. Возможные способы разработки управляющих программ
для станков с ЧПУ
Управляющие программы для обработки деталей на станках с ЧПУ могут разрабатываться следующими способами:
· Ручным способом;
· Подготовка управляющих программ с применением систем автоматического программирования (САП);
· Программирование с применением систем CAD/CAM;
· Диалоговое программирование непосредственно с пульта управления станком.
· В процессе сканирования (оцифровывания) существующей модели.
Каждый из этих способов в той или иной степени находит применение.
2.2. РУЧНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ
Ручное программирование является весьма утомительным занятием. Однако все программисты-технологи обязаны иметь хорошее понимание техники ручного программирования независимо от того, действительно ли ручное программирование ими используется.
Можно сопоставить ручное программирование для ЧПУ с
выполнением арифметических вычислений при помощи ручки и бумаги в
противоположность вычислениям на электронном калькуляторе. Преподаватели
математики единодушно соглашаются с тем, что школьники сначала должны научиться
выполнять арифметические вычисления вручную. И только потом использовать
калькулятор для того, чтобы ускорить процедуру нудных вычислений.
Все еще остается немало предприятий, в которых применяют
исключительно ручное программирование для станков с ЧПУ. Действительно, если на
предприятии используются несколько станков с ЧПУ, а изготавливаемые детали
предельно просты, то грамотный технолог-программист с великолепной техникой
ручного программирования будет способен превзойти по производительности труда
программиста-технолога, использующего автоматизированные средства
программирования.
Наконец, даже в случае применения автоматизированных систем программирования нередко возникает потребность коррекции кадров УП вследствие обнаружения ошибок на этапе отработки и проверки программы. Также, общепринятой является коррекция кадров УП после ряда первых пробных прогонов на станке с ЧПУ. Если для выполнения этих, часто элементарных корректировок программист должен опять использовать автоматизированные средства программирования, то это неоправданно удлинит процесс подготовки производства.
Программист должен хорошо представлять возможности того станка, для которого разрабатывается УП. Информация, поясняющая конструкцию станка, обычно приводится в сопроводительной документации на станок. В документации можно найти ответы на большинство вопросов о характеристиках станка и о его конструкции. Например:
1. Каковы максимальные обороты шпинделя станка?
2. Сколько диапазонов скоростей имеет шпиндель?
3. Сколь велика мощность приводного электродвигателя для каждой из координатных осей?
4. Каково максимальное расстояние перемещения инструмента или стола вдоль каждой координатной оси?
5. Сколько инструментов может поместиться в инструментальной головке (магазине)?
6. Какова наибольшая скорость резания?
Это всего лишь малая часть вопросов, которые нужно хорошо представлять себе перед тем, как начать работать с любым новым станком с ЧПУ. Кроме всего прочего, программист-технолог должен познакомиться с дополнительными компонентами станка с ЧПУ. В ряде случаев дополнительные узлы могут быть изготовлены производителем станка, а в других - сторонними организациями. В любом случае нужно внимательно изучить руководство по дополнительным элементам оборудования с ЧПУ.
К числу дополнительных элементов станка относятся: измерители длины рабочей части инструмента, устройства смены паллет, устройство очистки и охлаждения смазочно-охлаждающей жидкости и многое другое. Список дополнительного оборудования непрерывно пополняется.
2.2.1. Функциональная схема подготовки управляющих программ и подготовки производства для обработки деталей на станках с ЧПУ
В случае ручного программирования все этапы подготовки УП и подготовки производства для обработки партии деталей на станке с ЧПУ показаны на функциональной схеме, представленной на рис. 2.1.
Начальные два этапа, предусматривающие разработку маршрутного и операционного технологических процессов подробно изучаются в технологических дисциплинах и поэтому в данном курсе не рассматриваются. Аналогично не затрагиваются и все проблемы, относящиеся к подготовке производства: разработка и изготовление приспособления, специального инструмента и контрольно-измерительной оснастки, а также разработка всей технологической документации, поступающей на рабочее место перед запуском в обработку партии деталей.
Разбор этапа «Расчёт программы», которая включает в себя процедуры выбора системы координат детали, расчёта опорных точек на контуре детали, расчёта эквидистанты, аппроксимации контура, а также заполнения расчётных таблиц будет осуществлён позже, после краткого рассмотрения всех остальных этапов.
Выполнение этапа «Запись программы на программоноситель» заключается в переносе информации из таблиц на какой-либо программоноситель. В случае ручной подготовки программ программоносителем может быть перфолента - наиболее распространённый программоноситель, ранее применяемый для оборудования с ЧПУ. При этом используется устройство, называемое перфоратором. В состав перфоратора входят: непосредственно перфорирующее устройство, пробивающее кодовые отверстия на ленте; электрическая или механическая пишущая машинка, печатающая на бумаге перфорируемый знак; считывающее устройство для контроля и реперфорирования программ.
Этап «Контроль программы» имеет своей целью выявление ошибок в программе и их исправление вне станка. Ошибки в УП могут возникать как при подготовке исходных данных, так и в процессе расчёта и записи программы на программоноситель.
Рис. 2.1. Этапы подготовки УП и подготовки производства для обработки
партии деталей на станке с ЧПУ 13
Ошибки бывают: геометрические, технологические и ошибки перфорации. Геометрические ошибки появляются при задании геометрии детали, расчёте координат опорных точек, положений инструмента и рабочих органов станка.
Технологические ошибки связаны с неправильным заданием технологических параметров: величины скорости подачи, частоты вращения шпинделя, глубины резания, различных технологических команд. Ошибки перфорации могут возникнуть при перфорировании ленты за счёт неточных действий машинистки или сбоев самого перфоратора.
Заключительный этап подготовки УП - это этап «Отработка программы на станке» самый трудоёмкий и ответственный этап, который требует совместной работы технолога – программиста, наладчика станка и его оператора. Он возможен только тогда, когда все работы по подготовке производства и запуска данной партии деталей завершены. К этому моменту на станок должны поступить: заготовка, зажимное приспособление, режущий инструмент, вспомогательная технологическая оснастка /инструментодержатели, переходники, зажимные втулки и т.п./, контрольно-измерительная оснастка, управляющая программа, записанная на программоноситель, распечатка программы, необходимая технологическая документация - операционная карта, карта наладки станка и карта наладки инструмента.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МАМИ
Факультет: «Механико-технологический» Кафедра: «Автоматизированные станочные системы и инструмент»
КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине Программированная обработка на станках с ЧПУ и САП Разработка управляющей программы для станка с числовым программным управлением
Москва 2011 г. Ведение Технологическая подготовка управляющей программы 1 Выбор технологического оборудования 2 Выбор системы УЧПУ 3 Эскиз заготовки, обоснование метода ее получения 4 Выбор инструмента 5 Технологический маршрут обработки детали 6 Назначение режимов обработки Математическая подготовка управляющей программы 1 Кодирование 2 Управляющая программа Выводы по работе Список используемой литературы кодирование станок деталь программное управление
2. Введение
В настоящее время широкое развитие получило машиностроение. Его развитие идет в направлениях существенного повышения качества продукции, сокращения времени обработки на новых станках за счет технических усовершенствований. Современный уровень развития машиностроения предъявляет следующие требования к металлорежущему оборудованию: высокий уровень автоматизации; обеспечение высокой производительности, точности и качества выпускаемой продукции; надежность работы оборудования; высокая мобильность обусловлена в настоящее время быстросменностью объектов производства. Первые три требования привели к необходимости создания специализированных и специальных станков-автоматов, а на их базе автоматических линий, цехов, заводов. Четвертая задача, наиболее характерная для опытного и мелкосерийного производств, решается за счет станков с ЧПУ. Процесс управления станком с ЧПУ представляется, как процесс передачи и преобразования информации от чертежа к готовой детали. Основной функцией человека в данном процессе является преобразование информации заключенной в чертеже детали в управляющую программу, понятную ЧПУ, что позволит управлять непосредственно станком таким образом, чтобы получить готовую деталь, соответствующую чертежу. В данном курсовом проекте будут рассматриваться основные этапы разработки управляющей программы: технологическая подготовка программы, и математическая подготовка. Для этого на основе чертежа детали будут выбраны: заготовка, система ЧПУ, технологическое оборудование. 3. Технологическая подготовка управляющей программы
3.1 Выбор технологического оборудования
Для обработки данной детали выбираем токарный станок с ЧПУ модели 16К20Ф3Т02. Данный станок предназначен для токарной обработки деталей тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилями за один или несколько рабочих ходов в замкнутом полуавтоматическом цикле. Кроме того, в зависимости от возможностей устройства ЧПУ на станке можно нарезать различные резьбы. Станок используется для обработки деталей из штучных заготовок с зажимом в механизированном патроне и поджимом при необходимости центром, установленном в пиноли задней бабки с механизированным перемещением пиноли.
Технические характеристики станка:
Наименование параметраВеличина параметраНаибольший диаметр обрабатываемого детали: над станиной над суппортом 400 мм 220 ммДиаметр прутка проходящего через отверстие50 ммЧисло инструментов6Число частот вращения шпинделя12Пределы частот вращения шпинделя20-2500 мин-1Пределы рабочих подач: продольных поперечных 3-700 мм/мин 3-500 мм/минСкорость быстрых ходов: продольных поперечных 4800 мм/мин 2400 мм/минДискретность перемещений: продольных поперечных 0,01 мм 0,005 мм
3.2 Выбор системы УЧПУ
Устройство УЧПУ - часть системы ЧПУ предназначена для выдачи управляющих воздействий исполнительным органом станка в соответствии с управляющей программой. Числовое программное управление (ГОСТ 20523-80) станком - управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе, в которой данные заданы в цифровой форме. Различают ЧПУ: -контурное;
-позиционное;
позиционно-контурное (комбинированное); адаптивное. При позиционном управлении (Ф2) перемещение рабочих органов станка происходит в заданные точки, при чем траектория перемещения не задается. Такие системы позволяют обработать только прямолинейные поверхности. При контурном управлении (Ф3) перемещение рабочих органов станка происходит по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура обработки. Такие системы обеспечивают работу по сложным контурам, в том числе криволинейные. Комбинированные системы ЧПУ работают по контрольным точкам (узловым) и по сложным траекториям. Адаптивное ЧПУ станком обеспечивает автоматическое приспосабливание процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки по определенным критериям. Деталь, рассматриваемая в данной курсовой работе, имеет криволинейную поверхность (галтель), следовательно, первая система ЧПУ здесь не применятся. Возможно использование последних трех систем ЧПУ. С экономической точки зрения целесообразно в данном случае использовать контурное или комбинированное ЧПУ, т.к. они менее дороги, чем остальные и в то же время обеспечивают необходимую точность обработки. В данном курсовом проекте была выбрана система УЧПУ «Электроника НЦ-31», которая имеет модульную структуру, что позволяет увеличивать число управляемых координат и предназначено в основном для управления токарными станками с ЧПУ со следящими приводами подач и импульсными датчиками обратной связи. Устройство обеспечивает контурное управление с линейно-круговой интерполяцией. Управляющая программа может вводиться как непосредственно с пульта(клавиатуры), так и с кассеты электронной памяти.
3.3 Эскиз заготовки, обоснование метода ее получения
В данной курсовой работе условно принимаем тип производства рассматриваемой детали как мелкосерийный. Поэтому в качестве заготовки для детали выбран пруток диаметра 95 мм простого сортового проката (круглого профиля) общего назначения из стали 45 ГОСТ 1050-74 с твердостью НВ=207…215 . Простые сортовые профили общего назначения используется для изготовления гладких и ступенчатых валов, станков диаметром не более 50 мм, втулок диаметром не более 25 мм, рычагов, клиньев, фланцев. На заготовительной операции втулок нарезается в размер 155 мм, затем на фрезерно-центровальном станке торцуется в размер 145 мм, и здесь же одновременно выполняются центровые отверстия. Поскольку при установке детали в центрах происходит совмещение конструкторской и технологической базы, а погрешность в осевом направлении мала, то ей можно пренебречь. Чертеж заготовки после фрезерно-центровальной операции представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 - чертеж заготовки
3.4 Выбор инструмента
Инструмент Т1
Для обработки основных поверхностей черновой и чистовой выбираем правый проходной резец с механическим креплением пластины DNMG110408 из твердого сплава GC1525 и прижимом повышенной жесткости (рис. 2). Рисунок 2 - правый проходной резец
Krb, ммf1, ммh, ммh1, ммl1, ммl3, ммγλsЭталонная пластина9302025202012530,2-60-70DNMG110408
Инструмент Т2
Рисунок 3 - сборный отрезной резец
la, ммar, ммb, ммf1, ммh, ммh1, ммl1, ммl3, ммЭталонная пластина4102020,7202012527N151.2-400-30
Инструмент Т3
Для сверления заданного отверстия выбираем сверло из твердого сплава GC1220 для сверления под резьбу M10 с цилиндрическим хвостовиком (рис. 4).
Рисунок 4 - сверло
Dc, ммdmm, ммD21 max, ммl2, ммl4, ммl6, мм91211,810228,444
Инструмент Т4
Для рассверливания заданного отверстия выбираем сверло из твердого сплава GC1220 с цилиндрическим хвостовиком (рис. 5).
Dc, ммdmm, ммl2, ммl4, ммl6, мм20201315079
Инструмент Т5
Для выполнения внутренней резьбы M10×1 выбираем метчик
ГОСТ 3266-81 из быстрорежущей стали с винтовыми канавками (рис.5).
Рисунок 5 - метчик
3.5 Технологический маршрут обработки
Технологический маршрут обработки детали должен содержать наименование и последовательность переходов, перечень обрабатываемых на переходе поверхностей и номер используемого инструмента. Операция 010
Заготовительная. Прокат. Отрезать заготовку Ø 95 мм в размер 155 мм, выполнять центровые отверстия до Ø 8 мм.
Операция 020
Фрезерно-центровальная. Фрезеровать торцы в размер 145 мм.
Операция 030
Токарная: установить заготовку в переднем ведущем и заднем вращающемся центрах.
Установ А
Переход 1 Инструмент Т1 Точить предварительно: ·конус Ø 30 мм до Ø 40 ·Ø 40 ·конус Ø 40 мм до Ø 60 мм от длины 60 мм до длины 75 мм от торца заготовки
·Ø 60 ·Ø 60 мм до Ø 70 по дуге радиусом 15 мм от длины 85 мм от торца заготовки
·Ø 70 ·Ø 70 мм до Ø 80 мм на длине 120 мм от торца заготовки
·Ø 80 мм до Ø 90 ·Ø 90 Оставить припуск на чистовую обработку 0,5 мм на сторону Переход 2 Инструмент Т1 Точить окончательно по переходу 1: ·конус Ø 30 мм до Ø 40 мм до длины 30 мм от торца заготовки
·Ø 40 мм от длины 30 мм на длину 30 мм от торца заготовки
·конус Ø 40 мм до Ø 60 мм от длины 60 мм до длины 75 мм от торца заготовки
·Ø 60 мм от длины 75 мм до длины 85 мм от торца заготовки
·Ø 60 мм до Ø 70 по дуге радиусом 15 мм от длины 85 мм от торца заготовки
·Ø 70 мм от длины 100 мм до длины 120 мм от торца заготовки
·Ø 70 мм до Ø 80 мм на длине 120 мм от торца заготовки
·Ø 80 мм до Ø 90 мм по дуге радиусом 15 мм от длины от длины 120 мм от торца заготовки
·Ø 90 мм от длины 135 мм до длины 145 мм от торца заготовки
Переход 3 Инструмент Т2 ·Точить прямоугольную канавку шириной 10 мм с диаметра 40 до диаметра 30 мм на расстоянии 50 мм от торца заготовки.
Установ Б
Переход 1 Инструмент Т3 ·Сверлить отверстие Ø9 глубиной 40 мм.
Переход 2 Инструмент Т4 ·Рассверлить отверстие с Ø9 до Ø20 до глубины 15 мм.
Переход 3 Инструмент Т5 ·Нарезать резьбу метчиком М10×1 на глубину 30 мм.
Операция 040
Промывочная.
Операция 050
Термическая.
Операция 060
Шлифовальная.
Операция 070
Контрольная.
3.6 Назначение режимов обработки
Установ А
Переход 1 - черновое точение
Инструмент Т1 2. Глубину резания при предварительном точении стали проходным резцом с твердосплавной пластиной выбираем t = 2,5 мм.
.При точении стали и глубине резания t = 2,5 мм выбираем подачу S = 0,6 мм/об.
. .Скорость резания
Сv КMV = 0,8 (, табл. 4 стр. 263)
КПV = 0,8 (, табл. 5 стр. 263)
КИV = 1 (, табл. 6 стр. 263)
6.Число оборотов шпинделя.
7.Сила резания.
где: Ср (, табл. 9 стр. 264) 8.Мощность резания.
Переход 2 - чистовое точение
Инструмент Т1 .Определение длины рабочего хода L = 145 мм.
2. Глубину резания при предварительном точении стали проходным резцом с твердосплавной пластиной выбираем t = 0,5 мм.
.При точении стали и глубине резания t = 0,5 мм выбираем подачу S = 0,3 мм/об.
.Стойкость инструмента Т = 60 мин.
.Скорость резания
Сv = 350, x = 0,15, y = 0,35, m = 0,2 (, табл. 17 стр. 269)
КMV = 0,8 (, табл. 4 стр. 263) КПV = 0,8 (, табл. 5 стр. 263)
КИV = 1 (, табл. 6 стр. 263)
6.Число оборотов шпинделя.
7.Сила резания.
где: Ср = 300, х = 1, у = 0,75, n = -0,15 (, табл. 22 стр. 273)
(, табл. 9 стр. 264) 8.Мощность резания.
Переход 3 - точение канавок
Инструмент Т2 .Определение длины рабочего хода L = 10 мм.
2. При нарезании канавок глубина резания равна длине лезвия резца
.При точении стали и глубине резания t = 4 мм выбираем подачу S = 0,1 мм/об.
4.Стойкость инструмента Т = 45 мин.
.