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.
Управляющая программа для станка с ЧПУ – составляющая станочного оборудования с числовым программным управлением. С ее помощью обеспечивается автономная или полуавтономная обработка заготовок. Этот компонент позволяет получить качественное и точное изготовление деталей, имеющих сложные формы. Разработка управляющей программы требует специальных навыков.
Предназначение
Управляющая программа обеспечивает контроль над станками на числовом программном управлении. без необходимости постоянного слежения. Она представляет собой комплекс команд, которые подаются рабочему оборудованию.
При помощи команд:
- перемещаются инструменты;
- перемещаются заготовки;
- контролируется скорость обработки.
Написание программы осуществляется под конкретные заготовки. Для ее создания необходимо установить на компьютер специальную программу. Наличие подобного софта позволит создать методики контроля самостоятельно при наличии базовых навыков.
Программное управление бывает дискретным и контурным. Первый вариант используется для обработки заготовок с простыми формами. Он позволяет выполнить базовые функции. УП второго типа предназначен для сложной обработки. Он чаще всего используется на токарных и . Обработка осуществляется в зависимости от характеристик конкретного прибора. На их основе выполняются заданные функции.
Чтобы создать технологическую операцию, необходимо получить информацию о:
- поверхности детали;
- рабочих инструментах;
- величине припуска;
- числе проходов для каждой поверхности;
- режиме резания.
Также необходимо запомнить, в каком положении инструменты находились изначально, и по какой траектории они будут двигаться. Определение траектории вычисляется на основе координат опорных точек.
При помощи управляющей программы можно выполнить:
- токарные работы;
- фрезеровку;
- шлифовальные работы.
Софт может использоваться для нескольких задач сразу.
Его можно скачать в интернете бесплатно, или же воспользоваться платными приложениями. Платные приложения могут отличаться наличием дополнительных возможностей.
Создание
Методика создания УП включает несколько этапов. На первом этапе создания управляющей программы строится цифровая модель изделия. После этого проводится программный анализ. С его помощью модель можно разделить на точки, чтобы разработать систему координат. По ней будут двигаться инструменты и заготовка в ходе работы.
Создать программу без трехмерной модели изделия не получится. Данная задача выполняется специалистом. Также уже готовые модели можно скачать в интернете, но нет гарантии, что они подойдут для нужной работы.
При изготовлении программ для станков с ЧПУ можно использовать системы автоматизированного программирования, самыми популярными из которых являются:
- AutoCAD;
- NanoCAD;
- T-FlexCAD;
- ArtCam;
- SolidWorks.
При помощи программного обеспечения можно изменить характеристики будущего изделия. Чем больше будет собранного информации, тем более точной будет обработка. На завершающем этапе разрабатываются управляющие команды, которые будут объединены в файл.
Обработкой файла будет заниматься процессор. Информация с файла считывается последовательно. Поэтому команды выполняются друг за другом. Программу легко записать на обычном компьютере и подключить ее при помощи флешки. Затем она будет записана в память компьютера, управляющего станком, и использовать ее не понадобится. С самой программой можно будет осуществлять серийную разработку деталей.
Основной составляющей управляющих программ является G-код. Он состоит из числовых символов. Символы числовой системы могут быть различными командами:
- технологическими;
- геометрическими;
- подготовительными;
- вспомогательными.
Первый тип отвечает за определение рабочего инструмента, скорость обработки, включение и выключение прибора. Второй тип определяет и контролирует заданные координаты. Третий тип позволяет программе управлять станком, а также задает режимы производства. Последний тип включает и выключает отдельные механизмы. Разобраться в коде может технолог-программист.
При покупке оборудования следует инструкция, в которой указано, как правильно создавать числовое программное управление, и использовать различные типы команд.
Виды программ
При создании программы для станков необходимо учесть целый комплекс вопросов:
- на каких оборотах способен работать шпиндель;
- на каких скоростях он может работать;
- с какой производительностью способен работать станок;
- насколько может перемещаться рабочий инструмент;
- сколько инструментов может использовать станок.
Большинство вопросов связаны с характеристиками станка. Для определения необходимых данных достаточно воспользоваться инструкцией, которая следует вместе с оборудованием при его покупке. Некоторые управляемые станки могут иметь дополнительные функции. Их также нужно учитывать при программировании, иначе обработка может осуществляться неточно. Список дополнительных функций также имеется в инструкции.
Не существует универсальных программ для передачи команд станку. Список самых востребованных состоит из программ для:
- разработки трехмерных моделей;
- быстрого просмотра и редактирования трехмерных моделей;
- конвертации файлов из одного формата в другой;
- создания и предварительного просмотра УП;
- выполнения задач на станке.
Управляющие программы позволяют станкам изготовлять сложные изделия. Детали со сложной формы могут быть изготовлены из древесины, металла, камня. На специальных станках можно обработать менее используемые материалы.
Преимущества
Управляющая программа помогает упросить производственный процесс в несколько раз. На станках с ЧПУ не требуется больше одного , и работает по простой методике. УП экономят время и повышают точность обработки.
Они используются при:
- изготовлении рекламных баннеров;
- дизайнерском оформлении помещения;
- порезке и раскрое листового материала;
- изготовлении сувенирных изделий.
При помощи современных приложений составить управляющую программу может человек, не имеющий образования в области программирования. Благодаря поддержке различных операционных систем, запустить УП можно практически на любом компьютерном устройстве, связанным со станком с системой числового программного управления. Недостаток программных приложений заключается в периодическом возникновении ошибок.
Виды ошибок
Ошибки возникают чаще всего при разработке УП для обработки деталей, имеющих сложные формы. Наиболее частой причиной является недостаточная подготовка оператора-программиста. Поэтому УП должны разрабатываться подготовленными сотрудниками.
Ошибки бывают трех типов:
- герметического;
- технологического;
- перфорационного.
Первый вид ошибок возникает на этапе расчетов. В большинстве случаев они связаны с нарушением параметров заготовки, вычислении координат опорных точек, определения положения рабочих инструментов станочного прибора.
Технологические ошибки возникают, когда станок настраивается. Их причина заключается в неправильно заданной скорости, параметров обработки, и других команд, задаваемых для оборудования с ЧПУ. Третий тип ошибок возникает в перфорированной ленте или перфораторе.
Современное машиностроительное производство трудно представить без станков с числовым программным управлением. Сегодня они широко применяются как на промышленных гигантах, так и на малых предприятиях. Несомненно, что успешное развитие машиностроительной промышленности невозможно без активного использования оборудования с ЧПУ и автоматизации производства.
Увеличение парка станков с ЧПУ приводит к повышению требований к технологической подготовке производства, в том числе к качеству разработки управляющих программ (УП).
Сегодня все основные разработчики САПР в составе своих программных комплексов предлагают модули для разработки УП для станков с ЧПУ. К достоинствам этих модулей можно отнести то, что, будучи интегрированными в системы автоматизированного проектирования и соответственно обеспечивая корректный обмен моделями между конструкторскими и технологическими модулями, они позволяют успешно разрабатывать УП для основных видов металлообрабатывающего оборудования со стандартными технологическими возможностями - для фрезерных, токарных и электроэрозионных станков. Недостатками же многих систем являются необходимость в высокой квалификации технологов для работы в CAM-системе, зачастую неинформативный интерфейс пользователя, необходимость выполнения многочисленных ручных операций, недостаточно развитые функции диагностики программ на предмет выявления ошибок, ограниченные возможности создания УП для наиболее современных или уникальных видов оборудования.
Решить все эти проблемы взялись разработчики специализированного программного обеспечения (ПО). Например, для проверки и оптимизации УП инженерно-консалтинговая компания СОЛВЕР (SOLVER) предлагает применять программный комплекс Vericut фирмы CGTech (США), позволяющий сократить время обработки на 30-50% .
Кроме того, на рынке программных продуктов для производства предлагается ПО для автоматизированной подготовки УП, о котором мы расскажем подробнее.
PartMaker: автоматизированная разработка УП
Для автоматизированной разработки УП для металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ фирма СОЛВЕР предлагает (впервые в России) использовать программный комплекс PartMaker от компании IMCS (США). Наряду с подготовкой УП для традиционной группы металлообрабатывающих станков (токарных, фрезерных и электроэрозионных) это современное и эффективное ПО дает возможность разрабатывать программы для наиболее современного и уникального оборудования, в том числе для станков-автоматов продольного точения (SwissType) и многоцелевых токарно-фрезерных центров.
Модульная структура PartMaker позволяет приобретать лишь то ПО, которое является для предприятия актуальным на данный момент, и дооснащать программный комплекс новыми модулями по мере необходимости. В ПО входят пять основных модулей для разработки УП:
Для станков-автоматов продольного точения - SwissCAM;
Для токарно-фрезерных станков - Turn-Mill;
Для токарных станков Turn;
Для фрезерных станков Mill;
Для электроэрозионных станков - Wire EDM.
Удобный интерфейс пользователя: легкое освоение ПО, быстрая разработка УП
Основным достоинством PartMaker является простота создания и проверки УП. ПО работает под управлением Windows. Для упрощения и ускорения процессов разработки УП используется система графических и текстовых подсказок. Кроме того, в PartMaker применяется база данных обработки, позволяющая накапливать производственный опыт об использовании металлорежущего инструмента, режимах резания, а также о повторяющихся операциях. Все это облегчает освоение ПО и позволяет технологу (а не программисту) быстро пройти обучение и начать разрабатывать качественные программы.
Для программирования в PartMaker применяется современная методика визуального программирования . Детали со сложной обработкой разбиваются на группы плоскостей и поверхностей вращения, а при помощи картинок-подсказок выбирается нужный вид обработки. Стратегия обработки устанавливается пользователем. Например, можно выполнить полный цикл обработки одной поверхности, а затем перейти к обработке другой или же обработать все поверхности одним инструментом, заменить его следующим (согласно разработанной технологии) и снова обработать все поверхности.
Визуализация обработки возможна как на этапах создания технологических переходов, так и у всей программы в целом. Имитация процессов обработки осуществляется на экране компьютера с динамической трехмерной демонстрацией удаления материала. Есть возможность поворота, масштабирования и изменения точки и панорамы наблюдения. При этом можно наблюдать одновременную работу нескольких инструментов, а также процесс передачи детали в противошпиндель. Для заготовки возможно задание режима полупрозрачности, а также создание разреза, позволяющего увидеть процесс обработки внутренних полостей или закрытых зон. При четырехкоординатной обработке можно наблюдать вращение заготовки вокруг инструмента. Для автоматов продольного точения ПО моделирует перемещения прутка внутри направляющей люнетной втулки, позволяя увидеть реальный процесс обработки, происходящий на станке.
В PartMaker есть свой встроенный графический редактор для создания математических моделей обрабатываемых деталей с помощью графических примитивов (точек, линий, дуг, фасок и т.п.). Интерфейс пользователя разработан таким образом, чтобы максимально облегчить и ускорить процесс создания геометрии моделей. Этому способствуют и стандартные команды Windows: «Копировать», «Вырезать», «Вставить» и т.д. Предусмотрена возможность выполнения таких корректирующих операций, как сдвиг и поворот изображения. Кроме того, возможен импорт в PartMaker двумерных моделей в формате DXF и трехмерных моделей из любой системы CAD/CAM, включая Pro/Engineer, AutoCAD, SolidWorks, Unigraphics и др. При необходимости импортированные модели могут быть доработаны технологом, а затем возвращены обратно в систему конструирования.
Разработка УП для механической обработки
Программирование механической обработки в PartMaker ведется по технологическим переходам в зависимости от вида обработки (токарной или фрезерной), в том числе для токарно-фрезерных центров и автоматов продольного точения, и включает следующие возможности:
2-осевое фрезерование с 3-осевым позиционированием инструмента, обработка карманов с любым количеством выступов, с учетом попутного или встречного фрезерования, а также с введением режима коррекции;
Контурное фрезерование;
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Московский государственный индустриальный университет
ГОУ ВПО МГИУ
Научно-образовательный материал
Круглый стол на тему «Разработка управляющих программ для станков с ЧПУ с использованием современных CAD/CAM – систем»
Состав научно-образовательного коллектива:
Бурдина Е.А., к.п.н., доцент
Егоркина Е.Б., ведущий инженер
Чичекин И.В., к.т.н.
Москва 2010 г.
Разработка управляющих программ для станков с ЧПУ с использованием современных CAD / CAM – систем.
Целью настоящего курса является повышение квалификации преподавателей высшей школы, связанных с эксплуатацией и обучением на станках с ЧПУ.
Процесс подготовки управляющей программы, проверки её на ЧПУ и окончательной отработки на станке, требует специальной подготовки в данной области.
Программой предусмотрен теоретический курс, а также практические занятия с использованием трех координатного вертикально фрезерного многоцелевого станка MIKRON 600 Рro c системой ЧПУ Heidenhain TNC530, токарно-фрезерного обрабатывающего центра INDEX ABC с системой ЧПУ Sinumeric.
"Подготовка и контроль управляющих программ для станков с ЧПУ фрезерной группы "
Тема 1. Введение. Вертикальный фрезерный многоцелевой станок с ЧПУ модели MIKRON 600 Pro. Назначение и область использования станка. Основные узлы и технические характеристики станка. Режимы резания.
Тема 2. Pro ENGINEER . Построение геометрической модели, используя элемент Эскизирование. Создание твердого тела, формирующего типовую корпусную деталь.
Тема 3.
Тема 4. GPost .
Тема 5. Heidenhain TNC 530. Устройство имитационной панели управления. Управление файлами. Работа с таблицами инструментов. Данные инструмента. Коррекция инструмента.
Тема 6. Heidenhain . Движение инструмента. Функции траектории. Программирование контуров. Работа с применением циклов.
Тема 7. Ручное программирование контуров в кодах ISO .
Тема 8. Визуальный контроль траектории движения инструмента. Проверка программ оператором. Непосредственная обработка детали на станке.
"Подготовка и контроль управляюих программ для станков с ЧПУ токарной группы "
1. Тематическое содержание курса
Тема 1. Введение. Токарно-фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ модели INDEX ABC. Назначение и область использования станка. Основные узлы и технические характеристики станка. Режимы резания.
Тема 2. Основы геометрического моделирования в среде Pro ENGINEER . Построение геометрической модели, используя элемент Эскизирование. Создание твердого тела, формирующего типовую деталь для токарной обработки.
Тема 3. Разработка управляющих программ. Проектирование заготовки. Расчет технологических параметров производства. Создание таблицы инструментов. Построение траектории обработки. Получение управляющей программы.
Тема 4. Генерирование управляющих программ с помощью постпроцессора, используя встроенное приложение GPost . Основные функции. Выбор постпроцессора.
Тема 5. Основы ручного программирования SINUMERIC . Управление файлами. Работа с таблицами инструментов. Данные инструмента. Коррекция инструмента. Синхронизация инструментальых головок.
Тема 6. Ручное программирование контуров используя стандартные циклы. Токарные циклы. Циклы сверления. Функции траектории. Программирование контуров. Работа с применением циклов.
Тема 7. Ручное программирование контуров в кодах ISO . Основные функции. Вспомогательные функции. Формат кадра. Программирование контуров.
Тема 8. Визуальный контроль траектории движения инструмента используя вертуальную машину. Принцип работы, основные функции. Проверка программ оператором.
Тема 9. Обучение работе на оборудовании. Составление управляющих программ. Работа на оборудовании. Непосредственная обработка детали на станке.
Токарная обработка.
Токарный многоцелевой станок фирмы INDEX модели АВС предназначен для обработки широкой номенклатуры деталей тел вращения сравнительно простых геометрических форм, как на автомате (прутковый вариант заготовки), так и как на станке с ЧПУ для деталей сложной геометрической формы (обработка индивидуальных заготовок). Таким образом, станок INDEX модели АВС объединил преимущества автомата для обработки прутков с кулачковым управлением и универсального токарного станка с ЧПУ.
Необходимость совмещения на одном станке двух принципов обработки деталей определяется развивающейся в настоящее время технологии обработки мелких деталей, высокая эффективность обработки которых достигается использованием принципа продольного точения с подающей цангой.
Автоматы с подающей цангой могут работать с прутками диаметром до 22 мм. Большинство таких станков управляются от ЧПУ. Практически всегда станок комплектуется специальным устройством, автоматически подающим пруток в зону обработки через цанговый патрон.
Расширенные технологические возможности станка обеспечиваются широкой номенклатурой режущего инструмента и соответствующее этому количество инструментальных головок. Наличие, например, на станке 19 инструментов обеспечивает полную обработку подавляющей номенклатуры деталей изготавливаемых из прутка.
Для рассматриваемого варианта станка сегодня комплект режущего инструмента представляет собой оптимизированный набор, обеспечивающего следующие операции обработки деталей: токарные, резьбовые, отрезные, канавочные, а также расточные.. В этих инструментах используются все преимущества современных твердосплавных материалов с износостойкими покрытиями и сменных пластин, которые полностью используют возможности станка.
Требования к инструменту для мелкоразмерной обработки несколько отличаются от обычных требований. Эти требования должны обеспечивать следующие особенности мелкоразмерной обработки: более высокую точность и качество обработки; возможность обработки любых материалов; более внимательный контроль над процессом образования стружки; производить обработку с высокой производительностью.
Рис. 1 . Разновидности многогранных пластин, рекомендуемые к использованию мелкоразмерной обработки: 1 – для отрезки и обточки канавок; 2 – для нарезания резьбы; 3 – для отрезки труб и деталей небольшого диаметра; 4 – для наружного точения; 5 – для растачивания внутренних диаметров; 6 – для отрезки, обработки канавок, нарезания резьбы; 7 – обработка канавок; 8 – наружная резьба; 9 – наружное точение; 10 – внутренняя резьба; 11 – для внутреннего точения, обработки канавок и нарезания резьбы
Компоновка и основные узлы станка
Основание станка представляет собой сварную стальную конструкцию, на которой установлена наклонная станина с двумя независимыми револьверными головками. Такая конструкция обладает хорошей демпфирующей способностью, а также создает оптимальные условия для выполнения точной обработки, поскольку структура несущей части станка обладает высокой устойчивостью к изгибу и кручению, возникающим в результате процесса резания.
Все линейные перемещения по координатам происходят по направляющим качения, которые изготовлены с высокой точностью и обладают особой чувствительностью к малым перемещениям. Соединения с силовым замыканием между шпиндельной коробкой и станиной, а также предохранительные муфты на всех шариковых ходовых винтах защищают работоспособность станка от возможных непредвиденных столкновений и иных нестандартных ситуаций.
Благоприятные термодинамические условия работы станка обеспечиваются симметричной конструкцией шпиндельной коробки и контролем изменяющейся в процессе резания температуры, а также перпендикулярным расположением шпиндельной коробки к инструментальной плоскости.
Основные преимущества станка следующие:
Компактная конструкция станка, занимающая сравнительно небольшую площадь;
Сокращение штучного времени за счет обработки заготовки с двух сторон и с использованием до 3-х инструментов, работающих одновременно;
Возможность работы приводных (вращающихся) инструментов на всех суппортах станка;
Возможность обработки стальных многогранных прутков;
Удобное и доступное для наладки рабочее пространство станка.
На рис. 2 показаны основные узлы, входящие в состав станка,. Для наглядности станок представлен в виде открытом от защитных устройств и внешнего ограждения.
Рис.2 . Узлы токарного многоцелевого станка с ЧПУ Index серии ABC: 1 – основание; 2 – второй револьверный суппорт; 3 – мотор-шпиндель; 4 – главный привод; 5 – суппорт для обработки тыльной стороны детали; 6 – первый револьверный суппорт; 7 – наклонная станина; 8 – привод подачи
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.
.Скорость резания