На следующем слайде рассмотрим методики решения некоторых погрешностей, которые можно рассчитать и учесть в процессе обработки деталей

Здравствуйте уважаемый Председатель и члены Государственной Экзаменационной Комиссии.

Вашему вниманию представляется выпускная квалификационная работа на тему: «Разработка метрологического и информационного станка с ЧПУ»

ü В настоящее время развитие науки и техники, в области радиоэлектроники, лазерных технологий, компьютерной техники, микропроцессорного оборудования привели к миниатюризации изделий. В связи с этим возникает потребность в точности изготовления продукции, которая в свою очередь зависти от точности измерений. На современном производстве в области металлорежущего оборудования а конкретно на станках с ЧПУ, все чаще стали использовать датчики контроля, различные преобразователи, микропроцессорные системы, так как они помогают отслеживать, контролировать технологический процесс для того, чтобы добиться высокой точности при изготовлении продукции. Вопросами об измерениях, достижениях высокой точности средствах обеспечения и ее методах занимается наука метрология. Применением всех метрологических норм, методик выполнения, технических средств занимается такое направление как метрологическое обеспечение, которое в свою очередь имеет ряд задач:

ü Обеспечение единства измерений при разработке, производстве и испытаниях продукции.

ü Разработка и внедрение в производственный процесс методик выполнения измерений, гарантирующих необходимую точность измерений.

ü Организация и обеспечение метрологического обслуживания средств допускового контроля: учет, аттестация, поверка, калибровка, наладка.

ü Внедрение современных методов и средств измерений, автоматизированного контрольно-измерительного оборудования, измерительных систем.

ü Организация и выполнение особо точных измерений.

Но при миниатюризации, компактности оборудования возникают погрешности которые могут завесить от разных факторов

Станков с ЧПУ изночально были с ручным управлением, где рабочий пользуясь чертежем детали преобразовывал прочитанную им информацию и и приводил в движение органы управления станком и все детали при обработки делаются «на глаз», далее рассматривается станок уже с автоматическим управлением тут, часть работы выполняласб автоматически а часть оператором (замена режущего инструмента, наладка, ремонт). И последний станок с ЧПУ в котором все процессы выполняются в автоматическом режиме т.е. выбор режущего инструмента, его наладка, замена, все это оператор делает через систему ЧПУ.

Системы с ЧПУ имеют ряд разновидностей:

1) Системы типа NC (Numerical Control) - числовое программное управление, осуществляющее адресование команд, расчет некоторых элементов геометрии детали, интерполяцию промежуточных точек по опорным, реализацию типовых циклов по жестко заданным алгоритмам, реализованным аппаратным способом. Информация в систему ЧПУ типа NC вводится с управляющей программы кадрами (порциями)

2) Системы типа MNC (Memory NC) или SNC (Stored NC) – агрегатно-блочные системы ЧПУ типа NC, оснащенные дополнительным блоком оперативной памяти, позволяющим хранить информацию об управляющей программе. Программа в устройство ЧПУ вводится сразу, проверяется, а затем выдается для обработки кадрами.

3) Системы типа HNC (Hand NC) - с ручным заданием управляющей программы на пульте управления. Преимущество таких систем по сравнению с системами типа MNC - отсутствие необходимости со стороны оператора в использовании услуг технолога-программиста

4) Системы типа CNC (Computer NC) – системы управления со встроенными одной или несколькими микро ЭВМ (микропроцессорами) и с программной реализацией алгоритмов, которые записываются в постоянное запоминающее устройство при изготовлении устройства ЧПУ. Системы типа CNC имеют возможность формировать типовые циклы обработки применительно к различным технологическим задачам. Программно-математическое обеспечение для реализации этой возможности хранится в постоянно перепрограммируемом запоминающем устройстве. Системы CNC позволяют программировать логику работы электроавтоматики силового оборудования станка

5) Система DNC (Direct Numerical Control) – система, управляющая группой станков от одной ЭВМ, имеющая общую память для хранения программ, распределяемых по запросам от станков. Такие УЧПУ являются устройствами высшего ранга и служат для организации согласованной работы технологических объектов

Для того, чтобы контролировать качество обработки деталей возникает потребность в использовании систем контроля точности которые имеют ряд преимуществ:

ü Уменьшение времени простоя станка.

ü Автоматизацию крепления заготовки, ее выравнивания по отношению к осям станка путем и корректировки углового положения поворотной оси.

ü Отсутствие ошибок, связанных с неточными действиями оператора.

ü Снижение доли брака.

ü Повышение производительности и универсальность по отношению к объему серии обрабатываемых деталей.

ü Измерение детали в процессе ее изготовления, сопровождаемое автоматическим вводом необходимой коррекции.

ü Увеличение надежности полностью автоматизированной обработки деталей, не требующее вмешательства обслуживающего персонала.

В систему контроля входят контактные и лазерные датчики, которые позволяю производить наладку, выявлять поломки, корректировать режущий инструмент, измерять диаметр обрабатываемой детали и отслеживать точность ее изготовления.

Но даже с использование всего этого оборудования обнаруживаются погрешности, которые проявляются в связи со следующими факторами:

ü погрешности точности системы управления;

Точность системы управления – режим при котором система осуществляется управления одновременно несколькими осями. погрешность является незначительной, но проявляется в виде отклонений микрогеометрии, т.е. шероховатости

ü погрешности установки заготовки;

Погрешность установки определяется суммой погрешностей базирования и закрепления. Погрешность базирования возникает вследствие несовмещения установочной базы с измерительной.

При закреплении заготовок возможны ее смещения под действием зажимных сил. Смещение заготовки из положения определяемого установочными элементами приспособления, происходит вследствие деформаций отдельных звеньев цепи: заготовки, установочных элементов, корпуса приспособления.

ü погрешности наладки инструментов на размер;

При наладке инструмента на размер вне станка независимо от точности используемого прибора возникают погрешности. Эти отклонения определяются погрешностью самого прибора и погрешностью закрепления налаженного на размер инструмента. Такую погрешность компенсируют после пробного прохода

ü погрешности наладки станка на размер;

Погрешность наладки станка возникает вследствие того, что невозможно расположить рабочие элементы станка и инструменты точно в расчетное положение. Для обеспечения требуемой точности изготовления наладчик использует пробные ходы. Под регулировкой установочного размера понимают восстановление установочного размера, изменившегося вследствие размерного изнашивания инструментов или температурной деформации системы. Для того чтобы сократить количество подналадок на протяжении обработки партии деталей необходимо правильно выбрать установочный размер. Рекомендуется установочный размер выбирать таким образом, чтобы он отстоял от нижней или верхней границы поля допуска на 1/5 поля. Ближе к нижней границе следует налаживать инструменты при обработке наружных поверхностей, а ближе к верхней при обработке внутренних поверхностей

ü размерный износ режущего инструмента;

. В процессе обработки режущий инструмент подвержен изнашиванию, что в свою очередь влияет на погрешность обработки. Критерием износа является размер площадки износа по задней грани. Изнашивание инструмента вносит в первоначальную наладку систематическую погрешность т.е. действительный размер обработанной поверхности выходит за пределы поля допуска, через некоторый интервал времени, требуется подналадка.

ü погрешности тепловых деформацийинтенсивно в начальный период работы станка после чего величина деформации стабилизируется и не влияет на дальнейшую работу. Изменения протекающие в начальный период могут значительно повлиять на точность обработки, поэтому необходим прогрев станка до начала обработки деталей. Также следует избегать продолжительных остановок оборудования.

Тепло, выделяемое в зоне резания, способствует нагреву заготовки, особенно при многопроходной черновой обработке на высоких скоростях резания. При этом происходит ее деформация. Для того, чтобы получить высокую точность необходимо перед началом чистовой обработки обеспечить охлаждение заготовки.

На следующем слайде рассмотрим методики решения некоторых погрешностей, которые можно рассчитать и учесть в процессе обработки деталей.

Ø Погрешности, вызываемые размерным износом режущих инструментов

При износе резца по задней грани к концу обточки вала (фиг. 7) расстояние между образующей режущей кромкой резца и деталью изменится: оно возрастет на величину u, а первоначально установленный диаметр D₁ увеличится и будет равен D₂ = D₁+2u. Величину и называют размерным износом. В результате износа вал получится слегка коническим. Конусность будет повторяться при обработке каждой последующей детали, а диаметры их будут непрерывно возрастать. При растачивании диаметры отверстий вследствие размерного износа инструмента будут уменьшаться.