Разработка маршрутной технологии
Проектирование технологического процесса (ТП) обработки детали на станках с ЧПУ существенно отличается от разработки его на станках с ручным управлением (РУ). Наиболее важной особенностью проектирования разработки на станках с ЧПУ является интеграция операций. Для станков с РУ, как известно, доминирует принцип дифференциации операций.
При использовании станков с ЧПУ значительно возрастает сложность и трудоемкость проектирования технологии. Появляются принципиально новые элементы техпроцесса: УП, схема движения инструментов, карта раскладки инструмента в магазине, карта настройки инструмента на станке и вне станка, расчетно-технологическая карта (РТК), операционная расчетная карта, карта программирования и др.
Технологический процесс обработке на станке с ЧПУ, в отличии от традиционного технологического процесса, требует большей детализации при решении технологических задач и учета специфики представления информации. Структурно технологический процесс также делится на операции, элементами которых являются установы, позиции, технологический и вспомогательный переходы, рабочие и вспомогательные ходы.
Детализация технологического процесса для оборудования с ЧПУ приводит к необходимости разделения всех рабочих и вспомогательных ходов на шаги. Каждый из шагов представляет собой перемещение инструмента на отдельном участке траектории.
Простейшими составляющими процесса обработки являются элементарные перемещения и технологические команды, отрабатываемые УЧПУ.
Проектирование технологического процесса связано с решением трех специфических задач:
1. Разработка наиболее экономичной последовательности изготовления элементов детали и подготовка УП. Такая разработка может быть выполнена двумя методами: методом моделирования процесса обработки с учетом опыта высококвалифицированных рабочих станочников, а также расчетно- аналитическим методом.
2. Размерная увязка траектории движения инструмента с системой координат станка и положением заготовки. От рационального решения этой задачи зависит равномерность распределения припуска и достижение заданной точности изготовления деталей.
3. Рациональная ориентация заготовки на столе станка. От решения этой задачи зависит обеспечение высокой производительности станка и безопасность рабочего при смене детали.
В общем случае проектирование технологических процессов (ТП) для станков с ЧПУ можно разделить на три стадии:
- разработку маршрута изготовления детали;
- разработку операционного технологического процесса (ТП);
- подготовку управляющей программы (УП).
Каждая стадия содержит несколько этапов проектирования. Создание УП для станков с ЧПУ в условиях автоматизированного производства является важнейшей задачей всей системы ТПП. Документация, разработанная на первой стадии, является исходной для выполнения работ на второй и третьей стадиях.
Маршрут обработки детали на станке с ЧПУ в общем случае оп-ределяется последовательностью обработки, увязанной с оборудованием и с комплексом технологической оснастки.
Последовательность обработки детали на станке с ЧПУ зависит от формы и размеров заготовки, от формы, вида и размеров базовых поверхностей, а также от требований, предъявляемых к операциям, намеченным в общем ТП для осуществления на станках с ЧПУ. Должен быть максимально использован опыт обработки аналогичных деталей на обычных станках.
Прежде всего должен быть решен вопрос о количестве установов (положений) деталей на столе или в шпинделе станка, необходимых для полной ее обработки.
Первый установ, как правило, выбирают из условия наиболее удобного базирования заготовки по "черновым" или заранее подготовленным "чистовым" базам.
Второй и последующие установы должны предусматривать использование обработанных при предыдущих установах чистых поверхностей в качестве технологических баз для промежуточной и финишной обработки.
Конечной задачей является поиск схемы, обеспечивающей наиболее полную обработку детали со всех сторон с наименьшим количеством установов и требуемой при этом оснастки.
При выборе последовательности операций следует учитывать необходимость совмещения конструкторской и технологической баз и получение технологических баз. В условиях автоматизированного производства операция по подготовке баз и удалению части припуска выполняется, как правило, на одноинструментальных станках с ЧПУ, обладающих повышенной жесткостью и сравнительно невысокой точностью.
В процессе разработки схемы последовательности обработки детали выполняют эскизное проектирование приспособления для базирования и закрепления заготовки на каждом установе. При необходимости составляется техническое задание (ТЗ) на проектирование оснастки.
После выяснения требуемого числа и последовательности установов заготовки задают последовательность обработки детали по зонам, обусловленным ее конструктивными особенностями (внутренний и наружный контуры, окна, приливы и пр.). В каждой зоне выделяют отдельные элементы (торец, внутренний контур, окна, отверстия), для которых устанавливают вид обработки (черновая, чистовая) и требуемые типоразмеры инструментов.
Отдельные элементы, обрабатываемые одним инструментом, группируются как внутри зоны, так и по всем зонам. Такое группирование позволяет выявить необходимое количество типоразмеров режущих инструментов для обработки всей детали и выяснить возможность обработки всех доступных зон на данном установе.
Последовательность обработки по зонам определяется конструкцией детали и заготовки. При установлении такой последовательности следует, где это возможно, придерживаться принципа, обеспечивающего максимальную жесткость детали на каждом участке обработки.
Так, обработку корпусной детали с ребрами целесообразно начинать с фрезерования торцов ребер и лишь после приступать к обработке контура детали, так как ребра при этом будут более жесткими. Целесообразно вначале обработать внешний контур, а потом - внутренний (окна, колодцы). Внутренний контур детали следует обрабатывать от центра к периферии.
На токарном станке, когда последовательность обработки частей (зон) детали ничем не обусловлена, обработку следует начинать с более жесткой части (большого диаметра) и заканчивать зоной малой жесткости. Получистовую и чистовую обработку, для которой требуется обычно несколько инструментов, целесообразно вести на станках, имеющих магазин инструментов.
При проектировании маршрута обработки детали на станке с ЧПУ широко используются типовые и групповые технологические процессы, а также опыт обработки данной детали на станках с ручным управлением. При этом преследуется цель максимально использовать оправдавшие себя технологические приемы, существующую оснастку и инструмент. Если деталь ранее не обрабатывалась, в качестве прототипа подбирается аналогичная из действующего производства или базы данных САПР ТП.
Маршрутная технология определяет, прежде всего, принципиальную схему ТП. На этом этапе выявляют типы станков с ЧПУ, которые требуются для обработки данной детали. Далее на стадии разработки маршрутного ТП детально рассматривают оборудование в целях выбора для каждой операции конкретной модели станка.
Детали типа тел вращения разбивают на две группы:
1) детали, подлежащие обработке на патронных токарных станках (зубчатые колеса, фланцы, кольца, сепараторы, втулки и т.д.);
2) детали, подлежащие обработке на центровых станках (ступенчатые валы, шпиндели, ходовые винты и т.д.).
Для обработки деталей первой подгруппы могут потребоваться несколько групп станков; это создает благоприятные условия для образования замкнутых участков из станков с ЧПУ. Детали этой подгруппы имеют много переходов и сложную конфигурацию, поэтому станки должны быть оснащены большим количеством инструментов. Если требуется дополнительная обработка деталей (сверление, фрезерование, шлифование), то применяют станки с ЧПУ других групп или токарные многоцелевые станки типа ТОЦ.
Что касается деталей второй подгруппы, то их черновую обработку целесообразно производить на одноинструментальных токарных станках с ЧПУ. Для получистовой, а в некоторых случаях и чистовой обработки ступенчатых валов и шпинделей рекомендуется многоинструментальные токарные станки с ЧПУ, имеющие инструментальную револьверную головку или магазин.
Доработка деталей типа валов или шпинделей (сверление несоосных отверстий, фрезерование шпоночных пазов и т. п.) чаще всего выполняется на универсальном оборудовании. Однако в последнее время наметилась тенденция выполнять операции сверления и фрезерования подобных деталей совместно с токарной обработкой. Для этих целей используют токарные многоцелевые станки типа ТОЦ.
Детали, требующие фрезерной обработки, прежде всего группируют по числу требуемых координат и габаритным размерам.
Плоскостные детали (планки, косынки, крышки, плиты, плоские кулачки и др.), имеющие пазы, окна, скосы, уступы, кривые поверхности, для которых может быть использован один инструмент, целесообразно обрабатывать на одноинструментальных фрезерных станках, а если на деталях одновременно имеются крепежные ступенчатые отверстия разного диаметра и разной глубины, то их целесообразно обрабатывать на многоинструментальных фрезерных станках. На этих станках можно также выполнять черновую, получистовую и чистовую расточку отверстий по 7-8-му квалитету.
Детали среднего литья (рычаги, вилки, кронштейны, средние корпусные детали) следует обрабатывать с максимальной концентрацией операций на станке. Первую операцию рекомендуется выполнять так, чтобы базовая плоскость и базовые отверстия обрабатывались с одного установа.
Обработку деталей, имеющих отверстия в пяти плоскостях, целесообразно разделить на две операции: 1) подготовку базы на вертикально-расточных или фрезерных станках; 2) обработку отверстий (в том числе крепежных) и плоскостей с четырех сторон на многоцелевых станках.
Для корпусных деталей коробчатой формы может потребоваться обработка по пяти-шести плоскостям. Для этого рекомендуется использовать станки с ЧПУ следующих типов: для черновой обработки - горизонтальные станки с ручной сменой инструмента; для получистовых операций (подготовки базовой плоскости и двух базовых отверстий, сверления всех крепежных отверстий) - вертикально-фрезерные с револьверной головкой; для чистовых операций (обработки трех плоскостей) - многоцелевые станки.
Черновую, получистовую и частично чистовую обработку корпусных деталей, у которых длина и ширина значительно превышает высоту (салазки, каретки и др.), рекомендуется выполнять на продольно-фрезерных станках с ЧПУ.
В данном случае процесс будет проходить в несколько этапов:
1. 005 Заготовительный
Заготовка - из проката.
2. 010 Фрезерно-центровальная
1. Фрезеровать торцы 1,2
Перечисленные требования и рекомендации по выбору оборудования не являются окончательными и абсолютными. На практике часто решающее значение имеют реальные условия производства, например, наличие и состояние того или иного оборудования и технологической оснастки.