«Типові технологічні рішення- основа економічності та надійності обробки на верстатах з чпк»



Скачати 170.44 Kb.
Дата конвертації16.04.2017
Розмір170.44 Kb.
Лекції № 3,4 (2 год)

Тема : «Типові технологічні рішення- основа економічності та надійності обробки на верстатах з ЧПК»

План

1. Типові технологічні рішення при фрезерній обробці

2. Типові технологічні рішення при токарній обробці

3. Типові технологічні рішення при обробці на багатоінструментальних верстатах


1) Особливості фрезерування



а) б)


Попутне фрезерування Зустрічне фрезерування
Фреза переміщується прямолінійно. При обробці кінцевою фрезою перший зуб інструменту знімає стружку перемінної товщини.

При попутному фрезеруванні зуб врізається на товщину рівну подачі на зуб і виходить на контакті з деталлю при нульовій товщині стружки.

При зустрічному фрезеруванні різання починається при нульовій товщині зрізу і закінчується при максимальній.

Врізання з нульової товщини є дуже несприятливим, ріжуча кромка інструмента не являється абсолютно гострою, вона також має деякий радіус заокруглення. В момент врізання кромка не може різати, метал пластично деформується. Відповідно зростає сила різання, нагрів оброблюваної поверхні і інтенсивність нагрівання інструмента. Всі ці складності дозволяють зробити висновок : що з точки зору врізання перевагу слід віддати попутному фрезеруванню, за виключенням випадку коли обробляється деталь має особливо несприятливу поверхню (окалина, раковина, відбілені ділянки і т.д.).

При попутному і зустрічному фрезеруванні змінюється сила, яка діє на деталь зі сторони інструменту. Будь-яка деталь має різну щільністьв різних напрямках, при виборі способу закріплення деталі на столі слід враховувати параметри сил різання.

Так,якщо деталь кріпиться до столу нижньою частиною, то при попутному фрезеруванні вона буде прижиматись до столу, а при зустрічному – відриватися від нього. Отже и закріплення в другому випадку повинно бути більш прочнішим. Але при попутному фрезеруванні сили різання співпадають з напрямком руху подачі столу, тому необхідно підвищити точність. В часності, обробка по типу «спіраль» зберігає незмінний вид фрезерування. При обробці по типу «строка» вид фрезерування змінюється при кожному проході.




    1. Обробка контурів і поверхонь

Вся різноманітність елементів деталей , що обробляються фрезеруванням, можна розділити на дві групи:



  • елементи, поверхні яких отримують проходом фрези вздовж контуру;

  • елементи, поверхні яких потребують багатопрохідної обробки заготовки.

В залежності від числа одночасно керуючих координат, розрізняють плоску та обємну обробку контурів і поверхонь деталей.

Плоска обробка – проведення робочих ходів в площині паралельній одній з координат площин.

Обємна обробка – ведеться одночасно по трьох і більше координатах.
Основні типи фрез:



  • кінцева циліндрична






  • кінцева сферична






  • кінцева шарова





- торцева



  • дискова

Буквами В, Ц і С позначені точки, для яких розраховується траєкторія інструменту :


вершина В – є розрахунковою точкою траєкторії, коли обробка ведеться

боковою або торцевою частиною фрези;

центр кола Ц – служить розрахунковою точкою при криволінійній обробці

зкругленою боковою частиною фрези;

точка С лежить на перетині осі інструмента з площиною, в якій задані розміри оброблюваного елемента деталі.

Для конічної фрези в якості розрахункової точки може використовуватись не тільки вершина В, то і також С.

При обробці фрезеруванням траєкторією інструмента являється траєкторія центру фрези, котра уявляє собою еквідистанту контура деталі.

Початковий відрізок траєкторії являється позиційним переходом по прямій лінії, що виводить інструмент в точку з якої починається ділянка врізання.

При обробці фрезеруванням контуру зовнішніми поверхнями рекомендується виконувати врізання фрези по дотичній:
Ділянка В /n являє шлях на якому швидкість холостого ходу Sx.x. падає (гальмує) до швидкості подачі врізання Sвр.. На ділянці В n відбувається врізання з подальшим скороченням подачі швидкості подачі до швидкості робочої величини Sр.x..
Шлях інструмента при врізанні в припуск на внутрішніх поверхнях оброблюваних контурів часто повинен виконуватись по криволінійній траєкторії. Такою траєкторією найбільш прийнятною кривою є ділянка кола радіусу, при якому шлях врізання приблизно рівний 3 -4 t.


При обробці зовнішнього контуру деталей можуть зустрічатись прямі та гострі кути , коли в точці контакту інструмента (фрези) з оброблюваною поверхнею швидкість контурної подачі різко зменшується, досягаючи нульового значення , а потім так же різко починає зростати, знову доходячи до додатної величини. Фактична траєкторія обводу прямокутних і гострих кутів перетворюється в дугоподібну, що призводить не лише до ускладнення програмування і збільшення його об’єму, але і до накопиченя цих ділянок поверхонь.


Для усунення цього траєкторію обводу треба проектувати так, щоб точки А та Б, в яких рух змінюється на протилежний, знаходились за межами припуску – на деякому віддаленні, а траєкторія інструменту в цих межах складалась з прямих ліній.

Операції обробки на фрезерних верстатах з ЧПК включають технологічні переходи, що виконуються не лише фрезами різного типу, але і нішими інструментами, характерними для обробки отворів – сверлами, зенкерами розвертками і т.д.

Послідовність переходів визначається , враховуючи необхідність обмеження потрібної точності обробки і скорочення тривалості допоміжних переходів.

Операції фрезерування, як правило, починаються з чорнової обробки внутрішніх і зовнішніх поверхонь великої протяжності, а потім проводять чистову обробку цих поверхонь. Далі обробляються більші і потім менші отвори.

Для програмування технологічних переходів фрезерування застосовуються типові схеми обробки контурів площин і поверхонь.

Схеми обробки контурів
Контури обробляються восновному кінцевими фрезами. Траєкторія переміщення інструменту складається з ділянок підводу фрези до оброблюваної поверхні (включаючи врізання), проходу вздовж оброблюваного контуру і отвору від оброблюваної поверхні.
Ділянці врізання слід приділяти особливу увагу, так як на ній відбувається навантаження інструменту силою різання. Ця ділянка при чистовій обробці повинна бути побудована таким чином, щоб сили різання на ньому зростали і плавно наближались по величині і направленню до сили, що діє на робочій ділянці обробки профілю, що забезпечується вводом параметру в зону різання по дотичній до оброблюваного контуру.

При чорновій обробці врізання зазвичай проводять по нормалі до контуру.

Аналогічно будують ділянку виходу фрези з зони різання.

Траєкторія переміщення інструменту при обході контуру може мати ділянки з різкою зміною напрямку руху, що викликає викривлення контуру внаслідок пружніх деформацій інструменту в процесі різання і динамічних погрішностей привода подач верстата. Накопичення контуру можна нахилити або зменшити шляхом зниження швидкості подачі, зменшення припуску на обробку, використання різного виду інструменту або зміну його траєкторії. Ці прийоми можуть примінятись в різноманітних поєднаннях.




Чорнова обробка зовнішнього Чорнова обробка внутрішнього

контуру контуру




Чистова обробка зовнішнього Чистова обробка внутрішнього

контуру кінцевою фрезою контуру кінцевою фрезою



Чистова обробка внутрішнього Чистова обробка прямокутного

контуру кінцевою фрезою контуру торцевою фрезою


Схеми обробки плоских поверхонь


Обробка плоских поверхонь (площин) проводиться переважно кінцевими і торцевими фрезами . В залежності від розташування оброблюваних площин відносно межуючи з ними інших елементів деталі поділяються:

  • відкриті площини;

  • напіввідкриті площини;

  • закриті площини;

Межа відкритої площини не є перешкодою для вводу і виводу інструменту на вихідну ділянку.

Напіввідкрита площина має межу, на одній з ділянок на якій можна вводити і виводити інструмент на рівні площини.

Закрита площина обмежена зі всіх сторін стінками, які дозволяють вводити інструмент в зону різання лише зверху або врізанням, або ж в зараня підготовленому отворі.


Обробка відкритих площин ведеться Обробка стрічками в прямому

в прямому і зворотньому напрямках напрямку по схемі «петля» при

по схемі «зигзаг» при чорновому чистовому фрезеруванні відк-

фрезеруванні ритих площин

Обробка напіввідкритої площини Обробка закритої площини

по схемі «стрічка» по схемі «виток»

Відстань між проходом приймають рівною 0,6-0,8 Dф.

Для обробки закритої площини , обмеженою колом, найкращою траєкторією, яка забезпечує рівномірне знімання припуску, є Архімедові спіраль . В полярних координатах ρ та φ це спіраль виражається рівнянням , де - це коефіцієнт, що визначає крок спіралі.

Така траєкторія може бути отримана на верстаті з поворотним столом, або суміщення центру оправки та осі повороту столу і надати рівномірного руху – повороти столу і поступальний рух інструменту. Це в більшості випадків неприйнятно, так як доторкаються спіралі. Апроксимація спіралі зведена до трудомістких робіт, призводить до великого числа кадрів КП і найголовніше – зводить на нівець важливу перевагу спіралі – її «гладкость», що характеризується непродуктивністю не повної функції, але і її першої похідної.

На верстатах з лінійно-круговою нейтралізацією чітко вести обробку закритої площини по спіралі, що утворилась сполученими дугами кіл, які , так само як і архімедова спіраль, задовольняє умовно неперервність першої похідної.

Спіралі з сполучених дуг кіл будують з двома і чотирьма полосами.

Двохстрічкова спіраль з’являється по сполученні дуг на півкіл, центр яких почергово знаходиться в стрічках А та В. Стрічка А знаходиться в центрі кола радіусом RК, що обмежує закриту площину. Відстань між стрічками А та В рівна половині кроку спіралі. Спіраль починається в центрі кола радіусом RК , співвісно з яким свердлять отвір з діаметром 0,6-0,8 Dф. при умові сполучення спіралі з колом радіусом RЭ еквідістантний до кола радіусом RК : , де а – вибирається з умови RЭ/(0,6 Dф) ≥ а ≥ RЭ/(0,8 Dф) і менше його значення в цих межах округлюють до більшого цілого числа.


В показаному способі спіраль утворена дугами на півкіл радіусом R1 та Rз з центром в стрічці В і дугою напівкола радіусом R2 з центром в стрічці А.

Повна траекторія фрези при обробці закритої площини , обмеженої колом радіусом RК складається з наступних частин:

- ділянки вводу фрези в зону різання (1-2), двухполосної спіралі (2-3-4-5), кола радіусом RЭ (5-6-7), ділянку відводу фрези від обмежуючого кола радіусом RК по з’єднанню з колом радіусом RЗ дуги кола радусом RВ (7-8) і ділянку відводу фрези в вихідну точку (8-1).

Чотирьохполосна спіраль утворюється з спряжених четвертинок кіл з центром в полосах А,В,С,Д. Полоса розміщується в вершинах квадрата зі сторони рівної ¼ кроку спіралі. Квадрат полос будують так, щоб одна з його вершин (полоса А) співпала з центром кола радіусом RК, а сторони квадрата були паралельні вісям цього кола.Крок спіралі обирається так само, як і при побудові двохполосної спіралі.Чотирьохполосна спіраль більш зручна для програмування оскільки кожна з утворених її кіл розташована в межах одного квадрата.




2.1 ПОСЛІДОВНІСТЬ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ
Деталі типу тіл обертання можна розділити на диски (L < 2.5D); втулки, пальці (2.5D < L < 10D); вали (L >10D); мілкі кріпильні деталі та ін. Деталі кожної з групи в залежності від технології підрозділяють на деталі, що потребують лише зовнішньої обробки; деталі що потребують лише внутрішньої обробки; деталі що потребують зовнішньої та внутрішньої обробки.

Число і послідовність технологічних переходів визначають за умови прийнятого виду вихідної заготовки, взаємного розташування оброблюваних поверхонь і вимоги до точності готових деталей з урахуванням номенклатури ріжучого інструменту і умови видалення стружки.

Поверхні, кінцева обробка яких може виконуватись прохідними або розточними контурними різцями, відносяться до основних. Поверхні, для формоутворення яких потрібно ріжучий інструмент, відмінний від контурного різця , відноситься до додаткових. До основних форм поверхонь відносять: торцеві, конічні і циліндричні поверхні, а також поверхні з криволінійним профілем і неглибокі канвки і виточки (до 1 мм), які можна виточити різцями з допоміжним кутом в плані φ = 27÷ 30˚.

З ціллю єдиного підходу до складання поперехідної технології всі заготовки, що обробляються на токарних верстатах з ЧПК, згідно методики ЄННМСа, можна розділити на чотири основних групи:

1) ті що не мають додаткових ворм поверхонь;

2) ті що мають додаткові форми поверхонь і потребують лише чистової обробки;

3) ті що мають додаткові форми поверхонь і потребують чистової і чорнової обробки;

4) ті що мають додаткові форми поверхонь, потребують чорнової і чистової обробки, а також додаткових форм поверхонь , що потребують лише чистову обробку.

В загальному випадку обробці деталей типу тіл обертання виконуються за два установи: А- чорнова та чистова обробка з одного боку ; Б – чорнова та чистова обробка з іншого боку.

В окремих випадках потрібно застосувати три установа: А- чорнова та чистова обробка з одного боку ; Б – чорнова та чистова обробка з іншого боку, В – чистова обробка зі сторони яка оброблялась перша.

Не дивлячись на різноманітність форм оброблюваних поверхонь, може бути встановлена загальна схема обробки заготовок на токарному верстаті з ЧПК:


  1. Центрування (або свердло менше 20 мм);

  2. Свердління;

  3. Підрізання торця;

  4. Чорнова обробка основних форм поверхонь;

  5. Чорнова обробка допоміжних форм поверхонь;

  6. Чорнова обробка цих же допоміжних форм поверхонь (так як вона може виконуватись, як правило, тим же інструментом шо і чорнова обробка);

  7. Чистова обробка додаткових форм поверхонь, що не потребують чорнової обробки;

  8. Чистова обробка основних форм поверхонь;

При обробці заготовки, що встановлена в центрах, перші три операції слід виключити. У випадку обробки заготовки, що встановлена в патроні, необхідно дотримуватись наступний порядок при роботі свердлом:

а) перед свердлінням свердлам діаметром менше 20 мм в наслідок малої жорсткості свердла і можливості його відходу отвір центрується центровкою або сверлом великого діаметру.

б) спочатку виконується свердління свердлом більшого, а потім меншого діаметра;

в) ведеться обробка свердлом діаметром більше 20 мм.

Типову схему складають в залежності від конструкції деталі, ємності інструментальної обробки та ін.

Слід зазначити, що в загальному випадку операція свердління отворів на токарних верстатах з ЧПК не є ефективною, тому , по можливості її потрібно уникати.

Як вже було сказано вище, токарну операцію зазвичай починають з чорнової обробки, яка містить декілька прямолінійних чорнових проходів. Проходи виконують вздовж осі деталі, перпендикулярно до осі або ж під кутом до неї. Перший прохід передбачає видалення з поверхні поковки або виливка окалини і неправильні погрішності форми деталі. Послідуючі чорнові проходи мають, як правило, постійну глибину різання. Якщо припуск для послідующих чорнових проходів виявився невеликим, то слід дещо збільшити припуск попередніх чорнових проходів або видалити частину що залишилась при чистовій обробці. Таким чином, можна уникнути зайвого проходу.

Після кожного проходу відвід інструмента здійснюється одним з трьох способів (рис 1) : а) – перпендикулярно до осі деталі; б) – під кутом до осі деталі; в) – паралельно профілю.



а) б)



в)

Рисунок 1

Профіль заготовки після чорнової обробки не співпадає з профілем з профілем готової деталі (менше число елементів, більш проста форма елементів).

На рис. 2 профіль деталі виконують по важкій табульованій кривій. При чорновому проході його точне відтворення не потребується відповідна ділянка чорнового контуру окреслена відрізком прямої і дугами кола. Якщо припуск невеликий, чорнова обробка може бути відсутня.


Рисунок 2


2.2 Типові технологічні рішення при токарній обробці
Обробка тіл обертання

Деталі що обробляються на верстатах з ЧПК токарної групи , поділяються на ступінчасті та криволінійні. Ступінчасті деталі утворені циліндричними і торцевими поверхнями , на яких можуть бути канавки, фаски, скруглення, різьба.

Профіль криволінійних деталей складається з відрізків прямих і дуг кіл. Належність деталі до того чи іншого різновиду визначається особливістю обробки окремих її елементів.

На токарних верстатах використовуються різці для зовнішньої, торцевої і внутрішньої обробки поверхонь деталей, проточки канавок, нарізання різі, а також інструмент для обробки отворів – центрові свердла і т.п.

Основні форми різців:


а) б) в) г) д)

е) ж) з)
а) – прохідний підрізний; б) – прохідний упорний; в), г) – контурний ; д) – галтельний; е) - різьбовий; ж),з) – канавочний.

Програмуючою точкою руху різця служить або вершина В, або центр кола при вершині Ц. Вершиною прохідного підрізного різця при повздовжній обробці служить точка В1, а при підрізання торця – В2.

Повна токарна обробка деталі виконується за один або декілька установів, для кожного з яких складається окрема КП.

В тих випадках, коли число інструментів, яке вибране у відповідності з загальною типовою послідовністю переходів, перевищую число позицій різцетримача або магазину інструментів, то , якщо дозволяє потрібна точність, можуть бути виконані одним інструментом чорнове і чистове обточування, чорнове і чистове розточування, а також прорізання різноманітних канавок.


Послідовність переходів
Оброблювану область, закладену між контурами деталі та заготовки, розділяють на зони у відповідністю з вибраною операційною технологією. Кожна зона обмежена замкнутим контуром, що складається з основних і допоміжних ділянок . Основна ділянка контура зони являється границею траєкторії інструмента при обробці зони. Основной участок контура на відміну від допоміжного участку залишається після обробки данної зони.

Зони обробки можна розділити на два види: зони виборки масивів матеріалу та зони контурної обробки.

Зони виборки ділять відкриті,напіввідкриті та закриті. Основна ділянка контура відкритої зони виборки обмежує її з одного боку, а напіввідкритої та закритої зон – відповідно з двох та трьох сторін. Часним випадками закритих зон є зони проточування канавок.

Контурні зони складаються з припуску на напівчистому та чистову обрбку поверхонь. Умовно до контурних зон можна віднести і зони обробки гвинтових поверхонь.

Приклади розділення оброблюваної області закритої (1), напіввідкритої (2), закритої (3) і контурні (4) зони приведені на рис. 3


Рисунок 3


Для обробки зон виборки застосовують типові схеми «петля», «зигзаг», «»виток» і «спуск».

На рисунку 2 показано принципи побудови траєкторії інструментів по цим схемам для відкритих, напіввідкритих та відкритих зон виборки.

Схему «петля» приміняють при побудові траєкторії проходних та ін. різців, що працюють в одному напрямку, частіше за других, оскільки конструкція більшості різців розрахована на односторонню обробку.

Схеми «зигзаг» і «виток» застосовують для обробки восновному закритих зон виборки галтель ними та другими різцями, що дозволяють різати в прямому та зворотньому напрямках. Схема «зигзаг» передбачає закінчення поточного проходу в місці початку наступного, схема «виток» - проведення поточного проходу до основної ділянки контура і після відводу від оброблюваної поверхні – повернення інструменту на прискореному ході до місця початку наступного проходу. Ці дві схеми слід прийняти сумісно , перевіряючи на кожному проході недохід різця до основної ділянки контура.

Схема «спуск» реалізується при проточуванні прорізними канавочнимим різцями глибоких впадин та інших ділянок оброблюваної області, недоступних для обробки більш продуктивним інструментом, наприклад, прохідними різцями. На рис. 4 приведені схеми обробки: а – простої прямокутної канавки; б – канавки з фасками; в – канавки з заокругленям канавочним різцем, ширина якого рівна ширині канавки, а на рис 4г – схема багато прохідної проточки канавки різцем, більш вужчим, ніж оброблювана канавка.

Рисунок 2



а б в

Г

Рисунок 4


При нарізанні кріпильних та ходових різьб та інших гвинтових поверхонь (див. рис. 5) відбувається синхронізація лінійної інтерполяції руху подачі з обертанням шпинделя за допомогою встановленого на ньому датчику положення.

Принципово на верстатах з ЧПК можуть бути реалізовані різноманітні схеми переміщення інструмента для нарізання різі однозаходних та багатозаходних, циліндричних та конічних, гвинтів різного профілю з постійним або інтерполяцію по заданому закону кроком.



а) б) в)
г) д) е)
Рисунок 5

3) Типові технологічні рішення при обробці на багато інструментальних верстатах


Поява верстатів з ЧПК не призвело до створення нових методів обробки, тому на цих верстатах використовуються відомі методи обробки. Тому технологічні процеси обробки на верстатах з ЧПК не мають принципових відмінностей від обробки на інших верстатах. Однак особливості верстатів з ЧПК потребують внесення деяких змін в традиційну послідовність обробки таких поверхонь деталей, як наприклад, отвір.

На верстатах з ЧПК, в часності оброблююючих центрах, неприйнятно направлення свердл за допомогою кондукторних втулок. Тому перед свердлінням необхідно виконати центрування короткими центровими свердлами. Причому слід центрового свердла , що залишилися після обробки отвору, може бути використаний для направлення мітчика, що видаляє необхідність цикування фаски.

З метою зменшення похибки положення осі отвору перший прохід при обробці литих отворів слід виконати розточуванням різцем. Нерівномірний припуск викликає увід інструмента. Якщо виконати перший прохід зенкером, то в силу недостатньої жорсткості тіла зенкера відбудеться значний увід осі отвору відносно потрібної координати.

Послідуюча обробка отворів багатолезвійним інструментом мало виправить похибку положення осі отвору. Тому перевагою обробки литого отвору є розточування.

При цьому копіюється неточність форми отвору, але увід осі значно менше.

На верстатах з ЧПК може бути застосована обробка литих отворів великого діаметру фрезеруванням кінцевими фрезами. Обробка продуктивна, підвищує точність положення осі отвору. Кінцева обробка отвору виконується розточуванням різцем.



При обробці корпусних деталей часто виникає необхідність послідовної обробки декількох груп декількох отворів, розташованих на різних сторонах деталі. Послідовність обробки таких деталей може мати декілька варіантів:

  1. Обробка кожного отвору виконується повністю по всім переходам. Після повної обробки одного отвору починається обробка наступного і т.д.

  2. Одним інструментом послідовно виконується обробка всіх отворів даної групи, розташованих на одній стороні деталі, потім після повороту деталі, цим же інструментом обробляються отвори цієї ж групи, розташовані на іншій стороні і т. д. Потім виконується другий перехід і т. д.

  3. Одним інструментом виконується обробка всіх отворів розташованих на одній стороні деталі. Потім виконується другий перехід і т. д. до повної обробки всіх отворів розташованих на одній стороні деталі.

Можливі і інші варіанти послідовної обробки отворів. Вибори варіанту вибираються мінімальною трудоємністтю процесу обробки. Однак слід врахувати, що зміна інструмента і поворот столу є більш важкими операціями і тому слід обмежити число змін інструменту і поворотів столу.

Визначення послідовності обробки поверхонь повинно закінчитись оформленням відповідних документів, в яких буде вказано послідовність переходів, необхідних для отримання заданого розміру і форми деталі. Така таблиця може бути корисною для підбору необхідної кількості інструментів і його налаштування.


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка