3. Методические указания по выполнению контрольной работы
Перед началом работы над КР нужно ознакомится со следующими терминами и понятиями, используемыми при ЧПУ металлорежущим оборудованием:
– абсолютный и относительный способы отсчета координат;
– центр инструмента;
– эквидистанта обрабатываемого контура детали;
– система координат детали (абсолютная система координат программы);
– исходная точка станка (нульУП);
– опорная точка траектории движения инструмента;
– буквенно-цифровой код ИСО-7бит;
– формат кадра УП;
– подготовительная и вспомогательная функции УП;
– круговая и линейная интерполяция.
При работе над КР учтите также приведенные ниже рекомендации. После выполнения чертежа детали определите, какие поверхности требуется обработать и каковы требования к качеству их обработки (по знакам шероховатости), какова должна быть точность обработки (по квалитетам размеров). На основе этого анализа ВЫБЕРИТЕ СХЕМУ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВКИ ЗА ОДИН УСТАНОВ (с учетом технологических возможностей станков с ЧПУ). Затем изобразите на чертеже схему установки заготовки в приспособлении. При этом нужно решить вопрос о размещении элементов базирования и закрепления, так, чтобы они не препятствовали подходу инструментов к обрабатываемым поверхностям заготовки.
Выбирая станок с ЧПУ, следует отдавать предпочтение обрабатывающим центрам (ОЦ), на которых можно выполнять с одного установа фрезерные, расточные и сверлильные работы. Рекомендуется, в первую очередь, выбирать станок с ЧПУ непосредственно на производстве. С особенностями программирования обработки на этом станке можно ознакомиться по его паспорту или руководству по программированию. В задании на КР в таком случае приводится формат УП для выбранного станка. При невозможности непосредственного знакомства с оборудованием можно воспользоваться литературными источниками, Интернетом, в которых описаны устройство, работа и технические характеристики станков с ЧПУ разных типов, в том числе ОЦ. Если в источнике для выбранного станка не приведён формат УП, то следует использовать следующий формат:
% N04 G02 X+043 Y+043 Z+043 I+043 J+043 K+043 U+043 D02 F04 S05 T03 H04 M02 L4 LF
Он может отличаться от формата УП для УЧПУ выбранного станка, но с учётом того, что КР имеет только учебное назначение, это несоответствие можно допустить.
Выбор модели станка должен производиться с учётом формы, размеров детали и габаритов стола станка. Для деталей, приведенных в приложении 1, наиболее подходят станки с вертикальным расположением шпинделя. Информация о размерах стола входит в обозначение моделей фрезерных станков с ЧПУ и некоторых ОЦ. Например, ОЦ модели ИР-500ПМФЧ имеет стол с габаритами 500х500мм. После выбора модели станка изучите его устройство, конструктивные особенности, возможности УЧПУ и особенности программирования обработки.
Разработку операции обработки на выбранном станке рекомендуется начать с ознакомления с типовыми схемами обработки на станках с ЧПУ элементов заданной детали (плоскости, выемки, "паза, отверстия и т.д.), с рекомендациями по выбору последовательности переходов. После этого установите последовательность переходов и выберите инструмент для обработки заданной детали. Под переходом понимают ту часть операции, при которой во время обработки остаётся неизменным инструмент и режимы резания. При выборе методов обработки, последовательности переходов и инструмента нужно стремиться к минимизации времени обработки за счёт уменьшения величины вспомогательных и рабочих перемещений инструментов и применения оптимальных режимов резания.
При выборе инструмента следует стремиться к ограничению его номенклатуры за счёт обработки разных поверхностей одним и тем же инструментом с учётом возможностей СЧПУ. Например, концевой фрезой можно выполнить не только элементы детали с прямолинейными поверхностями, но и цилиндрические отверстия большого диаметра и радиусные выемки (при использовании функций круговой интерполяции G02 или G03). Круговое фрезерование, кроме того, обеспечивает повышение производительности обработки, по сравнению с другими видами обработки отверстий. Для повышения производительности обработки предусмотрите также применение инструментов с высококачественными инструментальными материалами (например, фрезы с многогранными, неперетачиваемыми, твердосплавными пластинами). Исключите также применение специального (нестандартного) инструмента, так как станки с ЧПУ используют, в основном, в мелко- и среднесерийном производстве. При выборе инструмента используйте источники или каталоги современных металлорежущих инструментов. Сведения о выбранном инструменте занесите в КИ.
После выбора инструмента переходите к выбору режимов резания. Глубины резания выбирайте, основываясь на описании заготовки. При выборе подач и скоростей резания используйте таблицы, приведенные в [13, 6; 8; 15] или по каталогам. Расчёты частот вращения шпинделя выполните с точностью до 1 об/мин, так как все современные станки с ЧПУ имеют бесступенчато регулируемые приводы главного движения. При заполнении ОК учтите, что в столбце подач должна быть указана подача в мм/мин. При указании подачи в мм/об (например, при сверлении) необходимо в УП записать функцию G95.
Следующий этап работы над КР выполнение КТ. При выборе проекций детали и их расположения учтите положение детали при обработке. Оно зависит от положения оси вращения шпинделя станка в пространстве. При вертикальном положении оси проекции следует располагать так, как показано на рис. 2, при горизонтальном – как на рис.3.
За исходную точку (0уп) обычно принимается точка, в которой находится центр инструмента сразу после установки последнего в шпиндель с помощью, например, автооператора (в ОЦ). Её положение зависит от конструкции станка. В КР разрешается располагать эту точку на произвольном расстоянии от детали, но с учетом увязки ее положения с положением реальной исходной точки станка и с учётом удобства установки и снятия детали.
Рис. 3. Расположение проекций детали при горизонтальном положении оси шпинделя
При выборе СКД учтите, что направления её осей должны совпадать с направлением осей системы координат станка. Поэтому перед нанесением СКД нужно ознакомиться с системой координат выбранного станка и учесть положение обрабатываемой детали на столе станка. Выбор положения осей и нуля СКД (0д) производите с учётом рекомендаций, приведённых в [1, 6, 16].
В СКД выполняется расчёт координат опорных точек траектории движения инструментов. Траектория любого инструмента должна начинаться и заканчиваться в исходной точке. Каждая траектория должна быть вычерчена в двух проекциях, строго в масштабе и отображать необходимое для полной обработки той или иной поверхности число проходов (параллельных строк) с последовательной нумерацией опорных точек. Число проходов и соответствующее им число и расположение опорных точек определяются с учётом конфигурации и размеров обрабатываемой поверхности и диаметра инструмента. Для устранения остаточных гребешков на обработанной поверхности необходимо обеспечить перекрытия смежных проходов.
При прокладывании траектории следует обеспечить плавный подход инструмента на рабочей подаче к поверхности обработки, врезание и выход его из контакта с обработанной поверхностью. Учтите также те изменения траектории, которые появляются при вводе в УП команды на коррекцию траектории и на снятие коррекции. Примеры можно найти в [1].
Нумерация опорных точек зависит от способа задания в УП движения центра инструмента по эквидистанте или по контуру детали. В первом случае нумеруются точки, лежащие на эквидистанте, во втором на контуре детали. Во втором случае так же, как и в первом, прочерчивается эквидистантная траектория движения центра инструмента, но без нумерации опорных точек. Нумеровать опорные точки можно по принципу последовательного нарастания номеров в пределах траектории одного инструмента и переходе от одной траектории к другой. При этом все опорные точки будут иметь разные номера. Совпадающим опорным точкам траекторий разных инструментов присваивается один номер (по первому инструменту). Второй способ нумерации связан с раздельным обозначением опорных точек каждой траектории. В эом случае к номеру опорной точки добавляется индекс-номер инструмента. При таком способе нумерации совпадающие точки траекторий могут иметь несколько номеров. Совпадающие номера можно записывать одним числом с несколькими индексами. При небольшом числе инструментов (до трех) и опорных точек вычерчивают одну КТ общую для всех инструментов. При большом числе инструментов и значительном количестве опорных точек следует вычерчивать КТ для каждого инструмента отдельно.
На основе КТ и ОК можно составить РТК. Используя КТ, рассчитайте координаты пронумерованных опорных точек. Эквидистантное программирование связано с расчётом координат опорных точек траектории центра инструмента. При этом сначала определяются координаты опорных точек контура детали, а затем координаты соответствующих опорных точек эквидистанты (по методикам, кратко изложенным в [1, 2, 6]). При неэквидистантном программировании определяют только координаты опорных точек контура детали. Их вычисляют с помощью уравнений, описывающих геометрические элементы контура, и соотношений элементов треугольников. Точность вычислений должна ограничиваться дискретностью задания перемещений конкретной системы ЧПУ. Примеры определения координат контура детали даны в [1, 6, 2, 13, 16].
После выполнения всех расчётов и заполнения РТК можно переходить к кодированию подготовленной информации в соответствии с форматом УП и к записи УП. Перед расшифровкой буквенных, знаковых и числовых символов формата УП просмотрите таблицы буквенно-цифрового кода ИСО-7бит и изучите правила записи форматов УП для различных систем ЧПУ [1, 6, 2, 11, 15, 9, 12, 16]. При отсутствии доступа к руководству по программированию выбранного станка можно составить УП на основе общих правил записи УП. рекомендаций и примеров УП для станков такого же типа, приведённых в учебной и справочной литературе [1, 19; 3, 21]. В [1, 11, 14, 16] приведены таблицы подготовительных (G) и вспомогательных (М) функций по ГОСТ 20999-83.
При составлении кадров УП необходимо стремится к минимизации их числа и длины. Этому способствует применение постоянных циклов (сверления, нарезания резьбы и др.) и подпрограмм, используемых при программировании обработки с повторяющимися ходами или повторяющихся элементов детали [1, 6, 2, 11, 14, 16]. Следует использовать также возможность задания с помощью системы ЧПУ движения инструмента (обычно концевой фрезы) по радиусной кривой при обработке отверстий большого диаметра (используются функции круговой интерполяции G02 или G03). Особенности программирования такой обработки рассмотрены в [1, 14, 16, 21].