Особенности обработки деталей на многоцелевых станках с чпу

На многоцелевых (сверлильно-фрезерно-расточных) станках с ЧПУ наиболее часто обрабатывают корпусные, плоские и детали сложной конфигурации. Такие детали можно рассматривать как сочетание элементарных поверхностей, что облегчает формализацию разработки ТП и программирование их обработки.

Из элементарных поверхностей на корпусных деталях чаще всего выделяют отверстия, плоскости, пазы, карманы, окна и т. п.

Отверстия корпусных деталей делят на основные, предназначенные для базирования устанавливаемых в корпусе деталей, вспомогательные, в том числе крепежные, и свободные, которые служат для удобства обработки, монтажа, смазки и ремонта. Основные отверстия могут иметь канавки, фаски и выточки. Они подразделяются на гладкие или ступенчатые, односторонние или двусторонние, могут располагаться в одной плоскости или соосно в нескольких параллельных стенках.

Обрабатываемые плоскости, пазы, окна и другие элементы корпусных деталей располагаются перпендикулярно, параллельно или под углом к оси шпинделя.

Многоцелевые станки (МС) заменяют фрезерные, сверлильные, расточные и в отдельных случаях токарные станки, так как они позволяют совместить операции фрезерования прямолинейных и криволинейных поверхностей, центрования, сверления, рассверливания, зенкерования, развертывания, цекования, растачивания, раскатывания и накатывания отверстий, нарезания резьбы (метчиками, плашками, резцовыми головками, резцами), круговое фрезерование наружных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей и круговых пазов концевыми и дисковыми фрезами [1].

Плоскости фрезеруют торцовыми и концевыми фрезами оснащенными тведосплавными СМП. Обычно это осуществляется в два перехода: черновой и чистовой. Для получения малой шероховатости поверхности при малых припусках используют торцовые фрезы из эльбора и минералокерамики.

Пазы, окна и уступы обычно обрабатывают концевыми фрезами, оснащенными твердосплавными пластинами. Для повышения точности обработки по ширине паза и сокращения номенклатуры инструментов диаметр фрезы применяют несколько меньше ширины паза.

Для повышения стойкости, улучшения условий отвода стружки при обработке глухих пазов используют концевые фрезы с увеличенным углом наклона спирали с полированными канавками. Для облегчения врезания с осевой подачей применяют фрезы с особой заточкой торцовых зубьев. При увеличенных вылетах фрезы, обусловленных конфигурацией заготовки, используют фрезы с усилительным конусом. Уменьшение вибрации достигается у фрез с тремя и четырьмя зубьями, благодаря различному расстоянию между ними (разношаговые фрезы).

Круговое фрезерование - новая операция обработки отверстий, которая применяется на фрезерных и МС с контурным и комбинированным устройством ЧПУ. В этом случае отверстия вместо растачивания можно обработать фрезерованием, для чего фрезе сообщают круговую подачу. Круговое фрезерование рекомендуется использовать для предварительной обработки отверстий длиной до 60…80 мм в литых заготовках (для снятия чернового припуска).

Среди технологических переходов, выполняемых на МС, отмечают сверление и нарезание резьбы в крепежных отверстиях под болты, винты и шпильки; сверление, зенкерование, развертывание, растачивание точных посадочных отверстий – гладких и ступенчатых; обработку отверстий в литых деталях.

Соосные отверстия в противолежащих стенках корпусных деталей обрабатывают на МС консольно закрепленными инструментами последовательно, с поворотом заготовки вместе со столом станка на 180°. Достигаемая точность зависит от точности поворота делительного стола; погрешность деления не должна превышать половины поля допуска на отклонения взаимного расположения отверстий по чертежу детали.

При обработке отверстий осевым инструментом, если требования к точности невысоки, операцию выполняют в следующей последовательности: сначала обрабатывают все отверстия одним инструментом, затем следующим и т. д. Если требования к точности размера по диаметру и форме высокие, отверстия стремятся обрабатывать полностью по отдельности, со сменой инструмента у каждого отверстия и с перемещением шпинделя только по оси Z. В противном случае погрешность обработки будет увеличиваться за счет погрешности позиционирования подвижных узлов станка.

Для повышения стойкости спиральных сверл используют быстрое автоматическое изменение режима резания. Например, чтобы избежать поломки инструмента из-за скачкообразного изменения нагрузки, рабочую подачу уменьшают на выходе сверла из отверстия; в другом случае в программе меняют частоту вращения шпинделя, когда имеется литейная корка на входе в отверстие или выходе из него.

При обработке системы координированных отверстий широко применяют засверливание отверстий короткими жесткими сверлами – своеобразную разметку расположения осей будущих отверстий. При работе по литейной корке это позволяет решить и другие задачи: облегчить врезание и повысить стойкость сверл небольшого диаметра и вместе с тем снять фаску на входе в отверстие, если она предусмотрена чертежом. Засверливание целесообразно использовать для обработки отверстий диаметром до 15 мм в деталях из черных металлов.

Для черновой обработки отверстий в корпусных деталях эффективно применение инструментов, которые раньше назначались при сверлении глубоких отверстий, например двухкромочных сверл с механическим креплением трехгранных твердосплавных пластин. Использование таких сверл наряду с делением припуска по ширине среза и внутренним подводом СОЖ позволяет в три-пять раз повысить эффективность резания по сравнению с обычными спиральными сверлами [10].

Большие возможности повышения производительности при обработке отверстий заключаются в использовании комбинированных инструментов разных типов. Например, можно использовать инструмент, сочетающий сверло и зенкер. Применяют и трехступенчатые инструменты, в которых передняя часть (первая ступень) изготовлена из инструментальной стали, а вторая и третья части, работающие с более высокими скоростями резания, оснащены твердосплавными пластинами, такой инструмент работает по ранее просверленному отверстию [10]. Вторая и третья ступени могут иметь различное назначение в зависимости от формы, размеров и расположения твердосплавных пластин.

Если рассматривать полную обработку заготовки детали на МС, то для достижения высокой эффективности всю обработку заготовки стремятся выполнить на одном станке за один-два установа. Однако в отдельных случаях из-за опасности искажения формы деталей вследствие перераспределения остаточных напряжений, имеющихся в исходной заготовке, ТП разделяют на операции черновой (обдирочной) и последующей обработок. Черновую обработку выполняют на мощных, жестких станках (с ЧПУ или универсальных), затем заготовки направляют на термообработку для снятия внутренних напряжений. Дальнейшую механическую обработку выполняют на многоцелевом станке.