6.6.2 Инструментальное обеспечение гпм и ртк
Для оснащения РТК и ГПМ режущими и вспомогательными инструментами, приспособлениями следует воспользоваться данными справочной литературы [13, 15, 22, 23].
Агрегатно–модульные конструкции инструментов. В целях повышения универсальности инструмента и одновременного упрощения конструкции разработаны агрегатно–модульные системы инструмента для станков разных типов, которые обеспечивают большой эффект, благодаря технологии группового изготовления инструмента. Они конструктивно построены так, чтобы при наименьшей номенклатуре составляющих элементов можно было бы получить максимальное число конструкций инструментов. Такой способ построения инструмента упрощает его наладку, переналадку при смене номенклатуры обрабатываемых деталей, снижает расходы на проектирование, изготовление и эксплуатацию вспомогательного инструмента, снижает потери от брака.
Назначение системы агрегатно-модульного инструмента и их состав могут быть различными. Так, одна из систем модульного инструмента представлен на рис.
Режущий инструмент является составной частью комплексной автоматизированной системы, обеспечивающей ее эффективную эксплуатацию. От выбора и подготовки инструмента зависит производительность и точность обработки. Для обеспечения автоматического цикла работы станков прежде всего требуется высокая надежность работы инструмента.
Режущий инструмент для станков с ЧПУ и модулей ГПС должен обеспечивать выполнение следующих требований:
высокие и стабильные режущие свойства;
удовлетворительное формирование и отвод стружки;
заданные условия по точности обработки;
универсальность применения для типовых обрабатываемых поверхностей различных деталей на разных моделях станков;
быстросменность при переналадке на другую обрабатываемую деталь или замене затупившегося инструмента;
предварительную настройку на размер вне станка (совместно с применяемым вспомогательным инструментом ).
Указанные требования не позволяют в целом ряде случаев использовать в ГПС режущие инструменты, применяемые на станках общего назначения. И в настоящее время для использования на станках с ЧПУ ( в ГПС ) выделена особая группа режущего инструмента, причем часть из него уже стандартизована.
В общем случае для условий ГПС можно выделить следующие группы инструментов ( см. рис. .):
резцы и резцовые головки;
осевой инструмент;
фрезерный инструмент;
резьбообразующий инструмент;
деформирующий инструмент;
инструмент для зачистки заусенцев.
Режущий инструмент, применяемый на станках с ЧПУ, подразделяется также на мерный, немерный и промежуточный ( между мерным и немерным ).
К мерному инструменту относятся развертки, метчики, зенкеры, некоторые фрезы; к немерному – резцы, у которых вершина режущей кромки не определена точно относительно трех базовых поверхностей;
к промежуточным – стандартные сверла ( в диаметральном направлении они являются мерными, а в осевом – немерными, так как их вершина занимает переменное положение в зависимости от числа переточек режущих кромок ). К промежуточным можно отнеси и некоторые конструкции фрез.
Вспомогательный инструмент. Конструкция вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ определяется его основными элементами – присоединительными поверхностями для крепления на станке и крепления режущего инструмента. Устройства, осуществляющие автоматическую смену инструмента и его крепление на станках, определяют конструкцию хвостовика. Основные требования к хвостовику: надежность и точность крепления; экономичность изготовления хвостовика; простота конструкции и изготовления соответствующих узлов станков с ЧПУ; масштаб и номенклатуру выпускаемых станков и инструмента.
В настоящее время широко применяются системы унифицированного вспомогательного инструмента, которые можно охарактеризовать как наборы вспомогательного и специального режущего инструмента, обеспечивающие закрепление всего стандартного режущего инструмента с качеством, необходимым для полной реализации технологических возможностей различных станков с ЧПУ.
Базовые оправки набора обычно имеют два конструктивных исполнения. Один вид оправок предназначен для непосредственного закрепления режущего инструмента известными способами. Второй вид базовых оправок предназначен для установки различных переходных элементов, например, различных переходных оправок, которые имеют общий вид хвостовика, например цилиндрический со шпонкой . Оправки крепятся в гнезде патрона винтом .. Эти переходные оправки могут применяться для закрепления инструмента ( например, расточных резцов ), либо быть основой для закрепления следующего уровня вспомогательной оснастки ( например, набора цанговых патронов для сверл с цилиндрическим хвостовиком ).
При настройке станка базовые оправки устанавливают в базовом отверстии магазина станка, обеспечивая при этом совмещение вырезов на фланце оправки со шпонками 5. Эти шпонки передают крутящий момент оси шпинделя.. На базовых оправках для непосредственного закрепления инструмента его можно устанавливать и с помощью переходных втулок если посадочное гнездо оправки не соответствует размеру хвостовика инструмента. Так в одной и той же базовой оправке с коническим отверстием ( конус Морзе ) сверла диаметрами 28...50 мм. устанавливаются непосредственно, а сверла диаметром 6...23 мм. – через переходную втулку.
Системы вспомогательного инструмента для многоцелевых станков строятся по общему принципу. Каждая система имеет набор основных ( базовых ) оправок с соответствующим хвостовиком – либо с конусностью 7:24.
В каждый из наборов, кроме основных оправок, закрепляемых в шпинделе станка, входят различные переходные оправки, переходные втулки и патроны для закрепления режущего инструмента. Среди них переходные втулки с посадочным отверстием конуса Морзе и дополнительным осевым креплением винтом концевого режущего инструмента, цанговые патроны, расточные головки с тонким регулированием на размер, оправки и патроны для закрепления фрез и др.
Крепление концевых фрез в оправках осуществляется с использованием винтов, которые крепят фрезу базовой оправке.
Следует отметить, что крепление базовых оправок в шпинделе станка осуществляется специальными механизированными полуавтоматическими и автоматическими устройствами крепления инструмента, имеющими специальные захватные устройства. Поэтому в зависимости от конструктивного решения шпиндельного устройства станка для закрепления инструмента базовые оправки каждого заданного комплекта должны иметь соответствующие этому устройству наружные, внутренние или резьбовые поверхности захвата. В систему включены оправки для насадных фрез, предназначенные для крепления торцевых, трёхсторонних, цилиндрических и других фрез с торцевыми или продольными шпонками. Цанговые патроны являются средством крепления инструмента с цилиндрическим хвостовиком: стандартных свёрл, зенкеров, развёрток, фрез диаметром 20...50 мм. Нерегулируемые переходные втулки предназначены для инструмента с конусом Морзе от 2 до 5. Системой предусмотрена номенклатура расточных оправок для чистовой и черновой обработок. Включены конструкции оправок для чистовой обработки отверстий диаметром 50...180мм.,изготовляемые с наклонными гнёздами под резцовые расточные вставки с микрометрическим регулированием. В однолезвийных оправках для черного растачивания отверстий диаметром 50...180 мм. Предусмотрено использование стандартных расточных державных резцов. Патроны предназначены для нарезания резьбы метчиками в сквозных и глухих отверстиях.
Режущий инструмент для токарных ГПМ и ГПС включает различные типы резцов, фрез инструментов для обработки отверстий, применяемых в настоящее время на станках с ЧПУ.
Поскольку основные операции, выполняемые на ТОЦ, токарные, то комплект резцов для этих станков должен обеспечивать обработку поверхностей всевозможной формы, и поэтому включает следующие типы резцов:
-
резцы проходные с квадратной пластиной
с
=45°
для патронной обработки деталей типа
фланцев, обеспечивают наружное
обтачивание, проточку торцов, проточку
выточек, снятие фасок;
- резцы контурные с ромбическими пластинами с =95°, позволяют обтачивать детали по цилиндру, протачивать обратный конус с углом спада до 30°, обрабатывать радиусные и переходные поверхности и протачивать торцы движением от центра детали к наружному диаметру;
- резцы контурные с квадратными или трехгранными пластинами с =60° и 75°, позволяют обрабатывать полусферические поверхности и конусы с углом спада до 57°;
- резцы резьбовые со специальными пластинами, закрепляемыми с помощью прихвата сверху, позволяют нарезать резьбы с шагом 1,5-6 мм. Угол профиля обеспечивается формой пластины;
- резцы резьбовые для нарезания внутренних резьб. Позволяют нарезать резьбы с шагом до 1,5 мм. Точность профиля резьбы обеспечивается заточкой пластин;
- расточные резцы с ромбическими пластинами с =95° для растачивания сквозных отверстий и проточки выточек;
- резцы расточные с =93°, позволяют растачивать отверстия диаметром от 25 мм;
- резцы для протачивания наружных канавок с перетачиваемыми пластинами, которые закрепляются с помощью прихватов. Разработаны резцы для протачивания внутренних, прямых и наружных угловых канавок. Аналогичные конструкции могут быть применены для обработки канавок под стопорные кольца; радиусные канавки и т.п.;
- резцы контурные с пластиной трехгранной правильной формы с =95°, позволяют протачивать цилиндрические, конические и фасонные поверхности;
- резбовые резцы для нарезания наружных резьб с шагом до 1,5 мм. Режущая пластина закрепляется на державке с помощью прихвата. Профиль вершины резца обеспечивается затачиванием пластины под углом, равным углу профиля резьбы.
Вспомогательный инструмент ТОЦ должен обеспечивать крепление резцов, основного режущего инструмента (с коническим и цилиндрическим хвостовиками) и удовлетворять следующим основным требованиям: 1) быть достаточно жесткими; 2) иметь высокую точность и стабильность базирования и крепления режущего инструмента; 3) позволять выполнять все технологические операции, предусмотренные технической характеристикой станка; 4) легко и быстро устанавливаться и сниматься; 5) иметь межразмерную унификацию; 6) обеспечивать настройку инструмента вне станка; 7) наличие вращающегося инструмента, обеспечивающего обработку элементов детали в радиальном и осевом направлениях.
Для многоцелевых токарных станков разработаны различные комплекты специального вспомогательного инструмента.
Основными составляющими комплектов являются блоки для закрепления резцов для наружной токарной обработки; блоки для закрепления расточных резцов и сверл с цилиндрическим хвостовиком для обработки отверстий, соосных со шпинделем; прямые и угловые головки для вращающегося инструмента, в том числе с цанговым патроном для закрепления сверл и фрез с цилиндрическими хвостовиками, с конусом Морзе для закрепления инструмента с коническим хвостовиком, с метчиковым патроном для нарезания резьбы [13].
Многоцелевые станки, встраиваемые в РТК и ГПМ, поставляются с расширенными комплектами режущих и вспомогательных инструментов, выбор которых определяется видом и типоразмерами обрабатываемых на станках изделий.
Набор режущего и вспомогательного инструмента, соответствующий технической характеристике определенных моделей станков, образует технологический комплект. Типовые технологические комплекты для отечественных как токарных станков с ЧПУ, так и обрабатывающих центров, приведены в источнике [13] .
Поскольку многоцелевые станки требуют применения инструментов определенных размеров при заданном положении относительно системы координат станка, предварительная настройка всех инструментов на заданные размеры вне станка и непосредственно на нем играет решающую роль для повышения эффективности ТОЦ.
При настройке инструмента вне станка не обеспечивается высокая точность обработки заготовок вследствие наличия ряда погрешностей: настройки инструмента вне станка; установки инструмента; износа инструмента; геометрических погрешностей станка, а также погрешностей вызванных тепловыми деформациями, деформациями системы станок- приспособление- инструмент- деталь.
При автоматизированной настройке режущего инструмента непосредственно на станке полученные в результате измерения отклонения размеров инструмента от допустимых значений передаются в систему ЧПУ с целью определения требуемой коррекции положения инструмента. При этом отсутствует необходимость точной предварительной настройки инструмента на приборах, поскольку предварительная настройка необходима лишь в пределах нескольких миллиметров.
Для автоматического измерения инструмента на ТОЦ применяют измерительные щупы-датчики касания (с дискретным сигналом) [13]. Кроме этого для настройки инструмента на многоцелевых станках может быть использован метод автоматического расчета установочных размеров инструмента. При применении этого метода инструменты в револьверной головке ТОЦ могут быть установлены произвольно.
С помощью электронного маховика инструменты револьверной головки последовательно устанавливаются под перекрестием расположенной в зоне работы инструментов оптической системы, которая находится в заданной точке координатной системы станка. Координаты перекрестия оптической системы в качестве параметра станка хранятся в памяти системы управления, что позволяет автоматически рассчитывать установочные размеры инструментов. Эти размеры передаются в систему управления для коррекции программы при определении траектории режущих кромок. Этот метод обеспечивает точность позиционирования 0,02 мм по диаметру.
Правила выполнения технологических наладок однооперационного ТП остаются такими же, как на станках с ручным управлением, с той лишь разницей, что необходимые перемещения узлов станка и режущих инструментов осуществляются автоматически по управляющей программе от СЧПУ станка. Циклы движений показываются стрелками, примеры обозначения которых приведены в Приложении 14 [25]
Образец оформления графической документации курсового проекта для специальности 0608.01 по дисциплине ТМ и ОМП приведен в Приложении 15.
Особенностью однооперационной обработки является использование одного инструмента для обработки нескольких поверхностей. Например, концевая фреза 035-2223-1143 ТУ2-035-812-81 применяется для обработки цилиндрических поверхностей 23 и 24 (см. Прил. 18) детали «Крышка редуктора» (см. Прил.16, в). На сопрягаемой детали «Корпус редуктора» этой же фрезой обрабатывается вторая половина поверхности 24 и плоскость разъема – поверхность 1 (см. Прил. 20). На детали (см. Прил. 16, б) этой же фрезой обрабатывается ступенчатое отверстие (Приложение 22).
Существенное сокращение времени обработки на ОЦ стало возможным благодаря оснащению таких станков средствами автоматизации. В Приложении 28 показана компоновка ГПМ в которой помимо многоцелевого сверлильно-фрезерно-расточного станка модели ИР-500МФ4 имеются накопитель с комплектом сменных столов-спутников, устройство их смены и устройство замены режущего инструмента.
Расчет режимов обработки , техническое нормирование и оценка технико-экономических показателей технологических процессов для РТК и ГПМ производится аналогично таким же этапам для обычного производства.
Эффективностью применения однооперационной обработки на РТК или ГПМ является многократное сокращение трудоемкости обработки детали при обеспечении требуемого чертежом ее качества. Время цикла автоматической обработки меньше времени производственного цикла многооперационной обработки в несколько десятков раз.
При этом надо исходить также из того, что повышается культура производства, его профессиональный уровень и безопасность.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ И РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Гибкое автоматическое производство /Под ред. С.А.Майорова -2-е изд., Л.: Машиностроение, 1985. - 454 с.
Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Минск: Вышейшая школа, 1983. 256 с.
Горбунов Б.И. Обработка металлов резанием, металлорежущий инструмент и станки. Учебн. пособие. М.: Машиностроение, 1981. 287 с.
Горелов В.В. Основные методы базирования заготовок в машиностроении. Сызрань: Филиал КПтИ, 1989.16 с.
Горелов В.В., Родионов Л.Ф., Уютов А.А. Однооперационная обработка сложных деталей: Учебн.пособие в 2-х частях. – Сызр.филиал Сам.гос.тех. ун-та. Самара, 2000. 122 с.
Горелов В.В., Рожнятовский А.В. Методические указания к лабораторным работам по курсу: “Технология, машины и оборудование машиносторительного производства”. Сызрань: СфСамГТУ , 1999. 48 с.
Горошкин А. К. Приспособления для металлорежущих станков.; Справочник. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.; Машиностроение, 19б2, 340 с.: ил.
ГОСТ 2590–88 (СТ СЭВ 3898–82) Прокат стальной горячекатанный круглый. Сортамент.
ГОСТ 26645–85 Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.
ГОСТ 7505–89 Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски.
ГОСТ 7829–70 Поковки из углеродистой и легированной стали, изготовляемые свободной ковкой на молотах. Припуски и допуски.
Добрыднев Н.С. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учебн. пособие. – М.: Машиностроение, 1985. 184 с.
Кузнецов Ю.И, Маслов А.Р., Байков А.Н Оснастка для станков с ЧПУ.; Справочник. М.; Машиностроение, 1990, 512 с.
Металлорежущие станки. 1990-1991. Часть 1. Универсальные станки; Номенклатур., катал. /ЭНИМС - М.; ВНИИТЭМР,1990,166с.
Модзелевский А.А., Соловьев Л.В. Многооперационные станки; Основы проектирования и эксплуатации. - М.: Машиностроение, 1981. - 216 с.
Мосталыгин Г.П., Толмачевский Н.Н. Технология машиностроения. М. : Машиностроение, 1990.288 с.
Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с ЧПУ. В 2-х т., Т. 1,2. - М;; Экономика, 1990.
Общемашиностроительные нормативы режимов резания. Справочник. В 2-х т. /А.Д.Локтев, И.Ф.Гущин, В.А.Батуев и др. М. : Машиностроение, 1991. 640 с.
Охрана труда в машиностроении.; Учебник для машиностроительных вузов / Е.А. Юдин, С.В. Белов, С.К. Баланцев и др.; Под ред. Е.Л. Юдина, С.В. Белова - 2-е изд, перераб. и доп., - М.; Машиностроение 1983, 432 с.
Проектирование и производство заготовок: Метод. указ. к практ. занятиям для студентов специальности 1201/ Самар.политехн.ин-т; Сост. С.А.Сингеев, В.А.Будаев, Я.В.Хусаинов. Самара, 1991. 32 с.
Проспекты обрабатывающих центров и ГПМ.
Режущий и вспомогательный инструмент для гибких производственных модулей. Каталог, ВНИИинструмент. – М.: ВНИИТЭМР, 1988, 120 с.
Роботизированные технологические комплексы и гибкие производственные системы в машиностроении; Альбом схем и чертежей; Учеб. пособие для втузов / Ю.М. Соломенцев, К.П. Жуков, Ю.А. Павлов и др.; Под общ. ред. Ю.М. Соломенцева. – М.; Машиностроение, 1989, 192.; ил.
Состав и правила оформления технологических документов: Метод. указ. к курс. и дипл. проекту / Самар.гос.техн.ун-т; Сост. С.А.Сингеев, В.А.Будаев, Л.Ф.Родионов, В.В.Горелов. Самара, 1993. 46 с.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 /Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. 458 с.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 /Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. М.: Машиностроение, 1986. 496 с.
Экономическое обоснование варианта технологического процесса изготовления детали (выполнения операции) с использованием ЭВМ: Метод, указ. к выполнению дипломного и курсового проек-тов / Куйбышев. политехнич. ин-т; Сост. А.Ф.Маслов, В.А.Будаев, В.А.Андреев. Куйбышев, 1990. 11 с.
Якушев А.И. и др. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. Учебник. М.Машиностроение, 1986. 352 с.
Горелов В.В., Родионов Л.Ф., Уютов А.А Проектирование приспособлений для однооперационной обработки: Учебн. пособие: – Сызр.филиал Сам.гос.тех. ун-та. Самара, 2000.