Погрешности (мм) установки заготовки с выверкой

Размеры поверхностей, Метод выверки До 1 Св. 1 до 3 Св. 3 до 6 Св. 6 Иглой по разметке 0,5       Индикатором:         по предварите­ 0,15 0,2 0,4 0,6 льно обработан­         ной поверхно­         сти         по чисто об­ 0,05 0,08 0,10 0,15 работанной по­         верхности

 

(п — 2 об/мин). Положение заготовки в про­цессе установки исправляют перемещением ку­лачков, подклиниванием заготовки и другими методами.

Рис. 43. Схемы закрепления заготовок на нланшайбе станка

Рис. 44. Схемы применения центрирующих оправок (а), шайб (б), планок (в)

Ч

Специальные приспособления применяют преимущественно при серийном изготовлении деталей, а также при изготовлении особо точных конструктивно сложных и тонко­стенных деталей.

Рис. 45. Схемы обработки отверстий с параллель­ными осями

 

Для обработки сложных деталей с парал­лельными осями применяют специальные по­воротные приспособления (рис. 45).

Приспособление (рис. 45, а) состоит из вспомогательной планшайбы i, центрируемой на основной планшайбе станка с помощью оправки 2. Заготовку 3 отверстием А, ранее обработанным при первом установе (при за­креплении кулачками), устанавливают эксцен­трично на планшайбе с помощью оправки 4. Расстояние между осями оправок соответствует расстоянию между осями отверстий А и В. Правильное угловое положение отверстия В заготовки обеспечивается упором 5. После закрепления заготовки прихватами и установ­ки противовеса на планшайбе растачивают от­верстие В.

При растачивании трех отверстий и более с параллельными осями, расположенных по окружности, применяют поворотное приспо­собление (рис. 45,6), состоящее из двух ди­сков: неподвижного 1 и вращающегося 2. Не­подвижный диск 1 выступом А центрируется на планшайбе стола. С помощью болта 3 на нем крепится вращающийся диск 2 и противо­вес 5. Ось вращения диска 2 смещена относи­тельно оси вращения планшайбы на величину R, равную радиусу окружности, проходящей через центр обрабатываемых отверстий. Бла­годаря этому при повороте диска 2 с заготов­кой 4 каждое из обрабатываемых отверстий совмещается с осью вращения планшайбы станка. Фиксация диска 2 в заданном положе­нии осущестляется с помощью фиксатора 6.

Режущий инструмент и его установка. В ка­честве основного режущего инструмента при работе на станках применяют проходные, рас­точные, подрезные, прорезные, канавочные, фасонные и резьбовые резцы с пластинками из твердых сплавов ВК4, ВК6, ВК8 для обработ­ки заготовок из чугуна и сплавов Т5К10, Т15К6, Т30К4, Т14К8 для обработки загото­вок из стали, а также осевой инструмент для обработки отверстий (сверла, зенкеры, раз­вертки). Крепят инструмент в резцедержателях суппортов или оправках, устанавливаемых в отверстие диаметром 70Н7 мм в револьвер­ной головке.

Оснастка для станков с ЧПУ должна быть универсальной и быстросменной при перена­ладке, для чего должно быть обеспечено един­ство баз крепления инструментальных блоков в револьверных головках и ползунах суппор­тов и на приборе БВ-2012М для размерной на­стройки режущих инструментов вне станка. Вылет режущих кромок резца относительно базы проверяют по двум координатам с точ­ностью до 0,01 мм и заносят в карту наладки.

Шри наладке станков с ЧПУ (рис. 46) или смене затупившегося инструмента оператор, руководствуясь данными карты наладки или результатами собственных измерений, вводит набором на соответствующих корректорах в память устройства размеры вылетов инстру­ментов. Установку режущего инструмента на заданные координаты (привязку режущих ин­струментов к осям координат детали) обычно выполняют путем обработки пробного участ­ка поверхности заготовки. При задании разме­ров в абсолютных значениях за базы для нача­ла отсчета размеров детали принимают по оси X ее ось вращения, а по оси Z — любую точку, расположенную на оси вращения планшайбы и совпадающую с поверхностью, являющейся базой для простановки чертежных размеров.

Суть наладки заключается в определении величин х₀, z₀ сдвига нуля станка (рис. 46, а). Привязка по оси X начинается с установки размера 000000 на табло цифровой индикации, т. е. с момента, когда суппорт находится в ис-

Хц.и 4 Ось детали (планшайбы) Рис. 46. Схемы размерной настройки станка с ЧПУ при задании размеров в абсолютных зна­чениях (а) и в приращениях (б)

 

ходном («нулевом») положении. Далее выпол­няют пробную проточку с измерением d_K и записью показаний х_ци на табло цифровой индикации (;с_{ц и} — координата режущей кром­ки резца при проточке относительно начала его отсчетной системы 0_И). Затем определяют величину хо сдвига нуля по оси X, суммируя радиус пробной проточки r_K = d_K/2 с показа­ниями х_{ц и} табло цифровой индикации (при этом значение радиуса г_к в системе координат 0_И принимают с минусом). Переключателем «сдвига нуля» по оси X устанавливают величи­ну д;₀ со знаком минус.

При «привязке» резца по оси Z протачи­вают верхнюю торцовую поверхность и изме­ряют расстояние h от торцовой поверхности заготовки. Привязку по оси Z ведут аналогич­но привязке по оси X, т. е. определяя z₀ сум­мированием h и z_UH.

При задании размеров детали в прираще­ниях, программируя обработку, технолог определяет исходное положение резцедержате­ля. Положение 0₀ первого резца он задает координатами х₀ и z₀ (рис. 46, б). Фактическое положение 0_И первого резца перед началом обработки («нуль» станка) отличается от за­данного технологом положения 0₀ на вели­чины К_х и K_z. При привязке резца, первого к наладке, к детали определяют сдвиг «нуля» станка 0_И на величины К_х и K_z. Для определе­ния К_х на табло цифровой индикации в конеч­ном положении суппорта устанавливают раз­мер 000000, протачивают контрольный поясок d_K и определяют г_к. Далее находят координату х_и вершины резца при его положении в «нуле» станка суммированием радиуса пробной про­точки r_K = d_K/2 и его перемещения х_{ц и} (при этом радиус в системе координат 0_И прини­мают с минусом); переключателями корректо­ров в соответствии с картой наладки наби­рают величину коррекции К_х со знаком минус.

Аналогично изложенному определяют для первого резца величину K_z. Для привязки остальных резцов необходимо учитывать раз­ницу их вылетов по сравнению с первым ин­струментом. Коррекция положения этих ин­струментов K_xi = К_х + (W_xl - W_xi); K_zi = = K_z + (W_zl - W_zi\ где K_xh K_zi - сдвиги «ну­ля» /-го инструмента соответственно по коор­динатам X и Z; W_xl, W_zx — координатные раз­меры (вылет) первого резца; W_xi, W_zi — коорди­натные размеры (вылет) 1-го инструмента.

9 Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова, т. i

Величины W_xl, W_zl, W_xi; W_zi берут либо из карты наладки, либо их определяет оператор (фактическую величину) при наладке инстру­мента вне станка.

Для сокращения времени на переналадку инструмента желательно применять резцы с механическим креплением неперетачиваемых твердосплавных пластин (ГОСТ 19086 — 80), которые благодаря стабильности размеров граней позволяют вести обработку заготовок без коррекции на вылет резца после их пово­рота и закрепления в резцедержателе.

Весь объем обработки одной и той же за­готовки на универсальном станке может быть расчленен на большее или меньшее число опе­раций. Это зависит от размеров и массы заго­товки, программы выпуска, характера обра­ботки, условий и трудоемкости установки и выверки заготовки на станке. Небольшие за­готовки диаметром до 600 мм, изготовляемые серийно, целесообразно обрабатывать с рас­членением процесса обработки на несколько простых операций с использованием револь­верной головки на предварительно на­строенных станках. В наладках предусматри­вают упоры, применяют простейшие устрой­ства и приспособления для ускорения настрой­ки станков, для установки, крепления и снятия детали и для контроля.

Обработку крупных и тяжелых заготовок, а также обработку единичных и небольших партий заготовок более целесообразно выпол­нять при минимальном числе операций, ис­пользуя одновременно в работе два суппорта и более (рис. 47) обычно за два установа. При первом установе обрабатывают поверхности со стороны прибыли или литника, принимая за технологическую базу необработанную по­верхность, обладающую достаточными разме­рами, и самую ровную. При втором установе заготовку выверяют по ранее обработанным поверхностям и производят ее окончательную обработку. При повторных установах в каче­стве технологических баз используют только

Рис. 47. Схема многоинструментной обработки крупно­габаритной заготовки

 

обработанные поверхности. Часто черновую и чистовую обработку ведут на одних и тех же станках, иногда даже не прерывая процесса обработки.

Окончательный размер обработанной по­верхности при чистовой обработке, заданный чертежом, обеспечивается с помощью рабочих ходов и пробных проточек, число которых за­висит от требуемой точности обрабатываемых поверхностей и квалификации токаря-кару­сельщика. Чистовое растачивание отверстий с точностью 7-го квалитета выполняют за два- три рабочих хода и пять-шесть пробных про­точек с измерением полученного размера; рас­тачивание отверстий с точностью 8-го квали­тета — за один-два рабочих хода и три-четыре пробивные проточки; отверстия с точностью 9-го квалитета растачивают за один рабочий ход с двумя пробными проточками.

Отверстия диаметром до 250 мм обрабаты­вают на станках с револьверной головкой. Весь необходимый режущий инструмент уста­навливают в определенной последовательно­сти в позициях 1 — 4 револьверной головки (рис. 48).

Отверстия в сплошном материале на кару­сельных станках обрабатывают сравнительно редко. Более распространена обработка отвер­стий, полученных в отливках и поковках. При этом целесообразно сначала расточить отвер­стие, приняв за базу наружную поверхность (для устранения отклонения соосности), а за­тем на базе отверстия обточить наружную по­верхность. При обратной последовательности

Рис. 48. Схема обработки отверстия осевым инстру­ментом

 

Рис. 49. Схемы обработки тонкостенной заготовки

 

обработки с наружной поверхности снимается значительно больше (по объему) металла.

При обработке нежестких заготовок, склонных к деформации, после обдирки назна­чают операцию естественного или искусствен­ного старения, а также применяют такие спо­собы установки и крепления заготовок, при которых деформации минимальны. Если воз­можно, рекомендуется одновременная обра­ботка тонкостенной заготовки несколькими резцами, радиальные силы резания от ко­торых направлены навстречу друг другу, что уменьшает деформацию обрабатываемой за­готовки (рис. 49). При обработке заготовок на станках с ЧПУ операции проектируют по принципу концентрированной обработки. От результатов проектирования зависит качество подготовки управляющей программы и реали­зация ее на станке.

Исходной информацией при проектирова­нии операции на станках с ЧПУ являются: чертеж заготовки, маршруты обработки от­дельных поверхностей, обрабатываемых на данном станке, промежуточные припуски и промежуточные размеры, техническая харак­теристика станка.

При проектировании операции желательно иметь данные о маршруте обработки детали в целом. Проектирование начинается с уточне­ния содержания операции. Число выпол­няемых в данной операции переходов ограни­чивается, с одной стороны, точностью разме­ров заготовки, а с другой — числом инстру­ментов, которые могут быть установлены на станке. При использовании станков с ЧПУ следует применять заготовки, получаемые точными методами (штамповкой, литьем под давлением или в кокиль и др.), обеспечиваю­щими стабильность размеров и физико--меха­нических свойств материала. В случае боль­ших колебаний припусков у заготовок пере­ходы предварительной обработки (обдирки) целесообразно выполнять на универсальных станках. Однако в некоторых случаях это сни­ жает эффективность применения станков с ЧПУ.

Для уменьшения числа инструментов, не­обходимых для выполнения операции, в кон­струкции детали должны быть унифицированы отдельные ее элементы (резьбы, канавки и др.). Обычно для черновых и чистовых пере­ходов обработки одних и тех же поверхностей предусматривают отдельные инструменты.

Черновые однотипные переходы (напри­мер, при обработке наружной поверхности) следует выполнять одним инструментом. Для чистовой обработки однотипных поверхно­стей, когда резец совершает большой путь ре­зания, целесообразно предусмотреть несколь­ко инструментов в целях уменьшения погреш­ностей от размерного износа инструмента. Однако чистовую обработку поверхностей, образующих плавный контур, следует выпол­нять одним инструментом (когда это возмож­но по кинематике движения инструмента).

Возможность выполнения отделочной обработки также ограничена либо точностны­ми параметрами станка, либо его инструмен­тальным оснащением. Если требуемые пара­метры качества поверхности и точности могут быть обеспечены тонкой обработкой ее лез­вийным инструментом, то в наладке следует предусмотреть соответствующий инструмент. В станках, оснащенных магазинными устрой­ствами, можно использовать шлифовальные головки для отделочной обработки.

Число необходимых для выполнения опе­рации инструментов всех типов и геометриче­ские параметры зависят от принятой схемы движения на дополнительных переходах при съеме напуска (рис. 50).

Траектория перемещения инструментов при съеме напуска, в отличие от траектории при съеме припуска (основные переходы), не всегда является эквидистантной к обрабаты­ваемому профилю.

Для уменьшения числа необходимого ин­струмента целесообразно один и тот же ин­струмент использовать для выполнения разно­типных переходов, например, подрезной резец с углом ср = 95° — для обтачивания (растачива­ния) цилиндрической поверхности и подрезки торца; подрезной резец с ср = 95° и зачистной кромкой — для обтачивания (растачивания), подрезки торца и прорезки канавок и т. д. На­значенное число инструментов для выполне­ния операции не должно превышать возмож­ности их установки на станке.

После установления содержания операции уточняют схему базирования и закрепления заготовки. Часто в содержании операции предусмотрена обработка заготовок с одной стороны. Другие стороны заготовки обра­батываются на последующих или предыдущих операциях. Однако детали типа тел вращения могут быть обработаны с двух сторон за два установа.

Рис. 50. Схемы движения инструментов при снятии напусков на станке с ЧПУ в полуоткрытых (а и б) и в закрытых (в — е) зонах: D, d, h, R — выдерживаемые размеры

При обработке заготовки с одной стороны
возникает необходимость обработки тех по­верхностей, по которым при выполнении первых переходов выполняется ее базирование или закрепление. В этом случае обработка проводится с перезакреплением заготовки, для чего в программе предусматривают технологи­ческий останов станка. Координатные вылеты каждого инструмента устанавливают в коор­динатной системе резцедержателя. Вылеты ин­струментов должны быть минимальны, но до­статочны для обработки соответствующих по­верхностей. Далее выбирают положение X₀,, Z₀ исходной точки инструмента в координатной системе детали. Ее положение должно обеспе­чивать, с одной стороны, удобство установки и снятия заготовки и исключать возможность удара инструмента о заготовку при его смене, а с другой стороны — минимальное время хо­лостых перемещений инструмента. Затем на­значают последовательность выполнения пере­ходов. Основным критерием при этом являет­ся минимальное вспомогательное время, за­трачиваемое на холостые перемещения ин­струмента, его смену, а в ряде случаев и на перезакрепление заготовки. С учетом приве­денного критерия в общем случае целесооб­разно вначале полностью выполнить дополни­тельные и черновые переходы, затем чи­стовые, переходы обработки вспомогательных поверхностей (канавок, проточек, поднутрений и т. д.) и в конце — отделочную обработку.

Далее вычерчивают траекторию перемеще­ния каждого инструмента. Точки траектории, в которых происходит изменение направления или скорости перемещения, являются опорны­ми точками; им присваиваются порядковые номера начиная от нуля. Траектория движения резца зависит от последовательности выполне­ния переходов, направлений и пути обхода контура (сплошная линия), подвода и отвода резца (штриховая линия). Обычно изображают траекторию центра закругления при вершине резца, которая является эквидистантной к обрабатываемому контуру. Учет радиуса за­кругления инструмента при построении его траектории позволяет исключить погрешно­сти, которые могут возникнуть при обработке конических и криволинейных поверхностей.

На рис. 51 приведен пример построения траектории движения инструмента при обра­ботке цилиндрических и конической поверхно­стей. Радиус закругления режущей кромки г_и. Точки А_х и А_я на режущей кромке резца опре­деляют исходное положение инструмента. Точка А₀ — мнимая вершина острозаточенного резца; b — запас хода резца на врезание. Если

Рис. 51. Пример построения траектории дви­жения инструмента на станке с ЧПУ

 

в управляющую программу ввести траекто­рию движения по опорным точкам 0 — 1 — 2—3 — 4—5— 6 (движение острозаточен- ного резца) без учета радиуса закругления, то на участке 4 — 5 режущая кромка пройдет на расстоянии а от контура, и фактические раз­меры детали будут искажены на величину

а = г_и(1 - tgy)sina.

Чтобы исключить эту ошибку, опорную точку 4 надо сместить по координате Z вниз (точка 4') на величину

д.- = г_н(1 - tg-|).

Далее рассчитывают координаты опорных то­чек траектории перемещения инструмента в координатной системе детали (расстояния от каждой опорной точки до координатных осей системы координат станка). Координаты опорных точек определяются в соответствии с рассчитанными ранее промежуточными раз­мерами с учетом поправки на радиус закругле­ния резца. При обработке с заданием разме­ров в абсолютных значениях вычисленные (определенные) координаты являются конеч­ной информацией для программирования траектории перемещения инструмента. При задании размеров в приращениях (относи­тельный отсчет) следует дополнительно опре­делить перемещения инструментов как раз­ность координат двух смежных опорных точек.

Для упрощения расчета траектории переме­щения опорных точек устройства современных станков с ЧПУ (например, мод. Н55-2) автома­тически рассчитывают эквидистантный контур по заданному обрабатываемому контуру и ин­формации о величине радиуса закругления ин­струмента, которая набирается корректором радиусов инструмента на пульте управления. Эта возможность имеется при задании как аб­солютных, так и относительных размеров.

В качестве примера в табл. 5 приведены перемещения инструмента, рассчитанные по размерам обрабатываемого контура, показан­ного на рис. 51.

5. Перемещения инструмента по осям координат Участок траектории Ось X Z 0-1 Хо--^ 0 2 - 1-2 - z{+b 2-3 D2-Dl 2 - 3-4 -   4-5 Z)3- D2   5-6 - Z4

 

Далее выбирают материал инструментов и назначают режимы резания. При обработке заготовок из чугуна целесообразно использо­вать резцы из эльбора-Р или гексанита-Р при скоростях резания 300 — 500 м/мин. При этих скоростях стойкость таких резцов в 15 — 20 раз выше, чем твердосплавных, и в 2 — 3 раза вы­ше, чем минералокерамических резцов, что особенно важно при обработке поверхностей больших размеров. Этими резцами можно вы­полнять получистовую обработку с глубиной резания 0,6 — 0,8 мм и чистовую обработку с глубиной резания 0,1 —0,2 мм. Указанные ре­зцы применяют и при чистовой обработке стальных заготовок с твердостью HRC>50-55.

При назначении режимов обработки на станках с ЧПУ руководствуются общепри­нятыми положениями для станков с ручным управлением. Однако в этом случае экономи­чески целесообразно увеличивать норматив­ную скорость резания в результате снижения периода стойкости режущего инструмента. Этому способствуют повышенная жесткость технологической системы, наличие устройств для охлаждения инструмента, дробления и удаления стружки, организация настройки инструмента вне станка и др. По окончании проектирования составляют подробный пере­чень всех приемов в порядке их выполнения с указанием необходимой по каждому приему логической и размерной информации (напра­вления перемещений, их величины, вид кор­рекции, частота вращения планшайбы, рабо­чие и установочные скорости перемещения суппорта и т. д.). Указанная информация ко­дируется и заносится на программоноситель.

На операционном эскизе обработки детали (рис. 52) в закодированном виде приведено содержание операции. Указаны координаты Х₀, Z₀ исходного положения первого резца, установленного в первой позиции револьвер­ной головки, и координаты W_x, W_z вылетов остальных резцов. Показаны траектории пере­мещения каждого резца, участвующего в рабо­те. При этом траектории перемещения инстру­мента показаны непосредственно вдоль обра­батываемого контура (резец 1, траектория 0 —15), а также рядом с ним (резец 2 — траек­тория 15-27; резец 3 — траектория 27—40).

Для наглядного представления о последо­вательности выполнения переходов на опера­ционном эскизе дана сквозная нумерация

Рис. 52. Операционный эскиз чистовой обработки на токарно-карусельном станке 1512ФЗ

6. Условия выполнения операции Номер Траекто­рия (пе­реход) Номер корректора     Режимы резания   пози­ции рез­ца X Z г и г, и' мм t, мм S, мм/об V, м/мин п, об/мин     2-3 7-13 20 20 21 21 01; 02   0,5 0,5 0,3 0,3 165 89-165 63 63     18-19 21-22 24-25 24 24 24 23 25 27 -   0,5 0,3 116 128 112 100 100 80     29-30 32-33 35-36 26 28 30 29 29 29 —   0,5 0,3 112 128 116 80 100 100

 

координат опорных точек по всем резцам; Приводимая программа соответствует в табл. 6 приведены условия выполнения one- эскизу обработки, показанному на рис. 52. рации.