И обрабатывающих центрах

Особенности обработки корпусов на станках с ЧПУ

Контроль корпусных деталей

При контроле корпусных деталей производят контроль размеров основных отверстий и их геометрической формы, а также отклонение от прямолинейности и отклонение от взаимного расположения поверхностей корпуса.

Контроль отклонения от соосности, параллельности осей и параллельности базовой плоскости проверяют обычно при помощи оправок (рис. 21.7).

m₁

m₂

A

a₁

a₂

d₁

d₂

d₃

h₁

h₂

L

d

L

h

а

б

в

Рис.21.7. Схемы контроля корпусных деталей

Отклонение от соосности проверяют с применением специальной оправки (рис.21.7, а). К оправке подводят индикатор и по разности показаний в точках 1 и 2 определяют величину отклонения от соосности. Отклонение от соосности в круногабаритных корпусах определяют оптическими приборами.

Отклонение от параллельности осей и межцентровое расстояние А (рис. 21.7, б) проверяют измерением расстояний между внутренними образующими контрольных оправок (размеры а₁ и а₂) при помощи индикаторного нутромера, штихмаса или блока концевых мер длины, либо размеров m₁, m₂ при помощи микрометра или штангенциркуля. Зная размеры диаметров d₁, d₂ и d₃, рассчитывают межосевое расстояние А.

Отклонение от параллельности осей основных отверстий относительно базовой плоскости (рис. 21.7, в) (размер h) проверяют на контрольной плите измерением размеров h₁ и h₂ и диаметра оправки d. Разность значений между размерами h₁ и h₂ характеризуют отклонение от параллельности оси отверстий относительно базовой плоскости.

Размеры основных отверстий контролируют калибрами и реже микрометрическими или индикаторными штихмасами. Геометрическая форма основных отверстий проверяется индикаторными или рычажными нутромерами или пневматическим ротаметром.

Для контроля точности положения осей отверстий в одной плоскости, расположенных под углом, применяют два контрольных калибра.

В крупносерийном и массовом производствах для контроля деталей используют специальные контрольные приборы для комплексной проверки по многим параметрам точности.

При изготовлении корпусной детали на станке с ЧПУ требуется перес-чет размеров, определяющих точность расстояния и относительного поворо-та, к единой системе координат, соответ­ствующей принятому комплекту технологических баз. Чертеж детали содержит исходную информацию для составления управ­ляющей программы, на основе которой может быть изго-товлена де­таль. При обработке на станках с ЧПУ траектория относительного перемещения заготовки и режущего инструмента формируется по командам в опорных точках, заданных в прямоугольной системе координат. В соот-ветствии с этим размеры в чертежах следует задавать в прямоугольной системе координат. Для этого выбирают начало системы координат и нап-равления осей системы коорди­нат заготовки. Направление осей координат заготовки должно совпадать с направлением осей координат станка при введении детали в систему станок – приспособление – инструмент – заго- товка. При этом желательно, чтобы технологические базы заго­товки соот-ветствовали координатным плоскостям станка, что су­щественно упрощает ориентацию заготовки и повышает точность установки.

В отдельных случаях следует отказаться от принятых схем простановки размеров. Например, положение крепежных отвер­стий относительно основ-ного отверстия обычно принято задавать радиусом и центральным углом между их осями. Более удобным является задание положения отверстий координатным методом, когда за начало координат выбрана ось основного отверстия.

Когда деталь имеет большое число крепежных отверстий, указание координат центра каждого из них приводит к затруднению в чтении черте-жей. В этом случае целесообразно применение табличного метода задания размеров, который удобен и для про­граммирования. При обработке по программе, когда все переме­щения инструментов задаются координатами, возникает необходи­мость иметь информацию и о тех размерах, которые обычно не наносят на чертежи.

В общем случае простановка размеров на чертежах деталей, обрабатываемых на автоматизированных системах, должна быть такой, чтобы при подготовке управляющей программы необходи­мость их пересчета была наименьшей.

Поле рассеяния размеров при обработке на станках с ЧПУ рас­положено симметрично относительно номинальных значений, по­этому программируемые размеры с несимметричными допусками должны быть пересчитаны с учетом заданных в чертеже отклонении. Например, в чертеже задан размер, который при программировании пересчи-тывается: 140 + (0,05 +0,15)/2 = = 140,10 мм.

В системах ЧПУ предусмотрены два способа задания коорди­натных перемещений; в абсолютной системе и по приращениям, что позволяет программировать перемещения непосредственно с чертежа. Для этого размеры в чертежах следует задавать в пря­моугольной системе координат. На рис. 21.8 приведены схемы простановки и пересчета размеров.

140,1

70,05

140,15

70,05

а б в

Рис. 21.8. Схемы простановки и пересчета размеров корпусной детали

а – задание размеров в чертежах; б – простановка размеров в приращениях;

в – простановка размеров в абсолютной системе.

Высокопроизводительные многоцелевые металлорежущие станки типа «обрабатывающий центр», осуществляющие по программе автоматиче­скую смену обрабатываемых заготовок и режущего инструмента, позво-ляют автоматически произвести с одной установки практи­чески полную обработку корпусной детали с четырех–пяти сто­рон. Наличие на станках инструментальных магазинов с ши­роким набором режущего инструмента позволяет автома­тически выполнять на одной или нескольких рабочих позициях с одной установки заготовки различные технологические пере­ходы по обработке плоских и фасонных поверхностей, по обра­ботке главных и крепежных отверстий, по нарезанию резьб и по­лучению требуемых пазов и выточек. При этом можно производить такие работы, как фрезерование плоских поверхностей и фрезерование по контуру, координатное сверление, растачивание, нареза­ние резьбы. Управление станком осуществляется по программе. Смена программы производится в течение 1,5... 4 мин.

Базирование заготовок на обрабатывающих центрах произво­дится на столе станка или в приспособлениях простейшего типа без направляющих втулок для инструмента. Таким образом, тре­буемая точность детали долж-на обеспечиваться непосредственно технологической системой. Это обстоятельство обусловливает не­обходимость изготовления многоцелевых станков с высокой точ­ностью и оснащения их адаптивными системами, обеспечиваю­щими автоматическое управление точностью и производи-тель­ностью обработки.

Для обработки заготовки с различных сторон на многоцелевых станках применяют точные поворотные столы, позволяющие по программе повора-чивать заготовки на требуемый угол. В це­лях повышения эффективности использования станка в ряде случаев меняют сменные столы или спутники, что позволяет устанавли­вать заготовку в процессе обработки, совмещая тем самым основ­ные и вспомогательные переходы во времени.

Обрабатывающие центры имеют различные компоновки с одним или несколькими шпинделями, многопозиционными револьвер­ными головками и магазинами, содержащими 30 … 100 различ­ных режущих инструментов. Замена инструмента в шпинделе производится автоматически в течение 4... 6 с. Для выбора соответствующего инструмента применяют кодирование инструментальных гнезд или инструментальных оправок. Использование одного такого станка позволяет заменить несколько фрезерных сверлильных и расточ­ных станков, при этом значительно повышается производитель­ность (в 2... 4 раза) вследствие сокращения вспомогательного времени в результате автоматизации цикла обработки и автомати­ческой замены режущего инструмента и заготовки.

Требования к технологичности корпусных деталей и заготовок. При разработке технологического процесса изготовления корпус­ной детали необходимо проанализировать конструкцию корпусной детали с точки зре-ния ее технологичности и особенностей обра­ботки на автоматизированных системах.

Наиболее технологичной считают конструкцию корпусной де­тали, отвечающую следующим требованиям:

наличие удобных технологических баз, обеспечивающих тре­буемую ориентацию и надежное крепление заготовки на станке при возможности обработки ее с нескольких сторон и свободного подвода инструмента к обрабатываемым поверхностям;

простота геометрической формы заготовки, позволяющая об­рабатывать большинство ее поверхностей с одной установки;

наружные поверхности детали должны иметь открытую форму, обеспечивающую возможность обработки напроход в направлении подачи;

обрабатываемые поверхности приливов и платиков на соответ­ствующих наружных сторонах желательно располагать в одной плоскости;

в конструкции детали необходимо избегать наклонного рас­положения обрабатываемых поверхностей, участков фасонного профиля, сложных уступов и пазов, прерывающих плоские по­верхности и отверстия;

главные отверстия, требующие высокой точности, следует делать сквоз-ными с минимальным числом ступеней, что позволяет выполнять обработку напроход меньшим числом инструментов;

отверстия, расположенные по одной оси в противоположных стенках, желательно выполнять одного диаметра;

при наличии на одной оси нескольких отверстий их диаметраль­ные размеры должны уменьшаться от внешней стенки к середине детали; наиболее точные отверстия желательно располагать на внешних стенках;

отверстия следует располагать перпендикулярно к плоским поверх-ностям; при наличии наклонных отверстий, они должны быть доступны для обработки при повороте вращающегося стола с закрепленной заготовкой;

в конструкции детали необходимо избегать обрабатываемых внутрен-них торцовых поверхностей и бобышек, требующих преры­вания цикла и установки инструмента внутри при отсутствии спе­циальных механизмов радиальной подачи;

обрабатываемые поверхности заготовки необходимо распо­лагать в дос-тупных для обработки плоскостях, которые могут быть обращены к шпин-делю при последовательном повороте стола с заготовкой на определенный угол;

крепежные отверстия желательно иметь одинаковых размеров с возмож-ностью нарезания в них резьбы с помощью метчиков, что позволяет исполь-зовать стандартные циклы обработки;

заготовка должна иметь достаточную жесткость и прочность, при кото-рых исключается возможность вибрации в процессе обра­ботки или недопус-тимых деформаций от сил резания и закрепле­ния.

При анализе возможности производительной обработки кор­пусной детали необходимо рассматривать отдельные комплексы поверхностей раз-дельно, затем анализировать возможность их сочетания и на следующем этапе рассматривать различные ва­рианты их относительного положения в корпусной детали. В ре­зультате можно оценить технологичность корпусной детали и дать рекомендации по выбору наиболее технологичных конструк­тивных решений.

При анализе технологичности необходимо учитывать особен­ности программных станков и многоцелевых станков. Эти осо­бенности опреде-ляются в первую очередь компоновкой станка, наличием поворотного или глобусного стола, наличием подклад­ных плит и другой технологической оснастки, а также принятой в станке системой отсчета координат. Так, если на станке имеется только крестовый стол, то можно без переустановки обра-батывать заготовки корпусных деталей с параллельными стенками. Нали­чие поворотного стола при горизонтальном расположении шпин­деля значи-тельно расширяет технологические возможности обра­ботки заготовок кор-пусных деталей, так как можно обрабатывать поверхности, расположенные под различными углами. Отдельные геометрические комплексы следует рассматривать с точки зрения возможности их получения с наименьшим числом переходов, а, сле­довательно, с наименьшим числом замен необходи-мого режущего инструмента. При этом целесообразно применение стан-дартного, а не специального режущего инструмента. Однако при определен­ной серийности деталей не. исключается возможность применения и специального инструмента, в том числе сменных многошпиндель­ных головок. Таким образом, при анализе технологичности детали необходимо учитывать требования, соблюдение которых позволяет значительно уменьшить затраты времени на выполнение опера­ций.

Отдельного рассмотрения требует вопрос правильной поста­новки и увязки размеров в корпусных деталях. Правильная и обоснованная постановка размеров и допусков возможна на основе понимания служебного назначения изделия и тщательного ана­лиза размерных связей.

Технологическая подготовка обработки корпусных деталей на станках с ЧПУ и обрабатывающих центрах существенно отли­чается от подготовки при использовании обычных, универсаль­ных станков. Она включает решение ряда технологических задач, направленных на разработку управляющей программы и получе­ние необходимой технологической оснастки, обеспечи-вающих пра­вильную настройку станка на обработку заготовки. Рассмотрим вопросы технологической подготовки на примере обработки заго­товки корпусной детали (рис. 21.9) на автоматизированном уча­стке, состоящем из двух обрабатывающих центров 243ВМФ2 и 6904ВМФ2, соединенных конвейером.

Рис. 21.9. Эскиз корпусной детали

Первый многоцелевой станок вертикальной компоновки, второй имеет горизонталь­ное расположение шпинделя и поворотный стол. Все это поз­воляет обрабатывать заготовки с различных сторон. Обработка осуществ-

ляется на спутниках. Рабочий закрепляет заготовку на спутнике на участке установки и выверки. После этого заготовка со спутником автоматически перемещается к требуемому станку. Спутник базируется на станке в координатный угол, ориентация и закрепление спутника осуществляются автоматически с помощью приспособления, установленного на столе станка.

Исходным для разработки управляющей программы и необхо­димой наладки станков является: чертеж детали и ее заготовки, разработанная технология, представленная в виде маршрута, и технологические данные применяемого оборудования.

Технология изготовления рассматриваемой корпусной детали предусматри-вает первоначальную обработку плоскости А и двух отверстий диаметром 20Н9 в целях получения технологических баз, затем обработку остальных поверхностей. Обработку плоскости А и двух базовых отверстий диаметром 20Н9 выполняют на станке 243 ВМФ2, а затем после переустановки заготовки обрабатывают остальные поверхности на станке 6094 ВМФ2. Определив задачи каждой операции и выбрав технологические базы, разрабатывают схему установки заготовки на станке. На первой операции заго­товка базируется по трем плоскостям, при этом выставка ее на спутнике осуществляется по разметке с применением регулируе­мых опор. На второй операции деталь базируется по плоскости и двум отверстиям. При этом заготовку устанавли­вают на подкладную плиту (адаптер), которая закрепляется на спутнике (рис. 21.10)

У

А

Вид А

Рис. 21.10. Установка заготовки на спутнике при обработке на

обрабатывающем центре 6904МФ3

1 – приспособление – спутник; 2 – подкладная плита; 3 – заготовка; 4 – шпиндель

станка; 5 – опорные элементы приспособления; I, II – позиции для последовательной

обработки со сторон I и II/

Такая схема установки позволяет выполнять обработку с четырех сторон. Для каждой из сторон обрабатывае­мой заготовки на основе чертежа разрабатывают геометрический план обработки и определяют последовательность выполнения технологических переходов Каждому отверстию на плане обработки при­сваивают номер в соответствии с по­следовательностью его обработки, таким образом, отверстия одного размера обычно имеют последова­тельные номера.

В соответствии с принятой схе­мой базирования для каждой уста­новки детали выбирают систему отсчета (нуль заготовки). Относи­тельно этой координатной системы производят пересчет всех размеров, определяющих положение обрабаты­ваемых поверхностей детали. В ре­зультате составляют таблицу коор­динат положения отверстий для каждого плана обработки. При об­работке заготовки на втором станке в качестве координатных плоскостей начала отсчета приняты: плоскость А установочной базы XOZ и пер­пендику-лярные к ней две плоско­сти симметрии детали XOY, YOZ. Такое положение на­чала отсчета означает наличие как положительных, так и отрицатель­ных координат отверстий, что до­пустимо для системы ЧПУ с плавающим нулем. Для случая фрезерования поверхности задают координаты поло-жения оси фрезы, соответствующие началу и концу рабочего хода, учи­тывая величину врезания и перебега фрезы. В соответствии с на­меченными пере-ходами выбирают необходимый инстру­мент и определяют режимы резания. В результате составляют опе­рационную карту обработки резанием, в которой отражаются последовательность выполнения технологических переходов по каждой стороне заготовки, состав применяемого инструмента и тех­нологической оснастки, режимы резания и соответствующие за­траты основного и вспомогательного времени на каждом переходе.

Используя операционную карту обработки и данные станка с рекомен-дациями по созданию формообразующих и вспомогатель­ных движений, составляют для каждой операции расчетно-технологическую карту. В этой карте показывают траекто­рию относительного перемещения режущего инструмента, указы­вают координаты опорных точек относительного положения заго­товки и инструмента, показывают положение нулевой плоскости, радиус инструмента, приводят данные об относительном располо­же-нии припуска на обрабатываемых поверхностях.

Дата добавления: 2014-01-07