Инструкция по программированию для станка 16К20ФЗС32 с УЧПУ 2Р22

Методические указания к выполнению практической работы для студентов

 

1. К выполнению практической работы необходимо приготовиться до начала занятия, используя рекомендованную литературу и конспект лекций.

2. Студенты обязаны иметь при себе линейку, карандаш, калькулятор, тетрадь для практических работ, бланки необходимой технологической документации.

3. Отчеты по практическим работам оформляются в письменном виде (в тетради для практических работ), аккуратно и должны включать в себя следующие пункты:

· название практической работы и ее цель;

· порядок выполнения работы;

· индивидуальное задание;

· далее пишется «Ход работы» и выполняются этапы практической работы, согласно выше приведенному порядку.

4. При подготовке к сдаче практической работы, необходимо ответить на предложенные контрольные вопросы.

5. При оценивании практической работы учитывается следующее:

- качество выполнения практической части работы (соблюдение методики выполнения, правильность составления УП, получение результатов в соответствии с целью работы);

- качество заполнения сопроводительной документации, в том числе РТК;

- качество оформления отчета по практической работе (в соответствии с установленными требованиями);

- качество устных ответов на контрольные вопросы при защите работы (глубина ответов, знание методики выполнения работы, использование специальной терминологии).

6. Если отчет по работе не сдан во время (до выполнения следующей работы) по неуважительной причине, оценка за практическую работу снижается.

 

 

 

Практическая работа №1

«РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВКИ НА ТОКАРНОМ

НА СТАНКЕ С ОПЕРАТИВНОЙ СИСТЕМОЙ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ»

Цель работы: закрепить теоретические знания и приобрести практичес­кие навыки по составлению расчётно-технологической кар­ты обработки детали на станках с ОПУ; научиться кодиро­вать информацию, используя инструкцию по программированию.

Оснащение:

1    Методические указания по проведению работы.

2   Инструкция по программированию.

3 Инструкция по расчету опорных точек контура детали и эквидистанты.

4   Калькуляторы.

5  Интерактивная доска.

Порядок выполнения работы.

1 Ознакомиться с целью работы и порядком ее выполнения.

2 Получить индивидуальное задание.

3 Проанализировать обрабатываемые поверхности на технологичность.

4 Выбрать технологические базы, станочные приспособления.

5 Выбрать режущий и вспомогательный инструмент.

6 Построить траектории движения режущих инструментов.

7  Рассчитать координаты опорных точек

 (см. методические указания по расчёту координат).

8 Назначить режимы резания.

9 Заполнить  РТК.

10 Ознакомиться с инструкцией по программированию для станка 16К20ФЗС32 с УЧПУ Fanuc или 2Р22.

11 Составить управляющую программу (УП).

12 Оформить отчёт и подготовить его к сдаче.

Ход работы.

 

Индивидуальное задание представляет собой чертеж детали, с  все требованиями, предъявляемыми к ней; сведения о заготовке, марку материала и некоторые его физико-ме­ханические свойства, исходные данные по станку. Варианты задания сведены в приложение 1.

 

Теоретический материал.

 

Проверка на технологичность детали  (п.3) заключается в анализе выполнения общих и специфических требовании к технологичности детали.

Общие требования

2.1 Обоснованный выбор физико-механических свойств материала.

2.2 Обеспечение жесткости заготовки.

2.3 Обеспечение максимальной концентрации операций.

2.4 Обеспечение надежного базирования заготовки и возможность автоматизации вспомогательных операций.

2.5 Целесообразность применения стандартного инструмента.

2.6 Удобство закрепления заготовки и обеспечение максимального дос­тупа инструмента по всем поверхностям.

2.7 Согласование расположения обрабатываемых поверхностей с возможностями станка.

2.8 Унификация формы и размеров обрабатываемой поверхности.

2.9 Удобство и простота контроля.

2.10 Обеспечение дробления и отвода стружки.

 

Приспособления для базирования и закрепления заготовок на токарных станках (п.4)

На токарных станках с ЧПУ обычно применяются универсальные приспособления. Они просты по конструкции, имеют ручные зажим­ные элементы, но отличаются высокой точностью изготовления. За­готовки устанавливают в центрах, в самоцентрирующие трёхкулачковые, цанговые патроны или на планшайбы. Условное обозначение баз и зажимов приводится на рис.1  

 

 

 

.

 

 

Рисунок 1 - Условное изображение баз и зажимов по ГОСТ 3.1107-81.

а) патрон

б) патрон с пневматическим приводом

в) патрон и задний вращающийся центр

г) поводковый патрон (или хомутик), передний плавающий центр и задний вращающийся центр

д) передний поводок трения "рюмка" и задний обратный вращающийся центр

ж) передний поводок "ёрш" и задний вращающийся центр.

 

В качестве режущего инструмента (п.5) к токарным станкам с ПУ применяется инструмент с механическим креплением многократных неперетачиваемых быстросменных пластин из твердого сплава.  Основные преимущества:

- существенно сокращается время подналадки инструмента за счёт исключения его привязки и выставке по высоте центров;

- возможность быстрого подбора режимов резания путём замены пластин с другой геометрией;

- стабильное получение шероховатости и точности при прочих равных условиях;

- надёжное дробление стружки;

- отпадает необходимость в заточке инструмента.

При выборе правого или левого инструмента необходимо иметь в виду следующее:

· ПРАВЫЙ инструмент располагается в револьверной головке "вниз головой", что приводит к надёжному падению стружки в стружкосборник станка. Кроме того, правые резцы можно использовать на станках с ручным управлением. Правую резьбу можно нарезать, как правило, только правым резцом.

· ЛЕВЫЙ инструмент располагается в револьверной головке "вверх головой", стружка летит соответственно вверх и сильно загрязняет рабочие поверхности станка, при этом более удобно видеть состояние передней поверхности пластины для определения её износа. Однако, при использовании левого инструмента необходимо не забывать в программе менять направление вращения шпинделя с левого на правое при переходе на работу правым инструментом.

 

Последовательность выбора инструмента

Таблица 1

Рекомендуемая последовательность действий	Основные факторы, влияющие на выбор
1. Выбор системы крепления режущей пластины	- свойства обрабатываемого материала; - возможность использования двухсторонних пластин; - при внутренней обработке – диаметр растачиваемого отверстия; - жёсткость системы «станок-приспособление-инструмент-заготовка»
2. Выбор типа державки и формы режущей пластины	- профиль обрабатываемой поверхности; - технологические особенности оборудования
3. Выбор размера и геометрии передней поверхности пластины	- свойства обрабатываемого материала; - максимальная величина глубины резания для данной операции; - форма пластины и величина главного угла в плане; - конструкция пластины (1- или 2-сторонняя)
4. Выбор радиуса при вершине пластины r	- требования по шероховатости поверхности обрабатываемой детали; - жёсткость системы «станок-приспособление-инструмент-заготовка»
5. Выбор присоединительного размера державки и посадочного гнезда пластины	- размеры резцедержателя станка; - выбранный в п. 4.3 размер режущей пластины
6. Выбор марки твёрдого сплава режущей пластины	- тип операции; - условия обработки; - область применения по ISO

 

1) Выбор системы крепления

Таблица 2

Система крепления	Вид обработки
	Наружная	Внутренняя
	Первый выбор для наружной обработки. Наиболее жёсткая конструкция крепления режущих пластин. Возможность использования двухсторонних пластин.	Обработка диаметров от 32 мм.⃰⃰⃰ Высокие требования к системе «станок-приспособление-инструмент-заготовка». Жёсткая конструкция. Возможность использования двухсторонних пластин
	Наиболее предпочтительный выбор при обработке материалов, склонных к наклёпу и наростообразованию. Использование пластин с задним углом.	Компактная конструкция этой системы крепления позволяет обрабатывать диаметры от 20 мм⃰. Низкие силы и плавный процесс резания позволяет практически исключить вибрации.
	Устаревшая система крепления режущих пластин. При разработке новых техпроцессов рекомендуется использовать более современные конструкции.	Устаревшая система крепления режущих пластин. При разработке новых техпроцессов рекомендуется использовать более современные конструкции

 

2)  Выбор типа державки и формы режущей пластины

Выбор державки и пластины зависит, главным образом, от профиля обрабатываемой поверхности, типа технологического оборудования (станок с ЧПУ или без), и определяется главным и вспомогательным углами в плане. В зависимости от выбранной ранее системы крепления и, принимая во внимание возможные направления подачи инструмента, можно сделать выбор необходимого типа державки и формы пластины.

 

3)  Выбор размера и геометрии передней поверхности пластины

Основными факторами при выборе геометрии передней поверхности режущей пластины являются:

Принадлежность обрабатываемого материала к какой-либо из основных групп обрабатываемых материалов Р, М или К.

 

Таблица 3 - Тип обработки (чистовая, получистовая, лёгкая черновая и черновая)

Параметры режимов резания	Вид обработки
	Чистовая	Получистовая	Лёгкая черновая	Черновая
Глубина резания t, мм	0,25 - 2,0	0,5 - 3,0	2,0 - 6,0	6,0 - 10,0
Подача S, мм/об	0,05 - 0,15	0,1 - 0,3	0,2 - 0,5	0,4 - 1,8

 

4)  Выбор радиуса при вершине пластины

Получистовая, лёгкая черновая и черновая обработка.

 для обеспечения точности рекомендуется выбирать максимально возможный радиус при вершине r.

· при возникновении вибрации следует выбрать пластины с меньшим радиусом.

Таблица 4 

Радиус при вершине r	Рекомендуемый диапазон подач
	0,4	0,8	1,2	1,6	2,4
Диапазон подач S, мм/об	0,25-0,35	0,4-0,7	0,5-1,0	0,7-1,3	1,6-1,8

 

Подача не должна превышать величину радиуса при вершине режущей пластины.

5) Выбор присоединительного размера державки и посадочного гнезда пластины.

Присоединительный размер державки определяется типом используемого оборудования. При возникновении нескольких вариантов предпочтение следует отдать тому, при котором сечение державки максимально, а вылет минимален.

Посадочное гнездо в выбранной державке должно соответствовать  формам и размеру используемой пластины. Для исключения ошибок можно руководствоваться правилом, обоснованном на совпадении соответствующих элементам стандартных обозначений.

 

 

Рисунок 3 - Пример выбора присоединительного размера державки и посадочного гнезда пластины.

6)  Выбор марки твёрдого сплава режущей пластины

 

Выбор марки твёрдого сплава пластины зависит от следующих факторов:

- Тип обрабатываемого материала по ISO.

Таблица 5

Группа по ISO	Обрабатываемый материал	Пример материала
Р	Стали Углеродистые Легированные Высоколегированные и инструментальные Стальное литьё	08пк, 10, А12, Ст3, 45, А40Г, 60, УА7, 12ХН13А, 38Х2Н2МА, ШГ15ГС, 7ХФ, 9ХС, ХВГ, Р6М5
М	Нержавеющие стали Титановые сплавы Жаропрочные	12Х13, 12Х18Н10Т, 11Х11Н2В2МФ, ВТ1-00, ВТ5, ВТ14, ХН32Т, ХН67ВТМЮЛ, Haynes 151
К	Чугуны Цветные металлы Материалы с высокой поверхностной твёрдостью	СЧ10, СЧ45, ВЧ35, ВЧ100, КЧ37-12, КЧ50-5, АМГ2, Д16, АЛ3, ЛС63-1, Л96, ЛО70-1, М00к, Закалённая сталь HRC45-60, ЧХ16

 

- Условия обработки

ХОРОШИЕ - Высокие скорости. Непрерывное резание Предварительно обработанные заготовки. Высокая жёсткость технологической системы "станок-приспособление-инструмент-заготовка".

Требования к твёрдому сплаву - высокая износостойкость.

НОРМАЛЬНЫЕ - Умеренные скорости резания. Контурное точение. Поковки и отливки. Достаточно жёсткая система "станок-приспособление-инструмент-заготовка".

Требования к твёрдому сплаву - хорошая прочность в сочетании с достаточно высокой износостойкостью.

ТЯЖЁЛЫЕ - Невысокие скорости. Прерывистое резание. Толстая корка на литье или поковках. Нежёсткая система "станок-приспособление-инструмент-заготовка".

Требования к твёрдому сплаву - высокая прочность.

- Область применения

 

 

Таблица 6 - Определение области применения твёрдого сплава

Условия обработки	ISO	Тип обработки
		Чистовая	Получистовая	Лёгкая черновая	Черновая
ХОРОШИЕ	Р	Р01-Р10	Р10-Р25	Р25-Р30	Р30-Р35
	М	М10-М15	М15-М20	М20-М25	М25-М30
	К	К01-К05	К05-К10	К10-К15	К15-К20
НОРМАЛЬНЫЕ	Р	Р10-Р25	Р25-Р30	Р30-Р35	Р35-Р40
	М	М15-М20	М20-М25	М25-М30	М30-М35
	К	К05-К10	К10-К15	К15-К20	К20К25
ТЯЖЁЛЫЕ	Р	Р30-Р35	Р35-Р40	Р40-Р45	Р45-Р50
	М	М20-М25	М25-М30	М30-М35	М35-М40
	К	К10-К15	К15-К20	К20-К25	К25К30

 

4) Выбор наиболее подходящего твёрдого сплава

Пример:

Материал - Сталь 45.

Тип обработки - получистовая.

Условия обработки - заготовка с лёгкой литьевой коркой и небольшим биением, обработка на оборудовании с нормальной жёсткостью, средние скорости резания.

 

1. Обрабатываемый материал - группа Р по классификатору ISO.

2. Условия обработки - нормальные.

3. Область применения твёрдого сплава - Р25-Р30.

По диаграмме выбирается твёрдый сплав.

 

 

Рисунок 4 – Выдержка из диаграммы для выбора твёрдого сплава

 

Полученному диапазону области применения Р25-Р30 соответствуют три сплава СТ15, СТ5, СТ35.

Рекомендуется выбрать сплав, у которого середина области применения находится ближе всех к диапазону области применения твёрдого сплава. В данном случае - это сплав СТ25.

Возможным вариантом для выбора (как более прочный, но менее износостойкий) может также быть и сплав СТ35.

 

В суппорте станка режущий инструмент закрепляется с помощью вспомогательного инструмента: резцовых блоков и оправок.

Резцовые блоки применяются для нормализирования режущего инструмента. Настройка инструмента на размер производиться путём измене­ния его положения в блоке. В оправках обычно устанавливаются настро­енные на размер малогабаритные резцовые вставки. Крепление инструмента в револьверной головке производится или непосредственно, или с помощью различных переходных элементов: инструментального блока с ци­линдрическим хвостовиком и рифлениями на лыске; инструментального блока с направляющими типа "ласточкин хвост". В станках с инструментальным магазином для крепления режущего инструмента применяются инструментальные блоки с двумя V - образными пазами для базирования на станке. Для закрепления блока используется Т - образный паз (РТМ2П10-279 "Система вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ").

Подсистема вспомогательного инструмента с цилиндрическим хвостовиком предназначена для станков моделей 16К20Т1, 16К20Ф3С32, 1П756МФЗ, 1П732РФЗ, 1740РФЗ и др.

 

Рисунок 5 - Схема крепления резцедержателя с цилиндрическим хвостовиком с инструментальным: 1- резцедержатель, 2 - втулка, 3 - винт, 4 – инструментальный магазин

Рифления втулки зацепляются с рифлениями державки, при завинчивании винта, втулка крепит державку.

 

Рисунок 6 - Подсистема вспомогательного инструмента с цилиндрическим хвостовиком

В головках держателей предусмотрены открытые или закрытые взаимно перпендикулярные пазы (рис.6 поз. 1…9) для крепления резцов различных типов (проходных, отрезных и др.) с разной длиной державки и направлением относительно оси крепежного отверстия. Резцедержатели имеют правое и левое исполнение и применяются в зависимости от расположения револьверной головки и направления вращения шпинделя. Переходная втулка 10 позволяет закреплять режущий инструмент или вспомогательные элементы круглого сечения диаметром 16…40 мм. Для обработки отверстий используется перовое сверло 11 с непосредственным креплением в держателе. В вариантах 12 и 13 предусмотрены отверстия с конусом Морзе для крепления трехкулачкового патрона 19 и режущих инструментов осевого типа (сверла, зенкеры, развертки и т.п.). Растачивание отверстий можно производить либо резцами, закрепляемыми в резцедержателях 1…9, либо с помощью расточных оправок 14, 15. Вариант 16 может использоваться для крепления метчиков М6…М27 в патроне. Варианты 17, 18 представляют собой переходные втулки со шпоночным пазом. Они позволяют крепить расточную борштангу 20, патрон для метчиков 21, концевые режущие инструменты с укороченным конусом Морзе 22. Эти втулки являются связующим звеном со станками сверлильно-фрезерно-расточной группы.

 

 

Рисунок 7 - Подсистема вспомогательного инструмента с базирующей призмой

 

Подсистема с базирующей призмой предназначена для станков с ЧПУ моделей 1А734ФЗ, 1А751ФЗ, СМ710ФЗ, 16К30ФЗ и др. Резцедержатели 1-3 (рис. 7) обеспечивают крепление резцов широкого диапазона размеров. Особенно универсален трехсторонний резцедержатель 5. В систему входит распределитель охлаждающей жидкости 4, служащий для подвода СОЖ в зону резания. В держателях 7 и 8 закрепляют инструмент из предыдущей подсистемы (11,12,13 и др.), что в ряде случаев расширяет технические возможности станков, а также способствует сокращению номенклатуры вспомогательного инструмента.

 

Выбор режимов резания  (п. 8)

1)  Выбор подачи.

Черновая обработка.

При черновой обработке следует стремиться выбрать максимально возможную подачу. Ограничениями при этом являются:

- мощность станка;

- жёсткость системы "станок-приспособление-инструмент-заготовка";

- несущая способность выбранной режущей пластины с учётом геометрии передней поверхности.

Экономически целесообразны при черновой обработке такие режимы, при которых большой удельный съём металла достигается за счёт комбинации большой подачи и умеренной скорости резания.

Чистовая обработка.

Величина чистовой подачи в зависимости от требуемого качества обработанной поверхности (параметр R_max) при заданном радиусе при вершине инструмента определяется по таблицам или диаграммам.

Следует помнить, что полученное теоретическим путём значение чистовой подачи, обеспечит на практике требуемое качество обработанной поверхности только при соблюдении следующих условий:

- используемая геометрия передней поверхности пластины обеспечивает устойчивое стружкодробление;

- скорость резания выбрана достаточно высокой, чтобы избежать наростообразования;

- отсутствует вибрация.

2)  Выбор скорости резания

Исходными данными для определения скорости резания являются:

- марка обрабатываемого материала и его твёрдость;

- марка твёрдого сплава;

- величина подачи, мм/об.

Необходимо также задаться требуемым периодом стойкости инструмента.

Выбор скорости резания начинается с определения начальной (табличной) скорости резания. Затем определяется действительная скорость резания с учётом требуемой стойкости инструмента и отклонений твёрдости обрабатываемого материала.

РТК  (п.6, п.9)  содержит технологические решения, разработанные на предыдущих этапах проектирования технологического процесса обработки, и представляет собой законченный проект обработки детали в виде графического изображения траектории движения инструмента со всеми необхо­димыми положениями и расчётными размерами. На её основе технолог-программист разрабатывает УП обработки детали на станке с ЧПУ. Для наглядности РТК может разрабатываться для каждого инструментального перехода.

Оформление РТК рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

а) Вычерчивается в системе координат детали заготовка, отмечает­ся начало системы координат, выбирается исходная точка обработки. Кон­туры детали изображаются в состоянии, полученном в результате инструментального перехода, для которого разрабатывается РТК. Проставляются размеры обрабатываемых поверхностей в форме, удобной для программиро­вания. В соответствии с картой наладки технологической оснастки наме­чается расположение базовых и зажимных элементов приспособления.

б) С учётом выбранных схем обработки вычерчивается траектория движения для каждого инструмента с учётом особен­ностей формы обрабатываемой поверхностей, применяемого инструмента и технических требований предъявляемых к обрабатываемым деталям, рекомендуется применять типовые ТДИ при обработке характерных зон обра­ботки, к которым относятся открытые, полуоткрытые и закрытые зоны и их комбинации. Отмечаются и нумеруются опорные точки траектории.

в) Указываются технологические и вспомогательные команды по управлению станком, вылеты инструмента, код (номер)применяемого инстру­мента.

г) Указываются режимы резания на отдельных участках траекто­рии. В результате разработки РТК оформляют расчётную карту с указани­ем расчётных координат опорных точек, режимов резания на участках траектории движения инструментов.

 

Рисунок 8 - Условное обозначение характерных точек

Разработка управляющей программы (п. 11) является заключительным этапом проектирова­ния УП обработки детали на станке с ЧПУ, заключающийся в представле­нии работы исполнительных органов станка в символах используемого кода (ИС0-7бит).

При кодировании УП используют инструкцию по программирова­нию, характеристику устройства ЧПУ и инструкцию по эксплуатации стан­ка, для которых разрабатывается УП.

В настоящее время на рынке программных продуктов России предлагается довольно значительное количество САМ - систем (Computer Automation Manufacturing - системы автоматизированной обработки управляющих программ). Их использование является наиболее предпочтительным, однако не у всех есть возможность приобрести систему. Системы ЧПУ Fanuc  для токарных станков имеют довольно развитые циклы обработки поверхностей, что позволяет при известном навыке успешно разрабатывать программу на довольно сложные детали. При этом всё же целесообразно использовать самый простой компьютер с текстовым редактором.

 

Инструкция по программированию для станка 16К20ФЗС32 с УЧПУ 2Р22

Для выдачи УП на исполнительные органы токарных станков предназначено устройство ОПУ 2Р22, которое выполняет следующие функции: ввод управляющей программы с клавиатуры пульта управления или програм­моносителя; её отработку и редактирование непосредственно на станке; сос­тавление управляющей программы по образцу, когда обработка первой де­тали ведется в ручном, а обработка последующих деталей в автоматическом режиме; ввод постоянных циклов в диалоговом режиме; использование слож­ных циклов многопроходной обработки; вывод УП на программоноситель и выполнение ряда других функций.