Проектування технологічних процесів для верстатів з ЧПК та ГВС

Числове програмне керування(ЧПК) – керування обробкою заготовки на верстаті за керуючою програмою, в якій дані приведені в цифровій формі.

Циклове програмне керування(ЦПК) –керування послідовністю і швидкістю переміщень органів верстата при обробці заготовки за керуючою програмою, яка задається шляхом певного набору комутуючих елементів на панелі керування.

Верстат з ЧПК– напівавтомат або автомат, рухомі органи якого виконують робочі і допоміжні рухи автоматично за заданою програмою, яка записана на носії. Системи ЧПК поділяються на позиційні і контурні.

Позиційна система ЧПК– система ЧПК, в якій переміщення робочих органів верстата виконується в задані точки, а траєкторія переміщення не задається.

Контурна система ЧПК– система ЧПК, в якій переміщення робочих органів верстата виконується за заданою траєкторією і з заданою швидкістю.

Переваги застосування верстатів з ЧПК:

1 Підвищення точності розмірів і форми деталей за рахунок програмного керування та підвищеної точності і жорсткості верстата.

2 Підвищення продуктивності обробки за рахунок зменшення допоміжного і підготовчо-заключного часу та інтенсифікації режимів різання. Автоматизований режим роботи верстата (виконання робочих і допоміжних ходів, зміна інструмента, налагодження і підналагодження). Можливість багатоверстатного обслуговування.

3 Універсальність верстатів, простота налагодження і переналагодження при переході на виготовлення інших деталей.

4 Зменшення собівартості виробництва за рахунок зменшення кваліфікації робітника, витрат на пристрої.

Особливості технологічних процесів на верстатах з ЧПК:

- Верстати з ЧПК найбільш вигідні в серійному виробництві при обробці заготовок складної конфігурації або заготовок з високою точністю і величиною партії 15-20 штук і більше. У зв’язку з високою вартістю верстата обробка заготовок на верстатах з ЧПК повинна бути економічно обґрунтована. Однак, взаємодія сучасних верстатів з ЧПК з САПР (системами CAD/CAM) дозволяє його ефективне використання і в одиничному виробництві.

- Необхідна технологічна підготовка креслень. Особливі вимоги ставляться до технологічності деталі, здатності її конструкції до концентрації операцій.

- Заготовка повинна виготовлятись більш точними методами.

- Бажана типізація технологічних процесів і застосування групового методу обробки.

- Значну увагу приділяють базуванню. Широко використовують принцип єдності баз. Якщо це неможливо, повну обробку виконують максимум за дві операції - обробка базових поверхонь на першій, інших поверхонь – на другій операції.

- Продуктивність обробки залежить від послідовності обробки поверхонь, тому важлива оптимізація послідовності ходів.

- Необхідне максимальне завантаження верстата і повне використання його технологічних можливостей на одній операції.

- Ступінь докладності опису технологічного процесу і організаційної підготовки виробництва високий.

- Розробка технологічної документації включає розробку карти наладки, операційно-технологічної карти, розрахунково-технологічної карти, карти програмування, керуючої програми. Технологічна документація вимагає детальної перевірки і коректування.

На рис.8.5 показана циклограма обробки деталі на фрезерному верстаті з ЧПК, табл.8.2 містить координати опорних точок, а табл.8.3 - код керуючої програми.

Рисунок 8.5 - Циклограма обробки деталі на фрезерному верстаті з ЧПК

Таблиця 8.2 - Координати опорних точок

№ опорної точки	Координати, мм
X	Y	Z
	+30	+60	+5.5
	+30	+60	-10
	+30	+30	-10
	+45	+30	-10
	+45	+60	-10

 

Таблиця 8.3 - Керуюча програма

Кадри керуючої програми	Пояснення
%	Символ початку програми
O0001 (PAZ)	Номер програми (0001) і її назва (PAZ)
N10 G21 G40 G49 G54 G80 G90	Ввід метричних даних, відміна корекції на радіус інструмента, відміна компенсації довжини інструмента, робоча система координат, відміна постійного циклу, абсолютне позиціювання
N20 M06 T01 (FREZA D1)	Виклик інструмента №1
N30 G43 H01	Компенсація довжини інструмента №1
N40 M03 S1000	Включення обертів шпинделя (1000 об/хв)
N50 G00 Z5.5	Швидке переміщення в опорну точку 1
N60 G01 Z-10 F25	Переміщення (лінійна інтерполяція) на глибину 10 мм на подачі 25 мм/хв (точка 2)
N70 G01 X30 Y30	Переміщення інструмента в точку 3 (25 мм/хв)
N80 G01 X45 Y30	Переміщення інструмента в точку 4 (25 мм/хв)
N90 G01 X45 Y60	Переміщення інструмента в точку 5 (25 мм/хв)
N100 G01 X30 Y60	Переміщення інструмента в точку 2 (25 мм/хв)
N110 G01 Z50	Підйом інструмента вверх в Z50 (25 мм/хв)
N120 M05	Виключення обертів шпинделя
N130 M30	Закінчення програми
%	Символ кінця програми

 

Послідовність проектування технологічних процесів для верстатів з ЧПК:

1 Аналіз вихідних даних.

2 Класифікація деталей з врахуванням організаційно-технічних вимог.

3 Аналіз креслень і відпрацювання їх на технологічність.

4 Кількісна оцінка груп деталей. Визначення виробничої програми, партії, типу виробництва.

5 Вибір існуючого типового, групового чи одиничного технологічного процесу.

6 Вибір заготовок.

7 Вибір технологічних баз і методів обробки.

8 Проектування технологічного маршруту.

9 Розробка технологічних операцій.

10 Розрахунок продуктивності і економічної ефективності варіантів технологічного процесу.

11 Розробка керуючих програм.

12 Відпрацювання і коректування керуючих програм.

13 Оформлення технологічної документації.

Гнучка виробнича система(ГВС) – сукупність або окрема одиниця технологічного обладнання і системи забезпечення його функціонування в автоматичному режимі, яка володіє властивістю автоматизованого переналагодження для виробництва виробів будь-якої номенклатури в установлених межах їх характеристик.

Переваги гнучкої виробничої системи:

1 Висока степінь автоматизації технологічних процесів обробки, обслуговування і керування.

2 Блочно-модульна побудова ГВС дозволяє проектування нових виробництв із уніфікованих компонентів і модулів.

3 Гнучкість виробництва.

Гнучкий виробничий модуль(ГВМ) – це гнучка виробнича система, яка складається з одиниці технологічного обладнання та обладнана автоматизованим пристроєм програмного керування і засобами автоматизації технологічного процесу, функціонує автономно, виконує багатократні цикли і має можливість вбудовуватись в систему більш високого рівня (рис.8.6).

Рисунок 8.6 - Гнучкий виробничий модуль

Гнучкий виробничий комплекс(ГВК) - це гнучка виробнича система, яка складається із декількох гнучких виробничих модулів, які об’єднані автоматизованою системою керування і транспортно-складською системою, яка автономно функціонує впродовж заданого інтервалу часу і має можливість вбудовуватись в систему більш високої ступені автоматизації.

Системи автоматизованого проектування (САПР)- комп’ютерні системи на основі програмного забезпечення, розробленого для автоматизації етапів проектування продукції і проектування виробництва. За призначенням САПР в машинобудуванні поділяються на:

1 Системи функціонального проектування (Computer Aided Engineering - CAE). Виконують моделювання і розрахунок різноманітних технічних систем, наприклад моделювання напружено деформованого стану конструкцій.

2 Конструкторські системи (Computer Aided Design - CAD). Виконують креслення, оформлення конструкторської документації, побудову тривимірних моделей і їх візуалізацію.

3 Технологічні системи або автоматизовані системи технологічної підготовки виробництва - АСТПВ (Computer Aided Manufacturing - CAM). Виконують розробку технологічного процесу, керуючих програм для обладнання з ЧПК, моделювання процесів обробки, розрахунок норм часу.

Важливим є застосування систем CAD/CAE/CAM на всіх етапах машинобудівного виробництва, що дозволить суттєво скоротити витрати часу, коштів та підвищити його якість.

Автоматизовані системи управління (АСУ)- комп’ютерні системи управління підприємством (АСУП) і окремими технологічними процесами (АСУТП). АСУП виконують функції календарного планування виробництва, маркетингу, оперативного управління виробництвом, управління проектуванням виробів, врахування і нормування трудовитрат, основних фондів, управління фінансами, запасами і постачанням. Функціями АСУТП є збір і обробка даних про стан обладнання і протікання виробничих процесів та прийняття рішень по їх виконанню. Для комплексної автоматизації виробництва необхідне поєднання систем САПР і АСУ.