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.