Станки с числовым программным управлением (ЧПУ)

В магазине можно разместить до 30 различных инструментов создавая их запас для группы деталей. При этом не обязательно, чтобы инструменты размещались в гнездах магазина в таком порядке, в каком они будут использованы. Выбор нужного инструмента производится так же, как и смена, автоматически по программе. Каждый инструмент предварительно вставляется в специальную оправку с десятью кольцами (рис. 6, г). Кольца 14 имеют разный диаметр и образуют своеобразный код инструмента. При повороте магазина оправка проходит мимо десятипозиционного переключателя (датчика), замыкая своими кольцами его контакты. В тот момент, когда комбинация колец (код инструмента) совпадает с кодом, записанным на перфоленте, вращение магазина прекращается и нужный инструмент готов к подаче в шпиндель. Поиск нужного инструмента происходит при выполнении очередного перехода и поэтому не влияет на общее время обработки.

Обрабатываемая заготовка 4 (рис. 6, б) закрепляется на плите 2 приспособления, которая может перемещаться по направляющим среднего 3 и боковых 1 и 7 столов. При обработке заготовка находится на среднем столе, который может периодически поворачиваться на заданный угол в соответствии с программой. В зависимости от принятой технологии в каждом положении (позиции) стола выполняется или полная обработка всех поверхностей (плоскостей, отверстий и т. д.), или вначале фрезеруются поверхности,  а затем обрабатываются  отверстия. Вся обработка детали ведется автоматически по программе, за это время оператор устанавливает в приспособление левого стола 1 станка другую заготовку. По окончании обработки плита с приспособлением и обработанной заготовкой передвигается на правый свободный стол 7, а ее место занимает другая плита с уже закрепленной заготовкой. На станке можно обрабатывать сложные детали. .

Многоцелевой станок с магазином большой емкости (рис. 7); предназначен для обработки корпусных деталей. Обрабатываемую заготовку 13 закрепляют в приспособлении 5, установленном на поворотном столе, что позволяет при необходимости  вести обработку с двух-четырех сторон без переустановки. Режущий инструмент закрепляют в шпинделе 7. Для создания запаса инструментов имеется цепной магазин 11. В гнездах цепи помещается до 60 инструментов.

Рис. 7. Многоцелевой станок с магазином большой емкости

Для перемещения инструмента  из магазина в шпиндель и обратно служит механическая рука 10 с двумя захватами. Подготовка к смене инструмента производится во время работы станка. Схват руки 2(рис. 8) выдвигается из корпуса и захватывает оправку с инструментом 4. При перемещении корпуса вдоль оси оправка с инструментом вытаскивается из гнезда 5 магазина.

Рис. 8. Устройство для смены инструмента

По окончании очередного перехода свободный схват 3 механической руки подводится к шпинделю соответствующим поворотом и осевым перемещением корпуса руки. Для перемещения механической руки и ее схватов служат гидроприводы. Все инструменты устанавливаются непосредственно или с помощью переходных втулок в одинаковые конусные оправки 6 и настраиваются на размер вне станка. Оправка пронумерованы, что облегчает расстановку инструментов по гнездам магазина в соответствий с программой обработки.

На станке выполняют  операции сверления, зенкерования, резьбонарезания, развертывания, фрезерования и т. п. Привод шпинделя станка осуществляется регулируемым электродвигателем через коробку скоростей. Для движений подачи и быстрых перемещений служат электрогидравлические приводы, что позволяет получать подачи в осях Х, У, Z. Рабочие и установочные перемещения выполняются шпиндельной коробкой 8(рис. 9) по оси Y, стойкой 9 - по оси Z и столом 12 - по оси X.

Для сокращения простоев станка, связанных со сменой обрабатываемых заготовок и подготовкой к обработке новой партии, предусмотрены две загрузочно-разгрузочные позиции 1 и 2 (рис. 8), базовые плиты 3 и 5 и унифицированные детали установочно-зажимных приспособлений. В положении, показанном на рисунке, плита 5 с закрепленным на ней приспособлением и обрабатываемой заготовкой находится в рабочей позиции на подвижном столе станка. Вторая плита 3 свободна; на ней можно во время работы станка монтировать приспособление для закрепления других заготовок. Для перемещения плиты с приспособлением в рабочую позицию стол станка автоматически подводится к соответствующей загрузочно-разгрузочной позиции. Плита передвигается по направляющим 14. Крупных корпусных деталей их можно устанавливать непосредственно на базовые площадки стола.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чертеж детали для разработки управляющей программы

 

 

 

 

 

 

Составить управляющую  программу (УП) для обработки детали.

Обработка на токарном станке 16К20Ф3 с системой ЧПУ 2Р22. Проведем:

1. Расчет режимов обработки (глубины резания, скорости резания и подачи) согласно маршруту обработки, с выбором марки инструмента и его геометрических параметров.
2. Составление управляющей программы для системы ЧПУ 2Р22, принимая при этом за базовый вариант геометрические размеры заготовки детали.  Марка обрабатываемого материала и его прочностные свойства:  Сталь 20Х      460 МПа                            

Маршрут обработки детали – вала:

1. Точить контур, используя цикл L 08 (многопроходная черновая обработка). Глубина резания одного прохода Р = 1,5 мм.
2. Точить контур, используя цикл L 10 (чистовая обработка оставленного припуска в 0,5 мм).

 

ВЫБОР МАРКИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Т1 – резец для черновой обработки проходной упорный отогнутый с  пластинками из твердого сплава Т15К6  ГОСТ 18879-73, с сечением державки В х Н = 20х32 мм.

Т2 – резец проходной  упорный, чистовой отогнутый с пластинками из твердого сплава Т15К6  ГОСТ 18879-73, с сечением державки В х Н = 20х32 мм.

Станок токарный патронно-центровой  с ЧПУ модели  16К20Ф3.

Паспортные данные станка:

Размеры (длина х ширина х высота) – 3360 х 1710 х 1750 мм.          Масса – 4000 кг.

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:

над станиной – 400 мм;           над суппортом – 220 мм.

Наибольшая  длина  обрабатываемой заготовки – 1000 мм.

Мощность электродвигателя N_эл.дв.= 10,0 кВт;  КПД    h = 0,75 … 0,8;

Мощность на шпинделе по приводу с учетом КПД  N_ш = 7,5 кВт;

Частота вращения  шпинделя – 12,5-2000 об/ мин.

Подача суппорта, мм/мин:

продольная  3 - 1200

поперечная 1,5 – 600

Бесступенчатое  регулирование 

Число управляемых  осей координат – 2

Цифровая  индикация – положение инструмента, № кадра; № инструмента.

 

1. Для операции чернового  точения используется резец токарный  проходной отогнутый с  пластинками  из твердого сплава Т15К6  ГОСТ 18879-73, с сечением державки В  х Н = 20х32 мм.

Расчет толщины пластины:

S = 0,16H = 0,16x32 = 5 мм.,  

где  S – толщина пластины;   H – высота державки резца.

m- параметр, определяющий расположение вершины резца в мм.

m =  0,50В = 0,50 х 20 = 10мм.,

Для обработки принимаются  следующие значения:

j = 45° - главный угол в плане;

l = 8° - угол наклона главной режущей кромки;

g =  10° - передний угол;

r = 1 мм. - радиус при вершине.

 

1. Определяем глубину резания.

Небходимо удалить объём  металла с начального диаметра 60мм (Дн) до конечного диаметра 57 мм (Дк), т.к. припуск 1мм по радиусу оставляется  на чистовую обработку, на длине заготовки в 30 мм. Перепад диаметров (60–57)=3 мм, по радиусу припуск составляет 1,5 мм. Такой припуск можно снять за один проход.

1.2. Выбор подачи.

Подачи  для обработки  заготовок из стали 20Х σ =460 МПа s =0,5 мм/об.  [2, табл. 11 стр. 266]

1.3. Скорость резания  вычисляется по формуле:

V =	Cv · Kv	[3, формула 1 стр. 261]
	Tm · tx ·Sy

 

  K_{v –} поправочные коэффициенты на измененные условия работы:  

K_v = K_mv · K_nv · K_uv · K_jv ·K_j1v ,

K_mv–поправочный коэффициент в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала:     K_mv= К _r (750 / σ _в)^nv,  [3, табл. 1 стр. 261]

где K _r = 0,85 ; n _v = 1,0     [3, табл. 2 стр. 262]

K_mv= 0,85 (750/ 460)= 1,4;

K_nv = 0,9; K_uv = 1,0 ; K_jv=1,0 ;  K_j1v = 0,7 [3, табл. 1-6,10 стр. 261-265]

K_v = 1,4 · 0,9 ·0,7 · 1,0 · 1,0 = 0,89

Период стойкости резца  Т = 120 мин.; С_v = 350; х = 0,15; у = 0,35; m = 0,20. [3, табл. 17, стр. 269]

Найдем скорость резания:

V =	Cv · Kv	=	350 ·0,89	=155 м/мин
	Tm · tx ·Sy		1200,2·1,50,15·0,50,35

 

Частота вращения шпинделя:

n =	1000 · V	=	1000· 155	= 822об/мин
	π · d		3,14 ·60

 

Выбираем по паспорту станка частоту вращения  шпинделя  n = 710 об/мин.

Тогда скорость резания: V = π · 60 · 710/ 1000 = 134 м/мин.

Проверка по мощности привода станка:

N =	Рz · V	=  кВт
	1020·d

 

Р_z= 10 ·C_р · T^m · t^x ·S^y·К_р

К_р = К_mp · K_jp· K_yp ·K _λp · K_rp , [3, табл. 9, стр. 264]

К_mp  = (σ _в / 750)^nр = (460 / 750) ^0,75 = 0,74;

 n_р  =0,75 – показатель  степени при обработки стали резцами с пластинами из твердого сплава.

K_jp = 1,0;  K_yp = 1,0; K _λp = 1,0; K_rp = 0,7.

К_р = 1,0 · 0,7 · 1,0 · 1,0 · 0,7 = 0,49;

С_р = 300 ;   п = - 0,15;   х = 1,0 ;   у = 0,75;

N =	10·300·134-0,15·1,51,0·0,50,75 ·0,49·134	=1,5 кВт
	1020 · 60

 

По паспорту: мощность эл.двигателя N_эл.дв.=10кВт; при КПД станка h = 0,75 мощность на шпинделе N _шп= 7,5 кВт. Обработка заготовки можно произвести.

2. Для операции чистового  точения используется резец токарный  проходной отогнутый с  пластинками  из твердого сплава Т15К6  ГОСТ 18879-73, с сечением державки В  х Н = 20х32 мм.

Расчет толщины пластины:

S = 0,16H = 0,16x32 = 5 мм.,  

где  S – толщина пластины;   H – высота державки резца.

m- параметр, определяющий расположение вершины резца в мм.

m =  0,50В = 0,50 х 20 = 10мм.,

Для обработки принимаются  следующие значения:

j = 45° - главный угол в плане;

l = 8° - угол наклона главной режущей кромки;

g =  10° - передний угол;

r = 1 мм. - радиус при вершине.

1. Определяем глубину резания.

Перепад диаметров (57–56)= 1 мм, по радиусу припуск составляет 0,5 мм. Припуск снять за один проход.

2.2. Подачи  для чистовой  обработки заготовки  s =0,2 мм/об.  [2, табл. 11 стр. 266]

2.3. Скорость резания  вычисляется по формуле:

V =	Cv · Kv	[3, формула 1 стр. 261]
	Tm · tx ·Sy

 

  K_{v –} поправочные коэффициенты на измененные условия работы:  

K_v = K_mv · K_nv · K_uv · K_jv ·K_j1v ,

K_mv–поправочный коэффициент в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала:     K_mv= К _r (750 / σ _в)^nv,  [3, табл. 1 стр. 261]

где K _r = 0,85 ; n _v = 1,0     [3, табл. 2 стр. 262]

K_mv= 0,85 (750/ 460)= 1,4;

K_nv = 0,9; K_uv = 1,0 ; K_jv=1,0 ;  K_j1v = 0,7 [3, табл. 1-6,10 стр. 261-265]

K_v = 1,4 · 0,9 ·0,7 · 1,0 · 1,0 = 0,89

Период стойкости резца  Т = 120 мин.; С_v = 350; х = 0,15; у = 0,35; m = 0,20. [3, табл. 17, стр. 269]