(1) ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра «Технология машиностроения» ТЕХНОЛОГИЯ И ПРОГРАММИРОВАНИЕ ОБРАБОТКИ НА СТАНКАХ С ЧПУ Методические рекомендации к практическим занятиям для сту

(1)

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Технология машиностроения»

ТЕХНОЛОГИЯ

И ПРОГРАММИРОВАНИЕ ОБРАБОТКИ

НА СТАНКАХ С ЧПУ

Методические рекомендации к практическим занятиям для студентов специальности

1-53 01 01 «Автоматизация технологических процессов и производств (по направлениям)»

дневной формы обучения

Часть 1

Могилев 2017

(2)

УДК 621.9.06:004 ББК 34.63:32.81 Т 38

Рекомендовано к изданию учебно-методическим отделом Белорусско-Российского университета

Одобрено кафедрой «Технология машиностроения» «6» апреля 2017 г., протокол № 13

Составители: канд. техн. наук, доц. А. М. Федоренко;

канд. техн. наук, доц. И. Д. Камчицкая Рецензент канд. техн. наук, доц. В. В. Кутузов

Приведены задания к практическим занятиям по дисциплине «Техно- логия и программирование обработки на станках с ЧПУ», а также методические рекомендации по их выполнению.

Учебно-методическое издание

ТЕХНОЛОГИЯ И ПРОГРАММИРОВАНИЕ ОБРАБОТКИ НА СТАНКАХ С ЧПУ

Часть 1

Ответственный за выпуск В. М. Шеменков Технический редактор А. Т. Червинская Компьютерная верстка Н. П. Полевничая

Подписано в печать . Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.

Печать трафаретная. Усл. печ. л. . Уч.-изд. л. . Тираж 56 экз. Заказ № Издатель и полиграфическое исполнение:

Государственное учреждение высшего профессионального образования

«Белорусско-Российский университет».

Свидетельство о государственной регистрации издателя, изготовителя, распространителя печатных изданий

№ 1/156 от 24.01.2014.

Пр. Мира, 43, 212000, Могилев.

(3)

Содержание

1 Общие положения………...………... 4 2 Практическое занятие № 1. Программирование линейной

интерполяции ………... 4 3 Практическое занятие № 2. Программирование круговой

интерполяции ………... 14 4 Практическое занятие № 3. Программирование

перемещений в относительной системе координат ……….. 18 5 Практическое занятие № 4. Программирование обработки

валов... 20 6 Практическое занятие № 5. Программирование обработки

отверстий с использованием технологических циклов ….………...…. 24 7 Практическое занятие № 6. Программирование токарной обработки с использованием технологических циклов ..………... 29 8 Практическое занятие № 7. Нормирование операций,

выполняемых на станках с ЧПУ………...… 34 Список литературы………. 38

3

(4)

1 Общие положения

Целью практических занятий является развитие навыков студентов в разработке и проектировании операций технологического процесса на осно- ве использования станков с ЧПУ, а также управляющих программ к ним.

На каждом практическом занятии студент получает индивидуальное задание в виде чертежа детали для выполнения практической работы.

Все расчеты и эскизы выполняются в отдельной ученической тетради.

Отчет по каждому занятию должен включать следующие разделы:

- цель практической работы;

- исходные данные (в соответствии со своим вариантом);

- расчеты и их результаты, выполненные в последовательности и за- писанные в форме, определенной методическими указаниями;

- графическое отражение результатов работы;

- текст управляющей программы;

- выводы.

2 Практическое занятие № 1. Программирование линейной интерполяции

Цель практической работы – приобретение навыков разработки управляющих программ обработки на основе применения G-кодов (в соот- ветствии со стандартами ISO) в Sinumerik (Siemens).

2.1 Общие сведения о программировании

Последовательность перемещений инструмента, его смена, скорость вращения шпинделя при автоматической обработке детали на станке с ЧПУ задаются программной последовательностью действий, «понятной»

ЭВМ. Любая программа состоит из последовательности кадров. Обычно каждый кадр занимает одну строку. Кадр включает в себя набор слов, каж- дое из которых состоит из адреса и цифрового значения (рисунок 1).

Программирование начинается с номера первого кадра (N1) и закан- чивается командой «конец информации» или «конец программы», записы- ваемой в виде отдельного кадра (М30) (см. рисунок 1).

Каждый кадр имеет начало, задаваемое по адресу N, и конец в виде слова ПС (не обязательно для различных систем ЧПУ). Порядок располо- жения остальных слов в кадре зависит от конкретной системы ЧПУ.

Перемещения инструмента по осям. Перемещения можно задавать в абсолютной (G90) и относительной (G91) системах координат. В абсолют- ной системе координаты точек траектории инструмента записываются от-

4

(5)

носительно нуля детали. Каждая точка траектории является вершиной ре- жущей части инструмента.

N1 T1 D1M6

N2 LIMS=2200

N3 G96 F0.1 S140 M13 N4 X80 Z1

N5 G1 Z-30

N6 G2 X120 Z-50 I120 J-30 N8 G3 X140 Z-60 I120 J-60 N10 G1 Z-110

N11 X166

N12 G0 X170 Z60 N13 M30

Рисунок 1 – Структура управляющей программы

Для того чтобы задать перемещение инструмента по этим осям, ис- пользуются соответствующие адреса X, Y (по осям X, Y) и Z (по оси Z).

Для задания движения на рабочей подаче применяется функция G01, а на ускоренном ходу – G00.

2.1.1 Назначение адресов (Sinumerik).

А, B, C – угол поворота вокруг осей X, Y, Z соответственно.

D – вторая функция инструмента (номер режущей кромки).

Е – вторая функция подачи.

F – первая функция подачи.

G – подготовительная функция.

Н – не определен (дополнительная функция).

I, J, K – параметр интерполяции или шаг резьбы параллельно осям X, Y, Z соответственно.

L – не определен (вызов подпрограммы).

М – вспомогательная функция.

N – номер кадра.

О – не определен.

Р, Q, R – третичная длина перемещения, параллельного осям X, Y, Z соответственно.

S – функция главного движения.

Т – первая функция инструмента.

U, V, W – вторичная длина перемещения, параллельного осям X, Y, Z соответственно.

X, Y, Z – первичная длина перемещения, параллельного оси X.

Кадр Слова

Адреса

Значения

5

(6)

2.1.2 Начало и конец программы.

В первых кадрах обычно программируется информация о замене ин- струмента (Т... D…), указываются режимы обработки (F… S…). В конце обработки необходимо установить оси в позиции, удобной для демонтажа детали. Затем следует остановить вращение шпинделя и охлаждающий по- ток и осуществить управление автоматической установкой («СБРОС») программы при помощи функции М30.

Можно вставить во внутрь программы сообщение, заключенное в ка- вычки и предназначенное для оператора станка. Это сообщение програм- мируется трехбуквенным кодом следующим образом:

MSG (“Текст”)

N6 MSG (“Черновая обработка”)

Пример кодирования начала и конца программы:

MSG (“Текст”) N3 G0 X26 Z1 N4 G1 X30 Z-1 N5 Z-22.4

N6 MSG (“Черновая обработка”)

2.1.3 Указание технологической информации.

Подача указывается с помощью функции F и может принимать зна- чения от 0.01 до 99999.99. Характер подачи определяется с помощью сле- дующих подготовительных функций: G94 – подача миллиметры или дюй- мы в минуту; G93 – определяет обратное время, т. е. отношение скорость подачи на расстояние; G95 – определяет скорость осей в миллиметрах на оборот.

Скорость резания определяется функцией S и программируется от 0.01 до 99999.99. Может выражать число оборотов в минуту шпинделя (G97) и скорость резания в метрах в минуту (G96).

Существует дополнительная переменная, действующая совместно с G96 – LIMS, которая позволяет определить предельную скорость шпин- деля. Это является необходимым в случае, когда система выполняет кон- троль постоянства скорости резания (G96).

Формат: LIMS = ВЕЛИЧИНА.

ВЕЛИЧИНА – может быть константой или параметром такого же формата.

Пример:

LIMS = 200 – устанавливает максимальную скорость шпинделя 200 мин^-1;

LIMS = 1500 – устанавливает максимальную скорость шпинделя

1500 мин^-1.

6

(7)

При обработке в режиме постоянства скорости резания (G96) необ- ходимо всегда программировать LIMS до первого программирования функции G96 совместно с функцией S.

Пример:

G97 S1000 M3 ...

G00 X70 Z0

LIMS = 2000; устанавливаем предельную частоту вращения шпинде- ля в 2000 мин^-1

G96 S120 M3; устанавливаем постоянную скорость резания в 120 м/мин, включаем вращение шпинделя по часовой стрелке

G1 X0 F0.6 X70 M5

2.1.4 Программирование линейных перемещений.

Координаты программируются в миллиметрах или дюймах от ±0,0001 до ±99999,9999, а угловые координаты – от ±0,0001 до ±99999,9999 град. Размерность перемещений (миллиметры или дюймы) выбирается посредством функций G71/G70.

Характер указания перемещений определяется функциями: G90 – аб- солютное программирование, G91 – программирование по приращениям (программирование в относительной системе координат).

Вид перемещения указывается с помощью следующих подготови- тельных функций:

– G00 – быстрое позиционирование осей определяет линейный тип движения, скоординированный по всем осям, запрограммированным в кадре с быстрым ходом.

Формат кадра: G00 [X…] [Z…]

– G01 – линейная интерполяция определяет линейное одновременное движение, скоординированное по всем осям, которые запрограммированы в кадре, с заданной скоростью обработки.

Формат кадра: G01 [X…] [Z…] [F…]

2.1.5 Вспомогательные функции М.

Основными вспомогательными функциями являются:

– М00 – останов программы после выполнения операций, содержа- щихся в кадре. Останавливает вращение шпинделя и охлаждающий поток;

– М01 – условная остановка программы;

– М02 – конец программы без перемотки ленты на начало;

– М03 – вращение шпинделя по часовой стрелке;

7

(8)

– М04 – вращение шпинделя против часовой стрелки;

– М05 – остановка шпинделя и подачи охлаждения;

– М06 – замена инструмента. Останавливает вращение шпинделя, подачу охлаждения;

– М07 – подача вспомогательного охлаждения;

– М08 – подача основного охлаждения;

– М09 – отключение охлаждения;

– M10 – реверс шпинделя;

– M11 – разжим детали;

– M12 – зажим детали;

– М13 – вращение шпинделя по часовой стрелке и подача охлаждения;

– М14 – вращение шпинделя против часовой стрелки и подача охла- ждения;

– M17 – конец подпрограммы;

– М19 – остановка вращения шпинделя с угловой ориентацией;

– М30 – автоматический «СБРОС» в конце программы. При помощи функции М30 стирается вся информация, находящаяся в динамическом буфере системы. Подтверждаются автоматически: начальная точка «0» и возобновление выбранной программы. Корректировка инструмента в шпинделе не стирается;

– М40 – отмена диапазона вращения шпинделя;

– М41-М42-М43-М44 – активизирует диапазон вращения шпинделя 1-2-3-4;

– М45 – автоматическая смена диапазона вращения шпинделя;

– М60 – замена детали.

В каждом кадре можно программировать до четырёх функций М.

2.2 Подготовительный этап программирования

Подготовка всей необходимой геометрической и технологической информации для осуществления предусмотренного цикла обработки тре- бует от программиста проведения подготовительной работы, которая со- стоит из следующих операций:

– определить на чертеже начальную точку осей (нуль детали), отно- сительно которой должны быть измерены все перемещения. Этот выбор должен быть осуществлен в соответствии с фактическими размерами чер- тежа. Надо иметь в виду, что, если чертеж был выполнен с учетом одной точки, будет возможно выбрать нуль детали, совпадающий с этой точкой.

В обратном случае выбирается точка, которая позволяет осуществить наиболее легкий переход от данного измерения к новому измерению.

Условные обозначения типовых точек представлены на рисунке 2;

8

(9)

– определить на чертеже детали точки отсчета и точки зажима самой детали;

– убедиться в том, что все операции, которые необходимо выпол- нить, находятся в пределах рабочего поля станка;

– составить список требуемых инструментов в строгой последова- тельности, необходимой для выполнения программы;

– определить технологические условия резания (скорость вращения шпинделя и скорость подачи) для каждого инструмента; вышеуказанные данные заносятся программистом в карточку инструмента.

Рисунок 2 – Типовые точки системы координат станка и их условные обозначе- ния на чертежах

2.3 Порядок разработки управляющей программы

Прежде чем приступить к написанию УП, необходимо проделать значительную предварительную работу, позволяющую в конечном счете получить в кратчайшие сроки эффективную УП.

На первом этапе устанавливаются параметры заготовки, которую предстоит обработать: качественное состояние поверхностей (предвари- тельно обработанные, литейная корка и т. п.), свойства материала заготов- ки (вид материала, его твердость), геометрические характеристики (вели- чина размеров, допуска). Затем устанавливаются параметры детали, требу- емые после обработки (геометрические размеры с допусками, шерохова- тость поверхности, требования к форме и пространственному положению).

Нулевая точка инструмента (N)

Начальная точка (В)

Точка привязки (R)

Нулевая точка станка (М)

Нулевая точка инструмента (N)

Нулевая точка детали (W)

9

(10)

После получения полного представления о том, что и из чего пред- стоит сделать, приступают ко второму этапу: определяют, как и чем это будет достигаться. Устанавливают технологию обработки: определяют со- став переходов предстоящей обработки, устанавливают порядок выполне- ния переходов, выясняют тип применяемого режущего и вспомогательного инструмента, его геометрические и механические характеристики; опреде- ляют режимы резания (подачу, скорость резания). При выполнении данно- го этапа следует принимать во внимание, что режимы резания желательно определять не только для каждого инструмента, но и для каждой обраба- тываемой элементарной поверхности. Учет этих требований позволит мак- симально использовать возможности станка и инструментов, что окупит затраты времени на проектирование.

На третьем этапе определяют траектории перемещений каждого ин- струмента – строят схемы движения инструментов, определяют координа- ты точек (устанавливают положение нуля детали, исходной точки, опор- ных точек) и порядок обхода их инструментом (рисунок 3).

2.4 Разработка схемы движения режущих инструментов

Разработка схемы движения начинается с определения положения нуля детали и исходной точки. За нуль детали можно принять любую точку, но, как правило, принимают точку, расположенную на правом торце детали с координатой X, равной 0 (для токарной обработки). Из нуля детали строятся оси системы координат и наносится их обозначение (см. рисунок 3). При вы- боре нуля детали нужно учитывать следующие рекомендации:

– нуль детали должен, по возможности, находиться на физической поверхности детали – сокращаются затраты времени на наладку;

– нуль детали должен совпадать с конструкторской базой – тем са- мым отпадает необходимость в пересчетах размерных цепей;

– нуль детали должен обеспечивать удобство программирования.

После выбора нуля детали выбирают положение исходной точки – точки, в которой находится инструмент перед началом обработки. Положе- ние точки наносится на эскизе с обозначением координат (см. рисунок 3).

На схеме движения инструментов изображаются траектории движе- ния режущих кромок инструментов, участвующих в обработке детали.

Сплошными линиями указываются рабочие движения, а пунктирными – холостые. Последовательно расположенные опорные точки, в которых происходит изменение направления движения инструмента, обозначают арабскими цифрами. Цифра соответствует номеру точки. Направление движения указывается стрелкой (см. рисунок 3).

10

(11)

Рисунок 3 – Траекторияперемещенияинструмента

№ X Z B 140 60 1 67,695 1 2 82 –46 3 104 –76 4 122 –76

4

1 Z

W B

300,1460,1

2 Х

119,35

104 -0,1

 68 -0,1

 82 -0,1

3

11

(12)

Если в обработке детали участвуют до трех инструментов при не- большом количестве опорных точек, то вычерчивается общая схема для всех инструментов. При большом числе инструментов и значительном ко- личестве опорных точек следует вычерчивать схему движения для каждого инструмента отдельно. Проектирование схем движения инструментов должно завершиться вычерчиванием обрабатываемого контура детали и соответствующей ему траектории инструмента с нанесением осей коорди- нат детали и указанием координат ее базовых поверхностей, т. е. расстоя- ния от нулевой точки детали до исходной точки программы. При построе- нии траектории в обязательном порядке необходимо учитывать следую- щий момент: начинаться и заканчиваться движение инструмента с рабочей подачей должно на некотором расстоянии от заготовки (запас на врезание и перебег – обычно 0,5…2 мм).

На этом этапе устанавливают также необходимые вспомогательные команды на смену режущего инструмента, изменение числа оборотов шпинделя и подач, включение подачи смазывающе-охлаждающей жидко- сти (СОЖ) в зону обработки и другие технологические команды.

Пример оформления программы токарной обработки:

N1 G90 G71 G95 G97 F0.5 S1000 Т1 D1 M3 M8

…

N33 M30

или то же с учетом умолчаний и вспомогательной функции M13:

N1 G97 F0.5 S1000 Т1 D1 M13

…

N33 M30

или с учетом того, что адреса можно писать через пробел, номера кадров можно опускать:

G97 F0.5 S1000 Т1 D1 M13

… M30

Пример фрагмента программы с линейной интерполяцией:

N05 G54 G0 G90 X40 Z200 S500 M3 ; инструмент движется ускорен- ным ходом, скорость шпинделя равна 500 об/ мин, правое вращение;

N10 G1 Z120 F0.15 ; линейная интерполяция со скоростью подачи 0,15 мм/ об. шпинделя;

N15 X45 Z105 N20 Z80

N25 G0 X100 ; свободный ход ускоренным ходом;

N30 M2 ; конец программы

12

(13)

Порядок выполнения работы

1 Изучить состав и назначение адресов при разработке управляющей программы на основе G-кодов.

2 Выполнить эскиз детали в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1– Варианты заданий (рисунок 4)

В миллиметрах

Вариант D1 D2 D3 D4 D5 D6 L1 L2 L3 L4 L5 R1

1 100 90 70 50 40 80 10 10 16 24 5 20 2 120 100 76 52 48 90 12 16 18 26 9 24 3 110 100 72 54 46 84 14 14 20 28 8 22 4 150 130 100 56 44 110 16 20 22 30 10 40 5 140 120 80 58 42 100 18 28 24 32 12 25 6 130 110 74 60 40 90 20 18 26 34 10 15 7 128 122 88 62 48 100 22 16 28 18 9 14 8 144 130 96 64 46 110 24 30 30 40 15 20 9 90 84 60 50 44 70 26 12 32 50 6 10 10 160 130 90 66 42 110 28 26 34 30 13 18 11 158 140 106 68 40 120 30 22 18 32 11 24 12 98 92 70 52 46 80 32 12 20 34 6 14 13 104 88 70 54 44 60 34 8 22 36 4 14 14 124 112 80 70 42 90 36 20 24 38 10 10 15 114 100 74 60 40 90 40 18 20 42 9 12

Рисунок 4 – Чертеж детали

13

(14)

3 Установить состав переходов при обработке детали (наружный контур для рисунка 4), определить количественные и качественные пара- метры необходимого инструмента.

4 Определить способ установки заготовки, установить нуль детали, положение исходной точки. Построить траектории перемещений инстру- мента.

5 Определить координаты опорных точек, заполнить таблицу опор- ных точек.

6 Определить режимы резания для каждого инструмента и необхо- димый диапазон вращения шпинделя.

7 Разработать текст управляющей программы по обработке детали.

8 Выполнить ввод текста УП в стойку станка, установить и привязать инструмент, произвести пробную обработку детали.

9 Составить отчет по практической работе и представить его препо- давателю для проверки и защиты.

3 Практическое занятие № 2. Программирование круговой интерполяции

Цель практической работы – приобретение навыков разработки управляющих программ обработки на основе применения G-кодов (в соот- ветствии со стандартами ISO) в УЧПУ Sinumerik (Siemens).

3.1 Программирование круговой интерполяции в декартовых координатах

Круговая интерполяция G02 (по часовой стрелке со стороны поло- жительной полуоси), G03 (против часовой стрелки) – это движение являет- ся скоординированным и одновременным по всем осям, запрограммиро- ванным в кадре с заданной скоростью обработки. Адреса I, J и К выступа- ют адресными словами, выражающими координаты центра окружности.

Максимальная программируемая дуга – 360 град. Направление кругового движения (по часовой или против часовой стрелки) определяется, если глядеть на плоскость интерполяции со стороны положительной полуоси, перпендикулярной к плоскости.

Формат кадра: G02 [X…] [Z…] [I…] [K…], G03 [X…] [Z…] [I…] [K…],

где Х – координата конечной точки перемещения по оси Х;

Z – координата конечной точки перемещения по оси Z.

I – координата относительного центра дуги окружности (в при- ращениях) по оси X – расстояние от исходной точки перемещения до цен-

14

(15)

тра окружности дуги по оси X (соотносится с радиусом заготовки).

K – координата относительного центра дуги окружности (в при- ращениях) по оси Z – расстояние от исходной точки перемещения до цен- тра окружности дуги по оси Z.

Если в тексте кадра с функцией G03 не указано либо слово с адре- сом I, либо слово с адресом К, то это означает, что координата центра дуги окружности по соответствующей оси совпадает с исходной точкой пере- мещения.

Возможно программирование дуги менее 360 град через задание ко- ординат конечной точки и радиуса.

Формат кадра: G02 [X…] [Z…] [R…],

где R – адресное слово, обозначающее радиус дуги окружности, цифровая часть которой может быть выражена в явной или неявной форме (параметр Е). Знак «+» или «–» перед адресным словом R выбирает одно из двух возможных решений: «+» – для дуги до 179,999; «–» – для дуги от 180 до 359,999.

Описание необходимой окружности при круговой интерполяции может задаваться различными способами (рисунок 5).

Рисунок 5 – Способы описания окружности при круговой интерполяции

а) б)

в) г)

15

(16)

Примеры программирования:

G2/G3 X... Y... I... J... ; центр и конечная точка.

G2/G3 CR=... X... Y... ; радиус окружности и конечная точка.

G2/G3 AR=... I... J... ; апертурный угол и центр.

G2/G3 AR=... X... Y... ; апертурный угол и конечная точка.

G2/G3 AP=... RP=... ; полярные координаты, окружность вокруг полюса.

Фрагмент программы для рисунка 6:

N5 G90 Z30 X40 ; начальная точка окружности для N10 N10 G2 Z50 X40 K10 I-7 ; конечная точка и центр

Рисунок 6 – Указание центра и конечной точки

N5 G90 Z30 X40 ; начальная точка окружности для N10 N10 G2 Z50 X40 CR=12.207 ; конечная точка и радиус

Рисунок 7 – Указание конечной точки и радиуса

16

(17)

N5 G90 Z30 X40 ; начальная точка окружности для N10

N10 G2 Z50 X40 AR=105 ; апертурный угол и конечная точка

Рисунок 8 – Указание конечной точки и апертурного угла Фрагмент программы для рисунка 9:

N5 G90 Z30 X40 ; начальная точка окружности для N10 N10 G2 K10 I-7 AR=105 ; апертурный угол и центр

Рисунок 9 – Указание центра и апертурного угла

17

(18)

3 Установить состав переходов при обработке детали (внутренний контур для рисунка 4), определить количественные и качественные пара- метры необходимого инструмента.

4 Определить способ установки заготовки, установить нуль детали, положение исходной точки. Построить траектории перемещений инстру- мента.

7 Разработать текст управляющей программы по обработке детали.

4 Практическое занятие № 3. Программирование перемещений в относительной системе координат

Цель практической работы – приобретение навыков разработки управляющих программ обработки на основе применения G-кодов (в соот- ветствии со стандартами ISO) в УЧПУ Sinumerik (Siemens).

4.1 Особенности программирования в относительной системе координат

При программировании траектории движения инструмента коорди- наты опорных точек могут выражаться абсолютными размерами или раз- мерами в приращениях (инкрементальными размерами).

В случае программирования в абсолютных размерах (функция G90) координаты каждой опорной точки задаются относительно нулевой точки детали (или относительно нулевой точки станка).

При программировании в инкрементальных размерах (функция G91) координаты каждой опорной точки задаются в виде приращений в направ- лении движения инструмента от одной опорной точки к другой. На рисун- ке 10 графически показаны способы задания координат опорных точек.

При программировании в относительной системе координат:

1) все размеры задаются как расстояния между двумя соседними точками контура детали;

2) при составлении управляющей программы для обработки на ЧПУ за нулевое положение каждый раз принимается предыдущая точка контура;

18

(19)

3) траектории перемещения инструмента программируются в прира- щениях или в относительных координатах.

а) б)

а – абсолютные размеры; б – размеры в приращениях (инкрементальные размеры)

Рисунок 10 – Способы задания координат опорных точек

3 Установить состав переходов при обработке детали, определить количественные и качественные параметры необходимого инструмента.

4 Определить способ установки заготовки, установить нуль детали,

положение исходной точки. Построить траектории перемещений инструмента.

7 Разработать текст управляющей программы по обработке детали в относительной системе координат.

19

(20)

5 Практическое занятие № 4. Программирование обработки валов

Цель практической работы – приобретение навыков разработки управляющих программ обработки валов (заготовка – прутковый матери- ал) на основе применения G-кодов (в соответствии со стандартами ISO) в УЧПУ Sinumerik (Siemens).

5.1 Особенности разработки маршрута обработки валов на станках с ЧПУ

При построении маршрута обработки деталей на станках с ЧПУ необходимо руководствоваться общими принципами, положенными в ос- нову выбора последовательности операций механической обработки на станках с ручным управлением. Кроме того, должны учитываться специ- фические особенности станков с ЧПУ. Поэтому маршрут обработки реко- мендуется строить следующим образом.

1 Процесс механической обработки делить на стадии (черновую, чи- стовую и отделочную), что обеспечивает получение заданной точности об- работки за счет снижения ее погрешности вследствие упругих перемеще- ний системы СПИД, температурных деформаций и остаточных напряже- ний. При этом нужно иметь в виду, что станки с ЧПУ более жесткие по сравнению с универсальными станками, с лучшим отводом теплоты из зо- ны резания, поэтому допускается объединение стадий обработки. Напри- мер, на токарных станках с ЧПУ часто совмещаются черновая и чистовая операции, благодаря чему значительно снижается трудоемкость изготовле- ния детали, повышается коэффициент загрузки оборудования.

2 В целях уменьшения погрешности базирования и закрепления заго- товки соблюдать принципы постоянства баз и совмещения конструктор- ской и технологической баз. На первой операции целесообразно произво- дить обработку тех поверхностей, относительно которых задано положе- ние остальных или большинства конструктивных элементов детали (с це- лью обеспечения базы для последующих операций).

3 При выборе последовательности операций стремиться к обеспече- нию полной обработки детали при минимальном числе ее установок.

4 Для выявления минимально необходимого количества типоразме- ров режущих инструментов при выборе последовательности обработки де- тали проводить группирование обрабатываемых поверхностей. Если коли- чество инструментов, устанавливаемых в револьверной головке или в ма- газине, оказывается недостаточным, операцию необходимо разделить на части и выполнять на одинаковых установках либо подобрать другой ста- нок с более емким магазином.

20

(21)

5 При точении заготовок типа тел вращения первоначально обраба- тывается более жесткая часть (больший диаметр), а затем зона малой жесткости.

5.2 Проектирование технологической операции на токарном станке с ЧПУ

Операция – часть технологического процесса, выполняемая на одном станке одним рабочим по обработке одной детали. Операция содержит од- ну или несколько установок. Установка – часть операции, выполняемая при одном закреплении детали.

На станке с ЧПУ основной структурной единицей операции считает- ся переход. Переход содержит один или несколько проходов. Проход – часть перехода, связанная со снятием одного слоя металла. Переходы под- разделяют на элементарные, инструментальные, позиционные и вспомога- тельные.

Элементарный переход – обработка одной элементарной поверхно- сти одним инструментом. Режимы резания могут автоматически изменять- ся, например, при подрезке торцов.

Инструментальный переход – законченный процесс обработки не- скольких поверхностей при непрерывном движении одного инструмента по заданной программе.

Вспомогательный переход – часть траектории инструмента, не свя- занная с образованием поверхности (траектория врезания, выход из зоны обработки, холостые перемещения).

Определение последовательности обработки начинается с уточнения количества установок, необходимых для полной обработки заготовки.

Задав требуемое количество и последовательность установок, опреде- ляют последовательность обработки для каждой установки по отдельным внутренним и наружным контурам. Для этого выделяют элементарные по- верхности на детали, представляющие цилиндр, конус, канавку, поверх- ность, выполненную по дуге окружности, торцовую поверхность, фаски и т. д. Строят точки пересечения контуров этих поверхностей (опорные точки) и по ним идентифицируют элементарные и инструментальные переходы и проходы, для которых назначают вид обработки (черновая, чистовая) и тре- буемое количество и типоразмеры инструментов. При этом решается вопрос о возможности размещения всех инструментов в резцовом блоке. Если ем- кость инструментального блока недостаточна для размещения всех инстру- ментов, то операцию либо разделяют на части, либо производят замену ин- струмента при запрограммированном останове станка.

Для проектирования последовательности технологических переходов в операции предложено разделить поверхности, ограничивающие деталь,

21

(22)

на поверхности основных и дополнительных форм.

К основным формам относятся наружные, торцовые и внутренние цилиндрические, конические и криволинейные поверхности, а также вы- точки глубиной менее 1 мм; к дополнительным – канавки, проточки раз- личной формы, резьбы и другие элементы.

Переходы при обработке деталей с закреплением в кулачковом само- центрирующем патроне выполняют в следующей последовательности:

1) центрирование, если диаметр просверливаемого отверстия меньше 17…20 мм;

2) сверление;

3) подрезание торца;

4) черновая обработка основных форм поверхностей, обтачивание наружных поверхностей, растачивание внутренних поверхностей;

5) чистовая обработка внутренних и наружных основных поверхно- стей; обработка дополнительных форм поверхностей;

6) черновая и чистовая обработка дополнительных форм поверхностей;

7) нарезание резьбы;

8) отрезка детали.

При обработке заготовок в центрах первые три перехода исключают- ся. При переустановке обработка детали с другой стороны осуществляется в уже рассмотренной последовательности.

На токарных станках с ЧПУ имеются свои особенности обработки отдельных поверхностей, Например, перед сверлением отверстия диамет- ром меньше 20 мм производится предварительное центрование сверлом большего диаметра. Таким образом, совмещаются переходы: центрование и снятие фаски в отверстии. При сверлении ступенчатых отверстий снача- ла сверлится большой, а затем меньший диаметр отверстия. Используя вы- сокую жесткость станков с ЧПУ, сверление отверстий диаметром более 20 мм производят сразу сверлом соответствующего диаметра без предва- рительного рассверливания.

По направлению рабочей подачи переходы выполняют:

– параллельно оси Х (рисунок 11, б);

– параллельно оси Z (рисунок 11, а);

– параллельно профилю обработки.

По структуре переходы подразделяются на:

– черновой;

– черновой с последующим получистовым.

22

(23)

Рисунок 11 – Траектории перемещения резца при продольном точении (а), при поперечном точении (б)

1 Получить у преподавателя чертеж вала.

2 Установить состав переходов при обработке вала, определить ко- личественные и качественные параметры необходимого инструмента.

3 Определить способ установки заготовки, установить нуль детали, по- ложение исходной точки. Построить траектории перемещений инструмента.

а)

б)

120

40 60 20 Х

100 60 40 Z

40 60 20

120

Х

100 60 40 Z

23

(24)

6 Разработать текст управляющей программы по обработке детали в абсолютной системе координат.

6 Практическое занятие № 5. Программирование обработки отверстий с использованием технологических циклов

Цель практической работы – приобретение навыков разработки управляющих программ обработки отверстий с использованием техноло- гических циклов в УЧПУ Sinumerik (Siemens).

6.1 Постоянные циклы (G80-G89)

Функции постоянных циклов CYCLE81–CYCLE89 позволяют про- граммировать ряд операций (сверление, нарезание резьбы метчиком, рас- тачивание и т. д.) (таблица 2).

Таблица 2 – Характеристики постоянных циклов

Постоянный цикл Подход

Функция на дне отверстия

Возврат Выдержка

времени

Вращение шпинделя

1 2 3 4 5

CYCLE81 – сверление, центрование Рабочая подача

Нет Рабочая скорость

Быстрый ход CYCLE82 – сверление, зенкование Рабочая

подача

Да Рабочая скорость

Быстрый ход CYCLE83 – глубокое сверление В прерыви-

стой работе

Быстрый ход CYCLE84 – нарезание резьбы без

патрона

Рабочая по- дача, начало

вращения шпинделя

Нет Изменение направле-

ния

Рабочая подача CYCLE85 – развертывание, рассвер-

ливание

Рабочая подача

24

(25)

Окончание таблицы 2

1 2 3 4 5

CYCLE86 – растачивание, рассвер- ливание

Рабочая подача, нача-

ло вращения шпинделя

Да Останов Быстрый ход CYCLE89 – развертывание, рассвер-

ливание

Рабочая подача Форматы кадров:

CYCLE81(RTP, RFP, SDIS, DP, DPR);

CYCLE82(RTP, RFP, SDIS, DP, DPR, DTB);

CYCLE83(RTP, RFP, SDIS, DP, DPR, FDEP, FDPR, DAM, DTB, DTS, FRF, VARI);

CYCLE84(RTP, RFP, SDIS, DP, DPR, DTB, SDAC, MPIT, PIT, POSS, SST, SST1);

CYCLE85(RTP, RFP, SDIS, DP, DPR, DTB, FFR, RFF);

CYCLE86(RTP, RFP, SDIS, DP, DPR, DTB, SDIR, RPA, RPO, RPAP, POSS);

CYCLE89 (RTP, RFP, SDIS, DP, DPR, DTB), где RTP – плоскость отвода;

RFP – базовая плоскость;

SDIS – безопасное расстояние (вводится без знака);

DP – конечная глубина сверления;

DPR – конечная глубина сверления относительно базовой плос- кости (вводится без знака);

DTB – время ожидания на глубине сверления в секундах;

FDEP – первая глубина сверления (абсолютная);

FDPR – первая глубина сверления относительно базовой плос- кости (без знака);

DAM – значение дегрессии (без знака);

DTS – время ожидания в начальной точке и при удалении стружки;

FRF – коэффициент подачи для первой глубины сверления (вво- дится без знака: 0.001 – 1);

VARI – режим обработки: 0 – ломка стружки; 1 – удаление стружки;

SDAC – направление вращения после завершения цикла: 3, 4 или 5 (для M3, M4 или M5);

MPIT – шаг резьбы как размер резьбы (со знаком): 3 (для M3), 48 (для M48), «+» – правая; «–» – левая;

25

(26)

PIT – шаг резьбы как значение (со знаком): 0.001…2000 мм;

POSS – позиция шпинделя для ориентированного останова шпинделя в цикле (в градусах);

SST – число оборотов для нарезания;

SST1 – число оборотов для отвода;

FFR – подача;

RFF – подача отвода;

SDIR – направление вращения: 3 (для M3), 4 (для M4);

RPA – путь отвода в первой оси плоскости (инкрементальный, вводится без знака);

RPO – путь отвода во второй оси плоскости (инкрементальный, вводится без знака);

RPAP – путь отвода в оси сверления (инкрементальный, вводит- ся со знаком).

Рисунок 12 – Программирование цикла сверления Пример программы для рисунка 12.

N05 G17 G54 G90 ; функция G17 означает, что интерполяция произ- водится в плоскости, перпендикулярной оси сверла

N10 T5 D1

N15 G95 F0.12 S500 М3 ; определение технологических значений N20 G0 Х0 Z5 : подвод резца в исходную точку перед выполнением цикла

N25 CYCLE81 (15.0.3.-30): вызов цикла N30 G0 XI00 Z25 : отвод инструмента N35 G18

N40 М30

Безопасное расстояние

Плоскость отвода Основная плоскость

Z Х

30

15 3

26