Установка производится на упоры пластины, до упора. Преимущества такой установки: простота конструкции приспособления, возможность соблюдения принципа постоянства баз. Эта схема обеспечивает свободный подвод режущего инструмента к обрабатываемой заготовке. Заготовка закрепляется приложением силы, находящейся в одной плоскости с базовой поверхностью. Базовую плоскость заготовки подвергают обработке с шероховатостью поверхности .

Требования, предъявляемые к установочным элементам:

1. Количество и расположение установочных элементов должно обеспечить необходимую ориентацию заготовки в пространстве, устойчивость и жесткость.

2. Рабочие поверхности установочных элементов должны обладать высокой износостойкостью.

3. Конструкция установочных элементов должна предусматривать быструю их замену при износе или повреждении.

4. Установочные элементы должны быть жесткими и обеспечивать жесткость их сопряжения с корпусом приспособления.

5. Установочные элементы не должны портить базовые поверхности при установке на обрабатываемую поверхность.

6. Рабочие поверхности установочных элементов должны быть по возможности небольших размеров, чтобы исключить влияние макрогеометрии базовой поверхности на точность установки.

Материал установочных элементов: инструментальная углеродистая сталь У10А, У8А, У7А с последующей закалкой до HRC 50-55.

Выбор зажимных элементов.

Основное назначение зажимных устройств приспособлений - обеспечение надежного контакта заготовки с установочными элементами, предупреждение ее смещения и вибраций в процессе обработки. Введением дополнительных зажимных устройств увеличивают жесткость технологической системы, что повышает точность и производительность обработки. В данном случае зажимным устройством являются губки.

Требования, предъявляемые к зажимным устройствам:

1. Зажимные устройства должны быть надежными в работе, просты по конструкции и удобны в обслуживании.

2. Зажимные устройства не должны деформировать закрепляемые заготовки и портить их поверхности.

3. Закрепление и открепление заготовок должно быть с минимальной затратой сил и времени.

4. Зажимные устройства должны обеспечивать равномерный зажим заготовок, особенно в многоместных приспособлениях.

5. Зажимные устройства не должны сдвигать заготовку при ее закреплении и по возможности воспринимать силы резания.

Описание приспособления.

Данное приспособление относится:

1. По целевому назначению - к станочному;

2. По степени специализации - к специализированному;

3. По количеству одновременно устанавливаемых заготовок - к одноместному.

Специальные приспособления применяются в производствах, где по условиям работы станки на значительное время закрепляют за определенной операцией.

Закрепление заготовки необходимо для надежного контакта заготовки с установочными элементами приспособления, для предотвращения смещения заготовки под действием внешних сил, для увеличения жесткости технологической системы и устранения вибраций.

К столу станка приспособление крепится при помощи 2 станочных болтов, для чего предусмотрены специальные отверстия.

Установка детали производится на поверхность плиты и расположенные с ней в одной плоскости стойки. Это установочная база. Направляющей базой служит боковая поверхность детали, упирающаяся в стенку приспособления.

2.2.1 Расчёт приспособления

Силовой расчёт

Рассмотрим схему закрепления детали. В момент, когда фреза совершает рабочее движение, возникает дополнительная сила, прижимающая деталь к стойке. При движении фрезы в обратном направлении, возникает составляющая силы, стремящаяся оторвать деталь от плиты. Эта составляющая направлена против силы закрепления.

Т. о., в процессе обработки возникают 2 составляющие силы резания. Одна составляющая стремиться оторвать деталь от плиты. Вторая - стремится сдвинуть относительно оси.

Схема действия сил.

Сила закрепления:

- сила, предотвращающая отрыв заготовки

- сила, предотвращающая сдвиг заготовки,

где - коэффициент запаса;

- коэффициент трения в местах контакта зажимных элементов с поверхностью заготовки;

- коэффициент трения в местах контакта установочных элементов с базовой поверхностью заготовки.

.

где

- коэффициент, учитывающий неточности расчётов;

- коэффициент, учитывающий влияние случайных факторов на величину силы резания;

- коэффициент, учитывающий прогрессирующий износ инструмента;

- коэффициент, учитывающий нестабильность силы резания при прерывистой обработке;

- коэффициент, учитывающий непостоянство развиваемой силы закрепления;

- коэффициент, учитывающий удобство расположения рукояток в ручных зажимных устройствах;

- коэффициент, учитывающийся при наличии моментов стремящихся провернуть заготовку.

, где

- коэффициент, учитывающий неточность расчёта максимальной силы резания;

- коэффициент, учитывающий неточность расчёта силы закрепления;

- коэффициент, учитывающий внезапные факторы возникающие при обработке.

, значит расчет ведем по

Сила закрепления на губках зажима будет равна

2.1.2 Прочностной расчёт

Наиболее нагруженным звеном является стойка (опорная база). Опасное сечение находится в резьбовой части М10.

Условие прочности резьбы:

, где

- внутренний диаметр резьбы

Р_доп - предельно допустимая сила, действующая вдоль оси

- допускаемое напряжение при растяжении (сжатии)

Принимаем М10.

2.1.3 Точностной расчёт

Схема расчёта погрешности установки:



Под погрешностью установки детали в приспособление понимается отклонение фактически достигнутого положения заготовки от требуемого, появляющееся в процессе базирования и закрепления.

- погрешность базирования появляется вследствие несовпадения технологической и измерительной базы.

- погрешность, вызванная силами закрепления

- погрешность приспособления

Погрешность базирования, является следствием не совпадения технологической и измерительной баз.

, т.к.технологическая и измерительная база совпадает.

, т.к.технологическая и измерительная база совпадает.

, т.к. размер обеспечивается инструментом.

Погрешность закрепления - это разность между наибольшим и наименьшим смещением измерительной базы, возникающим под действием сил закрепления. , т.к. данная погрешность является систематически повторяющейся и её можно компенсировать.

Погрешность приспособления включает в себя следующие погрешность: погрешность изготовления и монтажа установочных элементов ; погрешность, вызванная прогрессирующим износом установочных элементов ; погрешность установки приспособления на станок .

.

Погрешность установки и монтажа характеризует неточность изготовления и сборки установочных элементов. Технологически возможно обеспечить эту погрешность в пределах :

- для приспособлений нормальной точности,

- для приспособлений повышенной точности.

Для дальнейшего расчета примем .

Величина износа зависит от количества установок заготовок в приспособлении, от материала и массы обрабатываемых заготовок, от состояния базовых поверхностей заготовок, от условий установки в приспособление, а так же от конструкции установочных элементов.

Величина износа определяется по следующей формуле:

, где

коэффициент, учитывающий вид опоры, условия работы опор по нагрузке, путь сдвига состояние базовых поверхностей заготовок;

;

число контактов заготовки с опорой, ;

.

.

выражает погрешность установки приспособления на станке, обусловленную смещением корпуса приспособления на столе станка.

Технологически возможно обеспечить .

Погрешность приспособления:

.

Погрешности установки заготовки в приспособление .

Данная схема установки обеспечивает требуемую точность.

2.2 Приспособление для операции 120

Установка детали производится на плоскость кондукторной плиты, и ориентируется на ней при помощи упоров и штифтов. Далее деталь прижимается к плите кондуктора при помощи откидных болтов и прижима. Так же закрепление детали осуществляется по средствам 2х винтов, расположенных по бокам кондукторной плиты.

Описание приспособления.

Данное приспособление относится:

1. По целевому назначению - к станочному;

2. По степени специализации - к специальному;

3. По количеству одновременно устанавливаемых заготовок - к одноместному.

Специальные приспособления применяются в производствах, где по условиям работы станки на значительное время закрепляют за определенной операцией.

Закрепление заготовки необходимо для надежного контакта заготовки с установочными элементами приспособления, для предотвращения смещения заготовки под действием внешних сил, для увеличения жесткости технологической системы и устранения вибраций.

2.2.1 Расчет приспособления

Силовой расчет

Во время обработки необходимо создать такую силу закрепления, чтобы предотвратить смещение детали в направлении подачи. Для этого необходимо рассчитать максимальную силу резания на данной операции. Такой силой будет сила резания при сверлении отверстия .

1) Крутящий момент:

2) Осевая сила:

Расчет силы закрепления, предотвращающей смещение

Q*f₁+Q*f₂=k*P₀

где - коэффициент запаса;

- коэффициент трения в местах контакта зажимных элементов с поверхностью заготовки;

- коэффициент трения в местах контакта установочных элементов с базовой поверхностью заготовки.

.

где

- коэффициент, учитывающий неточности расчётов;

- коэффициент, учитывающий влияние случайных факторов на величину силы резания;

- коэффициент, учитывающий прогрессирующий износ инструмента;

- коэффициент, учитывающий нестабильность силы резания при прерывистой обработке;

- коэффициент, учитывающий непостоянство развиваемой силы закрепления;

- коэффициент, учитывающий удобство расположения рукояток в ручных зажимных устройствах;

- коэффициент, учитывающийся при наличии моментов стремящихся провернуть заготовку.

, где

- коэффициент, учитывающий неточность расчёта максимальной силы резания;

- коэффициент, учитывающий неточность расчёта силы закрепления;

- коэффициент, учитывающий внезапные факторы возникающие при обработке.

2.2.2 Прочностной расчёт

Наиболее нагруженным звеном является откидной болт. Опасное сечение находится в резьбовой части М6.

Условие прочности резьбы:

, где

- внутренний диаметр резьбы

Р_доп - предельно допустимая сила, действующая вдоль оси

- допускаемое напряжение при растяжении (сжатии)

Принимаем резьбу М6.

2.2.3 Точностной расчёт

Схема расчёта погрешности установки:

Под погрешностью установки детали в приспособление понимается отклонение фактически достигнутого положения заготовки от требуемого, появляющееся в процессе базирования и закрепления.

- погрешность базирования появляется вследствие несовпадения технологической и измерительной базы.

- погрешность, вызванная силами закрепления

- погрешность приспособления

Погрешность базирования, является следствием не совпадения технологической и измерительной баз.

, т.к.технологическая и измерительная база совпадает.

, т.к.технологическая и измерительная база совпадает.

, т.к.технологическая и измерительная база совпадает.

, т.к.технологическая и измерительная база совпадает.

, т.к.технологическая и измерительная база совпадает.

, т.к.технологическая и измерительная база совпадает.

Погрешность закрепления - это разность между наибольшим и наименьшим смещением измерительной базы, возникающим под действием сил закрепления. , т.к. данная погрешность является систематически повторяющейся и её можно компенсировать.

Погрешность приспособления включает в себя следующие погрешность: погрешность изготовления и монтажа установочных элементов ; погрешность, вызванная прогрессирующим износом установочных элементов ; погрешность установки приспособления на станок .

.

Погрешность установки и монтажа характеризует неточность изготовления и сборки установочных элементов. Технологически возможно обеспечить эту погрешность в пределах :

- для приспособлений нормальной точности,

- для приспособлений повышенной точности.

Для дальнейшего расчета примем .

Величина износа зависит от количества установок заготовок в приспособлении, от материала и массы обрабатываемых заготовок, от состояния базовых поверхностей заготовок, от условий установки в приспособление, а так же от конструкции установочных элементов.

Величина износа определяется по следующей формуле:

, где

коэффициент, учитывающий вид опоры, условия работы опор по нагрузке, путь сдвига состояние базовых поверхностей заготовок;

;

число контактов заготовки с опорой, ;

.

.

выражает погрешность установки приспособления на станке, обусловленную смещением корпуса приспособления на столе станка.

Технологически возможно обеспечить .

Погрешность приспособления:

.

Погрешности установки заготовки в приспособление .

3. Научно-исследовательская часть

Обработка отверстий на станках с ЧПУ

Программирование сверлильных (расточных) операций, так же как и других, начинается с составления рассчетно-технологической карты, определения координат опорных точек и т. д. Эскиз обрабатываемой детали представляют в двух системах координат: станка и детали. Для сравнительно простых операций на рассчетно-технологических картах показывают исходное положение всех используемых инструментов (указывают также их вылет) из шпинделя.

На рис. 1 показана рассчетно-технологическая карта для обработки в детали типа «крышка» двух отверстий диаметром 10Н8, трех резьбовых отверстий М6, и отверстия диаметром 22 мм. В табл. 1 приведены исходные координаты центров всех отверстий в системах координат детали и станка.

Таблица 1. Координаты опорных точек (центров отверстий) при обработке отверстий в детали типа «крышка»

Отверстие	Координата, мм
1	20	20	50	105	175
2	150	20	180	105	175
3	105	40	135	125	175
4	52,5	70,31	82,3	155,31	175
5	52,5	9,69	82,5	94,69	175
6	70	40	100	125	175

Рис. 1. Рассчетно-технологическая карта для обработки отверстий в детали «крышка»

3.1 Общая методика программирования сверлильных операций

До расчета траектории инструментов при сверлильной обработке сначала определяют предварительный состав переходов для каждого отверстия и выбирают инструмент, затем уточняют состав переходов и общую их последовательность. Далее строят схемы осевых перемещений инструментов относительно опорных точек (центров отверстий) и назначают режим резания.

Например, предварительный состав типовых переходов для обработки отверстий 1-6 в детали типа «крышки» может быть принят следующим: центрование (рис. 2, а, б), сверление (рис. 2, в, г, ж), нарезание резьбы (рис. 2, е) и развертывание (рис. 2, д). В связи с этим выбранный инструмент Т01 -- T06 может быть размещен в гнездах шестипозиционной револьверной головки сверлильного станка.

Рис.2. Типовые переходы работы инструмента для обработки отверстий детали «крышка»

Состав инструментальной наладки: (по гнездам): 1) сверло () диаметром 16 мм; 2) сверло диаметром 9,9 мм; 3) развертка диаметром 10Н8; 4) сверло диаметром 5 мм; 5) метчик М6; 6) сверло диаметром 22 мм. Общая последовательность переходов может быть следующей: центрование с зенкованием отверстий 1-5, сверление и развертывание отверстий 1 и 2, сверление отверстий 3-5 и нарезание в них резьбы, сверление отверстии 6. Схемы осевых перемещений для расчета опорных точек траектории инструментов при обработке отверстий 1-6 приведены на рис. 2.

На этих схемах цифрами 1-3 показаны последовательности опорных точек траектории инструментов, стрелками -- направления рабочих () и холостых () ходов и направления вращения шпинделя. Знаком «х» обозначен выстой инструмента. Режимы резания для участков траектории приведены в табл. 2.

Таблица 2. Типовые переходы при обработке отверстий в детали типа «крышка».

Переход	Номер отверстия (см. рис. 1)	Инструмент	Схема на рис. 2	Участок траектории	sM, мм/мин	п, об/мин
Центрование с зенкованием	1; 2	Т01	а	1--2	40	500
	3; 4; 5		б
Сверление	1; 2	Т02	в	1--2	100	710
				2--3	80
	3; 4; 5	Т04	г	1--2	100	1400
				2--3	80
	6	Т06	д	1--2	60	355
Развертывание	1; 2	ТОЗ		1--2	50	125
Нарезание резьбы	3; 4- 5	Т05	е	1--2	25	25

3.2 Кодирование информации

В общем случае кодирование информации УП для сверлильных станков сводится к кодированию процесса замены инструмента, кодированию перемещений (позиционирования) инструмента от одной опорной точки (центра отверстия) к другой и введению в действие циклов обработки отверстий в моменты, когда инструмент располагается над требуемой точкой.

Конкретная методика кодирования определяется моделью УЧПУ и ее возможностями. Рассмотрим общие положения.

Режимы движения и позиционирования задают с помощью подготовительных функций G60 -- G69 (см. гл. 1). Согласно такой функции УЧПУ обеспечивает соответствующий характер подхода инструмента к заданной точке и оста новку его в конкретной юно, которой и определяет точность позиционирования. В общем случае функции G60 -- G64 задают позиционирование с ускоренного хода, а функции G65 -- G69 -- с рабочей подачи. Эти функции используют, если, например, на станках рассматриваемого типа выполняется операция прямоугольного формообразования, в частности фрезерование. Из рассмотренных функций наиболее часто применяют G60 (точное позиционирование со стороны движения) и G62 (позиционирование с ускоренного хода -- грубое позиционирование).

Напомним, что при точном позиционировании обеспечивается ступенчатое-снижение скорости движения: от уско ренной (или заданной) до минимальной скорости подхода к заданной точке. При грубом позиционировании происходит отключение подачи ускоренного ходи в зоне остановки, в результате чего возможен или перебег, или недобег.

Например, если необходимо последо вательно позиционировать инструмент от точки к точке, то записывают:

N{i} G90 G60 Х(Х1) Y(Y1) LF

N{i+1}Х(Х2) Y(Y2) LF

N{i+2}Х(Х3) Y(Y3) LF

3.3 Реализация постоянных циклов обработки отверстий

Такие циклы реализуются заданием подготовительных функции G81-G89. Каждая из них, согласно ГОСТ 20999--83 (СТ СЭВ 3585--82), определяет конкретную операцию или переход (с перемещением по оси Z): сверление или центрование (G81), сверление или зенкерование с паузой в конце рабочего хода (G82), глубокое сверление (G83), G84 - нарезание резьбы и др. Как правило, в современных УЧПУ подпрограммы для реализации указанных функций постоянно находятся в памяти УЧПУ и достаточно указать в кадре УП требуемую функцию и числовое значение формальных параметров, необходимых для выполнении конкретной операции. Для большинства постоянных циклов этих параметров два: R и z. Параметр R в большинстве УЧПУ определяет координату, с которой начинается рабочая подача при исполнении заданного постоянного цикла. Эта величина сохраняется в памяти УЧПУ до считывания нового значения R. Параметр z в постоянном цикле определяет координату точки, в которую инструмент смещается на рабочей подаче.

При введении постоянных циклов существенное значение для параметров R и z имеет расположение нуля станка (начало координатной системы станка) относительно обрабатываемой детали в направлении оси Z.

В УЧПУ с фиксированным началом координат станка параметры R и z в постоянных циклах отсчитываются от нулевой плоскости в одном направлении (рис. 3, а). Поэтому кадр задания постоянного цикла, например сверления, имеет вид

N{i} G81 Z157.5 R177. LF

В кадре указываются координаты точки 1 (R) и конечной точки 2 (z).

Программирование постоянных циклов значительно удобнее для станков с УЧПУ, имеющих «плавающий нуль». В таких УЧПУ по командам УП или с пульта УЧПУ можно смещать, нуль станка в любую точку по всем осям, в частности по оси Z. В ряде УЧПУ по оси Z смещается нулевая плоскость XMY (рис. 3, б). Тогда в кадре, предшествующем кадру с указанием постоянного цикла, должна быть команда на смещение нуля по оси Z. После смещения нуля точка М начала координат станка будет располагаться в плоскости, параллельной плоскости детали (в точке М, рис. 3,б). Для рассмотренного случая величина R будет равна нулю, а значение z будет со знаком минус (в отсчете вниз от новой системы координат X'M'Z):

N{i} G59 Z177. LF

N{i+1} G81 Z-19.5 R0. LF

Определенные удобства создаются дли программирования, если УЧПУ имеют команды на сдвиг нуля, кодируемые функциями G92, G54-G59. В этом случае при программировании постоянных циклов нулевую плоскость совмещают с верхней плоскостью детали. (рис. 3, в).

Рис. 3. Схемы задания параметров R и z в постоянных циклах

Тогда при задании цикла указывают величину R, которая означает здесь недоход инструмента до обрабатываемой поверхности, и величину z -- рабочий ход инструмента. При этом полный рабочий ход, так же как и обратный -- холостой ход, будет равен сумме R+z. При таком задании цикла достаточно просто обрабатывать одинаковые отверстия, расположенные на ступенчатой поверхности. Например, кадры УП для обработки трех отверстий 1-3, расположенных рядом (рис. 3, г), имеют вид:

N{i} G59 Z115. LF

N{i+1} G81R3. Z-19.5 LF

N{i+2} G60Х54. LF

N{ i+3} R3. X-22. LF

N{ i+4}R14. LF

N{i+5}Х72. LF

Как видно из программы, действие команды G81 (постоянный цикл) распространяется на последующие кадры. Действующий постоянный цикл отменяется указанием функции G80. В рассматриваемом примере смещение нуля кодируется функцией G59. Эта команда сохраняется в УП до введения аналогичной команды с новым числовым значением или до команды G53 (отмена смещения, но только для кадра, где G53 записано). Смещение нуля лишь в одном кадре обычно записывается функцией G92. При использовании функции G59 возврат нуля в систему координат станка кодируется этой же функцией (G59) с нулевым числовым значением:

N{1} G59 Z0. LF

3.4 Кодирование процесса замены инструмента

Эта задача во многом зависит от конструктивных особенностей станка и УЧПУ. В большинстве случаев требуются как минимум, две команды, задаваемых в последовательных кадрах УП. В первой команде с адресом Т указывается требуемый инструмент, а по второй команде (М06) он устанавливается в шпинделе. По команде М06, кроме того, снимается отработавший инструмент и возвращается в магазин (при наличии магазина на станке).

Как правило, процесс замены инструмента у станков выполняется только в определенном (безопасном) положении шпинделя (шпиндельной бабки). В это положение шпиндель автоматически приходит по команде М06 или по специальной команде, которую надо указывать в кадрах УП, предшествующих команде М06.

Указание инструмента в кадрах УП обычно сопровождается указаниями по его коррекции. Как уже говорилось, совместно с кодом инструмента указывается номер его корректора. Так, для инструмента с кодом Т08 и корректором 06 общая запись команды на инструмент имеет вид Т0806.

Для задания осепараллельной коррекции длины инструмента, что характерно для станков сверлильной группы, используют подготовительные функции G43 и G44. Для коррекции вылета инструмента (рис. 4) в корректор заносится абсолютная разность между расчетной и действительной аппликатами вершины инструмента (z₀-- z₁)=Дz или (z₀-- z₂)=Дz и в УП записывается

N{1}...G44...Z{Z0}...Т0806...

если инструмент короче запрограммированного. Если же инструмент длиннее запрограммированного, то кадр будет таким:

N{i}...G43...Z{Z0}...Т0806...

При этом предполагается, что величина Дz установлена на корректоре указанного номера (в данном примере на корректоре 06).

В современных УЧПУ, однако, в большинстве случаен коррекция па длину инструмента задается с адресом Н. В этом случае функция G43 определяет, что числовое значение смещении, установленное на корректоре (со знакомком + или - ) , прибавляется к заданной координате. Функция G44 означает, что величина смещения, установленная на корректоре с адресом Н, отнимается от заданного в данном кадре значения координатного размера.

Напомним, что в ряде случаев корректор инструмента может указываться отдельным адресом, например D.

Рис. 4. Схема для определения коррекции вылета инструмента

Подготовка УП по общей методике.

Проследим общую методику кодирования информации УП для обработки детали, которая показана на рис. 1, а выбранные типовые переходы -- на рис. 2.

Первыми переходами, согласно принятой схеме операции, являются переходы по центрованию всех отверстий, причем отверстия 1, 2 должны быть зацентрированы на глубину 6 мм, а отверстия 3--5 -- на глубину 3,5 мм (см. рис. 2, а, б и табл. 2).

На примере программирования работы первого инструмента (сверло диаметром 16 мм, кодовый номер Т01, корректор 01) рассмотрим порядок кодирования информации для случаев без смещения нуля системы координат по оси Z:

% LF

N1 G60 G80 Т0101 LF

N2F40. S500 М06 LF

N3 G44 Z390. LF

N4Х50. Y105. LF

В первом кадре указаны работающий инструмент и подготовительные функции G60 (точное позиционирование) и G80 (отмена постоянных циков) Последнее обязательно для того, чтобы очистить рабочую память УЧПУ от ранее запрограммировапных команд по постоянным циклам Во втором кадре дана команда на смену инструмента (М06), указаны режимы его работы: подача 40 мм/мин и частота вращения шпинделя 500 об/мин. Третий кадр указывает на необходимость коррекции. При этом дается расчетный вылет инструмента (положение вершины) по оси Z и указывается функция коррекции G44 для укороченных инструментов. Четвертым кадром инструмент позиционируется в точку 1, определенную в системе координат станка координатами х_с = 50 мм, у_с= 105 мм (см. табл. 1). Следующим кадром необходимо вывести вершину инструмента в точку, которой соответствует недоход над плоскостью детали 2 мм. Чтобы вершина данного инструмента пришла в эту точку, необходимо сместить точку N шпинделя (см. рис. 1).

При работе в абсолютной системе координат программируется перемещение базовых точек узлов станка и перемещения этих точек выводятся на индикацию. В данном случае базовой для всех инструментов принята плоскость положения базовой точки N шпинделя, определенная координатой z= 560 мм. При положении торца шпинделя в этой плоскости происходит и смена инструментов. Для вывода сверла диаметром 16 мм (с расчетным вылетом 170 мм) в точку начала работы по циклу необходимо позиционировать шпиндель (его точку N) по оси Z в точку Ni с координатой R = 347 мм (560 -- 213 = 347) - рис. 5. Координата положения торца шпинделя в конце рабочего хода сверла (точка N₂) определится координатой z = 347 -- 8 = 339 мм. Эти данные и следует записать с адресами R и z при программировании постоянного цикла:

N5 G82 R347. Z339. LF

После исполнения команды кадра N5 торец шпинделя будет расположен в плоскости, определенной координатой R=347 мм

Рис. 5. Схема для определения перемещений при центровании отверстий.

Для обработки следующих отверстий по заданному циклу G82 достаточно теперь программировать только перемещения по осям X и Y. В кадрах, где изменяется координата z (центрование отверстий 3--5), следует ее указать. Естественно, что указанная в кадре N7 величина z отрабатывается в последующих кадрах тоже:

N6Х180. Y105. LF

N7Х135. Y125. Z341.5 LF

N8Х82.3 Y155.31 LF

N9Х82.5 Y94.69 LF

N10Х100. Y125. L.F

N11 G80 Т0202 LF

Кадр N11 отменяет цикл G82 и задает новый инструмент.

3.5 Упрощенная методика программирования сверлильных операций

Рассмотренная методика программирования сравнительно сложна, требует пересчета некоторых размеров, а главное, определения и учета вылета инструмента в процессе программирования. Ее применяют, когда действительные вылеты инструментов мало отличаются от расчетных, когда применима система предварительной регулировки вылета инструмента в специальных приспособлениях. Программирование становится значительно проще, если использовать возможности УЧПУ по смещению нуля и вводить коррекцию на инструмент в период наладки (настройки) станка исходя из действительного его вылета. Это не только облегчает кодирование информации, но в значительной мере упрощает составление РТК (рис. 8.6): нет необходимости задаваться вылетом инструментов, не нужен пересчет координат точек из системы координат детали в систему координат станка и т. д.

Все это объясняется тем, что нуль станка смещается в начало координат до тали (из точки М в точку W) и отсчет программируемых перемещений и процессе отработки УП ведется от точки W, т. е. так, как это задано на чертеже детали. Кроме того, при настройке станка вылет каждого инструмента вводится (с обратным знаком) в корректор этого инструмента. Делается это просто. Инструмент доводят до касания вершины Р с верхней плоскостью заготовки, установленной в приспособлении. На табло, предназначенном для индикации перемещения по оси Z, высвечиваются цифры, определяющие расстояние от плоскости нового нуля до базовой точки шпинделя, т. е. величина zWN -- l. А это и есть действительный вылет инструмента (например, для сверла диаметром 16 мм он равен 172 мм). Если теперь на корректоре инструмента набрать величину zWN -- l (172 мм), то на табло индикации по оси Z будут нулевые показания, т. е. базовая точка N совместится с вершиной Р инструмента. Подобную настройку (с касанием инструмента острием или торцом поверхности детали) проводят для каждого инструмента, и значения соответствующих вылетов набирают на соответствующих корректорах. Таким образом, для всего набора инструментов на данную операцию справедливо положение: при нахождении вершины инструмента в плоскости нового нуля табло индикации по оси Z показывает нули.

При настройке достаточно просто также совмещать ось шпинделя с началом координат детали.

Подготовка УП по упрощенной методике.

Приняв во внимание сказанное выше, программу обработки рассматриваемой детали можно представить следующим образом:

% LF

N1 G60 G80 Т0101 LF

N2F40. S500 М06 LF

N3 G59 ХЗО. Y85. Z175. LF

В кадрах N1 -- N3 задают инструмент Т01, условия его работы и указывают на смещение нуля (G59) по трем осям.

N4Х20. Y20. LF

N6 G82 R2. Z-6.LF

В кадре N5 задают постоянный цикл и шипения параметров в соответствии со схемой на рис. 2, а

В кадре N7 дают команды на позиционирование в точку 3 и исполнение заданного цикла (G82) с новым значением z (--3,5 мм).

N8Х52.5 Y70.31 LF

N9Y9.69 LF

N10Х70. Y40. LF

N11 G80 ТО202 LF

Кадр N11 завершает работу сверлом диаметром 16 мм (ТО 101) и готовит к вводу новый инструмент -- сверло диаметром 9,9 мм (Т0202).

N12F100. S710 М06 LF

N13Х20. Y20. М08 LF

Кадры N12 и N13 задают режимы инструмента и установку его в шпиндель (команда М06). Выполнено позиционирование сверла в точку /, включено охлаждение (команда М08).

N14G83 R2 Z-10. LF

N15Z-17.5 F80. LF

Кадр N14 указывает постоянный цикл глубокого сверления (G83) и его параметры. Указывать параметр R необходимо, поскольку он определяет точку выхода (на ускоренном ходу) инструмента с позиции замены в рабочую позицию по оси Z. Кадр N15 дополняет кадр N14, указывая координату второго хода с измененной подачей (согласно принятой схеме обработки - рис. 2, в, подача на выходе сверла уменьшается до 80 мм/мин).

N16X150. Y20. Z-10. F100. LF

N17Z-17.5 F80. LF

Кадрами N16 и N17 программируется сверление по циклу G83 отверстия с центром в точке 2.

N18 G80 Т0404 LF

В кадре N18 готовится к вводу сверло диаметром 5 мм (Т0404) и задаются режимы его работы

N19F100. S1400 М06 LF

N20Х105. Y40. LF

N21G83 R2. Z-9. LF

N22Z-13.5 F80. LF

N23Х52.5 Y70.31 Z-9. F100. LF

N24Z-13.5 F80. LF

N25G80 Т0606 LF

Кадры N19--N24 программируют обработку сверлом диаметром 5 мм по циклу G83 отверстий в ТкЗ, 4, 5. Кадр N25 указывает новый инструмент -- сверло диаметром 22 мм (Т0606).

N26F60. S355 М06 LF

N27Х70. Y40. LF

N28 G81 R2. Z-22. LF N29 G80 Т0303 LF

Кадры N26 -- N28 программируют сверление отверстия диаметром 22 мм с центром в точке 6. Указывается новый инструмент -- развертка диаметром 10Н8 (Т0303).

N30F50. S125 М06 LF

N31Х20. Y20. LF

N32 UUU R2. Z-18. LF

Кадр N32 вводит цикл развертывания (G89) с рабочим ходом R + z, выдержкой в конце рабочего хода и отводом на быстром ходу (рис. 2, д)

N33Х150. LF

N34 G80 Т0505 LF

Кадром N33 запрограммировано развертывание отверстия в точке 2. Кадр N34 готовит новый инструмент -- метчик Мб (Т0505).

N35F250. S250 М06 LF

N36Х105. Y40. LF

N37 G84 R2. Z-17. LF

N38Х52.5 Y70.31 LF

N39Y9.69 LF

N40 G80 G59 ХО. Y0. Z0. М09 LF

N41 G00 ХО. YO. Z560. MOO LF

Кадры N35 -- N39 программирует нарезание резьбы в отверстиях 3--5 в соответствии с постоянным циклом G84. Цикл обеспечивает рабочий ход с рабочей подачей, остановку и реверсивное вращение шпинделя в конечной точке, возврат инструмента с рабочей подачей.

Кадры N40, N41 отменяют смещение нуля, отключают охлаждение и выводят шпинделя в нулевую точку станка с координатой z = 560 мм.

3.6 Программирование расточных операций

Программирование обработки отверстий на расточных станках и кодирование информации УП практически аналогичны рассмотренным выше, хотя для расточных станков характерно значительно большее число возможных команд, расширение и усложнение постоянных циклов и др. Наличие у расточных станков дополнительных (вторичных) управляемых осей, необходимость закреплять (для повышения жесткости) гильзу шпинделя или столы (при некоторых видах обработки) несколько усложняют программирование. У ряда станков управляемым является также *поворот стола, смена приспособлений-спутников и др.

Рассмотрим три примера программирования обработки отверстий при использовании расточных станков.

Сверление трех отверстий диаметром 18 мм одним сверлом в детали типа «угольник» (рис. 7).

Рис. 7. Схема для программирования сверления отверстий в детали типа «угольнок.»

Фрагмент программы:

N100 G90 G43 G81 D60 Х120. Y50.

Z40. R100. F40. S120 МОЗ М08 LF

По команде кадра N100 ранее установленным сверлом сверлится отверстие 1 (рис. 8.7) с координатами х=120 мм, у = 50 мм; глубина сверления определена координатой z = 40 мм; R = 100 мм. Отсчет размеров -- абсолютный (G90). Вводится коррекция на длину инструмента (G43) (корректор 60 с адресом D). Корректор 60 должен быть закреплен за используемым в данной программе сверлом. Подача сверления 40 мм/мин (F40); частота вращения шпинделя 120 об/мин (S120); вращение шпинделя правое (М03). Включается охлаждение (М08).

4. Проектирование участка механической обработки [10]

4.1 Расчет потребного количества и составление ведомости оборудования

Определение приведённой годовой программы запуска в производство всех деталей, выпускаемых на участке

- коэффициент, учитывающий возможный брак

- коэффициент, учитывающий незавершённое производство

- количество типоразмеров деталей, составляющих номенклатуру участка

Определение расчётного такта выпуска деталей на участке

- действительный годовой фонд времени работы оборудования

- число рабочих смен

Определение расчётного количества станков, необходимого для обработки партии деталей-представителей и расчётного количества станков, необходимого на участке

Определение расчётного количества станков, необходимого для обработки партии деталей-представителей

,

где - штучно-калькуляционное время выполнения каждой i-той операции спроектированного технологического процесса;

- расчетный такт выпуска детали - представителя,

где - приведенная годовая программа запуска в производство детали - представителя;

коэффициент, учитывающий непрогнозируемый простой оборудования, связанный с поломками, перебоями энергии и т.д.

Определение расчётного количества станков, по каждой операции для всего участка

- штучно калькуляционное время для каждой операции спроектированного технологического процесса для детали-представителя

- расчётный такт выпуска детали-представителя

- коэффициент, учитывающий непрогнозируемые простои оборудования, связанные с поломками, перебоями энергии и т.д.

- для универсальных станков

- для одношпиндельных автоматов и полуавтоматов и станков с ЧПУ

- для многошпиндельных автоматов и полуавтоматов и специальных агрегатных станков

Определение принятого количества станков на участке и для выпуска детали-представителя.

Просуммируем количество оборудования для одноименных операций и получим расчетное количество станков, необходимых для обработки партии детали - представителя:

(принятое количество станков получается округлением расчетного количества станков в большую сторону до ближайшего целого числа. Округление в меньшую сторону производится, если дробная часть меньше 0,1.)

Просуммируем количество оборудования для одноименных операций и получим расчетное количество станков на участке:

Определение коэффициента загрузки оборудования по каждой операции на участке

Определение среднего коэффициента загрузки оборудования на участке

Построение диаграммы загрузки оборудования



Составление ведомости производственного оборудования

№п/п	Наименование оборудования	Модель	Сп	Kз	Габаритные размеры
1	Фрезерный	676П	3	0,99	1200х1240х1780
3	Фрезерный ОЦ с ЧПУ	Mini Mill	6	0,91	1524х1860х2400

4.2 Определение основных и вспомогательных рабочих и ИТР на участке

Определение количества основных рабочих

Определение количества станочников

- действительный годовой фонд времени работы оборудования

- действительный годовой фонд времени работы рабочего

- число рабочих смен

- коэффициент многостаночного обслуживания, назначается в зависимости от вида преобладающего оборудования

- универсальные станки

- станки с ЧПУ, обрабатывающие центры, револьверные полуавтоматы

- агрегатные станки

Число наладчиков

Слесари для выполнения разметки и межоперационной сборки

примем , т.к. работа 2^х-сменная

Общее количество основных рабочих

7.2.2. Определение количества вспомогательных рабочих

ИТР

Составление ведомости работающих на участке

Группы рабочих	Число рабочих
	всего	в том числе в I смену
1. Производственные рабочие -станочники -остальные	12	6
	8	4
	4	2
2. Вспомогательные рабочие	2	1
Всего	14	7
3. ИТР	2	1
ВСЕГО РАБОТАЮЩИХ	16	8

4.3 Определение потребной площади участка

Определение величины производственной площади, занимаемой станками

,

где - количество малых станков на участке (800х1800мм);

- количество средних станков (2000х4000мм);

- количество крупных станков (4000х8000мм);

Примем

Определение площади необходимой для складирования заготовок и готовых деталей

,

,

7.3.3. Определение площади, занимаемой ИТР и работниками ОТК

,

Величину площади, отводимой для размещения ИТР определяют по удельным нормативам из расчета 5-6 м² на одного инженерно-технического работника.

,

Определение потребной площади участка

,

4.4 Определение способа уборки стружки

Перед определением способа и выбором оборудования для уборки стружки необходимо определить объем стружки, производимой на участке за один час, по формуле:

,

где - масса заготовки детали представителя , кг;

- масса детали представителя, кг;

- расчетный такт выпуска детали представителя.

Так как выход стружки достаточно мал, то нет необходимости в конвейере для ее уборки. Достаточно установить возле каждого станка тару для сбора стружки.

4.5 Назначение средств внутрицехового и межоперационного транспорта. Составление ведомости подъемно-транспортных механизмов (ПТМ) участка

ПТМ следует выбирать исходя из конструктивных особенностей обрабатываемых деталей, формы организации производства на участке.

На участке обрабатываются в основном детали типа «корпус» массой до 1 кг, поэтому нет необходимости в использовании подъемно-транспортных механизмов.

Для данного участка предложены следующие ПТМ:

1. Электрические авто - и электрические тележки;

Электрические тележки предназначены для перемещения детали по участку: от одной операции к другой. После того как при помощи тележек деталь доставлена на рабочее место ее необходимо установить.

В качестве внутрицехового транспорта принимаем мостовой кран с электроталью, грузоподъемностью Q_кр = 10 тонн.

Выбор длины и ширины участка, ширины пролета.

Составление схемы расчета и определение высоты здания.

Длина участка по соображениям пожарной безопасности не должна превышать 50…60 м. Сетка колонн характеризует размеры ширины пролета и шага колонн.

В зависимости от типа производства, массы и габаритов выпускаемых деталей принимаем:

Ширина пролета - L = 18 м;

Шаг колонн - t = 12 м;

Значит сетка колонн: 18 * 12 м.

Ширину участка принимаем равной ширине пролета L = 18 м.

Длину участка определяем в зависимости от найденной площади участка: ,

Округляем в большую сторону до стандартизованного размера. Принимаем Lуч = 12 м.

Высота пролета цеха определяется исходя из размеров изделий, габаритов оборудования (по высоте), размеров и конструкции кранов, а также из санитарно-гигиенических требований.

В = Н₁ + h, (28)

Н₁ = А₁ + А₂ + А₃ + А₄ + А₅, (29)

где А₁ = 2,94м - высота наиболее высокого станка;

А₂ = 0,5м - расстояние между транспортируемым изделием и самым высоким станком;

А₃ =0,05м - высота максимального транспортируемого изделия;

А₄ =1м - длина строп крана;

А₅ =0,5м - расстояние от центра крюка до верхней кромки подкранового рельса.

h = h₁ + h₂, (30)

где h₁ =2,3м - высота крана от подкранового рельса;

h₂ =0,1м - расстояние между верхней кромкой крана и нижней кромкой перекрытия.

Н₁=2,94+0,5+0,05+1,0+0,5=5.0м

h= 2,3+0,1=2,4м

В=5.0+2,4=7,4м

В дипломном проекте спроектировано рабочее место оператора фрезерного ОЦ с ЧПУ модели Mini Mill.

Необходимо уделять внимание улучшению организации рабочих мест. Улучшение оснащенности, рациональная планировка, хорошо налаженное обслуживание рабочих мест являются важными факторами повышения производительности труда и снижения утомляемости работающего.

Основной задачей проектирования организации рабочего места является создание такой конструкции организационной оснастки и такого расположения оборудования, заготовок, готовых деталей и оснастки, при которых отсутствуют лишние и нерациональные движения и приемы (повороты, нагибания, приседания и т.д.), максимально сокращаются расстояния перемещения рабочего.

Применение типовых планировок позволяет сэкономить производственную площадь, устранить лишние движения рабочего, сократить время поиска инструмента и приспособлений.

При многостаночной работе планировка рабочего места должна обеспечить наиболее удобное для рабочего расположение органов управления всех обслуживаемых станков и минимальную затрату времени на переходы рабочего от одного станка к другому.

5. Организационно-экономическая часть [11]

Данная организационно-экономическая часть посвящена определению экономической целесообразности перевода обработки детали «Корпус» с универсальных станков на станки с ЧПУ.

Необходимость замены базового технологического процесса вызвана следующими причинами:

· Обработка корпуса по действующему технологическому процессу осуществляется на универсальном оборудовании и тем самым сопровождается большим количеством установов.

· Действующий технологический процесс обработки корпуса буксы является неэффективным и экономически не выгодным, т.к. имеются потери времени на вспомогательное время (установка, закрепление/снятие детали, транспортировка) и операционное, которые можно избежать, соблюдая принцип концентрации переходов и операций.

· Имеются операции, которые можно объединить в одну, а не разбивать на несколько, при этом теряя время на транспортировку, установку, закрепление, базирование детали.

При изготовлении детали обработка резьбовых отверстий ведется на 3 станках, а именно настольно-сверлильном станке НС-12А, агрегатно-сверлильном станке КПМЗ.101.012. и резьбонарезном станке Leinen. Лучшим вариантом было бы осуществить концентрацию этих операций на одном высокопроизводительном станке, например фрезерном обрабатывающем центре Mini Mll. Это бы позволило осуществить обработку резьбовых отверстий за один установ, а так же сократить время на транспортные операции, что привело бы к сокращению основного и вспомогательного времени.

Расчеты приведены в ценах 2009 года на базе предприятия ФГУП «КЗТА».

5.1 Технико-экономическое обоснование разработанного варианта технологического процесса

Исходные данные

Базовый вариант Таблица № 8.1.

№	№ опер	Название операции	Оборудование	Разряд станочника	Тшт, мин	Часовая тарифная ставка
1	032	Фрезерная	676П	3	7,3	20,08
2	035	Фрезерная	676П	3	7,8	20,08
3	045	Фрезерная	676П	3	6,1	20,08
4	050	Фрезерная	676П	3	4,5	20,08
5	060	Фрезерная	6520Ф3	4	8,2	25,7
6	070	Фрезерная	676П	3	3,4	20,08
7	075	Фрезерная	676П	3	4,7	20,08
8	080	Фрезерная	676П	3	3,6	20,08
9	090	Фрезерная	676П	3	2,2	20,08
10	100	Фрезерная	676П	3	3,5	20,08
11	105	Фрезерная	676П	3	2,3	20,08
12	118	Сверлильная	КПМЗ.101.012	4	1,2	17,6
13	120	Сверлильная	НС-12А	4	2,5	17,6
14	125	Сверлильная	НС-12А	4	10,3	17,6
15	130	Сверлильная	НС-12А	4	7,4	17,6
16	135	Сверлильная	НС-12А	4	5,1	17,6
17	150	Сверлильная	НС-12А	4	1,7	18,9
18	155	Сверлильная	НС-12А	4	0,6	18,9
19	160	Резьбонарезная	«Leinen»	4	35,8	18,9
20	165	Резьбонарезная	«Leinen»	4	10,4	18,9
21	170	Резьбонарезная	«Leinen»	4	8,1	18,9

Усовершенствованный вариант Таблица 8.2.

№	№ опер	Название операции	Оборудование	Разряд станочника	Тшт, мин	Часовая тарифная ставка
1	032	Фрезерная	676П	3	7,3	20,08
2	035	Фрезерная	676П	3	7,8	20,08
3	045	Фрезерная	676П	3	6,1	20,08
4	050	Фрезерная	676П	3	4,5	20,08
5	060	Фрезерная с ЧПУ	Mini Mill	4	8,2	25,7
6	070	Фрезерная	676П	3	3,4	20,08
7	075	Фрезерная	676П	3	4,7	20,08
8	080	Фрезерная	676П	3	3,6	20,08
9	090	Фрезерная	676П	3	2,2	20,08
10	100	Фрезерная	676П	3	3,5	20,08
11	105	Фрезерная	676П	3	2,3	20,08
12	115	Фрезерная с ЧПУ	Mini Mill	3	12,3	21,6
13	125	Фрезерная с ЧПУ	Mini Mill	3	37,2	21,6
14	135	Фрезерная с ЧПУ	Mini Mill	3	31	21,6

Общие положения.

Технико-экономическое обоснование разработанного варианта технологического процесса представляет собой сравнение двух вариантов техпроцесса - базового (заводского) и усовершенствованного. Сравнение поможет доказать выгоду изменения технологического процесса. Критерием сравнения служит критическая программа выпуска.

Для расчета критической программы выпуска воспользуемся технологической себестоимостью производства детали по базовому и усовершенствованному технологическим процессам.

;

- технологическая себестоимость для базового техпроцесса;

- переменные расходы, приходящиеся на единицу продукции по базовому техпроцессу;

- годовая сумма постоянных расходов по базовому техпроцессу;

- годовая программа выпуска изделий, N=540 шт.;

;

- технологическая себестоимость для нового техпроцесса;

- переменные расходы, приходящиеся на единицу продукции по новому техпроцессу;

- годовая сумма постоянных расходов по новому техпроцессу;

Общая сумма сопоставимых расходов по-новому техпроцессу:

;

по базовому техпроцессу:

;

При равенстве сопоставимых расходов, т. е. при:

;

находится критическая программа выпуска :

;

тогда ;

Расчет отдельных элементов сопоставимой себестоимости изготовления детали «Корпус» по базовому технологическому процесу.

Переменные затраты:

1.Затраты на материал

;

где a- норма расхода на материал или заготовку, кг/дет.;

b- вес отходов материала, подлежащих утилизации, кг.;

- цена материала, руб./кг.;

-цена возвратных отходов, руб./кг.;

=0,07 кг;

= 50 руб/кг;

=0,5 руб/кг;

2. Заработная плата основных рабочих(за 1 деталь):

где С - часовая тарифная ставка соответствующего разряда выполняемых работ, руб./час;

- время на операцию, мин.

1) Фрезерные работы: руб;

2) Сверлильные работы: руб;

3) Резьбонарезные работы: руб

руб.

3.Дополнительная заработная плата:

руб.