Технология выполнения токарных работ

Рис. 5. Схемы конструкций командоаппаратов: о -- барабанного типа; б -- дискового типа; в -- со сменным перфорированным диском (1 -- электромагнит; 2 -- храповый механизм; 3 -- диск)

Рис. 6. Функциональная схема программируемого командоаппарата: 1 -- центральный процессор; 2 -- постоянное запоминающее устройство; 3 -- входное устройство; 4 -- сканатор; 5 -- выходное устройство; б -- программная панель

Программируемые командоаппараты (ПК), построенные на базе микроэлектроники, являются универсальными системами ЦПУ. Они представляют собой управляющие логические машины последовательного действия.

Программируемый командоаппарат состоит из центрального процессора (управляющего устройства) 1, постоянного запоминающего устройства 2, входного 3 и выходного 5, устройств сканатора (генератора импульсов) 4 (рис. 6).

Программную панель 6 (загрузчик программ), оснащенную декадными переключателями и клавишами с обозначением логических элементов можно подключать к ПК. Программирование осуществляют последовательным нажатием клавишей. Программа записывается и запоминается в устройстве 2. В режиме работы сканатор 4 поочередно подключает к процессору 1 устройства 3 и 5. В процессоре 7 согласно программе выполняются заданные логические операции, преобразующие состояния входов в состояния выходов.

Числовое программное управление для автоматизированного оборудования

Термины и определения основных понятий в области числового программного управления металлорежущим оборудованием устанавливает ГОСТ 20523--80.

Числовое программное управление станком (ЧПУ) -- управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе, в которой данные заданы в цифровой форме.

Устройство, выдающее управляющие воздействия на исполнительные органы станка в соответствии с управляющей программой и информацией о состоянии управляемого объекта, называют устройством числового программного управления (УЧПУ).

Различают аппаратное и программируемое УЧПУ. В аппаратном (NC) устройстве алгоритмы работы реализуются схемным путем и не могут быть изменены после изготовления устройства. Эти устройства выпускают для различных групп станков: токарных («Контур-2ПТ», Н22), фрезерных («Контур-ЗП», НЗЗ), координатно-расточных («Размер-2М», ПЗЗ) и т. д. Такие УЧПУ изготовляют с вводом управляющей программы на перфоленте. В программируемых устройствах (CNC) алгоритмы реализуются с помощью программ, вводимых в память устройства и могут быть изменены после изготовления устройства. Устройства УЧПУ типа CNC включает малую ЭВМ, оперативную память и внешний интерфейс.

Система числового программного управления (СЧПУ) представляет собой совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических и программных средств, обеспечивающих ЧПУ станком.

Основной функцией СЧПУ является управление приводами подач станков в соответствии с заданной программой, а дополнительными -- смена инструмента и т. д. На рис. 7 представлена обобщенная структурная схема СЧПУ. Схема работает следующим образом: устройство 1 ввода программы преобразовывает ее в электрические сигналы и направляет в устройство 7 отработки программы, которое через устройство 8 управления приводом воздействует на объект регулирования -- привод 4 подач. Подвижную часть станка, связанную с приводом 4 подач, контролирует датчик 5, включенный в цепь главной обратной связи.

брак токарный резание кузнечнопрессовый

Рис. 7. Обобщенная структурная схема СЧПУ: 1 -- устройство ввода программы; 2 -- устройство реализации дополнительных функций; 3 -- исполнительные элементы; 4 -- привод подач; 5-- датчик; 6 -- устройство обратной связи; 7 -- устройство обработки программы; 8 -- устройство управления приводом.

С датчика 5 через устройство 6 обратной связи информация поступает в устройство 7 отработки программы. Здесь происходит сравнение фактического перемещения с заданным по программе для внесения соответствующих коррективов в производимые перемещения. С устройства 1 электрические сигналы также поступают в устройство 2 для реализации дополнительных функций. Устройство 2 воздействует на исполнительные элементы 3 технологических команд (двигатели, электромагниты, электромагнитные муфты и др.), при этом исполнительные элементы включаются или выключаются. Достоинство станков с ЧПУ -- быстрое переналаживание без смены или перестановки механических элементов. Нужно только изменить вводимую в станок информацию и он начнет работать по другой программе, т. е. обрабатывать другую заготовку (деталь). Высокая универсальность станков с ЧПУ удобна в тех случаях, когда нужен быстрый переход на изготовление другой детали, обработка которой на обычных станках требует использования специальной оснастки.

Точность размеров и формы обрабатываемой детали, а также требуемый параметр шероховатости поверхности обеспечиваются жесткостью и точностью станка, дискретностью и стабильностью позиционирования и ввода коррекции, а также качеством СЧПУ.

Конструктивно системы ЧПУ бывают разомкнутыми, замкнутыми и самонастраивающимися; по виду управления движением -- позиционными, прямоугольными, непрерывными (контурными).

Системы ЧПУ разомкнутого вида используют один поток информации. Программу считывает устройство, в результате чего на выходе последнего появляются командные сигналы, которые после преобразования направляют к механизму, осуществляющему перемещение исполнительных органов станка (например, суппортов). Контроль соответствия действительного перемещения заданному отсутствует.

В замкнутых СЧПУ для обратной связи используются два потока информации. Один поток поступает от считывающего устройства, а второй -- от устройства, измеряющего действительные перемещения суппортов, кареток или других исполнительных органов станка.

У самонастраивающихся систем (CNC) информация, поступающая от считывающего устройства корректируется с учетом поступающих из блока памяти сведений о результатах обработки предыдущей заготовки. За счет этого повышается точность обработки, так как изменения условий работы запоминаются и обобщаются в устройствах самонастройки памяти станка, а затем преобразуются в управляющий сигнал. От простых СЧПУ CNC отличается автоматической приспособляемостью процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки (по определенным критериям) для лучшего использования возможностей станка и инструмента. Станки с простой СЧПУ отрабатывают программу без учета действия случайных факторов, например припуска, твердости обрабатываемого материала и состояния режущих кромок инструмента. CNC, в зависимости от поставленной задачи и методов ее решения разделяют на системы регулирования какого-либо параметра (например, скорости резания и т. д.) и системы, обеспечивающие поддержание наибольшего значения одного или нескольких параметров.

Системы ЧПУ, обеспечивающие точную установку исполнительного механизма в заданное положение, называют позиционными. Исполнительный орган в этом случае в определенной последовательности обходит заданные координаты по осям X и Y (рис. 8). При этом сначала выполняется установка (позиционирование) исполнительного органа в точке с заданными координатами, а затем -- обработка. Разновидностью позиционных СЧПУ являются прямоугольные СЧПУ, в которых программируются не точки, а отдельные отрезки, но при этом продольная и поперечная подачи разделены во времени.

Системы ЧПУ (рис. 8, 6) обеспечивающие последовательное включение продольной и поперечной подач станка при обработке поверхности ступенчатой формы, называют прямоугольными. Эти СЧПУ используют в токарных, карусельных, револьверных, фрезерных и других станках. Обработку ступенчатых валов и других деталей с прямоугольными контурами выполняют только по траекториям, параллельным направлению перемещений рабочих органов.

Системы ЧПУ (рис. 8, в), обеспечивающие непрерывное управление рабочими органами в соответствии с заданными законами изменения их пути и скорости перемещения для получения необходимого контура обработки, называют контурными. При этом инструмент движется относительно заготовки по криволинейной траектории, которая получается в результате сложения движений по двум (плоская криволинейная траектория) или трем (пространственная криволинейная траектория) прямолинейным координатам.

Рис. 8. Виды обработки при использовании позиционных (а), прямоугольных (б) и контурных (в) СЧПУ.

Такие СЧПУ применяют в токарных и фрезерных станках при изготовлении деталей с фасонными поверхностями. Подача S инструмента в каждый момент обработки складывается из поперечной snon и продольной Sпр подач. Следовательно, перемещения инструмента по различным координатным осям функционально связаны друг с другом.

Подготовка управляющих программ для станков с числовым программным управлением

Подготовка управляющих программ (УП) обработки заготовки на станке с ЧПУ предусматривает нанесение на программоноситель необходимых команд, которые могут быть автоматически прочитаны и выполнены системой управления станка.

Предварительно собирают и упорядочивают информацию. Геометрическую информацию (размеры элементов детали, координаты отверстий, радиус дуги окружности обрабатываемого контура и др.) получают из чертежа детали. Технологическую информацию, индивидуальную для каждого технологического перехода (например, вид инструмента, частоту вращения, подачу и др.), формируют, пользуясь справочниками и инструкциями. На основе геометрической и технологической информации по каждому переходу составляют УП.

Существуют следующие методы подготовки УП: ручное программирование, при котором сбор, упорядочение информации и нанесение ее на программоноситель осуществляет технолог-программист; машинное программирование, при котором такие работы, как кодирование информации, определение перемещений инструмента, выбор режимов резания, оптимальной последовательности выполнения переходов, выполняет ЭВМ; машинное программирование непосредственно у станка, оснащенного микропроцессорным УЧПУ.

Методы кодирования УП, вид программоносителя и плотность записи на нем, способы считывания информации с УП являются основными показателями систем ЧПУ и зависят в основном от его элементной базы.

Код -- условное обозначение цифр, чисел и букв, используемых для составления программы, нанесение ее на программоноситель и прочтения СЧПУ. Различают понятия «цифра» (0, 1, 2,..., 9) и «число», которое является последовательностью цифр с учетом их разрядности. Счислением называют совокупность приемов, наименования и записи чисел.

Для построения системы счисления в качестве основания можно использовать любое целое число В? 1, т. е.

Z=ZiBn-1+ ZjBn-2+ZkBn-3 + ... + ZpB n-n,

где Z -- кодируемое число; Zi, Zj Zk, Zp -- цифры, из которых составлено число; п -- разряд цифры; В>1 -- основание счисления.

В системах ЧПУ применяют и единичный (унитарный) код, в котором любое число выражается количеством 1. Например, числа 1, 2, 3, ..., 9, 10 записывают в унитарном коде следующим образом: 1; 11; 111; ...; 111111111; 111111111111.

Число в десятичной системе счисления представляют как сумму произведений цифр (0, 1, 2, ..., 9), умноженное на 10n, где п -- разряд этой цифры. В этой системе основание В= 10. Например, число 1465,4 записывают следующим образом:

1465,4 = 1 * 103 + 4 * 102 + 6 * 101 + 5 * 10° + 4 * 10-1.

Такой вид записи, имеет большую наглядность при кодировании, но вызывает существенные трудности при реализации его в схемах вычислительной техники. Считывающее устройство не может в одной строке различать десять возможных цифр, поэтому каждый разряд цифр должен иметь десять строк с разделением от 0 до 9, т. е. для 5-разрядного числа нужно 50 строк.

В двоичной системе счисления основание В = 2. При этом цифры (0, 1, 2, ..., 9) изображают как 4-разрядные двоичные числа (табл. 1.).

Записи всех цифр от 0 до 9 при двоичной системе счисления выполняют на четыре дорожки, а не 10, как при десятичной системе. Однако при переходе к числам, которые имеют несколько десятичных разрядов, чтение их в двоичной системе практически невозможно, так как необходимо делать довольно длительные вычисления. Например, число 7943,95 в двоичном коде будет иметь следующий вид: 7943,95 = 0111 1001 0100 0011 1001 0101.

Двоичную систему счисления для изображения чисел в управляющей программе используют при реализации в схемах и на перфоленте. Поскольку в этой системе для изображения любых чисел применяют всего две цифры 0 и 1, то при построении блоков вычислительной техники можно использовать элементы, имеющие два устойчивых состояния (например, наличие или отсутствие напряжения в цепи и т. д.).

Для станков с ЧПУ запись программы осуществляют на программоносителях: перфолентах, перфокартах, магнитных лентах.

Единые для всех видов станков правила кодирования информации УП на носителе данных регламентированы Международным стандартом ИСО. Управляющую программу записывают в виде последовательных кадров. Перед кодированием информации выполняют условную запись кадра, используя для этого буквенные, графические и цифровые символы, приведенные в.

При записи кадров под словом программы подразумевают последовательность символов, рассматриваемых в определенной связи как единое целое. Оно состоит из адреса, обозначенного буквой, и числа, отображающего или величину перемещения, или скорость подачи, либо код какой-то другой функции. Например, слово Y+ 013345 означает следующее: перемещение суппорта станка в положительном направлении оси У на величину 13 345 дискрет (импульсов), что при дискретности 0,01 мм/имп означает перемещение на 133,45 мм. Часть слова управляющей программы, определяющая назначение следующих за ним данных, содержащихся в этом слове называют адресом. Фразу составляют несколько слов, описывающих обработку определенного участка заготовки. Она содержит информацию о геометрических и технологических параметрах, необходимых для обработки определенного участка или для выполнения вспомогательных функций (начало программы, подвод инструмента и т. д.). В программе последовательность фраз определяет последовательность обработки отдельных участков заготовки (детали). Программа может быть записана двумя способами: с фразами постоянной и переменной длины. Фразы постоянной длины называют кадрами. Последовательность слов, расположенных в определенном порядке и несущих информацию о технологической операции называют кадром программы. Каждому слову при записи программы кадрами отведено определенное число строк.

Записи фразами с переменной длиной могут выполняться тремя способами: адресным, табуляционным и универсальным. При записи адресным способом каждое слово начинается с буквы, которая указывает назначение последующей числовой информации. При этом длина фраз оказывается переменной; одну фразу от другой отделяют буквой Н (знак окончания фразы). Если применяют табуляционный способ записи, то все слова фразы следуют друг за другом в определенной последовательности, их разделяют буквой Я (знак табуляции, условно обозначаемый TAB). В универсальном способе записи используют отдельные элементы адресного и табуляционного способов.

Условная запись формата УП показывает, как следует формировать его при конкретном программировании для данного станка.

В руководстве к станку с ЧПУ приводят следующие сведения: перечень и назначение всех реализуемых подготовительных и вспомогательных функций; таблицы кодов скоростей подач и главного движения; таблицы кодовых номеров позиций инструмента; перечень номеров корректоров с указанием их назначения и особенностей применения; пределы размерных перемещений по всем осям координат; перечень всех воспринимаемых и реализуемых символов кодового набора; перечень и кодовые номера всех подпрограмм, хранящихся в памяти УЧПУ.

7. Охрана труда при выполнении токарных работ

1. При подготовке станка к работе дополнительно проверьте:

ь надежность крепления патрона или планшайбы от само откручивания и срыва со шпинделя при работе, особенно при изменении частоты или направления вращения шпинделя;

ь надежность закрепления резцедержателя задней бабки и пиноли задней бабки в заданных положениях;

ь исправность и надежность крепления ограждения зоны резания, ходовых валиков.

2. Устанавливайте правильно заточенные и исправные резцы(без трещин, надломов, с прочным креплением пластин твердого сплава, быстрорежущей стали и т.п.).

3. Устанавливайте резцы так, чтобы вылет их был минимальным. Крепите резцы не менее, чем двумя болтами резцедержателя. Резец должен устанавливаться режущей кромкой по оси вращения обрабатываемой детали, для чего применяйте специальные подкладки, равные или большие по длине и ширине опорной поверхности резца. Не устанавливайте под резец больше трех подкладок.

4. Следите за исправностью инструмента, своевременно заменяйте затупившийся инструмент. Производите смену инструмента в задней бабке или револьверной головке после остановки станка и отвода задней бабки или револьверной головки от обрабатываемого изделия. Не оставляйте в револьверной головке инструмент, не применяемый при обработке данной детали. Остерегайтесь удара режущим инструментом при повороте револьверной головки или резцедержателя.

5. Очистите от масла и грязи посадочные поверхности инструмента, пиноли и револьверной головки перед креплением инструмента в пиноли задней бабки и гнездах револьверной головки.

6. Не устанавливайте инструмент с поврежденным хвостовиком.

7. Захватывайте деталь кулачками на возможно большую длину при закреплении детали в кулачковом патроне или планшайбе.

8. Проверьте надежность крепления кулачков в гнездах патрона или планшайбы при установке детали максимального диаметра.

9. Пользуйтесь молотком, а не случайными предметами при выверке детали, используйте при этом защитные очки.

10. Немедленно снимите ключ с патрона или планшайбы после закрепления (снятия) детали.

11. При обработке резанием заготовок, выходящих за пределы оборудования, должны быть остановлены переносные ограждения.

12. Работайте с ограждением зажимных патронов универсальных токарных и токарно-револьверных станков.

13. Закрепляйте и подавайте рукой в шпиндель обрабатываемый пруток только при выключенном главном приводе станка.

14. Протирайте от масла и грязи патрон или планшайбу перед установкой на станок и перед снятием со станка.

15. Производите установку (снятие) патрона или планшайбы ручным навинчиванием (свинчиванием) патрона или планшайбы на шпиндель.

16. Не свинчивайте патрон или планшайбу внезапным быстрым торможением и реверсированием шпинделя. Свинчивание ударами кулачков о подставку допускается только при ручном вращении шпинделя или патрона

17. При закреплении обрабатываемого изделия в центрах:

ь проверьте исправность центров, соответствие их размеров размерам центровых отверстий обрабатываемого изделия, а также правильность его установки в шпиндель станка и пиноль задней бабки;

ь смажьте центр задней бабки во избежание его заедания;

ь протрите центровые отверстия обрабатываемого изделия;

ь закрепите надежно заднюю бабку в нужном положении;

ь установив обрабатываемое изделие, подожмите его центром задней бабки так, чтобы деталь могла вращаться в центрах без особого усилия, и закрепите пиноль, не допуская при этом ее большого вылета;

ь проверьте надежность закрепления задней бабки и пиноли в заданном положении после установки обрабатываемого изделия на станок.

18. Располагайте обрабатываемую поверхность как можно ближе к опорному и зажимному приспособлению.

19. В кулачковом патроне без подпора центром задней бабки можно закреплять только короткие (длиной не более двух диаметров) уравновешенные детали. В других случаях следует пользоваться для подпора детали центром задней бабки.

20. Не стойте на линии отлета стружки, находитесь во время работы с правой стороны суппорта. Устанавливайте сплошные или сетчатые экраны или щиты для защиты соседних рабочих мест и проходов от отлетающей стружки.

21. Во избежание травм из-за поломки инструмента или вырыва детали, необходимо соблюдать следующий порядок пуска и остановки станка:

ь при пуске станка сначала включите вращение шпинделя, плавно без удара подведите инструмент к обрабатываемому изделию, затем включите подачу;

ь перед остановкой станка выключите подачу, отведите режущий инструмент от детали, а затем выключите вращение шпинделя.

22. Не производите работы в рукавицах или перчатках при вращающемся шпинделе.

23. Соблюдайте следующие правила при полировке, опиловке, зачистке, шлифовке обрабатываемой детали на станке с ручным инструментом или наждачной шкуркой:

ь отведите на безопасное расстояние от обрабатываемой детали суппорт, револьверную головку и заднюю бабку, если она свободна;

ь встаньте лицом к патрону, держите ручку напильника левой рукой, а правой поддерживайте его конец, располагайтесь, так, чтобы напильник был от Вас с левой стороны, а не против груди или живота;

ь не используйте сильно истертую или надорванную шкурку при шлифовке и полировке детали.

24. Не удаляйте стружку из растачиваемого отверстия рукой и не выдувайте ртом. Для удаления стружки из растачиваемого отверстия пользуйтесь крючком, магнитным приспособлением и т.п.

25. Использовать сжатый воздух для удаления стружки при растачивании отверстий допускается только в соответствии с технологической документацией.

26. В технологической документации должны быть указаны приспособления, используемые для подвода сжатого воздуха.

27. Перед началом работы проверьте систему подвода воздуха:

ь наличие и состояние кожухов - глушителей;

ь отсутствие повреждений воздушных шлангов;

ь надежность подсоединения шлангов к системе подвода сжатого воздуха.

28. Во время работы:

ь применяйте защитные очки и противошумовые вкладыши «Беруши» или наушники;

ь включайте сжатый воздух только при врезании резца в обрабатываемое изделие;

ь не включайте сжатый воздух при неработающем приводе станка.

29. Отключите сжатый воздух рукояткой приспособления и закройте вентиль ввода.

Литература

1. Блюмберг В.А., Зазерский Е.И. Справочник токаря. - Л.: Машиностроение. 2000. - 405с.

2. Ганенко А.П. оформление текстовых и графических материалов при подготовке дипломных проектов, курсовых и письменных экзаменационных работ (требование ЕСДК). Учебное пособие/А.П. Ганенко, Ю.В. Милованов. - М.: ИРПО: изд. центр «Академия» 2004. - 352с.

3. Инструкции предприятия по охране труда, технологии выполнения работ.

4. Фещенко В.Н., Махмутов Р.Х. Токарная обработка.: Учеб. для проф. учеб. заведений. - 3 изд. испр. М. Высшая школа; Изд. центр «Академия».: 2004. - 303с.

5. Черпаков Б.И. Технологическая оснастка.: Учеб. для сред. образования/Б.И. Черпаков. - М.: «Академия». 2004. - 288с.

Размещено на Allbest.ru