Формирование поверхностного слоя деталей в процессе обработки резанием зависит от многих факторов и является сложным процессом, определяемым параллельно действующими механизмами упрочнения и разупрочнения в результате происходящих в поверхностном слое пластических деформаций и воздействия теплового потока. При использовании режущих инструментов с покрытием уменьшается термомеханическая напряженность процесса резания. Уменьшается также интенсивность теплового потока в направлении обработанной поверхности детали. Это приводит к снижению уровня остаточных напряжений, степени наклепа, а также к уменьшению вероятности структурно-фазовых превращений обрабатываемой поверхности детали.

Важнейшими показателями качества поверхностного слоя детали является степень и глубина наклепа поверхностного слоя.

В табл.4.6 представлены результаты статической оценки глубины упрочненного слоя поверхности детали, изготовленной из Д16.Т.

Таблица 4.6 Статистический анализ параметров, характеризующих глубину упрочненного слоя детали из Д16.Т. после обработки твердосплавными резцами

Инструментальный материал		Количество измерений	Глубина упрочненного слоя,
			Диапазон измерения	Среднее значение
1	2	3	4	5	6
ВК6	4700	24	1.25-2.66	2.21	7.23
VCGX	4400	15	1.97-2.33	2.19	5.48

Полученные данные свидетельствуют о значительном влиянии покрытия на формирование поверхностного слоя. Хотя глубина упрочненного слоя изменяется слабо, однако значительно стабилизируются его параметры. Это происходит вследствие снижения термомеханической напряженности поверхностного слоя. При этом уменьшаются силы резания и снижается температура, процесс пластической деформации протекает в более стабильных условиях.

На рис. 4.6 и 4.7 представлены результаты исследований качества поверхностного слоя деталей при точении Д16.Т. (НВ120).



Рис. 4.6 Зависимость шероховатости , глубины наклепанного слоя от скорости (): 1-ВК6; 2- VCGX.

Рис.4.7 Распределение остаточных напряжений при точении сплава Д16.Т. (НВ120) твердосплавной пластиной(): 1-ВК6; 2- VCGX.

Из анализа данных, приведенных на рис. 4.6 и 4.7, следует, что значительное повышение качества поверхностного слоя происходит как в результате снижения шероховатости обработанной поверхности, так и снижения глубины упрочненного слоя. При этом наблюдается более благоприятное распределение остаточных напряжений.

Выводы:

1. Значительное изменение условий внешнего трения приводит к формированию зон пластического и упругого контактов, геометрия которых определяется составом, структурой и свойствами покрытия. В частности, значительно уменьшается длина пластического и полного контактов, сужается область главных пластических деформаций.

2.После завершения процесса формирования зон стружкообразования роль покрытия заключается в торможении диффузионных процессов на участке пластического контакта, причем состав, структура и свойства покрытия должны эффективно увеличивать сопротивляемость инструментального материала диффузионному растворению в обрабатываемом. В этом случае существенно снижается сопротивляемость пластическому сдвигу, что приводит к росту угла сдвига, уменьшению коэффициентов деформации, значительному снижению работы пластической деформации и, следовательно, снижению уровня энергии, затрачиваемой на процесс формирования стружки.

3.Покрытие неоднозначно изменяет напряженность режущей части инструмента. Снижаются максимальные значения касательных напряжений на контактной площадке передней поверхности (на 20-40%), нормальные напряжения изменяются в зависимости от отношения нормальной силы к площадке контакта. Если покрытие уменьшает площадь контакта стружки с передней поверхностью более интенсивно, чем соответствующее значение нормального усилия, то максимальное значение нормального контактного напряжения может оказаться даже больше для инструмента с покрытием.

4.Покрытие несколько увеличивает длину контакта по задней поверхности особенно с ростом толщины, что связано с увеличением радиуса скругления режущей кромки и величин упругого последействия.

5. Роль покрытия как фактора, снижающего внешнее трение, в условиях наростообразования существенно нивелируется и проявляется главным образом в формировании фактической геометрии инструмента, которая и оказывает влияние на контактные характеристики процесса резания.

6. Покрытие существенно снижает параметры нароста-его высоту и длину подошвы во всем диапазоне исследованных условий процесса резания, уменьшает величину фактического переднего угла, причем эта тенденция возрастает по мере увеличения толщины покрытия и снижения значения переднего угла.

7. Покрытие уменьшает диапазон скоростей резания, при которых формируется нарост. Во всем диапазоне исследованных условий процесса резания твердосплавными пластинками с нитридотитановым покрытием происходит неустойчивое наростообразование. Оно сопровождается повышенным уровнем вибраций, действием знакопеременных напряжений на локальные объемы покрытия, непосредственно прилегающие к подошве нароста.

8. Значительное повышение качества поверхностного слоя происходит в результате снижения шероховатости обработанной поверхности и снижения глубины упрочненного слоя.

5. Разработка управляющей программы обработки детали

деталь корпус заготовка резание

Все большее число отечественных машиностроительных предприятий перевооружает свой парк оборудования. О причинах, вызвавших к жизни этот процесс, сказано немало, так что, не повторяясь отметим лишь одно: в результате модернизации производства на наших предприятиях растет число современных многофункциональных станков с ЧПУ.

Ко всем преимуществам станков с ЧПУ остается добавить, что сами по себе станки даже с ЧПУ, - это набор механизмов, которыми нужно правильно управлять. Речь, прежде всего, идет об управляющих программах (УП) для станков с ЧПУ.

Методы получения этих программ могут быть разными - от написания вручную до использования CAM систем. В нашем случае для разработки управляющей программы не используется CAM система, т. к. не существует сложных обрабатываемых поверхностей. Для проверки программы используется программа 3D-Viawe, которая поставляется с программным (ПО) обеспечением станка.

3D-Viawe - программный комплекс для визуализации процесса обработки на станках с ЧПУ, проверки и оптимизации управляющих программ в любых форматах. Самая важная и главная задача этого ПО - выявить и исключить, до начала реальной обработки, возможность столкновения рабочих органов станка. Таких ситуаций может быть немало и, чтобы их исключить, необходимо использование программных комплексов для визуализации всего процесса обработки, одной из таких программ и является 3D-Viawe.

5.1 Характеристика детали с позиции подготовки УП

Деталь корпус представляет собой тонкостенное тело вращения сложной геометрической формы с элементами резьб, и сложным криволинейным пазом. Для моделирования корпуса было использовано программное обеспечение Компас-3D.

5.2 Использование программного обеспечения SINUMERIK 810/840D

Описание программного обеспечения SINUMERIK 810/840D заключается в описании функционала. Функциональный спектр системы управления организован в 6ти операционных зонах:

1. Machine (станок);

2. Parameter (параметр);

3. Program (программа);

4. Services (сервис);

5. Diagnosis (диагностика);

6. Start-Up (пуско-наладка).

Данные 6 операционных зон отображены в главном меню в горизонтальном ряду экранных клавиш и предназначены для выполнения той или иной функции, обзор операционных зон представлен в таблице 5.2.1.

Таблица 5.2.1. Обзор операционных зон.

Операционная зона	Выполняемые функции
Machine (станок);	Отработка управляющей программы обработки детали, ручной режим управления станком.
Parameter (параметр);	Редактирование данных для программ: смещение нулевой точки, данные инструментов и их коррекция.
Program (программа);	Создание и адаптация УП обработки детали.
Services (сервис);	Считывание/вывод программ и данных.
Diagnosis (диагностика);	Дисплей тревог и сервисной информации.
Start-Up (пуско-наладка).	Настройка данных ЧПУ для станка, системные установки.

5.3 Подбор режущих инструментов и его кодирование

Учитывая технологию обработки детали, о которой говорилось ранее необходимо использовать следующие инструменты для обработки детали:

1. Проходной упорный резец;

2. Расточной резец;

3. Наружный резьбовой резец;

4. Внутренний резьбовой резец;

5. Фреза;

6. Отрезной резец.

Измерение данных резца

Система ЧПУ должна использовать для позиционирования вершину резца, а не базовую точку резцедержателя. Каждый инструмент, используемый для обработки, должен быть измерен. Необходимо измерить расстояния в направлениях обеих осей X и Z между вершиной резца и базовой точкой N резцедержателя (рис. 5.3.1, а). В регистре инструментов сохраняются измеренные коррекции на радиус (рис. 5.3.1, б) и позиция резца (рис. 5.3.1, в). Номер коррекции может быть любым номером регистра, но должен определяться вызовом инструмента в программе.

а) б) в)

Рис. 5.3.1. Измерение координат вершины резца (а), режущая часть с закруглением по радиусу R (б) и позиции вершины резца (в).

Пример.

Коррекция на длину инструмента в позиции 4 револьверной головки сохранена как коррекция номер 4. Вызов инструмента в программе осуществляем функцией Т4 D1. Адрес Т означает функцию инструмента, он образован от первой буквы английского слова Тool, которое переводится на русский язык как инструмент. Цифра после адреса Т определяет позицию инструмента в револьверной головке, цифра после D определяет номер коррекции, относящийся к этой позиции. Коррекции на длину инструмента может осуществляться автоматически, а радиус резца и позицию резца устанавливают вручную. Ввод радиуса и позиции резца требуется только при использовании коррекции на радиус. Позиция режущего инструмента должна быть введена обязательно.

Измеряют следующие размеры инструмента: L1 в направлении оси X в абсолютных значениях от точки N, в радиусе (рис. 5.3.1, а), L2 в направлении оси Z в абсолютных значениях от точки N, и R - радиус вершины резца (рис. 5.3.1, б). Должна быть известна позиция резца в револьверной головке.

В поле «offset wear» устанавливается коррекция на износ инструмента после нескольких рабочих циклов. Введенные коррекции на длину добавляются или вычитаются из геометрических данных инструмента с приращением.

Х+/-...приращение в диаметре к геометрическому значению,

Z+/-...приращение к геометрическому значению по оси Z

R+/-... приращение к геометрическому значению радиуса.

Для определения позиции вершины резца следует посмотреть на инструмент с точки его закрепления на станке (рис. 5.3.1, в). Для станков, в которых инструмент находится под (перед) вращающейся заготовкой (например, станок TURN 50/55) необходимо использовать значения в скобках, так как для указанного станка положительное направление оси Х направлено в противоположную сторону.

Описание рабочего окна коррекции инструмента

На рис. 5.3.2 изображено окно операционной зоны «Параметры - коррекция инструмента», которое содержит следующие данные:

· Номер Т - при помощи данного номера выполняется вызов инструмента (номер гнезда в револьверной головке).

· Номер D - номер коррекции на инструмент. Инструмент может иметь несколько номеров коррекции (например, левый и правый угол резца).

· Число кромок - количество номеров D для инструмента.

· Тип инструмента - данный номер определяет тип инструмента.

· Положение резца - позиция вершины резца по рис. 5.3.1, в.

· Геометрия - размеры инструмента.

· Износ - отклонение от геометрического значения.

· База - размеры инструментальной оправки, в которой зажат инструмент.

Рис. 5.3.2. Операционная зона «Параметры - коррекция инструмента».

Назначение экранных клавиш, изображенных в окне «Параметры - коррекция инструмента» (см. рис.2):

· Т+, Т- - переход к следующему или предыдущему номеру инструмента;

· D+, D- - переключение на следующий или предшествующий номер коррекции на инструмент;

· Удалить - удаление инструмента из списка или удаление коррекции для текущего инструмента, для выполнения команды нажать клавишу «Удалить».

· Переход к - прямой выбор инструмента.

· Обзор - отображение списка инструментов. Расположить курсор на требуемом инструменте и подтвердить выбором клавишей OK.

· Создать - установка нового инструмента или новой коррекции (режущей кромки).

· Определение коррекции - введенные данные коррекции будут добавлены к имеющемуся инструменту.

Вертикальный ряд экранных клавиш окна (рис.3) означает:

Удалить кромку - удаление текущего инструмента и его режущих кромок (коррекций D);

· Удалить инструмент - всегда удаляется режущая кромка с высшим номером D.

Номера D должны быть последовательными, без пропусков, например, инструмент с четырьмя режущими кромками должен иметь коррекции D1, D2, D3, D4 и при нажатии клавиши «Удалить инструмент» только D4 может быть удален. D1 не может быть удален, поскольку для этого следует удалить весь инструмент (инструмент имеет как минимум одну режущую кромку).

· Отмена - выход без удаления.

5.4 Программирование обработки

Управляющая программа (УП) - совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка для обработки конкретной заготовки. УП состоит из кадров, которые в зарубежных системах ЧПУ называются блоками. Кадр (блок) состоит из нескольких слов. Каждое слово (рис. 5.4.1) представляет собой команду и состоит из адреса в виде заглавной буквы латинского алфавита и арифметического числа или последовательности чисел. Число может иметь знак плюс или минус, знак плюс опускается. Адресами являются, например, оси X,Y,Z, скорость шпинделя S, скорость подачи F, радиус круга CR и т.д.

Рис. 5.4.1. Слова и кадр управляющей программы

Адреса бывают модальные и немодальные. Модальные адреса действуют в интервале нескольких блоков, пока не будет введено новое значение под тем же адресом или другой адрес из одной и той же группы адресов. Немодальные адреса действуют только в одном блоке, в котором они запрограммированы. Как только системой ЧПУ блок отработан, действие немодального адреса прекращается.

Каждый блок начинается номером N и заканчивается буквами LF или ПС. В современных станках с ЧПУ буквы LF и ПС не пишут, они воспроизводятся автоматически, если мы меняем строку в управляющей программе.

Чтобы структура блока была по возможности четче, слова в блоке располагают в последовательности: N10 G...X...Y...Z...F...S...T...D...M...H..., где N10 - кадр с номером 10; G - подготовительная функция; X,Y,Z - оси координат; F,S - скорость подачи; T - адрес инструмента; D - адрес коррекции инструмента; М - вспомогательная функция. Точки после каждого адреса отражают место для написания чисел, от значений которых зависит, например, величина перемещения инструмента.

Запись кадров (блоков), содержащих определенные команды исполнительным органам станка, может осуществляться с постоянной или переменной длиной кадра. В первом случае используется максимальная длина кадра, что удлиняет управляющую программу.

В настоящее время наиболее применима в системах ЧПУ запись с переменной длиной кадра как более удобная и краткая. Эта запись возможна при использовании алфавитно-цифровых кодов, в частности, кода ISO-7bit. Этот код является основным для всех отечественных станков с ЧПУ. В этом коде (или его разновидности) работает и большинство зарубежных станков.. Управляющая программа записывается в последовательности ее блоков (кадров), при этом записывается только та геометрическая, технологическая и вспомогательная информация, которая изменяется по отношению к предыдущему блоку.

Для модальных команд применяется правило, согласно которому записанная в данном кадре команда не повторяется в последующих кадрах программы и отменяется лишь другой командой из этой же группы адресов (кодов) или специальной командой, отменяющей все команды данной группы кодов. Немодальные команды, как было отмечено ранее, действуют в пределах лишь одного блока, в котором немодальная команда записана. Поэтому действие немодальной команды прекращается сразу же после окончании отработки системой ЧПУ текущего блока программы.

Требования к написанию кадра управляющей программы.

К написанию кадра УП предъявляют следующие требования:

1. Каждый кадр должен содержать слово «номер кадра». Лишь некоторые устройства ЧПУ позволяют это слово не использовать. Далее в кадре приводятся определенные команды (слова). Завершается кадр символом ПС или LF («конец кадра»). Использование этого символа, как правило, обязательно. При необходимости в кадре указывают символы табуляции. Их проставляют перед любым словом в кадре, кроме слова «номер кадра».

2.Слова в кадре рекомендуется записывать в определенной последовательности: слово (или слова), содержащие код или несколько кодов, относящихся к «подготовительной функции»; слова «размерные перемещения», которые рекомендуется записывать в последовательности символов: X, Y, Z, U, V, W, Р, Q, R, А, В, С; слова «параметр интерполяции или шаг резьбы»: I, J, К; слово (или слова) «функция подачи», которое относится только к определенной оси и должно следовать непосредственно за словом «размерное перемещение» по этой оси. Слово «функция подачи», относящееся к двум и более осям, должно следовать за последним словом «размерное перемещение», к которому оно относится; слово «функция главного движения»; слово (или слова) «вспомогательная функция».

Порядок записи слов с адресами U, V, W, Р, Q, R, слов с адресами D, R, Н должен быть указан в формате конкретного УЧПУ. Значения этих слов и кратность использования их в кадре должны быть указаны в технических условиях на УЧПУ конкретного типа.

В пределах одного кадра не должны повторяться слова «размерные перемещения» и «параметр интерполяции или шаг резьбы» с одной кодовой буквой.

В пределах одного кадра не должны использоваться слова «подготовительная функция», входящие в одну группу кодов.

После символа : - «главный кадр» в кадре должна быть записана вся информация, необходимая для начала или возобновления обработки. В этом случае символ «главный кадру должен записываться вместо символа N в качестве адреса в слове «номер кадра». Символ «главный кадр» может быть использован для останова отработки программы в нужном месте.

При реализации режима «пропуск кадра» (например, для осуществления наладочных переходов при наладке станка и исключения этих переходов после окончания наладки) перед словом «номер кадра» и символом «главный кадр» должен записываться символ LF - «пропуск кадра».

Каждое слово в кадре УП должно содержать: символ адреса (латинская прописная буква); математический знак «плюс» или «минус» (при необходимости); последовательность цифр.

Слова в УП могут быть записаны одним из двух способов:

- без использования десятичного знака (подразумеваемое положение десятичной запятой);

- с использованием десятичного знака (явное положение десятичной запятой).

При записи слов с использованием десятичного знака те из них, в которых десятичный знак отсутствует, должны отрабатываться УЧПУ как целые числа. Незначащие нули, стоящие до и (или) после знака, могут быть опущены, например: запись Х.08 означает размер 0,08 мм по оси X; Х950 - размер 950,0 мм по оси X. Размер, представленный одними нулями, должен быть выражен, по крайней мере, одним нулем. Подразумеваемое положение десятичной запятой должно быть определено в характеристиках формата конкретного УЧПУ.

При записи слов с подразумеваемой десятичной запятой в некоторых УЧПУ в целях сокращения количества информации допускается опускать нули, стоящие перед первой значащей цифрой (ведущие нули). Если форматом УЧПУ допускается опускать последние нули, то ведущие нули в этом случае опускать нельзя. Например, размер оси X, равный 258,300 мм, может быть записан (в зависимости от конкретного УЧПУ) по-разному:

Х00258300 - полная запись, без использования десятичного знака;

Х258300 - опущены ведущие нули; здесь определение размеров ведется от младших разрядов:

Х002583 - опущены последние нули; здесь определение разрядности ведется от ведущих разрядов;

Х258.3 - запись с явной запятой.

Размерные перемещения в кадрах УП указываются или в абсолютных значениях, или в приращениях. Это и определяет использование в кадрах УП подготовительных функций G90 (абсолютный размер) или G91 - (размер в приращениях).

В УП для современных УЧПУ все линейные перемещения обычно указывают в миллиметрах и их десятичных долях. Для УЧПУ ранних моделей линейные перемещения указывались в импульсах. Если линейные перемещения выражены в дюймах, то в УП должна быть записана соответствующая подготовительная функция, указывающая единицу величины. Выражение линейных перемещений в дюймах возможно обычно лишь для станков, снабженных УЧПУ моделей зарубежных фирм.

Угловые размеры в УП для современных УЧПУ выражают в радианах или градусах. Для некоторых элементов станков, например для поворотных столов, угловые размеры выражают в десятичных долях оборота.

Если УЧПУ допускает задание размеров в абсолютных значениях (положительных или отрицательных в зависимости от начала системы координат), то математический знак («плюс» или «минус») является составной частью слова «размерное перемещение» и должен предшествовать первой цифре каждого размера.

Математический знак должен также предшествовать первой цифре каждого размера, указывая направление перемещения, если УЧПУ допускает задание размеров в приращениях. При задании размеров как в абсолютных значениях, так и в приращениях математический знак «плюс» в слове «размерные перемещения» в некоторых УЧПУ допускается опускать. Это определяется форматом кадра.

Безразмерные слова в кадре УП записывают по-разному. Слово «номер кадра» должно состоять из цифр, количество которых должно быть указано в формате конкретного УЧПУ.

Слово (или слова) «подготовительная функция» должно быть выражено кодовым числом.

Основные функции в управляющей программе

Функция подачи определяет скорость подачи (далее - подача). Подачу кодируют числом, количество разрядов которого указано в формате конкретного УЧПУ. Тип подачи, если это допускает УЧПУ, выбирают одной из подготовительных функций: G93 - «подача в функции, обратной времени»; G94 - «подача в минуту»; G95 - «подача на оборот». В современных УЧПУ основным методом кодирования подачи является метод прямого обозначения, при котором применяют следующие единицы величины:

· миллиметры в минуту - подача не зависит от скорости главного движения;

· миллиметры на оборот - подача зависит от скорости главного движения;

· радианы в секунду (градусы в минуту) - подача относится только к круговому перемещению.

Для указания быстрого перемещения в большинстве УЧПУ используется подготовительная функция G00. Если в УЧПУ подача задается кодовым числом, то большей подаче обычно должно соответствовать большее кодовое число.

В случае, если речь идет о скорости векторного перемещения, не зависящей от скорости главного движения, подача может быть выражена величиной, обратно пропорциональной времени в минутах, необходимому для обработки соответствующего кадра. Тогда подачу принимают равной отношению векторной скорости (выраженной в миллиметрах в минуту) к вектору перемещения по траектории обработки (выраженному в миллиметрах). Однако в современных УЧПУ этот способ представления подачи используют сравнительно редко.

Функция главного движения определяет скорость главного движения. Она также кодируется числом, количество разрядов которого должно быть указано в формате конкретного УЧПУ. Вид функции главного движения (там, где это необходимо и возможно) осуществляется одной из следующих подготовительных функций: G96 - «постоянная скорость резания»; G97 - «обороты в минуту».В современных УЧПУ основным методом кодирования скорости главного движения является метод прямого обозначения, при котором число обозначает частоту вращения шпинделя в радианах в секунду или оборотах в минуту. В некоторых УЧПУ возможно указание скорости резания в м/мин. Обычно это согласуется с функцией G96. Скорость главного движения у некоторых УЧПУ задается кодовым числом, причем обычно большей скорости главного движения соответствует большее кодовое число.

Функция инструмента (Т) используется для выбора инструмента. В ряде УЧПУ слово «функция инструмента» используют и для коррекции (или компенсации) инструмента. В этом случае оно состоит из двух групп цифр: первая используется для выбора инструмента, вторая - для его коррекции. Если для записи коррекции (компенсации) инструмента используется другой адрес, рекомендуется использовать символ D или Н. Количество цифр, следующих за адресами Т, D и Н, должно быть указано в формате конкретного УЧПУ.

Слово (или слова) «вспомогательная функция» (М) во всех УЧПУ выражено кодовым числом. Значение и характер записи зависят от модели УЧПУ.

Классификация подготовительных функций на группы.

Подготовительные функции можно разделить на несколько групп:

G00... G09 - команды общего порядка: позиционирование, линейная или круговая интерполяция, ускорение, замедление, пауза (выдержка);

G10... G39 - особенности обработки, выбор осей, плоскостей, видов интерполяции;

G40... G59 - коррекция размеров инструмента без отсчета, смещение осей;

G60 … G79 - вид и характер работы: точно, быстро;

G80... G89 - постоянные (фиксированные) автоматические циклы;

G90... G99 - особенности задания размеров, режимов обработки.

В каждой из рассмотренных групп имеются резервные команды. Уточненные значения команд с адресом G приводятся в конкретных руководствах по программированию для соответствующих моделей УЧПУ.

При использовании подготовительных функций в различных УЧПУ встречаются разночтения, однако существует общий подход к их применению согласно кодовым значениям. Функция G00 программируется, если необходимо обеспечить линейное перемещение по одной из координат на ускоренной подаче; величина перемещения со знаком указывается в кадре в соответствии с правилом записи.

Смысловое содержание подготовительных функций.

Таблица 5.4.1. Значение G-функции по ГОСТ 20999-83

Код функции	Наименование	Значение подготовительной функции
1	2	3
G00	Быстрое позиционирование	Перемещение в запрограммированную точку с максимальной скоростью (например, с наибольшей скоростью подачи). Предварительно запрограммированная скорость перемещения игнорируется, но не отменяется. Перемещения по осям координат могут быть не скоординированными.
G01	Линейная интерполяция	Вид управления, при котором обеспечивается постоянное отношение между скоростями по осям координат, пропорциональное отношению между расстояниями, на которые должен переместиться исполнительный орган станка по двум или более осям координат одновременно. В прямоугольной системе координат перемещение происходит по прямой линии
G02; G03	Круговая интерполяция	Вид контурного управления для получения дуги окружности, при котором векторные скорости по осям координат, используемые для образования дуги, изменяются устройством управления
G02	Круговая интерполяция. Движение по часовой стрелке	Круговая интерполяция, при которой движение исполнительного органа направлено по часовой стрелке, если смотреть со стороны положительного направления оси, перпендикулярной к обрабатываемой поверхности
G03	Круговая интерполяция. Движение против часовой стрелки	Круговая интерполяция, при которой движение исполнительного органа направлено против часовой стрелки, если смотреть со стороны положительного направления оси, перпендикулярной к обрабатываемой поверхности
G04	Пауза	Указание о временной задержке, конкретное значение которой задается в УП или другим способом. Применяется для выполнения тех или иных операций, протекающих известное время и не требующих ответа о выполнении
G06	Параболическая интерполяция	Вид контурного управления для получения дуги параболы, при котором векторные скорости по осям координат, используемые для образований этой дуги, изменяются устройством управления
G08	Разгон	Автоматическое увеличение скорости перемещения в начале движения до запрограммированного значения
G09	Торможение	Автоматическое уменьшение скорости перемещения относительно запрограммированной при приближении к запрограммированной точке
От G17 до G19	Выбор плоскости	Задание плоскости таких функций, как круговая интерполяция, коррекция на фрезу и др.
G41	Коррекция на фрезу - левая	Коррекция на фрезу при контурном управлении. Используется, когда фреза находится слева от обрабатываемой поверхности, если смотреть от фрезы в направлении ее движения относительно заготовки
G42	Коррекция на фрезу - правая	Коррекция на фрезу при контурном управлении. Используется, когда фреза находится справа от обрабатываемой поверхности, если смотреть от фрезы в направлении ее движения относительно заготовки
G43	Коррекция на положение инструмента - положительная	Указание, что значение коррекции на положение инструмента необходимо сложить с координатой, заданной в соответствующем кадре или кадрах
G44	Коррекция на положение инструмента - отрицательная	Указание, что значение коррекции на положение инструмента необходимо вычесть из координаты, заданной в соответствующем кадре или кадрах
G53	Отмена заданного смещения	Отмена любой из функций G54,..., G59. Действует только в том кадре, в котором она записана
Oт G54 до G59	Заданное смещение	Смещение нулевой точки детали относительно исходной точки станка
G80	Отмена постоянного цикла	Функция, которая отменяет любой постоянный цикл
От G81 до G89	Постоянные циклы	Программирование постоянных циклов
G90	Абсолютный размер	Отсчет перемещения производится относительно выбранной нулевой точки
G9I	Размер инкремент.	Отсчет перемещения производится относительно предыдущей запрограммированной точки
G92	Установка абсолютных накопителей положения	Изменение состояния абсолютных накопителей положения. При этом движения исполнительных органов не происходит
G93	Скорость подачи в функции, обратной времени	Указание, что число, следующее за адресом F, равно обратному значению времени в минутах, необходимому для обработки
G96	Постоянная скорость резания	Указание, что число, следующее за адресом S, равно скорости резания в метрах в минуту. При этом скорость шпинделя регулируется автоматически в целях поддержания запрограммированной скорости резания
G97	Обороты в минуту	Указание, что число, следующее за адресом S, равно скорости шпинделя в оборотах в минуту

Функциональное назначение команд содержащих адрес М.

Функции с адресом М, называемые вспомогательными, определяют режим и условия работы станка и УЧПУ. Они кодируются от G00 до G99. За каждой из функций закреплено стандартом определенное значение (табл. 5.4.2). В конкретных УЧПУ значение тех или иных функций может отличаться от рекомендуемых стандартом, это оговаривается конкретной методикой программирования.

Таблица 5.4.2. Значение М-слова по ГОСТ 20999-83

Код функции	Наименование	Значение вспомогательной функции
1	2	3
М00	Программируемый останов	Останов без потери информации по окончании отработки соответствующего кадра. После выполнения команд происходит останов шпинделя, охлаждения, подачи. Работа по программе возобновляется нажатием кнопки
М01	Останов с подтверждением	Функция аналогична М00, но выполняется только при предварительном подтверждении с пульта управления
М02	Конец программы	Указывает на завершение отработки УП и приводит к останову шпинделя, подачи и выключению охлаждения после выполнения всех команд в кадре. Используется для приведения в исходное состояние УЧПУ и (или) исполнительных органов станка
М03	Вращение шпинделя по часовой стрелке	Включает шпиндель в направлении, при котором винт с правой нарезкой, закрепленный в шпинделе, входит в заготовку
М04	Вращение шпинделя против часовой стрелки	Включает шпиндель в направлении, при котором винт с правой нарезкой, закрепленный в шпинделе, выходит из заготовки
М05	Останов шпинделя	Останов шпинделя наиболее эффективным способом. Выключение охлаждения.
М06	Смена инструмента	Команда на смену инструмента вручную или автоматически (без поиска инструмента). Может автоматически отключить шпиндель охлаждения
М07	Включение охлаждения №2	Включение охлаждения №2 (например, масляным туманом)
М08	Включение охлаждения №1	Включение охлаждения №1 (например, жидкостью)
М09	Отключение охлаждения	Отменяет М07 и М08
М10	Зажим	Относится к работе с зажимным приспособлением подвижных органов станка
М11	Разжим	То же
М19	Останов шпинделя в заданной позиции	Вызывает останов шпинделя при достижении им определенного углового положения
М30	Конец информации	Приводит к останову шпинделя, подачи и выключению охлаждения после выполнения всех команд в данном кадре. Используется для установки в исходное состояние УЧПУ и (или) исполнительных органов станка. Установка в исходное положение УЧПУ включает в себя возврат в себя возврат к символу «начало программы»
М49	Отмена ручной коррекции	Функция, указывающая на отмену ручной коррекции скорости подачи и (или) скорости главного движения и о возвращении этих параметров к запрограммированным значениям.
М59	Постоянная скорость шпинделя	Поддержание постоянным текущего значения скорости шпинделя независимо от перемещения исполнительных органов станка и задействованной функции G96

Примечание: остальные значения вспомогательных функций стандартом не определены.

Создание управляющей программы

Принцип работы SINUMERIK 810D/840D.

Работа SINUMERIK 810D/840D организована в 6 меню, так называемых операционных зон:

1) Machine(станок)

2) Parameter(параметр)

3) Program(программа)

4) Services(сервис)

5) Diagnosis(диагностика)

6) Start-UP(пуско-наладка)

Для создания управляющей программы, для изготовления детали “Корпус” воспользуемся операционной зоной- Program(программа). Для этого в главном меню, выберем пункт ПРОГРАММА (вызвать его можно используя клавишу F3), откроется подменю, которое предлагает следующие пункты:

1)Детали (F1)

2)Программы обработки детали(F2)

3)Подпрограммы(F3)

4)Стандартные циклы(F4)

5)Циклы пользователя(F5)

6)Буфер(F6)

Выбираем пункт 1-Детали, в этом пункте находится список раннее созданных и сохранённых программ, а так же есть возможность создать новую программу.

Для этого воспользуемся пунктом «создать» который находится в крайнем правом вертикальном ряду команд. В этом пункте предлагается ввести название детали:

Нажимаем ОК и убеждаемся в появлении нашей детали в списке созданных ранее деталей.

Далее делаем двойной щелчок левой кнопкой мыши по созданному нами названию детали т.е. “ Откроется окно в котором нужно создать непосредственно программу и под программу. KORPUS”.

Для этого нажимаем пункт создать в правой колонке, после чего вводим название программы и выбираем тип MPF

Так как обработка этой детали будет происходить и по контурам то необходимо их создать и затем их вставить в управляющую программу, делается это с помощью цикла в нашем случае воспользуемся циклом 95 т.е. обработка по контуру.

Создаем контур для наружной обточки. Для этого нажимаем пункт создать в правой колонке, после чего вводим название контура и выбираем тип MPF

Нажимаем ОК, и убеждаемся в наличии созданного контура. Делаем двойной щелчок левой кнопкой мыши по созданному названию, откроется редактор в котором осуществляется буквенно-числовой ввод последовательности команд.

Мы же будем создавать контур с помощью свободного программирования контура, задается он путём геометрического построения в специальном редакторе, для этого выбираем меню “поддержка” в строке команд, затем в правом вертикальном ряду команд выбираем пункт “новый контур”.

Программирование контура начинается с определения начальной точки, вводим координата по Z=0 по X=18 и нажимаем ввод элемента.

Затем в соответствии с чертежом детали создается весь контур.

Первая линия нашего контура это линия под углом 45° ”фаска” для её создания в правом вертикальном ряду команд выбираем пункт “произвольная прямая”, и вводим координаты конечной точки нашей прямой(X=19, Z=-0,5), координатами начала является начальная точка, и нажимаем ввод элемента.

Следующей частью нашего контура является горизонтальная прямая, для её создания в правом вертикальном ряду команд выбираем пункт “горизонт. прямая”, и вводим координаты конечной точки нашей прямой только по Z, (Z=-8), координатами начала является конечная точка предыдущего элемента точка, и нажимаем ввод элемента.

Следующей частью контура является вертикальная прямая, для её создания в правом вертикальном ряду команд выбираем пункт “вертикал. прямая”, и вводим координаты конечной точки нашей прямой только по X обращая внимание на предельные отклонения этого размера, (X=20,97), координатами начала является конечная точка предыдущего элемента точка, и нажимаем ввод элемента.

Следующей частью контура является горизонтальная прямая, для её создания в правом вертикальном ряду команд выбираем пункт “горизонт. прямая”, и вводим координаты конечной точки нашей прямой только по Z, (Z=-63.5), канавки Ш20,5 в контуре выполнять не будем, они будут выполнены отдельно и другим инструментом, координатами начала является конечная точка предыдущего элемента точка, и нажимаем ввод элемента.

Следующей частью контура является вертикальная прямая, для её создания в правом вертикальном ряду команд выбираем пункт “вертикал. прямая”, и вводим координаты конечной точки нашей прямой только по X, (X=24,8), координатами начала является конечная точка предыдущего элемента точка, и нажимаем ввод элемента.

Следующей частью контура является горизонтальная прямая, для её создания в правом вертикальном ряду команд выбираем пункт “горизонт. прямая”, и вводим координаты конечной точки нашей прямой только по Z, (Z=-71), координатами начала является конечная точка предыдущего элемента точка, и нажимаем ввод элемента.

Завершает контур всегда вертикальная прямая, необходимая для обозначения диаметра заготовки, в нашем случае диаметр заготовки 30мм, для её создания в правом вертикальном ряду команд выбираем пункт “вертикал. прямая”, и вводим координаты конечной точки нашей прямой только по X, (X=30), координатами начала является конечная точка предыдущего элемента точка, и нажимаем ввод элемента.

Завершаем программирование контура нажатием кнопки “Ввод”

Таким же образом создаем второй контур для внутренней расточки.

Нажимаем ввод. Данные контуры при необходимости можно просмотреть в буквенно-числовом выражении, а так же последовательность выполнения каждого кадра.

Далее создаем программу обработки.

Выбираем ПРОГРАММА>СОЗДАТЬ>ТИП(MPF)

Делаем двойной щелчок левой кнопкой мыши по созданному названию, откроется редактор в котором осуществляется буквенно-числовой ввод последовательности команд!

Окно ввода команд выглядит так:

Для создания цикла обработки по контуру (цикл 95) выбираем меню “поддержка” в строке команд, затем в правом вертикальном ряду команд выбираем пункт “обтачив.”

Затем в правом вертикальном ряду команд выбираем пункт “обраб. резанием”

Заносим все необходимые данные в таблицу и нажимаем “ОК”

Для нарезания резьбы используют цикл 97, выбираем меню “поддержка” в строке команд, затем в правом вертикальном ряду команд выбираем пункт “Резьба”

Затем в правом вертикальном ряду команд выбираем пункт “Нарезание резьбы ”

Заносим все необходимые данные в таблицу и нажимаем “ОК”

Далее заносим необходимые команды:

G90 G54

G0 X50 Z100

T11 D1

M4 S2000

G0 X50 Z150

G0 X32 Z0

G1 X12 F0.05

G0 X50 Z150

M5

T8 D1

G0 X50 Z50

M3 S1200

G0 X12 Z2

CYCLE95("KONT2_1",0.5,0.07,0.07,0,0.1,0.1,0.05,11,0,0,0)

G0 X50 Z50

T1 D1

G0 X50 Z50

G0 X12 Z2

CYCLE95("KONT2",0.5,0.05,0.05,0,0.1,0.05,0.05,7,0,0,0)

G0 X50 Z50

M5

G0 X50 Z50

T11 D1

G0 X50 Z150

M4 S2000

G0 X32 Z3

CYCLE95("KONT1",1.3,0,0,0.05,0.1,0.05,0.05,9,0,0,0)

G0 X50 Z150

M5

T10 D1

G0 X50 Z150

M3 S1200

G0 X22 Z-24

G1 X21 F0.05

G1 X20.5 F0.025

G1 Z-43.1

G1 X20.8 F0.05

G1 X22 F0.1

G0 X22 Z-55.5

G1 X21 F0.1

G1 X20.5 F0.025

G1 Z-61.6

G1 X22 F0.1

G0 X27

G0 X30

G0 X50 Z150

M5

G0 X50 Z150

T3 D1

G0 X50 Z100

M3 S700

G0 X19 Z2

CYCLE97(0.5,,1,-7,18.92,18.92,0,0,0.306,0.05,0,0,6,4,1,1,0)

G0 X50 Z150

T6 D1

G0 X17 Z100

M3 S700

G0 X17 Z2

CYCLE97(0.5,,1,-5,16.48,16.48,0,0,0.306,0,0,0,6,3,4,1,0)

G0 X50 Z100

M5

SPOS=0

G0 C0

G0 X50 Z100

T5 D1

SETMS(2)

G0 X50

G0 X27 Z-38.5

M3 S1500

G1 X21 F0.2

G1 X20.5 F0.005

G1 X20.5 Z-40.5

G1 X19.5 Z-38.5

G1 X18.5 Z-40.5

G1 X17.5 Z-38.5

G1 X16.5 Z-40.5

G1 X15.5 Z-38.5

G1 X14 F0.005

G1 Z-40.5 F0.025

G1 C-12 F0.15

G1 C-123 Z-35.5 F0.1

G1 C-135 F0.15

G1 Z-35.6 F0.025

G1 C-123 F0.3

G1 C-12 Z-40.6 F0.3

G1 C0.1 F0.3

G1 Z-38.5 F0.05

G1 X27 F0.3

M5

G0 X50 Z100

SETMS(1)

M5

G90 G54

G0 X50 Z100

T10 D1

M3 S1200

G0 X27 Z150

G0 X27 Z-65

G1 X18 F0.02

G0 X25.5

G0 Z-66

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-67

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-68

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-69

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-70

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-71

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-72

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-73

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-74

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-75

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-76

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-77

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-78

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-79

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-80

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-81

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-82

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G0 Z-83

G1 X18 F0.05

G0 X25.5

G1 X17.82 F0.05

G1 Z-65

G1 X24.6

G2 X24.8 Z-64.9 CR0.1

G1 X25

G0 X30 Z-65

G0 X50 Z150

M5

G0 X50 Z150

T3 D1

M3 S700

G0 X50 Z150

G0 X35 Z-66

G0 X19

CYCLE97(0.75,,-66,-72,17.9,17.9,0,0,0.46,0.02,0,0,4,3,1,1,0)

G0 X30

G0 X50 Z150

M5

G0 X50 Z150

T10 D1

G0 X50 Z150

M3 S1200

G0 X27 Z-71

G0 X18.5

G1 X16.5 F0.02

G1 X18 Z-70.25 F0.02

G1 Z-71 F0.1

G1 X13.5 F0.05

G0 X30

G0 X50 Z150

M30

В дальнейшем программы можно выбирать из списка ранее созданных программ и контур.

После завершения создания программы, есть возможность смоделировать движение инструмента, и определить траекторию его движения, а также определить время на изготовление детали.

Для этого в списке программ выбираем двойным щелчком мыши программу обработки, откроется окно ввода команд, в нижней строке команд выбираем “Моделирование”

Откроется окно моделирования. В нижней строке есть команды старта и сброса моделирования, так же есть функция “Отдельный кадр” позволяющая моделировать траекторию инструмента пошагово. В правом столбце находятся команды с помощью которых можно изменять масштаб, что позволяет более детально рассмотреть необходимые участки траектории движения инструмента.

Для возврата в меню ввода команд необходимо нажать кнопку “Редактор”

Также есть возможность смоделировать наглядную обработку, для этого в программу встроен 3D-симулятор, попасть в него можно нажав, кнопку “3D-просмотр”, в нижней строке команд, находясь в окне ввода команд программы.

Открыто окно 3D-симуляции.

В правом столбце команд выбираем “заготовка”, для того чтобы настроить параметры 3D заготовки.

Вводим все необходимые размерные значения заготовки и нажимаем “ОК”

В правом столбце команд выбираем “инструменты”.

Из предоставленного списка типа инструментов выбираем необходимые инструменты, выделяем нужный тип инструмента и выделяем гнездо в которое хотим его вставить, в правом столбце нажимаем кнопку “ячейку инс-та” для инструмент встает в гнездо. Таким образом вставляем все инструменты необходимые для обработки.

Окно 3D-симуляции с заготовкой.

Запускаем обработку кнопкой “старт”.

Переход 1:Растачивание согласно контуру.

Обработанные поверхности окрашиваются в цвет инструмента.

Переход 2:Наружное точение согласно контуру.

Переход 3:Нарезание внутренней резьбы М17х0,5 резьбовым резцом.

Переход 4:Нарезание наружной резьбы М19х0,5 резьбовым резцом.

Переход 5: обработка криволинейного паза, концевой фрезой.

Переход 6: Обработка детали за буртом отрезным резцом.

Переход 7: Нарезание резьбы М18х0,75 резьбовым резцом.

Переход 8: Отрезка готовой детали.

Для возврата в меню ввода команд необходимо нажать кнопку “Редактор” в нижней строке команд.

Далее выбираем созданную программу к использованию в станке, и нажимаем пуск.

6. Организационная часть

6.1 Исходные данные на проектирование механического участка

Таблица 6.1.1. Номенклатура изделий, выпускаемых на участке.

Участок №1
Наименования и номер детали	Масса детали, кг.	Масса заготовки, кг.	Трудоемкость, ч.
Корпус (01.11.11.00.001)	0,04	0,089	0,24
Подшипниковый щит (01.11.20.00.006)	0,016	0,024	0,105
Корпус (01.12.00.00.021)	0,024	0,036	0,18
Гайка (01.12.00.00.002)	0,007	0,017	0,034
Гайка (01.11.20.00.005)	0,009	0,022	0,038
Колпачок (01.11.20.00.004)	0,012	0,021	0,21
Итого:	0,108	0,209	0,81

Таблица 6.1.2.

Обозначение и наименование	Величина
Трудоемкость на 1 комплект по участку №1 Ср1, ст. час	0,81
Годовая программа N, шт.	5450
Действительный фонд времени работы станка при 1 сменной работе FДО, час.	2007
Планируемый коэффициент выполнения норм	1
Средний коэффициент загрузки оборудования Ки.ср.	0,8
Расход материалов на 1 комплект, кг.:
- Отливки дюралевые	0,174
- прокат	0,035
Суммарная масса готовых деталей в комплекте, кг.:
- Отливки дюралевые	0,092
- прокат	0,016

6.2 Расчет количества единиц оборудования и площади, занимаемые участком токарных станков с ЧПУ

Расчётное количество станков

,

где - суммарная станкоемкость по участку; N - годовая программа запуска детали или комплекта; F_д - эффективный фонд времени оборудования (F_д=2016 часов).

Подставив соответствующие значения, получим:

Таблица 6.2.1

Номер участка:	Количество станков:
Участок 1 Ср1	1,86

Таблица 6.2.2 Состав оборудования на основном производственном участке

Группа станков	% к общему количеству	Количество станков в группе
Токарные с ЧПУ	100	2
Итого:231	100	2

6.3 Расчет площади участка

Расчет производственной площади:

,

где - удельная площадь на единицу оборудования, м²; - удельная вспомогательная площадь (проходы и проезды) на единицу оборудования, м².

Таблица 6.3.1

Обозначение и наименование	Величина
Fпр1 - площадь участка №1, м2	72

6.4 Определение состава и численности работающих на участке многофункциональных токарных станков с ЧПУ

В работе участка многофункциональных токарных станков с ЧПУ задействованы:

- производственные рабочие;

- вспомогательный персонал;

- инженерно-технические работники;

- младший обслуживающий персонал.

Расчет количества производственных рабочих проводим по формуле: