Металлорежущие станки. С. С. Данильчик металлорежущие станки
 Скачать 2.9 Mb.
|
|
Контрольные вопросы 1. Как определить число ступеней коробки скоростей? 2. Что такое группа передач, какими параметрами она характе- ризуется? 3. Какие группы передач в коробке называются основными и пе- реборными? 4. Что означает характеристика группы передач и как ее опре- делить? 5. Как записывается структурная формула коробки скоростей? 6. Как построить график частот вращения шпинделя? 7. Каким образом определяется на графике положение точки, со- ответствующей частоте вращения электродвигателя? 51 Лабораторная работа № 5 ПРОГРАММИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ С ЧПУ МОДЕЛИ 16К20Ф3С32 Цель работы: изучить систему кодирования информации для УЧПУ 2Р22 и процесс программирования механической обработки деталей. Оборудование, приспособления, инструмент 1. Токарный станок с ЧПУ модели 16К20Ф3С32. 2. Комплект режущих инструментов. 3. Штангенциркуль. Задание 1. Ознакомиться с устройством и технической характеристикой станка. 2. Изучить методику программирования процесса обработки деталей на станках с ЧПУ и систему кодирования информации для УЧПУ 2Р22. 3. Разработать последовательность обработки на токарном стан- ке детали согласно заданию (табл. 5.1). 4. Составить управляющую программу для обработки детали. 5. По одной из разработанных программ произвести обработку детали на станке. 52 Таблица 5.1 Индивидуальные задания Вари- ант Размеры детали, мм Эскиз детали L1 L2 L3 L4 1 16 35 48 45 Сталь 45, заготовка диаметром 50 мм 2 23 42 65 60 3 17 38 60 56 4 20 36 56 50 5 15 38 62 57 6 21 39 55 48 7 24 42 57 50 8 25 75 22 70 Сталь 45, заготовка диаметром 70 мм 9 30 85 27 80 10 35 100 30 95 11 40 105 25 100 12 45 110 30 105 13 50 115 22 112 14 40 100 35 96 15 32 95 30 89 Содержание отчета Отчет о работе должен содержать: название и цель работы; перечень применяемых оборудования и инструментов; индивидуальное задание; управляющую программу. 53 Устройство и техническая характеристика токарного станка с ЧПУ 16К20Ф3С32 Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3С32 предназначен для обра- ботки в полуавтоматическом цикле наружных и внутренних по- верхностей заготовок типа тел вращения в единичном и серийном производстве. Станок оснащен УЧПУ типа 2Р22 с вводом програм- мы с клавиатуры, магнитной кассеты или перфоленты. Класс точно- сти станка – П. На станке используется автоматическая универсальная 6-пози- ционная головка с горизонтальной осью вращения. Головка осна- щена инструментальным диском на шесть радиальных или три осе- вых инструмента. Устройство станка представлено на рис. 5.1. Рис. 5.1. Внешний вид токарного станка модели 16К20Ф3С32: ШБ – шпиндельная бабка; ПТ – патрон; ПРГ – поворотная револьверная головка; БОСИ – блок отображения символьной информации; ЗБ – задняя бабка; ЭЛМ – электромеханический привод пиноли задней бабки; ВПП – шарико-винтовая пара продольного перемещения; ПО – пульт оператора; ПЗБ – сдвоенная педаль управления пинолью задней бабки; ОС – основание; КР – каретка; СТ – станина; ПП – сдвоенная педаль управления патроном; ЭД – электродвигатель продольного перемещения; ЭМП – электромеханический привод патрона Устройство ЧПУ 2Р22 осуществляет управление движениями по двум координатам: Z – вдоль оси шпинделя, Х – перпендикулярно 54 оси шпинделя. Число одновременно управляемых координат – 2. При программировании процесса обработки детали можно исполь- зовать как абсолютную, так и относительную систему отсчета. Техническая характеристика станка представлена ниже. Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над суппортом, мм 220 Пределы частот вращения шпинделя, (бесступенчатое регулирование), мин –1 : – I диапазон – II диапазон – III диапазон 20–2240 20–325 63–900 160–2240 Рекомендуемые пределы подач, мм/об.: – продольных – поперечных 0,01–2,8 0,005–1,4 Дискретность перемещений, мм: – продольных – поперечных 0,01 0,005 Шаг нарезаемой резьбы, мм 0,01–40,95 Система кодирования и построения кадра управляющей программы УП состоит из нескольких кадров с переменным количеством слов. Порядок слов в кадре произвольный, начало кадра обознача- ется номером, а конец – символом ПС. Каждое слово в кадре состо- ит из адреса и цифр. Величины перемещений могут задаваться в абсолютных или относительных координатах. В одном кадре нельзя программировать два слова одного адреса. Символы адресов указаны в табл. 5.2. Функция подачи (рабочая подача, мм/об.) программируется на обе оси одновременно. При нарезании резьбы под адресом F указы- вается шаг резьбы. Скорость главного движения определяется частотой вращения шпинделя. Частота вращения шпинделя задается адресом S, напри- мер, S2 250, где 2 – диапазон частот вращения шпинделя, 250 – час- тота вращения, мин –1 55 Таблица 5.2 Обозначение адресов команд управляющей программы Символ Значение символа Символ Значение символа А Припуск под чистовую обработку Q Галтель R Дуга B С какого кадра повторение G Подготовительная функция С Фаска под углом 45° S Скорость главного движения D Выдержка времени T Функция инструмента Е Функция подачи (быстрый ход) U Перемещение по оси X в при- ращениях F Функция подачи (рабочая подача) W Перемещение по оси Z в при- ращениях H Число повторений X Перемещение по оси X в аб- солютных значениях L Цикл M Вспомогательная функция Z Перемещение по оси Z в аб- солютных значениях N Номер кадра P Глубина резания, ширина резца ПС Конец кадра Выдержка времени программируется под адресом D отдельным кадром. К примеру, выдержка времени 5 секунд записывается кад- ром N11D5ПС. Фаска под углом 45° задается адресом С и конечным размером по той координате, по которой идет обработка детали перед фаской. Знак под адресом С должен совпадать со знаком обработки по координа- те X. Направление по координате Z задается только в отрицательную сторону. Примеры записи фасок в кадре приведены на рис. 5.2. а б в Рис. 5.2. Схемы и примеры записи фаски в кадре: а – X20 C5; б – Z-15 C3 или W-15 C3; в – Z-15 C-5 или W-15 C-5 56 Галтель задается адресом Q и конечным размером по той коор- динате, по которой идет обработка детали перед галтелью. Знак под адресом Q должен совпадать со знаком обработки по координате X. Направление перемещения по координате Z задается только в отри- цательную сторону (к торцу шпинделя). Примеры записи галтелей в кадре показаны на рис. 5.3. а б Рис. 5.3. Схемы и примеры записи галтелей в кадре: а – Z-15 Q5; б – Z10 Q-5 Дуга задается координатами конечной точки дуги и радиусом под адресом R. При обработке дуги по часовой стрелке знак под адресом R положительный, против часовой стрелки – отрицатель- ный знак. Примеры задания дуг в кадре показаны на рис. 5.4. а б Рис. 5.4. Схемы и примеры записи дуги в кадре: а – X30 W-14 R20; б – X20 Z-25 R-15 Постоянные циклы задаются адресом L в режиме диалога опера- тора с устройством. В процессе обработки возможно использование циклов L01–L11. В процессе диалога на экране БОСИ высвечиваются 57 адреса параметров постоянных циклов, значения которых необ- ходимо ввести. Постоянные циклы и их параметры представлены в табл. 5.3. Таблица 5.3 Постоянные циклы, реализованные в УЧПУ № цикла Название цикла Функция, выполняемая устройством Программируемые параметры 1 2 3 4 L01 Резьба Цикл нарезания резьбы наружной, внутренней, цилиндрической, кони- ческой, многопроход- ной, однопроходной F – шаг резьбы в миллиметрах; W – длина резьбы; X – внутренний диаметр резь- бы (диаметр впадин); A – наклон резьбы; P – максимальная глубина ре- зания за один проход (размер по радиусу); C – сбег резьбы L02 Канавка Цикл прорезания прямо- угольных канавок D – выдержка времени в секун- дах; X – внутренний диаметр ка- навки; A – ширина канавки; P – ширина резца L03 Н петля Цикл «петля» при на- ружной обработке W – длина петли L04 В петля Цикл «петля» при внут- ренней обработке W – длина петли L05 Т петля Цикл «петля» при тор- цовой обработке X – конечный диаметр подре- заемого торца L06 Сверле- ние Цикл глубокого свер- ления Р – максимальная глубина свер- ления за один проход; W – глубина сверления L07 Резьба Цикл нарезания резьбы метчиком или плашкой F – шаг резьбы в миллиметрах L08 Ц обра- ботка Цикл черновой обработ- ки с припуском и без припуска A – припуск под чистовую об- работку (размер в диаметрах); P – максимальная глубина реза- ния за один проход (размер по радиусу) 58 Окончание табл. 5.3 1 2 3 4 L09 П обра- ботка Цикл обработки поковок A – припуск под чистовую об- работку (размер в диаметрах); P – максимальная глубина реза- ния за один проход (размер по радиусу) LI0 Ч обра- ботка Цикл чистовой обра- ботки В – номер кадра начала описа- ния контура детали LI1 Повторе- ние Цикл повторения участка программы H – число повторений; B – номер кадра начала повто- рений Цикл L01 предназначен для нарезания цилиндрической и кони- ческой резьб с автоматическим разделением на проходы. Перед программированием цикла определяют исходную точку цикла. Координата X этой точки равна наружному диаметру наружной или внутреннему диаметру внутренней резьбы. Координата Z этой точ- ки должна отстоять от координаты начала резьбы на величину двойного шага резьбы (для обеспечения разгона привода станка). При многопроходном нарезании резьбы глубина резания Р вы- бирается меньше глубины резьбы и принимается одинаковой для всех черновых проходов. При однопроходной обработке резьбы параметр P выбирается равным глубине резьбы. В этом цикле ука- зываются также шаг резьбы F, длина резьбы W со знаком минус, внутренний диаметр (диаметр впадин) X, наклон резьбы А (про- граммируется без знака). Наклон равен приращению диаметров, для цилиндрических резьб А = 0. Резьба может быть выполнена со сбе- гом С или без него. Если С = 1, то сбег равен шагу резьбы, при С = 0 сбег отсутствует. Цикл L02 служит для выполнения канавок. Перед программиро- ванием цикла определяют исходную точку, координата Z которой совпадает с координатой левой кромки канавки. Цикл содержит пе- ремещение до координаты X (внутренний диаметр канавки), вы- держку времени D (если D не равно нулю), возврат в исходную точ- ку на быстром ходу, смещение по координате Z в положительную сторону на величину Р и далее до достижения ширины канавки А. 59 Для обработки канавки с перекрытием параметр P задается меньше ширины резца, а параметр А необходимо уменьшить на эту разность. Цикл заканчивается отскоком по оси X в исходную точку, по оси Z инструмент остается в точке последнего прохода. Циклы L03 наружной обработки и L04 внутренней обработки со- держат перемещение с рабочей подачей на величину W с учетом знака, отскок на 1 мм по координате Z в положительную сторону, возврат на быстром ходу в исходную точку. Цикл L05 обработки по торцу содержит перемещение на рабочей подаче по оси X, отскок на 1 мм по координате Z в положительную сторону, возврат на быстром ходу в исходную точку. Если до цикла L05 была задана функция G10 (табл. 5.5), то в про- цессе обработки по мере изменения диаметра происходит переклю- чение скорости шпинделя с целью поддержания постоянства ско- рости резания. Цикл L06 предназначен для глубокого сверления с автоматиче- ским разделением на проходы. Он содержит перемещение сверла с рабочей подачей на величину Р, возврат на быстром ходу в исход- ную точку, перемещение на быстром ходу в точку, отстоящую на 3 мм от дна отверстия, полученного предыдущим проходом, пере- мещение с рабочей подачей на величину Р + 3 мм и далее до дости- жения заданной глубины отверстия W. Цикл L07 нарезания резьбы метчиком или плашкой содержит перемещение с рабочей подачей, равной шагу резьбы F на величину W с учетом знака, реверс шпинделя и возврат в исходную точку с рабочей подачей. Цикл L08 многопроходной обработки применяется при обработ- ке цилиндрической заготовки. Срезание припуска при этом произ- водится параллельно образующей цилиндра. Исходной точкой цик- ла является точка с координатой X, равной диаметру заготовки, а координата Z – началу конечного контура детали. Параметром цикла является припуск А под чистовую обработку. Если проход последний (чистовой), то А = 0. Вторым параметром цикла является глубина резания P. Описание детали программиру- ется отдельными кадрами. Величина оборотов и подача задается перед циклом из расчета наименьшего диаметра конечного контура при наружной обработке 60 и наибольшего диаметра при внутренней обработке. Изменение час- тоты вращения происходит между кадрами. В конце цикла частота вращения шпинделя не восстанавливается. Цикл заканчивается в конечной точке описания детали. Цикл L09 применяется в тех случаях, когда заготовка имеет форму, близкую к форме детали (например, поковка). Обработка ведется параллельно конечному контуру детали. Многопроходная обработка поковок в основном соответствует циклу L08. Координата исходной точки цикла определяется из следующего условия. Если учетверенный припуск по длине детали меньше при- пуска по диаметру, то в расчет принимается припуск по диаметру, а смещение по торцу берут равным 1/4 припуска по диаметру. Если конечный контур детали начинается с фаски, галтели или конуса, то необходимо программировать в начале контура услов- ную цилиндрическую ступень длиной, равной расчетной величине припуска по координате Z. После ввода последнего параметра циклов L08 и L09 на восьмой строке БОСИ высвечивается надпись «Описание детали». После этого следует ввести описание конечного контура детали. Описание детали производится в сторону шпинделя. Оно может состоять из одного или нескольких кадров, но не более 15 кадров. Кадры с фас- кой и галтелью считаются за два кадра. После окончания описания контура детали задается функция М17 (табл. 5.4). Таблица 5.4 Вспомогательные функции Технологические команды Функция технологической команды М00 Программируемый останов М01 Останов с подтверждением М02 Конец программы М08 Включение охлаждения М09 Выключение охлаждения MI7 Конец описания детали для циклов L08, L09, L10 М18 Конец участка программы, который будет повто- ряться в цикле L11 М20 Передача управления роботу 61 Цикл L10 предназначен для чистовой обработки по контуру с за- данного номера кадра. Координаты исходной точки совпадают с координатами начала конечного контура. Параметром цикла явля- ется номер кадра начала описания контура детали В. Цикл L11 – повторение заданного участка программы. Парамет- рами цикла являются число повторений Н и номер кадра начала по- вторений В. Участок программы, который будет повторяться в цик- ле L11, должен заканчиваться функцией М18 (см. табл. 5.4). Вспомогательные функции, задаваемые функцией М, приведены в табл. 5.4. В УЧПУ типа 2Р22 применяются лишь подготовительные функ- ции G05, G10, G11. Их назначение в кадрах управляющей програм- мы приведено в табл. 5.5. Таблица 5.5 Подготовительные функции Адрес функции Использование функции G05 Используется в тех кадрах программы, после отработки которых торможение в конце кадра производить не следует /при сопряжении контуров/ G10 Задается перед кадрами, где необходимо поддерживать постоянство скорости резания в зависимости от диаметра обработки G11 Отменяет функцию G10 Функции G10 и G11 программируются отдельными кадрами Разработку управляющей программы с применением постоян- ных циклов L05, L08 и L10 рассмотрим на примере технологическо- го процесса обработки вала (рис. 5.5). Заготовкой для вала является пруток диаметром 63 мм. Для обработки необходимы проходные и отрезной резцы. Режимы резания принимаем по табл. 5.6 и 5.7. Начало осей координат выбираем на оси заготовки у торца детали. 62 Рис. 5.5. Эскиз вала Программа имеет следующий вид: N1 F0.25 S2 560 T1 ПС N2 X66 Z0 E ПС N3 L05 X0 ПС Постоянный цикл обработки торца N4 Х63 ПС N5 L08 A1 P2 ПС Цикл многопроходной обработки N6 X22 C2 ПС N7 Z-20 ПС N8 X30 C2 ПС N9 Z-30.8 Q3 ПС N10 X40 Q3 ПС N11 Z-43 ПС N12 X45 W-19 ПС N13 X50 Z-73 ПС N14 W-12 ПС N15 X60 W-9.2 R-12 ПС N16 W-15 M17 ПС 63 N17 F0.1 S2 900 T2 ПС N18 X24 Z0 E ПС N19 X18 ПС N20 L10 B6 ПС Цикл чистовой обработки N21 F0.05 S2 450 T3 ПС N22 X64 Z-109.2 Е ПС N23X0 ПС Отрезание детали N24X70 E ПС N25M02 ПС Таблица 5.6 Подача инструмента на токарных станках, мм/об. Вид обработки Шероховатость, мкм Радиус при вершине резца, мм 0,4 0,8 1,2 1,6 Черновое точение Rа25 0,47 0,66 0,81 0,94 Получистовое точение Rа12,5 0,35 0,51 0,63 0,72 Rа6,3 0,25 0,33 0,42 0,49 Чистовое точение Rа3,2 0,15 0,2 0,25 0,29 Rа1,6 0,1 0,13 0,16 0,19 Таблица 5.7 Скорость резания при обработке стали (σ в = 630–700 МПа) на токарных станках, м/мин Глубина резания t, мм Подача S, мм/об. 0,14 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1 214 200 180 164 154 144 136 130 124 118 114 2 188 174 160 146 136 128 120 114 108 104 100 4 166 155 140 130 122 114 107 102 97 92 88 Примечание. Материал инструмента для обработки сталей – Т15К6. |