Можно писать управляющие программы на компьютере в блокноте, особенно если с математикой хорошо и много свободного времени. Или можно сразу на станке, и пусть весь цех подождет, да и заготовку лишнюю не жалко. Есть еще третий способ написания – лучше еще не придумали.
Станок с ЧПУ обрабатывает заготовку по программе в G-кодах. G-код – это набор стандартных команд, которые поддерживают станки с ЧПУ. Эти команды содержат информацию, где и с какой скоростью двигать режущий инструмент, чтобы обработать деталь. Передвижение режущего инструмента называется траекторией. Траектория инструмента в управляющей программе состоит из отрезков. Эти отрезки могут быть прямыми линиями, дугами окружностей или кривыми. Точки пересечения таких отрезков называются опорными точками. В тексте управляющей программы выводятся координаты опорных точек.
Пример программы в G-кодах
|
Текст программы |
Описание |
|
Задаем параметры: плоскость обработки, номер нулевой точки, абсолютные значения |
|
|
Вызов инструмента с номером 1 |
|
|
Включение шпинделя – 8000 об/мин |
|
|
Ускоренное перемещение в точку X-19 Y-19 |
|
|
Ускоренное перемещение на высоту |
|
|
Линейное перемещение инструмента в точку ХЗ Y3 с подачей F = 600 мм/мин |
|
|
Перемещение инструмента по дуге радиусом 8 мм в точку X8 Y3 |
|
|
Выключение шпинделя |
|
|
Завершение программы |
Есть три метода программирования станков с ЧПУ:
- Вручную.
- На станке, на стойке с ЧПУ.
- В CAM-системе.
Вручную
Для ручного программирования вычисляют координаты опорных точек и описывают последовательность перемещения от одной точки к другой. Так можно описать обработку простой геометрии, в основном для токарной обработки: втулки, кольца, гладкие ступенчатые валы.
Проблемы
Вот с какими проблемами сталкиваются, когда программу на станок пишут вручную:
- Долго . Чем больше строк кода в программе, тем выше трудоемкость изготовления детали, тем выше себестоимость этой детали. Если в программе получается больше 70 строк кода, то лучше выбрать другой способ программирования.
- Брак. Нужна лишняя заготовка на внедрение, чтобы отладить управляющую программу и проверить на зарезы или недорезы.
- Поломка оборудования или инструмента. Ошибки в тексте управляющей программы, помимо брака, также могут привести и к поломке шпинделя станка или инструмента.
У деталей, для которых программы пишут вручную, очень высокая себестоимость.
На стойке с ЧПУ
На стойке с ЧПУ программируют обработку детали в диалоговом режиме. Наладчик станка заполняет таблицу с условиями обработки. Указывает, какую геометрию обрабатывать, ширину и глубину резания, подходы и отходы, безопасную плоскость, режимы резания и другие параметры, которые для каждого вида обработки индивидуальны. На основе этих данных стойка с ЧПУ создает G-команды для траектории движения инструмента. Так можно программировать простые корпусные детали. Чтобы проверить программу, наладчик запускает режим симуляции на стойке с ЧПУ.
Проблемы
Вот с какими проблемами сталкиваются, когда программу пишут на стойке:
- Время. Станок не работает, пока наладчик пишет программу для обработки детали. Простой станка – это потерянные деньги. Если в программе получается больше 130 строк кода, то лучше выбрать другой способ программирования. Хотя на стойке с ЧПУ, конечно, написать программу быстрее, чем вручную.
- Брак. Стойка с ЧПУ не сравнивает результат обработки с 3D-моделью детали, поэтому симуляция на стойке с ЧПУ не показывает зарезы или положительный припуск. Для отладки программы нужно заложить лишнюю заготовку.
- Не подходит для сложнопрофильных деталей. На стойке с ЧПУ не запрограммировать обработку сложнопрофильных деталей. Иногда для конкретных деталей и типоразмеров производители стоек ЧПУ под заказ делают специальные операции.
Пока идет создание программы на стойке, станок не приносит деньги производству.
В SprutCAM
SprutCAM – это CAM-система. CAM – сокращение от Computer-Aided Manufacturing. Это переводят как «изготовление при помощи компьютера». В SprutCAM загружают 3D-модель детали или 2D-контур, затем выбирают последовательность изготовления детали. SprutCAM рассчитывает траекторию режущего инструмента и выводит ее в G-кодах для передачи на станок. Для вывода траектории в G-код используют постпроцессор. Постпроцессор переводит внутренние команды SprutCAM на команды G-кода для станка с ЧПУ. Это похоже
на перевод с иностранного языка.
Принцип работы в SprutCAM представлен в этом видео:
Преимущества
Вот какие плюсы при работе со SprutCAM:
- Быстро. Сокращает время на создание программ для станков с ЧПУ на 70 %.
- Внедрение без лишней заготовки. Программа проверяется до запуска на станке.
- Исключает брак. По отзывам наших пользователей, SprutCAM сокращает появление брака на 60 %.
- Контроль столкновений. SprutCAM контролирует соударения с деталью или рабочими узлами станка, врезания на ускоренной подаче.
- Обработка сложнопрофильных деталей. В SprutCAM для многоосевых операций используют 13 стратегий перемещения инструмента по поверхности детали и 9 стратегий управления осью инструмента. SprutCAM автоматически контролирует угол наклона и рассчитывает безопасную траекторию обработки, чтобы не было соударений державки или режущего инструмента с заготовкой.
Составление управляющей программы для своего станка с ЧПУ возможно в полнофункциональной версии SprutCAM . Ее нужно скачать и запустить. После установки необходимо будет пройти регистрацию. Сразу после регистрации SprutCAM начнет работать.
Для тех кто только начал пробовать, мы предоставляем 30 дневную полнофункциональную бесплатную версию программы!
SprutCAM – это 15 конфигураций, в том числе две спецверсии: SprutCAM Практик и SprutCAM Robot. Чтобы узнать, какая конфигурация подходит для вашего оборудования и сколько она стоит, звоните по телефону 8-800-302-96-90 или пишите на адрес info@сайт.
Информация о порядке обработки изделия на станке вводится по кадрам. КАДР - это часть управляющей программы, вводимая и обрабатываемая как единое целое и содержащая не менее одной команды.
В каждом кадре записывается только та часть программы, которая изменяется по отношению к предыдущему кадру.
Кадр состоит из слов, определяющих назначение следующих за ними данных.
Например:
N3 - порядковый номер кадра
G02 - подготовительная функция
(G01 - перемещение по прямой к точке
G02,G03 - круговая интерполяция по часовой или против)
X - Координаты конеченой точки перемещения по осям, Y - (например, X+037540 (375,4мм)
Координаты центра дуги при круговой интерполяции
F4 - код подачи (например, F0060 (60мм/мин)) S2 - код частоты вращения шпинделя T2 - номер инструмента
M2 - вспомогательная функция (смена инструмента, смена стола, включение охлаждения, зажим заготовки...).
L3 -ввод и отмена коррекции геометрической информации.
LF - конец кадра.
Чтобы составить программу перемещения рабочих органов станка надо связать с ним определенную систему координат. Ось Z выбирается параллельно оси главного шпинделя станка, ось X всегда горизонтальна. При составлении программы пользуются понятием нулевой, исходной и фиксированной точки.
Подготовка управляющей программы включает:
1.Анализ чертежа детали и выбор заготовки.
Выбор станка по его технологическим возможностям (размеры, возможности интерполяции, количество инструментов и т.д.).
Разработка технологического процесса изготовления детали, выбор режущего инструмента и режимов резания.
4.Выбор системы координат детали и исходной точки для инструмента.
5.Выбор способа крепления заготовки на станке.
Простановка опорных точек, построение и расчет перемещения инструмента.
Кодирование информации
Запись программы на программоноситель, ее редактирование и отладка.
Применение станков с ЧПУ значительно обострило проблему использования человека в производственных условиях. Выполнение всех
действий
по изготовлению детали станком в
автоматическом режиме оставило человеку
наиболее тяжелую и не творческую работу
по установке и снятию заготовок.
Поэтому, одновременно с развитием
станочных систем с ЧПУ, велись работы
по созданию систем способных заменить
человека при выполнении специфических
действий, требующих применения "РУЧНОГО"
труда.
Фрезерный станок и многооперационный станок (обрабатывающий центр) с числовым программным управлением
3.3 Промышленные роботы
Промышленный робот (ПР) это механический манипулятор с программным управлением.
Манипулятор - механическое устройство, имитирующее или заменяющее действия человеческих рук на обьект производства.
Промышленные роботы подразделяются на технологические (изме-
няющие свойства обьекта) и транспортные.
Технологический робот производит сварку, транспортный робот перемещает заготовки в зону обработки.
По грузоподьемности подразделяются на:
Масса
обьекта сверхлегкие до 1 кг легкие
1 - 10 кг средние 10 -100 кг
тяжелые 100- 1000 кг сверхтяжелые
более 1000 кг
Сверхлегкие роботы собирают прибор, тяжелый робот перемещает крупногабаритные заготовки.
ПР подразделяются также по количеству степеней свободы рабочего органа, по системе ЧПУ (замкнутая и незамкнутая, контурная и позиционная, CNC, DNC, HNC).
Зона обслуживания транспортного робота и траектория перемещения заготовки
В настоящее время широкое распространение получили транспортные роботы, осуществляющие загрузку технологического оборудование, доставку заготовок со склада и транспортировку деталей на склад. При производстве штамповочных операций транспортные роботы осуществляют подачу заготовок на штамп и снятие их.
Широкое применение получили роботы производящие сварку кузовов автомобилей, их окраску. Роботы применяются при сборке радиоэлектронной аппаратуры, часов и др. приборов.
В совокупности с технологическим оборудованием с системами ЧПУ промышленные роботы образуют базу для комплексной автоматизации производства.
Роботы сваривают кузова легковых автомобилей и устанавливают деревянные панели на станок для обработки (примеры применения роботов)
Контрольные вопросы:
1.Какие системы ЧПУ позволяют обрабатывать сферические поверхности на токарных станках?
2.Какие системы ЧПУ целесообразно применять на сверлильных станках?
3.По скольки координатам возможна интерполяция при обработке заготовок на токарных станках? - на фрезерных станках?
4.Чем отличаются системы циклового программного управления от систем ЧПУ?
5.Какие функции выполняют промышленные роботы?
Образец вопросов карты тестового контроля.
На каких операциях целесообразно применение систем ЧПУ с контурным управлением?
А). При точении ступенчатых валиков.
Б) . При фрезеровании поверхностей двойной кривизны.
В). При обработке отверстий в печатных платах.
Какие виды роботов применяются при окраске сложнопрофильных деталей? А). Технологические с контурным управлением.
Б). Крупногабаритные с позиционным управлением.
В). Транспортные с контурным управлением.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МАМИ
Факультет: «Механико-технологический» Кафедра: «Автоматизированные станочные системы и инструмент»
КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине Программированная обработка на станках с ЧПУ и САП Разработка управляющей программы для станка с числовым программным управлением
Москва 2011 г. Ведение Технологическая подготовка управляющей программы 1 Выбор технологического оборудования 2 Выбор системы УЧПУ 3 Эскиз заготовки, обоснование метода ее получения 4 Выбор инструмента 5 Технологический маршрут обработки детали 6 Назначение режимов обработки Математическая подготовка управляющей программы 1 Кодирование 2 Управляющая программа Выводы по работе Список используемой литературы кодирование станок деталь программное управление
2. Введение
В настоящее время широкое развитие получило машиностроение. Его развитие идет в направлениях существенного повышения качества продукции, сокращения времени обработки на новых станках за счет технических усовершенствований. Современный уровень развития машиностроения предъявляет следующие требования к металлорежущему оборудованию: высокий уровень автоматизации; обеспечение высокой производительности, точности и качества выпускаемой продукции; надежность работы оборудования; высокая мобильность обусловлена в настоящее время быстросменностью объектов производства. Первые три требования привели к необходимости создания специализированных и специальных станков-автоматов, а на их базе автоматических линий, цехов, заводов. Четвертая задача, наиболее характерная для опытного и мелкосерийного производств, решается за счет станков с ЧПУ. Процесс управления станком с ЧПУ представляется, как процесс передачи и преобразования информации от чертежа к готовой детали. Основной функцией человека в данном процессе является преобразование информации заключенной в чертеже детали в управляющую программу, понятную ЧПУ, что позволит управлять непосредственно станком таким образом, чтобы получить готовую деталь, соответствующую чертежу. В данном курсовом проекте будут рассматриваться основные этапы разработки управляющей программы: технологическая подготовка программы, и математическая подготовка. Для этого на основе чертежа детали будут выбраны: заготовка, система ЧПУ, технологическое оборудование. 3. Технологическая подготовка управляющей программы
3.1 Выбор технологического оборудования
Для обработки данной детали выбираем токарный станок с ЧПУ модели 16К20Ф3Т02. Данный станок предназначен для токарной обработки деталей тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилями за один или несколько рабочих ходов в замкнутом полуавтоматическом цикле. Кроме того, в зависимости от возможностей устройства ЧПУ на станке можно нарезать различные резьбы. Станок используется для обработки деталей из штучных заготовок с зажимом в механизированном патроне и поджимом при необходимости центром, установленном в пиноли задней бабки с механизированным перемещением пиноли.
Технические характеристики станка:
Наименование параметраВеличина параметраНаибольший диаметр обрабатываемого детали: над станиной над суппортом 400 мм 220 ммДиаметр прутка проходящего через отверстие50 ммЧисло инструментов6Число частот вращения шпинделя12Пределы частот вращения шпинделя20-2500 мин-1Пределы рабочих подач: продольных поперечных 3-700 мм/мин 3-500 мм/минСкорость быстрых ходов: продольных поперечных 4800 мм/мин 2400 мм/минДискретность перемещений: продольных поперечных 0,01 мм 0,005 мм
3.2 Выбор системы УЧПУ
Устройство УЧПУ - часть системы ЧПУ предназначена для выдачи управляющих воздействий исполнительным органом станка в соответствии с управляющей программой. Числовое программное управление (ГОСТ 20523-80) станком - управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе, в которой данные заданы в цифровой форме. Различают ЧПУ: -контурное;
-позиционное;
позиционно-контурное (комбинированное); адаптивное. При позиционном управлении (Ф2) перемещение рабочих органов станка происходит в заданные точки, при чем траектория перемещения не задается. Такие системы позволяют обработать только прямолинейные поверхности. При контурном управлении (Ф3) перемещение рабочих органов станка происходит по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура обработки. Такие системы обеспечивают работу по сложным контурам, в том числе криволинейные. Комбинированные системы ЧПУ работают по контрольным точкам (узловым) и по сложным траекториям. Адаптивное ЧПУ станком обеспечивает автоматическое приспосабливание процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки по определенным критериям. Деталь, рассматриваемая в данной курсовой работе, имеет криволинейную поверхность (галтель), следовательно, первая система ЧПУ здесь не применятся. Возможно использование последних трех систем ЧПУ. С экономической точки зрения целесообразно в данном случае использовать контурное или комбинированное ЧПУ, т.к. они менее дороги, чем остальные и в то же время обеспечивают необходимую точность обработки. В данном курсовом проекте была выбрана система УЧПУ «Электроника НЦ-31», которая имеет модульную структуру, что позволяет увеличивать число управляемых координат и предназначено в основном для управления токарными станками с ЧПУ со следящими приводами подач и импульсными датчиками обратной связи. Устройство обеспечивает контурное управление с линейно-круговой интерполяцией. Управляющая программа может вводиться как непосредственно с пульта(клавиатуры), так и с кассеты электронной памяти.
3.3 Эскиз заготовки, обоснование метода ее получения
В данной курсовой работе условно принимаем тип производства рассматриваемой детали как мелкосерийный. Поэтому в качестве заготовки для детали выбран пруток диаметра 95 мм простого сортового проката (круглого профиля) общего назначения из стали 45 ГОСТ 1050-74 с твердостью НВ=207…215 . Простые сортовые профили общего назначения используется для изготовления гладких и ступенчатых валов, станков диаметром не более 50 мм, втулок диаметром не более 25 мм, рычагов, клиньев, фланцев. На заготовительной операции втулок нарезается в размер 155 мм, затем на фрезерно-центровальном станке торцуется в размер 145 мм, и здесь же одновременно выполняются центровые отверстия. Поскольку при установке детали в центрах происходит совмещение конструкторской и технологической базы, а погрешность в осевом направлении мала, то ей можно пренебречь. Чертеж заготовки после фрезерно-центровальной операции представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 - чертеж заготовки
3.4 Выбор инструмента
Инструмент Т1
Для обработки основных поверхностей черновой и чистовой выбираем правый проходной резец с механическим креплением пластины DNMG110408 из твердого сплава GC1525 и прижимом повышенной жесткости (рис. 2). Рисунок 2 - правый проходной резец
Krb, ммf1, ммh, ммh1, ммl1, ммl3, ммγλsЭталонная пластина9302025202012530,2-60-70DNMG110408
Инструмент Т2
Рисунок 3 - сборный отрезной резец
la, ммar, ммb, ммf1, ммh, ммh1, ммl1, ммl3, ммЭталонная пластина4102020,7202012527N151.2-400-30
Инструмент Т3
Для сверления заданного отверстия выбираем сверло из твердого сплава GC1220 для сверления под резьбу M10 с цилиндрическим хвостовиком (рис. 4).
Рисунок 4 - сверло
Dc, ммdmm, ммD21 max, ммl2, ммl4, ммl6, мм91211,810228,444
Инструмент Т4
Для рассверливания заданного отверстия выбираем сверло из твердого сплава GC1220 с цилиндрическим хвостовиком (рис. 5).
Dc, ммdmm, ммl2, ммl4, ммl6, мм20201315079
Инструмент Т5
Для выполнения внутренней резьбы M10×1 выбираем метчик
ГОСТ 3266-81 из быстрорежущей стали с винтовыми канавками (рис.5).
Рисунок 5 - метчик
3.5 Технологический маршрут обработки
Технологический маршрут обработки детали должен содержать наименование и последовательность переходов, перечень обрабатываемых на переходе поверхностей и номер используемого инструмента. Операция 010
Заготовительная. Прокат. Отрезать заготовку Ø 95 мм в размер 155 мм, выполнять центровые отверстия до Ø 8 мм.
Операция 020
Фрезерно-центровальная. Фрезеровать торцы в размер 145 мм.
Операция 030
Токарная: установить заготовку в переднем ведущем и заднем вращающемся центрах.
Установ А
Переход 1 Инструмент Т1 Точить предварительно: ·конус Ø 30 мм до Ø 40 ·Ø 40 ·конус Ø 40 мм до Ø 60 мм от длины 60 мм до длины 75 мм от торца заготовки
·Ø 60 ·Ø 60 мм до Ø 70 по дуге радиусом 15 мм от длины 85 мм от торца заготовки
·Ø 70 ·Ø 70 мм до Ø 80 мм на длине 120 мм от торца заготовки
·Ø 80 мм до Ø 90 ·Ø 90 Оставить припуск на чистовую обработку 0,5 мм на сторону Переход 2 Инструмент Т1 Точить окончательно по переходу 1: ·конус Ø 30 мм до Ø 40 мм до длины 30 мм от торца заготовки
·Ø 40 мм от длины 30 мм на длину 30 мм от торца заготовки
·конус Ø 40 мм до Ø 60 мм от длины 60 мм до длины 75 мм от торца заготовки
·Ø 60 мм от длины 75 мм до длины 85 мм от торца заготовки
·Ø 60 мм до Ø 70 по дуге радиусом 15 мм от длины 85 мм от торца заготовки
·Ø 70 мм от длины 100 мм до длины 120 мм от торца заготовки
·Ø 70 мм до Ø 80 мм на длине 120 мм от торца заготовки
·Ø 80 мм до Ø 90 мм по дуге радиусом 15 мм от длины от длины 120 мм от торца заготовки
·Ø 90 мм от длины 135 мм до длины 145 мм от торца заготовки
Переход 3 Инструмент Т2 ·Точить прямоугольную канавку шириной 10 мм с диаметра 40 до диаметра 30 мм на расстоянии 50 мм от торца заготовки.
Установ Б
Переход 1 Инструмент Т3 ·Сверлить отверстие Ø9 глубиной 40 мм.
Переход 2 Инструмент Т4 ·Рассверлить отверстие с Ø9 до Ø20 до глубины 15 мм.
Переход 3 Инструмент Т5 ·Нарезать резьбу метчиком М10×1 на глубину 30 мм.
Операция 040
Промывочная.
Операция 050
Термическая.
Операция 060
Шлифовальная.
Операция 070
Контрольная.
3.6 Назначение режимов обработки
Установ А
Переход 1 - черновое точение
Инструмент Т1 2. Глубину резания при предварительном точении стали проходным резцом с твердосплавной пластиной выбираем t = 2,5 мм.
.При точении стали и глубине резания t = 2,5 мм выбираем подачу S = 0,6 мм/об.
. .Скорость резания
Сv КMV = 0,8 (, табл. 4 стр. 263)
КПV = 0,8 (, табл. 5 стр. 263)
КИV = 1 (, табл. 6 стр. 263)
6.Число оборотов шпинделя.
7.Сила резания.
где: Ср (, табл. 9 стр. 264) 8.Мощность резания.
Переход 2 - чистовое точение
Инструмент Т1 .Определение длины рабочего хода L = 145 мм.
2. Глубину резания при предварительном точении стали проходным резцом с твердосплавной пластиной выбираем t = 0,5 мм.
.При точении стали и глубине резания t = 0,5 мм выбираем подачу S = 0,3 мм/об.
.Стойкость инструмента Т = 60 мин.
.Скорость резания
Сv = 350, x = 0,15, y = 0,35, m = 0,2 (, табл. 17 стр. 269)
КMV = 0,8 (, табл. 4 стр. 263) КПV = 0,8 (, табл. 5 стр. 263)
КИV = 1 (, табл. 6 стр. 263)
6.Число оборотов шпинделя.
7.Сила резания.
где: Ср = 300, х = 1, у = 0,75, n = -0,15 (, табл. 22 стр. 273)
(, табл. 9 стр. 264) 8.Мощность резания.
Переход 3 - точение канавок
Инструмент Т2 .Определение длины рабочего хода L = 10 мм.
2. При нарезании канавок глубина резания равна длине лезвия резца
.При точении стали и глубине резания t = 4 мм выбираем подачу S = 0,1 мм/об.
4.Стойкость инструмента Т = 45 мин.