Разработка операционной технологии

Для описания траектории перемещения режущих инструментов для детали «зубчатое колесо» необходимо вычертить эскиз детали с указанием баз и зажимов, указать положение исходной точки для инструментов, направление осей, путь, сделать привязку инструментов, приспособления, детали и станка. Инструменты перемещаются по траектории. Холостые ходы обозначаются пунктирной линией, рабочие ходы сплошной линией. Направление движения режущего инструмента, меняется в опорных точках, которые на циклограмме обозначаются арабскими цифрами.

Программа состоит из кадров. Кадр из слов. Слова из адреса и числовой информации. Адрес обозначается буквами латинского алфавита.

Порядок разработки программы:

1 Технологическая подготовка:

А) разработка эскиза;

Б) разработка техпроцесса;

В) простановка опорных точек.

2 Математическая обработка исходных данных. Определения координат опорных точек, величины приращений, перевод их в импульсы.

Выбор режущего инструмента

Режущий инструмент выбирается по переходам операционной технологии в зависимости от характера выполняемой работы и от обрабатываемого материала. Для обеспечения автоматического цикла работы станков с ЧПУ требуется более высокая степень надёжности работы инструмента.

Режущий инструмент для станков с ЧПУ должен удовлетворять следующим требованиям: обеспечению высоких и стабильных режущих характеристик, удовлетворительному формированию и отводу стружки, обеспечению заданных условий по точности обработки, универсальности применения типовых обрабатываемых поверхностей различных деталей на разных моделях станков, быстро сменности при переналадке на другую обрабатываемую деталь или замена притупившегося инструмента.

Для описания траектории движения режущих инструментов используются многочисленные данные геометрического характера. Объём такой информации разнообразен. Вместе с тем она должна быть закодирована с точностью 0,01-0,005 мм в строгой последовательности согласно операционной технологии. Эта задача упрощается за счёт графического изображения траектории движения инструмента. Они вычерчиваются в масштабе цепью всех без исключения перемещений инструмента. Направление движения изменяется в опорных точках. Все опорные точки нумеруются арабскими цифрами. Холостые ходы обозначаются пунктирными линиями, рабочие сплошными.

Построение циклограмм начинается из точки «О» и ведётся в следующем порядке:

Значение букв и символов в терминах ЧПУ у каждого кадра должно соответствовать ГОСТ 20999-83.

Слова записываются символами кода ISO-7bit. Этим кодом для системы 2Р22 предусмотрены следующие обозначения:

% - начало программы;

Ν- номер кадра

S_з – номер кадра,

F - подача инструмента;

Т- обозначение инструмента,

Е- быстрый ход,

Х – перемещение по оси Х,

Z перемещение по оси Z,

M08,M09 – выключение охлаждения,

ПС- конец кадра, перевод строки,

МО2 –конец программы,

ТО – код инструмента,

GO1линейная интерполяция,

С-фаска,

LO2 цикл обработки канавки,

D – выдержка времени,

P- глубина резания.

Разработка графа обработки

Исходные данные для работы представляются в виде чертежей деталей, наименования и содержания операций, подлежащих выполнению на указанном оборудовании.

Изучаем чертёж детали и содержание операции, выполняемой на сверлильномном станке с устройством ЧПУ.

Выделяем из заданной операции установы и определяем поря­док их реализации при обработке детали.

Для каждого установа выделяем требуемые переходы.

Для каждого перехода выбрать тип режущего инструмента исходя из вида обрабатываемой поверхности и метода обработки (черновая, чистовая).

С учётом того, что одним инстру­ментом можно обрабатывать несколько видов поверхностей, необхо­димо стремиться к уменьшению обшей номенклатуры инструментов для обработки одной детали (не более 6 – 8 с учётом позиций револь­верной головки).

Каждый переход необходимо разбить на проходы в соответст­вии с принятой схемой снятия припуска (напуска). Количество прохо­дов определяем с учётом общего припуска, припуска на чистовую обработку и глубины резания за один проход, принимаем в соответствии с данными.

Выбираем положение исходной точки рабочего орган. Под исходной точкой понимают положение рабочего органа, из
которого непосредственно начинается его работа по управляющей
программе. Это положение выбирается таким образом, чтобы рабочий
орган не препятствовал загрузке и разгрузке детали, промежуточным
измерениям обработанных поверхностей и т. п. Исходное положение
рабочего органа необходимо увязать с вершиной первого инструмента, то есть определить положение нулевой вершины графа обра­ботки в координатной системе станка (детали). Путём относительного сопоставления габаритных размеров можно определить положение вершин всех остальных режущих инструментов в принятой системе координат.

Положение системы координат детали обычно увязывают с ее ба­зовыми поверхностями. С учётом возможностей устрой­ства ЧПУ систему координат детали можно переносить, увязывая с другими поверхностями, например, с правой торцовой поверхностью детали.

Построение графа обработки начинают с нулевой вершины.
Построение ведем по переходам, проходам снизу вверх. При построении учитываем возможные недобеги, перебеги инструментов.

При составлении карты расчётных перемещений
руководствуемся следующим: абсолютный размер соответствует координатам вершины графа обработки в принятой системе координат, а относительный размер равен расстоянию между двумя смежными вершинами графа.

Абсолютный и относительный размеры указываем со знаками «+» и «–». Знак абсолютного размера определяется положе­нием вершины графа обработки в квадрантах принятой системы коор­динат. Знак относительного размера определяется по направлению движения рабочего органа по соответствующей оси координат.

Под управляющей программой (УП) понимают совокупность команд на языке программирования, соответствующих заданному алго­ритму функционирования станка при обработке конкретной детали. Управляющая программа содержит информацию о величине, направ­лении, траектории и скорости перемещения режущих инструментов, скорости вращения шпинделя, периодичности смены инструментов, включении- выключении охлаждения, ввода - вывода коррекций и т.п.

УП может состоять из подпрограмм; и подпрограммы и УП состоят из кадров; кадры в свою очередь состоят из слов, а слова из символов.

Символ является структурно-неделимым элементом УП.

Слово кадра УП представляет собой составную часть кадра УП, содержащее данные о параметре процессов обработке и (или) другие данные по выполнению управления.

Каждое слово состоит из:

– адреса (латинская прописная буква);

– математического знака «+» или «–» при необходимости;

– последовательности цифр.

Структура и расположение символов в слове характеризуется ус­ловной формой его записи, называемой форматом.

В формате слова первый символ соответствует адресу. Второй символ определяет правила программирования знаков «+» или «–», в тех словах, где это необходимо. Если в формате указываются знаки «+» или «–», то их программирование является обязательным, если ука­зывается только знак "+", то его можно опускать при программирова­нии, а знак «–» программировать обязательно.

Числовая часть формата слова может состоять из трёх цифр. Если первая цифра «0», то при программировании числовой информации незначащие нули можно опускать. Вторая и третья цифры соответст­вуют максимально допустимому числу разрядов целой и дробной час­тей числа. Необходимость программирования разделителя целой и дробной части в формате слова обычно не указывается, а определяет­ся форматом УП. Если в формате слова всего одна цифра, то она определяет размер целого числа,

Адрес в слове кадра УП определяет назначение следующих за ним числовых данных, содержащихся в данном слове.

Каждому адресу (символу) присваивается определённое значение согласно стандарта. Значения жестко закреплены за следующими ад­ресами:

F – функция подачи;

G – подготовительная функция;

I, J, К – параметры интерполяции соответственно параллельно осям X, Y, Z;

М – вспомогательная функция;

N – номер кадра УП;

S – функция главного движения;

Т – функция инструмента;

Р, Q, R – третичная длина перемещений параллельно осям X, Y, Z;

U, V, W – вторичная длина перемещений параллельно осям X, Y, Z;

X, Y, Z – первичная длина перемещений по осям X, Y, Z.

Следующие адреса могут быть использованы в нижеследующих значениях или по усмотрению разработчика устройства ЧПУ:

А, В, С – угол поворота вокруг осей X, Y, Z (соответственно);

D – вторая функция инструмента (коррекция);

Е – вторая функция подачи (быстрый ход).

Адреса Н, L, О представляют собой резерв и могут быть использо­ваны в любом назначении.

Все слова кадра УП принято делить на две группы: безразмерные и размерные. К безразмерным словам относятся слова, в которых циф­ры после адреса определяют порядковый номер, код или имеют раз­мерность, отличную от размерности перемещений (размерность ско­рости подачи, вращение шпинделя и др.).

Значение подготовительных и вспомогательных функций опреде­лено стандартами. С помощью подготовительных функции задаётся режим работы устройства ЧПУ, различного рода коррекции, смещение нуля, отработка постоянных циклов, размерность скорости подачи и главного движения и т. п. С помощью вспомогательных функций осуществляется управление отдельными системами и механизмами, станка, останов в отработке УП, и т.п.

Процесс разработки УП при рассматриваемом методе ведется в режиме диалога по принципу «меню» когда разработчику УП предла­гается набор отдельных решений. Разработчик выбирает требуемый вариант решения и вводит с панели оператора необходимую инфор­мацию в предлагаемой последовательности и по предлагаемой схеме. Введенная информация тут же высвечивается на дисплее и при необ­ходимости может быть откорректирована.

Существуют два варианта рассматриваемого метода проектиро­вания УП: цикловой и инструментальный.

Цикловой метод автоматизированного проектирования УП бази­руется на версии, что любую УП обработки детали можно скомпоно­вать из стандартных технологических решений (циклов), которые разработаны заранее в параметрической форме, хранятся в соответст­вующей библиотеке данных и нуждаются только в том, чтобы пара­метрам задали конкретные числовые значения.

Сценарий разработки УП с использованием данного метода сле­дующий: разработчик УП на основе главного меню выбирает требуемый способ обработки заданного отверстия: сверление, рассверливание, черновое или чистовое растачивание, нарезание резьбы, развертыва­ние и др.

В соответствии с выбранным способом обработки отверстия на экране дисплея появляется эскиз обработки с набором параметров: размерных, технологических, наладочных и др. После ввода всех параметров с помощью вспомогательного меню уточняется схема расположения отверстий одного типоразмера, подлежащих по­следовательной обработке одним инструментом и вводится необходимая размерная информация по их расположению. И этот процесс повторяется для отверстий разных типоразмеров в вы­бранной последовательности их обработки с использованием различ­ных воздействий. На основе введенной информации автоматически формируется УП обработки детали, которую в последующем можно вызвать на редактирование,

Для инструментальной системы автоматизированной разработки УП характерна следующая последовательность действий.

На первом этапе, на экране дисплея устройства ЧПУ с использо­ванием специальных клавиш формируются геометрические контуры заготовки и детали.

Общие контуры формируются последовательно на основе эле­ментарных, для которых вводится размерная информация в так назы­ваемом окне ввода. Ввод контуров заканчивается их контролем для чего на экран дисплея выводят изображения обеих контуров. Здесь же вводят и особые технологические требования: припуск на шлифовку, указание резьбовых поверхностей и т.п.

На втором этапе определяются методы и схемы обработки выбирается на основе главного меню: черновая, чистовая обработка; прорезать, сверлить, резьбонарезание и т.п. Схема снятия припуска выбирается на основе вспомогательного меню. После выбо­ра методов и схем обработки всех элементов детали выбирается приспособление с уточнением схемы базирования и крепления заготовки.

С учетом выбранных методов и схем обработки автоматически предлагается режущий инструмент с движениями подвода и отвода. Режимы обработки могут быть назначены или определены автоматически на основе материалов инструмента, детали, метода обработки и т.п.

Подготовку УП завершает этап наладки, на котором уточняется режущий инструмент, его размещение в револьверной головке.

На этом этапе возможно графическое моделирование всего процесса обработки с перемещением инструмента, последовательностью удаления припуска с параллельной индикацией кадров УП.

По окончании моделирования можно вернуться и отредактиро­вать УП.

Рассмотренные три метода разработки УП характеризуются структурой организации диалогового процесса, уровнем автоматизации и соответственно уровнем программного обеспечения с использованием возможностей языка программирова­ния в виде кода ISO – 7 бит или языков более высокого уровня. При­менение того или другого метода связано, непосредственно, со слу­жебным назначением станка и в первую очередь с его технологиче­скими возможностями и областью использования.

Выбор системы отсчета координат (абсолютная G90 или относительная G91) следует производить в зависимости от того, как простав­лены размеры на чертеже детали.

Исходных положений может быть три: инструмент слева от детали, справа от детали или над деталью. Положение инстру­мента слева или справа определяется по направлению точения начального элемента контура или по направлению движения стола к инструменту. При обработке внутреннего или наружного контуров направление движения стола меняется при одном и том же расположении инстру­мент. После определения положения инструмента относительно де­тали в память устройства ЧПУ вводится диаметр инструмента D и функция подачи F.

При разработке УП в рассматриваемом режиме в память устройства ЧПУ вносится только размерная ин­формация перемещений, диаметр инструмента и значение подачи. Вся остальная информация (подготовительные функции) устанавливаются устройством ЧПУ автоматически.

Для того чтобы обеспечить выполнение основной геометриче­ской задачи ЧПУ, т.е. материализовать заданные параметры чертежа детали в конечном изделии, необходимо выполнить достаточно боль­шое количество так называемых вспомогательных операция. К такого рода операциям следует отнести: зажим (разжим) заготовки; включе­ние (выключение) охлаждения; смену инструмента; переключение скорости главного движения, скорости подачи; включение (выключе­ние) смазки и т.п. Для выполнения вспомогательных операций совре­менные станки с устройством ЧПУ оснащаются соответствующими вспомогательными механизмами. Автоматическое управление этими механизмами в масштабе реального времени с учётом заданной по­следовательности и параллелизма осуществляется системой цикловой электроавтоматики станка.

Последовательность замены режущих инструментов определяет­ся управляющей программой в соответствии с реализуемым техноло­гическим процессом обработки детали.

Рукопись УП

Таблица – Управляющая программа

ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ