Технология автоматизированного производства

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего

профессионального образования

Тульский  государственный университет

Кафедра технологии машиностроения

 

 

 

РАЗРАБОТКА  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ

И УПРАВЛЯЮЩЕЙ  ПРОГРАММЫ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ

НА ФРЕЗЕРНОМ  СТАНКЕ С УЧПУ «Н33-2М»

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к контрольной  работе по курсу

ТЕХНОЛОГИЯ  АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА

 

Вариант ТАП  – У8

 

 

 

Выполнил:

Студент гр.660191_______________________ А. А. Уренев

           (подпись и дата)

 

 

 

Руководитель,

к.т.н., доцент ___________________________ В. Д. Артамонов

       (подпись и дата)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тула 2013 г.

Введение

 

Технический прогресс современного машиностроения в условиях рыночной экономики в  значительной степени возможен только при обеспечении высокой мобильности  и гибкости производства, быстрой  его перестройки на выпуск новых  изделий при минимальных затратах трудовых, материальных, энергетических ресурсов, улучшения экологичности  производства. А так как производство новых и совершенствование существующих изделий включает в себя технологическую подготовку производства (ТПП), то для ускорения технического прогресса необходима широкая автоматизация инженерного труда. Причем трудоемкость технологической подготовки производства во многих случаях (особенно в единичном и мелкосерийном производствах) составляет 70-80% от трудоемкости всей технической подготовки. Поэтому на стадии подготовки производства имеются большие возможности повышения производительности инженерного труда и качества проектных решений.

Числовая форма задаваемой программы позволяет осуществлять централизованное управление группами станков с ЧПУ от ЭВМ, работающей в режиме разделения времени или  от многопрограммного интерполятора  и реализовать тем самым низовую  сеть автоматизированной системы управления производством (АСУП).

Оборудование с программным  управлением применяется для  различных технологических процессов (сварки, клепки, газорезки и т. д.). Дальнейшее внедрение в производство программного управления, электронной  вычислительной техники и систем АСУП позволит осуществить полную автоматизацию  производства, включая также сборку и испытание изделий по заданным программам.

Приведенные выше особенности  наглядно показывают, что программное  управление - это техника, которой  принадлежит будущее.

На основании опыта  многолетней работы станков с  ЧПУ сделаны следующие выводы о их преимуществе по сравнению с обычными станками:

· экономия на трудозатратах (сокращение количества рабочих) достигает 25 - 80%;

· один станок с ЧПУ заменяет от 3-х до 8-ми обычных станков, чем обеспечивается сокращение оборудования, рабочей силы и производственных площадей;

· использование любых новых конструкций обычного оборудования увеличивает производительность труда в среднем на 3 - 5% в год, использование станков с ЧПУ сразу подымает эту цифру до 50%;

· доля машинного времени в штучном времени возрастает с 15 - 35% до 50 - 80%, что повышает коэффициент использования фонда рабочего времени;

· сроки подготовки производства сокращаются на 50 - 70%;

· экономия на стоимости проектирования и изготовления оснастки составляет от 30 до 80%;

· точность изготовления деталей в некоторых случаях возрастает в 2 - 3 раза, количество и стоимость доводочных операций уменьшается в 4 - 8 раз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1    Исходные данные для проектирования

1. Разработка технологической операции

 

Разработка  технологической операции и управляющей  программы обработки детали на фрезерном  станке с ЧПУ.

 

Заготовкой  является листовой прокат (сталь 20 ГОСТ 1050-88) толщиной 10 мм. Заготовка получена вырубкой на штампе и по форме соответствует готовой детали. Припуск на сторону на обработку составляет 3 мм.

Базирование заготовки на плите приспособления станка осуществляется по опорной плоскости  и двум заранее обработанным отверстиям диаметром Æ15Н11, расположенным в плоскости симметрии детали, на два пальца: круглый и срезанный. Закрепление заготовки осуществляется сверху двумя гайками.

Модель  станка 6520Ф3 в настоящее время уже не выпускается. Трёхкоординатный вертикально-фрезерный с ЧПУ.

1. Общие  сведения

Изготовлялся  Министерством станкостроительной и инструментальной промышленности СССР, Львовским заводом фрезерных  станков.

Класс точности станка по ГОСТ 8-82     -  Н.

Пределы частот вращения шпинделя, об/мин, от 31,5 до 1600 

Количество  скоростей 18.

Габаритные  размеры станка, мм:

Длина 1480

Высота 2070

Ширина 1890

Размеры рабочей поверхности стола, мм:

Ширина 260

Длина 630

Диаметр прутка наибольший, мм 630 

Диаметр детали над станиной, мм 250 

Габариты  детали по Z, мм 350 

Продольное  перемещение 500

Поперечное  перемещение 250

Деление лимба 0,05

Единичное перемещение 0,01 мм

Масса без  электрооборудования,  кг - 3000

Ускоренная  подача -  2400 мм/мин

Мощность  электродвигателя главного движения, КВт  - 4

Мощность  электродвигателя маслостанции,  КВт  – 3

Конструкция литая, чугунная.

2. Аннотированная  на основе опыта таблица

 

Конструкция	Реально жёсткая конструкция
Шпиндель.	Ручная коробка скоростей, Конус по ГОСТ 15945-70  № 45  7:24
Интерфейс пользователя	Лапидарный пульт управления.
Привода	Шаговые двигатели с гидроусилителем.
Стойка ЧПУ	Изначально Н33, хорошая стойка, надёжная и продуманная.
Точность по столу  0,07мм	Реально  до 0,04 мм.
Зона нечувствительности до 0,05 мм	Вот это очень интересная особенность  золотниковой системы гидроусилителя. Несколько снижает точность работ.
Скорость свободного перемещения 2400 мм/мин	Следует уточнить, только по одной  координате, одновременно по трём маслостанция не тянет, необходимо снижать подачу.
Скорость и мощность подачи	Мощности гидравлики достаточно, чтобы  уперевшись в добрую стену,  двигать  станок. Фрезу D20 ломает как карандаш.
Приводы осей	В стойке Н33 установлен надёжный привод резистивной форсировки.
Опции
Шпиндельная  бабка	Удобная штука для зажима конуса, значительно повышает скорость смены  инструмента.

 

3.   Дополнительная информация, конструктивная критика, положительные отзывы

Стол  чугунный, с Т образными пазами.

Неплохая  и недорогая машина для определённого  класса фрезерных работ.

Баланс  цена-качество,  сдвинут в сторону  дешевизны.

4. Для работ какого типа можно/нельзя рекомендовать

Станок  предназначен для вертикальных фрезерных  работ, шпиндель позволяет  работы фрезерными скоростными головками диаметром 100 мм.

 Можно  использовать для фрезеровки  стальных и алюминиевых форм, со средней производительностью  и  средних требований к  точности ФОД.

Хотя  с коррекцией, естественно можно  обрабатывать и более точные детали.

 

1.2 Выбор режущего инструмента, назначение и кодирование режимов резания

Обработку контура будем осуществлять концевой фрезой из быстрорежущей стали  марки Р6М5. Будем использовать стандартные концевые фрезы с коническим хвостовиком. Радиус фрезы должен быть не больше минимального радиуса кривизны вогнутого участка профиля R=20 мм. Принимаем по СТ СЭВ 109-79: фреза исполнения 1 праворежущая № 2223-1691, леворежущая 2223-1692; диаметр фрезы 40 мм и число зубьев = 4, больше режущих зубьев - меньшее пространство для размещения стружки - более высокая жесткость - допускает большие значения минутной подачи, меньше режущих зубьев - большее пространство для размещения стружки - более низкая жесткость - легкое удаление стружки.

2-х зубая	3-х зубая	4-х зубая	Многозубая (5, 6, 8)
- Большое пространство для размещения  стружки     - Легкое удаление стружки    - Хорошо для обработки пазов    - Хорошо для тяжелых условий фрезерования    - Меньшая жесткость вследствие меньшей площади сечения    - Низкое качество поверхности	- Пространство для размещения стружки такое же, как и у двузубой    - Большая площадь сечения – более высокая жесткость, чем у двузубой    - Лучше качество поверхности, чем у двузубой	- Высокая жесткость    - Большая площадь сечения – малое пространство для размещения стружки    - Лучшее качество поверхности    - рекомендуется для обработки по контуру, фрезерования стенок и неглубоких канавок	- Максимальная жесткость    - Большая площадь сечения – малое пространство для размещения стружки    - Самое лучшее качество поверхности    - Рекомендуется для обработки по контуру, фрезерования стенок и неглубоких канавок

 

Расчет режимов резания  производим по нормативам [2]. Обработка  контура с шероховатостью =3,2 мкм осуществляется за один проход (карта 72 [2]).

Подачу  вспомогательных перемещений принимаем =2000 мм/мин.

Подача на зуб фрезы  =0,08 мм/зуб (карты 80, 82, 83 [2]). Подача проверяется по условию обеспечения заданной шероховатости.

Скорость резания  =27 м/мин (карта 84 [2]).

Число оборотов шпинделя =210 об/мин.

Минутная подача =70 мм/мин.

Осуществляем кодирование подачи и числа оборотов фрезы:

  - подача вспомогательного хода - F4720 (с торможением);

  - подача рабочего хода - F0570 (без торможения);

  - число оборотов фрезы - S621.

 

2 Разработка траектории движения инструмента

 

При базировании заготовок  типа тел вращения в патронах или  на оправках в качестве двойных опорных или двойных направляющих баз принимают наружные или внутренние цилиндрические поверхности, а также поверхности центровых отверстий (при установке заготовок в центрах). При базировании заготовок плоских и корпусных деталей в качестве баз применяют в главном три плоских поверхности или одну плоскую поверхность и два отверстия. При базировании заготовок по трем плоским поверхностям «в координатный угол» базирование заготовок осуществляется по установочной базе — плоской поверхности и направляющей и опорном базам заготовки — по двум плоским поверхностям. Схема базирования заготовок по трем плоским поверхностям является более простой и надежной, обеспечивает высокую точность базирования. Недостатком этой схемы базирования является то, что в ряде случаев невозможно производить обработку заготовок с четырех-пяти сторон или по контуру с одной установки. В этих случаях применяют схему базирования по плоской поверхности и двум отверстиям. Установочной базой является обработанная поверхность, обработанные отверстия являются двойной опорной и опорной базами. Базовые элементы приспособления выполняют в виде пальцев: цилиндрического и ромбического. При базировании заготовки по плоской поверхности и двум отверстиям неизбежно возникают погрешности базирования в результате неточности обработки технологических отверстий заготовки, неточности изготовления базирующих пальцев и необходимости наличия гарантированного диаметрального зазора в соединениях пальцы— отверстия для свободной установки и съема заготовок. Следовательно, такую схему базирования целесообразно применять лишь при затруднении базирования по трем плоским поверхностям или необходимости обработки поверхностей с одной установки заготовки.

При установке заготовки  на столе станка без приспособления для обеспечения ее правильного положения относительно шпинделя станка необходимо производить выверку заготовки по двум боковым поверхностям — направляющей и опорной базам заготовки с помощью контрольной оправки, устанавливаемой в шпиндель станка, и щупов, или по индикатору. Можно также использовать эталонный угольник с магнитом, устанавливаемый и закрепляемый на обработанной поверхности заготовки, и визирный микроскоп, устанавливаемый в шпиндель станка, обеспечивающий оптическую ориентацию заготовки по риске угольника. При базировании по плоской поверхности и отверстию заготовку выставляют по отверстию с помощью грибкового или индикаторного центроискателя. Установка заготовок без приспособлений с выверкой на столе станка требует значительных затрат «времени, в течение которого станок простаивает. Для сокращения    времени простоя дорогостоящих станков с ЧПУ необходимо устанавливать заготовки в приспособлениях, поскольку их базирующие элементы автоматически обеспечивают требуемое положение заготовки относительно выбранной системы координат. Для сокращения времени простоев станков с ЧПУ целесообразно применять приспособления с быстродействующими механизированными приводами зажима. Наиболее эффективно применять два приспособления, что обеспечивает смену заготовок в одном из приспособлений вне рабочей зоны станка или вне станка на спутнике. При этом время простоя станка будет минимальным, так как станок простаивает лишь в течение времени, необходимого для быстрого перемещения стола станка или смены спутника с приспособлением на столе станка.

Таблица 1

Таблица координат опорных точек

		Координаты точек конца участка
№	учас-	X			Y			Z
точки	ток	мм	имп	, имп	мм	имп	, имп	мм	имп	, имп
0	13-0	-40	-4000	-16000	120	12000	14000	150	15000	0
1	0-1	-40	-4000	0	60	6000	-6000	60	6000	-9000
2	1-2	-20	-2000	2000	60	6000	0	60	6000	0
3	2-3	-20	-2000	0	60	6000	0	60	6000	0
4	3-4	20	2000	4000	80	8000	2000	60	6000	0
5	4-5	20	2000	0	80	8000	0	60	6000	0
6	5-6	40	4000	2000	80	8000	0	60	6000	0
7	6-7	40	4000	0	60	-6000	-14000	60	6000	0
8	7-8	60	6000	2000	40	-4000	2000	60	6000	0
9	8-9	20	2000	-4000	20	-2000	2000	60	6000	0
10	9-10	20	2000	0	20	-2000	0	60	6000	0
11	10-11	20	2000	0	40	-4000	-2000	60	6000	0
12	11-12	20	2000	0	40	-4000	0	60	6000	0
13	12-13	-20	-2000	-4000	40	-4000	0	60	6000	0
14	13-14	120	12000	14000	-20	-2000	2000	150	15000	9000

 

 

2.1 Разработка текста управляющей программы

 

% LF

          N001 G17 LF

N002 M04 S621 LF

N003 G01 x+000000 F0570 L117 LF

N004 y+000000 L218 LF

N005 z+000000 L410 LF 

N006 G01 y-006000 z-009000 F4720 LF

N007 x+002000 LF

         N008 G01 F0615 LF

N009 G01 x+004000 y+002000 L811 LF

N010 G01 LF

N011 G02 x+002000 J+002000 L011 LF

N012 G02 y-014000 J+014000 L011 LF

N013 G02 x+002000 y+002000 I+002000 L811 LF

N014 G02 x-004000 y+002000 J+002000 L011 LF

N015 G01 LF

N016 G02 y-002000 J+002000 L011 LF

N017 G01 LF

N018 G50 x+000000 L811 LF

N019 G04 x+001200 L000 LF

N020 G01 z+009000 F4720 LF

N021 x+014000 y+016000 LF

N022 G40 x-000000 F0570 L117 LF

N023 G40 y-000000 L218 LF

N024 G40 z-000000 L410 LF

         N025 M05 LF

N026 M02 LF

%  LF

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Важнейшим резервом роста производительности труда в машиностроении является снижение трудоемкости механической обработки  деталей на металлорежущих станках. Основной путь использования этого  резерва - автоматизация процессов  механической обработки деталей  на основе применения металлорежущих станков с числовым программным  управлением (ЧПУ), а также автоматических линий и автоматизированных участков на базе этих станков.

Опыт  использования станков с ЧПУ  показал, что эффективность их применения возрастает при усложнении конструкций  деталей, повышении их точности.

На основе ЧПУ решается проблема круглосуточного  использования оборудования, когда  в первую смену производство подготавливается, а во 2-ю и 3-ю смены оно работает при малочисленном штате обслуживающего персонала.

На современном  этапе развития машиностроения применение станков с ЧПУ стало одним  из главных направлений научно-технического прогресса в области механической обработки резанием.

Металлорежущие  станки с ЧПУ способны выполнить  практически неограниченное число  различных согласованных перемещений  рабочих органов с определенной точностью и за известное время  по заранее заданным командам. Все  это создает новые технологические  возможности и расширяет их применение, совершенствует производство на новой  основе. Оборудование с ЧПУ - это  техника, которой принадлежит будущее.

По отечественным  и зарубежным данным эффективность  от внедрения станков с ЧПУ  определяется следующими показателями:

1. Числом заменяемых универсальных станков (3 - 8).

2. Сокращением количества рабочих (на 25 - 30%).

3. Увеличением  доли машинного времени в структуре  операции и ростом производительности  труда (до 70%).

4. Снижением  трудоемкости изготовления деталей  (на 25 - 80%).

5. Сокращением сроков подготовки производства (на 50 - 70%).

6. Сокращением общей длительности цикла изготовления продукции (на 50 - 60%).

7. Экономией стоимости проектирования и изготовления оснастки (от 30 до 80%).

8. Уменьшением брака, повышением точности обработки (в 2 - 3 раза), обеспечением взаимозаменяемых деталей.

9. Сокращениемобъема и времени на выполнение разметочных и слесарно-доводочных работ (в 4 - 8 раз).

10. Внедрением с начала запуска технически обоснованных расчетных норм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  использованных источников

 

1. Шейнин  Г. М. Оформление технологических  карт. Методические указания по  выполнению курсовых проектов  для студентов специальностей 12.01, 12.02, 21.03, 07.01 дневного, вечернего и  заочного обучения. В 2-х частях. - Тула , ТулПИ, 1990.

2. Никифоров  А. П., Федин Е. И., Артамонов  В. Д. Методические указания  к лабораторным работам  №  1, 2, 3 по курсу «Технология автоматизированного  производства».

3. Артамонов  В. Д., Никифоров А. П. Разработка  технологической операции и управляющей  программы обработки детали на  фрезерном станке с УЧПУ «Н33-2М». Методические указания по проведению  практических занятий для студентов  специальности 12.01.00 дневного обучения. - Тула: ТулГУ, 1997. - 15 с.: ил.