МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Уральский политехнический колледж
Федерального государственногобюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
Новоуральский технологическийинститут
Цикловая методическая комиссия
«Общетехнических и машиностроительныхдисциплин»
Отчет по практике
для получения первичныхпрофессиональных навыков базового уровня, очной формы обучения
Новоуральск 2010
Содержание
Введение
1. Виды и причиныбрака при изготовлении изделий на токарных станках
2. Организация трудаи рабочего места токаря
3. Режущийинструмент, применяемый при обработке материалов резанием
4. Технологическаяоснастка, применяемая при обработке изделий резанием
5. Кузнечнопрессовоепроизводство
6. Ввод данных иобработка изделий на станках с ЧПУ
7. Охрана труда привыполнении токарных работ
Литература
Ведение
Токарные станки применяются дляобработки преимущественно тел вращения путём снятия с них стружки при точении.Токарный станок — один из древнейших станков, на основе которого создавалисьстанки сверлильной, расточной и др. групп. Токарные станки составляютзначительную группу металлорежущих станков, отличаются большим разнообразием.На токарном станке можно выполнять различные виды токарной обработки:обтачивание цилиндрических, конических, фасонных поверхностей, подрезку торцов,отрезку, растачивание, а также сверление и развёртывание отверстий, нарезаниерезьбы и накатку рифлений, притирку и т.п. Используя специальныеприспособления, на токарном станке можно осуществлять фрезерование, шлифование,нарезание зубьев и др. виды обработки. На специализированных токарных станкахобрабатывают колёсные пары, муфты, трубы и др. изделия.
На токарном станке в процессе резаниявращение заготовки, закрепляемой в патроне зажимном или в центрах,осуществляется от привода главного движения, обеспечивающего ступенчатое илибесступенчатое регулирование частоты вращения шпинделя для настройки натребуемую скорость резания. Поступательное перемещение режущего инструментаобеспечивается кинематической цепью движения подачи, первое звено которой — шпиндель, последнее — зубчато-реечная передача (при точении) или кинематическаяпара ходовой винт — маточная гайка (при нарезании резьбы на токарно-винторезномстанке). Настройка подачи производится с помощью коробки подач.
Шпиндельный узел выполняется жёсткими виброустойчивым. Опорами шпинделя обычно служат подшипники качения. Впрецизионных токарных станках применяют гидростатические подшипники. Напереднем конце шпинделя может устанавливаться планшайба или патрон, в которыхзакрепляют заготовки. Задняя бабка используется при обработке заготовок вцентрах, а также для закрепления инструмента при сверлении, зенкеровании иразвёртывании.
В привод главного движения токарногостанка могут входить одно- и многоскоростной асинхронный электродвигатель имногоступенчатая коробка скоростей и механический вариатор либо регулируемыйэлектродвигатель постоянного тока и коробка скоростей (обычно в тяжёлыхтокарный станок). Иногда в токарных станках применяют др. приводы (например,гидравлические).
Требования автоматизациимелкосерийного производства привели к развитию токарных станков иобрабатывающих центров с числовым программным управлением (ЧПУ). Эти станкиимеют некоторые особенности. Наряду с традиционной применяется компоновка, прикоторой станина имеет наклонные направляющие, что облегчает удаление стружки изащиту рабочего пространства. Зона резания закрыта кожухами. Программируется:переключение скоростей шпинделя, продольные и поперечные перемещения суппорта сбесступенчатым регулированием подачи, быстрые перемещения суппорта, поворотревольверной головки, пуск, остановка и реверс привода главного движения,автоматическая смена инструмента (при наличии много инструментальногомагазина). В некоторых центровых станках применяются самозажимные поводковыепатроны и автоматизированные задние бабки. Во многих случаях станки имеютповоротные револьверные головки с индивидуальным электро- или гидроприводом.Подачи могут осуществляться от шаговых электродвигателей с гидроусилителями,двигателей постоянного тока, от гидродвигателей; применяют ходовые винтыкачения (шаровые). Инструменты налаживают вне станка с помощью оптическихустройств или приспособлений для настройки резцов по индикаторам или шаблонам.На станке производят только смену и закрепление предварительно налаженныхблоков или всего резцедержателя.
Универсальные токарные станкиприменяют в основном в условиях единичного и мелкосерийного производства. Приоснащении токарного станка специальными приспособлениями (гидро- илиэлектрокопировальными суппортами, быстрозажимными автоматизированными патронамии т.п.) область их применения распространяется на серийное производство. Вмассовом производстве применяют токарные и револьверные автоматы иполуавтоматы. Обслуживание автомата сводится к периодической наладке, подачематериала на станок и контролю обрабатываемых деталей. В полуавтомате неавтоматизированы движения, связанные с загрузкой и снятием заготовок.Автоматическое управление рабочим циклом этих станков осуществляется с помощьюраспределительного вала, на котором установлены кулачки.
По принципу осуществлениявспомогательных (холостых) движений автоматы и полуавтоматы можно разделить на3 группы.
Первая — станки, имеющие 1распределительный вал, вращающийся с постоянной для данной настройки частотой;вал управляет рабочими и вспомогательными движениями. Эта схема применяется вавтоматах малых размеров с небольшим числом холостых движений.
Вторая группа — станки с 1распределительным валом, имеющим 2 частоты вращения: малую при рабочих ибольшую при холостых операциях. Обычно эта схема применяется в многошпиндельныхавтоматах и полуавтоматах.
Третья группа — станки, имеющие,кроме распределительного вала, быстроходный вспомогательный вал, осуществляющийхолостые движения.
1. Виды и причины брака приизготовлении изделий на токарных станках
Брак при обтачиваниицилиндрических поверхностей и меры его предупреждения.
При обтачивании цилиндрических поверхностей возможны следующие виды брака:
ü часть поверхности детали осталась необработанной;
ü размеры обточенной поверхности неправильны;
ü обточенная поверхность получилась конической;
ü обточенная поверхность получилась овальной;
ü шероховатость обработанной поверхности не соответствует указаниям вчертеже.
1. Часть поверхности детали остается необработанной из-занеправильных размеров заготовки, недостаточного припуска на обработку, плохойправки (кривизна) заготовки, неправильной установки и неточной выверки детали, неточногорасположения центровых отверстий и смещения заднего центра. Такой брак обычнонеисправим.
Чтобы предупредить брак такого вида, необходимо:
1. осматривать заготовку и проверять сомнительные размерыее;
2. следить за достаточной величиной припуска наобработку;
3. тщательно править заготовку перед её установкой на станок;
4. проверять правильность установки заготовки;
5. следить за правильным расположением центровыхотверстий;
6. проверять правильность установки заднего центра.
2. Неправильныеразмеры обточенной поверхности возможны принеточной установке резца на глубину резания или при неправильном измерениидетали при снятии пробной стружки. Исправить этот брак можно повторнымобтачиванием только в том случае,если размер диаметра детали получился больше требуемого. При получении диаметрадетали меньше требуемого, брак неисправим.
3. Конусностьобточенной поверхности получается обычно при результате смещения заднего центраотносительно переднего. Для устранения причины этого вида брака необходимоправильно установить задний центр. Обычной причиной смещения заднего центраявляется попадание грязи или мелкой стружки в коническое отверстие пиноли. Очисткойцентра и конического отверстия пиноли можно устранить и эту причину брака. Еслии после очистки вершины конусов переднего и заднего центров не совпадают, надосоответственно переместить корпус задней бабки на ее плите.
Исправить этот вид брака повторным обтачиванием можно только в том случае,если меньший диаметр конуса равен или больше требуемого размера.
4. Овальностьобточенной детали получается при биении шпинделя вследствие неравномернойвыработки его подшипников или неравномерного износа его шеек. Предупредить бракпо этой причине можно своевременной проверкой и ремонтом станка.
Указанный вид брака получается также при биении переднего центравследствие попадания грязи или мелкой стружки в коническое отверстие шпинделя.
Очисткой переднего центра и конического отверстия шпинделя можно устранитьбрак по этой причине.
5. Недостаточнаячистота поверхности при обтачивании может быть по ряду причин:
ü большая подача резца,
ü применение резца с неправильными углами,
ü плохая заточка резца,
ü малый радиус закругления вершины резца,
ü большая вязкость материала детали,
ü вибрации резца из-за большого вылета из резцовой головки,
ü недостаточно прочное крепление резца,
ü увеличение зазора между отдельными частями суппорта,
ü дрожание детали из-за слабого крепления ее или вследствие износаподшипников и шеек шпинделя.
Перечисленные в п. 5 причины брака могут быть своевременно устранены.Исправить этот брак иногда удается снятием тонкой отделочной стружки.
Брак при подрезании торцовыхповерхностей и уступов и меры его предупреждения.
При подрезании торцовых поверхностей и уступов возможны следующие видыбрака:
ü часть торцовой поверхности или уступа осталась необработанной;
ü торцовая поверхность или уступ неправильно расположены по длине детали;
ü уступ расположен не перпендикулярно к оси детали;
ü чистота торцовой поверхности или уступа недостаточна.
Часть торцовой поверхности или уступа остается необработанной вследствиеневерных размеров заготовки, малого припуска на обработку, неправильнойустановки и неточной выверки детали в патроне, неправильной установки резца по длинедетали или по высоте центров.
Такой брак обычно неисправим, но предупредить его можно:
1. проверкой размеров заготовки;
2. увеличением припуска на обработку;
3. проверкой правильности установки детали и резца.
Неправильное расположение торцовой поверхности или уступа по длинеполучается при неверном или неточном нанесении риски на поверхности детали, принеточной установке резца или несвоевременном выключений самохода (припродольной подаче), а также при осевом смещении детали в патроне в результатенедостаточно прочного ее закрепления. Если при этом граница уступа перейдена,то брак неисправим. Предупредить такой брак можно более тщательным нанесениемрисок, проверкой установки резца и прочности закрепления детали в патроне, атакже своевременным выключением самохода при работе с продольной подачей.
Неперпендикулярное расположение торцовой поверхности или уступа к осидетали при работе с поперечной подачей получается при неточности направляющихсуппорта, вследствие отжима резца из-за его чрезмерно большого вылета илислишком малого сечения, непрочного закрепления резца в резцовой головке, атакже из-за завышенных подачи и глубины резания. При работе с продольнойподачей обычная причина брака — неправильная установка резца. Устранивперечисленные причины, брак, указанный в п. 3, можно избежать. Часто, когдатребуется изготовить большую партию деталей, измеряют не диаметр канавки, а ееглубину, пользуясь для этого шаблоном. Для этой же цели можно пользоватьсяштангенциркулем, у которого для таких измерений имеется специальный выдвигаемыйстержень, или штангенглубиномером. Ширину канавки измеряют линейкой,штангенциркулем или шаблоном.
Брак при вытачивании канавок иотрезании и меры его предупреждения.
При вытачивании канавок и отрезании возможны следующие виды брака:
ü неточное расположение канавки по длине детали;
ü ширина канавки больше или меньше требуемой;
ü глубина канавки больше или меньше требуемой;
ü неправильная длина отрезанной детали;
ü недостаточная чистота поверхности канавки или торца отрезанной детали.
Неточное расположение канавки по длине детали получается при неправильнойразметке места под канавку или неверной установке резца и является результатомневнимательности токаря; брак является неисправимым. Предупредить брак можноточной разметкой и правильным нанесением рисок под канавки, проверкойнанесенных рисок и правильной установкой резца по длине детали.
Ширина канавки получается больше или меньше требуемой, если ширина резцавыбрана неверно. Брак неисправим, когда ширина канавки получилась большетребуемой; при ширине канавки меньше требуемой исправление возможнодополнительным вытачиванием.
Глубина канавки больше требуемой получается при неправильной длине проходарезца. Брак неисправим.
Неправильная длина отрезанной детали получается при невнимательной работе.Брак неисправим, если длина отрезанной детали получилась меньше требуемой.
Недостаточная чистота поверхности канавки, а также торца отрезаннойдетали, получается, по причинам, указанным выше для такого же вида брака приподрезании торцов и уступов. Кроме того, причиной может быть неверная установкарезца, касающегося боковым краем уже обработанной поверхности.
Брак при сверлении и меры егопредупреждения.
Основной причиной брака при сверлении является увод сверла от требуемогонаправления, что чаще всего наблюдается при сверлении длинных отверстий.
Увод сверла происходит:
ü при сверлении заготовок, у которых торцовые поверхности не перпендикулярнык оси;
ü при работе длинными сверлами;
ü при работе неправильно заточенными сверлами, у которых одна режущая кромкадлиннее другой;
ü при сверлении металла, который имеет раковины или содержит твердыевключения.
В целях предупреждения увода сверла необходимо обращать внимание на то,чтобы торцовая поверхность детали была чисто и точно обработана и былаперпендикулярна к оси отверстия.
Увод сверла при работе длинными сверлами можно уменьшить предварительнымнадсверливанием отверстия коротким сверлом того же диаметра.
Увод сверла из-за неправильной заточки легко предупредить предварительнойпроверкой заточки шаблоном.
Если на пути сверла в материале детали встречаются раковины или твердыевключения, то предотвратить увод сверла почти невозможно. Его можно толькоуменьшить путем уменьшения подачи, что в то же время явится средствомпредупреждения возможной поломки сверла.
Брак при центровании и меры егопредупреждения.
Изготовление центровых отверстий в деталях должно быть качественным, таккак от этого зависит правильное базирование деталей при их обработке в центрах.
Чтобы предупредить брак при центровании, необходимо:
Обеспечить глубину, диаметры.
Конус под углом 60° должен быть чисто обработан, не иметь дробления или огранки.
Чтобы избежать увода сверла при центровании, торцовые поверхности деталиперед центрованием должны быть чисто обработаны и перпендикулярны к оси детали.
2. Организация рабочего места токаря
Рабочим местом токаря называется участок производственной площади, закрепленный за даннымрабочим и предназначенный для выполнения токарной работы. Рабочее местооснащается в соответствии с характером выполняемых работ на токарном станке,применяемых приспособлений, режущего и измерительного инструмента.
На рабочем месте токаря находятся: станок, шкафчик с режущими иизмерительными инструментами и принадлежностями к станку (патрон, планшайба,закаленные и сырые кулачки, люнет, ключи, центры и т. д.), заготовки и готовыедетали.
Рациональная организация рабочего места токаря предусматривает наиболееудобные для производительной работы планировку и размещение заготовок,приспособлений и инструментов, обеспечение безопасности работы, установление иподдержание чистоты, порядка и нормальных условий труда на рабочем месте,организацию бесперебойного обслуживания его всем необходимым.
Рациональная организация рабочего места, постоянное совершенствование иподдержание его в должном порядке составляют характерную особенность передовыхметодов работы.
Планировка рабочего места токаря.
При планировке рабочего места токаря надо руководствоваться следующимиправилами.
Все должно быть сосредоточено вокруг рабочего на возможно близкомрасстоянии, но так, чтобы не мешало его свободным движениям.
Все, что во время работы употребляется часто, располагать ближе; все, чтоупотребляется редко, укладывать дальше,
Класть заготовки и инструменты необходимо таким образом, чтобы место ихрасположения соответствовало естественным движениям рук рабочего. Например,заготовки, которые берутся левой рукой, должны быть уложены в ящики слева. Если же заготовку трудно поднятьодной рукой, надо ее класть так, чтобы можно было удобно взять обеими руками.
Чертежи и операционные карты располагают на планшете, а рабочие нарядыкладут в один из ящиков инструментального шкафчика.
Заготовки и готовые детали не должны загромождать рабочее место токаря идолжны быть расположены так, чтобы от начала взятия заготовки с места, где оналежит, и до момента складывания ее как уже готовой детали направление всех движенийрабочего совпадало с направлением технологического потока. Это особенно важнопри обработке крупных деталей.
Мелкие заготовки, обрабатываемые в больших количествах, следует хранить вящиках, расположенных у станка на уровне рук рабочего. Готовые детали нужноскладывать в такие же ящики, расположенные вблизи рабочего места.
Для расположения крупных заготовок и приспособлений, а также иобработанных деталей на рабочем месте должны быть предусмотрены стеллажи.
Инструменты, мелкие приспособления и документы следует хранить винструментальном ящике.
Порядок и чистота на рабочем месте
Поддерживание порядка и чистоты является частью рациональной организациирабочего места. Необходимо соблюдать правила ухода за рабочим местом. Вусловиях массового производства, а также во всех случаях, когда выполняетсяузко ограниченный круг работ, составляются специальные инструкции пообслуживанию каждого рабочего места. Эти инструкции могут быть оформлены в видекарт организации труда и рабочего места. Такие правила инструкции вывешиваютсяна рабочих местах.
Организация условий труда предусматривает рациональное освещение, борьбу спроизводственным шумом, создание нормальной температуры, влажности и чистотывоздуха, обеспечение безопасности работы.
Организация труда на рабочем месте.
Экономия рабочего времени обеспечивает повышение производительности трудаи является основным правилом токаря.
До начала работы токарь обязан:
ü проверить исправность станка, работу всех механизмов, системы охлаждения,наличие ограждений; если станок неисправен, надо немедленно сообщить дежурномуслесарю;
ü смазать станок, осмотреть все масленки, заполнить маслом и закрыть ихотверстия; хорошая и своевременная смазка соответствующим маслом сохраняетточность и удлиняет долговечность станка;
ü ознакомиться с предстоящей работой; хранить чертеж и технологическую картув удобном для работы положении; проверить наличие и исправность инструмента иприспособлений;
ü осмотреть заготовки и проверить их соответствие чертежу в отношенииприпусков, отсутствия внешних и других дефектов (литейной корки, кузнечнойокалины, коррозии ид. д.), влияющих на качество детали или стойкостьинструмента;
ü удалить с рабочего места все, что не нужно для предстоящей работы.
Во время работы токарь должен:
ü строго выполнять установленный технологический процесс; экономитьсмазочные и обтирочные материалы, а также электроэнергию, не допуская работыстанка вхолостую;
ü не уходить от станка без разрешения мастера;
ü каждую заготовку, обработанную деталь, приспособление и инструмент(режущий и измерительный) класть только на предусмотренные для них места, а небросать куда попало;
ü пользоваться каждым предметом только по прямому назначению, т. е. неприменять резец вместо молотка, не пользоваться случайными обрезками вместоподкладок для резца и т. д.;
ü беречь рабочие поверхности станка от ударов и грязи, не класть режущие иизмерительные инструменты, ключи и детали на рабочие поверхности станка;
ü работать только острым, хорошо заточенным инструментом, так как тупойрезец сильно увеличивает нагрузку станка, дает нечистую поверхность детали иведет к поломке станка и инструмента.
По окончании работы токарь должен:
ü разложить все инструменты и предметы по своим местам; протереть всеинструменты и рабочие поверхности приспособлений промасленной тряпкой;
ü предъявить обработанные детали контролеру вместе с рабочим нарядом;
ü сдать в кладовую ненужные больше инструменты и приспособления;
ü смести щеткой стружку со станка, протереть станок обтирочным материалом,тщательно удалив всю грязь;
ü бросить промасленные тряпки в отведенные для этого ящики;
ü получить задание на следующий день, чтобы заранее ознакомиться с чертежоми технологическим процессом и подготовить инструмент и приспособления.
3. Режущий инструмент, применяемый приобработке материалов резанием
При работе на токарных станкахиспользуют различные режущие инструменты:
ü резцы;
ü сверла;
ü развертки;
ü метчики;
ü плашки;
ü фасонный инструмент.
Токарные резцы. Резец состоит из головки (рабочейчасти) и стержня, служащего для закрепления резца. Передней поверхностью резцаназывают поверхность, по которой сходит стружка. Задние (главная ивспомогательная) поверхности обращены обрабатываемой заготовке. Главная режущаякромка выполняет основную работу резания. Она образуется пересечением переднейи главной задней поверхностей резца. Вспомогательная режущая кромка 6образуется пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей. Местопересечения главной и вспомогательной режущих кромок называют вершиной резца.
Для определения углов резцаустановлено понятие координатных плоскостей. Применительно к токарной обработкеэто плоскость резания и основная плоскость. Плоскостью резания называютплоскостью, касательную к поверхности резания и проходящую через режущуюкромку. Основная плоскость параллельна направлениям подач (продольной ипоперечной); она совпадает с опорной поверхностью резца.
Углы резца разделяются на главные ивспомогательные. Главные углы резца измеряют в главной секущей плоскости, т.е.в плоскости, перпендикулярной проекции главной режущей кромки на основнуюплоскость.
Главным задним углом α называютугол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания.
Угол заострения β измеряют междупередней и главной задней поверхностью резца.
Главным передним углом γназывают угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярнойплоскости резания, проведенной через главную режущую кромку. Сумма угловα+β+γ=90°.
Угол резания δ образуетсяпередней поверхностью резца и плоскостью резания.
Главным углом в плане φ называютугол между проекцией главной режущей кромки резца на основную плоскость инаправлением его подачи.
Вспомогательный угол в плане />образуется проекцией вспомогательной режущей кромкирезца на основную плоскость и направлением его подачи.
Угол при вершине в плане εназывают угол между проекциями главной и вспомогательной режущей кромкой резцана основную плоскость.
Вспомогательный задний угол /> — это угол, образованный вспомогательной заднейповерхностью резца и плоскостью, проходящей через его вспомогательную режущуюкромку перпендикулярно основной плоскости.
Углом наклона главной режущей кромкиλ называют угол между режущей кромкой и плоскостью, проведенной черезвершину резца параллельно основной плоскости.
Резцы классифицируют:
по направлению подачи – на правые и левые.Правые резцы на токарном станке работают при подаче справа налево, т.е.перемещаются к передней бабке станка;
по конструкции головки – на прямые,отогнутые и оттянутые;
по роду материала – из быстрорежущейстали, твердого сплава и т.д.;
по способу изготовления – на цельныеи составные. При использовании дорогостоящих режущих материалов резцыизготавливают составными: головку – из инструментального материала, а стержень– из конструкционной углеродистой стали. Наиболее распространены составныерезцы с пластинками из твердого сплава или быстрорежущей стали. Пластинки изтвердого сплава припаиваются или крепятся механически;
по сечению стержня – напрямоугольные, круглые и квадратные;
по виду обработки – на проходные,подрезные, отрезные, прорезные, расточные, фасонные, резьбонарезные и др.
Сверла. В зависимости от конструкции иназначения различают спиральные, перовые, для глубокого сверления,центровочные, с пластинками из твердых сплавов и другие сверла.
Наиболее распространены спиральныесверла. Они имеют две главные режущие кромки, образованные пересечениемпередних винтовых поверхностей канавок сверла, по которым сходит стружка, сзадними поверхностями, обращенными к поверхности резания; поперечную режущуюкромку (перемычку), образованную пересечением обеих задних поверхностей, и двевспомогательные режущие кромки, образованные пересечением передних поверхностейс поверхностью ленточки.
Угол наклона винтовой канавки ω– угол между осью сверла и касательной к винтовой линии по наружному диаметрусверла (ω=20÷30°).
Угол наклона поперечной режущейкромки (перемычки) ψ – острый угол между проекциями поперечной и главнойрежущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла (ψ=50÷55°).
Угол режущей части (угол при вершине)2φ – угол между главными режущими кромками при вершине сверла (2φ=118°).
Передний угол γ – угол междукасательной к передней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки инормалью в той же точке к поверхности вращения режущей кромки вокруг осисверла. По длине режущей кромки передний угол γ изменяется: наибольший унаружной поверхности сверла, где он практически равен углу наклона винтовойканавки ω, наименьший у поперечной режущей кромки.
Задний угол α – угол междукасательной к задней поверхности в рассматриваемой точке режущей кромки икасательной в той же точке окружности ее вращения вокруг оси сверла. Заднийугол сверла – величина переменная: α=8÷14° на периферии сверла иα=20÷26°- ближе к центру.
Зенкеры. Зенкеры бывают цельные и насадные. Онипредназначены для обработки цилиндрических и конических отверстий и торцов.Цельные зенкеры изготовляют диаметром до 32 мм. По внешнему виду они несколькопохожи на спиральные сверла, но имеют три винтовые канавки и, следовательно,три режущие кромки. Режущая или заборная часть выполняет основную работурезания. Калибрующая часть предназначена для калибрования отверстий инаправления зенкера при резании. Хвостовик служит для закрепления зенкера встанке.
Главный угол в плане θ длязенкеров из быстрорежущей стали равен 45 – 60°, а для зенкеров твердосплавных –60 – 75°.
У зенкеров, изготовляемых избыстрорежущей стали, передний угол γ равен 8 – 15° при обработке стальныхдеталей, 6 – 8° при обработке чугуна, 25 – 30° при обработке цветных металлов исплавов. У твердосплавного зенкера γ = 5° при обработке чугуна и 0 – 5°при обработке стали.
Задний угол α =8 – 10°. Уголнаклона винтовой канавки ω = 10 – 25°. Для лучшего направления зенкера прирезании в его зубьях оставляют цилиндрическую фаску шириной 1,2 – 2,8 мм.
Насадные зенкеры применяют дляобработки отверстий диаметром до 100 мм. Эти зенкеры имеют четыре винтовыеканавки и, следовательно, четыре режущие кромки. Они крепятся на оправке. Дляпредупреждения провертывания зенкера во время работы на оправке имеется двавыступа (шпонки), которые входят в соответствующие пазы на торце зенкера.Зенкеры изготавливают из быстрорежущей стали, а также оснащают пластинками изтвердых сплавов.
Развертки. Они предназначены для обработкиотверстий, к которым предъявляют высокие требования по точности и шероховатостиповерхности.
Различают машинные и ручныеразвертки, а по форме обрабатываемого отверстия – цилиндрические и конические.Число зубьев развертки 6 – 16. Распределение зубьев у разверток по окружности,как правило, неравномерное, что обеспечивает более высокое качествообработанной поверхности отверстия.
По конструкции хвостовика разверткимогут быть с цилиндрическим и коническим хвостовиками. Хвостовая цилиндрическаяразвертка состоит из рабочей части, шейки и хвостовика. Рабочая часть включаетв себя направляющий конус с углом при вершине 90°, режущую, калибрующую часть иобратный конус. Режущая часть выполняет основную работу резания. У ручныхразверток длину режущей части делают значительно большей, чем у машинных, сочень малым углом в плане. Угол режущей части составляет 30´ –1°30´, машинных – 12 – 15°; при обработке хрупких (твердых) итруднообрабатываемых металлов φ = 3 ÷ 5°; у разверток, оснащенныхпластинками из твердых сплавов, φ = 30 ÷ 45°. Для обработки глухихотверстий угол в плане φ ручных разверток составляет 45°, машинных – 60°;твердосплавных – 75° с заточкой фаски на торце под углом 45°.
Калибрующая часть служит длянаправления развертки при резании и калибровании отверстия. Обратный конус,находящийся за калибрующей частью, уменьшает трение развертки об обработаннуюповерхность и снижает величину разбивки отверстия. У ручных разверток диаметроколо шейки меньше калибрующего на 0,005 – 0,008 мм, у машинных на 0,04 – 0,08мм. Хвостовик у ручных разверток выполнен цилиндрическим с квадратным концом, умашинных – коническим и цилиндрическим. У чистовых разверток из быстрорежущейстали передний угол γ = 0; у черновых γ = 5 ÷ 10°; у развертоктвердосплавных γ = 0 ÷ 5°. Задний угол α на режущей икалибрующей частях разверток выбирают в пределах 6 – 10°.
Метчики. Они предназначены для нарезания икалибрования резьбы в отверстиях. Различают метчики ручные, машинные, гаечные(для нарезания резьбы в гайках) и плашечные (для нарезания и калиброваниярезьбы в плашках). Ручные метчики поставляются комплектом. Комплект можетсостоять из 2 и 3 метчиков. Черновые метчики имеют заниженные размеры, ачистовой – полный профиль резьбы. Гаечные метчики выполняют с коротким, длинными изогнутым хвостовиками.
Рабочая часть 1 метчика состоит иззаборной 2 и калибрующей 3 частей. Заборная (режущая) часть у ручных черновыхметчиков составляет 4 витка, у чистового метчика – 1,5 – 2 витка. У машинныхметчиков длина заборной части при нарезании сквозных отверстий составляет 5 – 6витков, при нарезании глухих отверстий – 2 витка. У гаечных метчиков длиназаборной части – 11 – 12 витков.
Калибрующая часть служит для зачисткии калибрования резьбы, а также для направления метчика при нарезании. Дляуменьшения трения калибрующая часть имеет незначительный обратный конус.Хвостовая часть метчика представляет собой стержень; конец хвостовика у ручных,а иногда и у машинных метчиков имеет форму квадрата.
Профиль канавки метчика оказываетвлияние на пресс нарезания резьбы и должен способствовать отводу стружки.Широко распространены 3- и 5- канавочные метчики. Передний угол метчика γ= 5 ÷ 10° при обработке стали, 0 ÷ 5° при обработке чугуна и10÷25° при обработке цветных металлов и сплавов. Задний угол α = 4÷ 12°. Обычно метчики изготавливают с прямыми канавками, но для лучшегоотвода стружки канавки имеют угол наклона ε = 9 ÷ 15°.
Плашки. Их применяют для нарезания икалибрования наружных резьб за один рабочий ход. Наиболее широко используютплашки для нарезания резьб диаметром до 52 мм. Плашка представляет собойзакаленную гайку с осевыми отверстиями, образующими режущие кромки. Обычно наплашках имеется от 3 до 6 отверстий для отвода стружки. Толщина плашкивыбирается в пределах 8 – 10 витков. Режущая часть плашки выполнена в видевнутреннего конуса. Длина заборной части составляет 2 – 3 витка. Угол 2φ ==40÷60° при нарезании сквозной резьбы и 90° при нарезании резьбы доупора. Передний угол у стандартных плашек γ = 15 ÷ 20°. Задний уголα выполнен только на заборной (режущей) части. У стандартных плашек заднийугол α = 6 ÷ 8°.
Фрезы. Фреза – многозубый режущийинструмент, который применяют для обработки на токарных станках наружныхцилиндрических и фасонных поверхностей, пазов, лысок, канавок и др. каждый зубфрезы представляет собой обычный резец.
По материалу режущей части фрезыделятся на углеродистые, быстрорежущие, твердосплавные, минералокерамические иоснащенные композитами. По конструкции фрезы бывают цельными, зубья которыхвыполнены заодно с корпусом, и сборными со вставными зубьями (ножами) илипластинками. По способу закрепления различают фрезы насадные, закрепляемые наоправке со шпонкой, и концевые, закрепляемые за хвостовик. По назначению(характеру выполняемых работ) и расположению лезвий фрезы бываютцилиндрическими, торцовыми, дисковыми и др.
Торцовая фреза – насадной многозубыйинструмент; бывает сборной с пластинками из твердого сплава и со вставныминожами. Режущая часть каждого ножа имеет режущие кромки, расположение которыхопределяется проекцией на осевую плоскость, проходящую через вершину зубафрезы. Главная режущая кромка имеет угол φ = 45 ÷ 90°.Вспомогательная режущая кромка имеет угол /> = 0 ÷ 5°.
Для снижения шероховатостиобработанной поверхности вспомогательная кромка имеет два участка –дополнительную кромку с />д = 0° и />д = 1,5 ÷ 2 мм и собственно вспомогательнуюкромку с /> ≥ 2°. Вершина зуба бывает прямолинейной (φ0φ/2, />= =1,5÷ 2 мм) и скругленной на радиусе r = 2÷3 мм. Последние фрезы более стойкие к изнашиванию и менее чувствительнык биению главных режущих кромок; их применяют для чернового и получистовогофрезерования.
Абразивные инструменты. При токарнойобработке для обеспечения точности и высокого качества обрабатываемыхповерхностей, а также при заточке и доводке режущего инструмента применяютабразивные инструменты.
В процессе резания металлаабразивными инструментами участвует большое число одинаковых по размеруабразивных зерен, скрепленных связующим веществом (связкой). Связка определяетпрочность и твердость инструмента, влияет на режимы, производительность икачество обработки. Связки бывают неорганическими и органическими. К первымотносят керамическую и металлическую, а ко вторым – бакелитовую и вулканитовую.
Керамическая связка (К) создается на основе огнеупорнойглины, обладает высокой прочностью, жесткостью, теплостойкостью и химическойстойкостью, хорошо сохраняет профиль круга.
Бакелитовая связка (Б) создается на основе смол иобладает хорошей самозатачиваемостью и полирующим свойством, уступаеткерамической связке по теплостойкости к щелочам.
Вулканитовая связка (В) создается на основесинтетического каучука и обладает высокой упругостью и плотностью, уступает попрочности и теплостойкости.
Металлическая связка (М) создается на основе сплава меди,олова, цинка, никеля и других элементов и используется в основном для алмазныхи эльборовых кругов, обладает высокой стойкостью и теплопроводностью.
По степени твердости различают мягкие(М1, М2, М3), средне мягкие (СМ1, СМ2), средние (С1, С2), средне твердые (СТ1,СТ2, СТ3), твердые (Т1, Т2) и другие шлифовальные круги.
4. Технологическая оснастка,применяемая при обработке изделий резанием
Основное назначение технологическойоснастки – обеспечить требуемую точность обработки. С помощью оснастки можно вряде случаев повышать точность обработки, если даже станки не соответствуютнеобходимым требованиям по точности. Для этих целей, например, можно собиратьприспособления с направлением борштанг, сверл и зенкеров. С помощью такихприспособлений можно обеспечить требуемую точность межцентровых расстояний,соосность отверстий и т.д. При обработке заготовок резанием 40 – 80% времениприходится на вспомогательные приемы работы, а на долю основноготехнологического времени лишь 60 – 20%. Повышение оснащенности и расширениетехнологических возможностей действующего оборудования за счет применениясовременной переналаживаемой технологической оснастки является одним изнаиболее эффективных средств повышения производительности труда.
Основные требования к комплексууниверсально – сборной и переналаживаемой оснастки (УСПО):
Элементы УСПО должны бытьобщемашиностроительными, многоцелевого и многократного применения.
Приспособления, собираемые изэлементов УСПО, должны быть надежными, эффективными и одинаковоработоспособными в условиях как единичного, так и крупносерийного производства,в том числе в условиях групповой обработки деталей.
Элементы общего применения(крепежные, прижимные, направляющие детали и средства механизации) должны бытьприменимы для сборки специальных приспособлений в условиях производства любойсерийности, в том числе массового производства.
Точность изготовления элементов УСПОдолжна допускать полную взаимозаменяемость без подгонки. Все элементы УСПОдолжны иметь максимальную готовность к агрегатированию без предварительнойподготовки. Время сборки и переналадки должно быть сведено к минимуму.
Применяемые материалы и видытермической и химико-термической обработки должны обеспечивать примерноодинаковую прочность, поверхностную твердость, износостойкость и коррозионнуюстойкость всех элементов, входящих в комплекс на весь период эксплуатации (12 –15 лет).
Жесткость и виброустойчивостьприспособлений предопределяют выбор скорости и глубины резания, величины подачии числа рабочих ходов. А следовательно, влияют на производительность обработки.Основой эффективности переналаживаемой оснастки является широкаяуниверсальность и высокая долговечность составляющих ее элементов. Этопозволяет многократно использовать одни и те же детали и сборочные единицы вразных компоновках, которые создаются в течении всего срока службы, в большомчисле переналадок и перекомпоновок для обработки новых партий и групп деталей.Поэтому одним из требований к оснастке многократного применения являетсяустановление такой нормы долговечности, которая позволит полностью использоватьвозможности обратимости элементов до замены одного поколения оснасткимногократного применения другим, более прогрессивным.
5. Кузнечнопрессовое производство
Приводные комбинированные пресс –ножницы С – 229А.
Пресс – ножницы приводные комбинированные,модель С – 229А предназначены для резки сортового и фасонного проката(швеллерного, углового, круглого, квадратного) и листа, а также для пробивкиотверстий и треугольной высечки. Пресс – ножницы могут быть установлены варматурных цехах заводов сборного железобетона, в заготовительных и ремонтныхцехах машиностроительных заводов, на строительных площадках под навесом вусловиях умеренного климата.
Технические данные станка:№ пп Наименование показателей Значение Единица измерений 1. Максимально – допустимое усилие на ножах 60000 кгс 2. Разрезаемый материал с временным сопротивлением 47
кгс/см2 3.
Наибольшие размеры разрезаемого проката:
сталь круглая
сталь квадратная (сторона квадрата)
сталь угловая равнобокая
швеллер
сталь толстолистовая
сталь полосовая
40
34×34
9
8 и 12
13
20×40
мм
мм
№
№
мм
мм 4. Максимальный размер пробиваемого отверстия (при толщине металла 15 мм) 20 мм 5. Число ходов кулисы в мин 33 мин 6. Расстояние от оси ползуна до станины 200 мм 7.
Электродвигатель
тип
мощность
число оборотов
АО2 – 22 – 2
2,2
3000
кВт
об/мин 8.
Габаритные размеры:
длина
ширина
высота
1500
600
1250
мм
мм
мм 9. Масса 1130 кг
Ножницы кривошипные листовые снаклонным ножом НД3316Г.
Ножницы кривошипные листовые снаклонным ножом НД3316Г предназначены для резки листового материала с пределомпрочности />≤ 50 кгс/мм2 и с наибольшимиразмерами поперечного сечения 4×2000 мм.
Поперечная резка листа, толщина иширина которого соответствует технической характеристике ножниц, производитсяза один ход ножа, продольная резка производится рядом повторных резов припродвижении листа вдоль линии реза. При этом длина листа может бытьнеограниченной, а ширина отрезаемой полосы определяется величиной вылетастанины.
Пневматический ковочный молот МА4129.
Молот ковочный пневматический 75 кгмодели МА4129 предназначен для выполнения различных работ: протяжки, осадки,прошивки отверстий, горячей рубки материала, кузнечной сварки, гибки материалаи т.п. методом свободной ковки на плоских и фасонных бойках.
6. Ввод данных и обработка изделий настанках с ЧПУ
Повышение производительности икачества работ на металлорежущих станках связано с механизацией иавтоматизацией цикла обработки заготовки.
Под управляющей программой понимаютсовокупность команд на языке программирования, соответствующую заданномуалгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки.
В зависимости от способа заданияразмерной информации все системы управления станками разделяют на аналоговые(нечисловые) и числовые. Аналоговые системы управления преобразуют исходнуюинформацию, заложенную в программоноситель в процессе подготовки производства.Программоносителями могут быть: упоры, расположенные определенным образом настанке, копиры, кулачки и распределительные валы. Исполнительные органы станка,по исходной информации, представленной в виде аналога программы перемещений,воспроизводят данную программу обработки заготовки.
Аналоговые системы управленияклассифицируют на следующие типы: замкнутые, незамкнутые, копировальные соследящим приводом.
Системы управления замкнутого типаосуществляют контроль исполнительного органа станка по пути (путевые), времени(временные), скорости, мощности, давлению и другим параметрам.
Системы управления с приводом откопира, кулачка, храпового механизма и другие, осуществляющие дозированноеперемещение исполнительных органов станка, а также системы без усилителямощности (копировальные прямого действия) относят к незамкнутым.
Широкое применение в станкахразличных типов нашли копировальные системы со следящим приводом(гидравлическим, электрогидравлическим или электрическим). Эти системы имеютобратную механическую или электрическую связь.
В качестве примера рассмотрим работукопировальной системы управления с гидравлическим следящим приводом, имеющим механическуюобратную связь (рис. 1), используемую на токарном станке для изготовления иззаготовки 4 фасонной детали 5 по копиру 8. Гидронасос, при работе системы,подает масло под давлением
/>
Рис. 1. Система управлениякопировальная с гидравлическим следящим приводом и механической обратнойсвязью: 1 — гидроцилиндр; 2 — гидропривод; 3 — резец; 4 — заготовка; 5 —фасонная часть детали; 6 — пружина; 7— гидрораспределитель; 8 — копир; 9 — щуп
Рн в правую полость гидроцилиндра 1,а левая полость его соединена со сливным трубопроводом Рс. В результатеразности давлений поршень гидроцилиндра 1 со штоком начнет движение по оси Z,увлекая за собой шток следящего гидропривода 2. Дросселирующийгидрораспределитель 7 соединен с напорным Рн и сливным Рс трубопроводами.Продольное движение (по оси Z) щупа 9 по копиру 8 вызывает перемещениегидрораспределителя 7 относительно корпуса, в котором он размещен. Отрыв щупа 9от рабочей поверхности копира 8 исключает пружина 6 гидрораспределителя. Врезультате перемещения гидрораспределителя относительно корпуса следящегогидропривода 2 открываются дросселирующие щели, образованные корпусом игидрораспределителем. Полости А и Б гидроцилиндра соединяются соответственно снапорным и сливным трубопроводами. Перепад давления на поршне следящегогидропривода 2 вызывает перемещение корпуса привода за дросселирующимгидрораспределителем 7, т. е. происходит слежение за перемещением щупа покопиру. Перемещение корпуса гидропривода 2 передается резцу 3, жесткосвязанному с корпусом.
Таким образом, резец 3 получаетпродольное перемещение (по оси Z) от гидроцилиндра 1, а поперечное перемещение(по оси X) — от корпуса гидропривода 2.
Копировальные системы широко применяютдля управления обработкой детали по одной, двум и трем координатам. Возможностьбыстрой смены программоносителя (копира) позволяет использовать их в условияхсерийного производства.
Аналоговые системы управленияпозволяют повысить производительность механической обработки, но не обладаютдостаточной гибкостью. Это обусловливает высокую стоимость переналадкиоборудования.
Цикловое программное управлениестанками
Частично или полностьюпрограммировать цикл работы станка, режим обработки и смену инструмента,задавать путем предварительно налаживаемых упоров величину перемещений егоисполнительных органов можно с помощью системы циклового программногоуправления (ЦПУ). Будучи аналоговой системой управления замкнутого типа, онаобладает высокой гибкостью, обеспечивает легкое изменение последовательностивключения аппаратов (электрических, гидравлических, пневматических и т. д.),управляющих элементами цикла. Преимущество системы ЦПУ: простота конструкции иобслуживания, а также низкая стоимость; недостаток — трудоемкость размернойналадки упоров и кулачков.
Станки с ЦПУ применяют в условияхсерийного, крупносерийного и массового производства деталей простыхгеометрических форм. Этими системами оснащают токарно-револьверные,токарно-копировальные, лоботокарные, вертикально-фрезерные,копировально-фрезерные, вертикально-сверлильные, агрегатные станки,промышленные роботы (ПР) и др.
В систему ЦПУ (рис. 2) входитпрограмматор циклов, схема автоматики, исполнительное устройство и устройствообратной связи. Само устройство ЦПУ состоит из программатора циклов и схемыавтоматики. Программатор циклов состоит из блока 1 задания программы и блока 7поэтапного ее ввода. Часть программы, одновременно вводимую в системууправления называют этапом. Из блока 1 информация поступает в схему автоматики,состоящую из блока 2 управления циклом работы станка и блока 6 преобразованиясигналов контроля.
Действия программатора циклов сисполнительными органами станка и датчиком обратной связи согласует схемаавтоматики, которая усиливает и размножает команды и может выполнять рядлогических функций, в том числе реализацию стандартных циклов. Сигнал из блока1 через блок 2 поступает в исполнительное устройство, которое обеспечиваетотработку заданных программой команд: включает исполнительные элементы 3(приводы исполнительных органов станка, электромагниты, муфты и т. д.) иисполнительные органы 4 станка (суппорты, револьверные головки, столы и т. д.).
Окончание обработки контролируетдатчик 5, который через блок 6 дает команду блоку 7 на включение следующегоэтапа программы.
/>
Рис. 2. Функциональная схема системыЦПУ
В качестве примера на рис. 3, априведена система ЦПУ станком, исполнительные органы которого (продольные 1 ипоперечные 2 салазки) приводятся в движение от электродвигателей 4 и 3соответственно.
Перемещение салазок 1 ограничиваютпереключатели К.1В и К1Н, а салазок 2 — переключатели К2В и К.2Н. Величину ходасалазок задают упорами.
Широко распространенным электрическимпрограмматором является штекерная панель, она вместе с шаговым искателемсоставляет командоаппарат (рис. 3, в). Шаговый искатель состоит из контактногополя и ротора.
/>
Рис. 3. Система ЦПУ: а —кинематическая схема (1, 2— продольные и поперечные салазки соответственно; 3,4 — электродвигатели); б — обрабатываемый цикл; в — штекерная панель сэлектромагнитом шагового искателя (1 — щетка; 2, 4— горизонтальная ивертикальная шины; 3 — штекерное гнездо; 5—8— штекеры); г — схема управления.
Контактное поле представляет собойсовокупность неподвижных контактных пластин, расположенных по окружности иизолированных друг от друга. Ротор изготавливают в виде щетки сэлектромагнитным приводом. Он состоит из электромагнита и храпового механизма.При поступлении на вход электромагнита импульсного сигнала ротор поворачиваетсяна один шаг и коммутирует очередную пластину контактного поля. На штекернойпанели монтируют горизонтальные 2 и вертикальные 4 шины, соединяя ихсоответственно с пластинами шагового искателя и с обмотками реле. Количествогоризонтальных шин равно числу ходов цикла, а вертикальных шин — числу команд.В местах пересечения горизонтальных и вертикальных шин располагают штекерныегнезда 3. Они состоят из двух полуколец, одно из которых соединяют сгоризонтальной шиной, а другое — с вертикальной. При установке штекера вгнездо, соответствующие шины соединяются, и срабатывает реле. При отсутствииштекера шины разомкнуты, и реле не срабатывает. Так, для программирования цикла(см. рис. 3, а), содержащего четыре последовательных хода салазок 7 и 2 (К1В иК1Н — соответственно ход салазок 1 вперед и назад, К2В и К2Н — соответственноход салазок 2 вперед и назад; рис. 1.17, б), необходимо установить в гнездаштекерной панели штекеры 5, 6, 7 и 8 (см. рис. 3, в). От шагового искателя, привключении станка, напряжение поступает на верхнюю горизонтальную шину штекернойпанели. Срабатывает реле К2В (рис. 3, г) и подает команду «Вперед» приводупоперечных салазок. Последние перемещаются вперед до срабатывания переключателяК2В. Контакты К2В замыкаются, что вызывает срабатывание электромагнита шаговогоискателя. Ротор искателя поворачивается на один шаг, верхняя шина и реле К2Вобесточиваются и движение прекращается. Затем напряжение поступает на вторуюгоризонтальную шину: срабатывает реле К1В и подает команду «Вперед» приводупродольной подачи. Продольные салазки перемещаются справа налево досрабатывания переключателя К1В и, следовательно, шагового искателя; возникаетсигнал К2Н (поперечные салазки перемещаются в начальное положение), а затемсигнал К1Н (продольные салазки перемещаются в начальное положение). Роторшагового искателя на вспомогательном ходу возвращается в исходное положение,после этого цикл повторяется.
/>
Рис. 4. Кулачковая панель: 1 — плита;2— кулачки; 3— пазы; 4— путевые переключатели
Штекеры в отверстия панели вставляет операторнепосредственно на станке. Для избегания ошибок программирования и егоускорения на штекерную панель накладывают бумажные шаблоны, на которых всоответствии с программой пробиты отверстия, через них штекеры вводят в гнездапанели. Для многократного использования исполнительных органов в цикле числоконечных переключателей должно быть увеличено. В таких случаях для управлениядвижением по каждой координатной оси целесообразно применять кулачковую панель(рис. 4), представляющую собой плиту 1 с Т-образными пазами 3, в которыхустанавливают кулачки, 2, взаимодействующие с блоком 4 путевых переключателей.
Для задания команд существуютразличные по конструкции программаторы. Например, кулачковый командоаппаратявляется программатором механического типа с кинематическим заданием программы.Его выполняют в виде барабана 1 с приводом 2 от электродвигателя со встроеннымредуктором (рис. 5, б). Барабан периодически поворачивается на определенныйугол и фиксируется в заданном положении. На его цилиндрической поверхности,выполняющей роль панели, предусмотрены гнезда 3, в которые устанавливаютштекеры (шарики или штифты). Количество гнезд по окружности барабана равночислу этапов программы, а вдоль образующей барабана — числу программируемыхпараметров. Информация считывается блоком 4 путевых переключателей; при наличииштекера переключатель срабатывает и выдает команду. Конструктивно кулачковыйкомандоаппарат часто выполняют дисковым (рис. 5, б). На торце диска 1, имеющегодискретный привод 2, сделаны гнезда. Информацию считывает блок 3 путевыхпереключателей. Командоаппарат со сменным алюминиевым диском 3 показан на рис.4, в. На диске записывают (путем пробивки в определенных местах отверстий 4)требуемую информацию, считывание которой осуществляет фотоэлектрический прибор.Диск можно использовать многократно. Дискретный привод командоаппарата состоитиз электромагнита 1 и храпового механизма 2.
/>
Рис. 5. Схемы конструкцийкомандоаппаратов: о — барабанного типа; б — дискового типа; в — со сменнымперфорированным диском (1 — электромагнит; 2 — храповый механизм; 3 — диск)
/>
Рис. 6. Функциональная схемапрограммируемого командоаппарата: 1 — центральный процессор; 2 — постоянноезапоминающее устройство; 3 — входное устройство; 4 — сканатор; 5 — выходноеустройство; б — программная панель
Программируемые командоаппараты (ПК),построенные на базе микроэлектроники, являются универсальными системами ЦПУ.Они представляют собой управляющие логические машины последовательногодействия.
Программируемый командоаппаратсостоит из центрального процессора (управляющего устройства) 1, постоянногозапоминающего устройства 2, входного 3 и выходного 5, устройств сканатора(генератора импульсов) 4 (рис. 6).
Программную панель 6 (загрузчикпрограмм), оснащенную декадными переключателями и клавишами с обозначениемлогических элементов можно подключать к ПК. Программирование осуществляютпоследовательным нажатием клавишей. Программа записывается и запоминается вустройстве 2. В режиме работы сканатор 4 поочередно подключает к процессору 1устройства 3 и 5. В процессоре 7 согласно программе выполняются заданныелогические операции, преобразующие состояния входов в состояния выходов.
Числовое программное управление дляавтоматизированного оборудования
Термины и определения основныхпонятий в области числового программного управления металлорежущимоборудованием устанавливает ГОСТ 20523—80.
Числовое программное управлениестанком (ЧПУ) — управление обработкой заготовки на станке по управляющейпрограмме, в которой данные заданы в цифровой форме.
Устройство, выдающее управляющиевоздействия на исполнительные органы станка в соответствии с управляющейпрограммой и информацией о состоянии управляемого объекта, называют устройствомчислового программного управления (УЧПУ).
Различают аппаратное ипрограммируемое УЧПУ. В аппаратном (NC) устройстве алгоритмы работы реализуютсясхемным путем и не могут быть изменены после изготовления устройства. Этиустройства выпускают для различных групп станков: токарных («Контур-2ПТ», Н22),фрезерных («Контур-ЗП», НЗЗ), координатно-расточных («Размер-2М», ПЗЗ) и т. д.Такие УЧПУ изготовляют с вводом управляющей программы на перфоленте. Впрограммируемых устройствах (CNC) алгоритмы реализуются с помощью программ,вводимых в память устройства и могут быть изменены после изготовления устройства.Устройства УЧПУ типа CNC включает малую ЭВМ, оперативную память и внешнийинтерфейс.
Система числового программногоуправления (СЧПУ) представляет собой совокупность функционально взаимосвязанныхи взаимодействующих технических и программных средств, обеспечивающих ЧПУстанком.
Основной функцией СЧПУ являетсяуправление приводами подач станков в соответствии с заданной программой, адополнительными — смена инструмента и т. д. На рис. 7 представлена обобщеннаяструктурная схема СЧПУ. Схема работает следующим образом: устройство 1 вводапрограммы преобразовывает ее в электрические сигналы и направляет в устройство7 отработки программы, которое через устройство 8 управления приводомвоздействует на объект регулирования — привод 4 подач. Подвижную часть станка,связанную с приводом 4 подач, контролирует датчик 5, включенный в цепь главнойобратной связи.
брак токарный резание кузнечнопрессовый
/>
Рис. 7. Обобщенная структурная схемаСЧПУ: 1 — устройство ввода программы; 2 — устройство реализации дополнительныхфункций; 3 — исполнительные элементы; 4 — привод подач; 5— датчик; 6 —устройство обратной связи; 7 — устройство обработки программы; 8 — устройствоуправления приводом.
С датчика 5 через устройство 6обратной связи информация поступает в устройство 7 отработки программы. Здесьпроисходит сравнение фактического перемещения с заданным по программе длявнесения соответствующих коррективов в производимые перемещения. С устройства 1электрические сигналы также поступают в устройство 2 для реализациидополнительных функций. Устройство 2 воздействует на исполнительные элементы 3технологических команд (двигатели, электромагниты, электромагнитные муфты идр.), при этом исполнительные элементы включаются или выключаются. Достоинствостанков с ЧПУ — быстрое переналаживание без смены или перестановки механическихэлементов. Нужно только изменить вводимую в станок информацию и он начнетработать по другой программе, т. е. обрабатывать другую заготовку (деталь).Высокая универсальность станков с ЧПУ удобна в тех случаях, когда нужен быстрыйпереход на изготовление другой детали, обработка которой на обычных станкахтребует использования специальной оснастки.
Точность размеров и формы обрабатываемойдетали, а также требуемый параметр шероховатости поверхности обеспечиваютсяжесткостью и точностью станка, дискретностью и стабильностью позиционирования иввода коррекции, а также качеством СЧПУ.
Конструктивно системы ЧПУ бываютразомкнутыми, замкнутыми и самонастраивающимися; по виду управления движением —позиционными, прямоугольными, непрерывными (контурными).
Системы ЧПУ разомкнутого видаиспользуют один поток информации. Программу считывает устройство, в результатечего на выходе последнего появляются командные сигналы, которые послепреобразования направляют к механизму, осуществляющему перемещениеисполнительных органов станка (например, суппортов). Контроль соответствиядействительного перемещения заданному отсутствует.
В замкнутых СЧПУ для обратной связииспользуются два потока информации. Один поток поступает от считывающегоустройства, а второй — от устройства, измеряющего действительные перемещениясуппортов, кареток или других исполнительных органов станка.
У самонастраивающихся систем (CNC)информация, поступающая от считывающего устройства корректируется с учетомпоступающих из блока памяти сведений о результатах обработки предыдущейзаготовки. За счет этого повышается точность обработки, так как измененияусловий работы запоминаются и обобщаются в устройствах самонастройки памятистанка, а затем преобразуются в управляющий сигнал. От простых СЧПУ CNCотличается автоматической приспособляемостью процесса обработки заготовки кизменяющимся условиям обработки (по определенным критериям) для лучшегоиспользования возможностей станка и инструмента. Станки с простой СЧПУотрабатывают программу без учета действия случайных факторов, напримерприпуска, твердости обрабатываемого материала и состояния режущих кромокинструмента. CNC, в зависимости от поставленной задачи и методов ее решенияразделяют на системы регулирования какого-либо параметра (например, скоростирезания и т. д.) и системы, обеспечивающие поддержание наибольшего значенияодного или нескольких параметров.
Системы ЧПУ, обеспечивающие точнуюустановку исполнительного механизма в заданное положение, называютпозиционными. Исполнительный орган в этом случае в определеннойпоследовательности обходит заданные координаты по осям X и Y (рис. 8). При этомсначала выполняется установка (позиционирование) исполнительного органа в точкес заданными координатами, а затем — обработка. Разновидностью позиционных СЧПУявляются прямоугольные СЧПУ, в которых программируются не точки, а отдельныеотрезки, но при этом продольная и поперечная подачи разделены во времени.
Системы ЧПУ (рис. 8, 6)обеспечивающие последовательное включение продольной и поперечной подач станкапри обработке поверхности ступенчатой формы, называют прямоугольными. Эти СЧПУиспользуют в токарных, карусельных, револьверных, фрезерных и других станках.Обработку ступенчатых валов и других деталей с прямоугольными контурамивыполняют только по траекториям, параллельным направлению перемещений рабочихорганов.
Системы ЧПУ (рис. 8, в),обеспечивающие непрерывное управление рабочими органами в соответствии сзаданными законами изменения их пути и скорости перемещения для получениянеобходимого контура обработки, называют контурными. При этом инструментдвижется относительно заготовки по криволинейной траектории, которая получаетсяв результате сложения движений по двум (плоская криволинейная траектория) илитрем (пространственная криволинейная траектория) прямолинейным координатам.
/>
Рис. 8. Виды обработки прииспользовании позиционных (а), прямоугольных (б) и контурных (в) СЧПУ.
Такие СЧПУ применяют в токарных ифрезерных станках при изготовлении деталей с фасонными поверхностями. Подача Sинструмента в каждый момент обработки складывается из поперечной snon ипродольной Sпр подач. Следовательно, перемещения инструмента по различнымкоординатным осям функционально связаны друг с другом.
Подготовка управляющих программ длястанков с числовым программным управлением
Подготовка управляющих программ (УП)обработки заготовки на станке с ЧПУ предусматривает нанесение напрограммоноситель необходимых команд, которые могут быть автоматическипрочитаны и выполнены системой управления станка.
Предварительно собирают иупорядочивают информацию. Геометрическую информацию (размеры элементов детали,координаты отверстий, радиус дуги окружности обрабатываемого контура и др.)получают из чертежа детали. Технологическую информацию, индивидуальную длякаждого технологического перехода (например, вид инструмента, частоту вращения,подачу и др.), формируют, пользуясь справочниками и инструкциями. На основегеометрической и технологической информации по каждому переходу составляют УП.
Существуют следующие методыподготовки УП: ручное программирование, при котором сбор, упорядочениеинформации и нанесение ее на программоноситель осуществляеттехнолог-программист; машинное программирование, при котором такие работы, каккодирование информации, определение перемещений инструмента, выбор режимоврезания, оптимальной последовательности выполнения переходов, выполняет ЭВМ;машинное программирование непосредственно у станка, оснащенногомикропроцессорным УЧПУ.
Методы кодирования УП, видпрограммоносителя и плотность записи на нем, способы считывания информации с УПявляются основными показателями систем ЧПУ и зависят в основном от егоэлементной базы.
Код — условное обозначение цифр,чисел и букв, используемых для составления программы, нанесение ее напрограммоноситель и прочтения СЧПУ. Различают понятия «цифра» (0, 1, 2,..., 9)и «число», которое является последовательностью цифр с учетом их разрядности.Счислением называют совокупность приемов, наименования и записи чисел.
Для построения системы счисления вкачестве основания можно использовать любое целое число В≥ 1, т. е.
Z=ZiBn-1+ ZjBn-2+ZkBn-3 +… + ZpBn-n,
где Z — кодируемое число; Zi, Zj Zk,Zp — цифры, из которых составлено число; п — разряд цифры; В>1 — основаниесчисления.
В системах ЧПУ применяют и единичный(унитарный) код, в котором любое число выражается количеством 1. Например,числа 1, 2, 3, ..., 9, 10 записывают в унитарном коде следующим образом: 1; 11;111; ...; 111111111; 111111111111.
Число в десятичной системе счисленияпредставляют как сумму произведений цифр (0, 1, 2, ..., 9), умноженное на 10n,где п — разряд этой цифры. В этой системе основание В= 10. Например, число1465,4 записывают следующим образом:
1465,4 = 1 • 103 + 4 • 102 + 6 • 101+ 5 • 10° + 4 • 10-1.
Такой вид записи, имеет большуюнаглядность при кодировании, но вызывает существенные трудности при реализацииего в схемах вычислительной техники. Считывающее устройство не может в однойстроке различать десять возможных цифр, поэтому каждый разряд цифр должен иметьдесять строк с разделением от 0 до 9, т. е. для 5-разрядного числа нужно 50строк.
В двоичной системе счисленияоснование В = 2. При этом цифры (0, 1, 2, ..., 9) изображают как 4-разрядныедвоичные числа (табл. 1.).
Записи всех цифр от 0 до 9 придвоичной системе счисления выполняют на четыре дорожки, а не 10, как придесятичной системе. Однако при переходе к числам, которые имеют несколькодесятичных разрядов, чтение их в двоичной системе практически невозможно, таккак необходимо делать довольно длительные вычисления. Например, число 7943,95 вдвоичном коде будет иметь следующий вид: 7943,95 = 0111 1001 0100 0011 10010101.
Двоичную систему счисления дляизображения чисел в управляющей программе используют при реализации в схемах ина перфоленте. Поскольку в этой системе для изображения любых чисел применяютвсего две цифры 0 и 1, то при построении блоков вычислительной техники можноиспользовать элементы, имеющие два устойчивых состояния (например, наличие илиотсутствие напряжения в цепи и т. д.).
Для станков с ЧПУ запись программыосуществляют на программоносителях: перфолентах, перфокартах, магнитных лентах.
Единые для всех видов станков правилакодирования информации УП на носителе данных регламентированы Международнымстандартом ИСО. Управляющую программу записывают в виде последовательныхкадров. Перед кодированием информации выполняют условную запись кадра,используя для этого буквенные, графические и цифровые символы, приведенные в.
При записи кадров под словомпрограммы подразумевают последовательность символов, рассматриваемых вопределенной связи как единое целое. Оно состоит из адреса, обозначенногобуквой, и числа, отображающего или величину перемещения, или скорость подачи,либо код какой-то другой функции. Например, слово Y+ 013345 означает следующее:перемещение суппорта станка в положительном направлении оси У на величину 13345 дискрет (импульсов), что при дискретности 0,01 мм/имп означает перемещениена 133,45 мм. Часть слова управляющей программы, определяющая назначениеследующих за ним данных, содержащихся в этом слове называют адресом. Фразусоставляют несколько слов, описывающих обработку определенного участказаготовки. Она содержит информацию о геометрических и технологическихпараметрах, необходимых для обработки определенного участка или для выполнениявспомогательных функций (начало программы, подвод инструмента и т. д.). Впрограмме последовательность фраз определяет последовательность обработкиотдельных участков заготовки (детали). Программа может быть записана двумяспособами: с фразами постоянной и переменной длины. Фразы постоянной длиныназывают кадрами. Последовательность слов, расположенных в определенном порядкеи несущих информацию о технологической операции называют кадром программы.Каждому слову при записи программы кадрами отведено определенное число строк.
Записи фразами с переменной длиноймогут выполняться тремя способами: адресным, табуляционным и универсальным. Призаписи адресным способом каждое слово начинается с буквы, которая указываетназначение последующей числовой информации. При этом длина фраз оказываетсяпеременной; одну фразу от другой отделяют буквой Н (знак окончания фразы). Еслиприменяют табуляционный способ записи, то все слова фразы следуют друг задругом в определенной последовательности, их разделяют буквой Я (знак табуляции,условно обозначаемый TAB). В универсальном способе записи используют отдельныеэлементы адресного и табуляционного способов.
Условная запись формата УПпоказывает, как следует формировать его при конкретном программировании дляданного станка.
В руководстве к станку с ЧПУ приводятследующие сведения: перечень и назначение всех реализуемых подготовительных ивспомогательных функций; таблицы кодов скоростей подач и главного движения;таблицы кодовых номеров позиций инструмента; перечень номеров корректоров суказанием их назначения и особенностей применения; пределы размерныхперемещений по всем осям координат; перечень всех воспринимаемых и реализуемыхсимволов кодового набора; перечень и кодовые номера всех подпрограмм,хранящихся в памяти УЧПУ.
7. Охрана труда при выполнениитокарных работ
1. При подготовкестанка к работе дополнительно проверьте:
ü надежность крепления патрона илипланшайбы от само откручивания и срыва со шпинделя при работе, особенно приизменении частоты или направления вращения шпинделя;
ü надежность закрепления резцедержателязадней бабки и пиноли задней бабки в заданных положениях;
ü исправность и надежность крепленияограждения зоны резания, ходовых валиков.
2. Устанавливайтеправильно заточенные и исправные резцы(без трещин, надломов, с прочнымкреплением пластин твердого сплава, быстрорежущей стали и т.п.).
3. Устанавливайтерезцы так, чтобы вылет их был минимальным. Крепите резцы не менее, чем двумяболтами резцедержателя. Резец должен устанавливаться режущей кромкой по осивращения обрабатываемой детали, для чего применяйте специальные подкладки,равные или большие по длине и ширине опорной поверхности резца. Неустанавливайте под резец больше трех подкладок.
4. Следите заисправностью инструмента, своевременно заменяйте затупившийся инструмент.Производите смену инструмента в задней бабке или револьверной головке послеостановки станка и отвода задней бабки или револьверной головки отобрабатываемого изделия. Не оставляйте в револьверной головке инструмент, неприменяемый при обработке данной детали. Остерегайтесь удара режущиминструментом при повороте револьверной головки или резцедержателя.
5. Очистите от маслаи грязи посадочные поверхности инструмента, пиноли и револьверной головки передкреплением инструмента в пиноли задней бабки и гнездах револьверной головки.
6. Не устанавливайтеинструмент с поврежденным хвостовиком.
7. Захватывайтедеталь кулачками на возможно большую длину при закреплении детали в кулачковомпатроне или планшайбе.
8. Проверьтенадежность крепления кулачков в гнездах патрона или планшайбы при установкедетали максимального диаметра.
9. Пользуйтесьмолотком, а не случайными предметами при выверке детали, используйте при этомзащитные очки.
10. Немедленноснимите ключ с патрона или планшайбы после закрепления (снятия) детали.
11. При обработкерезанием заготовок, выходящих за пределы оборудования, должны быть остановленыпереносные ограждения.
12. Работайте сограждением зажимных патронов универсальных токарных и токарно-револьверныхстанков.
13. Закрепляйте иподавайте рукой в шпиндель обрабатываемый пруток только при выключенном главномприводе станка.
14. Протирайте отмасла и грязи патрон или планшайбу перед установкой на станок и перед снятиемсо станка.
15. Производитеустановку (снятие) патрона или планшайбы ручным навинчиванием (свинчиванием)патрона или планшайбы на шпиндель.
16. Не свинчивайтепатрон или планшайбу внезапным быстрым торможением и реверсированием шпинделя.Свинчивание ударами кулачков о подставку допускается только при ручном вращениишпинделя или патрона
17. При закрепленииобрабатываемого изделия в центрах:
ü проверьте исправность центров,соответствие их размеров размерам центровых отверстий обрабатываемого изделия,а также правильность его установки в шпиндель станка и пиноль задней бабки;
ü смажьте центр задней бабки воизбежание его заедания;
ü протрите центровые отверстияобрабатываемого изделия;
ü закрепите надежно заднюю бабку внужном положении;
ü установив обрабатываемое изделие,подожмите его центром задней бабки так, чтобы деталь могла вращаться в центрахбез особого усилия, и закрепите пиноль, не допуская при этом ее большоговылета;
ü проверьте надежность закреплениязадней бабки и пиноли в заданном положении после установки обрабатываемогоизделия на станок.
18. Располагайтеобрабатываемую поверхность как можно ближе к опорному и зажимномуприспособлению.
19. В кулачковомпатроне без подпора центром задней бабки можно закреплять только короткие(длиной не более двух диаметров) уравновешенные детали. В других случаяхследует пользоваться для подпора детали центром задней бабки.
20. Не стойте налинии отлета стружки, находитесь во время работы с правой стороны суппорта.Устанавливайте сплошные или сетчатые экраны или щиты для защиты соседнихрабочих мест и проходов от отлетающей стружки.
21. Во избежаниетравм из–за поломки инструмента или вырыва детали, необходимо соблюдатьследующий порядок пуска и остановки станка:
ü при пуске станка сначала включитевращение шпинделя, плавно без удара подведите инструмент к обрабатываемому изделию,затем включите подачу;
ü перед остановкой станка выключитеподачу, отведите режущий инструмент от детали, а затем выключите вращениешпинделя.
22. Не производитеработы в рукавицах или перчатках при вращающемся шпинделе.
23. Соблюдайтеследующие правила при полировке, опиловке, зачистке, шлифовке обрабатываемойдетали на станке с ручным инструментом или наждачной шкуркой:
ü отведите на безопасное расстояние отобрабатываемой детали суппорт, револьверную головку и заднюю бабку, если онасвободна;
ü встаньте лицом к патрону, держитеручку напильника левой рукой, а правой поддерживайте его конец, располагайтесь,так, чтобы напильник был от Вас с левой стороны, а не против груди или живота;
ü не используйте сильно истертую илинадорванную шкурку при шлифовке и полировке детали.
24. Не удаляйтестружку из растачиваемого отверстия рукой и не выдувайте ртом. Для удалениястружки из растачиваемого отверстия пользуйтесь крючком, магнитнымприспособлением и т.п.
25. Использоватьсжатый воздух для удаления стружки при растачивании отверстий допускаетсятолько в соответствии с технологической документацией.
26. В технологическойдокументации должны быть указаны приспособления, используемые для подводасжатого воздуха.
27. Перед началомработы проверьте систему подвода воздуха:
ü наличие и состояние кожухов –глушителей;
ü отсутствие повреждений воздушныхшлангов;
ü надежность подсоединения шлангов ксистеме подвода сжатого воздуха.
28. Во время работы:
ü применяйте защитные очки ипротивошумовые вкладыши «Беруши» или наушники;
ü включайте сжатый воздух только приврезании резца в обрабатываемое изделие;
ü не включайте сжатый воздух принеработающем приводе станка.
29. Отключите сжатыйвоздух рукояткой приспособления и закройте вентиль ввода.
Литература
1. Блюмберг В.А.,Зазерский Е.И. Справочник токаря. – Л.: Машиностроение. 2000. – 405с.
2. Ганенко А.П.оформление текстовых и графических материалов при подготовке дипломныхпроектов, курсовых и письменных экзаменационных работ (требование ЕСДК).Учебное пособие/А.П. Ганенко, Ю.В. Милованов. – М.: ИРПО: изд. центр «Академия»2004. – 352с.
3. Инструкциипредприятия по охране труда, технологии выполнения работ.
4. Фещенко В.Н.,Махмутов Р.Х. Токарная обработка.: Учеб. для проф. учеб. заведений. – 3 изд.испр. М. Высшая школа; Изд. центр «Академия».: 2004. – 303с.
5. Черпаков Б.И.Технологическая оснастка.: Учеб. для сред. образования/Б.И. Черпаков. – М.:«Академия». 2004. – 288с.