Базирование деталей на фрезерных станках - это придание будущему изделию требуемого положения относительно выбранной координатной системы на оборудовании фрезерного типа. Необходимое местоположение достигается при помощи закрепления заготовки на столе станка и других установочных приборах. После этапа закрепления будущая деталь принимает устойчивое положение в трехмерном пространстве, в результате чего она не сможет перемещаться в выбранной координатной системе. Базирование детали осуществляется для повышения точности при фрезеровании.
Традиционно в технологии машиностроения операции механической обработки и контроля точности рассматриваются как два независимых процесса, выполняемых на разном оборудовании, а порой и в разных цехах. Сложность конструкции, возрастающие требования к качеству и точности деталей, а также широкое внедрение концепций цифрового производства на предприятиях требуют более эффективного использования трехмерных математических моделей деталей. В частности применять их не только для подготовки, верификации (проверки) управляющих программ и сравнения с обработанной деталью, но и в целях интеграции операций механической обработки и контроля точности непосредственно на станке. Эти инновационные высокотехнологичные методы получили название «адаптивная механическая обработка».
Особенности базирования крупных деталей
Основное направление использование методов адаптивной механической обработки связано с незнанием точного положения заготовки на станке. Как правило, установка и базирование крупногабаритных деталей на фрезерных станках достаточно сложный и трудоемкий процесс. Отчасти эта проблема может быть решена использованием специальной технологической оснастки, но ее применение не всегда возможна, заготовка может не иметь выраженных технологических баз.
Не меньше трудностей вызывает базирование деталей среднего и малого размера, изготавливаемых из литейных заготовок. Размеры и качество баз в этом случаи не всегда обеспечивают повторяемость привязки, т.е. установив нулевую точку на одной заготовки на второй не получим должной точности и деталь пойдет в брак.
Виртуальный принцип базирования деталей
Кроме того, адаптивная механообработка позволяет не только повысить качество и снизить потери от брака, но и уменьшить номенклатуру технологической оснастки. На рис. 1 представлена деталь «кронштейн» из стали 30ХГСА, устанавливаемая на магнитный стол станка. Таким образом, деталь лишена трех степеней свободы. Возникает сложность в определении положения рассматриваемой детали в плоскости XY. Преодоления этой трудности возможно использованием одного из методов адаптивной механической обработки, который получил название «виртуальное базирование деталей». Разработка управляющих программ на станок с ЧПУ ведется с применением точных трехмерных математических моделей деталей, причем инженер-программист сам выбирает ноль детали (руководствуясь определенными к ним требованиями), положение которого в последствие должно быть совмещено с нолем станка. Т.е. ноль детали привязан к рабочей системе координат, задающей положение заготовки на столе обрабатывающего центра относительно ноля станка.
На рис. 1 представлено теоретическое положение заготовки (максимальный габарит вдоль оси Y) и реальное, полученное установкой на магнитный стол. На практике оказывается, что теоретическая система координат детали XYZ повернута вокруг оси Z на некоторый угол δ – СКД X1Y1Z. Оператору станка с ЧПУ необходимо добиться минимального значение угла δ, т.е. совместить X1Y1Z с XYZ. Но с точки зрения математики готовую ЧПУ-программу можно без потери точности пересчитать (выполнить поворот) в любой другой пользовательской системе координат, расположенной произвольным образом относительно теоретической. Причем для этого ненужно использовать САМ-систему или вручную вносить изменения в код управляющей программы.
Виртуальное базирование и OMW-измерения
На первом этапе определяется пространственная ориентация детали с помощью датчика касания и программного обеспечения станка (или дополнительного инспекционного оборудования). Измерения выполняются по ключевым точкам, минимально необходимым для вычисления расположения заготовки. Действие выполняются до начала процесса обработки. Зная точное расположение заготовки на данном установе, можно выполнить поворот системы координат на угол δ (рис. 1), т.е. адаптировать управляющую программу под конкретное положение. Таким образом, основная суть виртуального базирования детали на фрезерных станках заключается в том, что не заготовка закрепляется в теоретически заданном положении, а управляющая программа механической обработки пересчитывается под текущее положение заготовки.
Применение OMW-измерений и виртуального базирования в технологии изготовления деталей позволяет не только сократить время на наладку, но и использовать универсальные крепежные приспособления для большой номенклатуры изделий.
Рис. 1. Пример виртуального базирования детали на фрезерном станке с чпу
