Как известно, в каждой плоскости корпусной детали может быть расположено по несколько групп одинаковых отверстий. Одинаковые группы отверстий имеются также в разных стенках детали (рис. 1). Обработка этих отверстий на обрабатывающем центре возможна по следующим различным вариантам, отличающимся последовательностью работы инструментов и трудоемкостью операций.
Первый вариант обработки отверстий осуществляется полностью по всем переходам, обеспечивающим требуемый класс точности или форму. Все переходы выполняются при одном позиционировании детали относительно шпинделя обрабатывающего центра. При завершении процесса обработки одного отверстия осуществляется перемещение детали для обработки второго отверстия и т. д. При завершении обработки всех отверстий, расположенных с одной стороны детали, происходит ее поворот для обработки отверстий, расположенных в другой стороне.
Рис. 1. Расположение отверстий по группам
Второй вариант обработки отверстий, при котором одним инструментом осуществляется последовательная обработка каждого из одинаковых отверстий группы, расположенных в одной стороне детали. После обработки одним инструментом всех отверстий группы производится его замена и аналогично обрабатываются все отверстия этой же группы по второму переходу, затем по третьему и т. д. до полного завершения обработки этих отверстий по всем переходам. Далее в аналогичной последовательности обрабатываются все отверстия второй группы, затем третьей и т. д. При завершении обработки всех отверстий, расположенных с одной стороны детали, происходит ее поворот для аналогичной обработки отверстий, расположенных в другой стороне.
При третьем варианте обработки отверстий одним инструментом осуществляется последовательная обработка каждого из одинаковых отверстий группы, расположенных в различных плоскостях детали. Вначале этим инструментом обрабатываются все отверстия группы, расположенные в одной стороне, затем поворачивается стол с деталью и тем же инструментом обрабатываются отверстия той же группы в другой плоскости и т. д. После завершения обработки одинаковых отверстий во всех плоскостях детали по первому переходу происходит замена инструмента и весь цикл повторяется для второго и последующих переходов. По окончании обработки всех отверстий одной группы в аналогичной последовательности обрабатываются все отверстия второй группы, затем третьей и т. д.
В четвертом варианте обработки отверстий, инструментом по первому переходу осуществляется последовательная обработка каждого из одинаковых отверстий группы, расположенных в одной стороне детали. Затем другим инструментом по первому переходу осуществляется последовательная обработка каждого из одинаковых отверстий второй группы, расположенных в той же стороне детали. После выполнения над всеми группами отверстий, лежащих в одной стороне детали, первого перехода, в той же последовательности происходит процесс обработки отверстия по второму, третьему и т. д. переходам. При завершении обработки всех отверстий, расположенных с одной стороны детали, происходит ее поворот для аналогичной обработки отверстий, расположенных в другой стороне.
В пятом варианте одним инструментом по первому переходу осуществляется последовательная обработка каждого из одинаковых отверстий группы, расположенных в различных сторонах детали. Затем другим инструментом по первому переходу осуществляется последовательная обработка каждого из одинаковых отверстий второй группы, расположенных во всех сторонах детали. После выполнения над всеми группами отверстий детали первого перехода, в той же последовательности обрабатываются группы отверстий по второму переходу, затем третьему и т. д. до полного завершения обработки отверстий на обрабатывающем центре.
Приведенные варианты последовательности обработки отверстий и поверхностей детали не исчерпывают всех возможных вариантов и их комбинаций, но охватывают большинство из их сочетаний. Указанные выше варианты последовательности обработки отличаются количеством смен инструментов, смен режимов резания, числом поворотов и наклонов стола, числом наборов координат, характером и последовательностью смен программы, ее сложностью и т. д. Изменение последовательности обработки вызывает изменение числа включений и срабатываний отдельных элементов и механизмов станка, а следовательно, регламентирует его производительность, точность и надежность работы.
Трудоемкость процесса обработки отверстий по различным вариантам может быть определена согласно следующим соображениям:
- время, затрачиваемое на смену инструмента;
- время, затрачиваемое на перемещение стола с деталью в следующую координату;
- время, затрачиваемое на изменение режимов резания;
- время, затрачиваемое на поворот стола с деталью.
Каждый из названых элементов времени расходуется на осуществление определенных, указанных ниже, действий, необходимых для обработки деталей на обрабатывающих центрах.
Время, затрачиваемое на смену инструмента, включает следующие действия:
- перемещение магазина с инструментами;
- поиск необходимого инструмента по коду инструмента или гнезда в магазине;
- остановка магазина в положении смены необходимого инструмента;
- захват манипулятором инструмента, подлежащего установке в шпиндель;
- извлечение инструмента из магазина и транспортирование его в промежуточное положение;
- захват манипулятором инструмента, находящегося в шпинделе;
- выключение механизма зажима инструмента, находящегося в шпинделе;
- извлечение манипулятором инструмента из шпинделя;
- поиск гнезда в магазине для установки инструмента, извлеченного из шпинделя;
- перестановка инструмента из манипулятора в шпиндель, а инструмента, извлеченного из шпинделя, в гнездо магазина;
- включение механизма зажима инструмента в шпинделе;
- возврат манипулятора в исходное положение.
Во многих конструкциях обрабатывающих центров элементы времени, затрачиваемого на осуществление действий 1, 2, 3, 4, 5, 9 и 12, перекрываются машинным временем и в расчет трудоемкости обработки не включаются.
Время затрачиваемое на перемещение стола с деталью в следующую координату, включает следующие действия по исполнению цикла по каждой координате:
- отжатие подвижного узла по данной координате;
- включение привода перемещения подвижного узла (например, стола с деталью, шпинделя с инструментом и т. д.);
- ускоренное перемещение подвижного узла в соответствии со знаком, указанным в программе;
- включение замедленного перемещения при подходе к заданной координате;
- перемещение на замедленной скорости;
- включение второй замедленной скорости при подходе к заданной координате;
- перемещение на второй замедленной скорости;
- выключение механизма привода по данной координате;
- зажатие подвижного узла.
Время, затрачиваемое на изменение режимов резания, включает следующие действия. 1 вариант - смена чисел оборотов:
- включение привода вариатора;
- включение электромагнитных муфт для выбора диапазона работы вариатора;
- перемещение дисков вариатора;
- набор чисел оборотов и его сравнение с требуемым;
- остановка вариатора и привода перемещения его дисков.
2 вариант - смена подачи:
- включение команды привода подачи;
- срабатывание тиристорного привода;
- включение привода настройкой числа оборотов двигателя постоянного тока соответственно величине подачи.
Время, затрачиваемое на изменение режимов резания, обычно перекрывается временем замены инструмента и отдельно не учитывается.
Время, затрачиваемое на поворот стола с деталью, включает следующие действия:
- отжатие поворотной части стола;
- включение двигателя поворота стола;
- срабатывание двигателя поворота стола в соответствии с направлением, указанным в программе;
- ускоренный поворот стола с деталью;
- включение замедленного перемещения при подходе к заданной координате;
- замедленный поворот стола с деталью;
- включение второй замедленной скорости при подходе к координате;
- поворот стола с деталью на второй замедленной скорости;
- выключение привода поворота;
- выключение механизма зажима и крепление поворотной части стола.
Время обработки на обрабатывающих центрах складывается из времени, затрачиваемого на установку и снятие детали, суммы машинного времени обработки всех поверхностей, времени, затрачиваемого на подвод, вывод и отвод инструментов, времени, затрачиваемого на смену инструментов, времени, затрачиваемого на перемещение стола с деталью в требуемую координату, и времени, расходуемого на поворот стола с деталью для обработки поверхностей, расположенных с других сторон. Время, затрачиваемое на установку и снятие детали, машинное время и непосредственно связанное с ним время, затрачиваемое на подвод и отвод инструмента, во всех вариантах остаются одинаковыми, так как охватывают обработку одних и тех же отверстий по тем же переходам с соответствующими им режимами резания. Поэтому при оценке вариантов сопоставляются затраты времени на выполнение несовмещенных вспомогательных перемещений.
При обработке детали на обрабатывающих центрах технолог должен составить схему последовательности выполнения переходов и наметить вспомогательные элементы цикла, связанные с этими переходами. Они должны быть осуществлены соответствующим заданием программы.
Анализ работы обрабатывающих центров с ЧПУ показывает, что смена инструмента является более сложным элементом цикла работы станка, чем позиционирование стола и салазок. Поэтому, исходя из эксплуатационных условий работы станка, желательно осуществлять меньше смен инструментов и поворотов стола с деталью.
