Одним из главных направлений автоматизации процессов механической обработки заготовок мелкосерийного и серийного машиностроения является применение станков с числовым программным управлением.
Станки с ЧПУ обладают гибкостью и универсальностью, присущей универсальным станкам, точностью и производительностью, присущей станкам - автоматам.
Под числовым программным управлением понимают управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе, в которой данные приведены в числовой форме. Управляющая программа представляет собой совокупность команд на языке программирования. Принципиальной отличительной особенностью станков с ЧПУ является отсутствие у них физических носителей выдерживаемых размеров (упоров, кулачков, копиров). Движение инструмента задается последовательностью положений в числовой форме на программоносителе.
Особенности технологической подготовки производства при применении станков с ЧПУ
Технологическая подготовка производства предусматривает комплекс работ, дающих возможность приступить к изготовлению нового изделия в заданном объеме. Особенности технологической подготовки производства при использовании станков с ЧПУ вытекают из того, что значительная часть работы из сферы непосредственного производства переносится в область его технологической подготовки. Действия рабочего заменяются обработкой по управляющей программе.
В связи с этим все особенности перехода с универсальных станков на станки с чпу можно разделить на две группы. Во-первых, технологическая подготовка производства при использовании станков с ЧПУ включает решение ряда новых задач, которых не было при подготовке производства на базе станков с ручным управлением.
Создается новый вид технологической документации - управляющая программа, в которой траектория движения инструмента, скорости его перемещения записываются в числовой форме на специальном программоносителе.
Во-вторых, возрастает сложность технологических задач и трудоемкость проектирования технологического процесса.
- Необходима детальная разработка переходной технологии. Устанавливается не только траектория движения инструмента при резании, но и исходное положение, траектория при отходе, врезании, отводе и т.п.
- Требуется высокая квалификация технолога, а требования к квалификации операторов снижаются. Технолог должен обладать не только знаниями технологии, но и вычислительной техники, то есть требуется новая специальность – технолог-программист.
- Необходима точная увязка траектории автоматического движения инструмента с системой координат станка, исходной точкой и положением заготовки. Это требует пересчёта размеров деталей от какой-то одной точки вне детали, называемой «нулевой», то есть на станке выбирается точка, от которой считается начало движений инструмента. Обычно нулевую точку совмещают с базовой точкой узла, несущего заготовку так, чтобы все перемещения отсчитывались в положительных координатах.
В общем виде технологическая подготовка производства при использовании станков с ЧПУ включает следующие этапы.
- Выбор номенклатуры деталей, подлежащих изготовлению на станках с ЧПУ, и анализ технологичности их конструкций.
- Разработка технологического процесса.
- Расчет управляющей программы, который включает: графическое построение и расчет траектории движения инструмента по опорным точкам; кодирование программы обработки; запись на программоносителе.
Контроль управляющей программы с помощью специальных средств (координатографы) и внесение необходимых исправлений.
Пробная обработка детали на станке с ЧПУ.
Контроль обработанной детали и внесение исправлений в программу или технологический процесс.
Обработка партии деталей.
Задачи, решаемые при технологической подготовке производства
Технологическая подготовка производства совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих готовность предприятия к выпуску изделий требуемого качества при установленных сроках, объеме выпуска и затратах.
Структурная схема технологической подготовки производства при использовании станков с ЧПУ показана на рис. 1. Цикл такой подготовки охватывает все этапы от выдачи задания на новое изделие до передачи в производство технологической документации и оснастки.
Рис. 1. Структурная схема технологической подготовки производства при использовании станков с ЧПУ
Планово-экономический отдел (ПЭО) предприятия выдает задание отделу главного технолога (ОГТ) на освоение нового изделия, которое включает в себя комплект рабочих чертежей изделия, годовую программу выпуска, партии запуска и срок начала серийного выпуска.
В ОГТ отрабатывают изделие на технологичность, после чего в отделе главного конструктора (ОГК) корректируют чертежи, а в бюро технологической подготовки производства (БТП) разрабатывают маршрутную технологию.
При разработке маршрутной технологии, являющейся одним из основных этапов технологической подготовки производства, учитывают годовую программу выпуска изделий, имеющейся на заводе парк металлорежущего оборудования, техническую оснащенность предприятия и его организационную структуру.
При разработке маршрутной технологии выдают задания на литье, специальный режущий и вспомогательный инструмент, приспособления.
При этом особое внимание уделяют назначению базовых поверхностей и выбору схемы установки детали на столе станка. При отработке детали на технологичность предусматривают возможность изготовления детали за наименьшее число установок в целях сокращения цикла обработки, объема ручных вспомогательных операций и, как следствие, снижения общей трудоемкости обработки.
В ОГТ разрабатывают техническую документацию на приспособления, специальный инструмент и литейную оснастку, после чего технологическую документацию передают в (БТП), а рабочие чертежи - на производственный участок, где изготавливают оснастку. На основании маршрутной технологии и документации на приспособления, инструмент и заготовку в БТП разрабатывают операционную технологию, где подробно расписывают все рабочие ходы, прорабатывают карты наладки инструмента с указанием цикла обработки и режимов резания. Особенно подробно операционную технологию разрабатывают при запуске серийных и массовых изделий, изготовляемых на специализированных агрегатных станках, а также на станках с ЧПУ, если управляющие программы (VII) для них разрабатывают вручную. При использовании автоматизированной системы подготовки VII, в которой заложены технологические циклы обработки отдельных элементов детали, объем разработки операционной технологии резко уменьшается. В случае развитой системы таких циклов операционная технология может быть сведена к маршрутной.
При разработке УП технологические команды, описанные в операционной технологии, переводят на машинный язык. Ранее, программоносителем являлась восьмидорожечная перфолента, где команды на перемещения рабочих органов станка записывались в коде ISO-7 bit (см. Программы для перфокарт, перфолент и магнитных лент станков ЧПУ).
Затем проверяют УП, изготовляют опытную деталь, после чего корректируют УП. К этому моменту должны быть изготовлены и собраны приспособления и инструмент, а также подготовлено литье. Во время проверки УП и изготовления опытной детали вносят соответствующие коррективы в технологическую документацию и УП.
Окончательно технологическая документация изготовления деталей оформляется только после обработки опытной детали и тщательного контроля точности изготовления всех ее элементов и их взаимного расположения. По откорректированной технической документации изготовляют опытную партию деталей, которую сдают отделу технического контроля (ОТК) завода. После приемки опытной партии ОТК всю техническую документацию (операционную технологию, карты наладки инструмента и приспособлений, УП, распечатки и т. д.) передают в производство.
