CC BY
43
КОРНЕЕВ Сергей Александрович, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Сопротивление материалов» Омского государственного технического университета,
КРУПНИКОВ Иван Владимирович, кандидат технических наук, главный инженер ОАО «Сибиефте-транспроект», г. Омск.
ПОЛЯКОВ Сергей Николаевич, кандидат технических «ыук, доцент кафедры «Транспорт и хранение нефти и газа, стандартизация и сертификация»
Омского государственного технического университета.
ШАЛАЙ Виктор Владимирович, доктортехнических наук, профессор, заведующий кафедрой «Транспорт и хранение нефти и газа, стандартизация и сертифи-нация», ректор Омского государственного технического университета.
Адрес дли переписки: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11
Статья поступили и редакцию 30.06.2009 г.
Ф С. А, Корнеев, И. В. Крупников, С. Н. Ноликом, К. Н. Шаллн
УДК 42-51 Л. О. ШТРИПЛИНГ м. г. ПОПОВ
Омский государственный институт сервиса
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОЖНЫХ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ, ПРИ ПЯТИОСЕВОЙ ОБРАБОТКЕ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ КОНТАКТНОГО ДАТЧИКА
Рассмотрены недостатки существующих способов контроля и изготовления сложных корпусных деталей. На примере современного обрабатывающего центра представлена возможность совмещения его обрабатывающих и измерительных функций, что позволит сократить время проверки детали и повысить её качество. Даны рекомендации по совершенствованию автоматизированной системы производства, повышающие эффективность её работы.
Ключевые слова: ЧПУ, измерения, контактный датчик, корпусные изделия.
Современные агрегаты в авиационной отрасли машиностроения с каждым годом все более усложняются, добавляются новые элементы, схемы подключения и г д. Помимо этого растут требования по точ ности изготовления изделий, появляется нее больше сложных корпусных изделий с микронными допусками на расположение координат отверстий и опорных баз.
Для успешного изготовления любого изделия производителю необходимо решить следующие задачи (рис.1). Оснонные принципы работы, способствующие решению данных задач:
/ Изготовление - производство изделия с минимальным количеством технологических переустановок и наименьшим количес твом перемен базовых поверхностей.
2. Контролі, — получение реальных размеров обработанного изделия с указанием всех отклонений.
3 Коррекция оглодка инструмента и программы в соответствии с результа тами проверки.
До сих пор на нашем производстве данные задачи решались - технологом, контролером, программистом и наладчиком. Большое количество мерительного инструмента и сложность подобных изделий в значи-
тельной степени увеличивают риск возникновения брака на одном из этапов. Таким образом, решение всех этих задач подвержено влиянию человеческого фактора.
Изобретение контактного датчика (рис. 2) в начале 70-х годов прошлого столетия привело к настоящему прорыву в области разработки координатно-измерительных машин (КИМ) как промышленной) стандарта д\я ЗГ) измерений, также появилась возможность применения контактных измерений на обрабатывающих станках.
Подобные датчики широко применяются с большинством современных систем ЧПУ (числовым программным управлением). Контактные датчики, установленные на станках с ЧПУ, имеют следующую області, применения (1):
/. Наладка инструмента. Процедура ручной наладки инструмента и ввода поправок на его размеры в ручном режиме занимает много времени и сильно подвержена влиянию человеческого фактора, в то время как датчики для наладки инструмента легко устанавливаются па обрабатывающие центры и токарные станки с ЧПУ и позволяют автоматизирован» наладку инструмента.
1 Илотовленис
2 Контроль
3 Коррекция
Рис. I. Основные задачи, решаемые производителем при изготовлении изделия
Рис. 2. Контактный датчик ДЛЯ станков с ЧГ1У и приёмник сигналов датчика
2. Установка заготовки. Контактные измерения позволяют отказаться от использования дорогостоящих зажимных приспособлений и длительной процедури выставления заготовки относительно осей станки вручную с помощью циферблатных индикаторов.
3. Измерение детали Датчики, устанавливаемые в шпиндель и револьверную головку, могут применяться и для измерения размеров заготовки в процессе ее обработки и для контроля первой детали при переходе на новую партию деталей — успешное использование ручных измерительных приспособлений зависит от навыков оператора, а перенос детали со станка на КИМ не всегда целесообразен.
Наибольшую ценность такие да ники имеют при изготовлении сложных корпусов, так как позволяют произвести все перечисленные выше действия, не снимая детали со станка.
Характерным примером использования такого контактного датчика является изготовление пар тии корпусов (рис 3). Донный корпус был изготовлен на вертикальном пя тиосевом обрабатывающем центре предприятия ЛК «ОмскАгрегат». Особенностью изготовления являлось то, что корпус был полностью обработан повеем механическим операциям за один установ но станке (не учні ывая операции подготовки Пазы и разгрузки перед старением, обработка шла с 5 сторон, одна являлось базовой), а также применением для измерения правильности и точности выполнения координат, контактного датчика «Непі$Ьаж» (рис. 2) с последующим выводом результатов в электронном видр. Применение « КешБИачу» сократило время проверки изделия, а также количество необходимого мерительного инструмента. Использование «ІІепі$Ьаш»Али проверки часгидлиинопых и диаметральных размеров, позволило сократить на 20 - 40 минут время ручного контроля летали, а также избежать на поверхности алюминиевой детали возмож ные забои от контакта с ручным мерительным ннст-
Рис. 3. Корпус регулятора
румс1гтом Измерение детали непосредственно па станке позволило без дополни тельной её установки и выверки исправлять дефект! л, связанные с износом инструмента (мелкие размеры отверстий, поверхностей). Однако при обработке алюминия износ инструмента минимален, что не позволяет говорить о существенном снижении времени, в целом па партию деталей экономия времени составила около I % от общего времени изготовления (при обработке стали и других, труднообрабатываемых май* риал о в экономия времени будет значительно выше). Точная ныверка датчиком координат поверхностей со свободными допусками (до ±0,2 мм), с последующей автоматической коррекцией обработки, позволила выдержан, ряд жестко заданных от них координат отверстий (допуска на взаимное расположение до ±0.01 мм). Без применения датчика данный допуск сложно выдержать даже на самом точном оборудова-иии(погрешности выверки инструмента, перепады температур), используя в качестве базовой поверхность, не определяющую данный размер. Это в конечном итоге и определило возможность полной обработки корпуса за один установ, позволив без дополнительных технологических операций легко уложиться в заданные чер тежом жесткие требования взаимного расположения элементов, исключив возможные погрешности, связанные с неточной выверкой инструмента, его отжимом при обработке и т.д. К сравнению, у заказчика данной детали для её механической обработки применялось больше десятка технологических операций, в нашем случае их количество свелось к двум (разгрузка под старение и окончательная обработка), что сократило общее время изготовления более чем в 3 раза.
Ещё одной особенностью обработки являлась проверка наиболее хрупкого и нагруженного инструмента на поломку при помощи контактного датчика, встроенного в станок. Поломка режущего инструмента не редкость даже на алюминии (чаще всего
зииіУмсжитуп и тикхізочитуи *°°* 1С,) 1 * *ино?в *ихэио
ломаются свёрла небольших диаметров), при поломке одной! из инструментов и несвоевременной оста-новкс станка все последующие за ним инструменты также врезаются. Продолжение обработки по программе при поломке одного из инструментов может привести к самым серьёзным последствиям — от потери нескольких инструментов и брака, до полной поломки станка Встроенная функции контроля за состоянием инструмента производит измерение вылета инструмента после каждого его использования ( гам, где это необходимо) и при изменении вылета на величину, превышающую заранее заданный параметр. останавливает выполнение программы, предотвращая тем самым последствия возможной поломки. Применение данной функции в процессе изготовления партии корпусов позволило избежать брака и более серьёзных последствий, причём как во время работы операторов, так и в ночную смену, когда станок работал без операторов по программе.
В конечном варианте за счёт совмещения обработки на современном пят посевом обрабатывающем центре и применения контактного датчика, время полной обработки и измерения составило всего 5 ч По старой технологии данный корпус обрабатывался в 3 — 4 раза медленнее.
По »ггогам выполнения данной работы необходимо отметить ряд возникших проблем. Это, прежде всего, недостаточное программное обеспечение для ••ЯешкЬаи/», поставляемое в стандартной комплектации станка. Отсутствие ряда измерительных циклов и дополнительных щупов не позволило произвести полную проверку изделия на станке. При необходимости производить измерения сложных криволинейных поверхностей и сравнении их с ЗБ моделью, требуется специальное программное обеспечение |2).
Наиболее перспективным в ближайшее время должно стать программное обеспечение, поддерживающее помимо перечисленных действий также возможность удаленного доступа к интерфейсу прог-ра VIмы и управление станком через него, а также возможности информирования наладчика об изменениях в обработке посредством сети Интернет или
сотовой связи. Также при повсеместном внедрении на производсгвах систем информационной поддержки жизненного цикла современная система контроля изделия должна иметь возможность автоматически сформировать отчёт по результатам измерения изделия и поместить в интегрированную среду, такая опция позволит ускорит», процесс устранения ошибок и повысит качество планирования на предприятии. Одной из наиболее важных функций, облегчающих понимание результатов измерений, будет являться возможность сравнения полученных результатов измерения с ЗО-моделыо изделия[3, 4|.
Таким образом, современные системы измерения являются необходимыми для производства сложных корпусных изделий. При этом необходимо понимание возможностей данного оборудования и их влияния на процесс производства. Правильный подходк данной проблеме может позволить предприятию сделать значительный шаг в своём развитии.
Библиографически!) список
1 Судом, Е В. Концепция рапяитим CALS-техвплпгий и промышленности России / П. В-Судоэ, А И Левин М НИЦ CALS технологии «Прикладная логистика», 2002. — 10) с
2 Manfred. I. 1m Detail zciflt sich die wahie СщЯс / L Manl red // Anwenderbericht. - 2005. - August, - С 14-16.
3 www.renishaw.nl
4
ШТРИПЛИНГ Лев Оттович, доктор технических наук, профессор, и. о. ректора Омского государственного института сервиса; заведующий кафедрой «Промышленная экология и безопасность» Омского государственного технической) университета.
ПОПОВ Максим Геннадьевич, аспирант кафедры «Прикладная информатика и математика» Омского государственного института сервиса, мастер-налад-чик в ОАО «АК ОмскЛі регат».
Адрес для переписки: 644043, г. Омск, ул. Певцова, 13.
Статья поступила и редакцию 30.09.2009 г.
© Л. О. Штриплинг, М. Г. Попоп
Книжная полка
Гузеев, В. И. Режимы резания для токарных и сверлилыю-фрезерно-расточных станков с числовым программным управлением [Текст]: справочник / В. И. Гузеев, В. А. Батуев, И. В. Сурков; под ред. В. И. Гузеева. — 2-е изд. — М.: Машиностроение, 2007. — 364, (1] с.: рис., табл.— ISBN 978-5-217-03404-8.
Справочник нормативов режимов резания включает единые исходные данные для всех типов производств. Материал сгруппирован потрем разделам, п которых содержатся рекомендации по выбору режимов резания при точении и растачивании, обработке отверстий, фрезеровании. Настоящие нормативы содержа г расчетные данные по обоснованному выбору всех элементов режимов резания, входящих в формулы основного времени для различных видов станочных работ Нормативы режимов резания скомпонованы но технологическому принципу и содержат данные для проектирования операций или переходов точения, растачивания, сверления, зенкерования, ра.твертыпании, зенкования, цекопания, нарезания резьбы, фрезерование плоскостей, контуров, пазов различной формы.
11редназначен для нормировщиков и технологов, занятых подготовкой управляющих программ и расчетов обоснованных норм времени на работы, выполняемые на металлорежущих станках с ЧПУ в механических цехах машиностроительных предприятий.
