CC BY
66
УДК 621.81:62-529
Б.Э. Шлишевский, Е.Ю. Кутенкова
СГГ А, Новосибирск
ОТРАБОТКА НА ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ИЗДЕЛИЙ, ОБРАБАТЫВАЕМЫХ НА СТАНКАХ С ЧПУ, КАК ЭЛЕМЕНТ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА
Многообразие деталей, изготавливаемых в машиностроении, предъявляет различные требования к технологичности, кроме того, есть некоторые особенности, характерные для деталей, обрабатываемых на станках с числовым программным управлением (ЧПУ). Данная статья не претендует на стопроцентное выявление всех компонентов технологичности, которые встречаются при обработке на обрабатывающих центрах (ОЦ).
Преимущества ОЦ могут быть максимально использованы, если при конструировании детали будут учтены вопросы ее технологичности применительно к этим станкам. Особенности технологичности связаны с возможностями станков, необходимостью сокращения основного и вспомогательного времени, обеспечения безопасности работы.
Кроме того повышение производительности оборудования и качества изделий при максимальном снижении затрат времени и средств на разработку, технологическую подготовку производства (ТПП) и обработку заготовок на станках с ЧПУ в значительной мере определяется технологичностью конструкции деталей.
Отработку на технологичность деталей необходимо выполнять на начальных стадиях технологической подготовки производства, что требует достойной технологической подготовки и знаний у инженеров-конструкторов.
Моделирование процесса обработки с использованием ЭВМ позволяет определить не только степень технологичности детали, но и возможность применения типовых и групповых технологических процессов. На этапе технологической подготовки производства все детали должны быть подвергнуты тщательному анализу (конструктивно-технологической проработке) в целях повышения степени конструктивной и технологической преемственности элементов детали. Решая эту задачу, можно определить полный перечень типоразмеров и выявить степень их применяемости, построить параметрические ряды, унифицировать детали. Это наиболее полно обеспечит преемственность технологических процессов и их элементов, средств технологического оснащения.
На этапе анализа детали выявляется также, насколько технологически рациональна ее конструкция. Эта задача заключается в нахождении возможности изготовления и эксплуатации данного изделия при использовании имеющихся в распоряжении предприятия материальных и трудовых ресурсов.
В целом задачи обеспечения технологичности конструкции решаются на всех этапах работ по постановке продукции на производство. Отработка изделия на технологичность начинается с систематизации аналогов и прогнозирования показателей технологичности. Эти данные являются
исходными для определения базовых показателей, фиксируемых в техническом задании (ТЗ) на изделие. Затем следуют работы по стадиям проектирования, которые в основном завершаются при подготовке конструкторской документации (КД) на опытный образец. В дальнейшем изменять документацию становится все труднее. На стадии ТПП приходится оформлять заявки на изменение КД, в процессе изготовления установочной серии - собирать замечания цехов, давать разрешения на отступления от КД и ТД (технологической документации), прорабатывать замечания и вносить предложения по изменениям на комиссию, разрабатывать мероприятия по результатам начала установившегося производства, планировать их выполнение и т. д.
Общие требования к технологичности деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ или намеченных к обработке на этих станках:
1. Высокие требования к качеству заготовок, особенно, если речь идет об отливках. Необходимо, чтобы разъем формы не проходил через базовые поверхности, а также, чтобы на них не было раковин, трещин, газовых и шлаковых включений. Обязательно должны выдерживаться припуски на механическую обработку, иначе потребуются изменения в программе обработки, или может возникнуть аварийная ситуация из-за поломки инструмента. Появление отбелов в отливках из чугуна, внутренних раковин, смещений также приводит к поломке инструмента и браку детали;
2. Унификация наружных и внутренних радиусов;
3. Унификация элементов форм деталей и их размеров;
4. Создание такой конфигурации детали, которая обеспечивает свободный доступ инструмента для обработки поверхностей;
5. Обеспечение возможности надежного и удобного базирования детали при обработке;
6. Конструкция детали должна обеспечивать минимальное число переустановок для ее полной обработки;
7. Необходимо предусматривать в детали ограничения, связанные с минимальными диаметрами гладких и резьбовых отверстий;
8. Не допускается пересечение отверстий, имеющих выход на литейные скосы и приливы. Это тем более важно, что в большинстве современных ОЦ не предусмотрено предохранение инструментов от поломок;
9. Глубина обработки должна соответствовать возможностям стандартного инструмента. Глухие резьбовые отверстия должны иметь достаточную глубину сверления для выхода заборной части метчика. В глухих высокоточных отверстиях обязательно указывать длину посадки;
10. Необходимо унифицировать обрабатываемые отверстия не только в одной детали, но и во всей группе, обрабатываемых по групповому ТП деталей, что позволяет сократить число и номенклатуру оснастки;
11. Выбранные базы должны обеспечить точность и стабильность установки детали, и поэтому к ним предъявляются особые требования к точности и жесткости. Аналогичные требования предъявляют к поверхностям, к которым приложено усилие зажима;
12. Радиусы фрезерования в окнах, карманах, занижениях следует, по возможности, увеличить, что повышает жесткость инструмента;
13. При наличии соосных отверстий в двух стенках корпусной детали, целесообразно конструкцию проектировать так, чтобы при расточке отношение длины «1» к диаметру «й» была не более 6;
14. При многопереходной обработке рационально вместо глухих отверстий и карманов для лучшего стружкоотделения проектировать деталь, предусмотрев в ней окна или сквозные отверстия;
15. Следует по возможности избегать наклонных (так называемых малкованных) стенок, а также имитации штамповочных уклонов;
16. Сопряжение стенок наружных и внутренних обрабатываемых контуров детали по возможности следует выполнять одинаковыми (типовыми для данного контура) радиусами.
Блок-схема основных составляющих отработки изделия на технологичность представлена на рис. 1.
Все эти требования направлены прежде всего на сокращение типоразмеров применяемого режущего инструмента, использование более производительного (экономически выгодного) инструмента, замену специального инструмента стандартным, уменьшение числа переустановок детали, снижение количества и стоимости требуемой оснастки, повышение точности базирования, а также точности и производительности обработки, уменьшение степени коробления детали при обработке и объема последующей слесарной (станочной) ручной доработки, сокращение затрат на расчет и подготовку программ.
Указанные требования, как правило, могут быть выполнены путем изменения геометрической формы и отдельных элементов детали, изменения некоторых размеров, смещения отдельных элементов и т. п.
При обработке детали на станках с ЧПУ (особенно на фрезерных) требуются строгая ориентация ее относительно осей координат станка и привязка к исходной точке траектории движения инструмента. Поэтому уже при анализе технологичности детали необходимо предусмотреть элементы для ее базирования. Если деталь не имеет конструктивных отверстий, которые могут быть использованы как базовые, то такие отверстия надо ввести, расположив их на максимальном удалении друг от друга. Можно ввести в конструкцию детали только одно отверстие, если имеется второе -конструктивное.
При невозможности выполнить технологические базовые отверстия в детали следует предусмотреть у заготовки специальные технологические приливы, в которых и разместить базовые отверстия.
При анализе шероховатости поверхностного слоя обработанной детали следует иметь в виду, что после обработки концевыми фрезами на горизонтальных поверхностях остаются заметные на глаз следы фрезерования. В большинстве случаев высота уступов и микронеровностей не превышает
0,01 - 0,05 мм.
Рис. 1. Составляющие отработки изделия на технологичность
Определено, что лучше иметь такие неровности, чем риски от слесарной доработки поверхности абразивными кругами: микронеровности после фрезерной обработки как концентраторы напряжений менее опасны, чем риски. Поэтому по возможности при проектировании ТП слесарную доработку поверхностей, обработанных на станках с ЧПУ, вводить не следует.
Это сохранит поверхностный слой обработанной поверхности, который упрочнен наклоном при фрезеровании и имеет сравнительно хороший микрорельеф. К чертежам деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ, не предъявляют никаких требований, противоречащих стандартам ЕСКД на выполнение машиностроительных чертежей. Однако, необходима некоторая дополнительная информация о детали, в связи с чем следует выполнять ряд правил, облегчающих процесс программирования:
1. Все размеры проставляют на детали в прямоугольной системе координат от единых конструктивных баз детали;
2. Желательно также проставлять размеры от оси детали к центрам всех окружностей, если это не требует от конструктора дополнительных трудоемких вычислений;
3. Проставлять размеры следует так, чтобы данные о каждом контуре были по возможности по одной проекции, а размерные цепи имели двусторонний допуск (±), что облегчает разработку программ;
4. В случае, если контуры изделия заданы аналитически или таблицей координатных точек, в чертеже не должно быть ссылок на плаз. Вместо указаний «контур снять с плаза» следует писать «контур рассчитывать по данным теоретического чертежа, первую деталь сверлить с плазом»;
5. При закреплении деталь должна быть ориентирована так, чтобы расчетные координаты обрабатываемых поверхностей детали были связаны с координатной системой станка. Это сократит время введения базовых координат в систему ЧПУ;
6. Чертеж выполняют в масштабе, соблюдая его по всему полю чертежа;
7. На поле чертежа рекомендуется помещать надпись «изготавливать на станке с ЧПУ» или «контур фрезеровать на станке с ЧПУ»;
8. Для сложного профиля необходимо задавать координаты опорных точек дуг окружности. Если профиль отличается от окружности, необходимо давать координаты опорных точек с дискретностью, обеспечивающей выполнение профиля вписанными дугами окружности с помощью круговой интерполяции или прямыми с помощью линейной интерполяции.
Таким образом, комплексный анализ деталей перед обработкой на ОЦ позволяет найти оптимальные варианты механической обработки с обеспечением наибольшей производительности.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Гжиров Р.И. Программирование обработки на станках С ЧПУ: Справочник / Р.И. Гжиров, П.П. Серебреницкий. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990. - 588 с.
© Б.Э. Шлишевский, Е.Ю. Кутенкова, 2007
