CC BY
25МАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 67.02
ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ФРЕЗЕРНЫХ РАБОТ НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Ковалев Сергей Валерьевич,
НПО Энергомаш им. Академика В.П. Глушко, инженер-технолог второй категории
goreliii@fck.ru
Перминов Александр Павлович,
НПО Энергомаш им. Академика В.П. Глушко,
ведущий инженер-технолог perminov.96@mail.ru
Аннотация
В статье рассмотрены различные аспекты применения фрезерных станков с числовым программным управлением в современной промышленности. Изучены характерные особенности данного вида станков, их основные характеристики, классификация и преимущества. Проанализирована технология выполнения работ на фрезерных станках с числовым программным управлением, а также выведены ключевые показатели, учет которых позволит повысить качество изготавливаемых деталей.
Ключевые слова: фрезерные работы, фрезерные станки, числовое программное управление, технология фрезерных работ, точность обработки деталей.
TECHNOLOGY FOR PERFORMING MILLING WORK ON MILLING MACHINES WITH NUMERICAL PROGRAM CONTROL
Kovalev Sergey Valerievich,
NPO Energomash im. Academician V.P. Glushko, technologist of the second category
goreliii@fck.ru
Perminov Alexander Pavlovich,
NPO Energomash im. Academician V.P. Glushko,
leading process engineer perminov.96@mail.ru
Abstract
The article discusses various aspects of the use of CNC milling machines in modern industry. The characteristic features of this type of machine tools, their main characteristics, classification and advantages are studied. The technology for performing work on milling machines with numerical control is analyzed, and key indicators are derived, taking into account which will improve the quality of manufactured parts.
Keywords: milling work, milling machines, numerical control, milling technology, accuracy of parts processing.
Российская промышленность с каждым годом модернизирует свои внутренние процессы и используемое в них оборудование для интенсификации производственного процесса и повышения эффективности промышленных предприятий. Для обеспечения высокого уровня производства и его конкурентоспособности требуется высокотехнологичное оборудование, одним из которых являются специальные станки.
В настоящее время все большую популярность среди различных технологий обработки деталей приобретают фрезерные работы, суть которых заключается в снятии излишков металла с какой-либо заготовки с целью получить на выходе деталь с необходимой и установленной заранее формой, текстурой и размерами. Данный процесс является технологически сложным и имеет достаточно большое количество различных нюансов, совокупность которых принято называть «технологией» фрезерных работ. В советском и российском научном про-
странстве можно встретить достаточно большое количество научных исследований и теоретических материалов по различным проблемам технологии выполнения фрезерных работ. Так, можно особо выделить труды таких ученых, как Литвинчук А.Ю., Филиппов Ю.А., Зимин М.Н., Чеботарев С.И., Гришке -вич А.А., Вихренко В.С., Гаранин В.Н., Алешков Д.С., Черткова Е.Ю. и других. Однако авторами данной статьи был отмечен существенный пробел в научно-теоретической базе, посвященной технологии выполнения фрезерных работ на фрезерных станках с числовым программным управлением, практическая значимость которой обуславливает высокую степень актуальности современных научных изысканий на данную тему.
Применение инновационных технологий в производстве повышает эффективность и упрощает последний. С помощью использовании станков с числовым программным управлением (рис.1) в повседневной деятельности фрезеров-
щика происходит автоматизация процесса обработки деталей, которая сводит круг его задач к предварительной подготовке изображения и направлении последнего на исполнение через соответствующие команды станка [3, а 82].
Рис.1. Схема фрезерного станка с числовым программным управлением
Если говорить о преимуществах фрезерных станков по сравнению со станками предыдущих поколений, то среди них можно выделить высокую степень экономичности, точности и скорости работы, высокий коэффициент полезного действия (до 50%), а также способность модернизированного фрезерного станка выполнять сложные контуры при работе с деталями [4, а 186].
Фрезерные станки с числовым программным управлением являются уникальными устройствами, которые способны выполнять работы практически со всеми материалами, что в значительной мере расширяет сферу их применения. В частности, фрезерные
станки с числовым программным управлением применяют в следующих сферах:
1. Ритуальные услуги;
2. Металлообработка;
3. Ювелирн^^1^е услуги;
4. Мебельная промысшленность;
5. Архитектура;
6. Стоматология;
7. Обработка дерева;
8. Сфера рекламы;
9. Изготовление сувенирной продукции;
10. Моделирование и другое [1, с. 72].
Фрезерные станки с числовым программным управлением принято классифицировать в зависимости от нескольких ключевых критериев.
Так, по функциональному назначению станки подразделяются на:
1. Фрезерно-токарные, которые комбинируют токарные и фрезерные функции и предназначены для сверления и торцевания изделий, обработки тел вращения и др.;
2. Фрезерно-гравировальные, предназначенные для гравировки практически любых изделий и деталей;
3. Фрезерно-сверлильные, имеющие небольшие размеры и предназначенные для фрезерования и резьбы;
4. Вертикальные, отличающиеся тем, что шпиндельная, головка расположена наверху и перемещается в любой плоскости при расположении зоны для обработки под фрезой;
5. Горизонтальные, в которых режущий инструмент расположен сбоку и рабочий стол перемещается относительно расположения фрезы;
6. Универсальные, которые предназначены для выполнения большого количества разнообразных операций с расположением деталей как вертикально, так и горизонтально;
7. Широкоуниверсальные, предназначенные для выполнения всех возможных на сегодняшний день операций при обработке изделия по нескольким осям одновременно [5, с. 65].
В зависимости от размера все фрезерные станки с числовым программным управлением делят на:
1. Мини-фрезы (рабочее поле - не более 400x400 мм);
2. Настольные фрезы (рабочее поле -
600x900 мм);
3. Среднеформатные (рабочее поле -1300x1300 мм или 1300x2500 мм);
4. Круп^н^огабаритн^^1^е (рабочее поле - до 2000x3000 мм);
5. Фрезерные обрабат^1^вающие центрыь (могут превышать по габаритам рост человека).
Помимо этого, фрезерные станки также принято классифицировать в зависимости от расположения узлов (компоновки)
на консольные и бесконсольные [4, c. 184].
Наконец, в зависимости от материала, в отношении которого осуществляется обработка, все фрезерные станки с числовым программным управлением делят на станки для обработки металлов и станки для работы с деревом и иными неметаллическими материалами.
На современном этапе развития технологии фрезерных работ на фрезерных станках с числовым программным управлением работа над деталью происходит поэтапно, проходя несколько последовательнъх шагов:
1. Подготовка трехмерной компьютерной модели объекта, в отношении которого будет производиться фрезеровка, с использованием специальных программ - 3D-редакторов (AutoCad, 3D-Max, Illustrator, CorelDraw и т.д.);
2. Создание управляющей программы, содержащей все небходимые и устанавли-ваем^^1^е п^арам^етры будущего фрезерования, включающие в себя глубину, форму фрезы, скорость и т.д. Данная операция осуществляется путем использования
специальной программы ЛНСат;
3. Перенос управляющей программы в компьютерный блок фрезерного станка путем применения и^В-кабеля или специального flash-накопителя;
4. Запуск процесса обработки путем нажатия кнопки «Старт» [5, с. 65].
Важнейшая проблема при работе на станках с числовым программным управлением - это повышение качества изготавливаемых деталей, которое осуществляется путем улучшения точности изготовления, снижения шероховатости поверхностей и снижения отклонения от формы. Данные процессы осуществляются несколькими методами, основные из которых - снижение упругих деформаций и вибраций, улучшение программного обеспечения и повышение уровня квалификации операторов.
Таблица 1. Определения точности фрезерных операций
Метод обработки Квалитет Шероховатость ,мкм
Цилиндрическое фрезерование Черновое 14...12 25...6,3
Чистовое 11...9 6,3...0,8
Тонкое 9...7 0,8...0,2
Торцевое фрезерование Черновое 16...12 50...6,3
Чистовое 12...9 12,5...1,6
Тонкое 9...8 1,6...0,8
Безусловно, ключевое значение для производства имеет точность обработки деталей, под которой принято понимать степень соответствия геометрических параметров обработанной детали и параметров, заданных чертежом. Для оценки степени точности изготовленной детали устанавливают такие показатели, как точность размеров, отклонение расположения и формы, а также класс шероховатости обработанной поверхности [3, с. 92]. В таблице 1 приведен пример определения точности фрезерных операций такими методами обработки, как цилиндрическое и торцевое фрезерование.
В процессе фрезерования следует уделять внимание таким показателям, как глубина и ширина фрезерования, подача, скорость и мощность резания.
Глубина фрезерования X. (мм) определяется продолжительностью контакта зуба фрезы с заготовкой и измеряется в направлении, перпендикулярном оси фрезы.
Ширина фрезерования В (мм) определяется длиной лезвия
зуба, участвующего в резанпии.
Подача S (мм/обр), которую принято разделять на подачу на один зуб Sz, на один оборот S и минутную подачу Sm (мм/мин): Sm= S х n=Sz х п х ъ
Под скоростью резания V (м/мин) понимается скорость вершины режущей кромки в главном движении.
Мощность резания ^ез (кВт) - это мощность, затраченная на процесс резания. Принято определять по формуле:
1'-У
N = -Р" 60102«
где Ръ - тангенциальная сила при резании, определяемая по формуле:
где Ср - эмпирический коэффициент; х, у, п, q, w - эмпирические показатели степени;
Кт - коэффициент, учитывающий свойства материала детали [2, с. 113].
Таким образом, процесс фрезерования на фрезерных станках с числовым программным управлением является многогранным и сложным. Однако грамотный подход к использованию данного оборудования позволяет в значительной мере повысить эффективность производственного процесса путем повышения точности и качества изготавливаемых деталей. Для создания более качественной и актуальной научно-теоретической базы по различным аспектам данного процесса необходимо продолжать научные изыскания ввиду высокой степени актуальности и практической значимости исследуемой проблемы.
Список использованных источников:
1. Васева Е.С., Шубина Н.В. Проектирование и реализация системы микропроцессорного управления фрезерным станком // Наука и перспективы. 2018. №2. С. 70-81.
2. Гисметулин А.Р., Сергеев О.С. Разработка методики автоматизированной подготовки управляющих программ для фрезерных станков с числовым программным управлением с учетом унификации деталей и возможностей оборудования // Известия Самарского научного центра РАН. 2012. №4-3. С. 112-120.
3. Никулушкина О.М. повышение качества деталей, получаемых на фрезерных станках с ЧПУ // Известия ТулГУ. Технические науки. 2020. №6. С. 80-94.
4. Рудак П.В., Бир П., Балтрушайтис А., Рудак О.Г., Разумов Е.Ю., Зборин Е.А. Аспи-
рационное устройство для фрезерных групп деревообрабатывающих станков с числовым программным управлением // Труды БГТУ. №2. Лесная и деревообрабатывающая промышленность. 2015. №2 (175). С. 184-191.
5. Филимонова А.А., Царева Г.Р. Возможности фрезерного станка с числовым программным управлением // Вестник магистратуры. 2018. №1-3 (76). С. 64-72. чивого менеджмента на малых и средних предприятиях.
© Ковалев С.В., Перминов А.П., 2023
