Особенности и принципы обработки на станках с ЧПУ

На таком оборудовании выполняют механическую обработку металлов, сплавов или других материалов, применяя резец, сверло, фрезу, ножовочное полотно, ленточную пилу – любые режущие инструменты. Внутренняя структура материала остаётся прежней, изменяются только размеры и конфигурация. Посредством этого деталь подгоняется под заданные параметры.

Когда высококвалифицированным рабочим в обработке заготовок используется станок, имеющий ручное управление, оператор сам выбирает нужный инструмент, определяется с приспособлениями и режимом работы оборудования, выбирая последовательность выполнения операций производственного процесса. В случае изменяются условия (обрабатывается заготовка другого типа, нужны другие припуски), сам специалист корректирует их, подбирает новую инструментальную оснастку, изготавливая нужную деталь.

Всё обстоит иначе, если производственный процесс проходит на станке с ЧПУ. Много времени занимает программирование, учитывающее параметры режущих и вспомогательных инструментов, приспособления; технологические режимы, с соблюдением норм затраченного времени на каждую операцию.

Например, процесс образования отверстий с последующей обработкой предусматривает использование двух технологических схем:

1. Параллельной – каждым инструментом обрабатываются отверстия с одним диаметром, а после смены инструментов, циклы повторяются (если предъявляют низкие требования относительно показателя точности).
2. Последовательной, когда первое из отверстий подвергается обработке совокупности инструментов. После изменения позиционирования и то же происходит со следующим отверстием (вариант приемлем, когда нужна очень высокая точность).

Варианты работы оборудования

Есть два варианта работы станков с ЧПУ:

1. С полуавтоматическим циклом, когда определяется длительность работы и холостого пробега, вспомогательного времени, используемого для того, чтобы загрузить станок. Этот вариант не предполагает непосредственного участия рабочих в обработке заготовок.
2. С автоматическим циклом – такой вариант исключает участие оператора в ходе технологического процесса. Поэтому предъявляются особые требования к тому, насколько надежны все узлы станка, инструменты и приспособления, и высокое качество заготовок. Только тогда можно говорить о безотказной работе.

Ради качественной обработки деталей на станках с чпу есть необходимость стабилизировать:

• параметры заготовок (припуски, свойства материала, состояние их поверхности);
• параметры инструмента (свойства твердосплавной пластины и его геометрии);
• параметры станка, связанные с точностью, виброустойчивостью и жесткостью;
• процессы дробления и удаления стружек;
• эффективную настройку инструментов для достижения нужных размеров (при помощи специальных приборов);
• режимы технологических операций.

Особенности и принципы обработки

Один из главных – концентрация процесса обработки, определяющая эффективность обработки на станках с ЧПУ. Его смысл – справиться с предстоящей обработкой посредством единственной операции или нескольких, их число должно быть минимальным.

Выгода от этого самая прямая: уменьшение численности движений технологического оборудования, способствует тому, что удается сократить затраты времени, а, значит, и себестоимость.

Использование для станков многопозиционных револьверных головок со сменой инструментов в автоматическом режиме, содействует созданию таких систем наладки, что получается обрабатывать детали на станке посредством 1-2 операций. Это касается мощных обрабатывающих программируемых центров.

В последнее годы стерлась грань между использованием оборудования в процессе массового, серийного и единичного производства. Это обусловлено тем, что появились новые научные достижения в микроэлектронике. Разработаны новые, прогрессивные технологии, в частности, внедрен метод, позволяющий осуществлять  бесконтактный контроль за параметрами заготовок и инструментов.

Подготовка станков к работе

Основное достоинство оборудования с числовым и программным управлением – наличие управляющей программы. Обрабатывая каждую конкретную заготовку, задают  алгоритм работы станка – передаются закодированные команды при помощи языка программирования, понятные программируемому модулю.

И если раньше для их записи пользовались перфолентой, перфокартой и магнитной лентой, то в  моделях 4-го и 5-го поколения – жесткими дисками, флеш-картами, дисками CD-R и прочими носителями информации.

Такая информация вводится в специальное программное устройство станка (или же хранится в его памяти), задавая законы движения приводов подач, вспомогательных устройств, благодаря которым обеспечивается технология изготовления деталей на станках с ЧПУ.

Оператор агрегата лишь вводит через пульт управления исходные данные о геометрии детали, применяемом материале и нужной точности обработки, а система управления самостоятельно рассчитывает режим обработки, траекторию движений, подбирает необходимый инструмент, содействуя изготовлению продукции.

Выполняемые операции на станках

С применением этого оборудования, выполняется обработка деталей, которая сводится:

• к лазерной резке листов металла и труб;
• к раскрою листов лазером и другим лазерным работам;
• к фрезерным и токарным работам;
• к сверлению отверстий и нарезке пазов;
• к обычной резке и сварке металла.

Кроме этого, достоинство компьютерного управления состоит в том, что обработка становится более точной, ведь исключаются негативные влияние человеческих факторов.

Можно назвать операции, совершаемые посредством токарных, сверлильных и револьверных агрегатов, двухсторонними центровыми станками, – изменяющие конфигурацию  обрабатываемых изделий:

• точение – связанное с обработкой внешней поверхности детали;
• растачивание – заключается в обработке внутренней поверхности;
• подрезание – обработка поверхностей с торцов;
• разрезание – заготовка разделяется на две части, или же готовая деталь отрезается от заготовок;
• зенкерование – его суть в обработке ранее полученных отверстий, чтобы придать им геометрически правильную форму и снизить шероховатости на поверхностях;
• посредством зенкования сделанные отверстия углубляют, чтобы удобно было разместить головки болтов, винтов или заклепок;
• в процессе центрования (после подрезания торца), отверстие обрабатывают с двух сторон, чтобы его зацентровать;
• резьба (внутренняя и внешняя) нарезается при создании нескольких видов соединения деталей;
• развертывание – обработка отверстий с помощью специнструмента. Применяемая для этого развертка имеет от 6 до 12 лезвий.

На токарно-винторезные станки ложатся и другие операции, например, обтачивание фасонных поверхностей.

Разнообразие резцов

Основным рабочим инструментом для токарных станков – резец. Есть их отличие по форме, а по технологии резцы подразделяются на типы:

• проходной (обтачивает наружные цилиндрические и конические поверхности);
• подрезной (обрабатывает торцы, сразу с одной стороны, затем с другой. Хотя возможно одновременно работать по двум сторонам);
• расточным – растачивают отверстия (сквозные или глухие);
• отрезным – разрезают заготовки на части;
• резьбовым – нарезают резьбы (внутреннюю и внешнюю);
• фасонным (круглым и призматическим) выполняют обтачивание фасонных поверхностей;
• прорезным – протачивают на поверхности изделий канавки кольцевого типа;
• галтельный служит для обтачивания по радиусу переходных междуступеневых поверхностей в валах.

Руководствуясь спецификой операций, резец может быть черновым (работа на начальном этапе), получистовым (промежуточный вариант) и чистовым (при окончательной финишной обработке). Как правило, сразу выполняется черновая обработка – проходы ограниченного числа. Когда выполняется вариант чистовой, то идёт формирование основных поверхностей посредством одного прохода при помощи контурного резца, а дополнительных – при специальном цикле.

Выбор числа черновых и чистовых технологических проходов определяют размеры поверхности и ее форма, а также поставленные требования, оговаривающие точность обработки.

Функциональность обрабатывающего оборудования

В процессе производства применяют самое разнообразное оборудование, исходя из  станочных реалий, согласно приемлемым на предприятии технологиям и программной оснастке.

1. Токарно-револьверному станку под силу обработать одновременно две-три детали. Если его револьверная головка вертикального размещения, а у суппорта – поперечное, станок способен выполнять отрезку и фасонное обтачивание деталей.
2. При помощи станков для подготовки кромок труб успешно обрабатывают торцы, снимают фаски, устраняют неодинаковую толщину труб, которая появляется вследствие сварочных работ.
3. Что касается револьверных станков, имеющих продольное перемещение суппорта, они несколько ограничены в своем функционале, хотя на них выполняют операции центрования, сверление, растачивание, развертывание, обтачивание, нарезание резьбы, подрезание широким резцом торцов небольшого формата. А вот проточка канавок, подрезка широких торцов, обработка фасонных поверхностей и отрезка на нем возможна лишь тогда, когда закреплённый в специальном держателе резец способен перемещаться в поперечном направлении. Используют с этой целью и вращение в нужную сторону револьверной головки.

Готовя новую деталь для обработки, делают переналадку станка – меняют  револьверную головку вместе с установленным инструментом. Несложно заменить и зажим, соответственно конфигурации новой заготовки. Далее, пользуясь закрепленным в патроне эталоном, приступают к регулировке упоров и затем уже к обработке заготовок. Первую пробную деталь замеряют и, если возникнет потребность, подналаживают оборудование. Подналадка часто совмещается с заменой резца.

4. Обрабатывая поверхность со ступенями, пользуются широким резцом, применяя поперечные суппорты, имеющие продольную подачу. Если же у станка револьверная головка, имеющая горизонтальную ось, подрезание торцов выполняют резцами, установленными в головке (вариант – круговая подача). Пользуясь станком токарно-револьверного типа, который совмещает  одновременное применение нескольких инструментов, удается экономить время.
5. Высока эффективность токарно-винторезных станков, выполняющих множество операций, с использованием (одновременно или последовательно) большого числа режущих инструментов.
6. А вот применение токарно-карусельных станков – в обработке тяжеловесных заготовок больших размеров. Речь идёт об обтачивании роторов турбин, зубчатых колес, маховиков.
7. Коленчатые валы обрабатываются при помощи токарных полуавтоматов с несколькими резцами. Они устанавливаются так, чтобы одновременно обрабатывалось несколько деталей.

Заключение

Станки, изготовляющие самые различные детали, выполняют обработку заготовок согласно своему назначению и программному обеспечению.  Качественная разработка управляющей программы, надежные крепления, отличный наточенный инструмент – вот залог успеха в выполнении данных технологических операций. Оператор станка с ЧПУ должен хорошо разбираться в оснастке и знать возможности оборудования разного типа, чтобы подобрать то, которые оптимально подходит в данном случае.