Програмування технологічного процесу обробки деталі

Етапи розробки управляючих програм. Розробка управляючих програм у коді ISO-7bit, тобто на стандартній вхідній мові пристроїв ЧПУ, вимагає клопіткого добору технологічних рішень, трудомістких геометричних розрахунків, ретельного документування окремих етапів. При цьому необхідна велика довідкова і допоміжна інформація, що повинна бути методично впорядкована.

До етапів розробки управляючої програми і використовуваної при цьому інформації відносять: розробку маршрутної технології (маршрутна карта, креслення деталі та заготовки), складання плану операції (операційна карта, операційне креслення), розробку поперехідної технології (карта налагодження), розрахунок траєкторії інструмента (технологічна карта, ескіз траєкторії), кодування і запис управляючої програми, контроль і налагодження управляючої програми (графік траєкторії).

Управляюча програма призначена для керування верстатом з ЧПУ при виконанні лише однієї з операцій маршрутного технологічного процесу, причому таке виконання може супроводжувати зміна встановлень деталі у пристосуванні, зміна базової позиції деталі в робочому просторі верстата.

Головними технологічними елементами, з яких формується операція, є переходи.

Основні технологічні переходи представляють собою закінчений процес утворення кожної нової поверхні або поєднання поверхонь деталі при обробці одним інструментом.

Допоміжні переходи пов’язані зі зміною встановлення, позиції інструмента по завершенні деякого основного технологічного переходу.

При обробці з ЧПУ будемо вважати закінченою частиною технологічного переходу робочі та допоміжні (холості) проходи, тобто однократні переміщення інструмента вздовж контуру без зміни робочих режимів.

Таким чином, найважливішим компонентом структури проектованого технологічного процесу обробки деталі є операція, елементами якої у свою чергу служать встановлення, позиції, переходи і проходи.

Методика ручного программування. При ручному програмуванні по кресленню деталі складають таблицю з УП, в яку вносять у тимчасовій послідовності всі робочі рухи верстата, необхідні для обробки деталі. Кожен відрізок УП містить досить багато додаткової інформації (у вигляді команд, характерних для відповідного верстата), що враховує властивості оброблюваного матеріалу, розміри і положення інструмента, швидкість різання тощо. Потім отриману УП переносять на перфострічку.

Процес ручного програмування розглянемо на прикладі підготовки УП для чорнової обробки чавунної литої заготовки на токарно-револьверному верстаті з двома револьверними головками, розташованими на одному супорті (рис. 7.8). На шестигранній головці (з вертикальною віссю обертання) закріплюють стрижневі та розточувальні інструменти, а на круглій (з горизонтальною віссю обертання) – різці для зовнішньої обробки.

а) б) в)

Рис. 7.8. Розташування інструментів в круглій 3 і шестигранній 2 головках та закріплення у патроні 1 заготовки

Спочатку розробляють технологічні переходи, вибирають інструменти та їх розташування на револьверних головках, визначають метод кріплення заготовки і режим різання для кожного переходу.

Позначивши буквами A, B, C, D, E та F (рис. 7.9, а) елементи заготовки, що підлягають обробці, і використовуючи дані про інструмент (розміри і різальні властивості якого наводяться в довідковій документації), технолог визначає інструмент для кожного переходу обробки і заповнює технологічну карту (табл. 7.6).

а) б)

Рис. 7.9. Креслення заготовки (а) та її розміри
в абсолютних координатах (б); штриховою лінією
показаний контур заготовки до обробки

З табл. 7.6 видно: торці А і Е обробляються інструментом, закріпленим у позиції R ₁ круглої головки; елементи В, С і D обробляють інструментом, закріпленим у позиції R ₂ круглої головки; отвір F розточують різцем, закріпленим у позиції H ₁ шестигранної головки.

Таблиця 7.6

Технологічна карта обробки

Взаємне розташування інструментів у револьверних головках і заготовки також визначене. Після того, як вирішені технологічні питання, переходять до геометричних розрахунків.

Якщо верстат працює в абсолютній системі координат, то креслярські розміри перераховують в абсолютні розміри в системі координат, у якій звичайно одна вісь збігається з лівим торцем деталі, а друга – з віссю деталі (рис. 7.9, б). Наприклад, абсолютний розмір (X) 37, 5 відповідає радіусу отвору Æ 75 мм, абсолютний розмір (Z) 115 – довжині деталі 115 мм і т.д.

Потім визначають траєкторію руху кожного інструмента.

Розглянемо, наприклад, траєкторію підрізного різця, встановленого в позиції R ₁ (рис. 7.10, а). У вихідній точці центр радіуса заокруглення вершини різця має координати (X)125 і (Z) 250 мм, а радіус заокруглення при вершині різця дорівнює 1, 5 мм. Ці координати визначаються, як правило, за умови, що центр супорта знаходиться в “нульовій” точці, а також із врахуванням радіуса круглої револьверної головки і вильоту різця.

Рис. 7.10. Траєкторія руху змінних інструментів

З вихідної точки різець рухається зі швидкістю швидких переміщень по горизонталі до точки 1 з координатами (X) 125 і (Z) 51, 5; координата (Z) враховує радіус заокруглення вершини різця 1, 5 мм так, що відстань між передньою кромкою різця і точкою 1 складає 50 мм. З точки 1 різець опускається (зі швидкістю робочої подачі) до точки 2 з координатами (X) 74, 5 і (Z) 51, 5, здійснюючи підрізання торця. З точки 2 різець переміщається (зі швидкістю швидких переміщень) у точку 3 (початок підрізання правого крайнього торця) з координатами (X) 75 і (Z) 116, 5. З точки 3 різець опускається (зі швидкістю робочої подачі) у точку 4 зкоординатами (X) 32 і (Z) 116, 5, а потім переміщається в точку з координатами (X) 50 і (Z) 140, у якій револьверна головка повертається. У результаті цього повороту підводиться прохідний різець, встановлений у позиції R ₂, і починається виконання наступного технологічного переходу.

На рис. 7.10, б показана траєкторія прохідного різця, а на рис. 7.10, в – траєкторія руху розточувального різця, встановленого в позиції H ₁шестигранної револьверної головки.

Для визначення траєкторії прохідного різця, закріпленого в позиції R ₂ круглої револьверної головки, при обробці фаски виконують наступні обчислення:

1. Розраховують координату (Z ₂) точки 2 (рис. 7.10, б): (Z ₂) = 102, 5 + a = 103, 13, де 102, 5 – координата (Z) вершини фаски на деталі (рис. 7.9, б); a = 0, 63 при a = 45°.

2. Розраховують координату (Х ₂) точки 2 (рис. 7.10, б): (X ₂) = 62, 5 + 1, 5 = 64, де 62, 5 – координата (X) вершини фаски (рис. 7.9, б); 1, 5 – радіус вершини різця.

3. Розраховують координату (Z ₁) точки 1 (рис. 7.10, б): (Z ₁) = (Z ₂) – 12, 5 + 2•1, 5 = 103, 13 + 12, 5 + 3 = 118, 63, де 12, 5 = (Z)115 – (Z)102, 5 (рис. 7.9, б); 1, 5 – радіус вершини різця.

4. Для визначення катета прямокутного трикутника з a = 45° визначають різницю (Z ₁) – (Z ₂) = 118, 63 – 103, 13 = 15, 5.

5. Розраховують координату (Х ₁) точки 1 (рис. 7.10, б): (X ₁) = (X ₂) – 15, 5 = 64 – 15, 5 = 48, 5.

Після визначення координат траєкторії переміщення інструментів здійснюють кодування інформації УП за допомогою спеціальних бланків (табл. 7.7).

Розглянемо цей процес, вважаючи, що пристрій ЧПУ верстата має лінійну і кругову інтерполяцію. Для того щоб приступити до кодування, необхідно ознайомитися з наступними кодами команд, що наводяться в інструкції до верстата: N – номер фрази; S – код частоти обертання шпинделя, об/хв; М – допоміжні команди; G – підготовчі функції; ±Х, ±Z – коди переміщення; Y і K – коди положення дуг кіл; F – код подачі.

Номери кадрів управляючої програми позначаються трирозрядним числом, і тому перший кадр має номер 001. Далі йде код S 01*, що означає, що частота обертання шпинделя 180 об/хв, як і передбачено в табл. 7.6. (Тут і далі коди, позначені знаком “*”, показують, що ці команди діють до появи нової команди, у даному випадку S 02). Допоміжні команди: М 27 – поворот круглої револьверної головки вверх; М 21 – поворот головки до позиції R ₁. Підготовчий код G 90 – позиціонування в нульовій точці.

Кадри N 001– N 008 відносяться до управління роботою інструмента, закріпленого в позиції R ₁, кадри N 009 –N 013 – до інструмента, закріпленого в позиції R ₂, кадри N 014 –N 022 – до інструмента, закріпленого в позиції H ₁.

В табл. 7.7 наведена інформація тільки на перші вісім кадрів (всього чорнова обробка займає 22 кадри). Після заповнення цієї таблиці здійснюють запис УП відповідно до правил, викладених вище.

Таблиця 7.7

Наведений приклад є спрощеним поданням процесу програмування обробки деталей. Звісно, що для багатьох випадків процес програмування більш громіздкий. Наприклад, при фрезерній обробці значно складніші розрахунки дуг кіл, заданих різним чином, прямих, дотичних до дуг тощо.

У зв’язку зі зростаючою складністю верстатів і розвитком обчислювальної техніки створюється велике число систем автоматизації підготовки УП на універсальних ЕОМ. Отримують розвиток також системи програмування, орієнтовані на використання мікро-ЕОМ.

Для ряду верстатів (токарних, шліфувальних) при обробці деталей простої конфігурації, використовується програмування біля верстата з мікропроцесорним пристроєм ЧПУ. У цьому випадку термін “ручне програмування” також передбачає використання елементів автоматизації підготовки УП.

В залежності від прийнятого методу підготовки УП змінюється і супровідна документація, що у загальному випадку включає: операційне креслення деталі; карту налагодження верстата та інструмента; операційно-розрахункову карту (при ручній підготовці УП); УП на програмоносію та її друк; графік траєкторії інструментів (у випадку креслення його при контролі УП); акт перевірки УП.

Операційне креслення містить вказівки про взаємне розташування базових поверхонь деталі, крипільного пристосування та інструмента, a також опис технологічних переходів.

Карта налагодження верстата заповнюється технологом-програмістом у процесі ручної підготовки УП чи видається при підготовці УП на ЕОМ. У карті, використовуваній при настроюванні інструмента поза верстатом на спеціальних пристосуваннях, записані координати вершин інструментів.

Операційна розрахунково-технологічна карта (табл. 7.7) призначена для ручної підготовки УП, передує написанню УП у заданому форматі чи безпосередній перфорації стрічки.

Наведений приклад ручного програмування відносився до конкретної деталі токарної обробки. Однак можна виділити ряд елементів, що, будучи загальними для різних УП, полегшують запис і розуміння підготовленої програми. До таких елементів потрібно віднести типові операції обробки, а також розширення можливостей кодування через спрощення програмування типових завдань при виконанні певних циклів обробки.