7.7 Особенности проектирования технологических

процессов изготовления деталей на станках с ПУ

Одним из важных путей ускорения научно-технического про-

гресса является комплексная механизация и автоматизация техноло- гических процессов.

Она способствует оснащенности производства. Несмотря на преимущественное преобладание мелкосерийного и серийного произ- водства, вопросам их автоматизации и механизации начали уделять внимание только в последние *0¼15 лет. При автоматизации и меха- низации производства важной проблемой является его «гибкость»,

связанная с переналадкой технологических процессов. Она включает

переналадку оборудования, оснастки, транспортных устройств, схем управления и т.п. при переходе на изготовление других изделий.

Одним из основных направлений автоматизации и ускорения переналадки оборудования является использование станков с про- граммным управлением (ПУ). Создание этого типа металлорежущих станков было вызвано потребностью заводов в технологически гиб- ком автоматизированном оборудовании, позволявшем часто менять изготовляемые изделия. Тенденция к быстрому росту применения станков с ПУ наблюдалась в СССР и во всех промышленных разви- тых странах. Появление станков с ПУ вызывает коренные изменения в формах организации и способах подготовки производства на маши- ностроительных заводах. С развитием электронной техники широкое распространение получают новые системы управления по заданной программе с записью ее на бумажных лентах и перфокартах, при ис- пользовании которых наладка станка сводится к минимуму. Про- граммные системы могут управлять не только движениями, но и ре- жимами работы станков и сменой инструментов. Современные конст- рукции станков с ПУ совершенствуются в отношении сокращения вспомогательного времени, затрачиваемого на установку заготовок и настройку инструмента на заданный размер. Для этого инструмент устанавливают вне станка с помощью специальных приспособлений с оптическим или механическим измерительным устройством или ис- пользуют так называемые исходные фиксированные точки относи- тельно баз станка. эти точки представляют собой контактные или бес- контактные конечные выключатели, которые устанавливаются по всем координатам рабочих перемещений инструментов, но это связа- но с удлинением цикла обработки.

Сокращение времени установки заготовок на станках с ПУ дос- тигается применением челночного способа загрузки заготовок, для чего станки оснащаются двумя столами, попеременно перемещаемы- ми в зону обработки станка. Требования быстрой переналадки при переходе от одного вида изготовляемого изделия к другому предо- пределено использованием станков с числовым ПУ. Применение станков с числовым ПУ и автоматической сменой инструмента по- зволяет резко сократить время переналадки. Время смены програм- моносителя невелико.

Как показали проведенные международные выставки металло-

режущих станков в Ганновере (1967 г.), Москве (196* г.), Париже (1969 г.) основными тенденциями в развитии станков с ПУ являются:

1) создание станков типа «обрабатывающий центр», оснащен- ных инструментальными магазинами и устройствами для автоматиче- ской смены инструмента, позволяющими выполнять комплекс свер-

лильно-фрезерно-расточных работ по заданной программе;

*) оснащение как тяжелых фрезерных, так и высоко точных ко- ординатно-расточных станков системами числового программного

управления;

3) широкое использование возможностей ПУ для применения в

станках активного контроля с подналадкой инструмента;

4) расширение типажа фрезерных станков с контурным и про-

странственным копированием, а также для обработки по чертежу.

Основным принципом построения станков типа «обрабатываю- щий центр» является выполнение возможно большего числа последо- вательных переходов на одном станке за одну установку заготовки с максимальной автоматизацией для сокращения вспомогательного времени при сохранении универсальности станков и мобильности к переналадке.

«Обрабатывающие центры» выполняют с компоновками по ти- пу следующих станков; вертикально-сверлильных, горизонтально- и вертикально-фрезерных консольных, бесконсольных вертикально- фрезерных; и координатно-расточных; продольно-фрезерных, гори- зонтально-расточных с подвижным столом и подвижном колонной и др. Для средних и крупных деталей отдается предпочтение компонов- кам по типу горизонтально-расточных станков с подвижными столом и колонной. Это позволяет обеспечить так концентрацию выполняе- мых переходов на станке, легче разместить магазин с инструментами, облегчить наблюдение за работой инструмента и осмотр обработан- ных поверхностей.

Наиболее характерным принципом станков типа «обрабаты- вающий центр» является наличие устройств для автоматической сме- ны инструмента в процессе обработки деталей. Существует несколько способов автоматической смены инструмента: применение револь- верных, головок, магазинов, автооператоров и др. Основными техни- ко-экономическими особенностями использования «обрабатывающих

центров» являются:

- концентрация на станке разнообразных переходов (фрезеро-

вания, растачивания, сверления и т.п.);

- повышение удельного веса основного времени до 65¼75% и

точности обработки (обработка с одной базы);

- обеспечение подготовки к работе и надлежащего техническо-

го состояния всех необходимых инструментов;

- сокращение операции транспортирования изделий;

- упрощение станочных приспособлений;

- сокращение производственного цикла и времени освоения

новых изделий;

- экономия производственных площадей.

Эффективность применения станков с числовым ПУ зависит от

длительности, стоимости и качества подготовки управляющих про- грамм. При ручном программировании имеют место большие затраты времени и возможность появления ошибок, поэтому целесообразнее готовить программы с помощью ЭВМ, при этом стоимость програм- мы снижается в 5 раз и сокращается время программирования в 20 раз и более, а также значительно повышается качество программ. При использовании станков с ПУ несколько изменяется роль технолога. Его роль при переходе к станкам с ПУ значительно возрастает, т.к. разработанный технологический процесс в дальнейшем не может быть существенно изменен. Поэтому важно учитывать специфические требования станков с ПУ к заготовке, инструменту, режимам резания, последовательности переходов и другим технологическим парамет- рам, зависящим от типа станка, вида системы ПУ, конструкции изго- товляемых деталей и условий обработки. Технологичность деталей при использовании станков с ПУ отличается от понятия технологич- ности для обычного металлорежущего оборудования. Так, например, технологичными для фрезерных и токарных станков с ПУ являются детали с криволинейными поверхностями, заданными их математиче- скими уравнениями. Для обычных станков такие поверхности могут задаваться только подбором радиусов или таблицей координат. Раз- меры на рабочих чертежах деталей обычно проставляются из условий возможности контроля. Для станков с ПУ выполнение этого требова- ния не являются обязательным.

Выбор инструмента вызывает ряд особенностей, в частности, большинство эксплуатируемых в стране фрезерных станков с ПУ тре- бует применения мерного инструмента, в ряде случаев оказывается целесообразным использовать специальный инструмент для получе-

ния на детали отдельных закруглений, наклонных контуров и фасон-

ных поверхностей. Число переходов обработки поверхности и режи- мы резания на станке с ПУ должны быть оптимальными и назначать- ся методом математического моделирования с использованием ЭВМ.

Станки с ПУ открывают широкие возможности для групповой обработки. При использовании станков с ПУ предъявляются новые требования к классификации и разбивке деталей на группы. Детали в первую очередь следует классифицировать по виду требуемого пере- мещения инструмента в процессе обработки, причем основным долж- но быть указание об управлении по одной, двум или трем осям коор- динат с наличием между ними функциональной зависимости или без нее. Прямую экономическую эффективность использования станков с ПУ или целых участков определяет повышение их производительно- сти; косвенную экономическую эффективность; совершенно новое качество механических цехов, оснащенных станками с ПУ и быстрой приспосабливаемостью к запуску в производство новых изделий. Опыт эксплуатации станков с ПУ показал, что при правильном под- боре номенклатуры обрабатываемых на них деталей. Применение станков с ПУ позволяет сократить сроки подготовки производства в 8¼10 раз, снизить трудоемкость в 5¼7 раз; повысить производи- тельность в 2¼6 раза при значительном повышении качества и точ- ности обработки деталей.