Разработка технологии изготовления детали

Рисунок 15 – Настройка производства

Здесь задаются параметры оборудования, привязка и  плоскость отвода. Окно параметров станка (рисунок 16) можно запустить как в Менеджере меню, так и нажатием соответствующей кнопки окна «Настройка операции» («справа от поля ЧПУ станок»).

Рисунок 16 – Настройка станка

В зависимости от типа станка Pro/Engineer предлагает разные виды ЧПУ- последовательностей. Наибольшим количеством этих видов обладает фрезерная обработка, среди них:

– объём  – вырезание объёмной фигуры из тела, например, призмы из куба, как  показано на рисунке;

– локальная  обработка – повтор траектории инструментом меньшего радиуса в тех местах, где не была достигнута требуемая  величина скруглений ;

– поверхность  – автоматически рассчитывается траектория для обработки поверхности  любой формы при заданной величине допуска;

– грань  – торцевое фрезерование плоских  поверхностей;

– профиль  – проход вдоль контуров модели с фрезерованием боковой поверхностью инструмента;

– карман – инструмент фрезерует как заданную поверхность, так и прилежащие к  ней с образованием впадины;

– траектория – запускает интерактивный режим, в котором пользователь самостоятельно определяет траекторию движения инструмента;

– сверление  – вырезание точечных отверстий  с подводом сверла к поверхности  детали и отводом на безопасное расстояние;

– резьбофрезерование – нарезание резьбы аналогично сверлению;

– гравировка – расчёт траектории для фрезерования надписей на поверхности детали (сечение  гравировки наносится в ходе моделирования);

– плунжерное – многократное вертикальное движение инструмента вдоль обрабатываемого  контура, применяется в случаях, когда невозможна обработка боковой  поверхностью (например, если инструмент слишком тонок);

– цикл пользователя – максимально подробное  описание траектории движения, а также  задание пользовательских кадров в  программе.

Для токарно-фрезерных  станков Pro/Engineer автоматически рассчитывает путь инструмента в заданной области. Помимо этого доступны последовательности вида «Профиль», «Сверление», «Резьба», «Углубление».

При выборе каждого из перечисленных видов  механообработки система потребует  указать параметры инструмента  и режимы резания. Параметры инструмента  вводятся в специальном окне (рисунок 17), где записываются геометрические инструменты собственно инструмента и патрона, режимы резания, номера корректоров по осям, смещения и др.

Рисунок 17 – Окно параметров инструмента

После того как все параметры  и траектория инструмента будут  заданы, разработчик может просмотреть  в реальном времени процесс обработки, проверить деталь на зарезы, либо выгрузить в физическую память полученную NC-последовательность. Доступно также автоматическое преобразование системного NC-кода в станочный код – это работа постпроцессора, о котором было рассказано ранее.

Программный код механообработки на станке Hermle C30 U приведён в Приложении 2 к курсовой работе ввиду большого объёма. Применяется кодирование ЧПУ в системе Heidenhain, отличия которой от ISO состоят в первую очередь в обозначении адресов команд. Движение по прямой вместо G01 обозначается адресом L, круговая интерполяция задаётся двумя кадрами. Сначала указывается центр окружности, например, CC X+25 Y+25, затем конечная точка круговой траектории и направление движения C X+45 Y+25 DR+ F100, где DR+ или DR– означают интерполяцию против и по часовой стрелке соответственно.

 

 

 

ДАТЧИК НАГРУЗКИ НА ИНСТРУМЕНТ

4.1. Принцип действия

Современное оборудование с ЧПУ  способно не только выполнять операции механообработки, но и контролировать процессы, протекающие в системе. Учитывая дороговизну оснастки, немаловажно  отслеживать такие параметры, как  нагрузка на инструмент, температура  его нагрева, уровень вибраций и  другие, способные привести к поломке. Все эти параметры измеряются в реальном времени и выводятся на дисплей монитора станка. Рассмотрим принцип действия датчика нагрузки на инструмент по оси X.

Любой инструмент, будь это сверло, фреза, метчик или  зенкер, устанавливается в патрон и плотно зажимается в нём. Патрон в свою очередь помещается в магазин  и в нужный момент вызывается программой. При обращении к инструменту с указанным номером позиции патрон перемещается и зажимается в держателе шпинделя, как показано на рисунке 18:

Рисунок 18 – Схема крепления патрона

При обработке  в горизонтальном направлении сила сопротивления металла заготовки  действует не только на режущий инструмент, но и на всю конструкцию в целом. Следовательно, ощутимая часть нагрузки попадает и на зажимные устройства. Определить текущую нагрузку на зажимы возможно, подключив к ним тензорезистивные элементы.

Работа  тензодатчика основана на простых принципах  механики. Если на механическую конструкцию  действуют внешние силы, она изменяет свою форму таким образом, чтобы  противостоять воздействию этих сил. Вместе с формой меняется внутреннее сопротивление тензорезистора. Такие изменения могут быть значительными и явными, как в случае изгиба удочки при вытаскивании пойманной рыбы или могут быть микроскопическими, например – прогиб большого моста при проезде по нему автомобиля. Если в данной металлической конструкции сделать небольшое отверстие, оно будет деформироваться в эллипс при деформации самой конструкции, прямо пропорционально приложенной к конструкции силе. Если в это отверстие вклеить пленочный тензорезистор, можно с большой точностью измерить эту деформацию или нагрузку. Таким образом, тензорезистор эффективно превращает всю конструкцию в датчик для измерения силы, нагрузки или положения.

Рисунок 19 –  Схема функционирования тензодатчика

Тензоизмерительные элементы способны реагировать на деформацию разного  рода, например, на растяжение, сжатие, изгиб или кручение. Используются тензодатчики в самых различных областях. Существуют тензодатчики для сельскохозяйственного оборудования, прокатных станков, штамповочных прессов, автопогрузчиков, охранных систем, а также тензодатчики для измерения нагрузок в конструкциях, контроля износа оборудования, измерения моментов и взвешивания емкостей.

 

4.2. Структура  и реализация

Зажимное устройство шпинделя станка Hermle C30 U имеет планетарную систему, т.е. сужение пространства происходит за счёт вращения специального спиралевидного элемента. Следовательно, во время интерполяции возникает нагрузка на всё зажимное устройство в целом, и оно в свою очередь смещается относительно корпуса шпинделя.

Для определения  нагрузки по оси Х с внутренней стороны на корпусе шпинделя размещаются  два тензодатчика (обозначены цифрами 1 и 2 на рисунке 20) таким образом, чтобы их положение не препятствовало ражиму-разжиму патрона с инструментом:

Рисунок 20 –  Схема расположения датчиков

Указанная конструкция реализуется  с помощью тензорезистивных датчиков нажимного типа Uticell 740D. Внешний вид датчика изображён на рисунке 21, технические характеристики сведены в таблицу 10.

Рисунок 21 –  Тензодатчик

Таблица 10. Характеристики датчика Uticell 740D

Параметр	Значение
Номинальная нагрузка, D(т)	15
Рабочий диапазон температур, °С	–30…+70
Номинальная чувствительность, Sn (counts)	200 000
Комбинированная ошибка, %Sn	<±0,013
Повторяемость, %Sn	<±0,01
Ползучесть за 30 минут, %Sn	<±0,012
Значение нуля, %Sn	±0,1
Напряжение питания, В	8…18
Предельная нагрузка, %D	120
Разрушающая нагрузка, %D	150

 

Так как  тензорезистор не способен генерировать электрический сигнал, годный для  измерения, его включают в специальную  электрическую схему, содержащую источник питания (U_ИП = +15В), ёмкостный фильтр и операционный усилитель.

Рисунок 20 –  Схема включения датчика

Ёмкостный фильтр предназначен для  сглаживания шумов, возникающих  в результате вибраций инструмента, и представляет собой простейший конденсатор С1, включённый в цепь параллельно источнику питания. Реостат R1 необходим для выравнивания нуля. При наличии разницы между сигналами входа на операционном усилителе (т.е. при изменении нагрузки на тензодатчик) U_вых становится отличным от нуля и пропорциональным нагрузке.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработка технологии, подготовка производства и программирование систем ЧПУ являются неотъемлемой частью комплексной задачи, связанной с представлением, формализацией, хранением и обработкой данных при помощи САПР. Системы автоматизированного проектирования представляют собой готовый инструментарий для решения определённых инженерных задач. От инженера требуются знания в области проектирования и изготовления изделий, а также умение работать в среде данной системы проектирования. Все рутинные задачи по обработке, хранению и представлению данных решаются в фоновом режиме и скрыты от инженера.

Необходимость повышения эффективности общественного  производства и ускорения научно-технического прогресса ставит перед Российским машиностроением задачи широкого внедрения  прогрессивных технологий на базе создания и освоения нового современного оборудования на базе станков с ЧПУ. Комплексная  автоматизация и механизация, основанная на применении станков с ЧПУ, является важнейшим направлением в решении задач интенсификации производства. В соответствии с этим инженеру, работающему в области машиностроительного производства, требуется глубокие знания технологии, станочного оборудования, компьютерной и информационно-измерительной техники.

 В  результате выполнения данного  курсового проекта был проведен  комплекс мероприятий с целью повышения эффективности изготовления детали «Основание» за счёт автоматизации процесса подготовки производства. Для этого были выполнены следующие задачи:

– произведён анализ конструкции и технологичности детали;

– разработан технологический маршрут механической обработки с детали с применением станков с ЧПУ;

– произведен анализ станков и систем с ЧПУ;

– рассмотрены возможности системы Pro/Engineer, применяемой на предприя-тии для сквозного проектирования и подготовки производства;

– разработана трёхмерная модель детали и управляющая программа для изготовления этой детали на имеющемся оборудовании.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 3.1121-84. Единая система технологической  документации. Общие требования  к комплектности и оформлению  комплектов документов на типовые  и групповые технологические  процессы (операции). – М.: Издательство  стандартов. – 45 с.;

2. Левко, В.А. Технология программирования в производстве аэрокосмической техники: учеб. пособие / В.А. Левко, С.К. Сысоев, А.С. Сысоев; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. – Красноярск, 2009. – 132 с.;

3. Ловыгин А.А., Васильев А.В., Кривцов С. Ю. Современный станок с ЧПУ и CAD/CAM система. – М.: «Эльф ИПР», 2006. – 286 с.;

4. Сосонкин В.Л., Мартинов Г.М. Системы числового программного управления. – М.: Логос,  2005. – 185 с.;

5. Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 / A.M. Дальский,   А. Г. Косилова, Р. К. Мещеряков, А. Г. Суслов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. – 656 с.;

6. Сысоев С.К. Проектирование технологических процессов в машиностроении: учеб. пособие / С.К. Сысоев, А.С. Сысоев, В.А. Левко; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. – 2-е изд., перераб. и доп. – Красноярск, 2007. – 308 с.;

7. Каталог металлорежущего инструмента фирмы Kyosera, Япония. – 657с.;

8. Каталог  металлорежущего инструмента фирмы  Walter, Германия. – 420с.