 |
Расчет траектории движения инструмента
|
|
|
|
Введение
Оборудование с программным управлением применяется для различных технологических процессов (фрезерования, клепки, точения и т. д.). Дальнейшее внедрение в производство программного управления, электронной вычислительной техники и систем АСУП позволит осуществить полную автоматизацию производства, включая также сборку и испытание изделий по заданным программам.
Современная промышленность не мыслит своего существования без функциональных и высокопроизводительных станков с ЧПУ, обеспечивающих обработку сырья и материалов с целью получения готовой продукции. Специальные механизмы методом физического воздействия на заготовки преобразовывают их внешний вид, изменяют структуру и внешний вид образца, предназначенного для продажи.
Роль станков с ЧПУ значительно упрощать работу персонала, выполнять сложные конструктивные особенности детали, работать на протяжении длительного времени без перерыва, выдерживать жесткие системы СПИД, экономить затраты на производство единицы детали, ведь запрограммированные операции выполняются быстрей и профессиональней, затрачивая, при этом, минимум физических усилий и денежных средств.
Существует множество станков применяемых в производстве, например станок «Chiron Mill-1250» был произведен в Германии, что делает его качественно собранным, удобным, точным и практичным. Станок принадлежит к классу вертикально фрезерных, станина сварная, имеет инструментальный магазин на 24 инструмента, имеет 5 координат, система управления Sinumerik 820D, максимальный расход стола 1250 миллиметров. Все детали устанавливаются на поворотный стол и закрепляются с помощью кулачков, прижимов, кольца и крышки. На станке можно производить такие работы как сверление, растачивание, фрезерование, нарезание резьбы,
|
|
|
развертывание, зенкерование. Chiron с легкостью выполняет все доступные команды, автоматически отчищается от стружки, а для более эффективной чистке используется омыватель, так же для более точного и быстрого измерения ружущего инструмента используется электронный щуп. Что бы верно определить нулевые точки детали используется электронная индикаторная головка, в случае неполадки система дает подсказки оператору. Тем самым работа за данным станком простая и приятная не требующая от работника больших нагрузок.
Конструкция и назначение детали
Деталь имеет цилиндрическую форму диаметром 668 мм. Основание цилиндра имеет уступ диаметром 694 мм и длиной 5 мм. Сквозное отверстие диаметром 647 мм, толщина стенки детали составляет 7,5 мм. В стенке детали имеется прямоугольное окно радиусом в углах 35 мм ширина прямоугольника 194 мм, а длина 80мм. По краям прямоугольника имеется 18 отверстий расстояние между отверстиями 36 мм с резьбой М8-5Н6Н. У основания перед уступом на расстоянии 0,8 мм имеется проточка шириной 4 мм, радиус в углах 1 мм, глубина 4,5 мм. По наружному диаметру детали имеются последовательные уступы на расстоянии 334 мм, длина уступа 60 мм, ширина 3,9 мм, радиус в углах 25 мм, всего уступов 9 расстояние между ними 30°. Так же на детали имеется две проточки по наружному диаметру облегчающие конструкцию. Ширина проточки 31,1 мм, длина 456 мм.
Все уступы притуплены фасками 0,5 мм.
Назначение детали распределять топливо.
Материал детали
ВТ-20
1) Расшифровка: Деформированный, титановый сплав №20,
2) Химический состав:
| Наименование | Количество (%) |
| Железо (Fe) | 0.3 |
| Углерод (C) | 0.1 |
| Кремний (Si) | 0.15 |
| Молибден (Mo) | 0.5-2 |
| Ванадий(V) | 0.8-2.5 |
| Азот (N) | до 0.05 |
| Титан (Ti) | 84.938 - 91.7 |
| Аллюминий (Al) | 5.5 – 7 |
| Цирконий (Zr) | 1.5 - 2.5 |
| Сера (S) | до 0.15 |
| Водород (Н) | до 0.012 |
| примеси прочие | 0.3 |
|
|
|
3) Свойства:
А) Физические:
| Тем-ра | Упругость (E) | Расширение при нагревании (a) | Тепло-проводность (I) | Плотность материала (r) | Теплоемкость (C) |
| Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 | Дж/(кг·град) |
| 1.12 (10-5) | - | - | |||
| - | 8.3 (106) | 8.8 | - | - | |
| - | 8.3 (106) | 10.2 | - | 0.587 | |
| - | 9 (106) | 10.9 | - | 0.628 | |
| - | 9.2 (106) | 12.2 | - | 0.67 | |
| - | 9.3 (106) | 13.8 | - | 0.712 | |
| - | 9.5 (106) | 15.1 | - | - |
Б) Механические:
| Сортамент | Размер | Напр | Предел прочности Sb | Предел пропорциональности St | Удлинение при разрыве d5 | Относительное сужение y | Ударная вязкость KCU |
| - | мм | - | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 |
| Пруток | 950-1150 |
Твердость материала HB 10 -1 = 255 - 341 МПа
В) Технологические:
Свариваемость: без ограничений; коррозионная стойкость хорошая.
Маршрутная технология
| Номер операции | Наименование операции | Оборудование | |
| Заготовительная | |||
| Токарная | Ток-карус 1А 516 МФ3 | ||
| Токарная | Ток-карус TFM-160 | ||
| Контроль | Контрольный стол | ||
| Транспортирование | Тележка | ||
| Сверлильная | Рад-сверл | ||
| Контроль БТК по опер. 0170 | Контрольный стол | ||
| Транспортирование | Тележка | ||
| Фрезерная | Фрезе. с ЧПУ УФО 923 | ||
| Фрезерная | Фрезе. с ЧПУ УФО 923 | ||
| Фрезерная | Фрезе. с ЧПУ УФО 923 | ||
| Фрезерная | Фрезе. с ЧПУ УФО 923 | ||
| Фрезерная | Фрезе. с ЧПУ УФО 923 | ||
| Фрезерная | Фрезе. с ЧПУ УФО 923 | ||
| Слесарная | Верстак | ||
| Контроль | Контрольный стол | ||
| Транспортирование | Тележка | ||
| Фрезерная | Фрез. стан. Chiron Mill-1250 | ||
| Слесарная | Верстак | ||
| Промывка в нефрасе | Промывочная ванна | ||
| Транспортирование | Тележка | ||
| Контроль ЦМ-15 | Контрольный стол | ||
| Дет. транспортировать в проск. | Тележка | ||
Технические характеристики оборудования
Ø Производство: Германия
Ø Станок: Chiron Mill – 1250.
Ø Год выпуска: 2010.
Ø Масса станка: 9700 кг.
Ø Перемещение по оси X: 1250.
Ø Перемещение по оси Y: 820.
Ø Перемещение по оси Z: 630.
Ø Максимальные обороты главного шпинделя:
20000 об/мин
Ø Максимальная подача: 1000 мм/мин.
Ø Короткое время позиционирования и пуска благодаря ускоренному перемещению до 60 м / мин.
Ø Время от стружки к стружке 2,9 секунд.
|
|
|
Ø Диаметр инструмента до 160 мм.
Ø Длина инструмента до 370 мм.
Ø Бесступенчатый поворот главного шпинделя ± 100°.
Ø Максимальный груз планшайбы: 250 кг.
Ø Диаметр планшайбы от 280 до 630 мм.
Ø Максимальные обороты поворотного стола: 1000 об/мин.
Ø Максимально количество инструментов в магазине: 24.
Ø Род тока: ~ 50-60 Гц.
Ø Рабочее напряжение: 400 В.
Ø Напряжение управления: 230/24 В.
Ø Мощность: 75 кВт.
Ø Номинальный ток: 62 А.
Технологическая документация
Операционная карта
Операционная карта – технологический документ, содержащий описание технологической операции с указанием переходов, режимов обработки и данных о средствах технологического оснащения.
Чтобы установленный технологический процесс механической обработки был осуществлен на рабочем месте, на каждую операцию составляют операционную карту. Операционная карта должна содержать следующие данные:
1) название и эскиз детали, номер чертежа, наименование и тип изделия;
2) материал заготовки, количество деталей на изделие;
3) размер заготовки;
4) цех, номер станка, номер операции;
5) измерительный инструмент;
6) оборудование, на котором выполняется данная операция;
7) наименование технической оснастки;
Наличие операционной карты на рабочем месте является необходимым, так как это позволяет рабочему правильно использовать станок и режущий инструмент, избежать брака, а главное — увеличить производительность труда.
Операционную карту, рабочий получает одновременно с заданием по обрабатыванию детали. До начала работы он должен ознакомиться с этими документами и ясно представить себе всю последовательность данной операции.
Карта наладки
Для наладки станков с ЧПУ разрабатывается карта наладки, которая должна содержать все сведения, необходимые при наладке станка на конкретную операцию. По карте производятся установка заготовки на станке и режущих инструментов в резцовой головке или магазине, закрепление блоков коррекций положения инструментов, устанавливается порядок смены инструментов вручную (при необходимости).Карта наладки состоит из графической части и таблицы. В графической части изображаются обрабатываемая деталь после обработка на данной операции (установке), схема закрепления заготовки на станке и схема размещения инструментов, размеры и шероховатость обрабатываемых поверхностей; даются графическое изображение траектории перемещения инструмента, взаимное расположение нулевых точек станка и заготовки.На схеме размещения инструментов отмечают: координаты положения вершин инструментов по осям и порядок расположения инструментов с указанием номеров блоков, гнезд магазинов или позиций револьверной головки и данных для предварительной настройки инструментов на размер вне станка.В табличной части приводятся данные по исходной заготовке; технологическому оборудованию и оснастке, режущему инструменту; указываются материал, род и основные размеры заготовки; модельстанка; модель системы ЧПУ; номер управляющей программы; шифр и основные характеристики станочного приспособления; шифр и материал режущей части инструмента; номер корректора, закрепленного за инструментом.Для каждого установа заготовки даются численные значения координат вершин инструментов по осям Y, Z и X и наладочные размеры. Данные о применяемом режущем инструменте записывают в строгой последовательности вступления инструмента в работу. Карты наладки для различных станков с ЧПУ могут отличаться как по форме, так и по содержанию. Вид карты зависит от конструктивных особенностей и технологических возможностей станка с ЧПУ. Рассмотренные основные положения по оформлению карты наладки являются общими и приемлемыми для различных типов станков с ЧПУ.При обработке заготовок на многопозиционных станках чертеж наладки разрабатывают на каждую позицию, при этом установочно-зажимное приспособление показывается только в загрузочной позиции. На лист карты наладки заполняется спецификация. Установочно-зажимные приспособления, державки для режущего инструмента, режущий инструмент указываются в спецификации как сборочные единицы. Детали и сборочные единицы станка в спецификацию не включаются.
|
|
|
Технологическая оснастка
Для крепления детали «Корпус отборов из-за 7 ступени» на фрезерный станок «Chiron Mill-1250» используются такие приспособления как:
1) Кольцо представляет собой обруч со ступенчатыми уступами соответствующими диаметру детали, на одном из уступов имеется два фиксатора противоположно расположенных друг другу один из них круглый, а второй призматический. Кольцо служит для закрепления детали, помогает вымерить точно биение и полностью его устранить, дает возможность установить деталь в ноль и вести точный отчет координат движения инструмента;
|
|
|
2) Крышка представляет собой обруч с четырьмя ребрами жесткости. Кольцо служит для прижима высоких деталей, не дает отгибаться в сторону при обработке.
3) Планшайба представляет собой диск с шестью шлифованными плоскостями для ровного установа детали или приспособления так же имеется шесть пазов с зубьями в виде прямоугольников. Планшайба служит для закрепления детали или приспособления. Вращения детали по часовой или против часовой стрелке.
4) Прижимы состоят из двух частей, первая часть крепится к планшайбе станка, а вторая с помощью винтового соединения соединяется с первой, прижимая деталь к планшайбе или приспособлению, благодаря такому креплению деталь не прокручивается на планшайбе.
5) Кулачки состоят из двух частей верхняя часть в виде буквы «Г» с прямоугольными зубьями у основания, вторая часть крепится в пазах планшайбы, благодаря такому строению кулачки жестко центруют деталь или кольцо по центру планшайбы.
Режущий инструмент: 1) Сверло диаметром 20, изготовлено из инструментальной быстрорежущей стали, имеет цилиндрический хвостик, марка сверла: «Sandvik» 880-D2000C5-03; Центральна пластинка «Sandvik» 880-04 03 05 Н-С-GM 1044; Периферийна пластинка «Sandvik» 880-04 03 W07H-P-GT 4044.
2) Фреза - концевая, диаметром 20,механическая, для сквозных отверстий и крытых пазов, имеет 3 пера, изготовлена из инструментальной быстрорежущей стали, цилиндрический хвостик, марка: «Sandvik» R390-020A20-11M; Пластинка «Sandvik» R390-11 T3 08M-PM 1025.
3) Фреза – концевая, диаметром 20, предназначена для сквозных отверстий и крытых пазов, имеет 6 перьев, используется для чистовой обработки, цилиндрический хвостик, материал фрезы: В20-2,0-RX12YF-C.
4) Фреза – грибковая, диаметром 60, высота фрезы 20 предназначена под сегментные шпонки и обработки поверхностей с большой площадью, имеет 12 перьев, цилиндрический хвостовик, изготовлена из инструментальной быстрорежущей стали.
Измерительный инструмент:
· Штангенциркуль I-125-0,1
· Штангенциркуль II-250-0,1
Штангенциркуль - универсальный измерительный инструмент, предназначенный для измерения наружных и внутренних диаметров, длин, толщин, глубин и т. д.
Наружные размеры детали определяются с помощью основных мерительных губок.
Размеры отверстий и выступающие элементы конструкции определяются с помощью заостренных губок инструмента.
Измерение линейных размеров базируется на отсчете числа делений по двум шкалам – основной линейке (штанге) и вспомогательной шкале – нониусе.
По основной шкале определяется размер с точностью до 1 мм (для системы СИ). Шкала нониуса показывает десятые доли миллиметра измеряемого параметра детали, при этом, интервал шкалы нониуса составляет 0,9 мм.
При совмещении начала шкал (нулевых делений), разница между первыми
их делениями составит 0,1 мм за счет «отставания» шкалы нониуса.
Для второго деления эта величина будет уже 0,2 мм, наконец, девятое деление на штанге совпадет с 10 делением нониуса. При этом шкала нониуса передвинулась на 1 мм, соответственно, цена одного деления нониуса равна 0,1 мм.
Пример.
Линейный размер измеряемого параметра определяется положением нулевого деления нониуса на шкале линейки. Если нуль нониуса точно остановился на одном из делений линейки, то искомый размер содержит целое число миллиметров.
При несовпадении нулевого деления нониуса и линейки следует найти ближайшее деление нониуса, совмещенное с делением на шкале линейки. Номер этого деления нониуса покажет число десятых долей миллиметра определяемого размера детали.
Расчет режимов резания
Рассчитаем режим резания на вторую позицию, на фрезу диаметром 20.
1. Скорость вращения шпинделя рассчитываем по формуле: n=1000*V/ П*D где V- скорость резания выбранное из справочника [6].
П - число «пи» 3,14. D- диаметр фрезы 20.
n= 1000*44/3, 14*20=700(об/мин)
2. Скорость подачи рассчитываем по формуле: Vf= fz*n*Zn где fz- подача на зуб определяем по справочнику [6]. n- скорость вращения шпинделя берем из расчета 1. Zn- общее число зубьев во фрезе 3.
Vf= 0, 03*700*3= 63(мм/мин)
3. Подача на оборот: fn=Vf/n где Vf- скорость подачи берем из расчета 2. n- скорость вращения шпинделя берем из расчета 1.
fn= 63/700= 0. 09(мм/об)
4. Производительность снятия металла: Q=ap*ae*Vf/1000 где ар-глубина резания за один проход 7. ае- ширина обработки равна диаметру фрезы 20. Vf- скорость подачи берем из расчета 2.
Q=7*20*63/1000= 8, 82(см3/мин).
5. Удельная сила резания: Kc= Kc1*hmmc(1-y0/100) где Кс1- удельная сила резания рассчитываем по формуле: Pz= К*f= 1150*2,5=2875Н. hm- средняя толщина стружки берем из справочника [6]. mc- увеличение удельной силы резания. у0- передний угол фрезы равен 15°.
Kc= 2875*0,12(1-15/100)= 24,43(Н/мм2)
6. Время резания: Тс= Im/Vf где Im- длина обработки. Vf- скорость подачи берем из расчета 2.
Tc= 444/63=7, 04(мин)
7. Потребляемая мощность: Рс=ар*ае*Vf*Kc/60*106 где ар- глубина резания. ае- ширина обработки. Vf- скорость подачи. Kc- удельная сила резания.
Рс= 7*20*63*24,43/60*106=0,0359(кВт)
8. Сравним мощность станка с полученным в расчете: мощность станка 75 кВт полученная в расчете 0,0359 кВт следовательно мощность станка позволит выполнить данную позицию.
Расчет траектории движения инструмента
|
|
|
