Программа для станка с ЧПУ

Содержание

Введение

. Обоснование последовательности переходов

.1 Выбор заготовки

.2 Выбор технологического оборудования

.3 Определение числа переходов

. Расчет координат опорных точек

. Назначение режимов резания

Список используемой литературы

Приложения

 

Введение

Развитие автоматизации производства в серийном, мелкосерийном и индивидуальном производствах базируется на применении станков, оснащенных системами числового программного управления (ЧПУ).

Эффективность станков с программным управлением объясняется высокой их производительностью; повышением производительности труда обслуживающего персонала; сокращением потребности в специальной технологической оснастке; уменьшением оборотных средств, вкладываемых в незавершенное производство; высвобождением значительной части производственных площадей.

Внедрение станков с ЧПУ для автоматизации технологических процессов механической обработки позволяет обрабатывать с меньшими затратами детали такой же широкой номенклатуры, как и на универсальных станках соответствующих типов.

Имеющейся опыт применения оборудования с ЧПУ показывает, что наибольший эффект достигается при объединении его в большие участки, обслуживаемые группой технологов и программистов. В этих условиях срок окупаемости оборудования не превышает пяти лет, что вполне приемлемо при его сравнительно высокой стоимости.

Именно указанными тенденциями обусловлена тема данной курсовой работы. В ходе ее выполнения необходимо разработать управляющую программу для станка с ЧПУ на одну операцию.

1. Обоснование последовательности переходов

 

.1 Выбор заготовки

В качестве заготовки выбирают в зависимости от диаметра детали (45 мм) и отношения длины детали к диаметру (L/D<4) в соответствии с рекомендациями ( [1], табл. 16.4, стр. 584). Принимаем диаметр заготовки D0=48 мм.

Допуск на диаметр заготовки устанавливаем по ГОСТ 2590-71. Для D0=48 мм при прокатке обычной точности es=0,4 мм; ei=-0,7 мм. Качество поверхности сортового проката обычной точности Rz=160 мкм (Ra 40).

Заготовка принимается отрезанной с обработанными торцами и зацентрованная. Длина заготовки L=160 мм c допуском по h14. Центровочные отверстия А2,5 по ГОСТ 14034-74.

Рис 1.1 Эскиз заготовки

1.2 Выбор технологического оборудования

Изготовление детали осуществляется на токарно-винторезном станке модели 16К20Ф3С5. Характеристики указанного станка приведены в таблице 1.

Таблица 1.1

Характеристики технологического оборудования

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм:
над станиной	400
над суппортом	220
Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм	1000
Высота расположения центров, мм	215
Наибольший диаметр прутка, мм	53
Шаг нарезаемой резьбы:
метрической, мм	0,5-112
дюймовой, число ниток на один дюйм	56-0,5
питчевой, питч	56-0,5
Диаметр отверстия шпинделя, мм	55
Внутренний конус шпинделя	Морзе 6
Частота вращения шпинделя, мин-1	12,5 - 1600
Подача, мм/мин:
продольная	3-1200
поперечная	1,5-6000
Конус отверстия пиноли	Морзе 5
Сечение резца, мм	25×25
Диаметр патрона (ГОСТ 2675-80), мм	250
Мощность электродвигателя, кВт	11
Габаритные размеры станка, мм:
длина	5300
ширина	3420
высота	1705
Масса станка, кг	5000
Устройство числового программного управления	Н22-М
Устройство преднабора и цифровой индикации	Есть
Число управляемых координат	2
одновременно	2
Дискретность задания размеров (мм) по оси
Z	0,01
X	0,005
Дискретность цифровой индикации, мм	0,001
Постоянства диаметра образца (мкм) в сечении:
поперчном	2
любом	20
Отклонение от плоскостности торцевой поверхности образца, мкм	16

1.3 Определение числа переходов

При проектировании переходов обрабатываемая область, ограниченная контурами детали и заготовки, разделяется на отдельные зоны в зависимости от требований к чистоте и точности поверхностей детали, режущего инструмента и способа крепления заготовки на станке.

Каждая зона ограничивается замкнутым контуром, состоящим из основного и вспомогательного участков. Основным считается тот контур зоны, который является границей траектории инструмента при обработке.

Все многообразие зон может быть представлено зонами выборки объемов металла и зонами контурной обработки детали. Зоны выборки служат для многопроходной обработки при больших съемах припуска. Они делятся на открытые, полуоткрытые и закрытые. Основной участок контура открытой выборки ограничивает ее с одной стороны, полуоткрытой - с двух, а закрытой - с трех сторон.

Контурные зоны состоят из припуска на получистовую или чистовую обработку поверхностей и служат для прохода инструмента эквидистантно к участкам контура детали.

На рис 1.2. приведена схема разделения снимаемого припуска на зоны обработки участков заготовки.

На основании рис 1.2. составляем план обработки по переходам на токарной операции (таблица 1.2.). Характеристики применяемых резцов приводим в таблице 1.3.

Таблица 1.2

План обработки по переходам

№	Вид обработки	Диаметр обработки, мм	Длина обработки, мм	Глубина резания, мм	Инструмент
1	Черновое точение	42,5÷47	160	1,4÷3	Резец проходной правый CTLBR2525M22 по ГОСТ 26176-85
2	Черновое точение	36,5	129,25	3
3	Черновое точение	30,5	129,25	3
4	Черновое точение	24,5÷26	129,25	1,25÷3
5	Черновое точение	18,5÷19,5	47,39	0÷3
6	Черновое точение	13,5	19,25	2,5
7	Чистовое точение контура	12÷45	160	0,75	Резец контурный правый 2101-0637 по ГОСТ 20872-80 CTJCR2525M22 по ГОСТ 26176-85
8	Чистовая обработка фаски	42,5÷45	2	2÷2,75	Резец контурный левый 2101-0638 по ГОСТ 20872-80 CTJCL2525M22 по ГОСТ 26176-85
9	Точение канавки А	24,5	3	1	Резец канавочный
10	Точение канавки Б	12	4	1
11	Нарезание резьбы	М12	20	1	Резец резьбовой

Таблица 1.3

Характеристики режущих инструментов

Вид инструмента	Материал режущей пластины	Геометрические параметры лезвия
		α,˚	γ,˚	f, мм	ρ, мм	r=f0, мм
Резец проходной	Т15К6	5	10	0,6	0,04	1,1
Резец контурный	Т30К4	7	15	0,4	0,04	1,1
Резец канавочный	Т14К8	10	25	-	-	-
Резец резьбовой	Т15К6	6	12	-	-	-

2. Расчет координат опорных точек

В соответствии с планом обработки произведем расчет координат опорных точек.

переход (черновое точение)

 

Таблица 2.1

Координаты опорных точек первого перехода

№	Текущая координата		Приращение координат
	Z	X	Δz	Δx
0	210	70	-45	0
1	165	70
			0	-48,75
2	165	21,25
			-134,25	0
3	30,75	21,25
			-2,5	2
4	28,25	23,25
			-33,25	0
5	-5	23,25
			0	5
6	-5	28,25
			170	0
7	165	28,25
			0	-10
8	165	18,25
			-134,25	0
9	30,75	18,25
			0	5
10	30,75	23,25
			134,25	0
11	165	23,25
			0	-8
12	165	15,25
			-134,25	0
13	30,75	15,25
			0	3
14	30,75	18,25
			134,25	0
15	165	18,25
			0	-6
16	165	12,25
16	165	12,25	-52,582	0
17	112,418	12,25
			-2,308	0,75
18	110,11	13
			-79,36	0
19	30,75	13
			0	2,25
20	30,75	15,25
			134,25	0
21	165	15,25
			0	-6
22	165	9,25
			-24.25	0
23	140,75	9,25
			0	0,5
24	140,75	9,75
			-20,64	0
25	120,11	9,75
			-7,692	2,5
26	112,418	12,25
			52,582	0
27	165	12,25
			0	-5,5
28	165	6,75
			-24,25
29	140,75	6,75
			0	5,5
30	140,75	12,25
			24,25	0
31	165	12,25
			0	57,75
32	165	70
			45	0
33	210	70
Σ			0	0

2 переход (чистовое точение)

Таблица 2.2

Координаты опорных точек второго перехода

№	Текущая координата		Приращение координат
	Z	X	Δz	Δx
33	210	70	-49	0
34	161	70
			0	-67
35	161	3
			-3	3
36	158	6
			-18	0
37	140	6
			0	3
38	140	9
			-20	0
39	120	9
			-10	3,25
40	110	12,25
			-80	0
41	30	12,25
			0	8,25
42	30	20,5
			-2	2
43	28	22,5
			-33	0
44	-5	22,5
			0	47,5
45	-5	70
			215	0
46	210	70
Σ			0	0

деталь станок режущий программный

Рис 2.2 Схема перехода чистового точения контура.

переход (чистовое точение фаски)

Рис 2.3 Схема перехода чистового точения фаски.

Таблица 2.3

Координаты опорных точек третьего перехода

№	Текущая координата		Приращение координат
	Z	X	Δz	Δx
46	210	70	-211	0
47	-1	70
			0	-48,5
48	-1	21,5
			4	3
49	3	24,5
			0	45,5
50	3	70
			117	0
51	210	70
Σ			0	0

переход (точение канавок)

Рис 2.4. Схема перехода точения канавок.

Таблица 2.4

Координаты опорных точек четвертого перехода

№	Текущая координата		Приращение координат
	Z	X	Δz	Δx
51	210	70	0	-60
52	210	10
			-69	0
53	141	10
			0	-5,25
54	141	4,75
			0	5,25
55	141	10
			-1	0
56	140	10
			0	-5,25
57	140	4,75
			0	18,25
58	140	23
			-110	0
59	30	23
			0	-11,25
60	30	11,75
			0	11,25
61	30	23
			0	47
62	30	70
			180	0
63	210	70
Σ			0	0

5-й переход (нарезание резьбы)

Рис 2.5. Схема перехода нарезания резьбы.

Таблица 2.5

Координаты опорных точек пятого перехода

№	Текущая координата		Приращение координат
	Z	X	Δz	Δx
63	210	70	0	-64
64	210	6
			-50	0
65	160	6
			-16	0
66	144	6
			0	64
67	144	70
			66	0
68	210	70
Σ			0	0

3. Назначение режимов резания

Выбор режимов резания состоит в определении для заданных условий обработки глубины резания, числа проходов, подачи, скорости резания и мощности требуемой на резание.

Рентабельными называют такие режимы резания, при которых получается наименьшая трудоемкость, т.е. затрачивается наименьшее количество времени на изготовление изделии с учетом минимальной себестоимости его.

Рентабельность режима резания достигается правильным выбором конструкции инструмента, геометрических параметров его рабочей части, материала инструмента, качественной заточкой и доводкой его, правильной установкой и креплением инструмента и заготовки, вполне исправным состоянием станка, целесообразной конструкцией технологической оснастки.

Выбранный режим резания может быть уточнен в процессе работы, с тем чтобы обеспечить наибольшую возможную производительность труда при наименьших затратах на обработку детали.

Для назначения режимов резания на рабочих чертежах подлежащего изготовлению изделия должны быть указаны требуемая точность размеров и формы и чистота поверхностей после обработки, характеристики материала изделия, т.е. его марка, состояние и механические свойства. Нужны также сведения о состоянии поверхностного слоя заготовки.

Определение подачи проводим на основании следующей математической модели:

                                      (3.1)

где  - подача, мм/об; t - глубина резания, мм; Dз - диаметр заготовки, мм; Dc - наибольший обрабатываемый на станке диаметр заготовки, мм; СS - коэффициент пропорциональности, ZS, PS, XS - показатели степени.

Результаты расчета подачи приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1

Результаты расчета подачи

Вид обработки	Dc,  мм	t,  мм	Dз, мм	Сs	ZS	XS	PS	S, мм/об
черновое точение	400	3	48,4	0,119	0,4	0,35	0,25	0,527
чистовое точение	400	0,75	46,5	0,0918	0,3	0,25	0,2	0,591

Рассчитанное значение подачи умножаем на различные поправочные коэффициенты. Результаты расчета приводим в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Поправочные коэффициенты на величину подачи

Вид обработки	S, мм/об	K0	K1	K2	K3	K4	K5	K6	K7	Sкор, мм/об
черновое точение	0,527	-	1	1	1	1	1	1	1	0,527
чистовое точение	0,591	1	1	1	1	1	1	0,7	1	0,368

 

Определение скорости резания проводим на основании следующей математической модели:

                                          (3.2)

где  - скорость резания, м/мин; t - глубина резания, мм; s - подача, мм/об;  - коэффициенты.

Результаты расчета скорости резания приведены в таблице 3.3

Таблица 3.3

Результаты расчета скорости резания.

Вид обработки	t, м/мин	s,  мм/об	Сv	Xv	, м/мин
черновое точение	3	0,527	155	0,15	0,4	173,5
чистовое точение	0,75	0,368	178	0,15	0,25	251,1

Рассчитанное значение скорости резания умножаем на различные поправочные коэффициенты. Результаты расчета приводим в таблице 3.4.

Таблица 3.4

Поправочные коэффициенты на величину скорости резания

Вид обработки	υ, м/мин	K0	K1	K2	K3	K4	K5	K6	K7	υкор, м/мин
черновое точение	173,5	1	1	1	0,95	1	1	0,7	1	115,4
чистовое точение	251,1	1	1	1	0,95	1	1	0,91	1	217,1

При точении канавок принимаем значение скорости резания и подачи по рекомендациям [2] S= 0,1 мм/об, υ=83 м/мин.

Определяем силы резания, используя математические модели приведенные в таблице 3.5.

Таблица 3.5

Формулы для расчета сил резания при точении

Сила резания

Формула

Рz              , Н,и - коэффициенты;

t - глубина резания мм;

s - подача в мм/об;

,, - поправочные коэффициенты зависящие от обрабатываемого материала;

υ - скорость резания в м/мин;

,  и  - показатели степени

Рy	,Н
Рx	,Н

Результаты расчета сил резания приведены в таблице 3.6

Таблица 3.6

Результат расчета сил резания

Вид обработки                i                t, мм                s, мм/об    υ, м/мин    , Н
черновое точение	z	3	0,527	115,4	3000	1,0	0,75	-0,15	1	2731
	x				2430	0,9	0,6	-0,3	1	1070
	y				3390	1,0	0,5	-0,4	1	1104
чистовое точение	z	0,75	0,368	217,1	3000	1,0	0,75	-0,15	1	474
	x				2430	0,9	0,6	-0,3	1	204
	y				3390	1,0	0,5	-0,4	1	179
точение канавок	z	2,5	0,1	83	3000	1,0	0,75	-0,15	1	687
	x				2430	0,9	0,6	-0,3	1	370
	y				3390	1,0	0,5	-0,4	1	458

Определяем мощность резания по формуле

, кВт                                     (3.3)

Результаты расчета приведены в таблице 3.7.

Таблица 3.7

Результаты расчета мощности резания

Вид обработки	Pz, Н	υ, м/мин	Nэ , кВт
черновое точение	2731	115,4	5,14
чистовое точение	474	217,1	1,68
точение канавок	687	83	0,93

Окончательные результаты расчета режимов резания приведены в таблице 3.8

Таблица 3.8

Результаты расчета режимов резания

Вид обработки	t, мм	s, мм/об	υ,  м/мин	T, мин	Pz,  Н	Nэ ,  кВт
черновое точение	3	0,527	115,4	60	2731	5,14
чистовое точение	0,75	0,368	217,1	60	474	1,68
точение канавок	2,5	0,1	83	60	687	0,93

Список используемой литературы

1.                    Обработка металлов резанием: Справочник технолога / А.А. Панов, В.В. Аникин, Н.Г. Бойм и др.; Под общ. ред. А.А. Панова. - М.: Машиностроение. 1988. - 736 с.: ил.

2.      Каштальян И. А., Клевзович В.И. Обработка на станках с числовым программным управлением: Справочное пособие. - Мн.: Выш. шк., 1989. - 271 с.: ил.

.        Фельдштейн Е.Э. Режущий инструмент и остнастка станков с ЧПУ: Справочное пособие. - Мн.: Выш. шк., 1988.-336с.: ил.

.        Общемашиностроительные нормативы режимов резания: Справочник: В 2-х т.: Т. 1/ А.Д. Локтев, И.Ф. Гущин, В.А. Батеув и др. - М: Машиностроение, 1991. - 640 с: ил.

.        Общемашиностроительные нормативы режимов резания: Справочник: В 2-х т.: Т. 2/ А.Д. Локтев, И.Ф. Гущин, В.А. Батеув и др. - М: Машиностроение, 1991. - 304 с: ил.

Приложения

Программа на языке PEPS 2.

MAT C3 - задание материала заготовки

ppl fan10t - выбор постпроцессора

win z-10 x-30 z250 x30 - задание размеров графического окна

p1=0 0=0 24=160 24=160 0=Vp1=Vp4=Hp2=0 22.5= 0 20.5=2 22.5= p6 p7=hp7=s5 z28=30 20.5=p8 p9=vp9=s7 x12.25*2=hp10=s8 z110=120 4.5*2= p11 p12=h p12=s10 z140=vp13=s11 x6*2=hp14=s12 s2=s2 x3*2=s12 z158=p17 p16p1 ts1 ts4 ts5 ts6 ts7 ts8 ts9 ts10 ts11 ts12 ts13 ts2 p4 ekk1 k2x0 k2=h0k1 k2 billet z160 d48.4 l200 - выбор заготовки

tai z70 x0 - задняя бабка

dta - визуализация задней бабки

tsb u - подвод задней бабки

p20= z210 x-70*2 - точка смены ин-та

from z210 x-70*2 - установка точки смены ин-та в точку p20

tool iso cbma090610 cclbr t7 z0 x0 1 - установление проходного резца

rap z161 x-70*2 - быстрый подвод ин-та

rap z161 x-21.25*2 - быстрый подвод ин-та

fed t0.527 f0.527 - установление подачи

sur 115.4 - установление скорости резания

got z30.75 x-21.25*2z28.25 x-23.25*2z-5 x-23.25*2z-5 x-28.25*2z161 x-28.25*2z161 x-18.25*2z30.75 x-18.25*2z30.75 x-23.25*2z161 x-23.25*2z161 x-15.25*2z30.75 x-15.25*2z30.75 x-18.25*2z161 x-18.25*2z161 x-12.25*2z112.418 x-12.25*2z110.11 x-13*2z30.75 x-13*2z30.75 x-15.25*2z161 x-15.25*2z161 x-9.25*2z140.75 x-9.25*2z140.75 x-9.75*2z120.11 x-9.75*2z110.11 x-13*2z161 x-12.25*2z161 x-6.75*2z140.75 x-6.75*2z140.75 x-12.25*2z161 x-12.25*2z165 x-70*2 - возврат в точку смены ин-та

inp '' w1 d1 - пауза в выполнении программы (в целях наглядности)

era - очистка экрана

dra k1 k2 - прорисовка контура детали

stk billet z160 d48.4 l200 - прорисовка контура заготовки

tai z70 x0 - установка задней бабаки

dta - прорисовка задней бабаки

tool iso tcma160210 ctlbr t7 z0 x0 1 - установка правого контурного резца

p21= z161 x-70*2 - точка быстрого подвода ин-та

rap p21 - быстрый подвод ин-та подвод

rap z161 x-3*2 - быстрый подвод ин-та подвод

fed t0.368 f0.368 - подача

sur 217 - скорость резания

got z158 x-6*2z140 x-6*2z140 x-9*2z120 x-9*2z110 x-12.25*2z30 x-12.25*2z30 x-20.5*2z28 x-22.5*2z-5 x-22.5*2z-5 x-70*2 - возврат ин-та в точку смены

inp '' w1 d1 - пауза в выполнении программы (в целях наглядности)

era - очистка экрана

dra k1 k2 - прорисовка контура заготовки

stk billet z160 d48.4 l200 - прорисовка контура заготовки

tai z70 x0 - установка задней бабки

dta - прорисовка контура задней бабки

tool iso tcma160210 ctlbl t1 z0 x0 1 - установка левого контурного резца

fed t0.1 f0.1 - подача

sur 83 - скорость резания

rap z-1 x-70*2z-1 x-21.5*2z3 x-24.5*2z3 x-70*2 - возврат в точку смена ин-та

inp '' w1 d1 - пауза в выполнении программы (в целях наглядности)

era - очистка экрана

dra k1 k2 - прорисовка контура заготовки

stk billet z160 d48.4 l200 - прорисовка контура заготовки

tai z70 x0 - установка задней бабки

dta - прорисовка контура задней бабки

tool gro int 3 z0 x0 1 - установка канавочного резца

fed t0.1 f0.1 - подача

sur 83 - скорость резания

rap z210 x-10*2z141 x-10*2z141 x-4.75*2z141 x-10*2z140 x-10*2z140 x-4.75*2z140 x-23*2z30 x-23*2z30 x-11.75*2z30 x-23*2z30 x-70*2 - возврат в точку смены

inp '' w1 d1 - пауза в выполнении программы (в целях наглядности)

era - очистка экрана

dra k1 k2 - прорисовка контура заготовки

stk billet z160 d48.4 l200 - прорисовка контура заготовки

tai z70 x0 - установка задней бабки

dta - прорисовка контура задней бабки

tool thr int r1.25 b60 z0 x0 4 - установка резьбового резца

rap p21 - быстрый подвод ин-та

rap z161 x-6*2 - быстрый подвод ин-та

fed t1.25 f1.0 - подача

sur 2 - скорость

thr 1 z160 z144 x-6*2 h1 d0.25 l1 b0 1 - нарезание резьбы- возврат в точку смены- остановка шпинделя.

Управляющая программа

%M83G50 X--140.0 Z210.0G00 T0101G00 X140.0 Z161.0X42.5G96 S115 M03G04 U2.0G01 Z30.75 F0.527X46.5 Z28.25Z-5.0G00 X56.5Z161.0X36.5G01 Z30.75X46.5G00 Z161.0X30.5G01 Z30.75X36.5G00 Z161.0X24.5G01 Z112.418X26.0 Z110.11Z30.75X30.5G00 Z161.0X18.5G01 Z140.75X19.5Z120.11X26.0 Z110.11G00 X24.5 Z161.0X13.5G01 Z140.75X24.5G00 Z161.0X140.0 Z165.0G00 X--140.0 Z210.0T0100G50 X--140.0 Z210.0G00 T0101G00 X140.0 Z161.0X6.0G96 S217 M03G04 U2.0G01 X12.0 Z158.0 F0.368Z140.0X18.0Z120.0X24.5 Z110.0Z30.0X41.0X45.0 Z28.0Z-5.0G00 X140.0G00 X--140.0 Z210.0T0100G50 X--140.0 Z210.0G00 T0101G96 S83 M03G04 U2.0G00 X140.0 Z-1.0X43.0G01 X49.0 Z3.0 F0.1G00 X140.0G00 X--140.0 Z210.0T0100G50 X--140.0 Z210.0G00 T0101G96 S83 M03G04 U2.0G00 X20.0 Z210.0Z141.0G01 X9.5 F0.1X20.0Z140.0X9.5X46.0G00 Z30.0G01 X23.5X46.0G00 X140.0G00 X--140.0 Z210.0T0100G50 X--140.0 Z210.0G00 T0404G00 X140.0 Z161.0X12.0G96 S2 M03G04 U2.0G76 X--12.0 Z144.0 I0.0 K1.0 D250 E1.0 A60G00 X--140.0 Z210.0T0400M00M30