Разработка управляющей программы для станка с числовым программным управлением

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МАМИ»

Факультет: «Механико-технологический»

Кафедра: «Автоматизированные станочные системы и инструмент»

КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине

«Программированная обработка на станках с ЧПУ и САП»

Разработка управляющей программы для станка с числовым программным управлением Москва 2011 г.

1. Содержание

1. Содержание

2. Ведение

3.Технологическая подготовка управляющей программы

3.1 Выбор технологического оборудования

3.2 Выбор системы УЧПУ

3.3 Эскиз заготовки, обоснование метода ее получения

3.4 Выбор инструмента

3.5 Технологический маршрут обработки детали

3.6 Назначение режимов обработки

4. Математическая подготовка управляющей программы

4.1 Кодирование

4.2 Управляющая программа

5. Выводы по работе

6. Список используемой литературы кодирование станок деталь программное управление

2. Введение

В настоящее время широкое развитие получило машиностроение. Его развитие идет в направлениях существенного повышения качества продукции, сокращения времени обработки на новых станках за счет технических усовершенствований.

Современный уровень развития машиностроения предъявляет следующие требования к металлорежущему оборудованию:

— высокий уровень автоматизации;

— обеспечение высокой производительности, точности и качества

выпускаемой продукции;

— надежность работы оборудования;

— высокая мобильность обусловлена в настоящее время быстросменностью объектов производства.

Первые три требования привели к необходимости создания специализированных и специальных станков-автоматов, а на их базе автоматических линий, цехов, заводов. Четвертая задача, наиболее характерная для опытного и мелкосерийного производств, решается за счет станков с ЧПУ. Процесс управления станком с ЧПУ представляется, как процесс передачи и преобразования информации от чертежа к готовой детали. Основной функцией человека в данном процессе является преобразование информации заключенной в чертеже детали в управляющую программу, понятную ЧПУ, что позволит управлять непосредственно станком таким образом, чтобы получить готовую деталь, соответствующую чертежу. В данном курсовом проекте будут рассматриваться основные этапы разработки управляющей программы: технологическая подготовка программы, и математическая подготовка. Для этого на основе чертежа детали будут выбраны: заготовка, система ЧПУ, технологическое оборудование.

3. Технологическая подготовка управляющей программы

3.1 Выбор технологического оборудования

Для обработки данной детали выбираем токарный станок с ЧПУ модели 16К20Ф3Т02.

Данный станок предназначен для токарной обработки деталей тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилями за один или несколько рабочих ходов в замкнутом полуавтоматическом цикле. Кроме того, в зависимости от возможностей устройства ЧПУ на станке можно нарезать различные резьбы.

Станок используется для обработки деталей из штучных заготовок с зажимом в механизированном патроне и поджимом при необходимости центром, установленном в пиноли задней бабки с механизированным перемещением пиноли.

Технические характеристики станка:

3.2 Выбор системы УЧПУ

Устройство УЧПУ — часть системы ЧПУ предназначена для выдачи управляющих воздействий исполнительным органом станка в соответствии с управляющей программой.

Числовое программное управление (ГОСТ 20 523−80) станком — управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе, в которой данные заданы в цифровой форме.

Различают ЧПУ:

— контурное;

— позиционное;

— позиционно-контурное (комбинированное);

— адаптивное.

При позиционном управлении (Ф2) перемещение рабочих органов станка происходит в заданные точки, при чем траектория перемещения не задается. Такие системы позволяют обработать только прямолинейные поверхности.

При контурном управлении (Ф3) перемещение рабочих органов станка происходит по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура обработки. Такие системы обеспечивают работу по сложным контурам, в том числе криволинейные.

Комбинированные системы ЧПУ работают по контрольным точкам (узловым) и по сложным траекториям.

Адаптивное ЧПУ станком обеспечивает автоматическое приспосабливание процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки по определенным критериям. Деталь, рассматриваемая в данной курсовой работе, имеет криволинейную поверхность (галтель), следовательно, первая система ЧПУ здесь не применятся. Возможно использование последних трех систем ЧПУ.

С экономической точки зрения целесообразно в данном случае использовать контурное или комбинированное ЧПУ, т.к. они менее дороги, чем остальные и в то же время обеспечивают необходимую точность обработки.

В данном курсовом проекте была выбрана система УЧПУ «Электроника НЦ-31», которая имеет модульную структуру, что позволяет увеличивать число управляемых координат и предназначено в основном для управления токарными станками с ЧПУ со следящими приводами подач и импульсными датчиками обратной связи.

Устройство обеспечивает контурное управление с линейно-круговой интерполяцией. Управляющая программа может вводиться как непосредственно с пульта (клавиатуры), так и с кассеты электронной памяти.

3.3 Эскиз заготовки, обоснование метода ее получения

В данной курсовой работе условно принимаем тип производства рассматриваемой детали как мелкосерийный. Поэтому в качестве заготовки для детали выбран пруток диаметра 95 мм простого сортового проката (круглого профиля) общего назначения из стали 45 ГОСТ 1050–74 с твердостью НВ=207…215.

Простые сортовые профили общего назначения используется для изготовления гладких и ступенчатых валов, станков диаметром не более 50 мм, втулок диаметром не более 25 мм, рычагов, клиньев, фланцев.

На заготовительной операции втулок нарезается в размер 155 мм, затем на фрезерно-центровальном станке торцуется в размер 145 мм, и здесь же одновременно выполняются центровые отверстия. Поскольку при установке детали в центрах происходит совмещение конструкторской и технологической базы, а погрешность в осевом направлении мала, то ей можно пренебречь.

Чертеж заготовки после фрезерно-центровальной операции представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 — чертеж заготовки

3.4 Выбор инструмента [1]

Инструмент Т1

Для обработки основных поверхностей черновой и чистовой выбираем правый проходной резец с механическим креплением пластины DNMG110408 из твердого сплава GC1525 и прижимом повышенной жесткости (рис. 2).

Рисунок 2 — правый проходной резец

Инструмент Т2

Для прорезания канавок выбираем отрезной сборный резец с пластинами N151.2−400−30 из твердого сплава GC1525 (рис. 3).

Рисунок 3 — сборный отрезной резец

Инструмент Т3

Для сверления заданного отверстия выбираем сверло из твердого сплава GC1220 для сверления под резьбу M10 с цилиндрическим хвостовиком (рис. 4).

Рисунок 4 — сверло

Инструмент Т4

Для рассверливания заданного отверстия выбираем сверло из твердого сплава GC1220 с цилиндрическим хвостовиком (рис. 5).

Инструмент Т5

Для выполнения внутренней резьбы M10Ч1 выбираем метчик

ГОСТ 3266–81 из быстрорежущей стали с винтовыми канавками (рис.5).

Рисунок 5 — метчик

3.5 Технологический маршрут обработки

Технологический маршрут обработки детали должен содержать наименование и последовательность переходов, перечень обрабатываемых на переходе поверхностей и номер используемого инструмента.

Операция 010 Заготовительная. Прокат. Отрезать заготовку Ш 95 мм в размер 155 мм, выполнять центровые отверстия до Ш 8 мм.

Операция 020 Фрезерно-центровальная. Фрезеровать торцы в размер 145 мм.

Операция 030 Токарная: установить заготовку в переднем ведущем и заднем вращающемся центрах.

Установ А

Переход 1

Инструмент Т1

Точить предварительно:

· конус Ш 30 мм до Ш 40 мм до длины 30 мм от торца заготовки

· Ш 40 мм от длины 30 мм на длину 30 мм от торца заготовки

· конус Ш 40 мм до Ш 60 мм от длины 60 мм до длины 75 мм от торца заготовки

· Ш 60 мм от длины 75 мм до длины 85 мм от торца заготовки

· Ш 60 мм до Ш 70 по дуге радиусом 15 мм от длины 85 мм от торца заготовки

· Ш 70 мм от длины 100 мм до длины 120 мм от торца заготовки

· Ш 70 мм до Ш 80 мм на длине 120 мм от торца заготовки

· Ш 80 мм до Ш 90 мм по дуге радиусом 15 мм от длины от длины 120 мм от торца заготовки

· Ш 90 мм от длины 135 мм до длины 145 мм от торца заготовки Оставить припуск на чистовую обработку 0,5 мм на сторону Переход 2

Инструмент Т1

Точить окончательно по переходу 1:

· конус Ш 30 мм до Ш 40 мм до длины 30 мм от торца заготовки

· Ш 40 мм от длины 30 мм на длину 30 мм от торца заготовки

· конус Ш 40 мм до Ш 60 мм от длины 60 мм до длины 75 мм от торца заготовки

· Ш 60 мм от длины 75 мм до длины 85 мм от торца заготовки

· Ш 60 мм до Ш 70 по дуге радиусом 15 мм от длины 85 мм от торца заготовки

· Ш 70 мм от длины 100 мм до длины 120 мм от торца заготовки

· Ш 70 мм до Ш 80 мм на длине 120 мм от торца заготовки

· Ш 80 мм до Ш 90 мм по дуге радиусом 15 мм от длины от длины 120 мм от торца заготовки

· Ш 90 мм от длины 135 мм до длины 145 мм от торца заготовки Переход 3

Инструмент Т2

· Точить прямоугольную канавку шириной 10 мм с диаметра 40 до диаметра 30 мм на расстоянии 50 мм от торца заготовки.

Установ Б

Переход 1

Инструмент Т3

· Сверлить отверстие 9 глубиной 40 мм.

Переход 2

Инструмент Т4

· Рассверлить отверстие с 9 до 20 до глубины 15 мм.

Переход 3

Инструмент Т5

· Нарезать резьбу метчиком М10Ч1 на глубину 30 мм.

Операция 040 Промывочная.

Операция 050 Термическая.

Операция 060 Шлифовальная.

Операция 070 Контрольная.

3.6 Назначение режимов обработки

Установ А

Переход 1 — черновое точение

Инструмент Т1

1. Определение длины рабочего хода L = 145 мм.

2. Глубину резания при предварительном точении стали проходным резцом с твердосплавной пластиной выбираем t = 2,5 мм.

3. При точении стали и глубине резания t = 2,5 мм выбираем подачу S = 0,6 мм/об.

4. Стойкость инструмента Т = 45 мин.

5. Скорость резания С_v = 350, x = 0,15, y = 0,35, m = 0,2 ([4], табл. 17 стр. 269)

К_MV = 0,8 ([4], табл. 4 стр. 263)

К_ПV = 0,8 ([4], табл. 5 стр. 263)

К_ИV = 1 ([4], табл. 6 стр. 263)

6. Число оборотов шпинделя.

мин^-1

7. Сила резания.

где: С_р = 300, х = 1, у = 0,75, n = -0,15 ([4], табл. 22 стр. 273)

([4], табл. 9 стр. 264)

8. Мощность резания.

Переход 2 — чистовое точение

Инструмент Т1

1. Определение длины рабочего хода L = 145 мм.

2. Глубину резания при предварительном точении стали проходным резцом с твердосплавной пластиной выбираем t = 0,5 мм.

3. При точении стали и глубине резания t = 0,5 мм выбираем подачу S = 0,3 мм/об.

4. Стойкость инструмента Т = 60 мин.

5. Скорость резания С_v = 350, x = 0,15, y = 0,35, m = 0,2 ([4], табл. 17 стр. 269)

К_MV = 0,8 ([4], табл. 4 стр. 263)

К_ПV = 0,8 ([4], табл. 5 стр. 263)

К_ИV = 1 ([4], табл. 6 стр. 263)

6. Число оборотов шпинделя.

мин^-1

7. Сила резания.

где: С_р = 300, х = 1, у = 0,75, n = -0,15 ([4], табл. 22 стр. 273)

([4], табл. 9 стр. 264)

8. Мощность резания.

Переход 3 — точение канавок

Инструмент Т2

1. Определение длины рабочего хода L = 10 мм.

2. При нарезании канавок глубина резания равна длине лезвия резца

t = 4 мм.

3. При точении стали и глубине резания t = 4 мм выбираем подачу S = 0,1 мм/об.

4. Стойкость инструмента Т = 45 мин.

5. Скорость резания С_v = 420, x = 0,15, y = 0,2, m = 0,2 ([4], табл. 17 стр. 269)

К_MV = 0,8 ([4], табл. 4 стр. 263)

К_ПV = 0,8 ([4], табл. 5 стр. 263)

К_ИV = 1 ([4], табл. 6 стр. 263)

6. Число оборотов шпинделя.

мин^-1

7. Сила резания.

где: С_р = 300, х = 1, у = 0,75, n = -0,15 ([4], табл. 22 стр. 273)

([4], табл. 9 стр. 264)

8. Мощность резания.

Установ Б

Переход 1 — сверление отверстия

Инструмент Т3

1. Определение длины рабочего хода L = 40 мм.

2. При сверлении глубина резания t = 0,5ЧD, где D — диаметр отверстия.

t = 0,5Ч9 = 4,5 мм

3. При диаметре сверла D = 9 мм и обрабатываемом материале сталь 45 с НВ = 207…215 подача S = 0,22 мм/об ([4], табл. 25 стр. 277).

4. Стойкость инструмента Т = 45 мин.

5. Скорость резания С_v = 9,8, q = 0,4, y = 0,5, m = 0,2 ([4], табл. 28 стр. 278)

К_MV = 0,8 ([4], табл. 4 стр. 263)

К_ПV = 0,8 ([4], табл. 5 стр. 263)

К_ИV = 1 ([4], табл. 6 стр. 263)

6. Число оборотов шпинделя.

мин^-1

7. Осевая сила и крутящий момент.

Крутящий момент при сверлении определяется по формуле:

С_M = 0,0345, q = 2,0, y = 0,8 ([4], табл. 32 стр. 281)

Поправочный коэффициент K_P = K_MP, где K_MP — коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые параметры.

где n = 0,75.

([4], табл. 9 стр. 264)

Осевая сила при сверлении определяется по формуле:

С_Р = 68, q = 1,0, y = 0,7 ([4], табл. 32 стр. 281)

Поправочный коэффициент K_P = K_MP, где K_MP — коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые параметры.

где n = 0,75.

([4], табл. 9 стр. 264)

8. Мощность резания.

Переход 2 — рассверливание отверстия

Инструмент Т4

1. Определение длины рабочего хода L = 15 мм.

2. При рассверливании глубина резания t = 5,5 мм.

3. При диаметре сверла D = 20 мм и обрабатываемом материале сталь 45 с НВ = 207…215 подача S = 0,38 мм/об ([4], табл. 25 стр. 277).

4. Стойкость инструмента Т = 45 мин.

5. Скорость резания

С_v = 16,2, q = 0,4, х = 0,2, y = 0,5, m = 0,2 ([4], табл. 29 стр. 279)

К_MV = 0,8 ([4], табл. 4 стр. 263)

К_ПV = 0,8 ([4], табл. 5 стр. 263)

К_ИV = 1 ([4], табл. 6 стр. 263)

6. Число оборотов шпинделя.

мин^-1

7. Осевая сила и крутящий момент.

Крутящий момент при сверлении определяется по формуле:

С_M = 0,09, q = 1,0, х = 0,9, y = 0,8 ([4], табл. 32 стр. 281)

Поправочный коэффициент K_P = K_MP, где K_MP — коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые параметры.

где n = 0,75.

([4], табл. 9 стр. 264)

Осевая сила при сверлении определяется по формуле:

С_Р = 67, x = 1,2, y = 0,65 ([4], табл. 32 стр. 281)

Поправочный коэффициент K_P = K_MP, где K_MP — коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые параметры.

где n = 0,75.

([4], табл. 9 стр. 264)

8. Мощность резания.

Переход 3 — нарезание внутренней резьбы метчиком

Инструмент Т5

1. Метчики, плашки и резьбовые головки работают с подачей, равной шагу резьбы S = 1 мм/об.

2. Скорость резания.

При нарезании метрической резьбы метчиками скорость резания определяется по формуле:

С_v = 64,8, q = 1,2, y = 0,5, m = 0,9 ([4], табл. 29 стр. 279)

К_MV = 1 ([4], табл. 4 стр. 263)

К_ПV = 1 ([4], табл. 5 стр. 263)

К_ИV = 1 ([4], табл. 6 стр. 263)

3. Крутящий момент при нарезании резьбы метчиками.

Крутящий момент определяется по формуле:

С_M = 0,027, q = 1,4, y = 1,5 ([4], табл. 51 стр. 298)

Поправочный коэффициент K_P = K_MP, где K_MP — коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые параметры K_P = K_MP = 1.

4. Мощность резания.

мин^-1

4. Математическая подготовка управляющей программы

4.1 Кодирование

Управляющая программа для станка с ЧПУ — это совокупность элементарных команд исполнительным механизмам станка, записанных в кодированном виде и в технологической последовательности обработки детали. Причем вид элементарных команд зависит от типа системы ЧПУ и кодового языка или языка программирования, принятого для данной системы.

Значения символов адресов в УЧПУ НЦ — 31:

М3 — задание направления вращения шпинделя по часовой стрелке М4 — задание направления вращения шпинделя против часовой стрелки М38 — первый диапазон вращения шпинделя М39 — второй диапазон вращения шпинделя М40 — третий диапазон вращения шпинделя

G97 — скорость вращения шпинделя в об/мин

G96 — скорость вращения шпинделя в м/мин

G95 — подача в мм/об

G94 — подача в мм/мин

* - связывание 2 строчек

— ускоренный ход

— относительное перемещение

S — скорость главного движения (численное значение частоты вращения шпинделя), об/мин

F — числовое значение подачи, мм/об

T — номер инструмента

N — номер кадра

P — шаг резьбы, координаты центра дуги окружности относительно конечной точки дуги, ширина канавочного резца

45? — фаска 45?

X — перемещение по оси Х в абсолютных значениях

Z — перемещение по оси Z в абсолютных значениях Х — перемещение по оси Х в абсолютных значениях

M30 — конец программы

M10 конец — реверс

G75 — многопроходной цикл нарезания цилиндрических канавок

G33 — цикл нарезания резьбы метчиком

G25 — цикл повтора

G31 — цикл многопроходного резьбонарезания

4.2 Разработка управляющей программы

№ 060 М4 *

№ 061 М39 *

№ 062 G97 *

№ 063 S386 *

№ 064 G95 *

№ 065 F60

№ 066 T1

№ 067 X9700 *

№ 068 Z0

№ 069 X-700

№ 070 X1000 *

№ 071 Z-3000

№ 072 Z-6000 *

№ 073 Х2000 *

№ 074 Z-7500

№ 075 Z-8500

№ 076 G3 *

№ 077 X1000 *

№ 078 Z-10 000 *

№ 079 P2000 *

№ 080 P500

№ 081 Z-12 000

№ 082 X1000

№ 083 G2 *

№ 084 X1000 *

№ 085 Z-13 500 *

№ 086 P-3500 *

№ 087 P-2000

№ 088 Z-14 500

№ 089 Х200

№ 090 Z0

№ 091 X-6000

№ 092 G25 *

№ 093 P 69 91 *

№ 094 P12

№ 095 Х3100

№ 096 G25 *

№ 097 P 70 90 *

№ 098 P1

№ 099 G96 *

№ 100 P 200 *

№ 101 P800 *

№ 102 S167

№ 103 G95 *

№ 104 F30

№ 105 X3300

№ 106 Z0

№ 107 X3000

№ 108 G25 *

№ 109 P 70 90 *

№ 110 P1

№ 111 T2

№ 112 G95 *

№ 113 F10 *

№ 114 G97 *

№ 115 S573

№ 116 X4200*

№ 117 Z-5000

№ 118 G75 *

№ 119 X3000 *

№ 120 Z600*

№ 121 P400

№ 122 T3

№ 123 М5

№ 124 D30

№ 125 G95 *

№ 126 F22 *

№ 127 G97 *

№ 128 S531

№ 129 X0 *

№ 130 Z200

№ 131 G73 *

№ 132 X20000 *

№ 133 Z-4000 *

№ 134 P2250

№ 135 T4

№ 136 G95 *

№ 137 F38 *

№ 138 G97 *

№ 139 S295 *

№ 140 X0 *

№ 141 Z200

№ 142 G73 *

№ 143 Z-1500 *

№ 144 Z200 *

№ 145 P1500

№ 146 T5

№ 147 G95 *

№ 148 F100 *

№ 149 G97 *

№ 150 S573

№ 151 X0 *

№ 152 Z200

№ 153 G33 *

№ 154 X10000 *

№ 155 Z-3200 *

№ 156 X20000*

№ 157 Z20000

№ 158 M5

№ 159 M30

5. Выводы по работе

В данной курсовой работе была разработана управляющая программа для обработки детали на станке 16К20Ф3Т02, оснащенном устройством ЧПУ НЦ-31.

Для этого станка были предложены режущие инструменты, обеспечивающие получение детали заданной формы, размеров и качества поверхностей.

Проведенные расчеты режимов резания показали, что выбранное технологическое оборудование (ст. 16К20Ф3Т02), по своим технологическим характеристикам удовлетворяет всем требованиям.

6.Список используемой литературы

1.Каталог фирмы Sandvik Coromant (http://www.coromant.sandvik.com/) 2011 год.

2.Конспект лекций по курсу «Программированная обработка на станках с ЧПУ и САП» А. В. Анкин.

3.Методические указания к курсовому проектированию по курсу «Программированная обработка на станках с ЧПУ и САП», А. В. Анкин — 2-е издание, Москва, МГТУ «МАМИ», 2010 год.

4."Справочник технолога-машиностроителя", том 2, А. Г. Косилова, Р. К. Мещерякова, Москва, 1985 год.