Токарные автоматы с ЧПУ обрабатывают в основном поверхности, имеющие формы тел вращения цилиндрические, конические, шаровые, фасонные. Обработка заготовок на автоматах и полуавтоматах производится инструментами, закрепленными в продольных и поперечных суппортах. Инструментами на поперечных суппортах обрабатывают наружные фасонные поверхности, канавки различной формы, производят накатку рифлений, подрезку торцов и отрезку готовых деталей. Инструментами, закрепленными на продольных суппортах, производят протечку наружных цилиндрических поверхностей, обработку отверстий - сверление, зенкерование, развертывание и растачивание, а также нарезание резьб.
При использовании специальных приспособлений и державок для инструмента возможно выполнение всех токарных операций как продольными, так и поперечными суппортами.
Технологический процесс механической обработки - это часть производственного процесса, непосредственно связанная с изменением формы, размеров, внешнего вида и свойств заготовок, из которых получают детали машин.
Операция - это законченная часть технологического процесса, выполняемая над одной заготовкой (или над несколькими одновременно обрабатываемыми заготовками) одним или группой рабочих непрерывно на одном рабочем месте до снятия с обработки и перехода к обработке другой других заготовок.
Установ (установка) - это часть операции, выполняемая при одном и том же закрепления заготовки или нескольких одновременно обрабатываемых заготовок.
Позиция - это каждое расположение заготовки во время обработки при одном ее закреплении (при одной установке).
Переход - это часть операции, выполняемая над одним участком (или над совокупностью участков) поверхности заготовки одним инструментом (или набором нескольких одновременно работающих инструментов) при одной настройке станка на режим резания (скорость резания, глубина резания, подача).
Прием - это отдельное законченное движение узла станка или рабочего в процессе выполнения операции. Например: взять заготовку, включить подачу, подвести резец, закрепить заготовку, снять заготовку, проконтролировать размер и.т.д.
Рабочий ход (проход) - это часть перехода, связанная со снятием одного слоя материала. Переход может состоять из одного и более проходов.
Серийный технологический процесс - это процесс, обеспечивающий выпуск необходимого количества высококачественных изделий в соответствии с чертежами техническими требованиями и являющийся наиболее экономичным и технически целесообразным для заданного объема выпуска и условий производства.
Типовая технологическая операция - это оптимальная по содержанию и последовательности переходов, применяемому оборудованию, оснастке и инструменту операции, характеризуемая единством выполняемых работ для группы изделий с общими технологическими признаками.
Типовой технологический процесс - это оптимальный для данных производственных условий процесс, характеризуемый единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструктивно-технологическими признаками.
Типовой представитель - это объект производства, изготовление которого требует наибольшего количества операций, присущих изделиям данного типа.
Единичный технологический процесс - это процесс, относящийся к изделиям одного наименования, типоразмера и исполнения. Он разрабатывается в случае, если маршрут изготовления изделия принципиально отличается от маршрута типового технологического процесса.
Маршрутный технологический процесс - это технологический процесс, выполняемый по документации, в которой содержание операций излагается без указания переходов и режимов обработки.
Маршрутнооперационный технологический процесс - это технологический процесс, выполняемый по документации, в которой содержание отдельных операций излагается без указания переходов и режимов обработки.
Заготовку детали сложной формы обрабатывают на токарном автомате за несколько установок. В зависимости от сложности детали число установов может быть различным. Одну и ту же заготовку можно обработать за небольшое число установов, т.е. по укрупненной технологии, и за большое число установов - по расчлененной технологии.
По укрупненной технологии целесообразно вести обработку, если форма и размеры заготовки затрудняют ее установку на токарном станке, обработка может быть выполнена без частой смены инструмента и режимов резания. По расчлененной технологии целесообразно вести обработку, если инструмент и режимы резания в процессе работы должны меняться многократно, а также установка заготовки нетрудоемка. Расчлененную технологию, как пра применяют в серийном производстве. Одновременная обработка нескольких заготовок, закрепленных на оправке или в патроне, или изготовление нескольких деталей из одной заготовки представляют сущность множественной обработки.
При применении метода цикличности последовательность переходов, принятую для первой заготовки, изменяют на обратную при обработке второй заготовки. При этом методе установка инструмента на размер для выполнения последнего перехода обработки предыдущей заготовки сохраняется для выполнения первого перехода обработки последующей заготовки, чем и достигается экономия времени.
Метод групповой обработки заготовок предусматривает классификацию деталей по видам обработки заготовок (токарная, фрезерная, револьверная и т.д.) в пределах каждого класса (класс валов, класс втулок и др.) детали разбивают на группы, сходные по форме, размерам, общности построения технологического процесса, и разрабатывают его не на одну деталь, а на группу деталей, в которой выделяют комплексную деталь, имеющую все поверхности, которые имеют остальные детали данной группы.
От правильной разработки технологического процесса зависит качество готовых деталей и их себестоимость. Одна и та же деталь может быть получена из различных заготовок, различными методами обработки и на разных станках.
Разработка технологического процесса предусматривает следующие основные этапы: выбор заготовки; способы обработки и последовательность операций; выбор оборудования, приспособлений, режущего инструмента; определение методов контроля и выбор измерительных инструментов.
Составление технологического процесса
При выборе токарного автомата учитывают данные о детали и технические данные станков. В результате выбирают тот токарный автомат, который подходит по техническим данным для обработки заданной детали и обеспечивает максимальную производительность.
Определение последовательности переходов является наиболее ответственной частью, когда разрабатывается карта наладки токарного станка. От того, как определен порядок обработки детали, зависят качество обработанной детали и производительность. При определении последовательности переходов нужно учитывать особенности станка, максимально использовать паспортные данные токарного автомата, его наладочные размеры. При невозможности использования нормализованной оснастки появляется необходимость проектирования специальной оснастки и приспособлений.
Принятый технологический процесс вычерчивается в виде последовательного ряда всех переходов обработки с указанием режущих инструментов, державок, приспособлений, что необходимо для проверки правильности их установки в соответствии с наладочными размерами. Режущие инструменты на эскизе переход располагаются в соответствие положению их в конце рабочего хода, что удобно для расчета и для проверки возможности столкновения державок и режущих инструментов, особенно для совмещенных переходов. На эскизах переходов проставляют размеры и шероховатость обрабатываемых поверхностей, а также размеры, определяющие положение режущих инструментов или их державок относительно шпинделя и других державок, что может понадобиться в дальнейшем при проектировании кулачков и другой оснастки.
Выбор режущего инструмента с указанием его конструкции и материала и расстановка его на суппортах с подбором державок, приспособлений и другой оснастки осуществляются в соответствии с разработанным по переходам технологического процесса.
Далее выбирают скорость резания и подачу по справочникам или таблицам, имеющимся в руководстве по обслуживанию токарного автомата, в зависимости от материала обрабатываемой поверхности и некоторых других параметров.
В фасонно-отрезных автоматах, автоматах продольного точения, многорезцовых полуавтоматах, многошпиндельных горизонтальных автоматах и других, где частота вращения шпинделя nшп в течение всей обработки постоянна, v и nшп принимают минимальными из всех полученных значений. Частоту вращения шпинделя nшп принимают, корректируя по паспорту, причем берут значение меньше расчетного. В токарно-револьверных автоматах, в копировальных и многорезцово-копировальных полуавтоматах, в вертикальных многошпиндельных полуавтоматах последовательного действия частота вращения шпинделя на отдельных переходах меняется, поэтому nшп выбирают отдельно для каждого перехода.
Меньшее значение из выбранных подач принимают в случае, когда инструменты установлены на общей державке и подаются от одного кулачка. Так поступают при наладке токарно-револьверных автоматов, многорезцовых полуавтоматов и других, где встречается одновременная обработка нескольких поверхностей с одной державки.
Переходы с нарезанием резьбы и сверлением малого диаметра при определении частоты вращения nшп и подачи s имеют некоторые особенности. Нарезание резьбы на токарных автоматах может осуществляться тремя способами.
Первый способ предусматривает вращение только заготовки. При этом вывинчивание метчика или свинчивание плашки производится при обратном вращении шпинделя с деталью с частотой вращения в 2-3 раза большей, чем при нарезании резьбы.
При втором способе плашка (метчик) и обрабатываемая деталь вращаются в одну сторону, но плашка (метчик) имеет большую частоту вращения, чем заготовка. Величину обгона определяют необходимой скоростью резания. Частота вращения плашки (метчика): nпл(м)=nшп+nнр, где nнр - частота вращения плашки (метчика), определенная для выбранной скорости резания, если бы шпиндель не вращался, об/мин.
Третий способ применяют на многошпиндельных токарных автоматах. Сущность его заключается в том, что обрабатываемая заготовка и плашка (метчик) вращается в одну сторону, но плашка (метчик) вращается медленнее, отставая от заготовки и нарезая при этом на ней резьбу. Величину отставания определяют скоростью резания.
Подача резьбонарезного инструмента производится только при нарезании первых витков, а далее он сам навинчивается на заготовку.
При сверлении отверстий малого диаметра на выбранной скорости резания шпинделю необходимо задавать очень большую частоту вращения, что может быть лимитировано режимами резания на других переходах либо такую частоту вращения нельзя настраивать на токарном автомате.
Чтобы осуществить в этом случае сверление малого отверстия, используют быстросверлильное устройство, шпиндель которого имеет отдельный привод с большой частотой вращения, а вращение сверла направлено в обратную сторону вращения заготовки. Частоту вращения рассчитывают таким образом, чтобы обеспечить необходимую скорость резания при сверлении.
При разработке технологических процессов обработки необходимо соблюдать основные правила:
- производить максимально возможное совмещение рабочих и вспомогательных ходов и увеличивать число одновременно работающих режущих инструментов;
- по возможности не допускать совмещения черновой и чистовой обработки;
- точение точных фасонных поверхностей производить двумя резцами - черновыми и чистовым;
- не допускать проточки глубоких канавок до окончания всей обработки (в противном случае часть детали может отломиться);
- давать суппорту с режущим инструментом выдержку без подачи в течение 2-5 оборотов шпинделя (это увеличивает точность обработки);
- сверление отверстий малого диаметра производить с предварительной зацентровкой, во время которой при необходимости можно снимать внутреннюю фаску;
- сверление отверстий малого диаметра производить за несколько вводов сверла (улучшаются условия охлаждения сверла и удаления стружки);
- сверление ступенчатых отверстий производить сначала сверлом большего диаметра, затем сверлом меньшего диаметра;
- чистовую обработку ступенчатых поверхностей производить на одной позиции;
- на многошпиндельных автоматах и полуавтоматах последовательного действия распределять переходы так, чтобы продолжительность обработки на каждой позиции по возможности была одинакова;
- наиболее длительные переходы разбивать двумя или тремя позициями (в противном случае предусмотреть на последней позиции окончательный общий проход одним инструментом).
На одном из этапов производят расчет данных, связанных с проектированием кулачков, копиров, и определяют схему расстановки упоров.
Действительная производительность токарных автоматов или полуавтоматов будет несколько ниже цикловой производительности из-за простоев при подналадке и по другим причинам.
Начальный и конечный радиусы для каждого участка кулачков определяют для конкретного типа автомата отдельно.
Затем производят расписывание всего цикла обработки от 0 до 360° с указанием угла поворота распределительного вала для каждого перехода и на основе этого строят циклограмму
