Контурная обработка деталей на токарном станке

Для того, чтобы разобраться, о чем идет речь, мы решили разбить термин на две части и раскрыть их.

Токарная обработка – это удаление исходного материала с детали посредством режущего инструмента, который подается на ее поверхность, а она, в свою очередь, вращается с высокой скоростью. Процесс токарной обработки позволяет изготавливать объекты нужной размерности и обеспечивает гладкую поверхность.

ЧПУ (числовое программное управление) – это компьютеризированные системы, которые управляют опциями и движениями машины. Осуществляется это посредством специальной программы, в которой находятся кодированные цифровые данные. Код отвечает за перемещение инструмента, глубину резания, подачу, скорость, а также за включение/выключение шпинделя и подачу СОЖ.

Классификация токарных станков с числовым программным управлением (ЧПУ) 

Системы с ЧПУ можно подразделить на несколько видов в зависимости от их назначения. Рассмотрим подробнее: 

Позиционные. Эти системы обеспечивают предельно точное перемещение рабочего инструмента. Если агрегат имеет позиционную систему числового программного управления, его исполнительный орган за минимальный период времени может перемещаться в дискретную позицию, заданную блоком управления. При этом для каждой координатной оси будут программироваться необходимые параметры передвижения, а траектория при этом остается произвольной. Во время обработки элемента исполнительный орган станка будет постепенно перемещаться по заданным координатам. Системы такого вида чаще всего используют для создания координатно-сверлильных расточных устройств и при производстве роботов, которые будут выполнять циклические работы. 

Контурные. Данный тип системы отличается тем, что она позволяет задать параметры для передвижения исполнительного органа по координатным осям и его траектории. Деталь будет подаваться исходя из точного вычисления параметров подачи каждой части координатной сетки. Благодаря этому, все перемещения полностью функционально связаны между собой. Такой вид системы как контурные применяют в токарных, фрезерных и расточных станках с компьютерным управлением. 

Комбинированные или контурно-позиционные. Эти системы сочетают в себе все сильные стороны обоих устройств и предназначены для многофункциональных приборов.

Также программы, которые обеспечивают вспомогательную автоматизацию для циклического производства без программоносителей можно разделить на: 

•    Системы, определяющие расположение внутри системы координат посредством цифровой индикации. Основными частями системы выступают ЦИП и другие визуализаторы. Они могут быть установлены на любом станке с ЧПУ. Перенастройка после установки на станок не понадобится, ведь на дисплее управляющего блока будут непрерывно отображаться числовые значения координат исполнительного органа устройства исходя из значений, которые были переданы датчиками положения.

•    Системы цифрового измерительного прибора (ЦИП), которым необходим ручной ввод параметров. В таком случае визуализатор системы дополнительно укомплектован панелью ввода. На ней управляющий может ввести точки координат, на которые должен выйти исполнительный орган устройства во время процесса обработки детали.

Также системы ЧП к можно классифицировать по их технологическим возможностям. 

1. NC. Эти системы производят покадровое считывание данных с перфоленты на протяжении целого цикла обработки элемента. NC самостоятельно последовательно производит считывание всех кадров и заносит полученные данные в специальное хранилище. Однако в этой системе есть недостаток – риск сбоя считывания данных из-за обязательного использования съемных программоносителей. 
2. SNC. Эта категория считывает необходимые данные с перфоленты перед началом производственного цикла. 
3. CNC. Данная система имеет встроенный микропроцессор. 
4. SNC. Эта категория может управлять несколькими токарными станками с ЧПУ. 
5. HNC. Данные системы дают возможность самостоятельно, вручную вносить информацию в память устройства. 
6. VNC. Это программное обеспечение позволяет управлять устройством при помощи голоса.

Еще системы ЧПУ можно разделять по числу информационных потоков: 

Разомкнутые ЧПУ. Обладают всего одним потоком информации, поступающим от считывающего аппарата к исполнительному органу. Такой вид системы не имеет датчиков обратной связи. Именно поэтому данные не могут быть исправлены во время процесса производства.

Замкнутые ЧПУ.  Они отличаются от разомкнутых тем, что имеют два информационных потока, которые направлены от считывающего устройства и обратно. Использование систем знаменитого типа дает возможность исправить рассогласование между заданными программой координатами и местоположением. 

Адаптивные системы. Эта категория является самой модернизированной и имеет три информационных потока: от считывающего устройства к управляющему блоку и от датчиков. Последние установлены на токарном станке и предназначаются для обработки всех параметров, которые касаются изменений сил трения, резания, твердости материала и износа рабочего органа.

Контурная система числового программного управления

Контурная система ЧПУ предназначена для регулирования совместных движений нескольких приводов. Это расширяет технологические возможности прибора и позволяет обрабатывать детали более сложной формы. 

Токарные станки с числовым программным обеспечением обладают блоком отображения световой индикации (БОСИ). На его дисплее будут отображаться числовые значения координат подвижных органов устройства. На БОСИ сигналы поступают датчиков положения, которые расположены на подвижных органах станка. Система блокового отображения световой индикации сократит время на контроль размеров элементов в процессе обработки и заметно увеличит производительность операции.

Применение контурных систем с ЧПУ дает возможность заранее запрограммировать траекторию перемещения по каждой из координатных осей, при этом параметры перемещения исполнительного органа тоже программируются. Нужно понимать, что в отношении любого действия прибора, подача исполнительного органа представляет из себя целый комплекс перемещений по отдельным координатным осям.

Представим, что в ходе обработки необходимо получить прямоугольное формообразование. В таком случае исполнительный орган приспособления с ЧПУ будет пошагово переходить из одной координатной оси в другую. Это говорит о том, что траектория устройства отличается ступенчатостью, а каждый элемент обрабатываемого объекта находится параллельно координатным осям. В некоторых случаях для сокращения времени подачи исполнительного органа от точки до точки, применяется его одновременное перемещение по двум координатным осям. Если использовать грубое позиционирование, подход к нужной позиции будет происходить с двух сторон одномоментно, а при точном – с одной. Количество регулируемых координат в координатных системах бывает доходит и до 5, где 4 из них, могут управляться одновременно.

Зачастую в системах, которые обеспечивают прямолинейное формообразование применяется интерполятор двухкоординатного типа. Он и создает импульсы сразу для двух приводов подач, которые осуществляют перемещение рабочих органов станка. Таким образом, обработка материала осуществляется сразу по двум координатным осям X и Y. Диапазон управляемых координат варьируется от 3 до 5.

Как происходит контурная обработка на токарном станке, ее зоны и области. 

Для получения детали требуется удалить материал, который находится между ее контурами и заготовкой. Этот процесс осуществляется при помощи обработки на токарном станке с числовым программным управлением. 
При этом выделяют две области обработки: черновую и чистовую. 
Область черновой отработки – это слой материала, который расположен между двумя контурами: заготовки и черновым. 
Черновым контуром является контур, который получают перед чистовой обработкой. Для его получения удаляют лишний объем материала над основными элементами. 
Область чистовой обработки – это слой материала, после удаления которого можно увидеть точные размеры, формы и расположение поверхности детали. Эта зона обработки расположена между черновым и чистовым контурами детали. 
Чистовой контур детали – это тот контур, который должен получиться по окончанию токарной операции. 
Черновая обработка детали осуществляется в несколько этапов, поэтому область разбивают на зоны обработки. 

В зависимости от конфигурации чернового контура можно выделить следующие зоны: 

Открытые. Черновой контур с одной стороны. 
Полуоткрытые. Черновой контур с двух сторон. 
Закрытые. Черновой контур с трех сторон. 

Несмотря на то, что есть огромное разнообразие форм обрабатываемых поверхностей, обычно есть типовая последовательность выполнения переходов: 

1.    Центрирование (при длине сверла меньше 20 миллиметров).
2.    Сверление. 
3.    Подрезание торца. 
4.    Черновая обработка основной поверхности. 
5.    Черновая обработка дополнительных поверхностей. 
6.    Чистовая обработка дополнительных поверхностей. 
7.    Чистовая обработка основной поверхности.

Технологические особенности контурной обработки деталей на токарном станке с ЧПУ 

В чем же заключаются технологические особенности контурной обработки на токарных станках с числовым программным управлением? 

К ним можно отнести целый ряд нюансов: 

1) Порядок обработки деталей. В самом начале производится черновая обработка: подрезка торцов, сверление, расточка внутренних поверхностей и точение. Следующим этапом является обработка всех дополнительных участков изделий, кроме канавок и резьбы. Чистовая отделка начинается с обработки внутренних поверхностей элементов, потом наружных.

2) Детали не требующие черновой отделки обрабатываются поэтапно: сначала воздействию подвергаются отверстия и торцы, потом происходит постепенный переход к наружной поверхности.

3) Для того, чтобы обеспечить высокую точность чистовой обработки, следует установить резец таким образом, чтобы при возможной погрешности позиционирования не происходило влияние на точность размера обрабатываемой детали. 

4) Для сокращения трудовых затрат при программировании канавок сложных форм прописывают их отработку в несколько этапов резцами, которые отличаются по форме и размеру.

Координатная система станка с ЧПУ для контурной обработки деталей на токарном станке – это модернизированный, высокотехнологичный аппарат с помощью, которого возможно задать требуемую траекторию перемещения исполнительного органа устройства. В таком случае степень позиционирования рабочего органа становится максимально точной за счет одновременного и взаимосвязанного движения нескольких устройств, а использование координатных систем дает возможность наладить высокую производительность токарного станка при этом детали будут иметь полное соответствие с заданными программой параметрами.