ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ «ШТУЦЕР»

​АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается технология изготовления детали «Штуцер» с применением станка с ЧПУ. Проведен анализ чертежа, выбор материала заготовки, режущих инструментов, назначены режимы обработки. Рассмотрены зажимные, установочные приспособления, контрольно-измерительные приборы.

ABSTRACT

The article discusses the manufacturing technology of the “Fitting” part using a CNC machine. The drawing was analyzed, the workpiece material and cutting tools were selected, and processing modes were assigned. Clamping, installation devices, and instrumentation are considered.

Ключевые слова: деталь «штуцер», станок ЧПУ, режущие инструменты, режимы обработки.

Keywords: “Fitting” part, CNC machine, cutting tools, return flow modes

Введение

На сегодняшний день, станки с ЧПУ получили высокую востребованность использования в промышленности. Причина этого заключается во многих преимуществах, а именно: уменьшение времени на ручную работу; сокращается время изготовления детали и повышается точность геометрических размеров деталью (с помощью программно-управляемых систем); возрастает степень повторяемости деталей при работе со штампами.

Изготовление детали «Штуцер»

Джон Пэрсонc (рис.1), являясь инженером компании своего отца Parsons Inc, которая выпускaла пропеллеры для вертолетов в конце Второй мировой войны, cтал одним из первых кто изобрел cтанок c числовым (программным) управлением. B 1949 году он впервые предложил иcпользовать для обработки пропеллеров cтанок, рaботающий по программе, вводимой c перфокaрт. В последующие годы для токарных станков наибольшее распространение получили системы ЧПУ отечественного иностранного производcтва 2P22 и Электроника НЦ-31, SIEMENS SINUMERIK 840D sl. Прогрaммное обеcпечение для cтанков с ЧПУ иcпользует упрaвляющий код, назывaемый «G-код». G-код это уcловное именование языка для программирования устройcтв c ЧПУ. Производители cиcтем упрaвления используют G-код в качестве базового подмножества языка программирования, расширяя его по своему уcмотрению. В данной работе опиcaн процесс воспроизведения детали «Штуцер» на токaрном универcaльном cтанке c ЧПУ DMG MORI CTX 310 ecoline. (риc.2).

Рисунок 1 Джон Пэрсонс.      Рисунок 2 ЧПУ DMG MORI CTX 310 ecolin

Анализ чертежа

Наладка -  это подготовка технологического оборудования и оснастки к выполнению определённой технологической операции. Наладка включает подготовку режущего инструмента и оснастки, пробную обработку первой детали, внесение коррективов в положение инструмента и режимов резания, исправление погрешностей и недочетов управляющей программы. На чертеже детали (рис.3) в первую очередь необходимо выбрить ноль детали. Для токарного станка - это, кик правило, торец детали. Если на чертеже отечет линейных размеров не от торца детали, то их необходимо пересчитать. Необходимо обратить внимание на величину радиуса скругление сопрягаемых поверхностей. Внутренние радиусы должны быть равны или больше стандартных радиусов режущего инструмента. Производится выбор режущего инструмента. Выбор системы крепления сменной пластины осуществляется, исходя из:

• тип пластины (односторонняя/двусторонняя без задних углов);
• типа обработки (наружное/внутреннее точение);
• условий обработки (тяжелые, нормальные, хорошие);

Выбор геометрии передней поверхности осуществляется, исходя из:

• Типа обработки (чистовое, получистовое, черновое);
• Принадлежность обрабатываемого материала к группе материалов (Р., М или К).
• Выбор радиуса при вершине зависит от следующих факторов:
• Разновидности обработки (чистовое, получистовое, черновое);
• Для обеспечения прочности инструмента выбирают максимальный радиус при вершине;
• При возникновении вибраций следует уменьшить радиус;
• Учесть, что подача не должна превышать величину радиуса.

Выбор марки твердого сплава производится с учетом геометрии пластины и типа обрабатываемого материала.

Рисунок 3. Чертеж детали «Штуцер»

Металлорежущий инструмент, используемый при изготовлении детали

Для изготовления детали «Штуцер» применяется следующий металлорежущий инструмент (рис. 4):

 1. Сменная подрезная пластина Sandvik CNMG 12 04 08- Ромб с углом WMX для получистового наружного точения. Двусторонняя пластина, без задних углов, угол заострения в плане = 80°, радиус при вершине 0,8 мм. Материал сплава GS 4215. Задний угол обеспечивается конструкцией державки.

2. Сменная контурная пластина Sandvik VBMT 11 03 04-pF Ромб с углом 35-(Рисунок 1 б.) для чистового обтачивания. Сплав GS 4215, задний угол 50 , угол заострения в плане = 35° , радиус при вершине 0,4 мм.

3. Сменная отрезная пластина Sandvik N123E2-0200-0002-CM (сплав GC2135, ширина режущей кромки 2 мм.

4. Сменная пластина для резьбонарезания метрической резьбы Sandvik 266RG-16M01A150M. Марка сплава GC1125, угол профиля резьбы 60°, шаг 1,5 мм).

5.Сверло в качестве материала режущей части сверла Р6М5 ГОСТ 19265-73. l=125 мм - длина рабочей части сверла; ω=310 -угол наклона винтовой линии; Н= 85,29 мм- шаг винтовой линии; Ø=4 мм- диаметр сверла.

Рисунок 4. Металлорежущий инструменты

Загрузка инструмента в станок и закрепление детали

После выбора инструмента необходимо определить, в каком гнезде револьверной головки он будет установлен. При определении номера гнезда учитывается следующее:

• Револьверная головка должна быть нагружена равномерно;
• За частую используемыми инструментами закрепляются постоянные гнезда (T1-черновой подрезной резец, Т2 - чистовой подрезной резец, Т3-центровка);
• Группирование осевого и радиального инструмента на противоположных сторонах револьверной головки, для исключения врезания осевого инструмента в кулачки патрона при точении.

В процессе закрепления детали в патроне необходимо учитывать различные способы зажатия, такие как за наружную поверхность, внутреннюю поверхность или в выточку кулачков. Для выбора подходящих сменных кулачков следует внимательно изучить способ зажатия детали. Также важно определиться с диаметром расточки кулачков, а затем правильно установить или сдвинуть их на необходимый диаметр. При строгом допуске на биение следует обратить внимание на те кулачки, которые были вновь установлены или сдвинуты. В таком случае, необходимо провести расточку или проточку для исправления ситуации. Чтобы избежать смятия детали, также требуется корректировка давления сжатия кулачков на гидростанции.

При проверке первой установленной заготовки на допустимое биение можно воспользоваться индикаторной стойкой. Это позволит убедиться в надежности закрепления заготовки и гарантировать безопасность процесса.

Зажимные и установочные приспособление.

Детали при помощи токарных кулачковых патронов закрепляются с использованием различных типов привода - ручного или механизированного. Количество кулачков в таких патронах может быть два, три или четыре. Кроме того, патроны могут быть самоцентрирующими или иметь независимое перемещение кулачков, а также быть универсальными или специализированными. Создаются различные конструкции кулачковых патронов, такие как клиновые, рычажно-клиновые, рычажные, спирально-реечные, винтовые и другие. Классы точности патронов могут быть обозначены следующим образом: Н - нормальная точность; П - повышенная точность; В - высокая точность; А - особо высокая точность. Класс точности определяется по допустимому дисбалансу и отклонениям от геометрической формы и расположения поверхностей патронов.

Если рассмотреть радиальное биение контрольного поиска самоцентрирующего патрона с диаметром 630 мм и точности А, то его значение составляет 10 мкм, в то время как точности П и В - 20 мкм.

Для упрощения работы оператора и сокращения времени используются пневматические или гидравлические приводы для механизации патронов.

Однако спирально-реечные патроны нельзя механизировать, поэтому в таких случаях используют клиновые патроны. Гидравлический полый трехкулачковый патрон ви-D210 с сменными кулачками работает от механизированного привода, который расположен на заднем конце станка. Сменные кулачки крепятся с помощью винтов на подвижных кулачках, установленных в трех радиальных пазах корпуса патрона. Подвижные кулачки связаны наклонными пазами с выступами муфты. При осевом перемещении муфты тягой. соединенной с силовым приводом, кулачки перемещаются по радиальным пазам корпуса вперед -для разжима, назад - для зажима заготовки. Конструкция и внешний вид патрона показаны на рисунке 2. Настройка на необходимый диаметр зажима осуществляется переустановкой закаленных кулачков по рифлениям основных с обеспечением выходной точности патрона. Точность патрона  с незакаленными кулачками достигается путем расточки накладных кулачков после их переустановки на необходимый диаметр зажима. Ход кулачка 6,2 мм Трехкулачковый гидравлический патрон ВH-D210 (рис.5)

Рисунок 5. Патрон ВН-D210

Привязка инструмента и определение нуля детали.

Привязка инструмента на станке является важным процессом, который включает в себя несколько шагов. Сначала необходимо определить вылеты инструмента по осям X и Z и записать их в таблицу Menu Offset. Также следует указать тип инструмента (наружный или внутренний) и величину радиуса режущей кромки.

Для осуществления привязки инструмента используется специальный датчик - Tool setter. Для этого инструмент касается датчика сначала по оси X, а затем по оси Z до появления звукового сигнала. После этого убеждаемся, что значение записано в соответствующей ячейке таблицы Offset для указанного инструмента.

Привязка осевого инструмента по оси X производится центрированием, осуществляемым нажатием кнопки F2 на пульте оператора. Только после успешного выполнения этой операции можно приступить к определению нуля детали.

Для определения нуля детали закрепляем заготовку в патроне и приближаем инструмент к ее торцу. Это делается с помощью какого-либо инструмента, обычно чернового подрезного резца, и иногда с использованием щупа известной толщины, который помещается между торцом и инструментом. После этого нажимаем кнопку Z face и убеждаемся, что значение записано в соответствующей ячейке таблицы Offset для выбранной системы координат.

Расчет режимов резания.

К режимам резания при точении относятся:

Глубина резания t = (D - d)/2 , мм, где

D - диаметр детали до обработки, мм.

d - диаметр детали после обработки, мм.

Частота вращения n =1000* v/D* π об/мин

Скорость резания v = π *D*n/1000

где 1000 м/мин,

D - диаметр сверла, мм

n - частота вращения, об/мин

Измерительный инструмент, используемый при изготовлении детали:

Штангенциркуль ШЦЦ-1-125-0,01

Штангенциркуль ШЦЦ-1гост 166-89 с цифровым индикатором предназначен для наружных, внутренних измерений и для измерения глубин. На (рис 5) показан общий вид ШЦЦ-1. Область применения: цехи и измерительные лаборатории предприятий машиностроения, приборостроения, микроэлектроники, лаборатории институтов. Измеренные величины отображаются на цифровом отсчетном устройстве, что обеспечивает высокоточные измерения с малыми погрешностями.

Рисунок 6. Штангенциркуль ШЦЦ-1-125-0,01

Гладкий калибр-пробка

Гладкий калибр - пробка (рис 7) применяют для проверки годности отверстий. Проходная сторона (ПР) калибра - пробки имеет размер, равный наименьшему предельному размеру отверстия, а не проходная сторона (НЕ) - наибольшему предельному размеру отверстия. Проходная сторона пробки должна проходить в проверяемое отверстие, а не проходная сторона не должна проходить.

Рисунок 7. Гладкий калибр пробка

Резьбовой калибр - кольцо M14х1,5-6g

Калибры резьбовые предназначены для комплексного, контроля резьбы

Эта методика контроля проста и используется как в массовом, так и индивидуальном производстве. Контроль резьбовыми калибрами осуществляется комплексно. Комплект резьбовых калибров-колец состоит из проходного и непроходного кольца. На (рис 7) показаны резьбовые кольца. Непроходное кольцо короче и имеет посредине выточку. Проходная сторона резьбовых калибров при завинчивании должна свободно свинчиваться с проверяемой поверхностью контролируемого размера, а не проходная сторона не должна навинчиваться.

Рисунок 8. Резьбовой калибр - кольцо M14х1,5-6g

Заключение

Целью выполнения вышеизложенной работы является разработка технологического процесса изготовления детали «Штуцер» и управляющей программы для станка с ЧПУ. В этой работе использованы полученные знания по всем теоретическим дисциплинам, а также практические навыки изготовления деталей на станках с ЧПУ:

• выбора режущего инструмента, оснастки и приспособлений;
• выбора режимов резания;
• программ КОМПАС, CIMCO Edit;
• способов и методов контроля параметров деталей.

Результатом работы служит, изготовленная на станке с ЧПУ DMG MORI CTX 310 ecoline., деталь «Штуцер», соответствующая параметрам чертежа.

Список литературы:

1. ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http: // www.docload.ru/Basesdoc/3/3896/index.htm - (15.10.2023)
2. Данилевский В.В. Технология машиностроения: учебник для техникумов. М.«Высшая школа», 2012.-C.544.
3. Коmpasvideo.: Видео-уроки по КОМПАС - 3D, [Электронный ресурс]. -2011-2012.Режим доступа : http://www.kompasvideo.ru/index.php. - Загл. с экрана. (15.10.2023).
4. Токарный инструмент Sandvik Coromant - Каталог Сандвик 2011; [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.columbuss.ru/pages/86/- (15.10.2023).
5. Токарный станок HAAS. Руководство оператора. Январь 2011. 96 - 0118 ред. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.HaasCNC.com (15.10.2023)