Станки с ЧПУ: устройство, программирование, инструментальное обеспечение и оснастка (1500,00 руб.)

Стр.2

Стр.350

Стр.351

Стр.352

Стр.353

Стр.354

Стр.355

Стр.356

Стр.357

УДК 621.9(075.8) ББК 34.63-5я73 С76 С76 Станки с ЧПУ: Устройство, программирование, инструментальное обеспечение и оснастка [Электронный ресурс] : учеб. пособие для вузов / А.А. Жолобов, Ж.А. Мрочек, А.В. Аверченков, М.В. Терехов, В.А. Шкаберин. — 3-е изд., стер. — М. : ФЛИНТА, 2017. — 358 с. : ил. ISBN 978-5-9765-1830-8 Рассмотрены особенности конструкций современных станков с ЧПУ, прогрессивного металлообрабатывающего инструмента и приспособлений, рассмотрены особенности разработки технологических процессов с применением оборудования с ЧПУ. Также рассмотрены основы программирования оборудования с ЧПУ на примере наиболее распространенных российских систем с ЧПУ (NC-201 и FANUC 21i) и применения CAM-систем для написания управляющих программ, а также были рассмотрены возможности разработки и применения виртуальных моделей технологического оборудова-ния с ЧПУ, инструмента и приспособлений. Для студентов технических специальностей высших учебных заведений, также пособие может быть полезно инженерно-техническим работникам, занимающимся повышением квалификации. УДК 621.9(075.8) ББК 34.63-5я73 ISBN 978-5-9765-1830-8 © Коллектив авторов, 2017 © Издательство «ФЛИНТА», 2017

Стр.2

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................... 3 Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ................................................................. 5 1.1. История развития металлорежущего оборудования с ЧПУ ........ 5 1.2. Основные преимущества использования станков с ЧПУ ......... 10 1.3. Основные технические характеристики станков с ЧПУ ........... 11 1.4. Основные требования к конструкции станков с ЧПУ ............... 12 1.5. Классификация устройств ЧПУ станков .................................... 14 Глава 2. УСТРОЙСТВО СТАНКОВ С ЧПУ ........................................ 19 2.1. Особенности построения систем управления ............................ 19 2.1.1. Структура системы УЧПУ, построенной на основе ПЭВМ ................................................................................................. 19 2.1.2. Система ЧПУ фирмы Fanuc ................................................... 21 2.1.3. Система ЧПУ фирмы Siemens ............................................... 23 2.2. Особенности устройства приводов ............................................. 24 2.2.1. Классификация приводов ....................................................... 24 2.2.2. Приводы главного движения ................................................. 28 2.2.3. Следящие приводы подач ...................................................... 33 2.2.4. Дискретные (шаговые) приводы подач ................................. 38 2.2.5. Привод вспомогательных механизмов ................................. 40 2.3. Устройства автоматической смены инструмента (АСИ) станков с ЧПУ ...................................................................................... 42 2.3.1. Устройства АСИ для станков токарной группы .................. 42

Стр.350

ОГЛАВЛЕНИЕ 351 2.3.2. Устройства АСИ для фрезерно-сверлильно-расточных (многоцелевых) станков ................................................................... 48 2.3.3. Устройство АСИ токарно-фрезерных обрабатывающих центров ............................................................................................... 55 Глава 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ ..... 59 3.1. Требования, предъявляемые к приспособлениям ...................... 59 3.2. Режущий инструмент, используемый на станках с ЧПУ .......... 61 3.3. Материалы режущей части современного инструмента на примере материалов Sandvik .......................................................... 64 3.3.1. Режущий инструмент для токарных станков с ЧПУ ........... 67 3.3.2. Режущий инструмент многоцелевых станков с ЧПУ .......... 72 3.3.2.1. Режущий инструмент для обработки поверхностей фрезерованием ............................................................................... 72 3.3.2.2. Режущий инструмент для обработки отверстий ............ 76 3.4. Режимы обработки на станках с ЧПУ ......................................... 81 3.4.1. Точение .................................................................................... 81 3.4.2. Фрезерование .......................................................................... 89 3.4.3. Получение отверстий .............................................................. 93 3.4.4. Рекомендуемые режимы резания .......................................... 97 3.5. Вспомогательный инструмент ................................................... 115 3.5.1. Вспомогательный инструмент для станков с ЧПУ токарной группы ............................................................................. 116 3.5.2. Вспомогательный инструмент для станков сверлильно-расточной и фрезерной групп ................................... 121 Глава 4. ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ ...................... 131 4.1. Типовые схемы переходов при фрезерной обработке ............. 131 4.2. Координатные перемещения ...................................................... 135

Стр.351

352 ОГЛАВЛЕНИЕ 4.3. Обработка системы отверстий ................................................... 136 4.4. Особенности проектирования технологических операций для многоцелевых станков ................................................................ 138 4.4.1. Особенности обработки деталей на многоцелевых станках с ЧПУ ................................................................................. 138 4.4.2. Последовательность выполнения операций на МС ........... 141 4.4.3. Последовательность выполнения переходов на МС ......... 143 Глава 5. ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ НА СТАНКАХ С ЧПУ ............. 145 5.1. Общие сведения о погрешности обработки поверхностей деталей на станках с ЧПУ ................................................................. 145 5.2. Методика определения погрешности линейного позиционирования станков с ЧПУ ................................................... 150 5.3. Способы наладки станков с ЧПУ сверлильно-фрезернорасточной группы .............................................................................. 152 5.4. Рекомендации по эксплуатации станков с ЧПУ ...................... 157 Глава 6. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СТАНКАМИ С ЧПУ ........................161 6.1. Система управления станков с ЧПУ ......................................... 161 6.2. Системы координат станка ........................................................ 162 6.3. Методы программирования обработки на станках с ЧПУ ...... 166 6.4. Кодирование и запись управляющих программ ...................... 168 6.4.1. Структура управляющей программы .................................. 169 6.4.2. Структура кадров .................................................................. 172 6.4.3. Структура слов ...................................................................... 173 6.4.3.1. Размерные слова ............................................................. 173 6.4.3.2. Функция подачи и главного движения ......................... 173 6.4.3.3. Функция инструмента .................................................... 174 6.4.3.4. Кодирование подготовительных функций ................... 175 6.4.3.5. Кодирование вспомогательных функций ..................... 175

Стр.352

ОГЛАВЛЕНИЕ 353 6.5. Формат управляющей программы ............................................. 183 6.6. Порядок разработки УП ............................................................. 185 6.7. Разработка схемы движения режущих инструментов ............. 186 Глава 7. ПРОГРАММИРОВАНИЕ ОБРАБОТКИ НА СТАНКАХ, ОСНАЩЕННЫХ УЧПУ NC-201 ......................................................... 188 7.1. Формат кадра ............................................................................... 189 7.2. Типы кадров ................................................................................ 190 7.3. Программирование подачи ........................................................ 191 7.4. Программирование скорости резания ....................................... 191 7.5. Программирование использования инструмента ..................... 192 7.6. Программирование токарной обработки на станках, оснащенных системой ЧПУ NC-201 ................................................ 192 7.6.1. Программирование подготовки к обработке ...................... 192 7.6.2. Программирование перемещений ....................................... 194 7.6.2.1. Быстрое позиционирование осей G0............................. 194 7.6.2.2. Линейная интерполяция (G01) ...................................... 195 7.6.2.3. Круговая интерполяция (G02-G03) ............................... 196 7.6.3. Программирование в абсолютной системе, по приращениям и относительно нуля станка (G90, G91, G79) ................ 199 7.6.4. Определение режима динамики приводов при программировании .................................................................. 200 7.6.5. Нарезание резьбы .................................................................. 203 7.6.6. Технологические циклы ....................................................... 204 7.6.6.1. Многопроходная осепараллельная черновая обработка ...................................................................................... 205 7.6.6.2. Осепараллельная черновая обработка с последующей получистовой обработкой ..................................................................207 7.6.6.3. Черновая обработка параллельно профилю ................. 207 7.6.6.4. Цикл чистовой обработки профиля .............................. 210

Стр.353

354 ОГЛАВЛЕНИЕ 7.7. Программирование обработки на обрабатывающих центрах ......210 7.7.1. Программирование угловых перемещений ........................ 210 7.7.2. Программирование обработки отверстий на станках типа ОЦ ............................................................................................ 212 7.7.2.1. Постоянный цикл глубокого сверления (G83) ............. 216 7.7.2.2. Постоянный цикл нарезания резьбы метчиком (G84) ......217 7.7.2.3. Особенности постоянных циклов ................................. 218 7.7.3. Программирование фрезерной обработки .......................... 219 7.7.3.1. Компенсация радиуса инструмента (G41-G42-G40) ......219 7.7.3.2. Особенности программирования контуров при фрезерной обработке ............................................................ 223 Глава 8. ПРОГРАММИРОВАНИЕ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ НА СТАНКАХ, ОСНАЩЕННЫХ СИСТЕМОЙ FANUC21I ............ 226 8.1. Конфигурация программы ......................................................... 228 8.2. Задание режимов резания ........................................................... 229 8.3. Функция инструмента (Т-функция) .......................................... 231 8.4. Вспомогательные функции ........................................................ 233 8.5. Подготовительные функции (G-функции) ............................... 235 8.6. Программирование перемещений инструмента ....................... 239 8.6.1. Позиционирование (G00) ..................................................... 239 8.6.2. Линейное интерполирование (G01) .................................... 240 8.6.3. Круговая интерполяция (G02, G03) .................................... 241 8.6.4. Нарезание резьбы с постоянным шагом (G32) ................... 245 8.7. Функция пропуска (G31) ............................................................ 248 8.8. Быстрая подача ............................................................................ 250 8.8.1. Подача в минуту (G98) ......................................................... 251 8.8.2. Подача на оборот (G99) ........................................................ 251 8.9. Функция компенсации ................................................................ 252

Стр.354

ОГЛАВЛЕНИЕ 355 Глава 9. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАНКОВ С ЧПУ ................................................................................. 254 9.1. Особенности использования САМ-систем при разработке УП ............................................................................. 257 9.1.1. Структура САМ-системы ..................................................... 260 9.1.2. Разработка информационно-технического комплекса создания постпроцессоров для современного технологического оборудования с ЧПУ....................................................................... 261 9.1.2.1. Анализ функций и современных методов создания постпроцессоров для технологического оборудования с ЧПУ ............................................................................................ 261 9.1.2.2. Индивидуальный постпроцессор .................................. 265 9.1.2.3. Обобщенный постпроцессор ......................................... 266 9.1.2.4. Универсальные постпроцессоры ................................... 268 9.1.2.5. Инвариантное постпроцессирование ............................ 270 9.1.3. Создание постпроцессоров для современного технологического оборудования с ЧПУ с использованием генератора постпроцессоров G-POST ........................................... 270 9.2. Автоматизированная подготовка производства и изготовления детали фланец .......................................................... 275 Глава 10. РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ С ЧПУ, ИНСТРУМЕНТА И ПРИСПОСОБЛЕНИЙ......................................280 10.1. Разработка библиотеки станочных приспособлений в рамках интегрированной автоматизированной системы ............ 280 10.1.1. Настройка структуры библиотеки станочных приспособлений .............................................................................. 282 10.1.2. Установка виртуальных станочных приспособлений при моделировании механообработки .......................................... 282 10.1.3. Создание таблицы семейств и гибких компонентов ....... 283

Стр.355

356 ОГЛАВЛЕНИЕ 10.1.4. Создание станочных приспособлений на примере кулачков для трехкулачкового патрона ........................................ 285 10.2. Разработка библиотеки виртуальных 3D-моделей режущего инструмента в системе Pro/Engineer Wildfire 4.0 .......................................................................................... 288 10.2.1 Анализ базовых инструментов САПР Pro/Engineer для создания библиотек виртуальных 3D-моделей режущего инструмента ..................................................................................... 288 10.2.2. Разработка структуры библиотеки виртуальных 3D-моделей режущего инструмента ............................................. 289 10.2.3. Основные этапы создания 3D-моделей режущего инструмента ..................................................................................... 291 10.2.4. Определение режимов резания для инструмента ............ 294 10.2.5. Использование режимов резания для инструмента ......... 295 10.2.6. Библиотека параметров инструмента ............................... 297 10.2.7. Твердотельные модели инструментов в Рro/Engineer Wildfire 4.0 ...........................................................................................297 10.2.8. Использование модели инструмента ................................ 300 10.2.9. Твердотельный инструмент для токарной обработки ..... 302 10.2.10. Использование настраиваемого инструмента при сверлении.................................................................................. 303 10.2.11. Пример создания токарного инструмента ...................... 304 10.2.12. Примеры токарного инструмента, включенного в библиотеку .................................................................................... 311 10.3. Разработка виртуальных моделей технологического оборудования с ЧПУ .......................................................................... 315 10.3.1. Анализ современных автоматизированных систем верификации и выбор оптимальной для создания виртуальных моделей технологического оборудования с ЧПУ ........................ 315 10.3.1.1. Применение систем симуляции в компьютерном интегрированном производстве .................... 315

Стр.356

ОГЛАВЛЕНИЕ 357 10.3.1.2. Сравнительный анализ возможностей современных автоматизированных систем верификации ............................... 316 10.3.1.3. Преимущества VeriCUT перед встроенными модулями верификации CAM-систем ........................................ 319 10.3.1.4. Симуляция в системе VeriCUT .................................... 320 10.3.2. Пример разработки виртуальной модели токарнофрезерного станка Тakisawa EX-308 в автоматизированной системе VeriCUT ............................................................................. 325 10.3.2.1. Технические характеристики станка и оснастки ....... 325 10.3.2.2. Основные этапы создания виртуальной модели станка ............................................................................................ 326 10.3.2.3. Построение 3D-моделей деталей станка в Pro/Engineer ............................................................................... 327 10.3.2.4. Создание сборочной модели станка ............................ 330 10.3.2.5. Экспорт моделей в STL-формат .................................. 332 10.3.2.6. Создание виртуальной модели станка Takisawa EX-308 в автоматизированной системе VeriCUT .......334 10.3.2.7. Присоединение управляющей программы и проверка работы виртуальной модели станка ....................... 343 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................... 345 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ И РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ............................................. 346

Стр.357