DOI: 10.22184/2499-9407.2020.21.04.68.74

Рассматривается методика проектирования групповых наладок для научно обоснованной разработки системы автоматизированного проектирования (САПР) оптимальных групповых технологических процессов (ГТП). Приведены принципы проектирования групповых инструментальных наладок (ГИН), методика формализованного выбора и синтеза процесса оптимизации ГИН. Приведена таблица-матрица выбора установочного комплекта ГИН.

sitemap
Наш сайт использует cookies. Продолжая просмотр, вы даёте согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с нашей Политикой Конфиденциальности
Согласен
Поиск:

Вход
Архив журнала
Журналы
Медиаданные
Редакционная политика
Реклама
Авторам
Контакты
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
© 2001-2025
РИЦ Техносфера
Все права защищены
Тел. +7 (495) 234-0110
Оферта

Яндекс.Метрика
R&W
 
 
Вход:

Ваш e-mail:
Пароль:
 
Регистрация
Забыли пароль?
Книги по станкостроению
Другие серии книг:
Мир станкостроения
Библиотека Института стратегий развития
Мир квантовых технологий
Мир математики
Мир физики и техники
Мир биологии и медицины
Мир химии
Мир наук о Земле
Мир материалов и технологий
Мир электроники
Мир программирования
Мир связи
Мир строительства
Мир цифровой обработки
Мир экономики
Мир дизайна
Мир увлечений
Мир робототехники и мехатроники
Для кофейников
Мир радиоэлектроники
Библиотечка «КВАНТ»
Умный дом
Мировые бренды
Вне серий
Библиотека климатехника
Мир транспорта
Мир фотоники
Мир метрологии
Мир энергетики
Книги, изданные при поддержке РФФИ
Выпуск #4/2020
Ю. РАКУНОВ, В. АБРАМОВ, А. РАКУНОВ
МЕТОДИКА СИНТЕЗА УСТАНОВОЧНЫХ ГРУППОВЫХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ НАЛАДОК. ЧАСТЬ 1
Просмотры: 1218
DOI: 10.22184/2499-9407.2020.21.04.68.74

Рассматривается методика проектирования групповых наладок для научно обоснованной разработки системы автоматизированного проектирования (САПР) оптимальных групповых технологических процессов (ГТП). Приведены принципы проектирования групповых инструментальных наладок (ГИН), методика формализованного выбора и синтеза процесса оптимизации ГИН. Приведена таблица-матрица выбора установочного комплекта ГИН.
МЕТОДИКА СИНТЕЗА УСТАНОВОЧНЫХ ГРУППОВЫХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ НАЛАДОК
Часть 1

Юрий РАКУНОВ, Валерий АБРАМОВ, Александр РАКУНОВ
Рассматривается методика проектирования групповых наладок для науч­но обоснованной разработки системы автоматизированного проектирования (САПР) оптимальных групповых технологических процессов (ГТП). Приведены принципы проектирования групповых инструментальных наладок (ГИН), методика формализованного выбора и синтеза процесса оптимизации ГИН. Приведена таблица-матрица выбора установочного комплекта ГИН.


В условиях современного автоматизированного группового многономенклатурного мелкосерийного производства при обработке деталей из труднообрабатываемых материалов возросли требования к выбору технологичных, ресурсосберегающих отечественных режущих элементов унифицированных резцов, специально спроектированных для групповой обработки. Рассмотрим методику выбора (проектирования) групповых наладок режущего инструмента (РИ) (твердосплавного и/или быстрорежущего) для обработки группы деталей, то есть выполнения группового установа – группы деталеопераций, объединенных по единству применяемых позиционных инструментальных наладок на станках типоразмеров (ТР): ТПК-125В, ТПК-125ВН1, Schaublin-102CNC, Schaublin-130 CNC, ИТ-42, Index GS-30 и др. с контурной системой ПУ.

Основные методические положения групповой прецизионной обработки на станках с ЧПУ и приемы группирования деталей по установочным (деталеоперационным) комплектам РИ обеспечивают выявление закономерностей распределения технологических характеристик деталей и создание их групп при минимальной общей номенклатуре (количестве) групповых инструментальных наладок (ГИН) [1‒8, 11]. Такой подход к проектированию ГИН является теоретической и реальной практической альтернативой общепринятой методике разработки групповой технологии (ГТ), основанной на «комплексной» детали, составленной из типов поверхностей, а не типоразмеров, то есть без указания размеров и точности их выполнения [1–5, 9–12].

Принципы проектирования ГИН:
  • оптимальное использование технологических возможностей режущего инструмента (РИ), и прежде всего унифицированного (УРИ) [6, 8, 10, 11, 13–16];
  • рациональное распределение резцов по пози­циям револьверной головки или планшайбы;

  • минимизация холостых ходов и перемещений;
  • упрощение разработки расчетно-технологических карт и составление программной наладки (управляющей программы), основанной на таблицах-матрицах режимов оптимального резания первичной подсистемы многоуровневой базовой технологии (МБТ).

Основные определения, терминология, обозначения при ГТ на станках с ЧПУ
Установ (групповая деталеоперация) – часть технологического процесса (маршрута, этапа), выполняемая при неизменном базировании и закреплении обрабатываемой заготовки, обеспечивающая номенклатуру свойств обрабатываемых и базовых поверхностей, их взаимное положение и сопряжение, а также технические требования по диапазону и точности геометрических и физических свойств поверхностей детали, определяющих номенклатуру и последовательность (состав) позиций и переходов работы типоразмеров (моделей) инструментов в наладке станка определенного типоразмера (модели).

Контур обработки (контурная поверхность вращения) – сочетание (номенклатура, взаимное положение и сопряжение) соосных элементарных поверхностей вращения (цилиндр, конус, торец, канавка, резьба, фасон и т. д.), обрабатываемых с заданными показателями качества в переходе одной позицион­ной инструментальной наладкой.

Позиционная инструментальная наладка (ПИН) – инструмент (резец) конкретного типоразмера, установленный в рабочее положение в координатах модели станка.

Позиционная инструментальная контурная наладка (ПИК) – резец, установленный в координатах модели станка, обеспечивающий обработку контура (например, глухой цилиндрической поверхности с подрезкой торца).

Позиционная специализированная инструментальная наладка (ПСИ) – РИ (резец), имеющий минимум один типоразмер (ТР) режущего элемента (РЭ), определяющий ТР поверхности заготовки (канавка, резьба, фасонная поверхность), обрабатываемой врезанием.

Групповая деталеоперационная наладка (ГОН) – наладка инструмента и установочной оснастки (цанговые и трехкулачковые патроны, оправки) для реализации группы установов, объединенных единством применяемого инструмента и оснастки.

Групповая инструментальная наладка (ГИН) – наладка инструмента для обработки группы позиций и установов, объединенных постоянством состава переходов.

Групповая инструментальная контурная наладка (ГИК) – комплект инструментов, со­стоя­щий только из ПИК-наладок.

Групповая инструментальная комбинированная наладка (ГИМ) – комплект инструментов, состоящий из ПИК- и ПСИ-наладок.

Групповая инструментальная базовая наладка (ГИБ) – комплект инструментов, выбранный по наибольшей сумме установов (деталеопераций), регистрируется в технологической документации (карте наладки) и является исходной для первичной наладки станка.

Специальная (индивидуальная) инструментальная наладка (СИН) – комплект инструментов, созданный для оптимизации одного установа (деталеоперации) в целях обеспечения максимальной точности обработки, стойкости РЭ и производительности единичного процесса.

Контурный установ – деталеоперация (ДО), выполняемая ПИК-наладками.
Комбинированный установ – деталеоперация, выполняемая ПИК- и ПСИ-наладками.

Групповая переналадка – работа, проводимая на станке (или вне станка) при переходе с одной ГОН на другую по замене и выверке ПИК-наладок или всей планшайбы с инструментом и базовой установочной оснастки.

Внутригрупповая переналадка – работа, проводимая на станке (или вне станка) при переходе с одного установа на другой в пределах одной группы: замена специальных резцов, управляющей программы (УП) и элементов установочной оснастки (цанг, кулачков).

Подналадка – работа, проводимая на станке для восстановления настроечных размеров при выполнении одного установа, например, введение коррекции через систему ЧПУ или смена затупившегося инструмента.

Методы выбора групповых инструментальных наладок
Представленная в методике система групповой обработки и приемов группирования установов (деталеопераций) может быть использована для любой номенклатуры ПИН, удовлетворяющих типоразмеру патронных, патронно-центровых токарно-винторезных станков: ТПК-125В, ТПК-125ВН1; ИТ-42; Т-60А; Schaublin-102CNC, Schaublin-130CNC; Index GS-30; токарно-револьверных станков, а также автоматов продольного точения: АПТ-901В, Tornos-164ENC, Tornos-264 ENC и др.

Описание методики и демонстрация приемов группирования, структура и содержание документов с конкретной информацией (на уровне модели) базируется на типаже унифицированных режущих инструментов (ТУРИ), который постоянно дополняется и совершенствуется [7‒11]. Технологические возможности ТУРИ отражены в таблицах типажа, таблицах-матрицах режимов оптимального резания (РОР) и на схеме типового установа (ДО) для правого контура (рис. 1). Схема включает данные по номенклатуре универсальных, специализированных и специальных поверхностей, их взаимному положению и сопряжению, диапазонам их размеров, а также точности (квалитет и шероховатость поверхности) [12]. Таким образом технолог получает полную характеристику типоразмеров и моделей поверхностей деталей, необходимую для проектирования установочного комплекта ПИН, составляющего установочную ГИН- или установочную ГИМ-наладку [13–16].

Каждой ПИН- и ПИК-наладке для обработки универсальных внутренних поверхностей присваи­вается буквенно-цифровой код, отражающий ТР инструмента (резца), включающий такие технические параметры, как:
тип резца (геометрию в плане по отношению к направлению рабочей подачи – S), он определяет номенклатуру обрабатываемых поверхностей или контур обработки (рис. 2);

диапазон размеров обработки, определяемый:
минимальным диаметром (02, 03, 04, 06, 10, 18, 30 мм и т.д.) растачиваемого отверстия (принимается, что максимальный диаметр для данного диапазона равен минимальному для последующего),
длиной обработки, которая учитывается соотношением ℓ1/d1 для данного типа резца и диапазона размеров (ℓ1/d1 = 1; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0),
шириной торца (для глухих отверстий), которая составляет Т ≤ 1/4 d1, а Тmax ≤ 1/2 d1;

точность обработки – определяется со стороны инструмента:
жесткостью (отношением ℓ1/d1) конкретной модели ПИН и режимами оптимального резания, назначаемыми по таблицам-матрицам первичной подсистемы МБТ,
радиусом rв (или фаской cx-ϕc) при вершине резца и степенью остроты режущей кромки – параметр ρ, мкм; (для твердосплавных финишных РЭ ρф = 5…10 мкм – с доводкой алмазными пастами после заточки алмазными кругами (АК), а ρп = 15…20 мкм для предварительных РЭ – после заточки АК с выхаживанием) [7, 8]. Это отражается в коде финишных резцов черточкой, помещенной сверху, и черточкой снизу – для предварительных ПИН (см. табл. 1).

Таблица-матрица выбора установочного комплекта ГИН для автоматизированного токарного оборудования представлена на рис. 3. Например, ПИК для обработки глухого точного отверстия с параметрами: d1 = 6,7 Н7 (+0,014); шероховатость
Ra ≤ 1,25 мкм; ℓ1 = 12,8 мм (1,5 < ℓ1/d1 < 2) и ширина торца Т = 1,6 мм: d0 = 3,5 мм и Т<1/4 d1. Необходимо выбрать следующие типоразмеры резцов: 06Цв-2 – для предварительной обработки
и 06 Цт-2 – для финишной (окончательной) обработки. ПИН- и ПИК-наладки для обработки открытого наружного контура поверхностей выбираются и кодируются следующим образом:
тип резца (геометрия в плане по отношению к вектору рабочей подачи – S), он определяет номенклатуру, взаимное положение и сопряжение обрабатываемых поверхностей;
направление обхода контура (см. рис. 1):
от центра (оси вращения) и к патрону – при ΣFц > Fт, где ΣFц – сумма площадей цилиндрических поверхностей, а ΣFт – сумма площадей торцевых поверхностей контура обработки (детали типа валов, осей, втулок, корпусов),
к центру (оси вращения) и от патрона – при ΣFт > Fц (детали типа фланцев, крышек, зубчатых колес);
диапазон диаметров наружной обработки обозначается кодом 00 (предварительный резец) и 00 (финишный резец); определяется ТР станка: например, 0‒10 мм – для автоматов продольного точения 1М110А; 0‒26 мм – для автоматов продольного точения Tornos-264ENC; 0‒125 мм – для токарного патронно-центрового контурного станка ТПК-125В; 0‒320 мм – для универсального токарно-винторезного станка ТВ-320П;
точность обработки (со стороны оборудования) определяется классом станка: Н – нормальный, соответствует классу точности по абсолютной системе (КТАС) – К1, П – повышенный (КТАС – К2), В – высокий (КТАС – К3), С – особо высокий (КТАС – К4), А – особо точный (КТАС – К5) [7, 8];
точность обработки (со стороны инструмента, режимов резания и других условий обработки, а также СОТС) определяется по таблицам-матрицам РОР первичной подсистемы многоуровневой базовой групповой технологии (МБГТ) [9–11].

Система группирования установов (ДО) предусма­тривает следующие основные этапы:
1. подготовку исходной информации, а затем разработку методом дифференцирования (анализа) маршрута группового технологического процесса (ГТП) до уровня типоразмера установа (ДО); при этом разработка ГТП должна начинаться с последнего (финишного) установа, так как достоверна только та информация, которая находится на рабочем чертеже детали;

2. группирование по группам пар материалов (марок или типоразмеров) обрабатываемых и инструментальных с учетом их состояния, то есть конкретного исполнения – моделей;

3. выбор (проектирование) установочных комплектов ПИН для каждого установа (ДО);

4. выбор вариантов ГИН ‒ количество вариантов конечно для каждого ТР станка;

5. выбор базовых ГИН и распределение деталей по базовым и комбинированным ГИН;

6. группирование по установочной оснастке;

7. проектирование ГТП до уровня моделей установов (ДО) методом синтеза.

ГИН делятся на два вида – контурные (ГИК) и комбинированные (ГИМ). ГИК-наладки позволяют объединить в группу наибольшее количество деталей без специализированных (канавочных и резьбовых) поверхностей. Этап 4 (выбор вариантов ГИН) выполняется по одному из двух методов: универсальному и статистическому – в зависимости от особенностей номенклатуры деталей. Традицион­ная групповая технология использует понятие «комплексная» деталь [1, 2, 4, 17].

ЛИТЕРАТУРА
1. Организация группового производства // Под общ. ред. С. П. Митрофанова и В. А. Петрова. – Л.: Лениздат, 1980. 288 с.
2. Групповое производство – организационно-технологическая основа гибких производственных систем // Материалы научно-технического семинара ЛДНТП. – Л., 1986.
3. Синго С. Быстрая переналадка: революционная технология производства / Пер. с англ. – М.: Альпина Бизнес Букс, 2006. 384 с.
4. Митрофанов С. П., Братухин А. Г., Сироткин О. С. и др. Технология и организация группового машиностроительного производства: в 2-х ч. Ч. 1. Основы технологической подготовки группового производства. – М.: Машиностроение, 1992. 480 с.
5. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. 360 с.
6. Ракунов Ю. П., Золотова Н. А. Методология построения подсистемы синтеза многоуровневой базовой технологии в групповом производстве // Сб. мат. науч.-практ. конф. «Технологическое обеспечение качества машин и приборов». – Пенза, 2004. С. 210–214.
7. Звонцов И. Ф., Иванов К. М., Серебреницкий П. П. Разработка управляющих программ для станков с ЧПУ: Учеб. пособие / 2-е изд., стер. – СПб: Изд-во «Лань», 2018. 588 с. (Учебники для вузов. Специальная литература).
8. Ракунов Ю. П. Оптимизация синтеза инструментальных наладок для станков с ЧПУ // Конструктор-машиностроитель. 2010. № 3, 5.
9. Технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения. ОК 21-95. – М.: Изд-во стандартов, 2004.
10. Ракунов Ю. П. Первичная подсистема многоуровневой базовой технологии // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2012. № 3. С. 23–31.
11. Ракунов Ю. П. Подсистема синтезирования многоуровневой базовой технологии // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2012. № 10. С. 36–46.
12. Митрофанов С. П. Групповая технология машиностроительного производства: в 2-х т. Т. 1. Организация группового производства. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд., 1983. 407 с.
13. Ракунов Ю. П. Управление качеством токарной обработки высокоточных деталей машин. // Наукоемкие технологии в машиностроении. – № 2, 2013. С.36-48.
14. Ракунов Ю. П., Абрамов В. В., Ракунов А. Ю. Роль скорости резания и радиуса округления режущего клина в эффективности тонкой механической обработки труднообрабатываемых материалов // Станкоинструмент. 2020. № 1. С. 66–72.
15. Ракунов Ю. П. Управление качеством токарной обработки высокоточных деталей машин // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2013. № 2. С. 36–48.
16. Ракунов Ю. П., Абрамов В. В. Разработка САПР оптимальных групповых процессов токарной обработки на станках с ЧПУ // Справочник, Инженерный журнал, приложение. 2015. № 7. С. 1–29.
17. Справочник технолога / Под ред. А. Г. Суслова. – М.: Машиностроение, 2019. 678 с.
18. Копылов Ю. Р. Компьютерные технологии в машиностроении (практикум +СD): учебное пособие. – Воронеж: Изд.-полиграф. центр «Научная книга», 2012. 508 с.
19. Hot topics // CAD/CAM/CAE Observer. [Электронный ресурс] – режим доступа: http://www/cadcamcae.lv/hot.html.
20. SURFCAM Velocity: автоматизированная подготовка управляющих программ многокоординатной обработки на станках с ЧПУ // САПР и графика. 2005. № 11.
21. Калачев О. Н. Моделирование в CAD/CAM Cimatron механообработки на станках с ЧПУ. – Ярославль: Ярославский государственный технический университет, 2013. 30 с.
22. Основные направления развития систем программного управления в мире. [Электронный ресурс] – режим доступа: http://www.mashcon.ru/article/21.


РАКУНОВ Юрий Павлович –
кандидат технических наук, доцент, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
АБРАМОВ Валерий Васильевич –
доктор технических наук, профессор,
Национальный исследовательский Московский
государственный строительный университет

РАКУНОВ Александр Юрьевич –
инженер, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Продолжение статьи будет опубликовано в следующем номере журнала.
 
 Отзывы читателей
Разработка: студия Green Art