Проектирование операции обработки детали в среде SprutCAM

Проектирование операции обработки детали в среде SprutCAM

1. СЛУЖЕБНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ДЕТАЛИ

В данном курсовом проекте рассматривается тихоходный вал редуктора, служащий для изменения частоты вращения и крутящего момента в условиях эксплуатации.

Данная деталь имеет простую конструкцию. Имеются поверхности для базирования и закрепления на станках на всех операциях.

Обрабатываемая деталь - ступенчатый вал, изготавливаемый из стали 45, имеет повышенные требования к качеству поверхностей Æ35 шероховатость которой Ra 0,80 мкм. Шероховатость Ra 80 мкм имеют поверхности Æ35, Æ45 для посадки подшипников и цилиндрического колеса. Поверхность Æ30 имеет шероховатость Ra 0,80.

Канавки могут быть получены канавочным резцом после обработки шеек вала. Фаски точатся в последнюю очередь. На поверхности с неуказанной шероховатостью в соответствии с чертежом необходимо обеспечить Rz 40 мкм.

При данной форме и конфигурации детали имеется возможность обработки большинства поверхностей проходным резцом. Диаметральные размеры шеек вала убывают к концам вала, что несколько затрудняет их обработку. В детали присутствуют шпоночные пазы, что увеличивает количество операций и усложняет обработку.

Деталь имеет достаточную жесткость для применения высокопроизводительных методов обработки.

Отношение длины вала к минимальному диаметру не должно превышать 15:

Таким образом, можно сделать вывод, что деталь технологична за исключением уменьшающихся к концам вала диаметров шеек и шпоночных пазов.

Сталь 45 имеет следующий химический состав и механические свойства.

Таблица 1. Химический состав стали 45

Марка стали 45 - конструкционная углеродистая качественная (заменителями являются 40Х, 50, 50Г2). Сталь данной группы не склонна к отпускной хрупкости.

Использование в промышленности: валы, шестерни, шпиндели, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработки детали, от которых требуется повышенная прочность.

Рис. 1. Тихоходный вал, m=2,502 кг.

2. МАРШРУТНЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

В результате разработки технологического процесса определяем необходимое оборудование, технологическую оснастку и др.

Технологический процесс представляет собой совокупность различных операций, в результате выполнения которых изменяется форма, размеры, осуществляется контроль требований чертежа и технических условий.

Маршрутное описание технологического процесса заключается в сокращенном описании всех технологических операций в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов.

В соответствии с чертежом детали разработаем технологический маршрут и оформим его в виде таблицы.

Рис. 2. Обрабатываемые поверхности

Таблица 2. Маршрутный технологический процесс

3. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ

На операции 005 заготовка базируется в трехкулачковый патрон с упором в центр по необработанным поверхностям, после обработки центрового отверстия подводится центр. Конструкция детали не позволяет обработать все поверхности за один установ, поэтому в дальнейшем будем выбирать оборудование с двумя шпинделями для большей автоматизации процесса.

На первой позиции происходит обработка торца заготовки, и сверление центрового отверстия, которая пригодится и в дальнейшей обработке. Потом производится точение поверхностей и обработка канавок. Затем второй установ детали во второй шпиндель станка. На второй позиции последовательность обработки аналогична.

В качестве инструмента применяются проходные резцы со сменными пластинами, центровочное сверло и цилиндрическая фреза.

4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

редуктор технологический трехмерный деталь

Современное машиностроение на сегодняшний день имеет ярко выраженную тенденцию к повышению качества, точности обрабатываемых изделий, и невозможно будет реализовать спроектированный технологический процесс без соответствующего технологического оснащения. При выборе конкретных моделей станков необходимо учитывать:

соответствие габаритных размеров заготовки размерам рабочей зоны оборудования;

требования обеспечения точности и качества обрабатываемых поверхностей; - технологические возможности станка.

В качестве средств технологического оснащения были выбраны:

станок с учётом потребной мощности двигателя КВт на наиболее загруженных переходах и двумя противошпинделями, а также с учётом принципа максимальной концентрации операций, позволяющим сократить долю вспомогательного времени в штучном, повысить точность обработки. Всем этим требованиям соответствует токарный станок с ЧПУ Mori Seiki NZX3000.

Рис. 3. Станок Mori Seiki NZX3000

Станок предназначен для токарной и токарно-многоцелевой высокопроизводительной обработки деталей типа тел вращения с профилем различной сложности, имеет возможность осуществления твердого точения.

При оснащении револьверными головками с вращающимся инструментом имеет возможность выполнения фрезерных, сверлильных и расточных операций. Наличие двух шпинделей позволяет повысить скорость обработки деталей, за счет автоматического переустанова, а при автоматической установки заготовок, например с помощью робота, позволяет безостановочно выполнять работу.

Таблица 2. Технические характеристики

5. Разработка трехмерных моделей детали, заготовки и элементов средств технологического оснащения

Для начала создадим модель нашей детали в Компас 3D. Для этого начертим контур соблюдая размеры (рис 5.1.) и простой операцией «вращение» создадим модель.

Рис. 4.1 Контур обрабатываемой детали

Затем создадим касательные плоскости к поверхностям, на которых располагаются шпоночные пазы. Выдавим эскиз пазов (рис. 5.2.).

Рис. 4.2. Вид модели после последней операции.

В конечном счете модель принимает нужный нам вид (рис. 5.3.) и мы можем перейти к разработке управляющей программы.

Рис 4.3. Готовая модель детали

6. Разработка управляющей программы

Выберем подходящее оборудование.

Выделим станок и нажмем кнопку «параметры». Из предложенного списка выберем подходящий станок. В нашем случае это токарный с противошпинделем. Раскроем описание и убедимся, что на станке можно производить фрезерование.

Следующим шагом будет импортирование модели нашей детали. Откроем вкладку «3D Модель», выберем папку «Деталь» и нажмем «Импорт».

Выберем нашу деталь и подтвердим выбор.

Импортирования модель сдвинута относительно системы координат. Передвинем ее для обеспечения расчетов. Выделим нашу деталь во вкладке модели и нажмем «Преобразовать».

Во вкладке «Точка отсчета» выберем точку начала координат.

Перейдем на закладку «Технология» и включим видимость элементов.

Система сама выберет наиболее технологичную заготовку из примитивов.

Однако заготовкой для нашей детали будет служить сортовой круглый прокат, подвергнутый размерной резке. Наибольшая цилиндрическая поверхность на детали не является ответственным элементом по диаметральному размеру. Исходя из этого, зададим вид заготовки. Перейдем на вкладку «Заготовка» и выберем «Примитив». Зададим припуски.

Начнем формировать обрабатывающую программу. Создадим операцию «Обработка торца».

Выделим появившуюся операцию в окне «Технология» и нажмем «Параметры».

Выберем необходимый инструмент.

В этом же окне, во вкладке режимы установим максимальные обороты шпинделя.

Во вкладке «Подход-Отход» установим безопасные расстояния.

Во вкладке «Стратегия» установим режим резания в 2 чистовых прохода, так как в дальнейших операциях обрабатываться торец не будет. Примем изменения нажав на кнопку «Да».

Выделим созданную операцию и нажмем «Пуск» для расчета траектории.

Видимом результатом станет зеленая галочка напротив наименования операции и видимая траектория движения инструмента в окне модели.

Следующей операцией будет сверление центрового отверстия. Нажмем «Новая» в окне выбора операций и создадим «Токарное сверление».

Зайдем в параметры операции. Так как подходящего инструмента здесь нет, изменит параметры существующего.

Остальные параметры оставим без изменений. Зайдем в настройки операции и в качестве инструментального узла выберем «Осевой токарный инструмент».

Зайдем в настройки рабочего задания, переключив вид модели. В рабочем задании выберем обработку между точками.

Выделим необходимую поверхность, в случае, если программа автоматически не распознает необходимое отверстие.

Нажмем на кнопку «Пуск» в окне операций и убедимся, что при расчете не возникает проблем.

Следующей создадим «Черновую токарную» операцию. Зайдем в ее параметры и выберем инструмент.

Во вкладке «Режимы» установим максимальную скорость шпинделя 3000 об/мин. Остальные параметры оставим без изменений. Во вкладке подвода установим безопасные расстояния.

Во вкладке «Стратегия» установим перебег и финишный проход на последнем проходе.

Примем изменения, нажмем на кнопку «Пуск» и проверим правильность траектории.

По аналогии создадим «Чистовую токарную» операцию. В случае если поверхность для обработки автоматически выбирается неправильно, выделим ее вручную задав рабочее задание «между точками», как было представлено выше, и выделим нужные поверхности.

После расчета операции, промоделируем.

Последней операцией на этом установе будет фрезерование шпоночного паза. Создадим послойную фрезерную операцию.

Наш радиус у шпонке = 10мм. Выберем подходящий инструмент.

Чтобы задать зону обработки, зайдем во вкладку «Рабочее задание». Выберем поверхность на нашей детали:

и нажмем «карман»:

Нажмем кнопку «Пуск» и убедимся в правильности расчета траектории.

Следующим этапом будет приостановка работы станка для переустанова заготовки и обработка второй стороны детали. Для этого нам потребуется задать новую систему координат.

Создадим вспомогательную операцию.

Зайдем в параметры созданной операции и добавим команду «OPSTOP» для остановки станка. Здесь будет происходить смена заготовки и смена шпинделя.

Создадим новую систему координат.

После создания новой системы координат начинаем обработку второй части детали в той же последовательности. Первой операцией будет обработка торца.

Однако теперь, выставим настройки нового положения. Установ и систему координат заготовки изменим на локальную СК.

Последовательность и параметры следующих операций аналогичны первому установу, за исключением установки локальных координат, необходимых для правильной обработки детали.

После выполнения всех операций промоделируем полную обработку, чтобы исключить наличие ошибок.

Следующим шагом выведем готовую программу. Вернемся во вкладку «Технология» и выберем «Постпроцессор». Из каталога с файлами постпроцессоров найдешь нужный и подтвердим выбор.

На этом разработка управляющей программы закончена.

7. РАЗРАБОТКА ИЛЛЮСТРАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДОВ

При обработке данной детали по текущему технологическому процессу практически вся часть механической обработки проходит на одном станке и за одну операцию, но за два установа. Примером комплексной траектории может служить черновая и чистовая токарная обработка детали одним проходным резцом рис. 5.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был проведен анализ служебного назначения детали. Был разработан технологический процесс для автоматизированного производства и с использованием станков с ЧПУ.

В работе использовались полученные ранее знания по работе в системах CAD/CAM и в частности в программном обеспечении SprutCAM.

В итоге была составлена 3D модель необходимой детали и разработана управляющая программа для ее обработки.

ПРИЛОЖЕНИЕ

% O0001

N1

(Obrabotka torcza)

G99G18M46S3200T0501U0.V0.S600M3X95.998Z314.X91.998F0.1.8F0.1.F0.1X95.998.X91.998F0.1.8F0.1.F0.1

(Tokarnoe sverlenie)G18M46T0201U0.V0.S1000X0.Z316.Z306.F0.05Z316.

(CHernovaya tokarnaya)G18M46T0501U0.V0.S3000S600M3X83.998Z315.998Z313.998F0.1.5F0.1.2X87.998Z139.128R0.4X91.998Z315.998.998Z313.998F0.1.5F0.1.998.998F0.1Z315.998.998Z313.998F0.1.5F0.1.998.5F0.1Z315.998.998Z313.998F0.1.467F0.1.358Z139.5.998.5F0.1Z315.998.998Z313.998F0.1.621F0.1.102Z151.469.102F0.1Z315.998.998Z313.998F0.1.765F0.1.538Z190.997.766Z190.883X67.998Z190.622R0.4X71.998F0.1Z315.998.998Z313.998F0.1.927F0.1.102Z223.766.102F0.1Z315.998.998Z313.998F0.1.089F0.1.102Z261.928.102F0.1Z315.998.998Z313.998F0.1.267F0.1.766Z310.883X54.998Z310.621R0.4X56.102Z300.09.102F0.1Z315.998.28Z313.998F0.1.278Z312.998F0.1X50.766Z312.883R0.4X53.412Z311.56.412F0.1Z313.177.288X50.272Z312.998F0.1.278F0.1.278F0.1

(CHistovaya tokarnaya)G18M46T0301U0.V0.S600S600M3X5.842Z315.121X1.6Z313.F0.1.6F0.05X50.882Z312.941R0.2X54.882Z310.941X55.Z310.8R0.2Z245.8X58.6Z244.R1.8X59.6X60.Z243.8R0.2Z193..6X63.882Z192.941R0.2X67.882Z190.941X68.Z190.8R0.2Z141.3X71.6Z139.5R1.8X87.6X88.Z139.3R0.2Z117.8.242Z119.921F0.1

(Obrabotka kanavok)G18M46T1601U0.V0.S600S600M3X72.Z194.8.X60.F0.1.F0.1.F0.1X70..998X60.F0.1.F0.1.212Z195.892F0.1X70..502X60.F0.1.F0.1.212Z194.608F0.1X70.002.X60.002F0.1.F0.1.8X70.002.5X60.002F0.1.F0.1.7X72.002

(CHernovaya poslojnaya)G19M45H0.T0404S200M13U0.V0.C0..X55.F200..F200.Y0.154Z301.996R4.998F200..956Z297.112R4.998.956Z296.888R4.998Y-4.957Z266.885Y5.031Z266.738R4.998Y5.038Z296.886X108.

(Obrabotka torcza2)G18M46T0501U0.V0.S3000S600M3X95.998Z314.X91.998F0.1.8F0.1.F0.1X95.998.X91.998F0.1.8F0.1.F0.1

(Tokarnoe sverlenie2)G18M46T0201U0.V0.S1000X0.Z316.Z306.F0.05Z316.

(CHernovaya tokarnaya2)G18M46T0501U0.V0.S3000S600M3X83.998Z315.998Z313.998F0.1.F0.1.2X87.996Z193.641R0.4X91.996Z315.998.998Z313.998F0.1.F0.1.998.998F0.1Z315.998.998Z313.998F0.1.305F0.1.602Z194..998.F0.1Z315.998.998Z313.998F0.1.467F0.1.102Z208.306.102F0.1Z315.998.998Z313.998F0.1.621F0.1.102Z246.469.102F0.1Z315.998.998Z313.998F0.1.767F0.1.766Z285.883X67.998Z285.625R0.4X71.998F0.1Z315.998.998Z313.998F0.1.621F0.1.37Z288..2X63.766Z287.883R0.4X65.412Z287.06.412F0.1Z315.998.998Z313.998F0.1.767F0.1.766Z310.883X59.998Z310.621R0.4X60.046Z310.164.046F0.1Z315.998.28Z313.998F0.1.278Z312.998F0.1X55.766Z312.883R0.4X57.412Z312.06.412F0.1Z313.177.288X55.272Z312.998F0.1.278F0.1.278F0.1

(CHistovaya tokarnaya2)G18M46T0301U0.V0.S600S600M3X5.842Z315.121X1.6Z313.F0.1.6F0.05X55.882Z312.941R0.2X59.882Z310.941X60.Z310.8R0.2Z288..6X63.882Z287.941R0.2X67.882Z285.941X68.Z285.8R0.2Z195.8X71.6Z194.R1.8X87.6X88.Z193.8R0.2Z172.3.242Z174.421F0.1

(Obrabotka kanavok2)G18M46T1601U0.V0.S600S600M3X72.Z289.8.X60.F0.1.F0.1.F0.1X70..997X60.F0.1.F0.1.212Z290.891F0.1X70..503X60.F0.1.F0.1.212Z289.609F0.1X70.012.5X60.012F0.1.F0.1.7X70.012.X60.012F0.1.F0.1.8X72.012

(CHernovaya poslojnaya2)G19M45H0.T0606S200M13U0.V0.C0..X68.F200..F200.Y-0.254Z215.001R5.001F200..858Z219.889R5.001.858Z220.112R5.001Y4.853Z250.112Y-5.135Z250.256R4.998Y-5.142Z220.113

G0X108.

%