Обробка шнеків на токарних верстатах з ЧПУ

Звучить трохи незвично – заміна фрезерного обладнання на токарне, причому не на токарно-фрезерне, а саме на токарне! Проте практика обробки деталей типу шнек на токарному устаткуванні з ЧПК існує.

Розробники CAD/CAM/CAPP системи ADEM одні з небагатьох, хто сьогодні може запропонувати технологу інструмент для програмування обробки шнеків на токарному устаткуванні з ЧПУ. Понад те, необхідна при цьому функціональність у системі існує вже досить давно. Іншими словами — маючи систему ADEM, можна отримувати керуючі програми для обробки деталей типу шнек на токарних верстатах. При цьому немає необхідності нарощувати функціонал і набувати додаткових спеціалізованих модулів. Достатньо лише освоїти нескладну методику. Ця методика зовсім не є новаторською, проте, як і раніше, мало відома широкому колу користувачів.

Слід зауважити, що процес програмування точення різьблення довільного профілю на токарних верстатах з ЧПУ є досить складним та трудомістким. Однак маючи в розпорядженні сучасну CAD/CAM/CAPP систему, таку як ADEM-VX 9.0, програмування обробки стає наочним і доступним для освоєння технологу-програмісту.
Оскільки лопатки шнека утворюють гвинтову поверхню, спрямовану вздовж осі деталі, то у багатьох випадках цю поверхню можна порівняти з великим різьбленням. З однією лише відмінністю — якщо для різьблення геометрія її профілю є стандартизованою, то для шнеків геометрія профілю лопатки може бути довільною. Грунтуючись на подібності геометрії (див. рис.1), можна стверджувати, що отримати шнек можна тим самим способом, яким формується різьблення при обробці токарного верстата.
Таким чином, для обробки шнека використовуватимемо стандартний перехід токарної групи «Нарізати різьблення». Слід зазначити, що для обробки будь-яких різьблень, у тому числі нестандартних, з системою ADEM вбудований спеціальний механізм, названий розробниками «віртуальною машиною». Використовуючи її можливості, користувач може самостійно описати стратегію отримання профілю різьблення. Наприклад, обробка може починатися з центру, формуючи профіль послідовним усуненням інструменту в напрямку осі обертання. Величина змішування на кожному проході, кількість калібрувальних проходів та багато інших параметрів визначаються при початковому налаштуванні. Основні стратегії встановлені за умовчанням.

Отже, для того, щоб обробити шнек, необхідно визначити геометрію профілю та параметри його обробки.
Параметри, що описують геометрію шнека, визначаються в тому ж діалозі, який дозволяє встановлювати параметри різьблення на закладці «Місце обробки». З усіх параметрів, доступних для визначення, при програмуванні обробки різьблення нам потрібні такі параметри: тип шнека, профіль, вид, довжина, крок та кількість заходів.

Тип геометрії можна як циліндричний чи конічний. Якщо шнек визначений як конічний, додатково задається кут шнека.

Оскільки ми говоримо про обробку шнеків, а їхній профіль, як сказано вище, довільний, то визначимо його тип як «Профіль користувача». У цьому геометрія міжлопаткового простору чи лопатки створюється засобами конструкторського модуля. Таким чином можливості програмування обробки шнеків на токарних верстатах не обмежується якимось одним типом профілю лопатки шнека.
Визначення інших параметрів – вид шнека (зовнішній/внутрішній), довжини, кроку та кількості заходів – відповідає завданням обробки токарної різьби. Поверхня, що формується, може бути зовнішньою або внутрішньою, мати певну довжину, мати постійний крок і ціле число заходів (лопаток шнека).
З параметрів, необхідних визначення геометрії, випливає і те, які обмеження накладаються на обробку шнеків на токарних верстатах з ЧПУ. З основних обмежень – сталість кроку лопаток вздовж осі шнека та сталість геометрії лопаток по всій довжині шнека. Однак, профіль самої лопатки шнека може бути довільним. Також довільними можуть бути профіль втулки шнека і профілі, що визначають зовнішні габарити шнека.
Що стосується визначення технологічних параметрів обробки шнеків на токарних верстатах, то тут визначаються такі параметри, як число обертів та напрямок обертання шпинделя, величини недобігу та перебігу, спосіб синхронізації початкового кутового положення, глибина проходу для багатопрохідної обробки та тип обробки. Напрямок обертання шпинделя визначає, чи шнек буде лівий або правий.

Окремо слід сказати про синхронізацію кутового положення. Сучасні верстати дозволяють виконувати фазову синхронізацію, при якій достатньо задати початковий кут, який далі витримує верстат сам. Стародавні верстати такої можливості не мають, тому в ADEM можна використовувати лінійну синхронізацію.

Досвід вирішення різних проблем обробки на верстатах з ЧПУ

Нині багатьох машинобудівних підприємствах Росії активно відбувається технічне переозброєння виробництва. Здійснюється оновлення застарілого верстатного парку для механообробки, а також інших видів обробки металів (лиття, термообробка, обробка металів тиском та ін.). На жаль, керівний склад не всіх підприємств розуміє, що апаратна автоматизація виробництва (верстати з ЧПУ) має бути нерозривно пов’язана з програмною автоматизацією (відповідні CAD/CAM/CAE/PDM/MES-системи).

Неможливо домогтися істотного підвищення продуктивності тільки шляхом закупівлі нового металообробного верстата, який потім, у багатьох випадках, програмується вручну оператором на стійці з ЧПУ, зводячи нанівець усі інвестиції на його придбання.

Звичайно ж, багато підприємств досягли дуже високого рівня автоматизації процесів виробництва, впровадивши у себе MDC-системи для збору аналітики та моніторингу використання обладнання з ЧПУ, MES-системи для грамотного планування виробництва та PDM-системи для організації роботи з конструкторсько-технологічним складом виробу. Але навіть зараз на профільних виставках з металообробки можна почути питання на кшталт «а що таке CAM-система?» або висловлювання «ми закупили нові верстати фірми…, але їхнє програмування здійснюємо на контролері ЧПУ». Це говорить про недостатню культуру виробництва та про нерозуміння адміністрацією підприємства потреб свого виробництва. При грамотній фінансовій політиці вартість програмних систем автоматизації майже повністю розчиняється на тлі ціни верстата, тим більше, що таке впровадження не потребує значних одноразових вкладень та витрати можуть бути розподілені залежно від виконання певного етапу робіт.
Незважаючи на активізацію процесів техпереозброєння, на виробничих потужностях зберігаються верстати радянського зразка, які, очевидно, потребують заміни. Попит на новітні моделі металорізальних верстатів та обробних центрів із ЧПУ ще значно переважає над пропозицією. Однак одного бажання мало, і через бюджетні витрати підприємства, що скорочуються, просто не в силах оновлювати стрімко застаріваючий верстатний парк. Ця ситуація стала гострішою у зв’язку зі значним підвищенням курсу іноземних валют та нездатністю вітчизняних верстатобудівних підприємств за розумну вартість задовольнити попит, що зростає. Цей процес, можливо, закінчиться, коли наша держава від політичного обговорення теми імпортозаміщення перейде до практичних кроків допомоги підприємствам у фінансуванні чи послабленні податкового навантаження, якщо підприємство інвестує кошти у власну модернізацію виробництва.

Перша з таких проблем — відсутність синхронізації роботи приводів верстата лінійними та круговими переміщеннями. Грубо кажучи, прямий інструмент переміщається швидко, а повертається (нахиляється) повільно. У таких випадках, якщо зустрічається ділянка траєкторії інструменту з невеликим лінійним переміщенням і досить великою зміною кута нахилу інструмента, відбувається наступне: інструмент здійснює переміщення по прямій, практично не змінюючи кута нахилу, а після того, як інструмент вже прийшов у кінцеву точку переміщення, відбувається Більшість переміщення по кутових осях. Як наслідок – зарізи на поверхні деталі, які отримують від нерівномірності переміщень інструменту. Вихід із цієї ситуації один – компенсувати недоліки в математичних розрахунках, що виконуються верстатом, засобами САМ-системи. CAD/CAM/CAPP/PDM-система ADEM дозволяє в таких випадках розбивати великі переміщення по кутових і лінійних осях на кілька невеликих ділянок, тим самим даючи можливість верстату виконати переміщення і по лінійних, і по кутових осях з приблизно однаковою швидкістю, що дозволяє, зрештою, уникнути поверхневих дефектів на деталі.
Ще кілька проблем, що стосуються програмування обробки на верстатах із ЧПУ старого зразка. Наприклад, є верстати, які не підтримують кругову інтерполяцію 360 градусів. За рахунок постпроцесора у програмному середовищі ADEM ця проблема вирішується шляхом автоматичного розбиття дуг по 90 градусів.
Також нерідко зустрічаються верстати, які не підтримують функцію постійної швидкості різання G96. За рахунок постпроцесора здійснюється організація автоматичної підтримки цієї функції шляхом перемикання оборотів у необхідних (розрахованих постпроцесором) точках.
У сегменті верстатів, що програмуються з віртуальних стійок, виникають ситуації, коли стійка не підтримує радіусну корекцію фрези (G41, G42). У разі єдиним способом ” зловити ” точний розмір інструменту залишається використання CAM-системы. Наприклад, за допомогою фрези D8 провели операцію фрезерування і виявилося, що припуск знято не повністю. Це буває, якщо як інструмент використовуємо фрезу з великим вильотом і її відгинає в процесі обробки, або якщо фреза «підсіла».

Обробка металу на ЧПУ

У чому різниця при обробці металу на верстаті з ручним управлінням та на верстаті з ЧПУ, тут і замислюватися довго не треба. У першому випадку весь процес призначений для робітника, який верстат обслуговує. У другому задіяний програміст, завданням якого є дуже ретельне опрацювання техпроцесу, до найменших подробиць.

Обробка металу на ЧПУ верстатах не терпить метушні. Особливо коли йдеться про створення програми для верстата з ЧПУ. Це вже в процесі буде швидко і одноманітно. А проект для кожної партії деталей створюється не те щоб повільно, а без зайвої поспішності.

Відмінна риса обробки металу на верстатах з ЧПУ: чим вищий коефіцієнт складності деталі, тим вища і ефективність її обробки. Ціна на таку обробку можуть сильно відрізнятися: дуже вигідно виготовляти оптові та оптові щомісячні партії деталей.

Фрезерна обробка металу ЧПУ

При фрезеруванні нас, як правило, цікавить наступний нюанс: як досягти високої якості за низької собівартості. І тут також зіграє свою позитивну роль обробка ЧПК.

Чорне або чистове фрезерування виконується без різниці: і в тому, і в іншому випадку деталі в програмуванні не можна обходити стороною. Фрезерна обробка металу ЧПУ – справа тонка, хоч і асоціюється не з шляхетними металами. Тому на заводах, де з’являється нове обладнання, аби хтось не працює. Фахівці проходять навчання, дехто навіть за кордоном.

Отже, за допомогою ЧПУ фрезерування як найпоширенішої з механічних обробок здійснюється три види обробки простих або фасонних поверхонь. А технологічні можливості ЧПУ верстатів фрезерної групи визначені їхньою конструкцією, технічною характеристикою, компонуванням та класом точності.

Фрезерна обробка металу ЧПУ

Так чи інакше, фрезерування на верстатах ЧПУ відрізняється високою продуктивністю та дозволяє отримувати деталі з геометрично ідеальною поверхнею. До речі, фрезеруванням можна легко замінити шліфування, застосовуючи фрези, оснащені сучасними різальними матеріалами.

Фрезерна обробка металу використовується у багатьох сферах життя. Подібні послуги стають необхідністю в рекламному бізнесі, деревообробній та рідній металообробній сферах.

Гравірування рекламних табличок, прорізування об’ємних букв, виготовлення продукції з торцевим підсвічуванням, все це — участь обробки ЧПК у рекламі по-великому. А ще існує гравірування на сувенірах, художнє гравіювання по дереву, виготовлення кліше і штампів для металопромисловості.

Щоб задовольняти будь-які запити щодо якості, кількості або термінів, фрезерування на верстатах з ЧПУ має низку переваг. По-перше, максимальну точність передачі зображення, по-друге, швидкість розкроювальних робіт становить ні багато, ні мало – 50м/хв., по-третє, можливість створення об’ємних конструкцій, по-четверте, відсутність нагару, оплавлення та інших неприємностей на поверхні фрезерованого матеріалу.

Фрезерувальні роботи ЧПУ покликані створити досконалу деталь навіть зі складною та важкодоступною поверхнею. Складність форми – не завада, якщо верстат має високу точність і чистоту обробки.

Великі, маленькі партії – для верстата ЧПУ це не має значення. Працюючи за заданою програмою, машина легко справляється із фрезеруванням будь-яких обсягів продукції.

Знижуючи відсоток шлюбу та підвищуючи продуктивність, ці машини готові працювати на благо народу день і ніч. У минулі часи їм точно завітали б звання героїв соцпраці. Слухняні програмі, верстати з ЧПУ можуть обробити будь-що і як завгодно, дозволяючи людині бути керуючим усіма процесами. Роль робітника зводиться лише контролю роботи верстата і, за необхідності, налагодження певних механізмів.

Токарна обробка ЧПУ

Токарні верстати з ЧПУ, як правило, використовують при обробці складних заготовок: багатоступінчастих або з криволінійною поверхнею. Токарна обробка ЧПК полегшується вже тим, що автоматичний цикл забезпечує багатоверстатне обслуговування, а значить, кількість створюється не на шкоду якості. Наявність системи з пристроєм для нарізування різьблення чудово забезпечує обробку складних заготовок за високої швидкості.

Обробка ЧПУ на токарних верстатах заощаджує час у 1,5-2 рази.

Токарна обробка ЧПУ

Завдяки сучасним технологіям, токарна обробка ПП стає менш трудомістким і стомлюючим процесом. Можна навіть сказати зовсім не стомлюючим. Адже основна праця при цьому – створити програму, а сучасне ЧПУ забезпечить її виконання за стандартним циклом.

Рівень розвитку техніки зараз дає «добро» для здійснення так званого наскрізного процесу: коли всі етапи створення виробу, починаючи від розробки і закінчуючи виходом готового, комп’ютеризовані та автоматизовані.

Токарні верстати з ЧПУ складають левову частку, основна кількість у парку їм подібних технологічних машин. Виконуючи свої традиційні технологічні операції, як то: розточування і обточування поверхонь, нарізання різьблення, свердління, «розумні» верстати настільки точно і ретельно підходять до процесу, що обробка деталей стає чимось схоже на клонування (хай вибачать мені таке порівняння всі токарі світу) .