Структура технологической операции при обработке деталей на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) имеет свои специфические особенности, отличающие её от классического подхода. Ключевым элементом здесь, как и в традиционной технологии, является переход. Однако его определение для станков с ЧПУ требует уточнения. Обычно переход характеризуется единством обрабатываемой поверхности, используемого режущего инструмента и постоянством режимов резания. Но в условиях ЧПУ режимы резания в рамках одного перехода могут динамически меняться — например, для компенсации неравномерного припуска или при обработке сложных криволинейных поверхностей. Поэтому постоянство режимов резания не всегда можно считать обязательным признаком перехода на станке с ЧПУ.
Классификация переходов на станках с ЧПУ
В технологии ЧПУ принято выделять несколько типов переходов, каждый из которых играет свою роль в процессе обработки:
Элементарный переход — это непрерывная обработка одной элементарной поверхности (например, цилиндрической или плоской) одним инструментом по заданной управляющей программе. Это базовый, неделимый элемент процесса.
Инструментальный переход формируется из нескольких элементарных переходов. Он представляет собой законченный этап обработки одной или нескольких поверхностей с использованием одного и того же инструмента при его непрерывном движении по программе.
Вспомогательный переход — это часть траектории движения инструмента, не связанная непосредственно с удалением материала и образованием новой поверхности. Сюда относятся такие действия, как врезание инструмента в заготовку, его отвод, а также холостые перемещения между позициями обработки. Важно отметить, что на станках с ЧПУ вспомогательное время включает не только время на установку и снятие заготовки, но и машинно-вспомогательное время, затрачиваемое на автоматическое выполнение этих вспомогательных ходов.
Позиционный переход — это более крупная единица, объединяющая все инструментальные и вспомогательные переходы, выполняемые при неизменном положении детали относительно рабочих органов станка (например, в одной позиции на поворотном столе).
От переходов к операции
Совокупность всех переходов формирует технологическую операцию. Операция механической обработки на станке с ЧПУ определяется как часть технологического процесса, выполняемая над конкретной деталью непрерывно на одном рабочем месте (станке) по единой управляющей программе и при одной настройке оборудования. Ключевым ограничивающим условием здесь является именно постоянство настройки станка.
В рамках одной операции могут выделяться уставы — части операции, выполняемые при неизменном закреплении детали в приспособлении. Кроме непосредственно обработки, операция на станке с ЧПУ включает и другие технологические приёмы: автоматическую смену инструмента, встроенный контроль размеров, пуск и остановку станка и т.д.
Планирование последовательности обработки
Проектирование технологической операции начинается с определения оптимальной последовательности технологических переходов. Эта последовательность зависит от типа станка, способа крепления заготовки и геометрии детали.
Примеры типовых последовательностей:
Для токарной обработки в патроне:
1. Центрование (для последующего сверления).
2. Сверление отверстия (возможно, в несколько этапов разными сверлами).
3. Черновая обработка основных наружных и внутренних поверхностей, подрезка торцов.
4. Чистовая обработка этих же основных поверхностей.
5. Обработка дополнительных элементов (канавок, фасок).
Для обработки корпусных деталей на многооперационных станках (обрабатывающих центрах):
1. Черновая обработка с двух-трёх сторон для создания базовых поверхностей.
2. Черновая обработка оставшихся сторон с установкой по обработанным базам.
3. Чистовая обработка базовых плоскостей и всех элементов на них (отверстий, пазов).
4. Чистовая обработка остальных поверхностей детали.
Стратегии сочетания переходов
Выбор последовательности и сочетания черновых и чистовых переходов зависит от требований к точности, шероховатости поверхности и её геометрии. Например, при обработке группы отверстий возможны две принципиальные схемы:
1. Параллельная (групповая) схема: один инструмент (например, сверло) обрабатывает все отверстия одного диаметра, затем происходит смена инструмента (например, на зенкер), и процесс повторяется для всех отверстий. Эта схема эффективна при невысоких требованиях к точности.
2. Последовательная (координатная) схема: сначала одно отверстие полностью обрабатывается всеми необходимыми инструментами (сверление, зенкерование, развёртывание), затем станок переходит к следующему отверстию. Этот подход применяется для достижения высокой точности взаимного расположения отверстий.
Кроме того, современная технология предлагает альтернативные методы. Например, фрезерование отверстий цилиндрической фрезой может быть более эффективно, чем классическое растачивание, особенно при обработке отверстий с большим или неравномерным припуском или при небольшой длине отверстия.
Таким образом, структура операционного технологического процесса на станках с ЧПУ представляет собой иерархическую систему от элементарных переходов до комплексных операций. Её проектирование требует учёта специфики оборудования, инструмента и требований к готовой детали, что позволяет максимально использовать потенциал автоматизированного производства.