Зміст

 

5.1. Розрізка прокату на обладнанні з ЧПК 

5.2. Розкрій та розрізка листового матеріалу 

5.3. Крій розгорток повітропроводів 

5.4. Згинальні верстати з ЧПК 

5.5. Координатно-пробивні преси з ЧПК 

5.6. Труборізні верстати з ЧПК 

5.7. ЧПК та адитивні технології в ливарному виробництві 

Контрольні запитання 

 

Заготовчі операції є стартовими у процесі виготовлення окремої деталі й виробу в цілому. їх якість і продуктивність істотно впливають на технологічний процес подальшої механічної обробки, термін і якість виготовлення кінцевої продукції. Розглянемо основні, найбільш поширені види заготовчих операцій і обладнання з ЧПК, на якому вони виконуються.

 

5.1. Розрізка прокату на обладнанні з ЧПК

Для розрізки прокату використовують:

— механічні пили — в індивідуальному виробництві та інструментальних цехах;

— абразивно-відрізні верстати — процес високопродуктивний, не потребує високої кваліфікації робітника, виконується на простому обладнанні дешевим інструментом — відрізними шліфувальними кругами. Кінцеві частини прута прокату, залежно від кількості вуглецю та легованих елементів у сталі, можуть прихоплюватися гартуванням від високих температур у зоні різання, що потребує їх відпалу перед механічною обробкою. Низьковуглецеві сталі, їх сплави, кольорові сплави на таких верстатах не розрізають через швидке залипання з наступним руйнуванням шліфувального круга. Ефективно цей процес використовувати для розрізки гартованого металу;

— дискові сегментні пили (пили Гелера) — основне найпоширеніше заготовче обладнання для різки прокату на більшості заводів країни;

— стрічкопильні верстати — сучасне автоматизоване обладнання для розрізки прокату, в тому числі із застосуванням ЧПК.

Використання цих верстатів раніше стримувалося несумісністю вимог до матеріалу різальної стрічки — гнучкість і високі різальні якості. Проблему було ви

рішено завдяки розробці технології дифузійного зварювання — до бокової поверхні стрічки приварюється смужка шириною 2-ьЗ мм швидкорізальної сталі, на якій формуються різальні зубці потрібної висоти і розводки. Стрічкопильні верстати мають невелику вагу і потужність різання, набагато продуктивніші від пил Гелера, можуть бути оснащені:

— пристроєм для ступінчастого або безступінчастого регулювання швидкості різання залежно від технічних характеристик оброблюваного матеріалу;

— пристроями для точного позиціонування заготовок з магнітним і лазерним контролем довжини розрізки;

— пристроєм для швидкісного підйому та опускання пильної рами на холостому ходу з переходом на робочі режими подачі під час врізання в заготовку;

— механізмом швидкого повороту пильної рами на заданий кут відрізання з точністю до 0,5-ь1,0°;

— системою стеження за навантаженням різального полотна, яка автоматично зі зміною опору різанню заготовок складного поперечного профілю корегує режими розрізування;

— пристроями числового програмного керування (ЧПК) усіма параметрами процесу. Програмою задаються: кількість і довжина заготовок розрізки, швидкість різання залежно від марки оброблюваного матеріалу, тиск подачі й ін. Поточні значення параметрів обробки висвітлюються на дисплеї. Система контролює значення параметрів, швидко знаходить причину відхилень, по можливості усуває їх. Якщо відхилення показників процесу вийшли за межі допустимих, система зупиняє роботу, запобігаючи таким чином поломці інструмента або отриманню неякісних деталей. Сучасні пристрої ЧПК зберігають у пам’яті до 300 керуючих програм розрізки різних матеріалів, забезпечуючи в кожному разі реалізацію оптимальних режимів стрічкового розпилювання.

Якщо порівняти роботу стрічкопильного верстата з ЧПК з пилою Гелера, то, крім очевидних технічних переваг, під час розрізки, наприклад, сталі 45 діаметром 100 мм дістаємо такі показники:

— продуктивність стрічкопильного верстата на 30н-35 % вища;

— кількість спожитої електроенергії втричі менша;

— маса металу, що пішов у стружку від ширини різу, в 4,5 раза менша;

— собівартість розрізки на стрічковому верстаті порівняно з пилою Гелера на 40-50 % нижча.

 

5.2. Розкрій та розрізка листового матеріалу

Розрізка листового матеріалу виконується на верстатах термічної або гідроабразивної різки. Верстати термічної різки мають газокисневе, плазмове або лазерне оснащення, їх розміри, залежно від призначення, можуть коливатися від настільних до багатометрових для вирізки заготовок під зварювання мостів, кораблів, рам для вагонів, стріл кранів тощо.

Газокиснева різка застосовується для відносно грубої обробки, під час якої по краю різа утворюється окалина. Така обробка є придатною не для всіх марок металу. Перевага її в тому, що таким способом можливе розрізування металу товщиною до 300 мм, що не під силу жодному іншому методу.

Плазмова різка забезпечує кращу якість оброблюваної кромки, хоч і трохи гіршу, ніж лазерна, забезпечує кращу зварюваність металу порівняно з газокисневою різкою.

Створені з використанням лазерної різки деталі вирізняються високою якістю контуру і кромки різа. Технологія лазерного різання базується на потужній дії променя, сконцентрованого в точці на оброблюваній поверхні, що дозволяє різати матеріали незалежно від їх теплофізичних властивостей. Лазерна різка — одна з передових, сучасних, найбільш перспективних технологій обробки металу різанням, забезпечує вирізання складних контурів, точних отворів, пазів. Якість поверхні після лазерної вирізки відповідає вимогам остаточно обробленої деталі. Точність різу — від ±1 мм до 10-^15 мкм.

Сучасні верстати термічної різки з пристроями ЧПК можуть мати кілька видів різального оснащення.

Гідроабразивна різка вирізняється високою продуктивністю й екологічністю, виконує розкрій металів, їх сплавів, зокрема важкооброблюваних. Різка виконується за допомогою водяного струменя води, змішаного з абразивними компонентами, який подається на оброблювану поверхню під

високим тиском. Ширина різу менша від всіх попередніх методів. Гідроабразивна різка застосовується для швидкісного розкрою прямолінійних і криволінійних контурів без втрати якості кромок.

Скорочення терміну підготовки плану розкрою, оптимальне розміщення деталей на листі, зменшення розходу листа істотно впливають на собівартість і якість виготовленої продукції. Для вирішення цієї проблеми сьогодні розроблені й ефективно використовуються комп’ютерні програмні комплекси, які за номенклатурою й кількістю відібраних деталей, враховуючи складські запаси, формують оптимальний розклад деталей на листах, забезпечують керуючі програми їх вирізання, листи ділового відходу заносять в базу даних системи для подальшого використання, ведуть облік понуменклатурної кількості вирізаних деталей.

Процес організовано в послідовності.

1. Формування завдання на розкрій. Для цього складають перелік всіх деталей, які потрібно виготовити з листової заготовки, зазначають кількість кожного найменування. Вибирають лист або залишок листа від попередньої вирізки необхідної марки металу, товщини, ширини тощо.

2. Розміщення деталей на листі. Виконують це «вручну» або автоматично по команді від керуючої програми.

«Вручну» на екрані комп’ютера у спеціальній САМ-програмі технолог розташовує деталі на зображеному там листі за допомогою графічного редактора. Функція контролю переміщень програми не дозволяє розташувати деталі ближче між собою і до краю листа, ніж це допустимо за технологією крою.

В автоматичному режимі керуюча програма сама розкладає деталі на листі оптимально по заданих або імпортованих з CAD-програми контурах, витримує допустимі відстані до краю листа та між деталями. Автоматичний режим забезпечує максимальне використання листа. Отвори в деталях використовуються для викрою в них дрібніших деталей. Розкрій в автоматичному режимі може редагуватися технологом вручну. Це дає змогу вигідно використати переваги кожного режиму.

3. Програмування обробки. Вказують оброблювані контури деталей. Програма самостійно призначає траєкторію руху інструмента з урахуванням необхідних поправок, формує підходи й відходи (по прямій, по дузі, по нормалі, до

тичній тощо), допоміжні переміщення інструмента, команди ввімкнення і вимкнення різака, режими роботи різака на різних стадіях обробки, корекції і йод. За потреби розроблена програмою траєкторія може редагуватися технологом вручну.

На контурі деталі можуть зазначатися непрорізувані ділянки — перемички. Будуючи траєкторію, програма автоматично формує в таких місцях команди вимкнення і ввімкнення різака й відрізки підходу та відходу.

Для якісної обробки кутів у траєкторії руху різака передбачено спеціальні петлі. Є можливість виконувати фаски під зварювання.

Сучасні верстати термічної різки поворотом різака в просторі можуть виконувати ЗБ-обробку, розрізаючи плоский лист. Для цього командами від пристрою ЧПК різак нахиляється на потрібний кут, суміщаючи нахил із переміщеннями. Рухи різака візуалізуються на дисплеї, що використовується для налагодження і контролю процесу.

Розроблена таким чином програма може зберігатися в пам’яті ЧПК і використовуватися в майбутньому на тому самому або іншому верстаті. Через постпроцесор програма адаптується до багатьох верстатів розрізки та пристроїв ЧПК.

Для виконання операції в CAM-програму вводять вхідні дані:

— креслення заготовки з CAD-програми;

— специфікацію: найменування та позначення деталі в конструкторській документації, кількість кожного найменування;

CAM-програма формує (див. Додаток 2):

— карту розкрою листа — зображення листа з розташованими на ньому деталями, наскрізними різами;

— текстову інформацію: позначення деталей, їх габарити, номер у специфікації, кількість, масу, витрату листа за площею і масою, залишки.

 

5.3. Крій розгорток повітропроводів

Спеціальна програма, наприклад «Интех-Duct», забезпечує в автоматичному режимі:

— створення ЗБ-моделі елементів повітропроводу або їх імпортування з CAD-програми;

— розрахунок і побудову розгортки повітропроводу по його ЗБ-моделі;

— врахування на розгортках технологічних припусків на фальці, замки, припуски на зварювання з прорисовкою цих припусків і ліній загинів;

— розподіл розгортки на кілька фрагментів (за потреби);

— збереження контурів деталей-розгорток у вигляді стандартних файлів;

— формування завдання для наступного створення карти розкрою.

Програма забезпечує оптимальне розміщення плоских розгорток на листі, формує карту розкрою з розробкою програми вирізання та її передавання в пристрій ЧПК верстата для термічної розрізки.

 

5.4. Згинальні верстати з ЧПК

Гнуття листового металу на згинальних верстатах з ЧПК порівняно зі звичайними має такі переваги:

— продуктивність обробки збільшено на 40-ь50 %;

— автоматизація процесу підвищила його точність, стабільність і безпечність;

— ліквідовано паяння швів, які негативно впливають на довговічність і міцність виробу.

Згинанню підлягають листи з конструкційної вуглецевої сталі. ЧПК автоматично розраховує необхідне для гнуття зусилля, залежно від характеристики металу, товщини листа й форми профілю. Необхідна для гнуття обрізка ріжків, країв заготовки може виконуватися на координатно-пробивних пресах.

 

5.5. Координатно-пробивні преси з ЧПК

Координатно-пробивні преси з ЧПК призначені для пробивання отворів, вирубки, штамповки листового металу відповідно до заведеної з пульта пристрою ЧПК керуючої програми. Основні переваги: висока продуктивність за рахунок швидкості переміщень — до 40 м/хв, висока точність позиціонування — ±0,1 мм.

Обробка відбувається шляхом переміщення з високою швидкістю затиснутого на столі прихоплювачами листа в запрограмовану координату, послідовної зміни штампового

інструмента в робочій позиції револьверної головки і спрацьовування виконавчого механізму повзуна преса. Управління рухами здійснюється системою ЧПК. Є преси, які замість револьверної головки можуть оснащуватися магазинами штампів — до 32 гнізд і більше.

 

5.6. Труборізні верстати з ЧПК

Труборізні верстати з ЧПК використовуються під час виготовлення металоконструкцій, вузлів трубопроводів. У цих випадках потрібно виготовити деталь із труби, яка чітко по кромках для зварювання з’єднається з іншою трубою такого ж або іншого діаметра, а інколи і форми. Для обробки таких деталей верстат виконує рухи по двох, трьох або чотирьох осях одночасно (2D-, 3D-, 4D-програмування обробки). Робочим інструментом служить різак газової, плазмової або лазерної різки.

Основним рухом під час обробки труби є ΰ обертання навколо своєї осі і переміщення вздовж неї інструмента — схема руху найпростішого 2D-Tpy6opi3a, яка використовується для різки тонких труб. Якщо додати нахил різака у вертикальній площині і його обертання навколо вертикальної осі, отримаємо 3D- і 4D-o6po6Ky, що забезпечить вирізання складного отвору для з’єднання круглої труби з фасонним елементом. CAM-програма створює керуючу програму для виконання різноманітних перерізів при з’єднанні труб, наприклад: фланцеві, колінчасті, трійники, патрубки з труб різного діаметра, товщини, форми. Процес вирізання візуа-лізується в об’ємному форматі.

 

5.7. ЧПК та адитивні технології в ливарному виробництві

Сьогодні традиційна технологія отримання виливків така: розробка конструкторської документації, виготовлення майстер-моделі, створення піщаної форми та її заливка розплавом металу. Найбільш трудомісткою частиною цього процесу є виготовлення майстер-моделі відповідно до вимог майбутнього виливка. Виготовляються майстер-моделі по-різному: на одних підприємствах виконуються з пластмаси,

м’яких металів чи дерева на верстатах з ЧПК, на інших — створюються вручну висококваліфікованими майстрами-модельниками. В усіх випадках існують такі традиційні проблеми:

— низький коефіцієнт використання металу;

— великі припуски на механічну обробку;

— відсутність гнучкості виробництва (швидка перена-ладка на новий виріб);

— складність розробки ливниково-живлющих і газовідвідних систем;

— дефекти литва (недоливи, облой, тріщини у формі, раковини тощо);

— висока трудомісткість створення модельного оснащення;

— для реалізації процесу задіяні виробничі потужності, висококваліфікований персонал, характерні великі затрати часу.

Сьогодні такі затрати можна скоротити багаторазово, застосовуючи адитивні технології (див. параграф 2.21), згідно з якими по ЗБ-моделі, створеній у CAD-програмі, на ЗБ-принтері або у спеціальній адитивній установці вирощують майстер-модель. Ці технології істотно модернізують литво в піщано-полімерні та керамічні форми, в кокіль, в землю (піщано-глинисті суміші), в холодно-твердіючі суміші, ЛИТВО у вакуумі, литво по виплавлюваних моделях, а саме:

— завдячуючи пошаровому створенню форми і стержня розширилися можливості литва: в напрямі формування надскладних конфігурацій форми, об’єднання в одну деталь форми і стержня, створення спеціальних охолоджувальних порожнин, можливості відливати тонкостінні деталі та ін.;

— істотно скорочено час отримання першого виливка за рахунок усунення тривалої підготовки виробництва і, за потреби, повторення процесів для корегування виливка за формою або розмірами;

— значно зменшено масу виливка і припуск на механічну обробку завдяки вищій якості заготовки (5-нб клас точності й шорсткість Ra 1(416 мкм), розширилася номенклатура деталей, отриманих литвом. Відпала потреба обробки майстер-моделі на верстатах з ЧПК, а разом із цим — в операторах і технологах-програмістах, не кажучи вже про народних умільців — висококваліфікованих майстрів-мо-дельників.

 

Контрольні запитання

1. Назвіть переваги застосування стрічко пильних верстатів з ЧПК.

2. Які Вам відомі способи розкрою листа?

3. Опишіть послідовність програмування розкрою листа.

4. Яке призначення координатно-пробивного преса?

5. Охарактеризуйте особливості застосування адитивних технологій у ливарному виробництві.

 

 

Це матеріал з підручника "Основи обробки та програмування на верстатах з числовим програмним керуванням" Онофрейчук 2019