Обязательными параметрами являются элементы конструкции детали, которые всегда входят в ее состав. К переменным параметрам относятся такие параметры, которые встречаются не у всех представителей данной группы деталей, то есть, определяя наличие переменных параметров необходимо каждую деталь проанализировать индивидуально. Например, большинство корпусных деталей требует обработки более чем по трем сторонам, и их безоговорочно обрабатывают на станках с ЧПУ, используя поворотный стол станка. Таким образом, для большинства корпусных деталей из-за доминирующего фактора (требуется обработка детали более чем по трем сторонам) однозначно назначается станок с ЧПУ.
В результате анализа конструкций различных групп деталей можно выделить ряд обязательных и дополнительных конструкторских и технологических особенностей, которые влияют на целесообразность обработки конкретной детали на станке с ЧПУ. Выявленные конструкторские и технологические особенности, а также степень их взаимодействия представлены в алгоритме отработки деталей на технологичность, изготавливаемых на станках с ЧПУ.
Алгоритм целесообразности применения станка с ЧПУ состоит из трех уровней показателей и двух альтернативных решений
Первый уровень – это наиболее важные факторы конструкции деталей, которые являются доминирующими показателями для применения станков с ЧПУ. Они являются достаточными условиями конструкции детали для применения станков с ЧПУ и не требуют проверки по другим показателям.
Второй уровень алгоритма состоит из таких необходимых условий (наличие в конструкции детали конических поверхностей, ребер жесткости, канавок, различных отверстий, длинных расточек и т.п.) при выборе станка с ЧПУ, после которых рекомендуется (но не обязательно) подтвердить достоверность принятого решения путем анализа конструкции детали на третьем уровне. Третий уровень алгоритма состоит из дополнительных параметров, то есть включает в себя технологические показатели процесса изготовления детали, которые учитываются на стадии технологической подготовки производства (ТПП).
Рекомендации по практическому применению станков с ЧПУ
Конструктивные требования
Детали должны требовать одновременной обработка по x, y, z координатам, то есть детали со сложнопространственным (теоретический) профилем.
Детали должны иметь сложную форму со ступенчатыми криволинейными, сферическими или коническими поверхностями. Данному условию удовлетворяют такие группы деталей, как корпуса,крышки, кронштейны, валы, фланцы, муфты.
Обрабатываемая деталь не должна иметь длинных расточек, требующих применения борштанг и расточек внутри детали на большом расстоянии от наружной стенки, так как расточка на станках с ЧПУ производится на коротких жестких оправках, без борштанг. Необходимо предусмотреть уменьшение числа и ширины торцовых подрезок расточным инструментом, или, еще лучше, полное исключение таких подрезок за счет перевода торцовой обработки на фрезерование и зенкерование.
Следует избегать расточки канавок в отверстиях или, по возможности, уменьшать их размеры и снижать требования к их точности. Там, где это возможно,канавки следует переносить на валы, фланцы.
Возможность выполнения как можно большего числа обрабатываемых поверхностей за одну установку без перебазирования, например, моноколеса, крыльчатки, лопатки, диски, лабиринты, корпуса, крышки, кронштейны, фланцы, муфты и т.п.
Требования к соосности отверстий в противоположных стенках по возможности не должны быть жесткими. Обработка этих отверстий производится с поворотом стола на 180°. При этом,если ось отверстий не лежит в вертикальной плоскости, проходящей через ось стола, дополнительно требуется перемещение стола или шпинделя по горизонтальной координате.
Требования по ТПП
Детали, требующие при обработке на универсальных станках специальной оснастки и
фасонных режущих инструментов.
Общее число инструментов, требующихся для обработки детали, должно быть по возможности минимальным. Это достигается унификацией размеров отверстий, зенковок, резьб. Это требование важно для любых станков, однако на станках с автоматической сменой инструментов оно приобретает особое значение, будучи связано с точностью, производительностью и надежностью работы.
Возможность установки и закрепления детали на столе станка посредством простейших приспособлений (упоров, прихватов и т.д.). На многих станках многоцелевого назначения новую заготовку устанавливают во время обработки предыдущей. В этих случаях сложные быстродействующие приспособления не требуются. Экономия на числе приспособлений, требовавшихся ранее для многократной установки обрабатываемой детали на нескольких универсальных станках, дополняется экономией за счет простоты приспособлений на станках с ЧПУ.
Следует широко использовать возможности пространственной трехкоординатной обработки деталей на фрезерных станках с ЧПУ, применять равнопрочные сечения, которые обеспечивают плавные переходы от разных толщин стенок, канавок, ребер жесткости, смазывающих каналов и полок, и тем самым уменьшать массу конструкции, а также применять детали, имеющие поверхности двойной кривизны.
Требования по организации ТПП
Трудоемкость операций на станке с ЧПУ не должна быть ниже 0,1 станко-часа с тем, чтобы можно было организовать многостаночное обслуживание.
Квалитет точности обработки не должен превышать точность станка, чтобы можно было совмещать черновые, получистовые и чистовые операции на одном станке.
Припуск у заготовок деталей должен быть минимальным, а допуск не более ±0,5 мм.
Твердость заготовок должна колебаться в небольших пределах для того, чтобы можно было регулировать время смены всех инструментов на станке по стойкости. В связи со снижением стоимости механический обработки на станках с ЧПУ по сравнению с универсальным оборудованием во многих случаях следует предусматривать обработку (штампованных и кованных заготовок) не только сопрягаемых поверхностей, но и всех остальных, которые позволят уменьшить массу конкретной детали и снизить требования к точности исходной заготовки.
При проектировании технологических процессов, а также при конструировании изделий, следует заложить самые прогрессивные формы и методы инженерного замысла изготовления деталей и изделий, учитывая, что оператор станка практически не вмешивается в процесс изготовления.
Необходимо отметить, что при проектировании деталей следует максимально использовать простые и однотипные конструктивные элементы, составленные из прямых линий и окружностей.
