Оптимизация ЧПУ-обработки: разделение процессов и последовательность для высокой точности

Планирование технологического процесса охватывает весь цикл обработки и не может быть оценено только по характеру отдельной операции или обработке конкретной поверхности. Например, некоторые опорные плоскости позиционирования требуют высокой точности уже на стадии получистовой или даже черновой обработки. Иногда, чтобы избежать пересчета размерных цепей, на финишном этапе можно назначить получистовую обработку отдельных второстепенных поверхностей.

После определения способа обработки и стадии обработки для каждой поверхности детали, обработку всех поверхностей в рамках одной стадии можно объединить в несколько переходов.

Методы разделения технологических процессов

Детали, обрабатываемые на станках с ЧПУ, обычно делят на операции по принципу концентрации процессов. Основные методы разделения:

1) Разделение по используемым инструментам

В качестве операции принимается процесс, выполняемый одним и тем же инструментом. Этот метод подходит, когда требуется обработать много поверхностей заготовки. На станках-обрабатывающих центрах этот метод применяется наиболее часто.

2) Разделение по количеству установок заготовки

В качестве операции принимается процесс, который можно выполнить за одну установку детали. Метод подходит для деталей с небольшим объемом обработки. При обеспечении качества обработки весь объем работ выполняется в одной установке.

3) Разделение на черновую и чистовую обработку

Часть процесса, выполняемая при черновой обработке, считается одной операцией, а часть, выполняемая при чистовой — другой. Этот метод подходит для деталей, имеющих требования к прочности и твердости, требующих термической обработки, высокой точности, эффективного снятия внутренних напряжений, а также для деталей с большой деформацией после обработки, которые необходимо разделять на стадии черновой и чистовой обработки.

4) Разделение по позициям обработки

Часть процесса, завершающая обработку одного и того же профиля, считается операцией. Для деталей со многими обрабатываемыми поверхностями и сложной геометрией необходимо разумно распределить последовательность ЧПУ-обработки, термической обработки и вспомогательных операций, а также решить вопросы связки между операциями.

Принципы определения последовательности обработки

Для обеспечения проектной точности деталей последовательность обработки должна соблюдать определенные принципы.

1) Сначала черновая, потом чистовая

Последовательность обработки каждой поверхности выполняется в порядке: черновая, получистовая, чистовая, финишная — с целью поэтапного повышения точности и качества поверхности. Если все поверхности обрабатываются на станках с ЧПУ, порядок обычно таков: черновая, получистовая, чистовая — то есть получистовая и чистовая выполняются после завершения всей черновой обработки. При черновой обработке быстро удаляется большая часть припуска, затем каждая поверхность доводится до чистовой, что повышает производительность и обеспечивает точность и шероховатость. Этот метод подходит для поверхностей с высокими требованиями к взаимному расположению. Однако есть исключения: для поверхностей с высокими требованиями к размерной точности, учитывая жесткость, деформацию и точность детали, их можно обрабатывать в порядке: черновая, получистовая, чистовая для каждой поверхности отдельно. Для высокоточных поверхностей лучше выдерживать паузу между черновой и чистовой обработкой, чтобы внутренние напряжения после черновой обработки успели расслабиться, уменьшая деформацию и повышая точность.

2) Сначала обрабатывают опорные поверхности

В начале обработки всегда обрабатывают поверхность, служащую чистовой опорой. Поскольку поверхность позиционирования точна, ошибка закрепления минимальна. Поэтому при обработке любой детали опорная поверхность всегда проходит черновую и получистовую обработку, а при необходимости — и чистовую. Например, валовые детали сначала обрабатывают центровые отверстия, а затем — систему отверстий и другие поверхности, опираясь на центровую и опорное отверстие как точную базу. Если точных баз несколько, их обработка располагается в порядке перехода баз и принципе постепенного повышения точности.

3) Сначала плоскости, потом отверстия

Для коробчатых деталей, консолей, станин и подобных изделий плоские контурные размеры больше, а плоское позиционирование более стабильно и надежно. Поэтому сначала обрабатывают плоскости, затем — отверстия. Это обеспечивает для последующих операций стабильную опорную поверхность, упрощает обработку отверстий в плоскости и способствует повышению их точности. Обычно операции делят по позициям обработки: сначала простые геометрические формы, потом сложные; сначала низкой точности, потом высокой; сначала плоскости, потом отверстия.

4) Сначала внутренние, потом внешние поверхности

Для точных втулок требуется коаксиальность наружной поверхности и отверстия. Обычно применяют принцип: сначала отверстие, потом наружную поверхность. То есть наружную поверхность используют как опорную для обработки отверстия, а затем более точное отверстие — как опорную для обработки наружной поверхности. Это обеспечивает высокую коаксиальность и позволяет использовать простую оснастку.

5) Минимизация смены инструментов

При ЧПУ-обработке последовательность операций должна составляться так, чтобы инструмент поступал в зону обработки в оптимальном порядке, минимизируя количество смен инструмента.