Первый опыт участия в «WorldSkills»

В статье представлены материалы из личного опыта студента, который принял участие в техническом конкурсе на базе университета, чтобы проверить свои знания. Наработанный опыт помещен в статью, которая будет особенно полезна для студентов кафедр «Машиностроения».

Ключевые слова: станки ЧПУ, токарная обработка, кулачки, резцы, технология машиностроения.

Я хочу рассказать о своем первом опыте участия в конкурсе «WorldSkills-2018» по компетенции «Обработка деталей на токарном станке с ЧПУ». Мы с командой других конкурсантов попробовали себя в роли технологов и одновременно операторов станков, которые получили лист с заданием и должны были предоставить по окончании времени разработанный своими руками технологический процесс, итогом чего была готовая деталь. Учитывались: точность размеров, нужная шероховатость, закругления и резьбовые характеристики, соответствующие чертежу.

Наше обучение после инструктажа по технике безопасности началось с теоретических навыков работы с современным оборудованием на основе станка с ЧПУ Siemens Sinumerik.

Узнали его состав, вкоторый входят:

а) основание, б) станина, в) шпиндельная бабка, г) резцовая головка-автомат, д) приводы передач, е) задняя бабка, ё) датчик нарезания резьбы, ж) панель управления

Аппаратное обеспечение структурно составляют:

1) Пульт оператора — консоль, с помощью которой вручную можно задать режим работы, запустить и отредактировать готовую программу со съемного носителя.

2) Дисплей — монитор(в современных станках — жидкокристаллический), где технологу представлены важные данные для работы и информация о состоянии станка во время выполнения программы.

4) Память ПЗУ и ОЗУ- первая предназначена для хранения программ на долговременный срок до нескольких десятков лет и может только считываться, а вторую можно использовать только в момент работы на станке.

Изучив устройство станка вподробностях, поняв принцип работы, мы приступили кпрактической части.

Научились управлять движением магазина — платформой дисковой формы, где находится механизм автоматической смены инструмента. Нужно отметить, что инструмент собирали сами, выбирая подходящие резцы и пользуясь для их закрепления набором из ключей-многогранником и при необходимости трещоткой, затем меняя в магазине инструмент уже в полной комплекции вместе с выбранными резцами. Последние отличались по типажам: черновой, чистовой, отрезной, сверлильный и канавочный. Черновой и чистовой применялись для обработки заготовки по нужной форме после торцевания (оно для стачивания неровностей у основания). Сверлильный нужен для создания отверстий и последующей обработке изнутри резцами, а канавочный — для образования канавок.

Следующим шагом было углубленное изучение программ «MasterCAM» и «КОМПАС-3D». Здесь уже пригодилась инженерная графика, ведь помимо работы с симулятором требовалось умение правильно прочитать задание и воссоздать его в программе. Далее на чертеж накладывались режимы резания.

Их рассчитали ранее по формулам, как и глубину резания и подачи для каждого резца со своими показателями и инструмента в заданных условиях, силу зажима в кулачковых патронах в зависимости от диаметра заготовки.

Так как написанная программа шла на съемный носитель, а затем переносилась в память станка, то редактировать ее у станка нужно было на G коде, основам которого тоже уделили немалое внимание.

Некоторые сразу начали с программирования у стойки, «рисуя» траекторию, которая означает вид готовой детали, по координатам. Оба способа достаточно сложны, но не менее интересны. Ведь по окончанию выматывающих, но приносящих плоды тренировок, ребята вполне могли работать операторами станков. Хоть им еще учиться и учиться, ведь на конкурсе разрешалось иметь с собой лист А4 с нужной информацией, которым участники могли пользоваться на протяжении всего времени.

Хотелось бы особенно выделить так называемую «защиту от дурака», особенно проработанную в станках с ЧПУ. Это — методы, которые защищают аппарат и человека от его же неправильных действий, делая работу безопасней. В повседневной жизни как примеры можно вспомнить отверстия от перелива в сантехнике; форма деталей в проектировке не позволяет допустить их неправильную сборку. Так же добавляется блокировка с проработанной автоматикой выключения. Эта дополнительная мера безопасности в станке выражена, в частности, дверью и кнопкой ее закрывания на стойке. То есть пока дверь не будет герметично запечатана, выполнение программы не начнется. Это очень продуманный ход, благодаря которому инженерам стоит беспокоиться только о порядке спецформы и обуви при работе на металлорежущих изделиях.

Таким образом, на современном оборудовании мы освоили комплекс инженерной подготовки и обработки детали на токарном станке с ЧПУ. Благодаря возможностям, которые нам подарило руководство, наш уровень знаний и умений вырос со 2 курса как минимум до 4го. Приятным плюсом в эмоциональном плане были подарки от организаторов в виде блокнотов, ручек и питания, которым всех участников снабдили на время проведения конкурса.

Подсказки «от себя»:

Чтобы приступить к созданию детали, нужно правильно вставить заготовку в зажимной патрон. Это — такое устройство, которое её позволяет закрепить на оси шпинделя. По количеству кулачков подразделяется на: двух-, трех- и четырехкулачковые. Позиции зажима кулачков по зубьям состоят в зависимости от диаметра заготовки. То есть чем больше диаметр, тем больше зубьев должно остаться. Наша задача — совместить ось детали и шпинделя, чтобы не допустить торцевые и радиальные биения, которые создаются из-за неправильной установки заготовки, то есть, когда торец не перпендикулярен оси вращения шпинделя.

Моя практика проходила на трехкулачковом самоцентрирующем патроне с ручным зажиме — один из самых распространенных устройств для крепления детали на токарных станках. Части кулачков, называемые рейки или гребенки входят в зацепление со спиралью диска, который, проворачиваясь, сообщает кулачкам синхронное поступательное движение, так же обеспечивает повышение усилия зажима и его фиксацию. В корпусе 3 паза сложного профиля, и кулачки с высокой точностью сопрягаются с пазами. Закрепление детали происходит обращенными к отверстию поверхностями кулачков или призмами, а также выходящими за пределы торца патрона рядами ступеней. Спираль, кулачки, пазы кулачков — внешняя часть механизма патрона.

Хитрость использования кулачков на зажимном патроне с различными диаметрами заготовки состоит в том, что есть два типа кулачков — прямые и обратные. Они не взаимозаменяемы, идут двумя разными наборами, Двумя наружными ступенями прямых кулачков производится крепление кулачков за счет разжима детали («крепление на разжим»). У обратных — по две ступени для крепления больших размеров для сжатия и по одной призме. На нерабочих поверхностях кулачков выбиваются их номера, чтобы не допустить ошибки при подстановке в пазы. У первого кулачка меньший размер захода, у второго — больше, и самый большой у третьего.

Выход кулачков из патрона на определенное расстояние, дающее возможность технологу достать заготовку, осуществляется двумя педалями внизу у основания станка ЧПУ. Одна на сжатие, другая — на разжим.

Мы считали по зубьям, которые выступали после установки кулачка, вот готовое соотношение наиболее часто встречающихся диаметров и выступающих реек на кулачках для верного закрепления:

Таблица 1

Таблица зависимости выступающих реек впатроне от диаметра заготовки

Важным моментом считаю и определение характеристик резцов для инструмента.

Обозначения, которые могут встретиться:

n- частота вращения шпинделя(об/мин)

f_n- подача на оборот (мм/об)

a_p- глубина резания при точении(мм)

D_m- диамер обработки(мм)

С — длина окружности, (мм)

a_r-глубина канавки(мм)

f_nx — радиальная подача(мм/об)

f_nz — осевая подача(мм/об)

Скорость резания м/мин:

Частота вращения шпинделя об/мин: n =

Литература:

1. Ловыгин А. А., Васильев А. В., Кривцов С. Ю. «Современный станок с ЧПУ и CAD_CAM»;Гурьянихин В. Ф..
2. Агафонов В. Н. «Проектирование технологических операций обработки заготовок на станках с ЧПУ».
3. 3) Вереина Л. И. «Технология токарной обработки. Учебное пособие»