Методические рекомендации

Министерство образования и науки Нижегородской области
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
«Заволжский автомоторный техникум»

Методическое пособие

по выполнению практической работы

МДК.01.01 «Технологические процессы изготовления деталей машин»

ПР03,04 Разработка технологического процесса обработки
детали класса «вал» в условиях серийного производства.
Нормирование токарной операции с ЧПУ

Специальность 15.02.16 Технология машиностроения  

г. Заволжье 2023 г.

Разработала преподаватель ГБПОУ «ЗАМТ» _______________ Финагина А.С.

Рассмотрено на заседании ПЦК специальных дисциплин специальности 15.02.16 Технология машиностроения

Протокол №   6     от « 30 »   января   2023 г.

Председатель ПЦК ___________ Солохина Ю.С.

Практическая работа ПР03,04

Разработка технологического процесса обработки
детали класса «вал» в условиях серийного производства.
Нормирование токарной операции с ЧПУ

Назначение: данное методическое пособие предназначено для выполнения практической работы по междисциплинарному курсу МДК 01.01 «Технологические процессы изготовления деталей машин», а также может использоваться при выполнении некоторых разделов курсового и дипломного проектов специальности 15.02.16 Технология машиностроения.

Цели выполнения практической работы

Обучающая:

• проводить анализ точности и качества обрабатываемых поверхностей,
• выбирать вид и способ получения заготовки,
• назначать маршрут обработки,
• выбирать оборудование и технологическую оснастку в условиях серийного производства,
• назначать межоперационные припуски,
• назначать режимы резания,
• производить расчеты штучно-калькуляционного времени при обработке наружных цилиндрических поверхностей на станках с ЧПУ.

Развивающая:

• использовать знания дисциплин «Инженерная графика», «Технология машиностроения», «Технологическая оснастка», «Технологическое оборудование», МДК 01.01 «Технологические процессы изготовления деталей машин»,
• закрепить теоретические знания МДК01.01 по теме 1.2 «Технология изготовления валов»,
• демонстрировать навыки работы со справочной литературой, отбора необходимой информации,
• демонстрировать навыки работы в программе «MS Excel».

Воспитывающая:

• выбирать оптимальный алгоритм деятельности, предвидя результаты своего труда,
• демонстрировать навыки самостоятельной работы и работы в микрогруппе.

Задание: 1. Разработать технологический процесс обработки детали класса «вал» в условиях серийного производства.

                2. Выполнить расчет режимов резания и нормирование одной токарной операции с ЧПУ.

Исходные данные: чертежи деталей типа Вал ступенчатый, тип производства – среднесерийное.

Порядок выполнения работы:

1 Произвести анализ точности и качества обрабатываемых поверхностей

2 Выбрать вид и способ получения заготовки с обоснованием

3 Назначить размеры заготовки

4 Наметить маршрут обработки с выбором оборудования

5 Рассчитать межоперационные припуски на обработку одной наружной цилиндрической поверхности

6 Выбрать параметры режущих пластин инструмента

7 Назначить режимы резания для точения одной наружной цилиндрической поверхности

8 Рассчитать штучно-калькуляционное время

Пример выполнения работы

ПР03,04 Разработка технологического процесса обработки
детали класса «вал» в условиях серийного производства.
Нормирование токарной операции с ЧПУ

Задание: 1. Разработать технологический процесс обработки детали класса «вал» в условиях серийного производства.

                2. Выполнить расчет режимов резания и нормирование одной токарной операции с ЧПУ.

Исходные данные: чертеж детали типа «Вал ступенчатый», тип производства – среднесерийное.

Выполнение работы:

1 Анализ точности и качества обрабатываемых поверхностей

Деталь класса «вал» изготовлена из стали 20Х ГОСТ 4345-71. Обрабатывается кругом. Обработке подлежат следующие поверхности:

• две цилиндрические поверхности диаметром 65 мм по 9 квалитету точности с шероховатостью Rа 1,6 мкм на длину 50 мм;
• цилиндрическая поверхность диаметром 80 мм по 14 квалитету точности с шероховатостью Rа 6,3 мкм;
• паз шириной 8 мм по 9 квалитету точности, глубиной 61 мм по 14 квалитету точности, длиной 20 мм с радиусом выхода фрезы 40 мм по 14 квалитету точности, шероховатость дна Rа 6,3 мкм, стенок – Rа 3,2 мкм;
• торцы в размер 200 мм по 14 квалитету точности с шероховатостью Rа 12,5 мкм;
• два фланца в размер 50 мм по 14 квалитету точности с шероховатостью Rа 12,5 мкм.

2 Вид и способ получения заготовки

Заготовкой для данной детали может быть прокат или поковка. Т.к. данная деталь имеет небольшой перепад ступеней, а тип производства средне-серийный, то в качестве заготовки выбираем горячекатаный прокат нормальной точности. В этом случае заготовка более дешевая. Вид заготовки – пруток круглого сечения.

3 Расчет заготовки

Диаметр прутка и допускаемые отклонения определяем по ГОСТ 2590-88:  [1, с.202, 188].

Длина заготовки:

Lзаг=Lд + 2·Zподр                                         (1)

где Lд – длина детали, мм

        Zподр – припуск на подрезку торцев, мм [1, с.242]

Lзаг = 200+2·2=204 мм

4 Маршрут обработки

Таблица 1 – Маршрут обработки

Продолжение таблицы 1

5 Расчет межоперационных припусков на обработку ступени
Ø 65h9 мм

Уточняем маршрут и стадии обработки [2, с.35]. При средней силовой нагруженности станка для получения 14 квалитета точности из заготовки 16 квалитета достаточно одной стадии обработки – черновой. Для получения 9 квалитета точности после 14 достаточно одной стадии обработки – чистовой.

В соответствии со стадиями обработки рассчитаем припуски и количество рабочих ходов:

1) Точить до Ø 80 мм

Глубина резания t80= 2,5 мм. Обработку ведем за 1 рабочий ход.

2) Точить до Ø 65 мм

Общий припуск на обработку:

Zобщ =1/2 (80-65)=7,5 мм                                (2)

Глубина резания на чистовую обработку tчист не менее 0,8 мм [2, с.37].

Принимаем tчист 65 =1,5 мм. Обработку ведем за 5 рабочих ходов.

6 Выбор параметров режущих пластин

Сечение державки резцов ВхН=20х25 мм.

Таблица 2 - Параметры режущих пластин

Продолжение таблицы 2

7 Назначение режимов резания

Таблица 3 – Назначение режимов резания

Продолжение таблицы 3

8 Расчет штучно-калькуляционного времени

Таблица 4 – Определение вспомогательного времени

Таблица 5 – Расчет штучно-калькуляционного времени

Продолжение таблицы 5

Литература

1 Харламов А.Г. Припуски на механическую обработку: Справочник. М.: Машиностроение, 2013

2 Гузеев В.И. и др. Режимы резания для токарных и сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ: Справочник. М.: Машиностроение, 2007

3 Общемашиностроительные нормативы вспомогательного времени и времени на обслуживание рабочего места на работы, выполняемые на металлорежущих станках. М.: НИИтруда., 1970

4 Косилова А.Г., Мещеряков Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. Том 1. М.: Машиностроение, 1985

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

 «Заволжский автомоторный техникум»

Методическая разработка

урока

По ОП.10 Программирование для автоматизированного оборудования

«Программирование обработки деталей на токарном станке с ЧПУ»

Специальность: 15.02.08                                         курс 3

Преподаватель_________ Финагина А.С.

г. Заволжье, 2022г.

Рассмотрено:

на заседании ПЦК

специального цикла

специальности 15.02.08 Технология машиностроения

Протокол № ____ от «___»________2022 г

Председатель ПЦК ____________ Солохина Ю.С.

Учебная дисциплина: ОП.10 Программирование для автоматизированного оборудования

Специальность:  15.02.08 Технология машиностроения

Курс: 3

Тема занятия: «Программирование обработки деталей на станках с ЧПУ»

Тип занятия: 1) обобщения и систематизации знаний в форме викторины

2) изучения нового материала в форме дискуссии

Организационная форма проведения: интерактивный метод обучения

Мотивация:

- поднять авторитет обучающихся  среди товарищей;

- повысить потребность обучающихся  в общении и сотрудничестве;

- повысить интерес к изучаемой дисциплине и специальности в целом по средствам применения компьютерной техники и технологии.

Цели занятия:

Обучающая:

Знает

• Подготовительные и вспомогательные функции для кодирования УП
• Структуру кадров УП
• Правила записи информации в кадрах УП
• Общие термины и определения

Понимает

• Интерпретирует словесный материал
• Объясняет принципы построения кадров УП

Применяет 

• Выбирает соответствующие функции для правильной работы станка
• Рассчитывает координаты опорных точек
• Строит циклограммы работы инструмента
• Разрабатывает маршрут обработки поверхностей детали

Развивающая:

• Сопоставляет и обобщает знания, полученные на предыдущих занятиях
• Узнает новое
• Использует знания дисциплин Технология машиностроения, МДК04.01
• Демонстрирует устойчивое внимание при ответах на вопросы

 Воспитывающая:

• Выбирая оптимальный алгоритм деятельности, предвидит результаты своего труда
• Демонстрирует навыки отбора необходимой информации
• Учится ответственности за команду

Междисциплинарные связи: технология машиностроения, МДК 04.01

Учебное оборудование: персональный компьютер, проектор

Программное обеспечение: Microsoft PowerPoint, симулятор CNC

Методическое обеспечение: методическая разработка урока, лекции, презентация «Игра-ходилка Программирование», презентация «Комплексная обработка вала на токарном станке с ЧПУ»

Используемая литература:

1 Гжиров Р.И. «Программирование обработки на станках с ЧПУ» М.: «Машиностроение»

Хронокарта занятия

Ход занятия

1 Организационная часть

Преподаватель коротко описывает ход предстоящего занятия, формулирует цели, проводит связь с ранее изученным материалом.

Группа делится на две команды.

2 Проведение игры

В игру "Холка Программирование" играют две команды (по рядам). Для каждой команды есть собственное поле в 20 игровых клеток.

Команды по очереди бросают кубик. Кубик показывает какое количество ходов должна сделать команда (1, 2 или 3). Открывая соответствующую клетку, команда получает вопрос и три варианта ответа. Отвечают игроки по очереди.  Если игрок отвечает правильно – команда получает балл, если не верно – нет. В любом случае ход переходит к следующей команде. Преподаватель фиксирует количество вопросов и верных ответов.

Выигрывает та команда, которая первая дойдет до финиша. Оценка «3», «4» или «5» выставляется всей команде в зависимости от количества правильных ответов и ошибок.

Вопросы для первой команды:

1. Функция для кодирования линейной интерполяции:

1. G00
2. G01
3. G02

2. Что означает функция G82?

1. Постоянный цикл нарезания резьбы на сверлильном станке с ЧПУ
2. Постоянный цикл зенкерования на сверлильном станке
3. Постоянный цикл растачивания на сверлильном станке

3. Что означает функция М02?

1. Вращение шпинделя по часовой стрелке
2. Конец УП
3. Смена инструмента

4. Выберите верную структуру кадра:

1. G81 Z…R…
2. G81 R…Z…
3. G81 X…Z…K…

5. Что такое Z в постоянном цикле G81?

1. Координата точки начала обработки
2. Координата точки конца обработки

6. Каким кадром зашифрован рабочий ход от точки D  к точке Е ?

1. G91 G01 X15. Y58.
2. G90 G01 X50. Y36.
3. G91 G01 X50. Y23.

7. Какой функцией обозначается подача?

1. F
2. S
3. T

8. Где закодирована частота вращения?

1. G85 S500
2. G86 S500
3. G87 S500

9. Разбиение дугового участка обработки на единичные дуги – это…

1. Линейная интерполяция
2. Дуговая интерполяция
3. Аппроксимация

10. Как кодируется движение вдоль двоичных осей?

1. IJK
2. ABC
3. UVW

11. Найти кадр с ошибкой

1. G02 X20. Z100. I40. J80.
2. G01 X20. Z100. R5.  
3. G03 X20. Z100. R15.

12. В каком кадре нарезается резьба на токарном станке?

1. G33 X50. Z100.
2. G83 Z60. R5.  
3. G83 X20. Z80. R2.5 L20. D2. H1.25

13. В каком кадре растачивается отверстие на сверлильном станке ?

1. G01 X100. Z20.
2. G83 X38. Z60. R5.  
3. G85 Z80. R25.

14. В каком кадре закодирована подпрограмма снятия фасок на токарном станке ?

1. G86 X35. Z100. R2. D0. H2.
2. G87 X35. Z100. R2. D0. H2.
3. G88 X35. Z100. R2.

15. В каком кадре закодирована обработка дуги против часовой стрелки?

1. G02 X35. Z100. R15.  
2. G03 X35. Z100. R15.
3. G04 X35. Z100. R15.

16. Определить координаты точки А в абсолютных размерах

1. X20. Y58.
2. X45. Y35
3. X35. Y45.

17. Определить координаты точки B в относительных размерах

1. X35. Y-13.
2. X0. Y-58.
3. X20. Y13.

18. После какой команды отключается вращение шпинделя?

1. М00
2. М30
3. оба варианта верные

19. Как располагается ось Z в СКС ?

1. вдоль оси шпинделя
2. вдоль установочной базовой поверхности
3. определяют по правилу правой руки

20. Какая система координат является главной в станке с ЧПУ ?

1. СКД
2. СКИ
3. СКС

Вопросы для второй команды:

1. Функция для кодирования круговой интерполяции по часовой стрелке:

1. М02
2. G02
3. G03

2. Что означает функция G832?

1. Постоянный цикл нарезания резьбы на сверлильном станке с ЧПУ
2. Подпрограмма нарезания резьбы на токарном станке
3. Оба варианта верные

3. Что означает функция М03?

1. Вращение шпинделя по часовой стрелке
2. Вращение шпинделя против часовой стрелки
3. Смена инструмента

4. Выберите верную структуру кадра:

1. G33 Z…R…
2. G33 X…Z…R…
3. G33 X…Z…K…

5. Что такое R в постоянном цикле G81?

1. Координата точки начала обработки
2. Координата точки конца обработки

6. Каким кадром зашифрован рабочий ход         от (.) B к (.) W ?

1. G91 G01 X0. Y0.
2. G90 G01 X-13. Y35.
3. G91 G01 X-35. Y13.

7. Какой функцией обозначается главное движение?

1. F
2. S
3. V

8. Где закодирована скорость резания?

1. G86 S300
2. G87 S300
3. G88 S300

9. Разбиение дугового участка обработки на элементарные хорды – это…

1. Линейная интерполяция
2. Дуговая интерполяция
3. Аппроксимация

10. Как кодируется шаг интерполяции или шаг нарезаемой резьбы?

1. IJK
2. ABC
3. PQR

11. Найти кадр с ошибкой

1. G33 X20. Z100. K2.5
2. G01 X20. Z100.  
3. G03 X20. Z100.

12. В каком кадре нарезается резьба на токарном станке ?

1. G33 X50. Z100.
2. G83 X38. Z60. R5.  
3. G83 X20. Z80. R2.5 L20. D2. H1.25

13. В каком кадре зенкеруется отверстие на сверлильном станке ?

1. G81 Z100.
2. G82 Z80. R25.
3. G83 X38. Z60. R5.

14. В каком кадре закодирована подпрограмма обработки скруглений на токарном станке ?

1. G87 X35. Z100. R2. D0. H2.
2. G86 X35. Z100. R2. D0. H2.
3. G85 X35. Z100. R2.

15. В каком кадре закодирована обработка дуги по часовой стрелке?

1. G02 X35. Z100. R15.  
2. G03 X35. Z100. R15.
3. G04 X35. Z100. R15.

16. Определить координаты точки D в абсолютных размерах

1. X20. Y22.
2. X-22. Y-35.
3. X-35. Y22.

17. Определить координаты точки C в относительных размерах

1. X-20. Y0.
2. X-20. Y13.
3. X-55. Y0.

18. После какой команды отключается подача СОЖ ?

1. М09
2. М30
3. оба варианта верные

19. Как располагают ось Х в СКС?

1. вдоль оси шпинделя
2. вдоль установочной базовой поверхности
3. определяют по правилу правой руки

20. Где расположена точка Р отрезного резца ?

1. на левой вершине
2. на правой вершине
3. по середине режущей кромки

3 Объяснение нового материала

3.1 Ознакомление с чертежом детали, разработка маршрута обработки

1 слайд

Деталь обрабатывается из прутка Ø38 мм на токарном прутковом станке с ЧПУ. Проанализируем сколько рабочих ходов потребуется для точения двух ступеней. Большая ступень имеет Ø 34 мм, обтачивается из Ø 38 мм. Припуск на сторону 2 мм, обработку возможно вести за 1 рабочий ход. Меньшая ступень Ø 30 мм обтачивается из Ø 34 мм. Припуск на сторону также 2 мм, и обработка возможна за 1 рабочий ход.

Устанавливаем окончательно маршрут обработки:

1ПВ Установить, закрепить заготовку

2ПТ Точить контур с образованием скругления и фаски

3ПТ Сверлить отверстие

4ПТ Отрезать деталь от прутка

Таким образом для обработки потребуется три инструмента: Т01 проходной резец, Т02 сверло Ø10 мм, Т03 отрезной резец.

3.2 Разработка траектории движения инструмента

Траектории разрабатываем и обсуждаем пошагово, вычерчиваем на доске, проставляем опорные точки. Результат на слайде презентации.

2 слайд

3.3 Расчет координат опорных точек

Рассчитываем координаты опорных точек вместе со студентами на доске. Результат – в презентации.

3 слайд

3.4 Составление УП обработки

Разрабатываем УП, обсуждая совместно каждый кадр. Студенты называют сами необходимую информацию. Записываем на доске. Результат на слайде презентации.

N1 F0.8 S800 T1 M03 M06                установка инструмента, задание режимов резания, включение вращения шпинделя по ч.с.

N2 G90 G00 X30 Z81                программирование в абсолютных размерах, х.х. к (.) 1

N3 G01 Z67 M08                        р.х. к (.) 2, включение СОЖ

N4 G02 X34 Z65 R2                        р.х. к (.) 3

N5 G01 Z42                                р.х. к (.) 4

N6 X38 Z40                                р.х. к (.) 5

N7 G00 X40                                х.х. к (.) 6

N8 Z120                                        х.х. к (.) 7

N9 X0                                        рх.х. к (.) 0

N10 F0.3 S1000 T16 M06                смена инструмента и режимов

N11 Z81                                        х.х. к (.) 1

N12 G01 Z15                                р.х. к (.) 2

N13 G00 Z120                                х.х. к (.) 0

N14 S500 T09 M06                        смена инструмента и режимов

N15 X40                                        х.х. к (.) 1

N16 Z17                                        х.х. к (.) 2

N17 G01 X8                                р.х. к (.) 3

N18 G00 X40                                х.х. к (.) 2

N19 Z120                                        х.х. к (.) 1

N20 M30                        конец информации (отключение вращения шпинделя и СОЖ, возврат инструмента в (.) 0)

3.5 Демонстрация УП на симуляторе CNC

Запускаем токарный симулятор CNC. Задаем параметры обработки: диаметр заготовки Х=38 мм, длина заготовки Z=100 мм. Программирование в диаметрах. Записываем в левом поле созданную управляющую программу и запускаем для просмотра результата.

Далее обсуждаем какая информация должна быть в эскизе операционном. Данные постепенно выводим на экран презентации.

Слайд 4

4 Рефлексия

Студентам предлагается самостоятельно составить маршрут обработки, рассчитать припуски на обработку и составить циклограммы работы инструментов.

Варианты заданий:

В миллиметрах

Диаметр канавки принять на 2 мм меньше диаметра крайней ступени (D4).

5 Подведение итогов

Выставляются оценки за участие в игре-ходилке. А также оценки за работу на уроке самым активным студентам.

Преподаватель подводит итог урока исходя из поставленных целей. В ходе урока был повторен и закреплен материал предыдущих занятий, изучена новая тема, а именно:

• Подготовительные и вспомогательные функции для кодирования УП
• Структура кадров УП
• Правила записи информации в кадрах УП
• Общие термины и определения
• Расчет координаты опорных точек
• Разработка циклограммы работы инструмента
• Разработка маршрут обработки поверхностей детали
• Разработка УП при точении вала на токарном станке
• Содержание эскиза обработки

Домашнее задание: подготовиться к практической работе. Повторить пройденную тему. Решить задачу Т-11.