Оформление технологической документации

Согласно ГОСТ 3.1109 - 82 технологическим документом (ТД) называется графический или текстовый документ, который в совокупности или отдельно с другими документами определяет технологический процесс или операцию изготовления изделий.

Комплектом технологической документации (КТД) называется совокупность документов необходимых и достаточных для выполнения технологических процессов при изготовлении и ремонте изделия или его составных частей.

Оформлением технологической документации называется комплекс процедур необходимых для подготовки и утверждения технологического документа в соответствии с порядком, установленным на предприятии.

Согласно ГОСТ 3.1109 - 82 описание ТП в ТД по степени детализации может быть маршрутным, операционным и маршрутно-операционным.

При маршрутном описании производится сокращенное описание всех технологических операций в последовательности их выполнения без указания технологических переходов и технологических режимов обработки. Это описание применяется в единичном и мелкосерийном производстве при большой номенклатуре изделий, когда более детальное описание связано с большими трудозатратами. Вместе с тем это описание применяется и при других типах производства.

При операционном описании производится полное описание всех технологических операций в последовательности их выполнения с указанием переходов и технологических режимов обработки. Это описание применяется преимущественно в серийном и массовом производстве. При таком описании есть возможность выявить и наиболее рационально использовать все имеющиеся технические средства, материальные и трудовые ресурсы, тем самым повысить производительность, а также снизить себестоимость изделия.

При маршрутно-операционном описании производится сокращенное описание технологических операций в последовательности их выполнения с полным описанием отдельных операций в других технологических документах. Это описание применяется в серийном, мелкосерийном и опытном производстве, когда в технологическом процессе имеются отдельные сложные технологические операции, требующие детального описания.

Виды технологических карт

Согласно ГОСТ 3.1102 - 81 технологическая документация включает документы общего и специального назначения.
К документам общего назначения относятся: титульный лист (ТЛ), карта эскизов (КЭ) и технологическая инструкция (ТИ).
В состав документации специального назначения входит 26 документов. Основными их них являются: маршрутная карта (МК), карта технологического процесса (КТП) и операционная карта (ОК).
В курсовом и дипломном проектировании используются ТЛ, КЭ, МК, КТП и ОК. Рассмотрим бланки и образцы заполнения этих документов.
Титульный лист (ТЛ) технологического процесса оформляется по ГОСТ 3.1105 - 84 (форма 2). Поля бланка заполняются следующим образом:

• наименование министерства, ведомства, объединения и организации, в которое входит предприятие – разработчик
• в левой части – должность и подпись лица согласовавшего документ от заказчика; в правой - должность и подпись лица утвердившего документ от разработчика
• наименование документа
• в левой части – должность и подпись подчиненного лица подтвердившего согласование документа от заказчика; в правой - должность и подпись починенного лица ответственного за разработку документа от разработчика
• номер акта и дата внедрения технологического процесса по ГОСТ 3.1113 - 89.

Учебный вариант бланка титульного листа представлен в прил.4
Маршрутная карта (МК) предназначена для маршрутного или маршрутно-операционного описания технологического процесса или указания полного состава технологических операций при операционном описании изготовления или ремонта изделия, включая контроль и перемещения по всем операциям различных технологических методов в технологической последовательности с указанием данных об оборудовании, технологической оснастке, материальных нормативах и трудовых затратах. Таким образом, в МК должны быть указаны все операции ТП: механическая обработка, термообработка, нанесение покрытий, контроль и пр. При маршрутно-операционном описании МК, как правило, выполняет роль отдельного сводного документа, в котором указывается адресная информация (номер цеха, участка, рабочего места, наименование операции и пр.). Однако допускается оформлять МК на детальное описание операций по переходам.
МК оформляется по ГОСТ 3.1118 - 82 (формы 1, 1а, 1б, 2, 3, 3а, 3б, 4, 5, 5а, 6.) В учебном процессе для механической обработки рекомендуется использовать формы 1 и 1а, для сборки форму 2. Бланки МК для первого и последующих листов представлены в прил.5 и 6. Оформление МК производится в соответствии с таблицей 17.1.
МК заполняется построчно в технологической последовательности выполнения операций от заготовки до готового изделия. Для каждой операции заполняют несколько строк различного типа. Тип строки определяется служебным символом. Согласно ГОСТ 3.1118 - 82 служебными символами являются прописные буквы русского алфавита, проставленные перед номером строки. Например: А03 или В04. Каждому служебному символу соответствует информации определенного вида. Например, для некоторых символов эта информация имеет следующее содержание
А – номер цеха, участка, рабочего места, номер операции, код и наименование операции, обозначение документов, применяемых при выполнении операции
Б – код, наименование оборудования и информация по трудозатратам
О – содержание операции или перехода
Т – информация о применяемой технологической оснастке
При описании операций в МК по переходам, номер перехода следует проставлять в начале строки. В строке имеющей служебный символ «Т» информацию о технологической оснастке записывают в следующей последовательности: приспособления, вспомогательный инструмент, режущий инструмент, слесарно-монтажный инструмент.
Карта технологического процесса (КТП) предназначена для операционного описания технологического процесса изготовления или ремонта изделия в технологической последовательности по всем операциям одного вида формоизменения, обработки, сборки или ремонта, с указанием переходов, технологических режимов и данных о средствах технологического оснащения, материальных и трудовых затратах. Таким образом, КТП оформляется на ТП одного вида: механическую обработку, сварку, термообработку, нанесения покрытий и пр., т.е. на работы, выполняемые, как правило, в одном цехе.
КТП оформляется по ГОСТ 3.1404 - 86 (формы 1и 1а). Бланк КТП для первого листа представлен в прил. 7.Содержание граф с 1 по 30 КТП аналогично МК. Содержание остальных граф КТП представлено в таблице 17.2. Образец оформления КТП представлен в прил.10. Операционная карта (ОК) предназначена для описания технологической операции с указанием последовательного выполнения переходов, данных о средствах технологического оснащения, режимах и трудовых затратах. На процессы и операции, выполняемые с применением универсального оборудования, в том числе на станках с ЧПУ, ОК оформляется по ГОСТ 3.1404 - 86 (формы 2, 2а, 3). При использовании станков с ЧПУ следует оформлять дополнительно карту наладки инструмента (КН) (формы 4 и 4а) и карту кодирования информации (ККИ) (формы 5 и 5а). Для многошпиндельных токарных автоматов и полуавтоматов, а также для автоматов продольного точения, т.е. для универсального оборудования с жесткой связью командоаппарата, использу ются формы (ОК) 10, 10а, 11а, 12, 12а 13.

Основные сведения о РТК

Расчётно-технологическая карта (РТК) представляет собой технологический документ, который содержит законченный план обработки детали на станке в виде графического изображения траектории движения инструмента со всеми необходимыми пояснениями и расчетными размерами. По данным РТК технолог программист, не обращаясь к чертежу детали или каким-либо другим источникам, может полностью составить текст управляющей программы.

Можно выделить следующие этапы оформления РТК:

1. Вычерчивают в масштабе контур детали, подлежащий обработке, и контур заготовки с указанием всех размеров, необходимых при программировании.
2. Намечают расположение базирующих элементов и прижимов в соответствии с техническими условиями на приспособление.
3. Наносят траекторию движения центра инструмента для каждого из используемых инструментов. При этом рабочие перемещения инструмента обозначают сплошными линиями, а холостые (ускоренные) перемещения – прерывистыми линиями.
4. На траектории инструмента отмечают и обозначают цифрами опорные точки траектории и ставят стрелки, указывающие направление движения. При необходимости указывают места контрольных точек и точек остановки, необходимых для смены инструмента, изменения частоты вращения шпинделя, переустановки детали и др., указывают продолжительность остановки в секундах.
5. Наносят дополнительные данные, тип станка, наименование и материал детали, особенности заготовки и ее крепления, параметры инструмента и режимы его работы на отдельных участках траектории и пр.

Нулевые и опорные точки

Нулевые, исходные и фиксированные точки станка с ЧПУ являются ключевыми точками при настройке управляющей программы. В паспорте выбранного станка с ЧПУ указываются координаты, которые закреплены за конкретным рабочим органом станка, показаны направления координатных осей, начало отсчета по каждой оси и пределы возможных перемещений. Для точного и правильного перемещения рабочих органов станка при отработке управляющей программы на станках с ЧПУ задаются нулевые, исходные и фиксированные точки. В ГОСТ 20523–80 даны понятия нулевой, исходной и фиксированной точек станка с ЧПУ.
Фиксированная точка станка ЧПУ N(F) — точка, определенная относительно нулевой точки станка и используемая для определения положения рабочего органа станка.
Нулевая точка станка с ЧПУ М — точка, принятая за начало системы координат станка.
Исходная точка станка с ЧПУ R — точка, определенная относительно нулевой точки станка и используемая для начала работы по управляющей программе.
В указанном стандарте приведены также понятия точки начала обработки, нулевой точки детали, исходной точки инструмента.
Точка начала обработки или исходная точка программы Ps — точка, определяющая начало обработки конкретной заготовки.
Нулевая точка детали W — точка детали, относительно которой заданы ее размеры.
Исходная точка инструмента Е — точка, полученная при совмещении точки установки инструмента с фиксированной точкой станка N.
Опорные геометрические точки – точки, в которых происходит изменение закона, описывающего траекторию инструмента.
Опорные технологические точки – точки траектории, в которых происходит изменение условий протекания технологического процесса (изменение режимов обработки, временный останов инструмента, включение или выключение охлаждения и т. д.).
Положение опорных точек может задаваться двумя способами:

• в абсолютных размерах, когда координаты всех опорных точек заданы относительно одной точки (главным образом относительно нуля детали).
в приращениях, когда координаты каждой последующей опорной точки заданы относительно предыдущей точки.
• Поворотные

Выделяют графический и аналитический методы определения координат опорных точек. При графическом методе координаты опорных точек находят непосредственно с расчетно-технологической карты, построенной в требуемом масштабе. Данный метод характеризуется погрешностями построения траектории и измерения размеров и часто не обеспечивает определение координат с требуемой точностью. Более точным является аналитический метод, который заключается в расчете координат опорных точек через специальные уравнения и формулы.

Траектория движения инструмента

При построении траектории движения центра инструмента на РТК необходимо соблюдать следующие правила:

1. Подводить инструмент к обрабатываемой поверхности и отводить его следует по специальным траекториям с учетом величин подходов и перебегов.
2. Недопустимы остановка инструмента и резкое изменение подачи в процессе резания, что сопровождается повреждением обрабатываемой поверхности. Перед остановкой или резким изменением подачи необходимо отвести инструмент от обрабатываемой поверхности.
3. Длина холостых перемещений должна быть минимальной.
4. Для устранения влияния на точность обработки люфтов станка желательно предусмотреть дополнительные петлеобразные переходы в зонах реверса, обеспечивающие выборку люфта.

При обработке контура детали на станке с ЧПУ траектория движения инструмента представляет собой множество положений центра этого инструмента.
Различают следующие способы расположения траектории движения инструмента относительно контура детали:

• Траектория совпадает с контуром детали.
• Траектория эквидистантна (расположена по эквидистанте) контуру детали.

Эквидистанта – геометрическое место точек, равноудаленных от какой-либо линии и лежащих по одну сторону от нее.
траектория изменяет положение относительно контура детали по определенному закону.
Для упрощения расчетов траекторию инструмента необходимо разбивать на отдельные участки, называемые геометрическими элементами траектории. К геометрическим элементам относятся отрезки прямых, дуги окружностей, кривые второго и высшего порядков.
Расчет траектории инструмента сводится к определению координат опорных точек, которые разделяют на геометрические и технологические.

Оформление эскиза на РТК

Ноль станка (Ос ) выбран как точка пересечения оси вращения с левым торцом заготовки. Ось Z направлена по оси вращения, ось X- в сторону удаления инструмента от детали. Ноль детали (W ) выбран в этой же точке, можно ноль детали выбирать и на другом торце. При базировании детали в центрах фактически эти точки переместятся к левому торцу станка на величину l1:
l1=Dmax/(2tg∙α)
где, Dmax - максимальный диаметр центрового отверстия;
α - угол конуса центров.
Ноль системы координат инструмента (Ои) выбран как точка пересечения оси поворота револьверной головки и Газовой плоскости, на которую опирается инструмент. Координаты нуля инструмента относительно нуля станка рассчитываются так:
Xh=(d max)/2+b+Wxmax;
Zh=Lmax+a+Wzmax,
где, d max — максимальный диаметр заготовки;
b =1 -2 мм — величин а, гарантирующая удобство установки заготовки по оси Х;
Wxmax —максимальный вылет инструмента в наладке по оси Х;
Lmax — максимальная длина заголовки;
a =0-2 мм —величина, гарантирующая удобство установки заготовки по оси Z;
Wzmax —максимальный вылет инструмента по оси Z.
Перед началом обработки центр (Р) инструмента должен быть совмещен с точкой начала обработки. Далее расставляются опорные точки траектории движения инструмента.

Заполнение таблиц на РТК с инструментом и опорными точками

При заполнении таблицы с инструментом необходимо:

1. Указать номер перехода, который соответствует номеру позиции в револьверной головке;
2. Указывается полное наименование инструмента с указанием стандарта и наименование режущей пластины с указанием материала, из которого она изготовлена;
3. Вспомогательный инструмент указывается в соответствие со стандартом, в случае с токарной обработкой – это резцедержатель, револьверная головка, блок и др.
4. Добавляется эскиз обрабатываемых поверхностей, с указанием размеров обработки, шероховатости. Также в в РТК токарной обработки наносится значок главного движения – движения резания (Dr). Поверхности, которые обрабатываются выделяются утолщенной линией;
5. 5. Режущий инструмент изображается в сборе с блоком (частью резцедержателя или револьверной головки), с необходимыми размерами – вылетом инструмента. И указывается направление движения инструмента – движение подачи (Ds), в случае токарной обработки.

При заполнении таблицы с точками и режимами резания необходимо:

1. Указывается наименование детали;
2. оличество РТК на данную операцию, так как переходов бывает от 3 до 15 штук, а на карте можно изобразить 3 – 4 перехода, можно разбить на насколько РТК;
3. Указываются условные обозначения: Ос – ноль станка; W – ноль детали и т.д.
4. Стандарты конуса шпинделя станка и задней бабки;
5. Диапазон частот вращения шпинделя от минимального до максимального, в мин-1;
6. Указывается скорость ускоренного перемещения, в мм/мин;
7. Время смены инструмента, для расчета времени на обработку;
8. Указывается дискретность отчета: линейная и угловая, на данном станке;
9. По переходам (с описанием содержания) указываются точки по порядку движения инструмента, с указанием режимов обработки в данной точке.

Структура управляющей программы

Основным понятием при изучении программирования станков с ЧПУ является понятие управляющей программы. Управляющая программа (УП) – совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка.
Основным языком программирования для большинства современных станков с ЧПУ является буквенно-цифровой код ISO-7bit, общие принципы которого изложены в стандартах ISO-6973 и DIN-66025.
УП в коде ISO можно разделить на кадры, которые в свою очередь состоят из слов.
Кадр управляющей программы – составная часть УП, вводимая и отрабатываемая как единое целое и содержащая не менее одной команды.
Как правило, кадр содержит геометрическую и технологическую информацию, необходимую для движения инструмента между соседними опорными точками.
Слово управляющей программы – составная часть кадра УП, содержащая основные данные о каком-либо параметре процесса обработки или другие данные по выполнению управления.
Слова УП состоят из букв, называемых адресами, а также из целых или дробных чисел, называемых содержанием (например, G91, A+30, X–120.5).
Как правило, слово УП определяет работу отдельных исполнительных органов (движение подачи, главное движение работа устройств автоматической смены инструмента).
Дробные числа записывают с десятичной точкой, причем незначащие нули целой и дробной части слова пропускают. Например, вместо Х 010.500 можно записать Х 10.5. Слова, описывающие перемещения могут иметь знак (+ или –). При отсутствии знака перемещение считается положительным.
Большинство слов являются модальными, то есть они остаются в силе на протяжении нескольких кадров, пока значение слова не изменится или пока функция, представленная словом не будет выключена. Слова, которые действуют в одном кадре немодальны.
В любой УП можно выделить составные части, которые записываются в определенной последовательности, образуя структуру УП. В структуре УП можно выделить такие составные части, как служебная информация, начало программы, основная часть, конец программы.
Начало программы, состоит из символа % (начало программы) и символа LF или ПС (конец кадра), т. е. % LF. При использовании нескольких УП в памяти устройства ЧПУ между символами % и LF добавляют трехзначный номер УП (например, %012 LF).
Любая информация, записанная до символа %, не воспринимается устройством ЧПУ в качестве УП, но может отображаться на экране дисплея. В качестве такой информации часто записывают служебную информацию оператору или наладчику станка (общая характеристика программы, примечания по наладке станка и т. п.). Основная часть УП представляет собой последовательность кадров, пронумерованных в порядке выполнения действий по обработке заготовки на станке с ЧПУ.
УП должна заканчиваться кадром с командой «конец программы» М 02 или «конец информации» М 30. Подготовительные функции (G -функции или G -коды) предназначены для задания режима работы системы ЧПУ и кодируются адресом G с номером функции. Подготовительные функции по назначению разделяют на группы. В кадре УП не могут быть заданы две и более подготовительных функции, принадлежащих одной группе. Состав групп для определенной системы ЧПУ необходимо смотреть в инструкции по ее программированию.
Можно выделит следующие типовые группы подготовительных функций:

• G 00… G 03, G33 – команды, задающие быстрые и рабочие перемещения, нарезание резьбы;
• G 17, G 18, G 19 – команды, определяющие выбор плоскостей интерполяции;
• G 40, G 41, G 42 – команды коррекции размеров режущих инструментов;
• G 80… G 89 – стандартные технологические циклы обработки отверстий;
• G 90, G 91 – команды, задающие способ отсчета размерных перемещений;
• G 94, G 95 – команды, задающие единицы измерения скорости подачи;
• G 96, G 97 – команды, задающие единицы измерения скорости главного движения.

Подготовительные функции, которые могут быть записаны в одном кадре УП, называют конгруэнтными. Некоторые подготовительные функции являются стандартными (их значения регламентируются стандартами, например, ГОСТ 20999 – 83) и для большинства систем ЧПУ имеет одинаковые значения. Другая часть относится к резервным функциям, значения которых задаются разработчиками конкретной системы ЧПУ.
Функции G 04 (выдержка времени в конце кадра), G 09 (замедление в конце кадра), G 92 (установка абсолютных накопителей положени я) и некоторые другие действуют только в том кадре, в котором они записаны. Все остальные G -функции, один раз записанные, действуют постоянно до ввода следующей функции, принадлежащей к данной группе. Вспомогательные функции (М -функции или М -коды) предназначены для задания команд, обеспечивающих управление средствами цикловой автоматики станка, и кодируются адресом М с номером функции.
Отдельно стоит остановиться на функциях управления вращением шпинделя М 03, М 04, М 05. Функции М 03, М 04 задают вращение шпинделя соответственно по ходу часовой стрелки и против часовой стрелки, то есть включают вращение шпинделя в требуемом направлении. Фактическое направление вращения шпинделя следует смотреть с той стороны, в которую направлена ось Z.
Перед использованием функции М 03 или М 04 необходимо задать скорость вращения шпинделя (в об/мин или м/мин) с помощью функции главного движения S.
Выключение вращения шпинделя осуществляется функцией M05. При этом также может отключаться охлаждение.