Мещерякова В.Б. 2015 Металлорежущие станки с ЧПУ, страница 4

На базе этихстанков были построены автоматические линии и даже цеха.В самом начале ХХ в., когда был предложен и разработанпринцип работы следящей системы, в станкостроении были разработаны и получили широкое применение следящие копировальныесистемы ПУ токарными и фрезерными станками (рис. 2.3).

В отличие от механических копировальных систем ПУ (см. рис. 2.1) копир 8в этих системах выполняет только функцию управления. Функциюрабочей подачи режущего инструмента выполняет специальный силовой следящий привод 3, который может быть электрическим игидравлическим.

Это позволило значительно упростить изготовлениекопира даже для управления обработкой сложных объемных деталей.Копир 8 и заготовка 1 в показанной на рис. 2.3 схеме установленына рабочем столе 9, имеющем постоянную задающую подачу Sзад. Нарисунке показано согласованное положение щупа 7 и фрезы сошпиндельной бабкой 2. При перемещении стола на величину Δlщуп 7, скользя по поверхности копира 8, поднимается вверх относи21435678219Рис. 2.3. Принцип работы следящей копировальной системыфрезерного станкательно копировальной головки 6 на величину Δh.

В результате в нейвозникает сигнал рассогласования 4, который подается на силовойследящий привод 3. Он начинает перемещать шпиндельную бабку 2с фрезой, обеспечивая рабочую подачу Sсл. Вместе со шпиндельнойбабкой перемещается и копировальная головка 6, связанная сошпиндельной бабкой жесткой механической обратной связью 5. Кактолько копировальная головка установится в первоначальное согласованное положение со щупом 7, сигнал рассогласования становитсяравным нулю и электродвигатель 3 останавливается. При последующем перемещении стола еще на величину Δl цикл работы повторяется. То есть фреза, хотя и с небольшим отставанием, определяемымчувствительностью системы управления, следует за перемещениемщупа.Следящие копировальные системы ПУ, благодаря указанным преимуществам, были до появления систем ЧПУ наиболее мобильными.На их основе строились токарно-копировальные и копировальнофрезерные станки, широко применяемые в машиностроении.

Однако после разработки систем ЧПУ выпуск станков со следящимикопировальными системами практически прекратился из-за указанных выше недостатков.Учитывая большую трудоемкость изготовления кулачков и необходимость их наладки непосредственно на автомате, была сделанапопытка разработать системы ПУ, в которых программоносительсостоит из двух частей. Размерная информация в этих системах задается путевыми упорами 1, устанавливаемыми в пазах специальной22линейки 2, закрепленной на каждом рабочем органе станка 3(рис.

2.4, а). Упоры определяют начало и конец холостого и рабочегоходов, воздействуя на конечные выключатели, собранные в блоке 4.Технологическая информация (направление вращения шпинделя,подача СОЖ, частоты вращения шпинделя, величины рабочих подачи др.) задается на второй части программоносителя в виде пульта спереключателями или штекерами (рис.

2.4, б). В гнезда каждой вертикальной колонки 3 устанавливаются штекеры 4, определяющиенеобходимую информацию одного технологического перехода,а каждая горизонтальная строка 2 соответствует конкретнойфункции управления. В процессе работы станка шаговый искатель 1последовательно подключает вертикальные колонки с информациейдля отдельного технологического перехода.Первоначально эти системы управления назывались системамиуправления упорами. В настоящее время они называются системамициклового программного управления (ЦПУ).Преимущество систем ЦПУ по сравнению с другими в том, чтоне надо для каждой детали изготавливать новые кулачки и копиры.Здесь нужно переставить те же упоры в новое положение на линейках. А чтобы этого не делать непосредственно на станке, линейки супорами делают съемными и их настройка делается заранее внестанка.

Установка новой технологической информации на пультеуправления производится достаточно быстро.Недостатком системы является то, что управление рабочими органами производится только в начальной и конечной точках, а в промежутке рабочие органы не управляются. В результате обработкузаготовок на станках с этими системами можно производить только34421213а)б)Рис. 2.4. Принцип работы системы ЦПУ:а — линейка с путевыми упорами; б — панель для установки штекеров23по прямоугольному циклу перемещений. Это снижает технологические возможности данных станков. Кроме того, это обстоятельствоможет в ряде случаев приводить к колебаниям времени рабочегоцикла и ограничениям в части совмещения выполнения рабочих ихолостых ходов рабочих органов станка, что снижает производительность обработки.До появления станков с ЧПУ этими системами оснащались токарные, фрезерные и ряд других станков.

В настоящее время ониприменяются в основном на агрегатных станках и на автоматическихлиниях из агрегатных станков.2.3. СИСТЕМЫ ЧПУ СТАНКАМИ. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯСравнительный анализ рассмотренных систем ПУ (рис. 2.5)показывает, что во всех этих системах на основе чертежа детали 1разрабатывается карта 2 наладки (или программная карта), затемпроектируются чертежи 3 программоносителей (копира, кулачков,схем расстановки упоров), производится их изготовление и последующая установка и наладка программоносителей на станке 4.Как уже отмечалось, главным недостатком всех рассмотренныхсистем является необходимость представлять цифровую и символическую информацию чертежа детали в аналоговом виде на физически изготавливаемых программоносителях (кривые на кулачках икопире, путевые упоры).

Затем эта информация во время обработкиопять преобразуется в цифровой вид на изготовленной детали. Этоприводит к погрешности обработки (из-за погрешности при изготовлении кулачков, копира, расстановки упоров и из-за их последующего износа), затрудняет автоматизацию всего цикла подготовкипроцесса обработки из-за необходимости трудоемкого изготовленияв натуральном виде программоносителей.Развитие электроники и вычислительной техники, внедрение впроизводство микроЭВМ привело к разработке и широкому применению в промышленности металлорежущих станков с ЧПУ и построенных на их основе многоцелевых станков (обрабатывающихцентров), роботизированных технологических комплексов (РТК),гибких производственных модулей (ГПМ) и систем (ГПС), имеющихпри достаточно высокой производительности высокую мобильность.Числовым программным управлением станком в соответствии сГОСТ 20523–80 называют управление обработкой заготовки настанке по управляющей программе, в которой данные заданы в цифровой форме.Под системой числового программного управления понимают совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующихтехнических и программных средств, обеспечивающих ЧПУ станком.2498610754321Рис.

2.5. Схема управления станком системами ПУ:1 — чертеж детали; 2 — программные карты; 3 — чертежи программоносителей;4 — программоносители; 5 — система ПУ; 6 — заготовка; 7 — станок; 8 — стружка;9 — теплота от станка; 10 — готовая деталь; М — поток материала; Э — поток энергии;И — поток информацииОсновой системы ЧПУ является устройство числового программного управления (УЧПУ), выдающее управляющие воздействия наисполнительные органы станка в соответствии с управляющей программой и информацией о состоянии управляемого объекта, получаемой с помощью измерительных систем. От его типа, структурыпостроения, функциональных возможностей зависят характеристикисамой системы ЧПУ.Под управляющей программой (УП) понимается совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки.

Управляющая программа записывается и вводится в систему25ЧПУ с помощью программоносителя, в качестве которого могут применяться перфолента, магнитная лента, магнитный диск и непосредственно запоминающие устройства разного типа. В ряде случаев УПможет составляться оператором непосредственно на пульте устройства ЧПУ.Таким образом, особенностью систем ЧПУ являются следующиеположения:а) вся информация (размерная, технологическая, вспомогательная) вводится в УЧПУ в цифровом виде;б) технолог-программист переводит задачу управления, сформулированную на разговорном языке, в понятный для УЧПУ язык программирования;в) указанная информация УП вводится автоматически, поэтомуона должна быть полностью определена и с помощью программоносителя введена в память УЧПУ;г) преобразование данных УП в управляющие команды и контроль выполнения этих команд выполняет УЧПУ.Применение станков с ЧПУ коренным образом изменило технологическую подготовку производства, которая стала сферой инженерного труда.

Применение этих станков обусловило ряд особенностей при проектировании технологических процессов обработки заготовок на этих станках. Значительно возросли сложностьтехнологических задач и трудоемкость их решения. Технологу-программисту необходимы не только технологические, но и специальные знания по математике и программированию. Существеннойособенностью проектирования технологического процесса является необходимость точного определения траектории движениярежущего инструмента в системе координат станка, а также увязкаисходной точки программы с положением заготовки на станкеи др.В общем виде процесс подготовки и работы станка с ЧПУ можнопредставить, рассматривая его как процесс передачи и преобразованияинформации в системе «чертеж детали — готовая деталь» (рис.