Мещерякова В.Б. 2015 Металлорежущие станки с ЧПУ, страница 5

2.6).Технолог-программист на основании чертежа детали, а также информации из нормалей, ТУ, РТМ, ГОСТов, характеристик станков сЧПУ проводит подготовку исходных данных для проектированиятехнологического процесса изготовления заданной детали с последующей разработкой маршрутной и операционной технологий, расчетом траекторий перемещений рабочих органов станка с режущиминструментом и заготовкой, кодирование полученной информациии ее запись на программоноситель. В процессе разработки технологического процесса обработки производится выбор и последующаяналадка на станке режущих инструментов и приспособлений.

Послеэтого проводится отладка и контроль УП и разработанного техноло26Рис. 2.6. Схема процесса передачи и преобразования информации в системе«чертеж детали — готовая деталь»гического процесса с последующим изготовлением на станке контрольных деталей.Система ЧПУ на основе разработанной УП производит управление станком при обработке всей партии изготавливаемых деталей.Функции оператора в этом случае заключаются, как правило, тольков наблюдении за работой станка с ЧПУ, установке заготовок и съемеготовых деталей. Это в ряде случаев не требует высокой квалификации. С другой стороны, необходимо помнить, что оператору доверяется очень сложный станок с ЧПУ высокой стоимости.В тех случаях, когда оператор может проводить составление УП вдиалоговом режиме непосредственно на пульте УЧПУ, его квалификация должна соответствовать этому уровню знаний.Современные системы ЧПУ обеспечивают широкий круг функциональных возможностей станка с ЧПУ.

Система ЧПУ производитуправление приводом главного движения, приводами подач и цикловой автоматикой (вспомогательными механизмами станка). В процессе управления может осуществляться техническое диагностирование системы управления, узлов станка, режущего инструмента,измерение обрабатываемых деталей непосредственно на станке, измерение действительного положения режущего инструмента, измерение погрешностей станка с целью их последующей коррекции,адаптивное управление.27Для предотвращения поломок и безопасной работы оператора настанке с ЧПУ применяются различные системы контроля и блокировок (например, контроль правильности зажима заготовки или оправки с инструментом, ограничения максимального хода рабочихорганов станка, закрытия щитка рабочей зоны станка и др.).2.4.

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ЧПУИсходя из технологических задач управления обработкой заготовок может применяться:а) позиционное ЧПУ станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит в заданные точки, причем траекторииперемещения не задаются (рис. 2.7, а). Обработка заготовки (сверление, расточка отверстий и др.) производится после установки ее(или инструмента) в заданную координату (X и Y ). Поэтому эти перемещения рабочих органов происходят на холостом ходу, которыйнеобходимо осуществлять на максимально возможной скорости.Точность холостых (установочных) перемещений в основном должнабыть очень высокой (особенно при расточке координатных отверстий).

Обработка заготовок требует, как правило, применения большого количества инструментов (сверл, зенкеров, зенковок, расточных резцов, разверток, метчиков), что ставит вопрос об их автоматической смене;б) контурное ЧПУ станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура обработки(рис. 2.7, б–г), т.е. здесь производится управление в основном рабочими ходами.При первом варианте (см. рис. 2.7, б) обработка производится инструментом, который перемещается параллельно осям координат (поотрезкам). Поэтому обрабатываемые участки профиля заготовки могут быть только параллельными осям координат (см. рис.

2.7, б).При втором варианте (см. рис. 2.7, в) система ЧПУ обеспечиваетуправление по всем трем координатам, но одновременно перемещение может быть только по двум любым координатам в разных плоскостях (X/Y, X/Z, Y/Z, так называемое управление по 21/2 координатам). На рис. 2.7, в показано управление обработкой одновременнопо двум координатам в плоскости X/Y и Z/X.При третьем варианте (см. рис. 2.7, г) управление производитсяодновременно по трем координатам, что позволяет обрабатыватьзаготовки со сложным объемным профилем (например, штампов,матриц и др.). В настоящее время практически все станки с контурными системами ЧПУ могут обеспечивать управление одновременно28а)б)в)г)Рис. 2.7.

Примеры обработок заготовок исходя из различных задачуправления:а — управление перемещениями в отдельные позиции; б — управлениеперемещениями по контуру, но параллельно осям координат; в — управлениеперемещениями по контуру одновременно по двум любым координатам;г — управление перемещениями по контуру одновременно по трем координатампо трем и более координатам. Такими системами ЧПУ оснащаютсяв основном токарные и фрезерные станки;в) комбинированное ЧПУ станком, позволяющее проводитьуправление в обоих вышеуказанных режимах. Такими системамиЧПУ оснащаются в основном многоцелевые и специализированныемногокоординатные станки с управлением по четырем и более координатам (рис.

2.8).На станках с такими системами ЧПУ производится обработказаготовок большим количеством разного инструмента, что требуетего автоматической смены, а также высокой точности изготовлениядеталей.Системы ЧПУ станками могут строиться с управлением приводами подач без обратной связи (разомкнутыми) и с обратной связью(замкнутыми) (рис. 2.9).Разомкнутые системы ЧПУ строят на основе применения силовых или несиловых шаговых электродвигателей (ШД).

В последнемслучае ШД применяют в комплекте с гидроусилителем (ГУ)(рис. 2.9, а).29Рис. 2.8. Пример станка с ЧПУ с управлением по шести координатамПодавая на ШД определенное количество импульсов, мы получаем заданную величину перемещения рабочего органа станка(стола). Частота подачи этих импульсов определяет скорость перемещения, а количество импульсов — величину перемещения.Система управления приводами получается достаточно простой.Однако из-за отсутствия контроля действительного положения рабочего органа станка на точность его перемещения будут влиять погрешности ШД, ГУ, передачи ходовой винт–гайка привода подачи.Кроме того, ШД не позволяет получать высокие скорости перемещений рабочего органа на холостом ходу, поэтому разомкнутые системы ЧПУ в настоящее время применяются достаточно редко.Замкнутые системы управления строятся на основе примененияследящего привода, включающего в себя регулируемый электродвигатель и систему обратной связи, основой которой является измерительный преобразователь (ИП), ранее называемый датчиком обратной связи (ДОС).В этих системах кроме прямого потока информации (см.рис.

2.9, б–г), определяющего требуемое положение рабочего органа,имеется еще обратный поток информации, определяющий действительное положение рабочего органа. На основе их сравнения определяется и выдается сигнал управления. Система управления полу30а)б)в)г)Рис. 2.9. Варианты построения систем обратной связи:а — разомкнутая система; б — с круговым ИП на ходовом винте; в — с круговым ИП,измеряющим перемещение через реечную передачу; г — с линейным ИПчается более сложной, но обеспечивает высокую точность перемещения рабочих органов, а также высокую скорость их перемещенияна холостых ходах.Измерительный преобразователь (ИП) системы обратной связивключает в себя измерительный эталонный элемент, блок сравненияи блок связи.

Измерение перемещения рабочего органа обеспечивается сравнением величины этого перемещения с эталонной мерой,в качестве которой могут использоваться: точная передача ходовойвинт–гайка, различные типы штриховых линеек и дисков, оптические шкалы и др.Общие технические условия на ИП определяет ГОСТ 26242–90.В соответствии с этим стандартом по виду входной физической величины ИП подразделяются на ИП линейных перемещений и ИПугловых перемещений.По физическому принципу эквивалентного преобразования ИПподразделяются: на акустооптические (А), волновые (В), голографи31ческие (Г), емкостные (электростатические) (Е), индукционные (И),квантовые (лазерные) (К), магнитоэлектрические (гальваномагнитные) (М), полупроводниковые (на ПЗС-структурах) (П), резистивные (потенциометрические) (Р), ультразвуковые (У), фотоэлектрические и оптоэлектронные (Ф), электромагнитные (индуктивные)(Э).Основным критериями выбора ИП для систем обратной связиявляются:• максимальная величина измеряемого перемещения (угла поворота);• максимальная скорость измеряемого перемещения (поворота);• способ измерения перемещения (косвенно или непосредственно);• дискретность измеряемого перемещения (угла поворота);• вид выходного сигнала (аналоговый, дискретный).Обозначение ИП в технической документации и при заказедолжно содержать:• обозначение ИП — П;• обозначение вида входной физической величины преобразования (Л — для линейных перемещений, У — для угловых перемещений);• обозначение физического принципа эквивалентного преобразования — А, В, Г и др.

(см. выше).Замкнутые системы ЧПУ могут выполняться в трех вариантах взависимости от вида применяемых ИП (см. рис. 2.9).В замкнутых системах ЧПУ, построенных по первому варианту(см. рис. 2.9, б), производится косвенное измерением положениярабочего органа станка с помощью кругового ИП, установленногона ходовом винте.