metod_15.03.04_atppp_tsa.up_2016 (Методические документы)

МИНОБРНАУКИ РОССИИФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования«Московский технологический университет»МИРЭАСОГЛАСОВАНОУТВЕРЖДАЮУчебно-методический советДиректор Института информационныхИнститута информационных технологийтехнологий____________________«____» ______________ 2016 г.____________________А.С. Зуев«____» ______________ 2016 г.Техническое средства автоматизацииУчебно-методическое пособиеНаправление подготовки:15.03.04«Автоматизация технологических процессов и производств»Профиль подготовки:«Автоматизация технологических процессов и производств впромышленности»Составитель:Д.т.н., профессор Лизогуб В. А.Москва 20161АннотацияУчебно-методическое пособие предназначено студентам, для выполнениялабораторных и практических работ, расчётно-графических и выпускныхквалификационных работ, изучения и решения задач программированиятехнологических операций в автоматизированном оборудовании и технологииобработки деталей, в том числе станков и роботов с ЧПУ.Дается анализ характеристик основных видов обрабатывающегооборудования, методов программирования геометрических форм, скоростей иускорений, перемещений исполнительных органов, подготовительных ивспомогательных команд, технологических параметров и режимов, а такжевыбора инструмента с необходимыми дополнениями по его использованию иотработке корректирующих функций.Рассмотрены основные методы интерполяции траекторий обработки поузловым точкам, в системах декартовых и полярных координатах.Дан анализ и новых методов, основанных на элементах параметрического идинамического программирования, с использованием сплайн интерполяции, сарифметико–логическим преобразованием параметров и режимов координатныхдвижений.Приведены примеры технологий, как для токарной и фрезерной обработкидеталей, так и примеры управляющих программ для технологии обработкиизделий в специализированном оборудовании, например в намоточных игибочных станках с ЧПУ, манипуляторов и робототехнических комплексов.Рассмотрены основные методы автоматизации программирования сформированием расчетных и технологических задач управления.

Пособиепредназначено для студентов по направлениям специализаций:220700 Автоматизация технологических процессов и производств.2ОглавлениеАннотацияВведение1 Системы управления оборудованием (станков и роботов) с ЧПУ1.1 Классификация систем управления1.2 Системы координат в оборудовании (станков и роботов) с ЧПУ1.3 Особенности структуры многоцелевых станков и оборудования с ЧПУ1.4 Системы координат станка и инструмента1.5 Контроль точности контура обработки деталей и износа инструмента1.6 Преобразование координат1.7 Траектория движения инструмента2 Разработка, отладка и корректирование управляющих программ2.1 Разработка управляющих программ2.2 Программирование встроенных функций и циклов2.3 Параметрическое программирование2.4 Элементы структурной организации УП2.5 Арифметико – логические и другие команды в УП2.6 Ввод плавающего нуля2.7 Нарезание резьбы2.8 Обработка отверстий, поверхностей и сложных форм3 Примеры программирования в управляющих программах и подпрограммах3.1 Размерные перемещения с относительным и абсолютным отсчетами3.2 Повторяющиеся элементы в программах и подпрограммах3.3 Программирование обработки деталей с использованием шаблонов4 Краткий анализ автоматизированных систем управления проектно –конструкторской и технологической подготовки производства4.1 Системы на основе CAD/CAM/CAPP/CAE4.2 Анализ возможностей Pro CAD/CAM/CAPP/CAEВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫЗаключениеСписок использованных источников3245561117192426292939404242444648494952606262647173747979ВведениеПрограммирование технологии обработки деталей, изделий и материалов встанках и роботах, многоцелевом оборудовании с числовым программнымуправлением в настоящее время, является одним из эффективных инструментовв автоматизации производственных процессов в машиностроении и другихотраслях промышленности.Классические методы токарной обработки, фрезерования, сверлильных,расточных, шлифовальных и многих других операций в станках и оборудованиизначительно расширены не только по направлениям металл резания, но иприменением различных новых материалов и операций, с достаточно объемнымнабором аппаратных и программных средств автоматизации в системахуправления,устройствахчисловогопрограммногоуправления,программируемых логических контроллерах.Например, обработка деталей на основе электроэрозионных, электроннолучевых, лазерных, ультразвуковых, гидроабразивных и других технологий,непрерывно дополняется и расширяется в областях использования новыхкомпозиционных материалов, дерева, гранита, стекла, алмазов и многих других.Элементы копировальных и сканирующих операций при подготовкепрограмм обработки, могут совмещаться с контролем размеров и допусков надеталях, с автоматизацией расчетов и коррекцией износа обрабатывающегоинструмента.Новые методы интерполяции позволяют оптимизировать номенклатурушаблонов и оправок в программах обработки, а также проводить измерения инепосредственную подготовку программ управления, например в гибочных,намоточных, штамповочных и других станках с ЧПУ.Подготовка управляющих программ, технологических программ, а также ипрограмм электроавтоматики, является одной из составных частей процессаизготовления деталей на станках и оборудовании с ЧПУ.Управляющие программы, а также и подпрограммы, например, дляуправления магазинами, револьверными головками, манипуляторами при поискеи смене инструмента, складирования заготовок, деталей, др., строятся на основеоперационных систем отдельных контроллеров или встроенных в основнуюсистему ЧПУ.4При программировании обработки на станках с ЧПУ учитываютсяконструктивные особенности изготовляемых деталей, технологическиевозможности станков и принципы функционирования систем ЧПУ.Детали, изготовляемые на станках и оборудовании с ЧПУ, можнообъединить по конструктивно- технологическим признакам в следующиегруппы:• плоскостные и объемные детали с простыми и сложными контурами,обрабатываемыми, как на обычных фрезерных, электроэрозионных,шлифовальных, сверлильных, расточных станках и резательных машинах, так ина многокоординатных фрезерных станках с ЧПУ;• тела вращения со ступенчатым и сложным криволинейным профилем, дляобработки которых служат токарные станки и многоцелевое оборудование этоготипа с ЧПУ;• изделия, выполняемые нанесением композиционных материалов наоправки намоточного оборудования, гибки труб и профилей, штамповки,раскатки, формования различных материалов с контролируемым нагревом илисварки, термической, электронно-лучевой резки и раскроя, струйно –гидроабразивной обработке и другим новым технологиям.Автоматизированные линии, для поточного производства, создаются наоснове станков и многоцелевого оборудования с ЧПУ, объединяютсятранспортной системой, устройствами диагностики качества деталей иинструмента, тележками, манипуляторами или роботами для перезагрузки палетс заготовками, деталями, наборами инструментов и складами.1 Системы управления оборудованием (станков и роботов) с ЧПУ1.1 Классификация систем управленияВ настоящее время в автоматизированном оборудовании, промышленныхроботах, используются устройства числового программного управления (УЧПУ)и программируемые логические контроллеры (ПЛК) на основе компьютерныхсистем промышленного назначения с базовыми характеристиками иструктурными определениями [1,3]:Computerised Numerical Control (CNC) — современные системы, скомпьютерным числовым управлением.

Содержат одно или нескольковычислительных устройств CPU (Computerised Process Unit) — компьютерныепроцессоры на основе стандартных и новых операционных систем (ОС) с5программируемым управлением: CPU0 – центральный и CPU1,…CPUn –специализированных по назначению; с оперативной и долговременной памятью,модулями ввода-вывода информации; интерфейса внешнего обмена данными;блоков источников питания, контролируемых от CPU0.Характерные особенности систем УЧПУ, ПЛК можно определить на основеобозначения их дополнительных разновидностей:Hand Numerical Control (HNC) — системы, позволяющие вводитьинформацию вручную с клавиатуры на панели управления и хранить ее в памятиHNC станка, наиболее часто использовались в токарных и специализированныхстанках с ЧПУ;Direct Numerical Control (DNC) — системы для управления, напримерлинией из несколькими станков и роботов с ЧПУ, ПЛК; взаимодействие стехнологическими службами, транспортирования, складирования, контроля;Program Logic Control (PLC) — программируемые логическиеконтроллеры, на основе высокопроизводительного CPU0, собственной ОС сдостаточно развитым языком программирования арифметико логическихопераций и функций, с необходимым объемом памяти, набором модулейинтерфейса и внешнего обмена сигналами с управляемым оборудованием.1.2 Системы координат в оборудовании (станков и роботов) с ЧПУ1.2.1 Система координат и движений металлообрабатывающих станков иоборудования с ЧПУПо ISO, EIA [1], это правая прямоугольная система декартовых координат,с координатными осями станка: угловые или линейные перемещения приводногоузла шпинделя, стола, суппорта, каретки с обрабатывающим инструментом втокарном станке или с заготовками в оборудовании для фрезерования,координатно – расточных и сверлильных работ и других операций обработки[2,3].Все прямолинейные перемещения рассматриваются в правой прямоугольной системе координат X, Y, Z.

Круговое движение по отношению ккаждой из линейных координатных осей X, Y, Z обозначаются, как А, B, С(рис. 1.1, а).6Рисунок 1.1 - Системы координат станков: а) линейные и круговые оси X, Y, Z,A, B, C; б) правило определения координат; в) координатные оси станка МА655А13; г) направления вращения координат А, В, С; д) оси станка ФП14Как правило, во всех металлообрабатывающих станках, ось Z совпадает сосью шпинделя главного движения, вращающего инструмент (в станкахсверлильно-фрезерно-расточной группы), или шпинделя, вращающего заготовку(в станках токарной группы) [4].За ось Z принимается координатная ось, перпендикулярная к рабочейповерхности стола, на котором крепится заготовка. Движения по осям X, Y, Z вположительном направлении должно соответствовать направлению отводаинструмента от заготовки.Ось X располагается горизонтально и параллельно поверхности креплениязаготовки.

Ось Y располагается вертикально, например, в лоботокарных станкахс ЧПУ.На станках с вращающимся инструментом: фрезерных, сверлильных, др.,при горизонтальном расположении оси Z положительное перемещение по оси Xнаправлено вправо, если смотреть от основного инструментального шпинделя всторону изделия.1.2.2 Направления движений по координатным осямПри вертикальном расположении оси Z положительное перемещение по осиX направлено вправо для одностоечных станков, а для двух стоечных - отосновного инструментального шпинделя.Положительное направление движения по оси Y следует выбирать так,чтобы ось Y вместе с осями Z и X образовывала правую прямоугольную системукоординат.7Направления движения рабочих органов, несущих инструмент,обозначаются буквами без штриха, а несущих заготовку — буквами со штрихом(рис.