Курс лекций СПУ(тема 1-15) (1252160)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Доцент, к.т.н. Стародубов В.С.

(МГТУ им. Н.Э.Баумана)

Курс лекций

«Системы программного управления

металлорежущими станками».

Рекомендуемая литература:

1. Основная :

1. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем : Справочник-учебник. В 3-х томах. Том 1: Проектирование станков (гл.15), 1994. Том 2: Часть 2: Расчет и конструирование узлов и элементов станков (гл.10), 1995. Под общей редакцией А.С.Проникова. Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана. Машиностроение.

2. Кузнецов М.М., Усов Б.А., Стародубов В.С. Проектирование автоматизированного производственного оборудования. Учебное пособие. М.: Машиностроение, 1987.

1. Дополнительная:

1. Станочное оборудование автоматизированного производства. Учебник для студентов машиностроительных специальностей ВУЗ'ов. Том 1. Под общей редакцией В.В.Бушуева. М.: Издательство «Станкин», 1993.

2. Машиностроение. Энциклопедия. Редакционный совет: К.В. Фролов (пред.) и др. М.: Машиностроение. Металлорежущие станки и деревообрабатывающее оборудование. Том IV-7/ Б.И. Черпаков, О.И. Аверьянов, Г.А. Адоян и др./ Под редакцией Б.И. Черпакова, 1999.

3. Точность и надежность станков с ЧПУ./А.С. Проников, В.С. Стародубов, М.С. Уколов, Б.М. Дмитриев./ Под редакцией А.С. Проникова. М.: Машиностроение, 1982.

4. Ратмиров В.А. Управление станками ГПС. М.: Машиностроение, 1987.

5. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах. Том 1 (гл. 1), том 2 (гл. 1 и 8). 5-е издание, переработанное и дополненное. Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Суслова, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 2001.

6. Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных процессов. М.: Машиностроение, 1973.

7. Шумов В.В. Инженерная психология и управление металлорежущими станками. Москва, 1970.

8. Камышный Н.И., Стародубов В.С. Конструкции и наладка токарных автоматов и полуавтоматов: учебник для СПТУ – 4-е изд., перераб. и доп. – М: Высшая школа. 1988. – 256 с.

Тема 1. Тенденции развития металлообработки и предпосылки автоматизации управления металлорежущими станками.

1.1 Особенности и задачи, стоящие перед современным машиностроением:

а) необходимость повышения производительности общественного труда и увеличения выпуска промышленной продукции, в том числе за счет увеличения фонда рабочего времени (рис.1.1);

б) постоянное сокращение численности рабочей силы, особенно на ручных операциях;

в) снижение квалификации рабочих (большинство рабочих имеет средний уровень квалификации);

г) повышение стоимости рабочей силы, падение престижа ручного труда;

д) необходимость вывода рабочих из сферы производства по возможности, а иногда и обязательно-требование техники безопасности.

Решение указанных задач требует автоматизации производства и в частности, автоматизации управления технологическим оборудованием.

Под автоматизацией понимаются мероприятия, обеспечивающие полное или частичное самостоятельное протекание процессов обработки по заранее составленной программе без участия человека.

При решении данных задач требуется учитывать новые предпосылки, характерные современному развитию машиностроения:

а) необходимость автоматизации среднесерийного и мелкосерийного производства в машиностроении.

Так, на основе одного исследования установлено, что в 90-е годы прошлого столетия машиностроительное производство в Европе имело следующие соотношения: мелкосерийное производство (до 100 шт. деталей в месяц)-25%; среднесерийное производство (100-5000 шт. деталей в месяц)-40%; крупносерийное производство (более 5000 шт. деталей в месяц)-35% (все это исключая автомобильную промышленность).

Другой пример, сообщенный представителями фирмы «Index» (ФРГ) по результатам исследований, проведенных в 1983г. на нескольких сотнях предприятий важнейших индустриальных стран на примере нескольких миллионов деталей (в форме тел вращения, кубических и плоских).Были получены следующие результаты: 70% предприятий металлообрабатывающей промышленности работает с величиной серии 50 деталей и меньше, при наблюдающейся тенденции к еще большему снижению количества деталей в одной партии; в 75% всех деталей речь идет о деталях в форме тела вращения с доминирующей составляющей небольших деталей с диаметром примерно до 100 мм и длиной до 200 мм. В среднем за первой токарной операцией следует 5 других операций со сверлением, фрезерованием, шлифованием.

б) расширяется выпуск изделий – их модификаций и типоразмеров, увеличивается количественный выпуск изделий – с одной стороны, и частая смена этих изделий, переход на более совершенные и современные – с другой стороны;

в) необходимость охвата всего цикла производства изделий – от их проектирования, обработки и сборки;

г) усиление конкуренции при выходе на международный рынок ;

д) необходимость создания сложных и точных современных машин и изделий (приборостроение, оптика, авиационно-космическая техника, атомная энергетика, оборонная техника, научно-исследовательские и измерительные приборы и др). Отсюда требование по созданию прецизионных металлорежущих станков;

е) развитие и широкое применение ЭВМ для управления технологическим оборудованием, новых типов приводных электродвигателей, измерительных систем, новых механизмов и др.;

ж) происходит интеграция механики и электроники и создание мехатронных узлов и систем.

Все эти предпосылки с одной стороны требуют, а с другой способствуют развитию и широкому внедрению металлорежущих станков с системами числового программного управления (ЧПУ), а также построенным на их основе гибких производственных модулей (ГПМ), роботизированных технологических комплексов (РТК) и гибких производственных систем (ГПС).

Происходит развитие и применение новых материалов, измерительной и приводной техники, новых методов обработки и организации производства.

Развивается роботизация производства – особенно процессов сборки. Улучшается подготовка кадров, в том числе по нескольким смежным специальностям.

Применяются новые способы технического обслуживания и ремонта металлорежущих станков.

Системы ЧПУ являются новой современной группой систем автоматического управления металлорежущими станками среди уже применяемых систем автоматического управления.

Современный станок с ЧПУ является результатом развития и взаимовлияния трех областей техники:

- самих более совершенных металлорежущих станков;

- современной вычислительной техники;

- новых приводных электродвигателей, измерительных систем и др.

1.2. Станкостроение – ключевая отрасль машиностроения.

Во всем мире станкостроение относится к числу базовых отраслей промышленности, изготавливающей средства производства для большинства предприятий приоритетных отраслей промышленности.

Уровень его развития в значительной степени определяет конкурентоспособность отечественного машиностроения и промышленности в целом.

Металлорежущие станки являются основным видом технологического оборудования для обработки многих деталей методом резания (рис. 1.2). У нас и особенно за рубежом выпускается большое многообразие станков и широкий диапазон их модификаций.

Особенно активно идет разработка и выпуск металлорежущих станков с ЧПУ: токарных, фрезерных, шлифовальных, зубообрабатывающих и др. Разрабатываются и широко применяются так называемые многоцелевые станки с ЧПУ.

На таком станке могут выполняться многие виды обработок, которые раньше выполнялись на разных станках.

Так, на токарных многоцелевых станках кроме токарной обработки можно проводить сверление отверстий (в том числе расположенных по переферии заготовки), фрезерование поверхностей, шпоночных пазов, расточку отверстий и нарезание резьбы вращающимся режущим инструментом, установленным в револьверной головке. Для увеличения количества применяемого режущего инструмента на токарных многоцелевых станках применяется не одна, а часто две и иногда даже три револьверных головки. На некоторых токарных станках имеется еще и противошпиндель для обработки заготовок с другой стороны.

Бывшие сверлильные, фрезерные и координатно-расточные станки объединились в единый многоцелевой станок с ЧПУ с вертикальной или горизонтальной компоновкой шпинделя с одним или двумя поворотными столами, с возможностью одновременного управления рабочими органами по нескольким координатам, с автоматической сменой режущих инструментов, установленных в специальных магазинах емкостью от 20 до 180 инструментов.

Первое время такие станки называли обрабатывающими центрами, многооперационными станками. В настоящее время договорились называть такие станки многоцелевыми станками с ЧПУ.

Тема 2. История развития систем автоматического управления и их виды, применяемые в настоящее время.

Можно укрупнено выделить следующие этапы развития систем автоматического управления:

1 этап. Автоматические театры, часы- автоматы ( И.П.Кулибин).

2 этап. 1712г.-токарно-копировальный автомат А.В.Нартова (механик. Петра Ḭ)

3 этап. 1873г.- токарный автомат с РВ (Н.Спенсер), 1880г.- токарно-револьверный автомат, начало XX века- многошпиндельный автомат, 1901г.-разработана следящая система управления, появляются следящие копировальные системы.

4 этап. 1939г.-автоматическая линия из агрегатных станков с системой управления с упорами (прообраз систем циклового программного управления (ЦПУ).

5 этап. 1949г.- начало разработки систем ЧПУ, с 1960 года активная разработка, с 1970 года разработка систем управления на базе ЭВМ и в последующем на базе микропроцессоров и микро- ЭВМ.

При изготовлении деталей машиностроительного производства в настоящее время особенно остро стоят две задачи: повышение производительности и автоматизация управления изготовлением деталей в мелкосерийном и серийном производстве. Для их решения требуется иметь металлорежущие станки с автоматическим управлением, обладающие высокой производительностью и одновременно имеющие высокую мобильность (возможность быстрой переналадки при переходе на изготовление новых деталей).

Развитие и применение систем автоматического управления станками первоначально происходило в основном для повышения производительности изготовления деталей (рис. 2.1), т.к. первоначально решить одновременно задачи повышения производительности и мобильности было невозможно. Поэтому большинство станков- автоматов и автоматических линий применялось в массовом и крупносерийном производстве.

Только с разработкой и внедрением систем ЧПУ стало возможным одновременное решение этих задач.

Для управления металлорежущими станками были разработаны и применяются следующие системы управления :

-системы управления с РВ (кулачковые),

-механические и следящие копировальные системы управления,

-системы циклового программного управления (ЦПУ),

-системы числового программного управления (ЧПУ).

В настоящее время наибольшее применение получили системы ЧПУ и системы управления с РВ. В меньшей степени применяются системы ЦПУ и практически не применяются копировальные системы управления. Почему? Покажем ниже.

Тема 3 Характеристика деталей, способов и особенностей их зготовления на металлорежущих станках.

Важной задачей при проектировании металлорежущих станков с автоматическим управлением является выбор и разработка соответствующей системы программного управления (ПУ) данными станками.

Эта задача решается исходя из

а) вида изготавливаемых деталей (см. рис.1.1);

б) их количества (массовое, крупносерийное, среднесерийное, мелкосерийное производство);

в) типа станков, применяемых для этого (токарные, фрезерные, сверлильные, многоцелевые, шлифовальные и др.);

г) технических и технологических возможностей применяемых станков (размеров обрабатываемых заготовок, их материала, типа и количества необходимых режущих инструментов, требований по точности обработки и др.)

При изготовлении деталей в массовом и крупносерийном производствах должен обеспечиваться выпуск большого количества одинаковых деталей (сотни тысяч и даже миллионы штук).

При их изготовлении применяют высокопроизводительные полуавтоматы, автоматы, автоматические линии, цеха-автоматы и даже заводы-автоматы, которые без переналадки должны в течение длительного срока изготавливать одинаковые детали с высокой производительностью. Однако таких деталей в машиностроении относительно немного (20 – 25%). Большая же часть деталей изготавливается в среднесерийном и мелкосерийном производствах в небольших количествах (несколько сотен или даже несколько десятков штук). При этом разновидность этих деталей (размеры, форма, материал, точность обработки) очень большая. Поэтому металлорежущие станки, на которых изготавливаются данные детали, должны быть широкоуниверсальными и иметь высокую мобильность (быструю переналаживаемость на изготовление других деталей). Долгое время (до появления станков с ЧПУ) автоматизация управления такими станками была затруднена. Во многих случаях приходилось жертвовать производительностью этих станков с целью получения большей мобильности.

Изготовление деталей в среднесерийном и особенно мелкосерийном производстве производилось в основном на универсальных станках с ручным управлением, и только в ряде случаев применялись агрегатные станки с системами циклового программного управления (ЦПУ) и станки со следящими копировальными системами управления (см. рис.2.1). Считалось, практически невозможным создать станок с системой ПУ, который обладал бы при высокой производительности и высокой мобильностью.

Развитие электроники и вычислительной техники, внедрение в производство микро-ЭВМ привело к разработке и широкому применению в промышленности металлорежущих станков с числовым программным управлением (ЧПУ) и построенных на их основе многоцелевых станков (обрабатывающих центров), роботизированных технологических комплексов (РТК), гибких производственных модулей (ГПМ) и систем (ГПС), имеющих при достаточно высокой производительности высокую мобильность.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций