Курс лекций СПУ(тема 1-15) (1252160), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Анализ изготовляемых деталей (см. рис.1.1) показывает их большое разнообразие и соответственно разные требования к технологическим процессам их обработки, применяемым для этого металлорежущих станков, их системам управления.
Так, например, детали типа тел вращения могут быть длинными, тогда необходимо применять при их изготовлении на токарных станках заднюю бабку для поддержания второго конца детали, а иногда еще и люнет, поддерживающий заготовку в средней части, чтобы она не прогибалась во время обработки от сил резания. Часто такие детали требуют только токарной обработки (обточки разных диаметров, точения канавок, фасок, подрезки торцов и др.).
В тех случаях, когда на таких деталях необходимо обрабатывать ещё шпоночные пазы, сверлить отверстия, фрезеровать поверхности, требуется их дополнительная обработка на сверлильном и фрезерном станках.
При обработке коротких деталей (типа валиков, фланцев, штуцеров и др.) может также требоваться только токарная обработка, но с необходимостью обработки криволинейных поверхностей и центральных отверстий с одной стороны.
В этом случае на токарном станке производится полная обработка , в том числе сверление и расточка центральных отверстий не вращающимся инструментом , установленным в задней бабке или револьверной головке. Здесь проблемой является обработка криволинейных поверхностей, когда требуется перемещение режущего инструмента одновременно по двум координатам по определенной траектории.
Однако много коротких деталей типа тел вращения требуют кроме токарной обработки сверления отверстий не только по центру, но и по окружности, сверления поперечных отверстий, фрезерования шпоночных пазов и шестигранников и др. При этом требуется обработка с двух сторон (за два установа).
В этом случае требуется обработка либо на нескольких станках (токарном, сверлильном, фрезерном), либо, необходимо иметь на токарном станке возможность поворота на определенный угол шпинделя с заготовкой и установки в револьверной головке станка вращающихся инструментов (сверла, фрезы), а для обработки с двух сторон на одном станке иметь кроме основного шпинделя еще и противошпиндель.
Изготовление фланцевых (плоских) деталей производится на сверлильных, фрезерных и координатно-расточных станках с вертикальной компоновкой шпинделя с возможностью одновременного перемещения стола и салазок, а в ряде случаев и шпиндельной бабки с инструментом. Обработка заготовки производится в большинстве случаев с одной стороны, но большим количеством режущих инструментов.
При обработке очень сложных объемных деталей с криволинейным профилем требуется управление одновременно по трем координатам, а в отдельных случаях по четырем и даже по пяти координатам, тогда дополнительно необходимо применять поворотный стол и иметь возможность поворачивать шпиндель (или шпиндельную бабку) на определенный угол.
До появления станков с ЧПУ изготовление таких деталей было очень трудоемким, и производилось на разных универсальных станках с управлением ими вручную операторами высокой квалификации.
Большой группой изготавливаемых деталей являются корпусные детали. Их особенностью является необходимость обработки большого количества отверстий и плоскостей, расположенных практически со всех сторон детали.
В этом случае чаще всего необходимо применять станки с горизонтальной компоновкой шпинделя и с поворотным столом, что позволяет обрабатывать заготовку с четырех сторон. Изготовление таких деталей требует применения большого количества различных режущих инструментов и возможности совмещения на одном станке и черновой и чистовой обработки.
Тема 4. Процесс управления металлорежущими станками, функции управления, их характеристика.
Управление обработкой заготовок на обычных универсальных станках производится оператором вручную.
На первом этапе оператор производит наладку станка. На основе чертежа детали или технологической карты, разработанной технологом, оператор подбирает и устанавливает необходимые режущие инструменты, патрон для зажима заготовки, другие приспособления (если необходимо), устанавливает необходимые режимы обработки (частоту вращения шпинделя, величины подач), устанавливает и закрепляет на рабочем органе станка заготовку.
На втором этапе при обработке заготовки оператор включает и отключает станок, подводит перед обработкой и отводит после обработки рабочие органы станка, включает и отключает подачу СОЖ, осуществляет, если необходимо, рабочую подачу инструмента или просто включает механический привод рабочего органа станка с инструментом. В процессе обработки заготовки оператор переключает режимы резания, вводит в работу другие режущие инструменты, проводит, если необходимо, промежуточный контроль точности обработки заготовки.
На третьем этапе после окончания обработки заготовки оператор отключает подачу СОЖ, останавливает станок, разжимает и снимает изготовленную деталь, проводит, если необходимо, ее окончательный контроль, удаляет стружку, проводит, если необходимо, регулировку и поднастройку узлов станка, их смазку и готовится к изготовлению следующей детали.
Универсальные станки для выполнения указанных функций управления оператором имеют большое количество различных рукояток и кнопок управления.
Эти станки имеют большие технологические возможности, что позволяет изготавливать на них разнообразные детали из разных материалов, нарезать различные резьбы, обрабатывать заготовки различными режущими инструментами.
Однако указанное разнообразие функций управления оператор должен выполнять вручную (имея только две руки и помогая иногда ногами для нажатия на педали).
Оператор должен хорошо знать свой станок, его возможности и особенности работы, знать и уметь выбирать для обработки необходимые режущие инструменты, режимы резания, необходимые приспособления, возможные технологические приемы обработки заготовок.
Все это требует от него высоких профессиональных знаний и большого опыта работы, что достигается за счет длительной работы на станке.
Особенно эффективно универсальные станки с ручным управлением получали применение в мелкосерийном и индивидуальном производствах, где необходимо изготавливать небольшие партии или даже единичные детали.
Постоянное присутствие у станка высокопрофессионального оператора хорошо знающего его конструкцию и технологические возможности, его реальное состояние, позволяет следить за процессом обработки, своевременно выявлять и устранять возможные отклонения и погрешности в обработке, вовремя менять износившийся режущий инструмент и др. Часто для изготовления ряда деталей оператору не нужно разрабатывать технологическую карту с указанием последовательности обработки, режимов резания, необходимых режущих инструментов и приспособлений. Благодаря своему опыту и знаниям он эти вопросы может решить сам.
Главные недостатки управления станком вручную:
а) низкая производительность, в том числе за счет невозможности управлять одновременно несколькими рабочими органами станка (когда оператору не хватает для этого двух рук). Снижение производительности из-за усталости оператора (особенно в конце смены), наличие перерывов в его работе (обоснованных и не обоснованных);
б) нестабильное качество обработки заготовок в течение рабочей смены (ухудшение внимания оператора из-за усталости);
в) иногда недостаточная профессиональная подготовка оператора, что влияет на производительность и качество обработки заготовок;
г) увеличивающаяся с каждым годом нехватка необходимой высокопрофессиональной рабочей силы и ее высокая стоимость.
д) непрестижность данной работы и значительные физические нагрузки.
Поэтому, сразу после появления универсальных станков встал вопрос о частичной или полной автоматизации их управления. При этом необходимо было решать две основные проблемы: а) повышение производительности их работы, что в первую очередь требовалось для массового и крупносерийного производства; б) сохранение при этом высокой мобильности, что особенно характерно для среднесерийного, мелкосерийного и индивидуального производства.
При автоматическом управлении все указанные выше функции (станок-автомат) или их большая часть (станок-полуавтомат) должны выполняться системой программного управления (ПУ) (рис. 4.2.)
Ее задачами при этом являются:
- получение информации о цели управления;
- анализ этой информации и выработка порядка управления;
- выполнение принятого порядка управления.
Отсюда систему ПУ можно определить как комплекс устройств и средств связи, обеспечивающих точное и согласованное во времени взаимодействие рабочих и вспомогательных исполнительных механизмов в соответствии с управляющей программой (УП), разработанной на основе принятой технологической операции или технологического процесса обработки.
В любом металлорежущем станке с автоматическим управлением по назначению, характеристикам и принципам работы, а, значит, и по управлению можно выделить следующие группы его исполнительных механизмов:
а) формообразующие механизмы-рабочие органы станка, связанные с формообразованием детали и с процессами позиционирования. Они перемещают заготовку или режущий инструмент по заданным координатам во время обработки или перед обработкой;
б) манипулирующие механизмы - предназначены для выполнения постоянных команд, связанных с автоматическим циклом работы станка. Они изменяют режимы резания, направления и скорость перемещения рабочих органов, производят смену режущих инструментов, заготовок, охлаждение инструмента и др. Такие устройства имеют неизменную (стационарную) систему своего управления, однако, момент ввода в действие и последовательность их работы могут быть различными. Это определяется программой управления цикловой автоматикой;
в) вспомогательные ( исполнительные) механизмы- обслуживают процесс обработки: уборка стружки, смазка, работа гидросхемы и др.
Основы для разработки управляющей программы 2 (см. рис. 4.2.) в виде технологической (или программной) карты обработки являются чертежи детали 1, а также справочные материалы по имеющимся станкам, режущим инструментам, приспособлениям, режимам обработки.
Далее (если необходимо) проектируется программоносители 3 (их чертежи, схемы расстановки упоров) и производится изготовления самих программоносителей 4, несущих информацию, которая поступает в систему ПУ 5 для управления станком 7. На станок подается заготовка 6 (М-материал и Э-энергия),а снимается готовая деталь 10. В процессе обработки заготовок выделяется тепло 9 и образуется стружка 8.
Можно дать следующие определения:
Управляющая программа(УП)- последовательность команд, обеспечивающая заданное функционирование рабочих органов станка. Она включает: размерную, технологическую и вспомогательную информацию.
Программоноситель- элемент или комплекс элементов, несущих УП.
Основа управления- циклограмма или план цикла обработки- перечень команд управления.
Тема 5. Инженерная психология и управление металлорежущими станками.
Металлорежущие станки должны принципиально разрабатываться как машины- орудия, продолжающие и увеличивающие возможности человека обеспечивающими наиболее удобную позу и минимальные затраты живой энергии в процессе управления станком. Если же оператор вынужден приспосабливаться к управляемому станку, имеющему неудачно организованную зону управления, то это вызовет его повышенную утомляемость, снижение производительности, аварийные ситуации и травматизм.
Применяя теорию информации к описанию системы «человек- станок»[7], считают, что между оператором и управляемым им станком имеется постоянный обмен информацией через два основных потока (рис. 5.1).
Поток информации от управляемого объекта (металлорежущего станка) к управляемому субъекту (оператору), имеющий своей целью известить оператора о выполняемых станком функциях, называют потоком осведомительной информации.
Осмыслив, и путем различных комбинаций с поступившими данными, переработав их, оператор принимает определенное решение, которое затем передается станку.
Эту передачу можно рассматривать как поток командной информации, воспринимая которую, станок отрабатывает определенное действие (движение), что опять воспринимается оператором через осведомительную информацию.
Таким образом, прибегая к теории информации, систему «человек- станок», можно рассматривать как замкнутую систему обмена информацией между основными ее элементами.
Находясь в окружающей производственной среде и функционируя в ней, система «человек- станок» испытывает воздействие помех (или «шумов»).
Обычно цеховые производственные условия существенно не влияют на поток командной информации, поступающей к металлорежущему станку от оператора. В то же время условия окружающей среды, являясь сами по себе носителями самой разнообразной информации, свободно внедряют различные по характеру сигналы в поток осведомительной информации. Эти сигналы (помехи) могут выглядеть как излишняя или недостаточная освещенность в зоне управления, производственный шум, повышенная температура и влажность окружающей среды, запах и т.п.
Кроме помех внешних, создаваемых окружающей производственной средой, в самой системе «человек- станок» могут возникать внутренние помехи. К ним относятся посторонние мысли, возникающие у оператора при работе, поломка инструмента, не позволяющая станку нормально функционировать и т.д. В этой связи особенно важно определить условия оптимальной помехоустойчивости оператора, т.е. способности безошибочно выполнять управляющую функцию с требуемой скоростью (по аналогии с искусственными автоматическими системами и механизмами можно использовать и термин «надежность оператора»).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
