pronikov_a_s_1994_t_1 (830969), страница 107
Текст из файла (страница 107)
Специализированные САП предназначены для автоматического программировании только для станков определенной модели, принадлежащих к одному типоразмеру и оснащенных одной и той же системой ЧПУ. Универсальные САП состоят из двух основ, ных частей, связанных между собой промежуточным языком С11.ВАТА, разработанным Международным комитетом стандартов ИСО: ~, процессора, выполняющего преобразование ' исходной программы обработки изделия на языке технологического программирования в промежуточную программу, общую для всех станков данной группы; набора постпроцессоров, каждый из которых ориентирован на конкретный тип станка с ЧПУ и переводит промежуточную программу в управляющую, закодированную на соответствующем машинном языке.
В России и за рубежом разработано значительное число САП, построенных на основе малых и больших ЭВМ. Описание наиболее широко применяемых САП приведено в работах 13~ и 141. Диалоговый метод программирования может реализоваться на всех современных программируемых (микропроцессорных) УЧПУ. Этот метод рекомендуется применять при подготовке УП для изготовления простых деталей. При диалоговом методе программирования на экране дисплея УЧПУ высвечивается последовательность вопросов, на которые должен ответить оператор путем нажатия соответствующих буквенных или цифровых клавиш. При другом варианте эти вопросы могут задаваться в виде перечня, из которого надо выбрать желаемый вариант.
Для контроля УП на ряде УЧПУ предусмотрено вычерчивание на дисплее контура детали и траектории движения режущего инструмента (например, в УЧПУ «Электроника НЦ 80-31»). Более подробно характеристика указанных этапов подготовки УП с конкретными примерами их выполнения приведена в работах 13, 4~. 15.4. Адаптивные системы управления При обработке заготовок на станках с ЧПУ уровень оптимальности принятых режимов резания зависит от того, насколько точно начальная информация характеризует действительные условия протекания обработки и насколько изменяются исходные параметры, принятые при расчете и составлении УП (припуск, твердость обрабатываемого материала, жесткость технологической системы и др,).
В действительности условия процесса обработки изменяются во времени случайным образом по следующим причинам: непрерывно изменяются режущие свойства инструментов, которые невозможно точно определить в данный момент времени; неопределенны свойства всей технологической системы (упругие и температурные деформации, вибрации); для каждой заготовки из обрабатываемой партии имеется разброс припусков, твердости, структуры металла и др. Адаптивные ~самоприспособляющиеся) системы управления обеспечивают автоматическое приспособление процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки по определенным критериям. Это приспособление осуществляется на основе информации, получаемой системой управления непосредственно в процессе обработки заготовок.
На основе получаемой информации о текущем состоянии обработки системы адаптивного управления, увеличивая или уменьшая толщину снимаемого с заготовки металла путем соответствующего изменения скорости резания и подачи, поддерживает постоянным предельное значение какого-либо заданного параметра обра'ботки (например, силы резания) или в более общем (но и более сложном) случае обеспе- Рис. 15.15. Структурная схема адаптивной системы предельного управления чивает получение оптимальных точности, производительности или себестоимости обработки.
Адаптивные системы управления делят на две группы — системы предельного и оптимального управления. Адаптивные системы предельного управления обеспечивают постоянное значение заданных параметров процесса резания при действии различных возмущений (рис. 15.15). Так, при переменных припуске и твердости Рис. 15.16.
Примеры обработки заготовок и графики изменения подачи 5 в зависимости от длины обрабатываемой поверхности 1: а — с переменной глубиной резания; б — с переменной шириной; в — с переменной твердостью заготовки; г — обработка с учетом износа инструмента; д — обработка заготовки с наличием необрабатываемого участка материала заготовки (возмущение) эта система управления стабилизирует заданное предельное значение силового параметра резания (например, силу резания Р, крутящий момент на шпинделе М„р или мощность резания У), получая от датчика Д сигнал, соответствующий действительному значению этого параметра.
Стабилизация заданного значения силового параметра производится соответствующим увеличением или уменьшением подачи 5 (на величину Л5), скорости резания о (на величину Ло) и получения в результате этого скорректированных значений 5„ и о„, подаваемых на приводы станка. Наибольшее применение получили адаптивные системы предельного управления, в которых регулируемой величиной является только подача 5. Такая система управления может автоматически стабилизировать упругое смещение инструмента при колебании припуска (рис. 15.16, а, б) и твердости заготовки (рис.
15.16, в) регулированием подачи 5 при обработке заготовки на длине 1, учитывать увеличение силы резания при изнашивании режущего инструмента (рис. 15.16, г), выполнять перемещения инструмента на необрабатываемых участках заготовки, осуществлять его подвод и отвод на ускоренном ходу (рис. 15.16, д)„ проводить автоматическое распределение снимаемого с заготовки припуска (упрощается подготовка УП), выполнять контроль стойкости инструмента и при недопустимо большом его износе предотвращать его поломку. Предельные значения параметров, которые задаются данной системе при управлении обработкой, определяют на основе предварительного исследования процесса обработки.
Адаптивные системы оптимального управления (рис. 15.17) при обработке заготовок осуществляют автоматический поиск и автоматически поддерживают такое сочетание скорости резания о и подачи 5, которое обеспечивает экстремальное значение целевой функции Н обработки (точность, производительность или себестоимость обработки) при наличии технических ограничений и действии возмущающих воздействий (колебаний припуска, твердости Возмущения ~к Придод подачи Упрадляющая программа Резание СЧПУ Придод гладного ддижения дидрааии Щр ~'~ Датчики Оптимизатор йик одрадотки показателей Вычислительное устройстдо критерий оптимальности Технические ограничения Рис.
1б.17. Структурная схема адаптивной системы оптимального управления материала заготовки, режущих свойств инструмента и др.). Техническими ограничениями являются максимальные и минимальные значения параметров, допустимые на данном станке: ~шах > ~ш1п > пшп шах > йшп >п)п максимально до-. пустимая глубина резания, уровень вибрации и др. Основой для построения адаптивных систем управления является математическая модель управляемого процесса обработки, аналитически задающая систему технических ограничений области поиска оптимальных режимов резания и выражающая зависимость критерия оптимальности от параметров процесса обработки.
Измеряемыми параметрами, характеризующими процесс обработки, могут быть сила резания, вибрации, температура в зоне резания, крутящий момент на шпинделе, мощность приводного двигателя и др. Наиболее информативным показателем процесса резания является изменение силы реза-, ния, которое обусловлено совместным влиянием изменения припуска на обработку, колебания твердости обрабатываемого материала, затупление режущего инструмента, и др. Адаптивные системы управления особенно эффективно применяют на фрезерных станках при обработке сложных заготовок концевыми фрезами небольшого диаметра, на токарных станках — при обработке заготовок сложными фасонными резцами с поперечным движением подачи, на электроэрозионных станках и др.
Перспективность развития и внедрения систем адаптивного управления в металлообработке обусловливается следующими основными факторами: необходимостью автоматизации мелкосерийного производства, особенностью которого является большая номенклатура изготовляемых деталей и, как следствие этого,— весьма широкий диапазон изменения обрабатываемых материалов, режимов резания, припусков на обработку, твердости материала заготовок и др.; необходимостью обработки заготовок из труднообрабатываемых материалов, по режимам резания которых нет проверенных данных; необходимостью повышения точности изготовления деталей с компенсацией влияния на нее случайных факторов (колебание припуска, твердости и др.); необходимостью ограничения режимов обработки, заданных УП, в том случае, когда превышаются допустимые погрешности обработки заготовки; необходимостью выполнения сложных видов обработки с обеспечением ее требуемого качества, экономичным расходом режущего инструмента, предохранением инструмента от поломок (например, сверление отверстий диаметром до 3 мм в заготовках из жаропрочной стали); упрощением процесса подготовки УП; необходимостью объединения проектирования и обработки с оптимизацией их выполнения и др.
Однако широкое внедрение адаптивных систем управления в металлообработке ограничивается пока большой сложностью и высокой стоимостью этих систем, а также часто еще недостаточной эффективностью их применения, что обусловлено целым рядом причин: недостаточными знаниями математических зависимостей для разработки моделей управляемых процессов резания, особенно при обработке новых материалов; отсутствием во многих случаях необходимых измерительных средств (датчиков требуемых размеров, точности, надежности, быстродействия, помехоустойчивости и др.); неприспособленностью конструкции многих металлорежущих станков и их отдельных механизмов к наиболее рациональному размещению датчиков на станке, недостаточностью быстродействия отдельных механизмов станка и др.
Подробное изложение вопросов проектирования и работы адаптивных систем управления, в том числе для конкретных металлорежущих станков, описание способов и датчиков для измерения необходимых параметров процесса обработки приведено в работах 11, 12). 15.5. Выбор и проектирование систем ЧПУ Выбор и проектирование систем ЧПУ должны осуществляться с учетом специфики выполняемого процесса обработки на станке, конкретных производственных условий, а также достижения проектируемым станком с ЧПУ наилучших показателей по качеству изготовляемых деталей, производительности и себестоимости их изготовления, Основные обобщенные этапы проектирования станков с ЧПУ следующие: разработка технологического процесса изготовления деталей как основы дальнейшего проектирования данного станка с ЧПУ; выбор оптимального варианта построения станка с ЧПУ, его принципиального и компоновочного решения; выбор, расчет и проектирование системы ЧПУ; расчет и проектирование целевых механизмов рабочих и вспомогательных ходов; уточнение ожидаемых технико-экономических показателей проектируемого станка с ЧПУ (производительности, точности, надежности в работе, себестоимости).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
