Мещерякова В.Б. 2015 Металлорежущие станки с ЧПУ (849655), страница 22
Текст из файла (страница 22)
СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯПовышение степени автоматизации и расширение функциональных возможностей станков с ЧПУ значительно усложняет ихконструкцию и, как следствие, усложняет их техническое обслуживание, и особенно поиск причин отказов в работе этих станков впроцессе эксплуатации.Если в станках с ручным управлением причин отказов, как правило, мало и они часто известны или легко определяются оператором, то в станках с ЧПУ, включающим в себя взаимодействующиемеханические, гидравлические, пневматические, электрические иэлектронные механизмы, устройства, блоки, причин отказов можетбыть значительно больше и их нахождение требует часто большихзатрат времени и средств.
Вследствие возникающих при этом простоев станка снижается производительность работы этого дорогостоящего оборудования. Указанные проблемы усложняются дополнительно в связи с более интенсивной эксплуатацией станков с ЧПУ,работающих в три смены при минимальном количестве обслуживающего персонала. Обработка заготовок, благодаря применению современных режущих инструментов, проводится на более высокихрежимах резания, чем раньше, что увеличивает нагрузки на различные механизмы и устройства станка с ЧПУ.Как показала практика, причины целого ряда отказов могут бытьочень несущественными, легко и быстро устранимыми, но время ихпоиска часто на порядок больше, чем время для их устранения, дажедля высококвалифицированного наладчика или оператора. Поэтомувсе более широкое применение получают системы технического диагностирования.Под техническим диагностированием (ТД) в соответствии с ГОСТ20911–75 понимают определение технического состояния объектадиагностирования (станка, его отдельных узлов и механизмов, системы управления, ее отдельных блоков и элементов и др.) с определенной точностью.
Его результатом является заключение о техническом состоянии данного объекта с указанием, при необходимости,места, вида и причины дефекта. Необходимо отметить, что систематехнического диагностирования только находит неисправности, ноне устраняет их.Применение систем технического диагностирования (ТД) позволяет значительно сократить простои станка с ЧПУ благодаря оперативной выдаче информации о месте и характере дефекта, а также129дает возможность прогнозировать состояние отдельных элементовстанка с ЧПУ, режущих инструментов, оценивать погрешность обрабатываемых заготовок и своевременно выдавать информацию дляпроведения технического обслуживании и ремонта.При разработке системы технического диагностирования необходимо в первую очередь охватывать те неисправности, которые приводят к наибольшим простоям и наибольшим затратам на устранениеих последствий.При поиске неисправностей различают тестовое диагностирование и функциональное диагностирование.
В первом случае на станокс ЧПУ подаются тестовые воздействия (чаще всего на устройствоЧПУ). Во втором случае диагностирование осуществляется во времяфункционирования станка с ЧПУ и на него поступают только рабочие воздействия. При необходимости могут использоваться оба видадиагностирования.Для получения диагностической информации проводят измерение следующих величин: вибраций, акустических колебаний, деформаций и усилий, производительности, длительности циклов обработки, температуры нагрева, износа режущего инструмента и др.В экспериментальном научно-исследовательском институте металлорежущих станков (ЭНИМС) были разработаны рекомендациипо реализации систем технического диагностирования станков сЧПУ в виде пяти подсистем (рис. 4.12):• контроль готовности станка и системы ЧПУ к работе;• оперативное цикловое диагностирование;• оперативное узловое диагностирование;• специальное диагностирование;• диагностирование по результатам обработки заготовок.При контроле готовности станка с ЧПУ к работе (1 на рис.
4.12)используют такие средства контроля, как конечные выключатели,реле, ИП давления и др. Проверяется наличие и правильность зажима заготовки на станке, наличие режущего инструмента в магазине, требуемая величина давления в гидросистеме, наличие и объемСОЖ, наличие необходимого объема масла в баке и др.При оперативном цикловом диагностировании (2 на рис.
4.12) используются конечные выключатели, реле, ИП систем обратной связи.Контролируется фактическая длительность суммарного временицикла и его элементов (поворот руки, поворот стола и др.). Проводится анализ отличия времени — заданного и фактического и даетсяпрогноз на необходимость регулирования или ремонта механизма.Оперативное узловое диагностирование (3 на рис. 4.12) предусматривает проверку приводов главного движения и подач, электроавтоматики станка, блоков УЧПУ и др.
Результаты выводятся на экрандисплея УЧПУ.130Рис. 4.12. Структурная схема информационных связей системы техническогодиагностирования станков с ЧПУСпециальное диагностирование (5 на рис. 4.12) проводится редко спроверкой параметров геометрической и кинематической точности,наличия зазоров, упругих деформаций, износа направляющих и др.Для этого применяется специальная аппаратура с записью и обработкой данных на ЭВМ. По результатам измерений проводится анализ состояния станка с ЧПУ, сравнение с нормативными требованиями. На основе этого оценивается и прогнозируется техническоесостояние станка с ЧПУ, необходимость его ремонта.Диагностирование может проводиться также по результатам измерения обрабатываемой заготовки (4 на рис.
4.12), а также измерением готовой детали на контрольно-измерительной машине (КИМ).По каналам 6 и 7 информация из ЭВМ поступает соответственнов систему учета хода производства и в систему подготовки УП.Как было показано, задачи технического диагностирования могутбыть различными, поэтому различаются частота и моменты времени,когда получают данные различных измерений.Диагностирование может проводиться непрерывно в процессевсего времени работы станка с ЧПУ и обработки заготовок, напри131мер контролируется температура в шкафу УЧПУ или температурамасла в гидросистеме станка и др.Ряд параметров, например система централизованного смазывания, контроль зажима каждой заготовки и точность изготовлениякаждого изделия и др., должны контролироваться периодически, нос большой частотой.
Часть контрольных операций проводится сменьшей частотой, например один раз в смену или после каждойизготовленной партии деталей. Такие параметры станка, как точность, жесткость и др., должны контролироваться через длительныепромежутки времени с очень малой частотой, поскольку эти параметры изменяются очень медленно и для их измерения требуютсязначительные затраты времени и средств.
В отдельных случаях диагностирование может проводиться оператором в зависимости отконкретных требований и условий.В настоящее время наиболее передовые фирмы — изготовителистанков с ЧПУ предлагают новый вид сервиса, который получил название «телефонная диагностика». Ее принцип состоит в том, чтодиагностирование проводится на предприятии — изготовителестанка с ЧПУ. Естественно, что предприятие, эксплуатирующеестанки с ЧПУ, может находиться в другом городе или даже в другойстране. Связь между этими предприятиями осуществляется по телефону.
В случае возникновения у потребителя проблемы с диагностированием отказа станка он обращается к фирме-изготовителю и потелефону перекачивает информацию со своего компьютера в компьютер фирмы-изготовителя. Последняя имеет мощную диагностическую систему, которая не только обслуживает потребителей, но ив основном работает по совершенствованию выпускаемого оборудования, а также по доводке опытных образцов новых станков с ЧПУ.Фирма-изготовитель также имеет в своем распоряжении обширныйпакет диагностических программ, базу данных и пакет расчетныхмоделей. Переданная по телефону информация в виде протоколаизмерений поступает в базу данных и служит исходной информациейдля реализации расчетных моделей. Выполнение расчетов и анализинформации, имеющейся в базе данных, позволяют определить причину дефекта.Контроль и диагностика систем числового программного управления в основном проводятся с помощью контрольных тестов, которые служат для выявления ошибок программ и неисправностей всистеме ЧПУ.
Основу тестовой диагностики устройства с ЧПУ составляет набор программных модулей, каждый из которых обеспечивает контроль работоспособности и локализацию места неисправности определенного блока устройства ЧПУ.Станки с ЧПУ содержат две разнородные взаимодействующиесистемы: электронную систему ЧПУ, механические рабочие органы132и вспомогательные механизмы. Для последних характерны параметрические отказы, когда происходит постепенное ухудшение их параметров. В этом случае перед системами технического диагностирования ставятся не только задачи распознавания и установлениявида и места дефекта, но и задача прогнозирования состояния узловстанка с возможным учетом ухудшения параметров в процессе дальнейшей работы. Сложность задач технического диагностированиястанка заключается также и в необходимости их решения в эксплуатационных условиях при ограниченном объеме контролирующейаппаратуры.Контроль и диагностирование режущего инструмента являетсяважной задачей при работе станков с ЧПУ, учитывая относительнонебольшую стойкость инструментов (40–60 мин), недопущение егокритического износа и поломки.Первой задачей является контроль возможной поломки осевогорежущего инструмента для предотвращения получения бракованныхдеталей и возможной поломки узлов станка.
Данный контроль основан на контактном ощупывании инструмента после обработки различными способами.Второй важной задачей является контроль и диагностированиеинструмента с целью своевременного определения его максимальнодопустимого износа, недопущения его поломки с последующей заменой его дублирующим инструментом, установленным в револьверной головке или в магазине. Система технического диагностирования может также выдавать сигнал оператору для замены износившегося инструмента вручную.Применяются два способа диагностирования режущего инструмента:1) пассивный, когда просто учитывается время работы инструмента специальным счетчиком;2) активный, когда постоянно измеряется крутящий момент илисила резания и по их значениям определяется степень износа режущего инструмента.При первом способе, зная время стойкости инструмента, его устанавливают на счетчике.
По истечении этого времени инструментзаменяется.Недостатком данного способа является то, что неизвестно точноевремя стойкости инструмента. Поэтому его могут заменить раньшевремени (недоиспользуют его возможности) или, наоборот, слишкомпоздно, когда наступит его критический износ или вообще поломка.При втором способе износ режущего инструмента и время егозамены определяются косвенно через измерение крутящего моментаили осевой силы на шпинделе станка. Аналогично может определяться осевая сила на ходовом винте.133На токарных станках с ЧПУ может определяться сила, действующая на резец и на револьверную головку, установленную на измерительной плите.
Недостатком этих способов является косвенныйспособ определения износа инструмента, что может приводить копределенным погрешностям.4.6. АДАПТИВНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯПри обработке заготовок на станках с ЧПУ уровень оптимальности принятых режимов резания зависит от того, насколько точноначальная информация характеризует действительные условия протекания процесса 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 вовремени случайным образом по следующим причинам:• непрерывно изменяются режущие свойства инструментов, которые невозможно точно определить в данный момент;• неопределенные 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,в отличие от систем ЧПУ, обеспечивают автоматическое приспособление процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки по определенным критериям.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
