Кузнецов Ю.Н. Станки с ЧПУ (986783), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Реализация вариантов представлена на рис. 2.7. Применительно к металлорежущим станкам известных конструкций подходят варианты 1 (фасонно-отрезной токарный автомат) и 1Ч (токарно-отрезной станок). Нетрадиционные варианты в 11 (машина сварки трением) и 111(фрезерно-отрезной автомат). Рис.
2.7. Схемы обработки лаулстуиаичатой латали 2.3. Выбор принципиальной схемы станков с ЧПУ Выбор принципиальной схемы автомата или станка; с ЧПУ является важнейшей частью 'процесса разработки технического предложения как основы дальнейшего конструирования механизмов и устройств. Она выбирается, когда уже рассчитаны маршрут и режимы обработки, которые лишь в известной степени могут корректироваться на по-- следующих этапах проектирования. Выбор принципиальной схемы включает: 1) определение направления геометрической оси — главной оси, по отношению к которой коор- динируют н располагают все основные механизмы и блоки; 2) выбор типа станка с ЧПУ, принципа его построения н расчет количества позиций; 3) определение степени автоматизации; 4) выбор типа системы ЧПУ; 5) компоновочные решения с учетом структуры н унификации узлов и блоков 5) проработку кинематической, гидравлической и других схем, систем смазки„ охлаждения и т.
д. Принципиальную схему станка принято изображать графически как комбинированную технологическую, кинематическую, гидро- и пневматическую н др. В однопозиционных (одношпиндельных) станках геометрическая ось совпадает с осью шпинделя для вращающегося инструмента (заготовки), в многопозициоиных станках — с осью поворотного рабочего органа (шпиидельиого барабана, поворотного стола, карусели). Основные критерии выбора геометрической оси:занимаемая плошадгн удобство загрузки и заправки обрабатываемого материала; удобство удаления стружки и других отходов обработки; прочность и жесткость обрабатываемых деталей; возможность унификации конструкций; удобство автоматической смены я закрепления инструмента.
Выбор типов станков с ЧПУ н их количества — это технико-экономическая задача при заданной годовой программе М. При этом выбор осушествляется в следующем порядке: 1. Определяется усредненный рабочий цикл для пре~~- ставительных деталей, мии: т = "Л' (2.5) У где Є— годовой фонд времени при односмениой работе, ч; К, — коэффициент сменности; т) „= 0,7...0,85 — коэффициент использования станка.
2, Предварительно вычерчиваются схемы технологического процесса обработки деталей. 3. Исключаются явно неподходящие варианты по основным критериям. 4. Оставшиеся варианты располагаются по наиболее важному критерию, например по цене, в возрастающий ряд от 1 до и. 5. Последовательно проверяются верианты, обеспечивакхцие требуемую производительность, устанавливаются яг подходящих вариантов. 6.
По всем от 1 до гп вариантам определяется необходимое количество станков. 7. Определяются капиталовложения, себестоимость изделий и срок окупаемости всех вариантов. 8. Принимается окончательное решение по выбору варианта. Выбор системы ЧПУ осуществляется исходя нз количества управляемых координат (координатиых блоков), приводов главного движения, подач, вспомогательных движений, а также стоимости системы и количества обслуживаемых станков. При создании новых станков в кратчайшие сроки важное значение имеет унификация, которая может быть модификационной, размерной, межтиповой и общей (20, б21.
При разработке новой модификации станка необходимо вводить только такие новые детали и узлы, которые обеспечивают повышение качественных характеристик. Смена всех или большинства деталей при переходе от одной модели станка к другой свидетельствует о недостаточной квалификации конструктора. Компоновка станка является важным агапом в его создании и имеет свои последовательные ступени: технологическую компоновку (определение необходимого состава рабочих и установочных движений, числа шпинделей, степени универсальности станка, параллельной или последовательной схемы обработки, числа рабочих нли загрузочных позиций и т.
д.); координатную компоновку, раскрывающую состав и порядок сочетания координатных движений; базовую компоновку, определяющую тип станк» по разновидностям базовых узлов и другим признакам; конструктивное исполнение и некоторые другие особенности. 2А. Особенности проектирования станков с адаптивным управлением На выходные показатели технологической системы станка (производительность, качество и себестоимость) оказывают влияние различные факторы (рис. 2.8, а), связанные с рабочим процессом резания, внешними воздействиями окружающей среды (температура, колебания фундамента и др.), а также с внутренними свойствами системы (прочность, износостойкость, виброустойчивость, сопротивляемости температурным деформациям и др.), снижакицими вредные внешние воздействия. Таким образом, качество технологической системы станка зависит от ее конструкции, размеров, материалов деталей и др.
Между различными факторами имеют место сложные взаимосвязи. Технолааичеотн сиситено стоика а Рис. 2.8. Влияние иа аыходные покааатели обработки детали: а — нействуюжнх факторов н техноаотнческой снстемм станка; б — снам ам ванна н жесткости стенка Для повышения эффективности автоматизированной об-, работки обычно идут по традиционному пути, связанному с повышением жесткости и точности технологической системы. Второй путь — это адаптивное управление теми или иными параметрами, определяющими ходтехнологического процесса и позволяющими даже при низкой жесткости системы получить высокую эффективность обработки по точности и производительности. Сущность адаптивного управления процессом обработ.
ки деталей на станках заключается в поддержании одного или нескольких параметров процесса, определяющих вы-, ходные показатели обработки, на заданном уровне независимо от изменения условий его протекания, например, ' независимо от колебаний припуска н твердости материала, затупления режущего инструмента и др. Для этого станок 60 оснащают различными чувствительными элементами и пре образующими устройствами, с помощью которых контролируют параметры протекания технологического процесса. Станки, имеющие адаптивное управление, называют самонастраивающимися или самоприспосабливаюшимися. В этих станках возможно автоматическое управление следую. шими параметрами процесса: а) упругими перемещениями звеньев; б) траекторией относительного движения обрабатываемой детали и инструмента; в) температурными деформациями звеньев; г) силами, действующими в системе; д) скоростью изнашивания инструмента; е) уровнем вибраций и др.
Проиллюстрируем на примере (рис. 2.8, б) эффективность применения адаптивного управления для повыше. ния точности обработки деталей на станке с низкой жесткостью (6, 32). Е(опустим, обрабатывается деталь на станке с высокой жесткостью системы 1, н силой резания Р. Отжатие уа = = РЕ)'„а при разбросе силы резания ЬР из-за переменного прнпуска ( Ьа колебания упругих отжатий и соответствующего размера детали будут Ь, = ЬРЕ(а, Сила резания Р= Сгг'5"о"К или при Сио"К = А = сонэ( Р = А(к5", (2.6) где г — глубина резания (припуск); 5 — подача. Прн (ем =а — ЬГ СИЛа Ре~и ~ А(е~~и5"а Прн (еах = а + + Ь( сила Р ., = А(е.,5к, поэтому ЬР = Реак Ре!и = А5" ((мах (е~и).
(2.7) При обработке детали на станке с более низкой жесткостью системы /,((а будем иметь у, = Р((, >у„а при разбросе силы ЬР величина Ь, =ЬР~(,) Ь,. Для того чтобы уменьшить Ь, (повыснть точность обработки) и обеспечить Ь~ = Ь,, необходимо уменьшить разброс силы ЬР' ва счет изменения подачи.
Тогда Ь~ = ЬР'ЕЕ, будет равной Ьа = ЬР)(„т, е. ЬР'Е),.='ЬРЕ)и, или ЬР' =ЬРЦ(и. Этого можно достигнуть, зная изменение силы ЬР' и управляя подачей 5 так, чтобы при (ее Р~ 1 = А(е~и5"„, а при и „ к Реах = А(еах5е!и> т. е. ЬР ае А ((еах5йби (ек!и5еах) ° (2.9) Принципы построения станков с адаптивным управлением сводятся к тому, что в обычную систему ЧПУ станка виодится дополнительный блок, управляющий дополнительными параметрами, характеризующими состояниетехнологической системы илн элементов системы управления станка. Дополнительный блок позволяет корректировать программу работы станка таким образом, чтобы исключить илн максимально снизить влияние внешних возмущающих воздействий на работу станка и качество обрабатываемой детали. Это обстоятельство дает возможность автоматически выбирать оптимальный режим обработки для станка, максимально использовать мощность станка, снижать цикловые и внецнкловые потери, упрощать программирование и значительно повышать надежность работы станка с программным управлением.
Самонастраивающиеся, или самоприспосабливающиеся, системы программного управления станков можно разделить на три группы — адаптивные, самоорганизующиеся и самообучающиеся )12, 31). Адаптивные системы управления станков имеют адаптивный блок, содержащий различные вычислительные устройства, позволяющие ему получать дополнительную информацию„необходимую для оптимального управления процессом обработки. Для этого в адаптивный блок поступает информация о состоянии процесса обработки и о возмущениях.
В настоящее время принципы самонастройки получили широкое применение в станках с ЧПУ. Самоорганизующиеся системы управления станков ато системы, в которых структура дискретно или плавно изменяется таким образом, что в изменяющихся внешних условиях и воздействиях эти системы выполняют свои функции наилучшим образом. В процессе работы в этих системах изменяются связи между элементамн(одни ослабевают или ликвидируются, другие усиливаются), изменяются пороги срабатывания различных элементов. Самоорганизующиеся системы управления по своей структуре аналогичны адаптивным системам, но для обеспечения экстремального показателя качества их устройство адаптации изменяет не только параметры управляющего устройства, но и его структуру.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
