20-11-2020-Лекции_1_2 (Лекция Иванов В.А.)

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХСТАНКОВ И КОМПЛЕКСОВ11. ВведениеМашиностроение – это основа научно-технического прогресса вразличных отраслях экономики. Совершенствование и развитиемашиностроения связано с развитием станкостроения, посколькуметаллорежущие станки вместе с другими видами технологическихмашинобеспечиваютизготовлениелюбыхновыхвидовоборудования.Выпускают станки особо высокой точности, обеспечивающиеотклонения в долях микрометров, тяжёлые станки для обработкикрупных деталей размерами в несколько десятков метров, станкидля физико-химических методов обработки, станки-автоматы дляконтурной программной обработки очень сложных по форме деталейи др.Особое развитие получило ЧПУ станками.

Микропроцессорныеустройства управления превращают станок в станочный модуль,сочетающий гибкость и универсальность с высоким уровнемавтоматизации. Станочный модуль способен обеспечиватьобработку широкой номенклатуры в автоматическом режиме наоснове малолюдной или безлюдной технологии.2Современное станочное оборудование - это база для развитиягибкогоавтоматизированногопроизводства,повышающегопроизводительность труда в условиях средне- и мелкосерийногопроизводства.Использование гибких производственных систем (ГПС), состоящихиз станков, манипуляторов, средств контроля, объединённых подуправлением от ЭВМ, позволяет и в многономенклатурномкрупносерийном производстве стимулировать научно-техническийпрогресс, быстро и с минимальными затратами переходить к новымобразцам продукции.

Переход от использования станков кмашинным системам в виде ГПС технологического оборудованияпомимо повышения производительности труда совершенноизменяют весь характер машиностроительного производства.Создаются условия для перехода к производству при наивысшейстепени автоматизации.Совершенствование современных станков идет в направленииповышения скоростей рабочих и вспомогательных движений приповышении мощности привода главного движения. Исключительноезначение имеет повышение надёжности станков за счётоборудования их средствами контроля и измерения, а также3системами диагностирования.Повышение скоростей рабочих и вспомогательных движений связанос совершенствованием приводов станка, шпиндельных узлов,тяговых устройств и направляющих прямолинейного движения.Применениекомпозиционныхматериаловдлярежущихинструментов позволяет применять скорости резания до ??? м/мин, аскорость подачи довести до 30-50 м/мин.

Дальнейшее повышениескоростей потребует поиска новых конструкций, использующих иныефизические принципы работы ответственных станочных узлов.Применение станочных модулей возможно только при полнойавтоматизациивсехвспомогательныхоперацийзасчётиспользования манипуляторов и промышленных роботов.

Этоотносится к операциям по смене заготовок, режущих инструментов,технологической оснастки, к операциям измерения заготовки иинструмента, к операциям удаления стружки из рабочей зоны станка.Оснащение станков автоматизированного производства различнымиконтрольно-измерительными устройствами – это необходимоеусловие их надёжной работы. В современных станках используюточень точные средства измерения для сбора информации осостоянии станка и инструмента (лазерные интерферометры).4Задача заключается в том, чтобы в результате совершенствованиятехнологииобработки,созданияновыхстанковсмикропроцессорным управлением, станочных модулей для ГПСобеспечитьтехническоепереоснащениевсехотраслеймашиностроения и на этой основе обеспечит повышениепроизводительности труда.Для успешной деятельности инженеры станкостроители должныбыть фундаментально подготовлены в области математики,физики, вычислительной техники, иметь фундаментальные знанияи навыки по общим инженерным дисциплинам.

Необходимопредставлятьобщиеважнейшиесвойстваикачества,определяющиетехнологическийуровеньметаллорежущихстанков, для того, чтобы создавать лучшие образцы и новыемодели станков. В обозримом будущем потребуется созданиеновых моделей станков, станочных модулей и ГПС, поэтомуинженеры-станкостроителидолжнывладетьосновамиконструирования станков и их узлов. Для применениявычислительной техники при конструировании необходимо знатьсодержание процесса проектирования станочного оборудования,владеть методами его моделирования и оптимизации.5Лекция 2.2.1 Основные определенияМеталлообрабатывающий станок – машина для размернойобработки заготовок в основном путём снятия стружки.

Кромеметаллических заготовок на станках обрабатывают также деталииз других материалов. К станкам относят и ТО, использующееэлектрофизические и электрохимические методы обработки,электронный или лазерный луч, поверхностное пластическоедеформирование и другие виды обработки.Кроме основной операции, связанной с изменением формы иразмеров заготовки, на станке выполняются вспомогательныеоперации для зажима и смены заготовок, их измерения, сменырежущего инструмента, контроля его состояния и состояния всегостанка.Станок состоит из нескольких важнейших узлов.6Главный привод (1) станка сообщаетдвижение инструменту или заготовке дляосуществленияпроцессарезаниясзаданнойскоростью.Убольшинствастанковглавныйприводсообщаетвращательное движение шпинделю, вкотором закреплён режущий инструментили заготовка.Привод подачи (3) необходим для перемещения инструментаотносительно заготовки (или наоборот) для формированияобрабатываемой поверхности.

У большинства станков приводподачи сообщает узлу станка прямолинейное движение.Сочетанием нескольких прямолинейных и вращательныхдвиженийможнореализоватьлюбуюпространственнуютраекторию.7Привод позиционирования необходим для перемещения того илииного узла станка из некоторой исходной позиции в другуюзаданную позицию, например, при последовательной обработкенескольких отверстий или нескольких параллельных плоскостейна одной и той же заготовке. Во многих современных станках сЧПУ функции приводов подачи и позиционирования выполняетодин общий привод.Несущая система (2) станка состоит из набора соединённыхмежду собой базовых деталей.

Соединения могут бытьнеподвижные (стыки) или подвижные (направляющие). Несущаясистема обеспечивает правильное взаимное расположениережущего инструмента и заготовки под воздействием силовых итемпературных нагрузок.Манипулирующие устройства необходимы для автоматизациивспомогательных движений в станке, для зажима и сменызаготовок, смены режущих инструментов, удаления стружки и т.п.Современныймногооперационныйстанокимеетнаборманипуляторов транспортёров, поворотных устройств, а внекоторых случаях обслуживается универсальным манипулятором8с программным управлением (промышленный робот).Контрольные и измерительные устройства необходимы дляавтоматизации и наблюдения за правильностью работы станка.Они контролируют состояние наиболее ответственных узловстанка, работоспособность режущего инструмента, измеряютзаготовки и изделие.

При высоком уровне автоматизациирезультаты контроля и измерения поступают в управляющееустройство, а оттуда в виде управляющих сигналов корректируютположение узлов станка.Устройство управления (УУ) может быть с ручным обслуживаниемоператором, с механической системой управления или с ЧПУ. Внастоящеевремяпроисходитширокоевнедрениемикропроцессорных устройств ЧПУ для управления всеми видамистаночного оборудования.В общем виде структуру системы «станок с ЧПУ - процессобработки» можно представить в виде трех блоков со своимизадачами:• управляющая программа (УП);• устройство ЧПУ (УЧПУ);• станок (объект управления).9УП - это совокупность команд на языке программированиясоответствующая заданному алгоритму функционирования станкапо обработке конкретной заготовки. УП содержит два видаинформации–геометрическуюитехнологическую.Геометрическая информация содержит координаты опорных точектраекториидвиженияинструмента,атехнологическаяинформация - данные о скорости, подаче, номере режущегоинструмента и т.д.УЧПУ - это устройство задающее управляющее воздействие наисполнительные органы станка в соответствии с УП иинформацией о состоянии управляемого объекта.Объект управления - станок вместе с процессом обработки(процессом резания).В общем виде структуру САУ механической обработкой на станкахс ЧПУ можно представить состоящей из объекта управления иустройства управления, связанных между собой каналами прямойи обратной связи (рис.