Технология изготовления деталей на оборудовании с чпу

Особенности программно-управляемого оборудования

Современное отечественное машиностроение характе-ризуется многонаменклатурностью и мелкосерийностью производства, частой сменяемостью изделий, а в процессе их изготовления частым изменением параметров конструктивных элементов деталей и сборочных единиц. Все это затрудняет применение специализированного и специального автоматизированного высокопроизводительного оборудования. Поэтому большое число технологических процессов, среди которых важное место занимают процессы механической обработки, выполняются на универсальном оборудовании с ручным управлением высококвалифицированными рабочими. Такие процессы по-прежнему остаются наиболее сложными и трудоемкими.

Наиболее перспективным направлением решения проблемы автоматизации ТПП является создание и широкое использование интеллектуального программно-управляемого технологического оборудования на базе станков с числовым программным управлением. В отличие от станков-автоматов, работающих по программе, задаваемой кулачками или копирами, станки с ЧПУ работают по управляющей программе (УП), заданной символически в виде кодов на специальных программоносителях. Отсюда и название – числовое программное управление.

Использование программного устройства, работающего по программе, записанной на программоноситель, позволяет перевести работу станка на автоматический цикл и, одновременно с этим, за счет сокращения времени переналадки, сводящейся к замене одного программоносителя другим, сохраняет широкую универсальность такого технологического оборудования. Сочетание гибкости универсального оборудования с автоматизацией процесса обработки и придает программно-управляемому оборудованию новое, качественное отличие от традиционных методов автоматизации.

По сравнению с другими типами оборудования станки с ЧПУ обладают следующими преимуществами:

• не используют физических носителей программы, износ или точность изготовления (регулировки) которых влияют на точность выполнения размеров, таких, как кулачки, толкатели, копиры и т.п.;

• точность обработки на оборудовании с ЧПУ зависит не от параметров программоносителя, а от точности позиционирования (цены одного импульса и общего числа импульсов, поступающих в систему управления);

• небольшое время переналадки при переходе на обработку новой детали (вызов (замену) УП заключается в наборе на пульте другого кода или в замене программоносителя);

• возможна комплексная автоматизация технологического процесса со всеми вспомогательными переходами, причем даже более сложного, чем процесса, выполняемого на обычном оборудовании;

• подготовка управляющих программ осуществляется в сфере инженерного труда, что имеет большое социальное значение;

• обеспечивается значительное сокращение сроков подготовки производства при переходе к изготовлению новых изделий благодаря возможности заблаговременной подготовки управляющих программ.

Эти преимущества достигаются, главным образом, благодаря принадлежащей технологическому оборудованию системе программного управления. Различают системы циклового, позиционного, непрерывного (контурного) и комбинированного программного управления.

Системы циклового управления обеспечивают с помощью наборных полей или штекерных соединителей программирование только цикла и режима обработки, а величины перемещений рабочих органов определяются расположением специальных упоров, управляющих путевыми микровыключателями приводов подач.

Системы позиционного управления позволяют программировать перемещения рабочих органов технологического оборудования в какой-либо системе координат (прямолинейной, полярной, цилиндрической или сферической). В этом случае система программного управления управляет лишь конечным положением инструмента, указанным в программе, тогда как перемещение рабочих органов вдоль каждой координаты может происходить независимо и не управляться во времени. Обычно такие системы ПУ применяются для автоматизации вспомогательных перемещений по установке исполнительных органов оборудования в рабочую позицию, в сочетании с управлением собственно процесса обработки вручную либо с помощью цикловой автоматики или систем циклового ПУ.

Системы непрерывного управления допускают программирование сложной контурной обработки, когда два и более рабочих органа технологического оборудования перемещаются синхронно под воздействием команд управляющей программы. В этом случае управление рабочими органами станка осуществляется непрерывно.

Для реализации ПУ того или иного типа технологическое оборудование должно обладать соответствующими конструктивными особенностями. Для того чтобы можно было ориентироваться в этих особенностях, приобретая технологическое оборудование, для каждого вида ПУ введена специальная система обозначений. Шифры моделей отечественного технологического оборудования с цикловыми системами ПУ оканчиваются индексом Ф1, с позиционными системами – индексом Ф2, с контурным – Ф3, с комбинированными – Ф4.

Применение на технологическом оборудовании ПУ обуславливают использование индивидуальных приводов для перемещения вдоль каждой программно-управляемой координаты рабочих органов, не связанных механически с приводом главного движения. Функцию синхронизации работы исполнительных органов технологического оборудования берет на себя система ПУ.

Другие отличительные особенности технологического программно-управляемого оборудования:

• применение в исполнительных механизмах приводов координатных перемещений вместо винтовых пар скольжения беззазорных винтовых пар качения;

• направляющие качения вместо направляющих скольжения;

• наклонные или вертикальные направляющие у станин вместо горизонтальных, что облегчает сход стружки с обрабатываемой детали и позволяет автоматизиро-вать удаление ее из зоны обработки;

• плавное изменение числа оборотов у приводов главного движения, что позволяет осуществлять токарную обработку торцов с постоянной скоростью резания;

• хранение, поиск и замена рабочего инструмента по командам системы управления;

• определение точного пространственного положения изделия в приспособлении и компенсация погрешности его установки на станке с помощью специальных электронных щупов;

• повышение надежности и точности технологических решений за счет контроля максимально допустимого крутящего момента и усилий резания, указанных в программе, специальными датчиками;

• контроль за состоянием режущей кромки инструмента и коррекция траектории обработки на длину и радиус инструмента в зависимости от его износа;

• применение специальных программно-управляемых устройств (столов, кантователей, спутников), позволяющих одновременно с обработкой по программе одной детали производить установку, закрепление заготовки или контроль другой обработанной ранее детали;

• возможность коррекции (до 100 %) указанных в УП режимов обработки (скорость резания и подача);

• возможность предварительного без включения станка моделирования производственного процесса с его визуализацией на экране монитора;

• встроенные системы диагностики жизненно важных систем, устройств и узлов оборудования (гидро-, пневмо-, электросистем, устройств зажима инструмента и заготовки, подшипниковых узлов, направляющих качения и т.д.), превращающих данное оборудование в интеллектуальную производственную систему.

Применение оборудование с ЧПУ в составе КИП позволяет повысить производительность труда в машиностроении в среднем на 50%.