Лекция 11 (2 часа) Тема: автоматизация технологических операций механической обработки заготовок деталей

Вопросы:

1. Автоматизация рабочего цикла металлорежущих станков.

2. Станки с ЧПУ.

3. Использование промышленных роботов и автооператоров.

Вопрос 1. Автоматизация рабочего цикла металлорежущих станков.

При выполнении любой технологической операции продолжительность цикла [1]

T = t_p + t_x, (1.1)

где t_p – время, затрачиваемое непосредственно на обработку заготовки детали, то есть время формообразования;

t_x – время, затрачиваемое на холостые перемещения (подача, установка и снятие инструмента и заготовки, включение в работу отдельных механизмов, ускоренный подвод и отвод инструмента, измерение поверхностей деталей и т.п.), не совмещенные во времени с обработкой, т.е. цикловые потери времени.

Штучная (цикловая) производительность характеризуется величиной, обратной затратам времени на обработку одной детали,

(1.2)

Если технологическая операция выполняется рабочим органом станка непрерывно, то есть отсутствуют вспомогательные перемещения (t_x =0), не совмещенные во времени с обработкой, штучная производительность равна технологической Q_T:

(1.3)

Технологическая производительность не учитывает потерь на холостые перемещения и характеризует уровень совершенства технологического способа изготовления детали.

Используя (1.1), (1.2) и (1.3), получим зависимость штучной производительности от технологической

(1.4)

Отсюда следует, что использование прогрессивной технологии (новых инструментов, современных способов обработки, высоких режимов и т.п.) не может быть высокоэффективным без сокращения цикловых потерь времени, основной составляющей которых являются холостые перемещения исполнительных органов станка. Самое действенное средство сокращения времени холостых перемещений – это автоматизация полного цикла работы станка и технологического процесса в целом.

Н

епрерывное повышение уровня автоматизации металлообрабатывающего оборудования является объективной закономерностью его развития. Эта закономерность иллюстрируется графиком (рис.1.1) зависимости штучной производительности от технологической при различных величинах t_x [1].

Рис.1.1. График зависимости штучной производительности (Qшт) от технологической (Qт) для металлообрабатывающего оборудования:

1-4 – с различным уровнем автоматизации; 1`-3` – рациональные пределы повышения технологической производительности при соответствующих значениях времени холостых перемещений (t_x); 5 – величина предельной производительности станка при заданном значении t_x

Вопрос 2. Станки с чпу.

Рабочий цикл станка с ЧПУ осуществляется автоматически от управляющей программы. Управляющая программа - это совокупность команд на языке программирования, соответствующая заданному алгоритму функционирования станка при обработке конкретной заготовки. Управляющая программа содержит как геометрическую, так и технологическую информацию. В качестве программоносителя на смену магнитным лентам и перфолентам пришли гибкие магнитные диски (дискеты), постоянные запоминающие устройства.

На рис. 1.7 приведена последовательность прохождения информации от чертежа к заготовке при формировании поверхностей детали на станках с ЧПУ. На основе чертежа детали и технологического процесса ее изготовления разрабатывают управляющую программу, которая содержит в виде чисел в определенной последовательности данные о геометрии поверхности детали и технологии обработки ее заготовки. При записи этих чисел используют адресную систему команд, суть которой состоит в том. что каждому числу предшествует определенная буква латинского алфавита в зависимости от того. что обозначает данное число.

Управляющая программа с помощью специальных устройств вводится в систему ЧПУ. Система ЧПУ состоит из двух основных частей: устройства ЧПУ и привода исполнительных органов.

Устройство ЧПУ выполняется, как правило, в виде отдельного узла, а блоки привода встраиваются в шкаф электрооборудования станка, а также устанавливаются на самом станке.

Функции, выполняемые устройством ЧПУ, разделяются на основные (выполнение необходимых расчетов, управление приводами подач станка и вспомогательными механизмами в соответствии с заданной программой) и дополнительные (коррекция положения режущего инструмента, цифровая индикация и т.п.).

Вид системы ЧПУ в обозначении модели станка указывается индексами:

Ф2 - станки с позиционными или прямоугольными системами ЧПУ, в которых осуществляется перемещение от точки к точке без задания траектории этого перемещения:

ФЗ - станки с контурными системами ЧПУ, в которых осуществляется управление всеми траекториями перемещения рабочих органов, т.е. задаются не только начальная и конечная точки, но и закон перемещения (траектория и режим ее прохождения исполнительным органом);

Ф4 - станки с универсальными системами ЧПУ для позиционно-контурной обработки (используются на многооперационных станках типа «обрабатывающий центр»).

Структура УП

Управляющая программа имеет жесткую структуру. Все команды управления объединяются в кадры (предложения), состоящие из одной или более команд. Кадр завершается символом перевода строки (ПС/LF) и имеет номер, за исключением первого кадра программы и комментариев. Первый кадр содержит только один символ «%». Завершается программа командой M02 или M30. Комментарии к программе размещаются в круглых скобках, занимая отдельный кадр.

Каждый кадр состоит из слов. Каждое слово состоит из адресной и числовой частей (G02, M02, Z100 и т.п.).