Файл: Никитенко В.Д. Подготовка программ для станков с числовым программным управлением.pdf

ющие абсолютные значения координат узловых и проме­ жуточных точек.

Относительный отсчет проводят от предыдущей точки, и в программу заносят разности координат предыдущей и последующей узловых и промежуточных точек, так на­ зываемые «приращения по координатам». Такой метод отсчета применен почти во всех контурных системах ЧПУ.

Очевидно, что в системах с относительным отсчетом, работающих по приращениям, точность измерения в лю­ бой точке зависит от точности определения положения предыдущей точки, а поэтому ошибка измерения может накапливаться.

Существуют системы с плавающим началом отсчета, где перемещения задают абсолютными координатами точек

Координату, работающую не одновременно с остальными, принято называть половиной координаты. Так, систему называют системой с 2,5-координатами, если перемещения по осям X и У могут осуществляться одновременно, а по оси Z лишь при отсутствии перемещения по осям X и Y.

Помимо количества программируемых координат, важ­ ным признаком для программирования является и их характер — линейный или круговой. Различная компо­ новка координат, линейных и круговых, обеспечивает рабочим органам станка сложные составляющие переме­ щения.

Международной организацией по стандартизации (ISO) разработаны рекомендации, определяющие направ­ ление осей на станках с ЧПУ. Рекомендуется правая си­ стема, которую обычно применяют в геометрии и потому используют в языках системы автоматического программи­ рования (рис. 1).

Правая система означает (например, в сверлильном станке) расположение осей согласно рис. 2. При этом поло­ жительная ось проходит из плоскости зажима навстречу направлению подачи рабочего шпинделя.

На рис. 3 показана соответствующая схема для гори­ зонтального расточно-фрезерного станка. На рис. 4 пока­ зано направление оси при токарной обработке. В связи с тем, что сверление также может происходить в направле­ нии оси вращения, здесь выбрано направление + 2 ,

9

которое соответствует такой обработке сверлением. Таким образом, для программирования токарной обработки была

Удачным кажется то, что наряду с осями координат детали приведены и оси координат станка. Указанные в чертеже оси координат даны, исходя из условия непо­ движной детали, к которой

станках перемещается деталь при неподвижном инстру­ менте. В этих случаях оси станка направлены навстречу осям координат детали. Такие оси координат станков обозначают X', У и т. д. (см. рис. 3).

Ю

Системы ЧПУ развивают и совершенствуют, оснащая их дополнительными устройствами. Таким, весьма важ­ ным для производственников устройством является уст­ ройство коррекции радиуса фрезы, которым снабжена система ФС-2.

Устройство позволяет с пульта системы ПУ ввести в программу изменение радиуса фрезы в пределах ±0,5 мм.

Большое разнообразие систем ЧПУ создает трудность при внедрении оборудования и его эксплуатации. В связи с этим наметилась тенденция к унификации систем ПУ, выполняемых на базе сравнительно небольшой номен­ клатуры типовых узлов. Единая универсальная система числового программного управления, разрабатываемая

Программоносителем для унифицированной системы принимается стандартная перфолента с одним способом кодирования.

В последние годы в Советском Союзе и за рубежом ведутся исследования и разработки, связанные с примене­ нием адаптивных систем ЧПУ, которые являются глав­ ным средством повышения точности и производительности процессов обработки.

Адаптивные системы обеспечивают оптимальное зна­ чение принятого критерия (одного или нескольких), позволяют исключить влияние таких систематически дей­ ствующих и не учитываемых в программе факторов, как упругие деформации системы СПИД от массы деталей и действия сил резания, температурные деформации, размерный износ инструмента и т. д. В качестве критериев могут быть приняты следующие параметры: точность обработки, чистота обработанной поверхности, макси­ мально возможный съем металла, максимальная произво­ дительность обработки, минимальная стоимость обра­ ботки. Поскольку эти параметры трудно замерить и опре­ делить количественно, оценивают косвенные параметры: усилия резания, температуру инструмента, возникновение шумов и вибрации и др. Адаптивные системы позволяют снизить трудоемкость технологического процесса и повы­ сить качество деталей. Это одно из развивающихся на­ правлений совершенствования систем ЧПУ.

Другим, не менее актуальным направлением совершен­ ствования ПУ является расширение использования ЭВМ

11

для непосредственного управления станками. Подключение к ЭВМ большого количества станков позволяет сделать регулирование процесса более гибким, мобильным и дешевым. В литературе встречаются сообщения об управ­ лении одной ЭВМ 250 станками (система «Omnicontrol»).

Применение ЭВМ для непосредственного управления комплексом станков обеспечивает ряд преимуществ, среди которых можно назвать исключение необходимости под­ готовки программ на перфолентах и применения средств для записи программ и на магнитную ленту, сокращение времени на программирование и контроль программ, комплексное решение вопросов загрузки станков и орга­ низации их обслуживания и др.

Наибольшее применение системы ЧПУ находят в ме­ таллорежущих станках, число которых на заводах в де­ вятой пятилетке значительно увеличится. Освоен серий­ ный выпуск большого количества фрезерных станков, координатно-сверлильных, электроэрозионных, оснащен­ ных контурными и позиционными системами (см. прило­ жение 1). Станки внедряют на заводах с серийным и мел­ косерийным производством уже не единицами, а группами и участками. Вводят в строй цеха станков с ПУ.

Станки с ПУ целесообразно применять в мелкосерий­ ном и серийном многономенклатурном производстве при обработке точных и сложных деталей, требующих боль­ шого числа операций, например, при обработке корпусных деталей с одной установки с нескольких сторон; при об­ работке деталей типа тел вращения со значительным коли­ чеством переходов, выполняемых различным инструмен­ том; при фрезеровании точных деталей сложного простран­ ственного профиля и др.

Станки с ЧПУ применяют в индивидуальном, мелко­ серийном, серийном и даже массовом производстве, если необходима частая смена изделий.

Эксплуатация станков с ЧПУ позволила выявить и проанализировать положительные стороны и некоторые недостатки этого оборудования по сравнению с другими средствами автоматизации. Основное достоинство станков с ЧПУ—сокращение сроков и стоимости подготовки производства за счет замены длительного и дорогого про­ цесса проектирования, изготовления оснастки и наладки станка процессом подготовки программы. При этом повы­ шается гибкость производства, так как смена программо­ носителя значительно проще и быстрее, чем переналадка

12

станка и смена приспособления. Уменьшается общее количество операций за счет объединения операций. Так, некоторые зарубежные специалисты считают, что производительность станков с ПУ в 4 раза выше, чем ко­ пировальных.

Системы ЧПУ контролируют не только размеры де­ тали, но и параметры процесса резания, в связи с чем появляется возможность работы с использованием расчет­ ных, а при наличии адаптивных систем — оптимальных режимов резания. При автоматизации управления пере­ мещением исполнительных органов станка ликвидируются разметочные операции, а повышение точности обработки приводит к сокращению трудоемкости слесарно-подго- ночных операций. Все это приводит к снижению общей трудоемкости изготовления деталей.

Применение ПУ улучшает условия планирования, так как при этом исключается влияние на механическую обработку субъективных факторов. Сокращаются потреб­ ности в складских помещениях и затраты на хранение оснастки в связи с резким уменьшением количества необ­ ходимой оснастки и незначительностью площадей для хранения программоносителей. Кроме того, станок с ПУ заменяет несколько универсальных. Все эти факторы улучшают показатель съема продукции с одного квадрат­ ного метра производственных площадей.

Применение станков с ПУ позволяет снизить брак из-за высокой степени автоматизации процесса и повысить точ­ ность обработки детали в связи с ликвидацией участия человека в процессе. Высокая идентичность деталей, полу­ чаемых со станка с ПУ, позволяет экономить время на контрольных операциях. Упрощается возобновление про­ изводства снятых изделий ввиду сохранения программ. Следствием высокой точности обработки и идентичности деталей является облегчение и удешевление сборки. Про­ граммное управление обеспечивает повышение культуры труда.

Отмечая достоинства, нельзя обойти молчанием и не­ которые недостатки станков с ПУ, которые в настоящее время ограничивают область их эффективного применения. Основное — это высокая стоимость станков с ПУ. Один из путей ее снижения — стандартизация и унификация как основных узлов, деталей станков, так и узлов (бло­ ков и т. д.) систем ПУ, которые составляют до 60% стои­ мости всего станка.

.13

Другими препятствиями, ограничивающими широкое распространение станков с ПУ, являются необходимость использования дополнительного оборудования для рас­ чета, контроля и записи программ на магнитную ленту и нехватка специальных кадров, обеспечивающих эксплуа­ тацию станков с ПУ.

Следует отметить, что в настоящее время принимаются самые широкие меры по ограничению факторов, отрица­ тельно влияющих на расширение парка станков с ПУ. Предприятиями-разработчиками и изготовителями про­ водятся мероприятия по снижению стоимости станков с ПУ, расширяется выпуск технически совершенных и недорогих комплектов для записи программ на магнит­ ную ленту (СИЗ-4, КПП-4, ЛКИ-ФМ, УМС-2), в вузах вводятся программы для подготовки специальных инже­ нерных кадров. Эти меры позволят оснастить отечественное машиностроение высокопроизводительными станками с ПУ.

Характерной чертой развития автоматизации на базе применения ЧПУ в последние годы является использова­ ние этих систем для регулирования самых различных технологических процессов и управления оборудованием. Как у нас, так и за рубежом применяют числовые пози­ ционные системы ПУ дыропробивными прессами. Основ­ ными требованиями, предъявляемыми к ним, являются возможно большая скорость перемещения и точность позиционирования.

В СССР создан пресс модели К0126А, предназначенный для последовательной вырубки круглых и фасонных раз­ нообразных по размерам отверстий с помощью однопуансонных быстросменных штампов в деталях из листо­ вого материала. Система получает информацию на 80-ко- лонных перфокартах. Пресс модели К0126А успешно эксплуатируется на ряде заводов. Экономический эффект от внедрения пресса составляет 10 тыс. руб. Налажено серийное производство прессов усилием 25, 40 и 100 тс. Пресс модели К0126А рекомендуется в качестве типо­ вого на участках поэлементной штамповки для пробивки отверстий в деталях типа панелей, плат, оснований, шасси и деталей коробчатой формы, изготовляемых из листового материала.

Программное управление процессом ковки на молотах обеспечивает постоянное фиксирование размера поковки, вычисление и выдачу команды на нанесение удара с опре­ деленной энергией и управление работой манипулятора.

14

Весьма эффективно применение в промышленности трубогибочных машин с ПУ. В СССР разработан трубогибочный станок ТГПС-3 с ПУ для гибки труб с постоянной и переменной кривизной в любых плоскостях. Для хо­ лодной гибки труб методом наматывания создан трубогибочный станок СТГП-2 с ПУ. Использование станка позво­ ляет повысить производительность труда в 5—6 раз, улучшает качество изготовляемых труб и обеспечивает безопасность работ.

Широко используется ПУ машинами для плазменной

от магнитной ленты. Они имеют ряд преимуществ перед копировальными машинами и машинами с фотокопиро­ вальным управлением: возможность автоматизации про­ цесса резки листа при любом количестве деталей, их рас­ положении и схеме резки, повышенную точность и скорость резки, простоту автоматизации вспомогательных опера­ ций. В дальнейшем машины для плазменной и газовой резки предполагается оснащать системами ПУ со встроен­ ным интерполятором. Машины для плазменной резки

сПУ позволяют увеличить скорости резки в 5 раз и более

ипочти полностью устранить операции пригонки деталей за счет большой точности, качества резки и резкого сни­ жения зоны термического влияния.

Вобласти сварки применяется ПУ перемещениями и технологическими режимами. На ряде заводов исполь­ зуют отечественные сварочные установки, разработанные на базе устройства МТП-150 для точечной сварки деталей типа панелей, для точечной сварки цилиндрических из­ делий типа баков. Институтом электросварки им. Патона разработана универсальная точечная низкочастотная ма­ шина К-242 с ПУ для точечной и рельефной сварки в при­ боростроительной и радиотехнической промышленности.

Особенностями ПУ дуговой сваркой является невысо­ кая требуемая точность отработки заданной траектории и необходимость наблюдения в зоне сварки за фактиче­ ской средней линией разделки. В США фирмой Scijak Broad разработана сварочная пятикоординатная машина для дуговой сварки с ПУ плавлением вольфрамового электрода в среде инертного газа. Машина позволяет сваривать конструкции сложной конфигурации (цилиндр, конус, пирамида, сфера, параболоид и т. д.), программо­ носителем является перфолента шириной 25,4 мм.

15