Файл: Маталин, А. А. Многооперационные станки.pdf

ках, оснащенных ЧПУ, возможности систем программного уп­ равления не используются полностью и оператор привязан к станку, еще выполняя различные функции управления, то объеди­ нение простых операций в одну программу обработки существен­ но повышает эффективность применения систем программного управления. Высокая производительность и возможность быст­ рой переналадки станка обеспечивают его высокую эффектив­ ность в условиях серийного и мелкосерийного производства.

Особенностью систем программного управления многоопера­ ционных станков является очень большой объем программы пе­ ремещений рабочих органов станка, в десятки раз (в соответст­ вии с числом последовательно вводимых инструментов и техно­ логических операций) превышающий объем программы на обычных станках с ЧПУ.

Большой объем программы и значительная длительность автоматической работы станка приводят к преимущественному использованию в качестве программоносителя перфорированной ленты, что подтверждается отечественной и зарубежной прак­ тикой.

В целях сокращения вспомогательного времени, связанного с перемоткой перфоленты, и для облегчения и ускорения пере­ настройки станка на обработку новой детали многооперацион­ ные станки иногда снабжают двумя считывающими устройства­ ми, которые могут работать поочередно.

Системы программного управления многооперационных стан­ ков, кроме программирования направлений и размеров переме­ щений рабочих узлов станка, предусматривают подачу команд на выполнение большого числа вспомогательных действий, в со­ став которых входят: а) автоматический поиск инструмента и его подготовка к загрузке в шпиндель; б) автоматическая смена инструментов и поиск пустого гнезда магазина; в) доворот шпинделя в определенное (фиксированное) угловое положение, что может быть необходимо при автоматической смене инстру­ ментов и в некоторых случаях чистового растачивания; г) уста­ новка узлов станка в определенное исходное положение; д) из­ менение числа оборотов шпинделя при смене инструмента.

Для обеспечения сложного комплекса, каковым является мно­ гооперационный станок с ЧПУ, выполняющего сложную непре­ рывную программу большого объема, принимаются особые ме­ ры по повышению надежности и обеспечению гибкости системы управления при изменении условий работы, в том числе при ошибках и отказах элементов. Для обеспечения гибкости системы необходимо создать: 1) возможность перехода на ручное управ­ ление на любом этапе выполнения программы; 2) возможность ручного смещения начальной точки отсчета координатных пере­ мещений; 3) цифровую индикацию положения рабочих органов станка для визуального контроля на любом этапе выполнения программы; 4) сигнализацию о ходе выполнения обработки, ука­

184

зывающую, какой этап программы или операции выполняется на станке; 5) сигнализацию о неисправностях и наличие устройств, обеспечивающих поиск и устранение неисправностей; 6) сигна­ лизацию о поломке инструментов; 7) перенастраиваемые устрой­ ства, предохраняющие от перегрузки и поломки инструментов; 8) учет фактических размеров инструмента; 9) коррекцию вели­ чин перемещений рабочих узлов станка для компенсации дина­ мических и иных ошибок; 10) коррекцию режимов резания, осо­ бенно скорости рабочей подачи инструментов, для отдельных операций в ходе выполнения общей программы обработки.

Для обеспечения высокой надежности работы системы ЧПУ в качестве элементной базы начали применять интегральные схемы, а в особо ответственных узлах вводят резервирование; системы содержат развитые схемы контроля работы всех узлов. Например, в системе ЧПУ «Размер-2М» приводится системати­ ческая проверка правильности работы всех узлов системы по внутренней тестпрограмме. Большое внимание уделяется ремон­ топригодности систем. Как правило, системы обеспечивают спе­ циальные режимы индикации, облегчающие поиск места неис­ правности.

Большой объем общей программы всех перемещений и вспо­ могательных операций на многооперационных станках выдвигает задачу уменьшения количества информации, помещенной на сменном программоносителе. Это необходимо для снижения стои­ мости операций по подготовке программы и для повышения надежности систем управления. Для решения этой задачи в мно­ гооперационных станках используются следующие пути: 1) оп­ тимальное сочетание централизованного и децентрализованного управления; 2) выделение подпрограммы обработки; 3) програм­ мирование типовых циклов.

Функции системы программного управления на многоопера­ ционных станках могут быть разделены на «переменные» — ко­ ординатные перемещения и «постоянные» — повторяющиеся многократно. К последним могут быть отнесены управление сме­ ной инструмента, фиксация исполнительных органов в определен­ ных положениях, смена заготовки и т. д. Повторяющиеся много­ кратно элементы этих циклов считываются с централизованного программоносителя, что существенно уменьшает емкость смен­ ного программоносителя.

По мере сближения систем ЧПУ с ЭВМ, обладающими боль­ шим объемом памяти, расширяется применение подпрограммы. В подпрограммы выносят повторяющиеся части технологическо­ го цикла обработки данной детали: идентичные группы отвер­ стий, контуры, объемы. В виде постоянных в системе ЧПУ зада­ ются стандартные циклы работы шпинделя: сверление, растачи­ вание, нарезание резьбы.

В основе работы современных систем программного управле­ ния лежит выполнение большого числа логических и арифмети­

185

ческих операций, что определяет тесную связь элементной базы систем с существующим уровнем электронно-вычислительной техники.

Отечественные системы программного управления использу­ ют в качестве элементной базы логические блоки агрегатной системы вычислительной техники АСВТ, предназначенные для построения логических схем цифровых вычислительных машин и устройств дискретной автоматики. Учитывая высокие требова­ ния, предъявляемые к системе программного управления станков по надежности, габаритам, стойкости, в ближайшие годы дол­ жен быть осуществлен перевод систем на интегральные схемы. Большинство зарубежных систем программного управления также построено на интегральных схемах.

К основным достоинствам интегральных схем относятся су­ щественно более высокая надежность, сочетание большого объ­ ема логических функций в малом объеме, что позволяет значи­ тельно уменьшить габариты при расширении технологических возможностей, низкая стоимость и технологичность использо­ вания.

Следует отметить, что для оперативного ввода информации все шире используется клавиатура вместо переключателей.

§ 2. СТРУКТУРА СИСТЕМ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Одним из основных признаков, определяющих структуру си­ стемы программного управления, является число потоков ин­ формации в системе. Первый вид систем программного управле­ ния составляют незамкнутые системы. Характерной особенностью этих систем является наличие только одного потока информации, направленного от устройства, считывающего программы, к ис­ полнительному устройству (рис. 69).

При вводе программоносителя в считывающее устройство, на выходе последнего появляются командные сигналы. После не-

Рис. 69. Блок-схема незамкнутой системы ЧПУ:

186

Рис. 70. Блок-схема замкнутой системы ЧПУ:

обходимых преобразований электронный блок управляет шаго­ вым приводом и исполнительным устройством, которое переме­ щает рабочий орган станка в заданное положение. Соответствие действительного перемещения заданному при этом не контроли­ руется. Примером подобных систем могут служить широко рас­ пространенные системы, использующие в качестве привода подач рабочих органов станка шаговые двигатели или шаговые двига­ тели с гидроусилителями. Схема, изображенная на рис. 69, реа­ лизована на серийно выпускаемых отечественных фрезерных станках мод. 6Н13-ГЭ2, изготовляемых Горьковским заводом фрезерных станков, а также на станках иностранных фирм, ис­ пользующих системы программного управления типа «Sinumr- rik-520» фирмы Siemens (ФРГ) и др.

Второй вид образуют замкнутые системы программного уп­ равления с датчиками обратной связи (рис. 70). Их отличитель­ ная черта — наличие двух потоков информации: одного от счи­ тывающего устройства, второго — от датчика действительного перемещения или положения рабочего органа. При считывании программы на выходе считывающего устройства появляются ко­ мандные сигналы. После необходимых преобразований блок согласования направляет соответствующий сигнал в сравниваю­ щее устройство замкнутой системы. Замкнутая система состоит из сравнивающего устройства, в которое поступают задающие сигналы и сигналы обратной связи, дешифратора и усилителя, исполнительного двигателя и датчика обратной связи. Роль дат­ чика заключается в том, чтобы измерить действительное переме­ щение или положение рабочих органов и преобразовать его

187

в соответствующие сигналы обратной связи. В сравнивающем устройстве сигналы обратной связи, характеризующие действи­ тельное перемещение, сопоставляются с сигналами, соответству­ ющими заданию программы. При наличии рассогласования меж­ ду ними на выходе сравнивающего устройства появляется сиг­ нал, который после преобразования его, например, в напряжение и усиления поступает к двигателю и исполнительному устройст­ ву. Последнее перемещает рабочий орган станка в нужном направлении. Как только величина действительного перемеще­ ния станет равной величине заданного перемещения (рассогла­ сование равно нулю), сигнал на выходе сравнивающего устрой­ ства исчезнет и движение прекращается.

Наиболее распространены замкнутые системы программного управления М552 и П332, изготовляемые отечественными завода­ ми, и серия систем типа «Размер-2М». Такую же структуру имеют системы программного управления фирмы AEG Siemens

формации. Их действие основано на дополнительном измерении какого-либо параметра обработки детали (например, сил реза­ ния). Полученная информация (третий поток) используется для корректирования процесса обработки при отклонении измеряе­ мого параметра от заранее установленных границ (например,

сцелью поддержания максимальных режимов резания).

§3. СИСТЕМА ПОЗИЦИОННОГО ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Позиционным управлением называют управление, позволяю­ щее осуществлять перемещение исполнительных органов станка от одной точки к другой по заданным координатам, где будет происходить обработка. Это управление применяется в расточ­ ных и сверлильных станках. Разновидностью позиционного управления является линейное (прямоугольное) управление, при котором обработка происходит только по траекториям, парал­ лельным направляющим станка. Такое управление имеет место на токарных станках для обработки ступенчатых валиков или на фрезерных станках для обработки заготовок с прямоуголь­ ными контурами.

Позиционные системы, применяемые в многооперационных станках расточно-сверлильно-фрезерной группы, позволяют про­ изводить как позиционирование, так и фрезерование параллель­ но направляющим. Эти системы имеют до пяти управляемых по программе перемещений с одновременным управлением двумя перемещениями, например стола и салазок (крестового стола). Поскольку траектория движения крестового стола при позицио­

188