Файл: Мясников, В. А. Программное управление оборудованием.pdf

объем информации, вводимой в ПУ, уменьшается при использо­ вании поверхностного управления примерно в 100 раз по сравне­ нию с контурным. Эти оценки подтвердились при программирова­ нии обработки деталей общего машиностроения.

Типичная деталь общего машиностроения составлена из пло­ скостей, поверхностей второго порядка и торов. Штамп для из­ готовления любой такой детали может быть обработан на фрезерном станке с программ­ ным управлением. Для примера запрограм­ мируем обработку конуса, который является одним из участков поверхности штампа ко­ ленчатого вала. На рис. 155 изображен уча­ сток конической поверхности. Из чертежа известны г1 — 32,5 мм; г2 ~ 39 мм; Н —

— 127 мм. По этим данным находим уравне­ ние конуса

Л'Ч- =

Можно принять самый различный поря­ док покрытия траекториями участка поверх­ ности и выбрать различные точки начала движения. На рис. 156 изображены проек­ ции траекторий движения условного центра фрезы по поверхности эквидистантного ко­ нуса при таком порядке обработки, когда траектории располагаются в плоскостях, па­ раллельных координатным плоскостям XY и ZY\ Н — точка начала обработки, К —

конечная точка. При движении в плоскости, параллельной XY,

структура программирующего устройства будет описываться уравнениями:

В частном случае, при определенном задании начальных усло­ вий, решения этих уравнений будут располагаться на прямых, проходящих через начало координат.

Если выбрана фреза диаметром 30 мм и величина периодиче­ ской подачи по оси г составляет 3,03 мм, то количество рабочих

проходов, необходимое для покрытия заданного участка поверх­ ности, в рассматриваемом примере будет

127 — 15 9 7

3,03

Значения коэффициентов us при движении по траекториям следующие: и1 = —1, и2 = 0 (кривые Г х и Гъ)\ uL = 0, и., = 1 (кривые Г 2 и Г4); и1 = 1; и%— 0 (кривая Г3).

290

При программировании контурным методом, когда каждую кривую рассматривают отдельно, пришлось бы при движении по каждой из линий (рис. 156) задавать начальные и конечные усло­ вия, коэффициенты кривой и направление движения по ней, т. е. не менее семи чисел, если исходить из структуры программирую­ щего устройства, воспроизводящего кривые второго порядка. Число рабочих проходов в рассматриваемом случае 37 + 36 = 73.

При программировании поверхностным методом необходимо задать координаты лишь двух точек — начала движения Н и его

окончания К, величину периодической подачи Аг, логику пере­ ключения коэффициентов иг и «3 и коэффициенты обрабатываемой

поверхности, т. е. в данном случае необходимо задать всего лишь примерно 14 чисел на весь участок поверхности.

Таким образом, сокращение объема входной информации при поверхностном методе программирования по сравнению с контур­ ным в рассматриваемом примере составит

т. е. число, примерно равное числу рабочих проходов. Сокращение входной информации достигается благодаря введению блока ав­ томатического управления программирующим устройством.

На рис. 157 изображен другой порядок покрытия поверхности траекториями, когда рабочие проходы совпадают с образующими конуса, а проходы периодической подачи являются окружностями. Такой порядок движения имеет технологические преимущества перед описанным выше, так как в последнем случае фреза меньше работает на врезание.

Кривая Гх является линией пересечения конуса с плоскостью х — 0, т. е. м3 = 1. Кривая Г 3 — это линия пересечения конуса с плоскостью, проходящей через ось Z п точку 2, т. е. с плоскостью

пересечения конуса с плоскостью, проходящей через ось Z и точ­ ку 4, т. е. с плоскостью у4х -]- х4у = 0, и т. д.

Приведенные рассуждения и. определяют логику блока авто­ матического режима в этом случае. Существенно, что при движе­ нии по кривым с нечетным номером

соответствуют значениям коэффициентов us при движении по об­ разующим конуса. Знак этих us должен определяться дополни­

тельно.

Если диаметр наибольшей эквидистантной окружности

Число проходов периодической подачи равно 24.

292

Могут быть предложены и другие порядки покрытия поверх­ ности проходами. Предлагаемый метод программирования допу­ скает очень большое число порядков обработки. Задание на тот или иной порядок обработки должен выдавать инженер-технолог, исходя из свойств режущего инструмента, заготовки и конструк­ ции станка.

Всякая информация 'о порядке обработки может быть исклю­ чена в случае стохастического задания и5при движении в заданных

границах по заданной поверхности. По-видимому, стохастическое задание us позволит значительно повысить надежность всей си­

стемы, осуществляющей процесс обработки поверхности, но при этом возрастет время покрытия поверхности проходами. Переход на стохастическое задание us вызовет пересмотр всей технологии

процессов обработки поверхностей.

Развитие техники можно проследить по тем геометрическим формам, которые использовались при конструировании машин и приборов. При создании новых машин для обеспечения их опти­ мальных параметров оказывается целесообразным использовать более сложные геометрические формы. Например, развитие дви­ гателей внутреннего сгорания поставило вопрос о замене поршне­ вых двигателей коловратными.

Внедрение в машиностроение программного управления сни­ мает с конструктора многие ограничения в отношении формы де­ талей разрабатываемой им машины.

Внедрение программного управления потребует перестройки работы не только цехов, в которых используются станки с про­ граммным управлением, но и конструкторских бюро, разрабаты­ вающих машины, детали которых изготовляются с помощью этих станков.

Если теперь основным рабочим документом является чертеж детали, то с развитием систем программного управления он пре­ вратится лишь в иллюстрацию. Если теперь основные рабочие инструменты конструктора — это циркуль и линейка и сложные поверхности он составляет из многих кусочков сфер, плоскостей, круговых цилиндров и конусов, что очень неудобно при програм­ мировании, то для системы программного управления конструк­ тор должен выдать только уравнение поверхности, даже если оно сложное, что значительно уменьшит трудоемкость программиро­ вания.

Лишь совместными усилиями конструкторов машин, технологов и разработчиков систем программного управления могут быть ре­ шены проблемы, выдвигаемые развитием этих систем.

Для иллюстрации сказанного приведем один пример. Реальные фрезы лишь в том случае могут рассматриваться как шаровые, если их ось находится вблизи от нормали к обрабатываемой по­ верхности. При работе на большинстве станков это условие далеко не всегда выполняется. Например, конструкция фрезерных стан­ ков для обработки гребных винтов заведомо не обеспечивает этого,

293

в результате чего приходится программировать перемещение цен­ тра фрезы по очень сложной кривой (эквидистанта cR = var),

что очень усложняет программирование. Если бы конструкция станков обеспечивала установку инструмента по нормали к обра­ батываемой поверхности, то улучшились бы условия работы фрезы и качество обработки поверхности и значительно облегчилось бы программирование.

30.ПРОГРАММИРОВАНИЕ ЧЕРНОВОЙ ОБРАБОТКИ

ШТАМПОВ. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНКАМИ

Структура систем программного управления определяется прежде всего теми заданиями, для выполнения которых они пред­ назначены. Как видно из изложенного выше, программирование обработки поверхности имеет свои характерные особенности, и система управления, предназначенная для управления процессами обработки поверхности, в отличие от систем позиционного и кон­ турного программного управления, может быть названа системой поверхностного программного управления.

Следует отметить, что перечисленные системы отличаются пре­ жде всего различной степенью самостоятельности внутри того мно­ гообразия, на котором задано их поведение. Мерой самостоятель­ ности поведения этих систем можно считать число произвольных коэффициентов us в структуре программирующего устройства,

задающего их поведение. Поэтому система позиционного программ­ ного управления имеет самостоятельность, равную нулю; система контурного управления — самостоятельность, равную единице (темп выработки управляющих сигналов во времени может быть произвольным); система поверхностного управления — самостоя­ тельность, равную трем (произвольная траектория на поверхности, произвольный темп во времени). Самостоятельность может быть алгоритмической, как это имеет место в рассмотренных выше схе­ мах для программирования обработки поверхности, или вероят­ ностной, когда коэффициенты usмогут назначаться случайно. Даль­

нейшим развитием систем программного управления являются си­ стемы с поведением, заданным с точностью до трехмерного много­ образия. Применительно к металлообработке такой системой будет система управления выборкой металла из заданного объема (объем можно рассматривать как трехмерное многообразие). Выборка объема металла — это заполнение части пространства заданной конфигурации (заданного объема) трубками конечного диаметра, который определяется размером обрабатывающего ин­ струмента. Задача управления выборкой металла — это задача перемещения инструмента по пространственным линиям, являю­ щимся осями трубок, заполняющих объем (в частности, при чер­ новой обработке штампов). Система управления выборкой металла из заданного объема может быть названа системой объемного про-

294