Файл: Станки с программным управлением..pdf

Большое внимание в токарных станках с ЧПУ уделяется конструкциям резцедержателей, особенно их жесткости и точности фиксации при смене позиции. Важной задачей является унифи­ кация инструмента, и в первую очередь форм инструментальных державок и деталей для крепления резцов. Это позволило бы ликвидировать зависимость узлов крепления инструмента от мно­ гообразия парка станков.

Экономичность станков с ЧПУ в значительной степени опре­ деляется точностью предварительной установки инструмента вне станка и использованием автоматической смены инструмента; С этой целью большое внимание уделяется конструкции резцедер­ жателей и устройств установки инструмента вне станка.

§8. ГРУППОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ СТАНКАМИ С ЧПУ

Сувеличением количества станков с ЧПУ на предприятиях все большее значение приобретает групповое управление станка­ ми [7]. Структура участка группового управления показана на рис. 8.

Сущность этого метода заключается в том, что к управляю­ щей машине (УМ) через линию связи и коммутирующее устрой­ ство подключаются несколько станков (С).

Каждый станок при обработке первой детали из партии под­ ключается коммутирующим устройством через линию связи к УМ и обрабатывает первую деталь при управлении непосредст­ венно от машины. Остальные детали партии обрабатываются уже не от УМ, а путем считывания управляющей информации с маг­ нитной ленты накопителя НМЛ. Управляющая машина подклю­ чается коммутатором к следующему станку и обрабатывает пер­ вую деталь другой партии с запоминанием информации в своем накопителе.

По завершении об­ работки партии дета­ лей использованная программа стирается с ленты НМЛ и записы­ вается новая.

Программоно сите-

21

преобразующий двоично-десятичный код в унитарный. В этом коде программа записывается на НМЛ.

УМ функционирует одновременно со станком в течение всего периода обработки одной детали. Такую систему можно назвать системой группового управления с пооперационным разделением времени. Данный метод не требует высокого быстродействия от интерполятора управляющей машины.

Структура участка изменяет функции магнитной ленты как программоносителя: она превращает его в накопитель управляю­ щей информации, удерживаемой только на время обработки пар­ тии, а затем стираемой. Это позволяет уменьшить расход магнит­ ной ленты до одного рулона на станок независимо от количества различных деталей, обрабатываемых на станке.

ЭНИМС совместно с рядом заводов и отраслевых институтов ■создал автоматизированный участок АУІ с групповым програм­ мным управлением для комплексной механической обработки деталей типа тел вращения: валов, гильз, стаканов и втулок, дис­ ков, флянцев, колец, зубчатых колес, кулачков, эксцентриков и других со сложными криволинейными поверхностями [8].

На участке может осуществляться полная токарная обработ­ ка наружных, внутренних и торцовых поверхностей с прямолиней­ ными и криволинейными образующими, сверление, развертыва­

оборудование: комплект станков с ЧПУ, систему группового ЧПУ, обеспечивающую управление станками с помощью пультов, ра­ ботающих от магнитной ленты; транспортно-накопительную си­ стему, служащую буфером между автоматизированным участком и другими участками завода; систему инструментального обеспе­ чения; ЦВМ, осуществляющую управление работой участка, дис­ петчирование и учет производства.

Против каждого станка установлен пульт связи с диспетчером. Он наблюдает за производственным процессом и в случае необ­ ходимости вносит коррективы в работу участка. Для облегчения визуального наблюдения участок оснащен телевизионной уста­ новкой. Между диспетчером и станочником установлена мест­ ная связь, с помощью которой станочник сообщает диспетчеру и ЦВМ об окончании очередной партии деталей, передает требо­ вания на режущий инструмент и т. п.

Предполагается, что эксплуатация автоматизированного уча­ стка в условиях мелкосерийного и индивидуального производства позволит в 6—8 раз повысить производительность труда, в 4 ра­ за сократить число станков, в 10—15 раз — производственный цикл обработки деталей и в 2 раза — производственную пло­ щадь; улучшить ритмичность и организацию производства, повы­ сить загрузку станков по времени в среднем на 50%. Последнее •обеспечивается за счет автоматического поиска и распределения управляющих программ по станкам, автоматизированного снаб­

22

Создание упрощенных систем ЧПУ идет и по пути применения новых средств управления. К ним относится использование ги­ дравлики и пневматики не только в исполнительных устройствах, но и в схемах управления. В конце 1971 года в США было изго­ товлено около 2000 станков с гидравлической системой управле­ ния. Комплексную систему «1000» на пневматических струйных элементах разработала фирма «Фесто-Флюидик» (ФРГ).

Анализ затрат времени, выполненный Международным инсти­ тутом по исследованию технологии производства, показал, что по­ лезное время обработки средней детали на станке составляет око­

станку и на ожидание. Таким образом, сама обработка состав­ ляет только 1,5% всего времени нахождения детали в производ­ стве.

Это объясняет перспективность применения для обработки сложных деталей станков с широкими технологическими возмож­ ностями (так называемых обрабатывающих центров), в част­ ности, токарных центров.

Эти станки характеризуются применением большого количест­ ва автоматически сменяемых инструментов для обточки, нареза­ ния резьбы, сверления отверстий (как центральных, так и сме­ щенных по отношению к оси детали), фрезерования шпоночных пазов на цилиндрической и торцевой поверхностях и т. д.

Выполнение различных операций на одном станке позволяет использовать его вместо нескольких станков, требующихся обыч­ но для изготовления сложных деталей. Это значительно сокраща­ ет время наладки и полностью исключает затраты времени на транспортирование между операциями, что очень важно при об­ работке тяжелых деталей. К этому добавляются и другие преиму­ щества ЧПУ: сокращение периода освоения новой продукции, вы­ сокий уровень использования оборудования и рабочей силы, повышение производительности, уменьшение числа операций конт­ роля, снижение количества брака и экономичность обработки мел­

ких партий деталей.

Как уже указывалось, одним из направлений развития систем с ЧПУ для обработки сложных деталей является групповое уп­ равление. Более высокими ступенями развития групповых систем являются следующие:

—прямое (без промежуточных пультов) управление группой станков от ЭВМ (при условии резервирования надежности ЭВМ);

—создание роботов и сочетание их со станками (промышлен­ ные роботы, представляющие собой манипуляторы, оснащенные системой ЧПУ) интенсивно разрабатываются в нашей стране, а

также в США, Японии, Англии);

— создание многономенклатурных автоматических линий с ЧПУ. Такие линии с разветвленной транспортной системой подачи заготовок, смены инструмента, складирования готовых изделий,

24

связанные с автоматизированной системой управления производ­ ством и осуществляющие оптимизацию загрузки станков, пред­ ставляются перспективными. Перспективны и системы ЧПУ с ак­ тивным контролем. Датчики обратной связи, применяемые на большинстве станков, и устройства разомкнутых систем обеспечи­ вают перемещение с заданной точностью любого рабочего орга­ на станка. Между поперечным перемещением суппорта и измене­ нием радиуса изделия может иметь место несоответствие из-за деформаций системы СПИД, изменения состояния режущей кромки, температуры и т. д. Эти отклонения не будут влиять на точность, если в качестве датчика используется устройство актив­ ного контроля, измеряющее непосредственно размеры детали. Применение таких устройств связано с различными трудностями, по мере преодоления которых круг систем ЧПУ с активным конт­ ролем будет расширяться.

Значительное повышение производительности и точности обра­ ботки с одновременным увеличением стойкости инструмента до­ стигается применением адаптивных систем управления (САУ), разработанных в Мосстанкине под руководством лауреата Ленин­ ской премии проф. Б. С. Балакшина.

Адаптивными (от слова «адаптироваться», т. е. приспособлять­ ся) называются системы, автоматически приспосабливающие режим резания (подачу, скорость резания) к изменениям условий работы, вызванным, например, неравномерной твердостью дета­ ли, неодинаковым припуском, затуплением режущей кромки и другими причинами. Влияние одного из факторов или нескольких одновременно определяет деформацию какого-либо элемента си­ стемы СПИД или изменение температуры резания. Воздействие этих факторов на соответствующие датчики можно использовать для управления режимом резания. Так, сигналом с температур­ ного датчика можно регулировать скорость главного движения (чтобы при повышении температуры скорость снижалась и нао­ борот). Благодаря этому будут повышаться стойкость инструмен­ та и производительность.

Сигнал с датчиков, измеряющих деформацию резца или от­ жим суппорта, может быть использован для уменьшения подачи, в результате чего уменьшатся деформации и повысится точность обработки.

Анализ возможных САУ станками позволил установить девять видов обратных связей, содержащих информацию о процессе ре­ зания: о силе резания, крутящем моменте, мощности резания, скорости вращения шпинделя, подаче, скорости температуры ре­ зания, положении инструмента или изделия в процессе формооб­ разования, а также о статических или динамических характери­ стиках системы СПИД [9]. Некоторые из этих видов обратных связей реализованы в работающих системах.

Использование САУ на станках различных типов обеспечивает повышение точности в 2—5 раз и одновременно производительно­ сти на 25—20%, размерной стойкости — на 25—50%.

25