Файл: Романов, В. С. Современные металлорежущие станки с числовым программным управлением методические рекомендации для руководящих работников и специалистов предприятий отрасли.pdf

Непрерывное поступление информации в систему управле­ ния, в соответствии с выбранным способом аппроксимации об­ рабатываемого контура между опорными точками, осущест­ вляется устройствами, называемыми интерполяторами. Под интерполятором системы ЧПУ понимают вычислительное уст­ ройство, которое по заданным, исходным параметрам обра­ батываемого контура (координаты начальных и конечных точек прямой или дуги, величина радиуса, коэффициенты па­ раболы и т. п.), рассчитывает с определенной дискретностью координаты промежуточных точек этого контура и вырабаты­ вает электрические импульсы для управления приводом. По­ следовательность импульсов соответствует перемещению ра­ бочих органов по траектории, проходящей через расчетные точки.

В зависимости от способа аппроксимации обрабатываемо­ го контура между опорными точками, существуют следующие типы интерполяторов: линейные, линейно-круговые, линейно­ параболические и устройства для моделирования целых по­ верхностей. В настоящее время наибольшее применение полу­ чили линейные и линейно-круговые интерполяторы.

Принцип линейного интерполирования рассмотрим на при­ мере (см. рис. 4 ) .Допустим, что программа предусматривает прохождение инструмента по некоторому прямолинейному участку ОКДля этого по оси X и У подается соответствующее количество импульсов. В данном случае Л х=11, Л у = 1В (в количестве дискрет). Интерполятор отрабатывает этот отрезок за время t, в течение которого на привод X поступит одиннад­ цать, а на привод У — тринадцать импульсов, равномерно рас­ пределенных во времени (рис. 4 в). Считая, что каждый им­ пульс вызывает перемещение рабочего органа на одну дис­ крету, инструмент (или стол станка) будет двигаться не по прямой, а по некоторому ступенчатому профилю, аппроксими­ рующему эту прямую (рис. 46).

Пример линейного интерполирования криволинейного кон­ тура представлен на рис. 5. На рис. 56 показано изменение ча­ стоты следования импульсов на выходе сумматоров коорди­ нат Х и У при движении центра инструмента по эквидистанте, криволинейные участки которой между опорными точками ап­ проксимированы отрезками прямых. Эквидистантой называ­ ют геометрическое место точек, расположенных на одинако­ вых по нормали расстояниях от соответствующих точек профи­ ля детали. По приведенному признаку работает большинство линейных интерполяторов, включая <<Конт-ур —2П» и «Контур

15

9

Рис. т. Принцип линейного интерполирования: а) —промежуточные точки участка контура;

б) —движение рабочего органа при линейной интер

полиции; в) —последовательность выдачи импульсов на управ­

ление приводом.

— ЗП». Однако аппроксимация криволинейных участков от­ резками прямых усложняет процесс расчета программ и зна­ чительно увеличивает длину перфоленты за счет количества кадров. В связи с этим все большее применение находят линейно-круговые интерполяторы

IS

мируются только цикл работы станка, режимы обработки и смена инструмента. Под циклом работы станка понимается совокупность движений основных и вспомогательных органов станка, необходимых для обработки детали в определенной последовательности. При этом все операции и их последова­ тельность, необходимые для сверления, расточки, нарезания резьбы и других операций (связанных с перемещениями по оси Z) выполняются автоматически по данным номера задан­ ного цикла.

Для задания постоянных циклов используются команды G. В системах «Контур-5П», «Зигзаг» и других используются шесть постоянных циклов, задаваемых командами G8i, G82, Ge4, G85, Gge, Ggg. Начало и конец работы по циклам выполняются соответственно командами G90 иОво, причем в течение всего этого периода информация о величине перемещения по оси. Z и величине рабочей подачи хранится в буферной памяти.

При обработке детали с несколькими одинаковыми отвер­ стиями только для первого отверстия после команды «начало работы по циклам» задается величина перемещения по оси Z, скорость рабочей подачи и номер цикла. Для последующих же отверстий после выполнения позиционирования в новую точку дается номер цикла, а информация о величине переме­ щения по оси Z и скорости подачи заимствуется из предыду­ щего цикла. Таким образом, сущность постоянных циклов заключается в последовательном выполнении определенных операций, для задания которых при обычном программирова­ нии используются две или три фразы.

Кроме реализации циклов самой системой ЧПУ, постоян­ ные циклы могут быть выполнены подачей определенных команд с номером цикла на устройство отработки циклов, ра­ ботающее с помощью штекерных табло и упоров.

Смена инструмента по программе может производиться как вручную, так и автоматически. При смене инструмента вручную программируется перерыв цикла обработки, во время которого подлежащий замене инструмент изымается и уста­ навливается новый. Для сокращения времени на выполнение этой операции на станках применяют световую индикацию номера инструмента, а инструмент, предназначенный для об­ работки, размещают в гнездах специального стеллажа.

Сокращение времени на смену инструмента значительно повышает производительность. Поэтому современные станки с цикловым программным управленцам оснащаются устройст­ вами автоматической смены инструмента.

19

Основным устройством автоматической смены инструмен­ та, применяемым в станках, оснащенных цикловым управле­ нием, является револьверная головка, которая позволяет про­ изводить смену инструмента' поворотом ее на соответствую­ щий угол.

ПРИМЕНЕНИЕ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИМИ СТАНКАМИ

В практике автоматизации металлорежущих станков в по­ следнее время все больше находят применение системы уп­ равления, основанные на использовании и обработке инфор­ мации, получаемой в ходе технологического процесса. Такие системы объединены под общим названием «адаптивные си­ стемы» (от слова «адаптация»).

Автоматические системы способствуют решению трех ос­ новных задач: повышению производительности, повышению точности обработки и упрощению программирования.

Все автоматические системы управления станками подраз­ деляются на три группы: система жесткого управления; систе­ ма регулирования (самоподнастраивающаяся) и самонастра­ ивающаяся система.

Системы жесткого управления функционируют только на основе априорной информации о процессе. Оптимизация про­ цесса обработки на станках с ЧПУ осуществляется за счет со­ ответствующего построения цикла, выбора предыскажения программ, обеспечивающего получение требуемой точности и т. п.

Однако априорная информация, используемая при про­ граммировании, в ряде случаев оказывается недостаточной для учета всех особенностей процесса (в частности, ограниче­ ний на прочность инструмента, на виброустойчивость системы СПИД, на точности обработки и других). В таких случаях на отладку программ непосредственно по результатам обработ­ ки на станке затрачивается значительное время.

В итоге отлаженный процесс оказывается оптимальным лишь в той мере, в которой неизменны исходные параметры, заложенные при программировании (припуск, твердость, же­ сткость системы СПИД и т. д ), и насколько наши представле­ ния адекватны действительности. Учитывая, что параметры процесса не остаются постоянными, а используемые зависи­ мости справедливы лишь в среднем, становится очевидным,

20

что оптимальность процесса обработки практически не дости­ гается.

Стремление учесть изменяющиеся при резании параметры процесса привело к созданию на станках с ЧПУ систем регу­ лирования.

Системы регулирования обеспечивают автоматическую коррекцию программы по результатам изменений параметров процесса. В указанных системах стабилизируется один из си­ ловых параметров: сила резания P=const, крутящий момент М = const, мощность N = const и т. п.

При использовании системы регулирования управление на станках с ЧПУ приобретает новое качество; оно становится более гибким, обеспечивается надежная защита инструмента и станка от поломок, упрощается программирование и осуще­ ствляется оптимизация режимов резания. Наиболее часто с помощью этой системы решается задача повышения точности или производительности станка путем изменения величины по­ дачи в соответствии с сигналами датчика, измеряющего один из силовых параметров резания. Так, например, в разработан­

ной заводом им. Орджоникидзе совместно с Московским станко - инструментальным институтом, системе регулируется величина подачи токарного станка по данным действующей мощности двигателя главного привода. Применение этой си­ стемы позволяет вести обработку деталей с максимально воз­ можными подачами, ограниченными предельной мощностью и шероховатостью поверхности.

Из зарубежной практики эффективного использования си­ стемы регулирования следует отметить систему фирмы Си­ менс (ФРГ) к станку фирмы Гильдемейстер (N = const, сис­ тему АЦЕМА (ГДР) (Pz =const) и систему ЦИНЦИННАТИ

(США) (Т = const).

Самонастраивающиеся системы функционируют на основе минимального количества априорной информации. Оптималь­ ные режимы резания устанавливаются в результате поиска экстремума некоторого технико-экономического критерия. Ра­ ботоспособность инструмента в конкретных условиях оцени­ вается на основе корреляционной зависимости скорости его износа от температуры в зоне резания, уровня вибраций и кру­ тящего момента. В этом случае режимы резания будут значи­ тельно ближе к истинно оптимальным по сравнению с уста­ новленными на основе априорных зависимостей. Из зарубеж­ ной практики наиболее известной является система фирмы Бендикс (-США) для оптимизации черновой обработки.

21