animateMainmenucolor
activeMenucolor
Главная / Фрезерный станок с ЧПУ / История Развития Фрезерных Станков с Чпу

История Развития Фрезерных Станков с Чпу

Рис. 1. Функциональная схема цикловой системы программного управления фрезерным станком

История развития фрезерных станков с чпу представляется довольно интересной. В этой статье мы рассмотрим динамику развития отрасли и отличия фрезерных станков с ЧПУ от станков с нечисловыми системами управления.

Станки с ручным управлением - универсальные станки, где рабочий, пользуясь чертежом детали или эскизом, преобразует прочитанную им информацию в определенную последовательность движения рук и воздействует на органы управления фрезерным станком. В этом случае человек задает и выполняет программу управления станком, то есть управляет циклом работы и величиной перемещений исполнительных органов станка. Достоинством такой системы управления является ее универсальность и гибкость. Однако использование человека в качестве основного элемента системы управления станком сдерживает рост производительности этого оборудования.

Универсальные фрезерные станки с ручным управлением стали оснащать системами ручного ввода данных и цифровой индикации (при изучении истории развития станков с чпу вы можете встретить обозначения отечественных моделей индексом Ф1). Рабочий на специальной панели задает численное значение координат, на которые должны выйти исполнительные органы станка после включения подачи. На подвижных органах таких станков устанавливаются датчики положения, которые подают сигналы в систему цифровой индикации. Числовые значения координат детали или инструмента непрерывно индицируются на световом табло (визуализаторе), что позволяет контролировать получаемые параметры в процессе обработки.

Системы ручного ввода данных и цифровой индикации обеспечивают, в некоторой степени, повышение производительности и точности обработки, снижают утомляемость рабочего. Применяются чаще всего в станках токарной и сверлильно-расточной групп. Однако, эти системы не автоматизируют рабочий цикл станка и не высвобождают рабочего.

Использование человека в качестве основного элемента системы управления станком сдерживает рост производительности. Поэтому, в истории дальнейшего развития металлообрабатывающих станков мы наблюдаем создание высокопроизводительных станков-автоматов и полуавтоматов, программа управления которыми задается на программоносителе. Рабочий цикл такого оборудования полностью автоматизирован.

В зависимости от способа задания на программоносителе информации, необходимой для реализации рабочего цикла, системы управления металлообрабатывающими станками делятся на числовые и нечисловые.

В нечисловых системах управления информация физически представлена в виде модели-аналога, управляющей исполнительными органами станка. Рабочий цикл фрезерных станков с нечисловыми системами управления формируется либо при разработке самой системы управления, либо при проектировании программоносителя. В качестве программоносителей в таких системах управления используются кулачки, копиры, шаблоны, путевые и временные командоаппараты. Гибкость такой системы управления обеспечивается за счет проектирования и изготовления новых программоносителей, переналадки командоаппарата и самого станка.

Фрезерные станки с программоносителем в виде модели-аналога имеют важное достоинство, состоящее в том, что возможности увеличения производительности станков не ограничиваются субъективным фактором – участием человека в реализации рабочего цикла.

История развития станков выявила основные недостатки аналоговых программоносителей:

  • невозможность быстрой переналадки станков на обработку заготовки другой детали;
  • высокая стоимость переналадки фрезерного станка;
  • неудовлетворительная точность обработки вследствие повышенного износа программоносителей, т. к. они передают не только закон перемещения исполнительных органов станка, но и усилия для его реализации.

В силу этих особенностей аналоговые программоносители используются в станках для массового и крупносерийного производств с устойчивой во времени конструкцией выпускаемых изделий.

В серийном производстве применение нашли фрезерные станки с цикловой системой программного управления (в обозначении модели станка отмечаются индексом Ц). В этих станках в программоноситель вводится технологическая информация, а геометрическая информация задается расстановкой упоров на специальных линейках или барабанах.

Различают следующие виды систем циклового программного управления: кулачковые, аппаратные, микропрограммные и программируемые.

Функциональная схема цикловой системы кулачкового управления, выполненная на командоаппарате с шаговым приводом или на штекерной панели, приведена на рис. 1. Устройство задания и ввода программы обеспечивает систему управления станком технологической информацией и осуществляет поэтапный ввод этой информации. Устройство задания программы чаще всего выполняют в виде штекерной или кнопочной панели, устройство поэтапного ввода – в виде шагового искателя или счетно-релейной схемы.

схема программного управления фрезерным станком

Рис. 1. Функциональная схема цикловой системы программного управления фрезерным станком

Программа управления формируется расстановкой штекеров в соответствующие гнезда панели с тем, чтобы составить такие электрические схемы включения исполнительных органов станка, которые, сменяя друг друга, осуществляют последовательные этапы обработки.

При наличии стандартных циклов система управления иногда содержит дополнительную штекерную панель.

Для облегчения программирования станка используют трафареты, заготавливающиеся заранее. Их накладывают на панель, и в отверстия вставляют штекеры.

Штекерные панели могут быть выполнены также по типу функциональных программных полей. В этом случае всё поле штекерной панели разделяется на функциональные участки. Программа задается путем соединения отдельных гнезд различных функциональных участков панели.

В истории развития станков с чпу мы увидим, что кроме штекерных панелей, применяются кулачковые командоаппараты, представляющие собой цилиндрические барабаны с рядами гнезд. Число гнезд по окружности барабана определяет количество возможных этапов программы, а число гнезд вдоль образующей – возможное число программируемых параметров. В гнезда барабана закладывают шарики или штифты, воздействующие на электрические контакты, включая цепи соответствующих исполнительных органов станка. Устройство управления, усиливая и размножая команды, обеспечивает управление элементами, перемещающими исполнительные органы станка. Принцип работы аппаратного управления основан на формировании необходимых электрических схем включения исполнительных органов станка с использованием контактной или бесконтактной аппаратуры.

В микропрограммных системах весь набор необходимых циклов программного управления хранится в запоминающих устройствах. За последнее время широкое применение получило программируемое цикловое управление, основанное на использовании бесконтактных устройств программируемой логики, получивших название программируемых контроллеров. В качестве элементной базы программируемых контроллеров используются микроэлектронные интегральные схемы. Программу обработки задают нажатием клавиш с обозначениями логических элементов. По сравнению с релейно- контактной аппаратурой, бесконтактные электронные блоки имеют высокую надежность в работе и малые габариты.

Для задания геометрической информации часто используют групповые путевые переключатели, состоящие из упоров и блоков переключателей. Упоры устанавливают на панели или барабане с пазами в соответствии с размерами, заданными на эскизе обработки. Панели обычно выполняются съемными, что позволяет проводить их настройку вне станка. Упоры бывают нерегулируемые (грубые) и регулируемые (точные) с микрометрическими винтами. В качестве упоров могут использоваться штрихи из ферромагнитного материала на латунном барабане (в качестве групповых переключателей). Магнитная головка, встречая такой штрих, дает сигнал об окончании перемещения. Окончание отработки этапа программы может контролировать реле времени, реле давления и т. п.

Цикловая система программного управления отличается высокой надежностью в работе и простотой составления программы обработки. Однако наладка и переналадка станков с цикловой системой управления требует значительного времени, поэтому эти станки используют в средне- и крупносерийном производствах при относительно больших партиях запуска заготовок, обеспечивающих работу станка без переналадки в течение не менее одной смены.

В силу ограниченных технологических возможностей, системы циклового программного управления позволяют проводить обработку деталей простой геометрической формы и сравнительно невысокой точности. Эти системы наиболее широко используют в токарно- револьверных станках.

История развития станков с чпу доказала высокую эффективность современного оборудования. Отличие фрезерных станков с ЧПУ от станков с нечисловыми системами управления заключается не только в принципе построения программного управления. Реализация идеи ЧПУ выдвинула ряд требований к конструкции самого станка, без выполнения которых применение системы ЧПУ остается малоэффективным. Так, система ЧПУ позволяет обеспечить высокую точность перемещения исполнительных органов фрезерного станка (до 10 нм). Для создания возможности получения высокой точности размеров детали при обработке необходимо, чтобы механические узлы станка удовлетворяли соответствующим требованиям. Поэтому оснащение станков системами ЧПУ потребовало пересмотреть требования к их конструкции.

Рабочий цикл фрезерного станка с ЧПУ осуществляется автоматически от управляющей программы. Управляющая программа – это совокупность команд на языке программирования, соответствующих заданному алгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки. Управляющая программа содержит как геометрическую, так и технологическую информацию фрезерного станка с чпу.

В качестве программоносителя используют перфоленты, магнитные ленты, гибкие магнитные диски, постоянные запоминающие устройства, Flash – накопители или подключение к компьютерной локальной сети предприятия.