animateMainmenucolor
activeMenucolor
Главная / ЧПУ станок / Развитие Чпу Станков

Развитие Чпу Станков

развитие чпу станков

Автоматизация оборудования с использованием систем числового управления получила широкое распространение и оказалась весьма эффективной. Накопленный опыт использования оборудования и высокие технико-экономические показатели его эксплуатации позволяют рассчитывать, на дальнейшее развитие чпу станков.

Перспектива совершенствования оборудования с числовым управлением заключается в следующих направлениях:

  • расширение номенклатуры станков с числовым управлением и совершенствование их качества, расширение технологических возможностей, повышение быстроходности, надежности и точности;
  • внедрение принципов числового управления для оборудования других типов: электроэрозионного, подъемно-транспортного, сварочного и газорезательного;
  • создание новых типов многооперационных станков с автоматической сменой инструмента для широкой номенклатуры обрабатываемых деталей;
  • создание адаптивных станков с числовым управлением;
  • создание участков станков с ЧПУ и производств, управляемых от единой ЦВМ;
  • разработка и совершенствование системы автоматического программирования;
  • совершенствование работы кустовых вычислительных центров для подготовки управляющих программ.

Адаптивные системы управления

Еще в советское время, в период бурного развития станкостроения, появились системы управления, основанные на использовании при обработке информации о ходе технологического процесса. Системы подобного рода назывались по-разному: системы автоматического регулирования (CAP), системы автоматического управления (САУ), самонастраивающиеся, адаптивные и др. Это системы с обратной связью, но связь эта особого рода. Фактическая размерная информация сравнивалась с информацией, заданной программой. Эти системы никак не реагируют на изменение внешних воздействий - воздействий среды на автоматическую систему.

Пусть требуется получить на станке высокую точность обработки. Известно, что точность зависит от упругой деформации элементов станка, детали и инструмента. Это влияние проявляется в том, что при деформации изменяется относительное положение инструмента и детали и, следовательно, изменяются размеры детали. Величина деформации, в свою очередь, зависит от жесткости станка и сил резания. Причем главным является не сама величина силы резания (соответствующую погрешность всегда можно компенсировать установкой инструмента), а колебание силы в процессе обработки вследствие изменения величины припуска, свойств материала, износа инструмента и т. д., Для повышения точности обработки следует увеличивать жесткость станка или снижать режимы резания (последнее связано с уменьшением производительности).

При адаптивном управлении вопрос решается следующим образом. Известно, что на силы резания влияет величина подаҷи. Если измерять величину силы в процессе резания и информацию, полученную при этом, использовать для регулирования величины подачи, то можно обеспечить такие условия обработки, при которых величина силы будет оставаться постоянной. Пусть вследствие износа инструмента сила возрастает, датчик регистрирует этот факт и вырабатывает сигнал управления. Последний воспринимается системой управления приводом подачи, подача уменьшается на такую величину, при которой сила резания остается постоянной.

В качестве примера можно привести вертикально-фрезерный станок 6Р1ТСАУ Дмитровского завода фрезерных станков. Указанная модель станка отличается наличием в механизме продольной подачи датчика силы резания и бесступенчатым приводом подачи от двигателя постоянного тока, управляемого тиристорным преобразователем. Оптимальная величина подачи на каждом участке обработки детали устанавливается при помощи системы автоматического регулирования, которая обеспечивает и постоянство сил резания.

Регулируемым параметром процесса вместо силы резания может быть крутящий момент на шпинделе, мощность или сила тока, потребляемого двигателем главного движения, температура в зоне резания, величина деформаций системы станок - инструмент - деталь и пр.

Использование адаптивных систем управления на станках различных типов обеспечивает повышение точности обработки в 2-5 раз и одновременно производительности в 1,25 - 2 раза, системы гарантируют прекращение обработки при поломках инструмента. Особенно эффективно применение адаптивных систем для станков с числовым управлением.

Участки станков с ЧПУ

Эксплуатация станков с числовым управлением, особенно многооперационных станков, в мелкосерийном производстве наиболее целесообразно организовывать по принципу замкнутых участков для обработки определенной группы деталей, управляемых от ЦBM. Еще на выставке «Станки-72» демонстрировался созданный ЭHИМС автоматизированный участок АУ1 для обработки деталей типа тел вращения:

  • валов длиной 100-150 мм и диаметром 20-160 мм;
  • гильз, стаканов и втулок длиной и диаметром до 250 мм;
  • дисков, фланцев, колец, зубчатых колес диаметром 5-320 мм и длиной до 250 мм;
  • кулачков, эксцентриков и других деталей с криволинейными поверхностями.

На участке может осуществляться полная токарная обработка наружных, внутренних и торцовых поверхностей с прямолинейными и криволинейными образующими, сверление, развертывание, нарезание резьбы, фрезерование пазов, лысок, канавок, граней и различных профильных кривых.

В состав участка входит десять станков. Фрезерно-центровальный станок MP179Ф4 с магазином емкостью 36 инструментов предназначен для фрезерования торцов и центровки валов. Два токарных центровых полуавтомата 1713Ф3 с четырехпозиционной револьверной головкой предназначены для обработки относительно простых валов, не требующих большого числа различных инструментов. Два токарных полуавтомата 1П713ФЗ служат для обработки деталей типа фланцев среднего размера. Два токарных патронно-центровых полуавтомата 1714МФ3 оснащены инструментальными магазинами на восемь позиций. Они позволяют обрабатывать валы и фланцы сложной конфигурации. Вертикально-фрезерные станки MA655МФ3 и MA655Ф3 (первый оснащен магазином емкостью 12 инструментов) и вертикально сверлильный станок 2P135Ф2 с шестипозиционной револьверной головкой предназначены для фрезерной и сверлильной обработки деталей типа фланцев и плоских кулачков.

Участок обслуживается транспортно-накопительной системой. Хранение и транспортирование деталей осуществляется партиями по 3-10 шт. в специальном контейнере. Система содержит автоматизированный склад, обслуживаемый электроштабелером, и транспортеры для перемещения контейнеров от склада к станкам и обратно. Общая емкость склада равна 200 контейнеров, что достаточно для восьмичасовой работы участка без пополнения запаса заготовок или изъятия готовых деталей. Для обработки деталей на участке АУ1 требуется 250 единиц различного металлорежущего инструмента. На участке установлен транспортер-накопитель режущего инструмента, автоматически обслуживающий токарные полуавтоматы 1715МФ3.

Управление работой участка, диспетчирование, учет и организация осуществляются из единого центра от ЦВМ. Эксплуатация автоматизированного участка АУ1 в условиях мелкосерийного и единичного производства позволяет в 6-8 раз повысить производительность труда и соответственно уменьшить цеховой обслуживающий персонал, в 4 раза сократить число станков, в 10-15 раз производственный цикл обработки деталей и в 2 раза производственную площадь, улучшить ритмичность и организацию производства, на 50 % повысить загрузку станков по времени. Уже в ближайшие годы появятся другие участки и линии из оборудования с числовым управлением, автоматизированные цехи и производства для выпуска самой разнообразной продукции машиностроения.

Системы автоматического программирования

Процесс программирования для нечисловых автоматов - это наладка станка (расстановка кулачков на распределительном валу, установка упоров и конечных выключателей, настройка командоаппарата, изготовление и установка копира и др.). Процесс наладки вызывает простой автомата и его трудно автоматизировать.

У числовых автоматов процесс программирования часто является еще более трудоемким, но он отделен от станка, а поэтому не вызывает простоев. Кроме того, изменяется сам характер процесса программирования. Процесс приобретает вычислительный характер и может быть автоматизирован с помощью ЦВМ. Таким образом, центр тяжести переносится на составление программы для ЦBM, но трудоемкость программирования при этом пока не уменьшается. Чтобы существенно снизить трудоемкость программирования, нужно прибегнуть к помощи алгоритмических языков. Необходимо разработать такие специальные искусственные языки, при помощи которых можно просто, быстро и удобно описать работу станка. Затем препроцессор - специальная программа - переводит алгоритмический язык на язык машинный, а процессор и постпроцессор преобразует информацию в форму, воспринимаемую конкретной системой управления металлорежущего станка. Все это называется системой автоматического программирования САП. Использование САП позволяет в десятки раз уменьшить трудоемкость процессов программирования. Работы в этом направлении будут продолжаться дальше, чтобы упростить, удешевить и ускорить процесс программирования для станков с числовым управлением.

Работа координационных центров

Для подготовки управляющих программ для станков с числовым управлением требуется специальное дорогое оборудование, включающее ЦBM, подготовленные высококвалифицированные кадры, значительные площади. Службу подготовки программ в состоянии организовать у себя только крупные машиностроительные заводы. Сотни мелких и средних заводов пользуются услугами специальных координационных вычислительных центров. Необходимо дальше совершенствовать работу центров. Каждое предприятие должно дистанционно передавать в центр исходные данные и получать оттуда готовые управляющие программы. В заключение можно сказать, что переход к станкам с цифровым управлением означает полную реорганизацию производства, которая по своим масштабам может быть сравнима только с переходом от ручного труда к машинному.