Разделы сайта

Читаемое

Обновления Sep-2017

Промышленность Ижоры -->  Станки механосборочного производства 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 [ 73 ] 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

систему управления, однако момент ввода в действие и последователя ность их работы могут быть различными. Это определяется программой цикловой автоматики.

3. Вспомогательные (исполнительные устройства) обслуживают процесс обработки, например, обеспечивают автоматическую уборку отходов, смазывание станка, отсос тумана и пыли, работу гидро- и пневмосистемы и др. Обычно они имеют автономную систему управления. Наиболее важными и сложными по своему управлению являются первая и частично вторая группы устройств, и при дальнейшем рассмотрении наибольшее внимание будет уделено управлению именно этими устройствами. Характерным для них является управление траекторией движения, длиной пути и командами сложных циклов.

Позиционированием называют движения в заранее программируемые точки (позиции), происходящие обычно без обработки (кроме прямоугольного цикла обработки), т. е. все установочные и делительные движения, осуществляемые перед формообразованием, а также движения манипулирующих устройств, сменяющих инструменты и заготовки и выполняющие другие подобные действия.

Под автоматическим циклом работы станка, самостоятельного станочного оборудования (например, магазина инструментов или промышленного робота), участка станочных модулей или гибкого автоматизированного производства понимают программируемую последовательность движений основных органов станка, а также последовательность всех действий, необходимых для нормального функционирования оборудования при изготовлении единицы продукции.

Стандартный (постоянный) цикл связан с работой определенного инструмента и выбранной операцией обработки (например, сверление, нарезание резьбы метчиком и др.); обычно он является составной частью общего цикла работы оборудования.

К прямоугольному циклу обработки относят позиционное управление, во время которого с помощью простых движений исполнительных устройств, действующих попеременно, происходит обработка деталей (например, точение ступенчатых валиков или фрезерование плоскостей по периметру заготовки). При этом в качестве программоносителей путевых команд используют либо упоры, либо это осуществляется с помощью числовой информации. В обоих случаях программируются лишь конечные точки пути, а все промежуточные положения траектории движения образуются копированием направляющих исполнительных устройств. Цикловые команды определяются стационарной релейной схемой управления или соответствующими алгоритмами, вводимыми в действие числовой программой.

В расставленных определенным образом упорах (рис. 21,1) заключена информация о размерах детали; примем згу информацию за исходный или первый поток. Эти же упоры определяют получение информации о фактическом положении исполнительных устройств при их воздействии на различные датчики (в данном случае на конечные выключатели ВК1 и ВК2). Тем самым обеспечивается появление второго потока информацией, что определяет систему управления как замкнутую. Цикл работы зависит от составленной заранее схемы

взаимодействия управляющей аппаратуры, воздействующей на двигатели Ml и М2.

Замкнутые системы управления механического типа могут работать не только в функции пути, пройденного исполнительным устройством. Распространены также системы, работающие в функции скорости, температуры, времени и других изменяющихся в процессе работы станка параметров.

В общем случае под информацией подразумевают различные сообщения, несущие полезные сведения. Единицей информации является 1 бит.

Алгоритжйд обозначают точное предписание, задающее процесс переработки исходных данных в однозначный результат. Алгоритм управления - предписание о последовательности выполнения операций управления.

Цикловым (программным) управлением называют управление оборудованием, обладающее возможностью оперативного ввода цикловой информации и ее перепрограммирования; цикловая информация задавалась обычно с помощью коммутаторных панелей, а размерная-механическим программоносителем (чаще всего с помощью упоров и конечных выключетелей).

Любое формообразование на станках определяется прежде всего направляющими (соответствующими координатам движения), по которым перемещаются основные и исполнительные устройства станка с закрепленными на них режущими инструментами и заготовками или с помощью которых происходит вращение инструментов (заготовок). Для сложного формообразования также необходимо учитывать программируемые кинематические связи между участвующими в формоофазовании движениями.

Можно считать, что направляющие основных исполнительных устройств (рабочих органов) несут внутреннюю часть передаваемой станком информации о формообразовании детали, в то время как настраиваемые кинематические связи характеризуют внешнюю информацию, зависящую ат вводимой программы обработки, т. е. от программоносителя.

При простом формообразовании и позиционировании движения осуществляются поочередно или одновременно, но при этом кинематически не взаимосвязаны. Так, обработка ступенчатого валика на токарном станке по прямоугольному циклу происходит при поочеред-

Рис. 21.1. Схема системы управления замкнутого типа с механическим программоносителем




НЫХ движения* продольной И поперечной кареток суппорта с одновременным, но не обязательно взаимосвязанным вращением заготовки. Продольная подача на один оборот изделия в данном случае не является законом формообразования. Увязка этих движений необходима только для получения оптимальных режимов резания и заданной шероховатости обрабатываемой поверхности. Точность формы изготовления валика зависит от качества изготовления и монтажа опор шпинделя изделия (его радиального и осевого биения) и точности изготовления продольных и поперечных направляющих суппорта (их перпендикулярности и параллельности оси центров станка).

При сложном движении форма детали зависит от формы направляющих (внутренний поток информации) и передаточных отношений между рабочими органами станка, которые перемещаются на размеры, определяемые командами управления (внешний поток информации). Можно утверждать, что модель обработки образуется из траекторий простых движений (неизменной для каждого станка пассивной информации), передаточных отношений между перемещаемыми исполнительными устройствами и путевых команд управления (ак тивной программируемой информации).

Позиционирование заготовок или инструментов обычно происходит не одновременно с процессом обработки, но точность вывода в запрограммированную позицию определяется также параметрами направляющих и точностью останова. Запрещающая команда о величине перемещения подается при достижении всеми устройствами запрограммированной точки. Перемещение заготовки или инструмента в рабочую позицию для последующей обработки, например, для сверления очередного отверстия, можно осуществить как последовательными движениями, участвующими в процессе позиционирования, так и одновременными, но кинематически не взаимосвязанными движениями. Последнее делается лишь для сокращения времени позиционирования.

Рассмотрим произвольный профиль обрабатываемой поверхности (рис. 21.2); предположим, что это плоский профиль или осевое сечение детали типа тела вращения. Такой профиль может быть обработан различным режущим инструментом: резцом / с точечной режущей кромкой (если это тело вращения); цилиндрической фрезой 2 с осью, расположенной перпендикулярно плоскости заготовки; пальцевой фрезой 3 с осью, расположенной в плоскости заготовки,

о . z

Рис. 21.2. Формообразование сложной поверхности

или Другим инструментом (профильный инструмент не рассматриваем). Однако разнообразие вариантов обработки и возможность использования различного инструмента могут быть получены ограниченным числом формообразующих движений. Возможны лишь три варианта: движение заготовки относительно неподвижного инструмента, инструмента относительно заготовки и совместное их движение. Выбор варианта происходит при проектировании станка и влияет на разработку его системы управления.

Рассмотрим движение инструмента относительно вращающейся заготовки, как это происходит в обычных токарных станках, когда резец закреплен на суппорте. Разложим траекторию сложного профиля обработки на составляющие так, чтобы они были направлены вдоль направляющих. Рассматривая сложное формообразование, его можно представить состоящим из простых движений, каждое по своим направляющим (координатным перемещениям). Обработка элемента сложной траектории (участок А~Б) произойдет при одновременном перемещении в продольном направлении на расстояние 5 и поперечном на расстояние Sx- В общем случае пути, проходимые за единицу времени, будут непрерывно изменяться в зависимости от меняющегося профиля обработки. При этом способы изменения кинематических передаточных отношений или методы суммирования движений различаются в зависимости от применяемой системы управления. При нарезании резьбы резцом на токарном станке сумма продольного движения резца и вращательного движения заготовки составляет неизменную для каждой наладки величину. Она определяется постоянным шагом резьбы, что позволяет использовать механическую систему управления, программируемую с помощью шестеренчатых гитар и суммирующих движения механизмов. Точность резьбы точно так же, как и точность обработки любого сложного контура, зависит не только от качества направляющих, но и от точности передачи, участвующей в суммировании формообразующих движений. Системы управления сложным формообразованием называют контурными (непрерывными или функциональными).

§ 2. ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ СТАНКАМИ

Станок можно рассматривать как технологический комплект механизмов, действующих автономно и связанных между собой лишь управлением. При проектировании систем автоматического управления в первую очередь решаются наиболее важные задачи обработки, связанные с формообразованием и вопросами позиционирования.

1. Управление траекторией при использовании простых движений в качестве внутреннего источника информации станка. Решается задача программирования взаимосвязи этих движений, создания и ввода внешней информации и воспроизведения сложного движения путем суммирования простых движений.

2. Программирование и контроль перемещений основных рабочих органов станка.




3. Задание и отработка исходных (основных и промежуточных) положении рабочих органов станка.

4. Получение информации, корректирующей по каким-либо параметрам исходную информацию управления.

Не менее важны задачи, связанные с выполнением циIлoвыx команд, таких, как:

программирование и осуществление оптимальной скорости движения;

задание нужного направления и последовательности движений; программирование и выполнение самостоетельных (в том числе и стандартных) циклов работы оборудования.

При управлении оборудованием также имеют место и вспомогательные задачи, например, включение и выключение отдельных механизмов, выдержки времени, счет чего-либо (времени или числа обработанных деталей). Рассмотрим более подробно основные задачи управления.

Прн управлении траекторией движения используют форму направляющих, которые являются внутренним источником информации простого формообразования для лк:ого станка, а простая траектория движения (поступательного или вращательното) является результатом копирдааиия формы направляющих. Вид источвнка движения и абсолютная величина скорости не влияют на траекторию движения (это движение включается во внешнюю кинематическую связь, не оказывающую влияния на формообразование).

Простые движения определякя (при выборе управляемых координат) при проектировании; они являются неизменной частью получаемой на станке информации о траектории движения. Менять ее, не переделывая станок, нельзя.

Сложная траектория движения образуется в результате сложения нескольких простых двинин и зависит от соотношения долей этих слагаемых простых движений, от кинематической точности и передаточного отношения между складываемыми движениями. Последнее является управляемой частью информации станка, так как программирование сложной траектории движения заключается в изменении соотношения скоростей (точнее, путей, а не самих скоростей), участвующих в формообразовании.

В кулачковых системах управления (рис. 21.3) в качестве программоносителя используются модели-аналоги обработки в виде за ранее запрограммированных профилей кулачков 1. Суммирование или синхронизация движений происходят за счет установки и закрепления кулачков т общем распределительном валу РВ. При вращении этого вала движения от рабочих профилей кулачков бара-

Рис, 21.3. Кулачковая система управления

&нн(и-о и дискдаого типа через рычаг и толкатель 2 передаются на исполнительные устройства 3, осуществляющие сложное формообразование (в данном случае продольное движение заготовки и noiKpeq-ное - рез1Ш).

Кулачковьда системы, являющиеся простейшими по схеме автоматики контурными системами <со сложным движением), относят к незамкнутым системам управжния механического типа из-за отсутствия активного потока информации о фактичвск<ш местонахождении исполнительных устройств. Работоспособность системы определяется применением в качестве программоносителей кулачков / (рис. 21.4) с участками профиля а, б, в, г, моделирующими все движения рабочего органа 3, т. е. содержащими априорную информацию


Рис. 21.4. Управление с кулачковым приведем:

а - участок быстрого подвода суппорта; <5 - кривая рабочей подачи (спираль Анавиеш)-в - участок выстоя; г - участок быстрого отвода v >,

О величине перемещения. Такая система управления не нуждается во втором потоке информации о (})актическом положении рабочих органов станка. Движение от дискового кулачка передается толкателем 2, который поджимается к рабочему профилю кулачка пружиной 4 (силовая связь); при использовании кулачков барабанного типа движение передается двусторонним профилем канавкн (кинематическая связь).

За один оборот распределительного вала совершается полный цикл обработки. Изменяя профиль кулачков, можно получить любой закон изменения пути движения рабочих органов. Однако профиль должен учитывать как динамические свойства механизма передачи движения, так и возможное заклинивание толкателя (угол наклона пр(ф1ля ограничивается углом трения толкателя и кулачка). Учитываются также ограничения по скорости вращения кулачка. Кулачок обеспечивает строго дозированные прямое и возвратное перемещения, являясь одновременно программоносителем и тяговьм механизмом (частью привода). Он осуществляет не только управление перемещением, но выполняет некоторые цикловые команды.

Профилирование (программирование) кулачков ведут по заранее разработанным циклограммам обработки деталей, для чего полное время обработки (один оборот распределительного вала) распределяют между отдельными элементами цикла, а кулачок разбигают на 100 частей (секторов) для токарных автоматов или на 360° для дру-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 [ 73 ] 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка