Разделы сайта

Читаемое

Обновления Nov-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

Продолжение табл. 21.2

Вспомогательная функция

Наименование

Значение

М71 М72

Угловое смещение заготовки в положение 1

Угловое смещение заготовки в положение 2

Угловое смещение заготовки в положение, определяемое электрическими, механическими или другими видами упоров

То же

Своеобразна непрерывно изменяющаяся модель (картина) состояния запаса инструментов (или заготовок), участвующих, например, в гибком автоматическом производстве. В ячейках памяти устройства управления постоянно сохраняется информация о местонахождении каждого инструмента (заготовки) на данном автоматическом производстве. По мере перемещения инструментов (заготовок) с автоматического склада по конвейеру в магазин инструментов или при подаче их на рабочие позиции (в шпиндели илнна каретки станков) в устройство управления поступают сигналы о новом местоположении инструментов (заготовок); при этом состояния ячеек памяти изменяются в соответствии с новыми положениями инструмента (заготовок), т. е. картина непрерывно меняется, информационная модель организации производства участка является очень динамичной.

Числовые системы управляются предписаниями (различными информационными моделями), задающими процесс переработки исходной числовой информации по заранее определенным и вводимым в устройство управления правилам - алгоритмам, а поэтому смена информационной модели при изменении программы обработки несложная и не требует большого времени. Станки с ЧПУ не только широко автоматизированы, но и очень универсальны.

Так же как в других системах управления, сложное формообразование обеспечивается суммированием простых движений (источник внутренней пассивной информации у них общий - это направляющие исполнительных устройств), но суммирование осуществляется не механизмами, а происходит в устройстве управления с помощью специализированной ЭВМ, называемой интерполятором, который одновременно преобразует кодированную программу в унитарный код. Этот блок устройства управления предназначен для управлении всеми исполнительными устройствами станка, обеспечивающими суммарные или последовательно совместные мини-движения.

При интерполяции может быть использован любой закон изменения сложной траектории движения узлов. Он устанавливается вводом соответствующей информации-инструкции. Чтобы не усложнять интерполятор, иногда его функции делят между универсальной ЭВМ и линейным интерполятором; при этом ЭВМ определяет координаты-

лишь отдельных промежуточных точек программируемого сложного контура, а линейный интерполятор аппроксимирует участки между точками и находит значения всех остальных точек, располагаемых по линейному закону между промежуточными.

Величину перемещения от одного импульса программы (обычно от одного сигнала унитарного кода) всегда приводят в технических характеристиках станков с ЧПУ; ее .называют дискретностью задания перемещения. В современных устройствах управления наиболее распространены линейно-круговые интерполяторы, при работе с которыми необходимо в программе обработки указывать тот или иной способ интерполяции (функции G01 или G02; G03). При круговой интерполяции аппроксимация производится дугами окружностей.

Принципы работы интерполяторов, т. е. способы создания модели суммирования простых движений, различны. Рассмотрим в качестве одного из возможных вариантов работу интерполятора по методу оценочной функции: при задснии информации (вводе очередного кадра программы в устройство управления) в виде координат (обычно заданных приращениями) конечной для данного участка (кадра) точки интерполятор автоматически определяет положение всех точек, по которым должны переместиться формообразующие рабочие органы. Это происходит следующим образом: после передачи на привод одного из исполнительных устройств сигнала от интерполятора о перемещении на один импульс унитарного кода это устройство передвигается на величину дискреты (в качестве средней величины можно указать 0,01-0,005 мм), а интерполятор решает уравнение прямой, дуги окружности или кривой более высокого порядка (что связано с применяемым типом интерполяции), и в зависимости от полученного результата следующий импульс поступит на то исполнительное устройство, которое, перемещаясь, будет создавать суммарное движение, проходящее возможно ближе к траектории, заданной числовой моделью (формулой уравнения) сложного формообразования.

Например, при линейной интерполяции устройство управления решает функцию, полученную из уравнения прямой: Ff = уАх - - XiAy, где Xi и г/г - текущие координаты точки траектории в импульсах. Ал; и Аг/ - заданные в импульсах приращения координат (перемещения в одном кадре программы). Алгоритм управления построен так, что если в результате решения управления получается нуль или положительная величина, т. е. функция положительна и результат находится в области, расположенной выше теоретической траектории сложного движения (или на ней), то подается сигнал (импульс) в привод исполнительного устройства, осуществляющего движение вдоль оси X, Если в результате решения уравнения (числовой модели) ответ будет получен с отрицательным знаком, тоочеред-ной сигнал поступает на привод устройства перемещения вдоль оси Y. При таком последовательном способе суммирования движений возникающая погрешность не превышает величины, равной дискретности задания перемещения.

То же можно сказать и о круговой интерполяции, когда в основу модели формообразования положено уравнение окружности. В этом



случае решается функция Fi = х\-\- у] - где R - радиус интерполируемой дуги, задаваемый координатами центра радиуса относительно начала дуги.

Для исполнительных узлов, обладающих большим моментом инерции, выгоднее взамен управления ими относительно мощным приводом от интерполятора синхронизировать суммируемые движения с помощью датчика. Так, нарезание резьбы резцом на токарном станке рациональнее осуществлять по схеме: привод шпинделя изделия не управляется интерполятором, но шпиндель снабжается датчиком вращения, синхронизирующие сигналы с которого в унитарном коде поступают в электронный делитель импульсов устройства управления; коэффициент деления (передаточное отношение) делителя программируется.

Сигналы, снимаемые с делителя, являются управляющими для привода продольного движения суппорта. Такой способ суммирования простых движений носит название электронной гитары (в данном случае шага резьбы). Программоносителем является величина передаточного отношения, устанавливаемая с помощью делителя, которое при необходимости может изменяться во время обработки по любому закону в целях получения, например,резьбы с неравномерным шагом, нарезания некруглых колес или каких-либо других необычных форм.

В зависимости от назначения станков с ЧПУ их системы управления подразделяют на позиционные, обеспечивающие лишь простые движения, и контурные (функциональные или непрерывные), дающие возможность получения сложного формообразования. Из группы станков с позиционными системами выделяют станки с программированием отдельных точек, когда обработка совершается после позиционирования и иногда с фиксацией этого положения путем закрепления рабочего узла (примером являются сверлильные и расточные станки), и станки с программированием отрезков прямых, параллельных направляющим, а именно станки с прямоугольным циклом обработки (например, фрезерные станки с прямоугольным обходом заготовки при обработке).

Вторая группа станков отличается лишь технологией - обработка производится одновременно с отработкой программы, причем конечные точки обрабатываемых участков определяются вводимой (внешней) информацией, а остальные (промежуточные) точки траектории - внутренней (пассивной) информацией, передаваемой формообразующими устройствами станка при их движении по направляющим. В последнее время начали изготавливать универсальные устройства управления, обеспечивающие как позиционирование, так и контурную обработку. Замкнутые системы ЧПУ, как обеспечивающие большую точность и надежность обработки программы, являются более распространенными. В них все шире используют в качестве привода высокомоментные электродвигатели с тиристорными преобразователями, работающие в следящих системах.

ГЛАВ А 22

АППАРАТНЫЕ СИСТЕМЫ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

§ 1. ПОДГОТОВКА УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ

Управляющая программа представляет собой набор указаний исполнительным органам станка, представленных в кодах системы числового программного управления в последовательности, соответствующей технологическому процессу обработки конкретной детали. В состав управляющей программы входят указания о величине, направлении и скорости относительного перемещения режущего инструмента и заготовки в каждый момент времени обработки, а также все необходимые для реализации технологического процесса специальные команды.

Качество, продолжительность и стоимость подготовки управляющих программ во многом определяют эффективность применения металлорежущих станков с числовым программным управлением. Поэтому практически с начала промышленного использования станков с ЧПУ развиваются автоматизированные методы их программирования, которые по сравнению с подготовкой программ вручную существенно сокращают продолжительность и трудоемкость этого процесса одновременно со значительным повышением качества управляющих программ.

Содержание процесса подготовки управляющих программ, объем и место работы технологов-программистов тесно связаны с разновидностями групп обрабатываемых деталей, технологическими особенностями металлорежущих станков, возможностями используемых систем числового управления, а также с имеющимися комплектами режущего и вспомогательного инструмента. Рациональным в условиях эксплуатации станков с ЧПУ является разделение заготовок на группы по общности конструктивно-технологических признаков, габаритным размерам, видам, методам базирования и крепления деталей на станках, числу управляемых координатных перемещений при обработке и по ряду других признаков, что позволяет широко использовать при подготовке программ типовые технологические приемы, методы программирования и инструментальные наладки.

Для позиционных систем числового программного управления станками программирование часто сводится к непосредственному переносу информации с рабочего чертежа обрабатываемой детали и из технологической карты либо на программоноситель, либо прямо на панель управления станком. При этом обычно не требуется выполнение каких-либо расчетов и даже преобразования исходной информации, достаточно лишь представить в коде системы управления подготовительные и вспомогательные функции. v

Для контурных систем управления процесс подготовки управляющих программ значительно сложнее. Приходится выполнять трудоемкие расчеты по определению координат точек сопряжения эле-



ментов обрабатываемого профиля и параметров его эквидистанты. При обработке профилей, которые не реализуются интерполятором системы управления, необходимо дополнительно решать задачи аппроксимации (т. е. приближенной замены) заданных профилей участками линий, реализуемых интерполятором. Построение эквидистанты профиля связано с тем, что программа обработки детали описывает относительное движение ее и определенной точки режущего инструмента (центра инструмента). Для резцов - это центр дуги окружности при вершине; для концевой фрезы со сферическим торцом - центр полусферы; для концевой цилиндрической фрезы н для электроэрозионной обработки - точка пересечения плоскости детали с осью инструмента и т. д. Если параметры инструмента во время обработки профиля детали остаются неизменными, траектория перемещения центра инструмента является эквидистантой профиля. В процессе программирования эта траектория определяется координатами опорных точек в местах пересечения или касания отдельных геометрических элементов. Более подробное представление траектории, например, с интервалом до одной дискреты, осуществляется интерполятором.

Наряду с особенностями программирования станков различных технологических групп также оказывают влияние на методику подготовки управляющих программ возможности систем числового программного управления. В качестве иллюстрации можно сопоставить аппаратные системы управления и системы, построенные по типу ЭВМ. Последние отличаются значительно более широкими функциональными возможностями. Они могут выполнять с помощью специального программно-математического обеспечения ряд функций, которые недоступны аппаратным системам: составление управляющих программ непосредственно у станка, их редактирование, повторение частей программы, двусторонний обмен программами с библиотекой j в ЭВМ более высокого ранга и т. д.

Современные станки с числовым программным управлением различных технологических групп снабжаются специальными инструментальными комплектами. Основными принципами этой оснастки являются типизация режущего и унификация вспомогательного инструмента, что делает инструментальную оснастку универсальной и взаимозаменяемой. Неотъемлемой частью таких комплектов стал вспомогательный инструмент, состоящий из резцедержателей, различных оправок, многоинструментальных головок. Вспомогательный инструмент обеспечивает с помощью настроечных приборов предварительную настройку режущего инструмента на размеры, заложенные в управляющих программах, а также фиксирует его на станках с качеством, необходимьш для полной реализации технологических возможностей станков.

Процесс подготовки управляющих программ для любого станка с ЧПУ означает составление серии команд, которые могут быть авто-! магически выполнены системой управления при получении из за- готовки нужной детали. Исходньпаи документами при составлений! программы являются рабочий чертеж детали и технологическаг

карта. Текст готовой программы либо записывается на программоноситель, либо вводится в систему числового управления с помощью клавиатуры и переключателей на пульте управления.

Способ ввода программ в систему числового управления изменяет только вид документа, на котором фиксируются результаты программирования, и не оказывает влияния на процесс подготовки программ, который в обобщенной форме можно представить как последовательность следующих этапов: 1) разработка технологического процесса получения заготовки детали; 2) выбор станка с ЧПУ для обработки детали; 3) назначение способа установки и метода крепления заготовки на станке, определение настроечных размеров детали; 4) выбор инструментальной наладки; 5) разработка оптимизированного варианта технологического маршрута обработки детали, оценка технико-экономических показателей операций; 6) вычисление траектории относительного движения всех используемых инструментов и детали; 7) назначение режимов резания; 8) формирование подготовительных и вспомогательных команд, введение корректоров; 9) формирование фраз и всей управляющей программы, кодирование ее, запись на программоносителе, подготовка сопроводительной документации; 10) контроль и отладка управляющей программы.

Задачи, связанные с подготовкой управляющих программ, целесообразно разделить на четыре группы. К первой группе, обычно решаемой технологом, относятся задачи этапов 1, для которых характерно многообразие непрерывно изменяющихся обстоятельств. Так, для выбора станка с ЧПУ нужно иметь сведения на данный момент времени о состоянии станочного парка на участке и его загрузке. Для выбора метода крепления заготовки необходимы сведения об установленных на станках приспособлениях, о наличии приспособлений на складе, и только на основании этих Сведений можно определить оптимальный вариант их применения или необходимость их проектирования.

Для остальных этапов подготовки управляющих программ характерно широкое применение средств вычислительной техники. Эффективность решения этих задач с помощью ЭВМ обусловлена ограниченным объемом исходных данных, весьма сложными и трудоемкими вычислениями, возможностью формализовать алгоритмы решения. Ко второй группе задач относятся задачи этапов 5-7, выполнение которых не связано с выходом на конкретный станок с ЧПУ. Соответствующее программно-математическое обеспечение ЭВМ называют процессором. Третья группа задач охватывает задачи этапов 8 и 9 по согласованию принятых процессором решений с возможностями системы управления и станка; для их выполнения служит отдельная часть программно-математического обеспечения ЭВМ-постпроцессор. Каждая модель станка с ЧПУ обслуживается своим постпроцессором. К четвертой группе задач относятся контроль и отладка подготовленных программ.

Обширна сфера использования ЭВМ в области технологической подготовки машиностроительного производства, которая заключа-



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