какие станки называют станками с программным управлением пу
Какие станки называют станками с программным управлением пу
Каталог продукции
Дополнительно
Руководства и инструкции
Статьи
Кто на сайте?
Сейчас на сайте 137 гостей и нет пользователей
Программирование обработки и принципы числового программного управления
Программное управление станков может быть числовым (ЧПУ) или цикловым (ЦПУ). Главное отличие заключается в цене и функциональности: станки с ЦПУ стоят дешевле, но их переналадка занимает много времени и сил. А вот ЧПУ обходится дороже, но записанные программы можно заменять на программоносителе, что ускоряет и упрощает перенастройку. Станки делятся на простые и многооперационные – способны осуществлять различные виды работ.
Станки с ПУ (программным управлением) по конструкции основной системы управления разделяются на станки с числовым и станки с цикловым программным управлением.
Системы с цикловым программным управлением позволяют запрограммировать перемещение подвижных элементов станка в определенной последовательности и в некоторых случаях изменение скорости этих перемещений при помощи определенного набора коммутирующих элементов (переключателей, штекеров) на штекерном барабане или на панели управления. При этом величины перемещений этих элементов определяются путем наладки упоров на управляющих платах станка относительно конечных выключателей.
Отличия станков с цикловым ПУ
Станки с цикловым ПУ отличаются простотой конструкции и невысокой стоимостью. Однако их технологические возможности крайне ограниченны, a перенастройка связана с достаточно весомыми потерями времени. Поэтому данные станки могут быть рационально использованы только лишь для обработки сравнительно простых заготовок, но в больших объемах.
Особенности фрезерного станка с ЧПУ
Принципиальная особенность станка с ЧПУ (числовым программным управлением) выражается в том, что у него вся программа работы включительно и величины перемещений подвижных элементов записывается на программоносителе в определенном коде. Перенастройка станков с ЧПУ осуществляется значительно быстрее, нежели станков с ЦПУ. Во многих случаях заключается она в замене одной программы на другую. Станки с ЧПУ подразделяются, как правило, на станки обычных групп (К примеру: фрезерные, токарные, расточные, сверлильные) и многооперационные станки, или же так называемые ОЦ (обрабатывающие центры).
Многооперационные станки
Многооперационные станки имеют компоновку фрезерного или расточного станка и предназначены они для обработки корпусных заготовок. В магазине данного станка размещается большой набор инструментов, которые при помощи автоматического манипулятора заменяются по программе непосредственно в его шпинделе. Это позволяет при одной установке детали или заготовки осуществлять обработку большого количества поверхностей различными способами: фрезерованием, растачиванием, сверлением и т. д. На многооперационных станках вместо магазина инструментов в отдельных случаях используют револьверные головки.
Стоит отметить и то, что многооперационные станки создаются также на базе токарных станков, которые называются токарными центрами. На таких станках можно, к примеру, выполнять за одну установку заготовки такие переходы как: точение фланца несколькими резцами; фрезерование лысок; обработку отверстий, которые расположены по окружности. Для этого на суппорте этих станков размещаются поворотный резцедержатель, а также револьверная головка с вращающимися шпинделями для установки фрез, сверл, зенкеров, разверток.
Станки с программным управлением
В мелкосерийном производстве, которое занимает до 80% широко применяются станки с ПУ в которых программа записывается на программоносителе, в качестве которых применяют перфоленту, магнитный диск, программируемый контроллер.
На программоносителях программа может записываться в кодированном и декодированном виде. Изготовление программы и переналадка станков не требует высокой квалификации и не отнимает много времени.
Станки с ПУ классифицируются также как и станки с ручным управлением.
В обозначении моделей станков с ПУ после цифр пишутся следующие буквы:
В станках с ЧПУ вся информация записывается на программоносителе.
В станках с оперативной системой ЧПУ информация набирается оператором непосредственно на рабочем месте при помощи клавиатуры, расположенной на мини ЭВМ.
Цикловое программное управление.
Системой циклового программного управления (ЦПУ) называют такую систему программного управления, в которой полностью или частично программируются цикл работы станка, режимы обработки и смена инструмента, а величина перемещений рабочих органов задается с помощью предварительно налаживаемых упоров.
Системой ЦПУ оснащают токарно-револьверные, токарно-копировальные, копировально-фрезерные, алмазно-расточные и другие станки. Системы ЦПУ используют в автоматических линиях с использованием ЭВМ дня диагностики и планирования работы линии, а также для управления промышленными роботами.
Функциональная схема системы ЦПУ. 
В схему входят: программатор циклов, схема автоматики, исполнительное устройство и устройство обратной связи.
Программатор циклов состоит из блока задания программы 1 и блока поэтапного ввода программы 7. Из блока задания программы 1 информация поступает в схему автоматики, состоящую из схемы управления циклом работы станка 2 и схемы преобразования сигналов контроля 6. Схема автоматики согласует действия программатора циклов с исполнительными элементами станка и датчиком обратной связи, может выполнять ряд логических функций. Схему автоматики в системах ЦПУ чаще всего строят на электромагнитных реле. Из блока 2 сигналы поступают в исполнительное устройство, обеспечивающее отработку заданных программой команд.
Исполнительное устройство состоит из исполнительных элементов 3 (приводы, муфты и т.д.) и рабочих органов станка 4 (суппорт, насосы, столы, револьверные головки). Рабочие органы отрабатывают этап программы, а датчик 5 контролирует окончание отработки и дает команду блоку 7 через блок 6 на переключение следующего этапа программы.
Программаторы циклов.
Состоят из блока задания программы и блока поэтапного ввода программы. Блок задания программы запоминает и вводит в систему полную программу, блок поэтапного ввода программы предназначен для последовательного считывания этапов программы и ввода их в систему для отработки.
Наиболее распространенным программатором электрического типа является штекерная панель. Программа на штекерной панели задается вручную, станок в этот период простаивает. Для безопасного и быстрого набора программ может быть использован накладной бумажный шаблон. Шаблон накладывают на штекерную панель, а штекеры вводят в гнезда через отверстия в шаблоне. Пробитые в соответствии с программой.
Распространенным программатором механического типа являются кулачковые командоаппараты и программаторы с перфолентами.
Кулачковые командоаппараты – это программаторы механического типа с кинематическим заданием программы. В гнезда барабана 2 командоаппарата закладывают шарики или штифты 1, которые при его повороте воздействуют на электрические контакты или конечные выключатели 3, включая цепи соответствующих исполнительных органов. Барабан приводится во вращение храповым механизмом с электромагнитом или шаговым двигателем.
Программаторы с перфолентами или перфокартами применяют при большом объеме информации. Считывание программы осуществляется либо электромеханическим способом, либо фотоэлементами.
Наиболее удобным являются универсальные системы ЦПУ, построенные с использованием микроэлектроники. К таким системам относятся программируемые контроллеры.
Программируемый контроллер (ПК) состоит из центрального процессора 1 (управляющего устройства), постоянного запоминающего устройства 2, входного 3 и выходного 4 устройств и сканатора 5 (генератора импульсов). К контроллеру можно подключить программную панель 6 (загрузчик программ), содержащую декадные переключатели и клавиши. Программу вводят последовательно нажатием клавишей с обозначением логических элементов. В режиме записи программа записывается в устройство 2 и запоминается в нем. В режиме работы сканатор 5 поочередно подключает к процессору 1 входное и выходное устройства. В процессоре 1 согласно программе производятся заданные логические операции. К контроллерам могут подключаться дисплеи, накопители на магнитных кассетах, печатающие устройства, регистрирующие состояние оборудования, затраты основного и вспомогательного времени, аварийные ситуации и т.д.
Общие сведения. Станки с программным управлением (ПУ) по виду управления делятся на станки с цикловым и станки с числовым программным управлением
СТАНКИ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Станки с программным управлением (ПУ) по виду управления делятся на станки с цикловым и станки с числовым программным управлением.
Системы циклового программного управления позволяют запрограммировать перемещение подвижных органов станка в определенной последовательности, а также изменение скоростей этих перемещений с помощью определенного набора коммутирующих элементов (штекеров, переключателей) на панели управления или штекерном барабане. При этом величины перемещений подвижных органов определяются путем наладки упоров относительно конечных выключателей на управляющих платах станка.
Станки с цикловым программным управлением отличаются невысокой стоимостью и простотой конструкции, однако технологические возможности их ограничены, а переналадка связана с относительно большими потерями времени. Поэтому станки с цикловым ПУ могут быть рационально использованы лишь для обработки больших партий сравнительно простых заготовок.
В основном распространены станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Применение станков с числовым программным управлением – одно из наиболее прогрессивных направлений автоматизации металлообработки на промышленных предприятиях.
Основные преимущества станков с ЧПУ, применяемых взамен универсальных:
1. Повышение производительности труда за счет сокращения вспомогательного и машинного времени обработки на станке в 2–3 раза.
2. Сочетание точности и производительности станка – автомата с гибкостью универсального оборудования, что создает возможность для комплексной автоматизации единичного и серийного производства.
3. Исключение предварительных ручных разметочных и пригоночных работ в процессе сборки.
4. Упрощение и удешевление специальной оснастки, так как точность обработки обеспечивается точностью самих станков. Например, приспособления для сверлильных работ выполняется без кондукторных втулок.
5. Сокращение времени наладки и переустановки заготовок в среднем на 30 % и резкое сокращение расходов их межстаночную транспортировку за счет концентрации операций на каждом станке.
6. Упрощение функций оператора, что создает условия для многостаночного обслуживания.
7. Экономия производственных площадей, предназначенных для хранения заготовок и готовых деталей, приспособлений, инструмента.
8. Сокращение периода освоения новых деталей благодаря применению на станках с ЧПУ более простой и универсальной технологической оснастки, а также возможности широкого использования ЭВМ при технологической подготовке производства. В среднем сроки подготовки производства сокращаются на 50–70 %, а общая длительность цикла изготовления продукции на 50–60 %.
9. Расширение технологических возможностей станков с ЧПУ позволяет выполнять различные виды работ (фрезерование, сверление, резьбонарезание, развертывание, зенкерование, растачивание и др.), облегчает распределение работы между однотипными станками и позволяет полнее их загружать.
Станки с ЧПУ с автоматической сменой инструмента имеют дополнительные преимущества. Повышается производительность станков, так как автоматическая смена инструментов совмещается частично или полностью с выполнением команд на установку координат, переключение ступеней частот вращения шпинделя, подач и т. д.
Доля машинного времени у станков с автоматической сменой инструментов в общем времени работа станка повышается до 75 %, на других станках с ЧПУ она составляет 50 %, а на станке с ручным управлением – только 20 %.
Благодаря этим преимуществам применение станков с ЧПУ целесообразно в следующих случаях:
1. Многочисленные или дорогостоящие операции по настройке.
2. Сложная и разнообразная обработка.
3. Деталь настолько сложная, что производство ее в больших количествах связано с возможностью появления субъективных ошибок.
4. Обработка деталей с большим количеством размеров, имеющих жесткие допуски.
5. Обработка деталей, подверженных частым конструктивным изменениям.
6. Стоимость оснастки составляет значительную часть штучной стоимости.
7. Короткий период освоения изделия не позволяет использовать традиционные методы изготовления оснастки.
8. Сложность хранения инструментов.
9. Расходы на контрольные операции составляют значительную часть общей стоимости изготовления детали.
Станки с ЧПУ отличаются высокой стоимостью, на порядок и более превосходящей стоимость аналогичных станков с ручным управлением. Поэтому применение станков с ЧПУ экономически целесообразно при условии максимального их использования.
Достижения в области кибернетики, электроники, вычислительной техники и приборостроения позволили разработать принципиально новые системы ПУ – системы ЧПУ (СЧПУ), широки используемые в станкостроении. Эти системы называют числовыми потому, что величина каждого хода исполнительного органа (ИО) станка задается с помощью числа. Каждой единице информации соответствует дискретное перемещение ИО на определенную величину, называемое разрешающей способностью СЧПУ или ценой импульса.
Под ЧПУ станков понимают управление движением ИО станков, скоростью их перемещения, последовательностью цикла обработки и различными вспомогательными функциями.
СЧПУ – это совокупность специализированных устройств, методов и средств, необходимых для реализации ЧПУ станком, предназначенная для выдачи управляющих воздействий исполнительным органам станка в соответствии с УП.
Структурная схема СЧПУ представлена на рис. 15.1, а. Чертеж детали (ЧД) подлежащий обработке на станке с ЧПУ, одновременно поступает в систему подготовки программы (СПП) и систему технологической подготовки (СТП). Последняя обеспечивает СПП данными о разрабатываемом технологическом процессе, режимах резания и т. д. На основании этих данных разрабатывается управляющая программа (УП). Наладчики устанавливают на станок приспособления, режущие инструменты согласно документации, разработанной в СТП. Установку заготовки и снятие готовой детали осуществляет оператор
Рис. 15.1. Структурная схема СЧПУ (а) и целевого механизма (б)
или промышленный робот. Считывающее устройство (СУ) считывает информацию с программоносителя. Информация поступает в УЧПУ, которое выдает управляющие команды на целевые механизмы (ЦМ) станка, осуществляющие основные и вспомогательные движения цикла обработки. Датчики обратной связи (ДОС) на основе информации (фактическое положение, скорость перемещения ИО, фактический размер обрабатываемой поверхности, тепловые и силовые параметры технологической системы и др.) контролируют величину перемещения ИО. Станок содержит несколько ЦМ, каждый из которых включает в себя (рис. 15.1, б): двигатель (ДВ), являющийся источником энергии; передачу П, служащую для передачи движения от двигателя к исполнительному органу (ИО); собственно ИО (суппорт, стол, салазки, шпиндель и т. д.).
УЧПУ размещают рядом со станком (в одном или двух шкафах) или непосредственно на станке (в подвесных или стационарных пультах управления).
Двигатели приводов подач станков с ЧПУ, имеющие специальную конструкцию и работающие с конкретным УЧПУ, являются составной частью СЧПУ.
УП содержит два вида информации: геометрическую и технологическую. Геометрическая информация – координаты опорных точек траектории движения инструмента, а технологическая – данные о скорости, подаче, номере инструмента и т. д. УП записывают на программоносителе.
В оперативных СЧПУ программа может вводится (с помощью клавиш) непосредственно на станке.
Наиболее распространенным программоносителем является восьмидорожечная перфолента (рис. 15.2) шириной 25,4 мм, этому способствуют ее достоинства: дешевизна и простота хранения, малый объем перфоленты, так как ее длина зависит не от времени обработки детали на станке, а от сложности детали, числа опорных точек и т. д.
Программа, записанная на перфоленте, может содержать неограниченное число команд. Устройство управления от перфоленты позволяет вводить коррекции на длину инструмента, его положения и т. д.
Транспортная дорожка, составленная из отверстий 1, служит для перемещения ленты (с помощью барабана) в считывающем устройстве. Рабочие отверстия 2, несущие информацию, пробивают на специальном устройстве, называемом перфоратором. Пробитое отверстие на перфоленте соответствует наличию сигнала, при отсутствии отверстия – сигнала не будет. Информацию на перфоленту наносят кадрами. Перфоленты изготавливают из бумаги, пластмассы или их композиции. Пластмассовую ленту, которая выдерживает несколько тысяч прогонов через считывающее устройство, используют для записи программ, по которым будет обрабатываться много заготовок.
В современных СЧПУ задание УП осуществляется на перфоленте в кодированном виде, т. е. геометрическая и технологическая информация записывается в виде чисел и букв.
Для кодирования информации при подготовке УП применяют международный код ISO – 7bit (ГОСТ 1305-74). В этом коде при программировании информации могут использоваться 128 символов (комбинаций).
| Рис. 15.2. Восьмидорожечная перфолента |
Интерполятор, входящий в вычислительный блок УЧПУ, выполняет следующие функции: на основе численных параметров участка обрабатываемого контура (координат начальных и конечных точек прямой, величины радиуса дуги и т. д.), заданных в УП, рассчитывает (с определенной дискретностью) координаты промежуточных точек этого участка контура; вырабатывает управляющие электрические импульсы, последовательность которых соответствует перемещению (с требуемой скоростью) ИО станка по траектории, проходящей через эти точки. В системах ЧПУ применяют в основном линейные и линейно-круговые интерполяторы, первые обеспечивают перемещение инструмента между соседними опорными точками по прямым линиям, расположенным под любым углом, а вторые – как по прямым линиям, так и по дугам окружностей.
Важнейшей технической характеристикой СЧПУ является её разрешающая способность или дискретность, т. е. минимально возможная величина линейного и углового перемещения ИО станка, соответствующая одному управляющему импульсу. Большинство современных СЧПУ имеют дискретность 0,01 мм/импульс. Осваиваются в производстве системы с дискретностью 0,001 мм/импульс.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Подробная классификация станков с ЧПУ
Классификация станков с ЧПУ – группировка станочных приборов с числовым программным управлением по характерным для них признакам. Существуют несколько типов классификации, каждый из которых направлен на разделение и объединение моделей по отдельной особенности. Задача классификации состоит в том, чтобы упростить пользователям поиск оборудования, необходимого для осуществления их целей.
Виды классификаций
Станки с числовым программным управлением представлены сотнями различных моделей, имеющими свою особенность. Для их разделения не существует единой классификации.
Наиболее важными факторами, от которых зависят виды классификации, являются:
Вид обработки
К наиболее распространенному виду классификации относится разделение по характеру выполняемой работы. С учетом данного фактора разделение выполняется в зависимости от того, для чего используется прибор:
Показатель точности
Агрегаты с системой числового программного управления обеспечивают высокую точность обработки. Но даже в этом случае показатель точности варьируется в зависимости от того, какая именно модель используется. На показатель точности указывает буква в маркировке модели.
Для отечественных приборов:
Для иностранных приборов:
Степень универсальности
Она указывает на то, насколько широкий функционал имеет аппарат. От этого показателя и его особенностей зависит, в какой области может использоваться оборудования, и для чего. Станки бывают трех типов:
Размещение шпинделя
Шпиндель у прибора может быть размещен:
По весу приборы относятся к четырем категориям:
Автоматизация
По степени автоматизации станочные приборы бывают:
Первыми типами аппаратов являются станки, которые стоят дешевле, но требуют периодического вмешательства пользователя.
Другие классификации
Классификация по габаритам не имеет четких норм, поскольку оборудование может отличаться габаритами отдельных деталей, а не всей конструкции. По предназначению агрегаты являются многоцелевыми и одноцелевыми.
Предназначение
Технологические возможности аппаратов позволяют определить, какую именно модель лучше использовать для выполнения определенной задачи. Этот фактор позволяет разделить станки на шесть групп:
Токарные приборы предназначены для обработки наружной и внутренней поверхности. С их помощью также можно выполнить нарезку резьбы, как с наружи заготовки, так и в ее внутренней части.
Фрезерные аппараты обрабатывают плоские и пространственные корпусные части. Помимо стандартного фрезерования с их помощью можно: сверлить, растачивать, нарезать резьбу. Сверлильно-расточные агрегаты имеют схожие возможности, но их основная задача сконцентрирована на обработке отверстий. Многоцелевые устройства позволяют выполнить практически весь спектр обрабатывающих операций, но отличаются высокой стоимостью.
В электрофизическую группу включены станки трех типов:
Данные типы станков позволяют осуществить сложную обработку. Они применяются тогда, когда обработать заготовку другим способом практически невозможно. Основным рабочим инструментом приборов является электрод-проволока. Для его изготовления используются: латунь, медь, молибден, вольфрам. Наличие антикоррозийных присадок обеспечивает более качественно изготовление изделий.
Инструмент на станках требует периодической смены и настройки. В связи с этим выделяется еще один тип классификации – по способу смены обрабатывающего механизма. По этому типу классификации существует три способа смены:
Приборы с автоматической сменой инструмента не требуют вмешательства со стороны оператора в ходе работы. Они относятся к классу современных дорогостоящих приборов, и обладают совместимостью с различными системами ЧПУ.
Числовое программное управление
Для того чтобы станок работал в автономном или полуавтономном режиме, необходимо наличие систем ЧПУ. При помощи заданной программы числовое программное управление обеспечивает работу агрегата без помощи человека. Существует большое количество программ, предназначенных для различных задач и моделей. Для них разработана отдельная классификация систем ЧПУ:
Информационные потоки могут быть замкнутыми, незамкнутыми и адаптивными. Принципы привода делятся на: ступенчатые, регулируемые, следящие, шаговые. Наиболее используемой классификацией является по уровню технических функций. Данный фактор позволил создать международную систему классификации. Она дала возможность разделить системы ЧПУ на пять классов:
Система ЧПУ выбирается в зависимости от условий и объемов работы, для которой необходимо оборудование. Еще одним популярным вариантом классификации является технологическое предназначение. Выделяются системы ЧПУ четырех типов:
Для позиционных систем характерна точность обработки и высокая скорость. Рабочий инструмент перемещается по произвольной траектории. Системы данных видов устанавливаются на станке для сверлильных и координатно-расточных работ.
Системы для создания прямолинейных форм позволяют выполнить обработку одновременно по двум координатам. Они устанавливаются на станках токарного, фрезерного, и расточного типа.
С системами создания прямоугольных форм управлять оборудованием можно в ходе работы. Перемещение по координатным осям происходит по очереди. Устанавливаются на токарном, фрезерном, и расточном виде станков.
Если необходимо выполнить обработку заготовок, имеющих плоскую или объемную форму, используются системы образования криволинейных форм. Они способны наилучшим образом изготовить сложные детали. Наиболее используемыми являются системы с небольшим количеством информационных каналов, которые минимизируют риск возникновения неточностей.