Общие вопросы программирования

Лекция №3

Общие вопросы  программирования

 

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ  ПО ГОСТ 20523-80.

Позиционное ЧПУ станком – ЧПУ станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит в заданные точки, причем, траектории перемещения не задаются.

Контурное ЧПУ  станком – ЧПУ станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура обработки.

 

Управляющая программа (УП) – совокупность программ на языке программирования в соответствии с алгоритмом управления станка по обработке конкретной заготовки.

Кадр УП – составная часть УП, вводимая и обрабатываемая как единое целое и содержащее не менее одной команды.

№кадра УП – слово вначале кадра, определяющее последовательность кадров в УП.

Слово УП – составная часть кадра УП, содержащая данные о параметре процесса обработки заготовки и (или) другие данные по выполнению управления.

Адрес в ЧПУ – часть слова УП, определяющая назначение следующих за ним данных, содержащихся в этом слове.

Формат кадра – структурная запись кадра с максимально возможным объемом информации, определяющая набор применяемых слов, порядок их расположения и объем информации каждого слова.

Программоноситель – носитель данных, на которых записана УП. В качестве носителя данных могут быть применены перфолента, магнитная лента, магнитный диск и запоминающие устройства различного типа.

 

Ручная подготовка УП – подготовка и контроль УП, в основном, без применения ЭВМ.

Автоматизированная подготовка УП – подготовка и контроль управляющей программы с применением ЭВМ.

 

Система ЧПУ (СЧПУ) – совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических программных средств, обеспечивающих ЧПУ станком.

Работа СЧПУ (УЧПУ) с ручным управлением – функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором оператор управляет станком с пульта без использования числовых данных.

Работа СЧПУ (УЧПУ) с ручным вводом данных – функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором набор данных, ограниченный форматом кадра, производится вручную оператором на пульте.

 

Абсолютный  размер – линейный или угловой размер, задаваемый в УП и указывающий положение точки относительно принятого нуля отсчета.

Размер в  приращении – линейный или угловой размер, задаваемый в УП и указывающий положение точки относительно координат точки предыдущего положения рабочего органа станка.

 

Максимальное  программируемое перемещение – наибольшее перемещение рабочего органа станка, которое может быть задано в одном кадре УП.

Дискретность  задания перемещения – минимальное перемещение или угол поворота рабочего органа станка, которые могут быть заданы в УП.

Дискретность  отработки перемещения – минимальное перемещение или угол поворота рабочего органа станка, контролируемое в процессе управления.

 

Нулевая точка  станка – точка, принятая за начало системы координат станка.

Плавающий нуль – свойство СЧПУ (УЧПУ) помещать начало отсчета перемещения рабочего органа станка в любое положение относительно нулевой точки станка.

Исходная точка  станка – точка, определенная относительно нулевой точки станка и используемая для начала работы по УП.

Точка начала обработки – точка, определяющая начало обработки конкретной заготовки.

Фиксированная точка станка – точка, определенная относительно нулевой точки станка и используемая для определения положения рабочего органа станка.

Нулевая точка  детали – точка на детали, относительно которой заданы ее размеры.

 

Эквидистанта  – траектория движения центра инструмента, обеспечивающая обработку заданного контура детали.

Геометрическая  информация – информация, описывающая форму, размеры элементов детали и инструмента и их взаимное положение в пространстве.

Технологическая информация – информация, описывающая технологические характеристики детали и условия ее изготовления.

Опорная точка – точка расчетной траектории, в которой происходит изменение либо закона, описывающего траекторию, либо условий протекания технологического процесса. Существуют опорная технологическая и опорная геометрические точки.

 

Коррекция инструмента – исправление размеров или положения инструмента, записанных в программе, в случае, когда фактические положения отличаются от записанных в программе.

Значение коррекции  положения инструмента – расстояние по оси координат станка, на которое следует дополнительно сместить инструмент.

Значение коррекции  на длину инструмента – расстояние вдоль оси вращающегося инструмента, на которое следует сместить инструмент.

Значение коррекции  на фрезу – расстояние по нормали к заданному контуру перемещения фрезы, на которое следует переместить центр фрезы.

Коррекция скорости подачи – изменение с пульта оператора запрограммированного значения скорости подачи.

Коррекция скорости главного движения – изменение с пульта оператора запрограммированного значения скорости главного движения.

 

РЕТРОСПЕКТИВА РАЗВИТИЯ.

 

Окончание разработок промышленных образцов и начало эксплуатации станков с ЧПУ относится к концу 50-х годов. Т.о., история их развития охватывает более полувека. Однако именно станки с ЧПУ можно отнести к самому крупному и перспективному достижению в средствах металлообработки ХХ века. Интенсивное развитие ПУ станками в последующие годы непосредственно связано с протеканием НТР во всех областях техники.

Характерным для общего направления  техники является сокращение сроков внедрения новых разработок в  серийное производство. Прогресс в освоении новой продукции и совершенствовании технологии сопровождается ускорением морального износа изделий. Это приводит в свою очередь к необходимости частой переналадки производства с одного вида изделия на другое. Во второй половине ХХ века средне и мелкосерийные производства становятся доминирующими. Основным фактором, обусловившим необходимость создания станков с ПУ, была потребность автоматизации металлообработки в средне и мелкосерийных производствах.

Создание систем ЧПУ явилось  своеобразным переломным моментом в развитии станкостроения, ознаменовав начало качественно нового этапа сочетание высокой производительности, присущей специальным станкам и станкам-автоматам, с гибкостью, свойственной универсальному оборудованию, сделало станки с ЧПУ главным средством автоматизации мелко и среднесерийного производств. Использование высокопрочных и труднообрабатываемых сталей породило новые методы их обработки, обеспечение оптимальных режимов работы станков для обработки этих сталей также приводило к необходимости введения числового программного управления. Улучшение режущих материалов позволило увеличить скорости резания до величин, при которых ручное управление станком стало во многих случаях либо невозможным, либо требующим высокой квалификации станочника. Имеется в виду создание металлокерамического инструмента из окисной керамики; развитие методов скоростного силового шлифования (60-е годы); твердосплавные инструменты с покрытиями и т.д.

В настоящее  время станки с ЧПУ являются неотъемлемой частью современного машиностроительного производства. Достоинства станков с ЧПУ состоят в том, что они позволяют не только обрабатывать самые сложные детали, но и автоматизировать машиностроительное производство. Для эффективной эксплуатации станков с ЧПУ необходимо знать специальные правила программирования их работы. Программирование регламентировано ГОСТ 20999-83. В настоящее время на предприятиях эксплуатируются станки, выпущенные в разные годы. Поэтому устройства числового программного управления (УЧПУ) различаются как по устройству, так и по возможностям программирования. При возможности, морально устаревшие УЧПУ заменяют на более современные (upgrade). В результате станки одной и той же модели могут иметь разные УЧПУ. Поэтому в каждом случае рассматриваются конкретный комплекс «УЧПУ – станок» (УЧПУ – промышленное оборудование). Устройства ЧПУ, выпускаемые в последние годы, как правило, имеют встроенную ЭВМ и в обозначении имеют аббревиатуру CNC, а УЧПУ, не имеющие встроенную ЭВМ имеют аббревиатуру NC.

В общем виде структуру комплекса УЧПУ – станок можно представить в виде трех блоков, каждый из которых выполняет свою задачу: управляющая программа (УП); устройство ЧПУ (УЧПУ); и объект управления (ОУ) – станок, ПР, технологическое оборудование.

 

Эффективность применения станков с ЧПУ выражается:

 

1. В повышении точности и однородности размеров и формы обрабатываемых заготовок, полностью определяемых правильностью программирования и точностью автоматических перемещений соответствующих узлов станка.
2. В повышении производительности обработки, связанной с уменьшением доли вспомогательного времени с 70…80% для обычных станков с ручным управлением до 40…50% (при использовании многооперационных станков до 20…30%), а в некоторых случаях и с интенсификацией режимов резания; в среднем при переводе обработки на станки с ЧПУ производительность возрастает: для токарных станков – в 2…3 раза, для фрезерных станков в 3…4 раза, для обрабатывающих центров (ОЦ) – в 5…6 раз.
3. В снижении себестоимости обработки, связанном с повышением производительности, понижением требований к квалификации станочника, в снижении затрат на приспособления, потребность в которых (особенно для ОЦ) значительно уменьшается.
4. В значительном снижении потребности в высококвалифицированных станочниках, связанном с упрощением изготовления сложных и точных заготовок на настроенных и автоматически работающих станках с ЧПУ, а также с применением их многостаночного обслуживания; в современных условиях острого дефицита высококвалифицированных рабочих-станочников на машиностроительных предприятиях расширение применения станков с ЧПУ способствует решению крупной народнохозяйственной проблемы дальнейшего развития промышленности.

Опыт развития промышленности свидетельствует  о целесообразности создания по возможности  крупных участков станков с ЧПУ, при этом их обслуживание существенно упрощается. Экономическая эффективность использования сравнительно дорогих станков с ЧПУ (особенно ОЦ) повышается при их 2-х и 3-х сменной работе и устранения простоев.

 

Технологические возможности токарных станков с ЧПУ

 

Техн. возможности определяются следующими факторами: конструкция, компоновка, класс  точности, техническая характеристика системы ЧПУ.

Оснащены контурными системами  ЧПУ с линейно-круговым интерполятором и устройством для нарезания  резьбы.

Точность-IТ6, R_z=6…12мкм, фасонные и конические поверхности R_z=20мкм.

Инструмент настраивается вне  станка в специальном оптическом приспособлении, при этом точность обработки в пределах ±0,02мм (станок 16К2ОФЗ).

Современные токарные станки с ЧПУ  снабжаются револьверными головками или магазинами сменных резцовых блоков, позволяющими осуществить автоматическую смену РИ по заданной программе, дополнительными устройствами для выполнения поперечных работ (сверления и фрезерования), продольных осевых работ (аналогично револьверным станкам) и даже для обработки при остановленном шпинделе эксцентрично расположенных элементов заготовки.

Настройка новых моделей станков  осуществляется с использованием специальных  датчиков касания, которые одновременно служат и для коррекции положения инструмента в связи с его износом. Верхние пределы частот вращения шпинделей повышаются до 6000об/мин.

 

Технологические возможности фрезерных  станков с ЧПУ

 

Большинство из них построены на базе универсальных моделей, но внесены  принципиальные конструктивные изменения – применяют точные безлюфтовые зубчатые передачи и винтовые шариковые пары в цепях подач.

Системы ЧПУ  – контурные с линейно-круговым интерполятором, которые обеспечивают управление по трем и более координатам; имеют блок смещения эквидистанты, с помощью которого осуществляют обработку по одной программе как новыми, так и переточенными фрезами с компенсацией уменьшения их диаметра при переточке.

Фрезерные станки с ЧПУ выпускают с вертикальным и горизонтальным расположением  шпинделя, консольными и бесконсольными, с ручной и автоматической сменой инструмента, с прямоугольным и круглым столами.

Фрезерные станки с ЧПУ позволяют производить  фрезерование в автоматическом режиме плоских контуров различной кривизны, объемное фрезерование, сверление, зенкерование и растачивание. Точность линейных размеров ±0,08 мм, точность контура (отклонение от геометрической точности окружности) в пределах ±0,1 мм.

Технологические возможности сверлильных  и расточных станков с ЧПУ.

Обеспечивают точность межцентровых расстояний без кондуктора в пределах ±0,01 мм. Оснащены шестипозиционной револьверной головкой (например, станки 2Р135Ф2). Не надо кондуктора, сверления по месту, разметки и других трудоемких операций.

Горизонтально-расточные  станки наиболее распространены в исполнении без задней стойки с поворотным столом (обработка соосных отверстий в корпусных деталях обрабатываются консольным инструментом раздельно с двух сторон с поворотом стола на 180⁰).

Для окончательной  обработки отверстий точности JТ7 даже больших диаметров (200-300мм) на расточных станках с ЧПУ стремятся применять развертки, вместо расточных оправок – развертка обеспечивают получение точного размера и высокого качества поверхности без сложной и длительной настройки инструмента на размер.