СТАНКИ С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Металлорежущие станки с программным управлением представляют собой разнообразную и наиболее совершенную группу машин, в которой широко используют средства автоматики и электроники, электрические, механические, гидравлические, пневматические и другие устройства. Программное управление станками за сравнительно короткий срок бурно развивалось и стало основным направлением автоматизации металлообработки. Оно обеспечивает возможность более быстрой переналадки станка, чем в случае, когда на автоматизированном станке требуется замена кулачков или копиров, перестановка упоров и конечных выключателей и пр. В принципе кулачковые автоматы, копировальные станки и тому подобные автоматы тоже являются программными, однако их переналадка сложна. Поэтому станки с такими системами автоматического управления выгодно использовать лишь в массовом и крупносерийном производстве.

Основное отличие и преимущество станков с программным управлением заключаются в простоте переналадки, что дает возможность создавать экономически выгодные системы автоматизации для мелкосерийного и единичного производства.

По виду управления станки с программным управлением делят на станки с системами циклового программного управления и станки с системами числового программного управления. 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, повышающее производительность в 3—6 раз и более. Дальнейшее развитие станков с ЧПУ привело к созданию многоцелевых станков. Отличительной особенностью этих станков является возможность комплексной обработки деталей (точение, сверление, фрезерование, резьбонарезание и т. д.) без их перебазирования с автоматической сменой режущих инструментов.

Внедрение новых видов преобразователей энергии (тиристорор, транзисторов, современных интегральных схем и микропроцессорной техники) позволяет унифицировать системы управления станками с ЧПУ. Широко применяют металлорежущие станки, оснащенные оперативной системой программного управления. Она позволяет рабочему вести диалог со встроенным управляющим устройством — многопроцессорной мини-ЭВМ. Оперативная система избавляет от необходимости обращаться к услугам специалистов вычислительных центров для составления программы. Программа вводится прямо на станке с пульта управления. Благодаря этому открывается реальная возможность использования таких станков на предприятиях с мелкосерийным и единичным характером производства.

Отработанная программа хранится в оперативной памяти мини-ЭВМ (или переносится в кассету внешней памяти на длительное хранение). Это позволяет рабочему при обработке деталей работать в автоматическом цикле. На новых станках с ЧПУ устанавливают регулируемый привод постоянного тока, что дает возможность отказаться от шестеренной коробки скоростей.

Числовое программное управление станком — управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе, в которой данные заданы в цифровой форме. Совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических и программных средств, обеспечивающих числовое программное управление станком, называют системой числового программного управления.

Числовое программное управление станками по технологическим признакам подразделяют на позиционное, контурное, адаптивное и групповое.

Позиционное управление — числовое программное управление станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит в заданные точки, причем траектории перемещения не задаются. Такое управление применяют в основном в сверлильных и расточных станках для обработки плоских и корпусных деталей с большим числом отверстий.

Контурное управление — числовое программное управление станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура обработки. ЧПУ для контурной обработки позволяет осуществлять непрерывное управление скоростями рабочих движений инструмента относительно заготовки и обеспечивает их заданные положения в каждый момент времени в соответствии с профилем детали, т. е. обеспечивает автоматический обход режущего инструмента по заданному контуру детали. Для обработки плоских деталей используют системы кон­турной двухкоординатной, а для объемных деталей — трехкоординатной обработки.

Адаптивное управление — числовое программное управление, при котором обеспечивается автоматическое приспособление процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки по определенным критериям.

Групповое управление — числовое программное управление группой станков от ЭВМ, имеющей общую память для хранения управляющих программ, распределяемых по запросам от станков.

В зависимости от основных операций обработки станки с ЧПУ объединены в различные технологические группы.

Токарные станки с ЧПУявляются наиболее многочисленной группой в парке станков с ЧПУ. Их выпускают в следующих исполнениях: центровые, патронные, патронно-центровые и карусельные. В основном токарные станки имеют горизонтально расположенную ось шпинделя. Исключение составляют двухсуппортные станки и карусельные станки для обработки крупных деталей. По расположению направляющих суппорта токарные станки с ЧПУ выпускают с горизонтальным, вертикальным или наклонным расположением.

Станки с вертикальными и наклонными направляющими оригинальны в своем исполнении и имеют следующие преимущества: удобство обслуживания, облегчение схода и удаления стружки, расположение ходового винта станка между направляющими, что способствует повышению точности перемещения суппорта.

Токарные станки имеют две управляемые координаты: Z — вдоль оси шпинделя; X — перпендикулярно этой оси. Перемещение по оси Z осуществляется кареткой станка, вдоль оси X — поперечными салазками суппорта. На поперечных салазках установлены либо резцедержатель (при смене инструмента из магазина), либо револьверная поворотная инструментальная головка. Головка может иметь два различных положения оси поворота: совпадающее по направлению с осью Z и перпендикулярное плоскости XZ. Существует тенденция оснащения станков не одной, а двумя револьверными головками (рис. 19.5). Одна головка 2 имеет ось поворота, совпадающую по направлению с осью Z и используемую для обработки наружных поверхностей. Другая головка 3 имеет ось поворота, перпендикулярную плоскости XZ, и инструменты, закрепленные в ней, предназначены для обработки внутренних поверхностей. Располагают головки по разные стороны от оси шпинделя с некоторым сдвигом относительно друг друга: головка 2 установлена на поперечные салазки 4 ближе к переднему торцу шпинделя 1, а головка 3 удалена от него. Такое размещение способствует лучшему доступу инструментов к обрабатываемой заготовке. На станках с двумя головками в работе могут участвовать 10—16 режущих инструментов.

Расточные и сверлильные станки.Расточные станки с ЧПУ можно разделить на две основные группы: с горизонтальным или вертикальным расположением шпинделя.

На расточных станках фрезеруют плоскости и пазы, сверлят и зенкеруют отверстия, растачивают отверстия, подрезают торцы, нарезают резьбу метчиками.

На расточных станках с вертикальным расположением шпин­деля целесообразно обрабатывать плоские заготовки (планки, плиты, фланцы, рычаги и др.), на горизонтально-расточных — корпусные детали. Для обработки заготовки с разных сторон на станках с вертикальным шпинделем необходимо иметь различные ее установы. Обработку с четырех боковых сторон на гори­зонтально-расточном станке можно выполнять при одной уста­новке заготовки, осуществляя поворот стола.

Сверлильные станки с ЧПУ изготовляют в двух исполнениях: вертикально-сверлильные и радиально-сверлильные. На них можно выполнять разнообразные работы: сверление, зенкование, зенкерование, развертывание, нарезание резьб, фрезерование и т. д. Наличие крестового стола, возможность работать последовательно несколькими инструментами, а в некоторых случаях и многоинструментальными головками значительно расширяют возможности станка.

Фрезерные станки с ЧПУкомпонуют по типу вертикальных и горизонтальных консольных и бесконсольных одно- и двухстоечных станков. Горизонтально-фрезерные станки оснащают поворотным столом, управляемым по программе.

На фрезерных станках с вертикальным шпинделем преимущественно изготовляют плоскостные и коробчатой формы детали небольших габаритных размеров, а также сложные поверхности плоских и объемных кулачков, шаблонов и других деталей. На станках с горизонтальным шпинделем обрабатывают поверхности корпусных деталей, расположенные в различных плоскостях.

Многоцелевые станкиобеспечивают выполнение большой но­менклатуры технологических операций без перебазирования детали и с автоматической сменой инструмента. Режущий инстру­мент расположен в специальных инструментальных магазинах большой емкости, что дает возможность в соответствии с принятой программой автоматически устанавливать в шпинделе станка любой инструмент, требуемый для обработки соответствующей поверхности детали. Такая смена инструмента станка производится в течение 3—5с. На некоторых станках вместо смены инструмента в рабочем шпинделе осуществляется замена шпин­делей вместе с вставленными в них инструментами.

В соответствии с классификацией систем управления принята следующая система обозначения моделей станков с ПУ. К основному обозначению модели станка добавляют один из следующих индексов: Ц — станки с цикловым управлением; Ф1—станки с цифровой индексацией положения, а также станки с цифровой индексацией и ручным вводом данных; Ф2— станки с позицион­ными СЧПУ; ФЗ — станки с контурными СЧПУ; Ф4 — станки со смешанными системами ЧПУ.

Кроме того, введены индексы, отражающие конструктивные особенности станков, связанные с автоматической сменой инстру­мента: Р — смена инструмента поворотом револьверной головки; М — смена инструмента из магазина. Индексы Р и М записывают перед индексами Ф2 и ФЗ: например, РФ2— станки с позицион­ной СЧПУ с револьверной инструментальной головкой; МФЗ — станки с контурной СЧПУ со сменой инструмента из магазина; МФ4 — станки со смешанными системами управления и магазином инструментов.

Некоторые модели станков с ЧПУ имеют и другую индекса­цию; например, у ранее выпускавшихся моделей станков после основного обозначения стоят индексы П или ПР. В других случаях (особенно для специальных станков) применяют буквенные индексы заводов-изготовителей с указанием порядкового номера модели: СМ-213 — станок Минского завода автоматических линий; ОФ-46 — станок Одесского завода фрезерных станков и т. д.