Автоматизация работы станка чпу

Лекция № 34 Автоматизация станков и станки с ЧПУ

Автоматизация станков на базе применения систем числового программного управления (ЧПУ).

Сущность программного управления станками может быть представлена в следующем виде.

На станке для каждого рабочего перемещения (продольного хода, поперечного или вертикального) применяется отдельный специальный двигатель (так же, как и у станка модели 2Д450, см. гл. III). Рядом со станком устанавливается пульт программного управления, который соединен с двигателями рабочих перемещений.

Для того чтобы станок начал работать, в пульт вводится программа. Программа представляет собой бумажную перфорированную ленту, на которой в определенной последовательности пробиты круглые отверстия — перфорации. В пульте рулон ленты устанавливается на ось бобинодержателя, а затем лента пропускается через механизм фотосчитающето устройства. В фотосчитающем устройстве лента освещается пучком света от небольшой электрической лампочки. Если луч света проходит через имеющееся на ленте отверстие, он попадает на фотоэлемент и возбуждает в нем электрический сигнал. Сигнал усиливается и направляется к станку, где он приводит в действие соответствующие двигатели и механизмы.

В современных станках с ЧПУ для обеспечения необходимой точности и надежности работы применяется система обратной связи. Эта система сравнивает заданное перемещение с выполненным и, если оно не соответствует заданному, в него вносятся соответствующие изменения за счет дополнительных команд.

Для осуществления обратной связи на станке устанавливают датчики, представляющие собой механизмы отсчета перемещений, в которых линейное или круговое перемещения вызывают электрические сигналы определенного уровня и формы.

Читайте также:  Станок для резки кирпича masterpac pst 60

Многие станки с ЧПУ создавались на базе универсальных. Поэтому те и другие внешне очень сходны.

Рис. 138. Консольно-фрезерный станок модели 6Р13ФЗ с программным управлением:

1 — станок, 2 — пульт программного управления

На рис. 138 приведен консольно-фрезерный станок с программным управлением модели 6Р13ФЗ. Этот станок относится к числу наиболее простых. Если программой обработки предусматривается смена инструмента, она осуществляется на станке вручную.

Рис. 139. Широкоуниверсальный фрезерный станок модели 6А76ПМФ2, оснащенный системой числового программного управления и инструментальным магазином: 1 — цепной инструментальный магазин, 2 — пульт программного управления

На рис. 139 показан широкоуниверсальный фрезерный станок модели 6А76ПМФ2. Этот станок изготовлен на базе широкоуниверсального инструментального станка. На левой стенке станка смонтирован цепной инструментальный магазин, в котором могут расположиться до 30 различных инструментов. Смена инструмента в шпинделе станка осуществляется автоматически по программе. Специальным поворотным механизмом инструмент из магазина устанавливается в шпиндель.

Рис. 140. Координатно-расточный станок с числовым программным управлением и с инструментальным магазином модели 243ВМФ2:

1 — дисковый инструментальный магазин, 2 — пульт программного управления

Имеются станки, на которых магазины выполняются в виде дисков. На рис. 140 показан координатно-расточный станок с ЧПУ и инструментальным дисковым магазином модели 243ВМФ2.

Форма магазинов и место их расположения на станке могут быть различными.

На станках с инструментальными магазинами в режиме автоматического управления могут выполняться различные операции: сверление, расточка, нарезание резьбы, фрезерование. Такие станки получили название «обрабатывающих центров».

На станках с инструментальными магазинами можно автоматизировать обработку деталей, изготовляемых малыми партиями. Для установки детали на станке используют либо зажимные устройства типа тисков, либо устройства, которые собирают из элементов универсальных сборных приспособлений. Для того чтобы обработка одиночных деталей или малых партий на таких станках была выгодной, необходимо, чтобы процесс составления программы был нетрудоемким и кратковременным. На первом этапе развития станков с ЧПУ наибольшие препятствия для широкого применения станков возникали из-за большой трудоемкости составления программ. За последнее время в этой области достигнуты большие успехи. Составление программы существенно упрощено.

Например, если на чертеже детали показано определенной глубины разьбовое отверстие, технолог в исходных данных для программирования указывает координаты отверстия, глубину отверстия и обозначение нарезаемой резьбы. Эти данные с помощью печатающего аппарата вводятся в закодированном виде в управляющую машину. Машина выдает в виде перфорированной ленты программу для станка, предусматривающую все необходимые перемещения рабочих органов станка, в том числе смену инструмента; последовательный ввод в работу малого сверла, более крупного сверла, зенкера, метчика и т. д. Параллельно с выдачей программы машина может выдать словесным текстом перечень всех инструментов, их размеры и т. д. Выдача программы осуществляется машиной в короткое время.

Прогресс в области вычислительной техники позволяет применять станки с ЧПУ в условиях мелкосерийного производства там, где до сих пор применялись только универсальные металлорежущие станки. Высокая надежность современных систем программного управления позволяет гарантировать повторение размеров обрабатываемых деталей с высокой точностью. Один человек может обслуживать целую группу станков с ЧПУ. Таким образом, станки с ЧПУ позволяют не только повысить точность обрабатываемых деталей, но и многократно повысить производительность, труда.

Производительность труда на станках с ЧПУ повышается не только за счет возможности их многостаночного обслуживания, но и за счет тою, что на них можно осуществлять такие операции, которые на обычных универсальных станках были бы невыполнимы. Например, если требуется обработать отверстие с большим припуском, на универсальном расточном станке пришлось бы осуществлять большое количество проходов расточным резцом и это заняло бы много времени. На станке с ЧПУ большой припуск снимается концевой фрезой, совершающей путь по круговой траектории. Во многих случаях такая операция может являться не только предварительной, но и окончательной.

Производительность труда при замене расточки фрезерованием повышается во много раз. Приведенный пример свидетельствует также о том, что на станках с ЧПУ изготовление деталей, имеющих криволинейную или пространственно сложную форму, не вызывает серьезных затруднений. Это справедливо для станков, у которых возможна одновременная работа по двум координатам. Есть станки, у которых возможно перемещение одновременно в одном, в двух, трех и иногда в большем количестве направлений.

На автоматизированных участках из станков с ЧПУ механизируются операции контроля деталей, складирования заготовок и деталей сборных приспособлений, операции сбора стружки, очистки от стружки приспособлений и обрабатываемых деталей и др. Внедрение станков с числовым программным управлением, является одним из основных средств повышения производительности труда на предприятиях с мелкосерийным характером производства.

Программное управление (ПУ) – это совокупность команд, обеспечивающих функционирование рабочих органов станка в заданной последовательности. Все без исключения станки с ПУ работают по программе. В одних случаях программа находится в памяти рабочего органа, в других — задается при помощи материальных аналогов (эталонной детали, копира или кулачков). Изготовление материальных аналогов и переналадка таких станков требует высокой квалификации и больших затрат времени, поэтому такие станки применяются в крупносерийном производстве.

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:

Ц — станки с цикловым программным управлением (ЦПУ)

Ф — станки с числовым программным управлением (ЧПУ)

Т — станки с оперативной системой ЧПУ.

В станках с ЦПУ технологическая информация записывается на программоносителе, а геометрическая — устанавливается при помощи переставных упоров. Установка и выверка упоров при наладке отнимает много времени поэтому станки с ЦПУ применяют в крупносерийном производстве.

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.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Как программируют станки на заводах

Программисты востребованы везде, даже на производстве. Дело в том, что изготавливать каждую деталь вручную долго, поэтому нужна автоматизация. А где автоматизация, там программы и алгоритмы. Сегодня покажем вам направление в ИТ, о котором мы ещё не говорили: программирование станков с ЧПУ.

Токарный станок с ЧПУ, который вытачивает детали из металла.

Что такое станки с ЧПУ

Чтобы понять, что такое станок с ЧПУ, нужно сначала понять, что такое обычный станок, например токарный. У тебя есть некая металлическая заготовка, например цилиндр. Ты закрепляешь его на станке. Место закрепления начинает вращаться (это место называют шпинделем), вместе с ним вращается закреплённая заготовка, а токарь с помощью специального резца может вырезать из заготовки деталь нужного размера и формы. Пока что всё вручную.

Теперь берём этот же станок, но делаем так, чтобы резцы ездили сами в разных плоскостях. Вешаем всевозможные датчики — скорости вращения, температуры и нажима. И делаем так, чтобы деталь вытачивал не токарь, а сам станок.

Чтобы управлять таким автоматическим станком, нужен некий управляющий модуль — который заставит заготовку вращаться, а резцы ездить в нужные стороны. Вот этот блок и называют блоком ЧПУ — числового программного управления.

Каждый блок ЧПУ соединён со всеми основными частями станка, чтобы ими можно было управлять или контролировать их состояние. Например, в токарном станке ЧПУ будет следить:

  • за скоростью вращения заготовки,
  • направлением вращения,
  • положением резцов,
  • температурой режущей кромки,
  • температурой детали,
  • силой нажима резца на деталь,
  • перемещениями резцов и направляющих.

Блоки ЧПУ нужны для того, чтобы автоматизировать работу станка. Ты программируешь, что куда должно ездить и как вращаться, а станок это исполняет.

Что на производстве можно запрограммировать

Запрограммировать можно всё, в чём есть блок ЧПУ — хоть станок для работы по дереву, хоть установку для лазерной резки, хоть манипулятор с точечной сваркой. Главное, чтобы нужные части производственного агрегата были снабжены приводами и датчиками.

Привод — это то, что заставляет что-либо двигаться. Например, чтобы сделать роборуку, н​​ужно 5–6 приводов, которые будут приводить в движения сочленения роборуки. Приводу можно сказать: «Разогнись на столько-то градусов» или «Повернись так-то», и он будет приводить в движение то, что к нему присоединено.

Датчик — это штука, которая собирает какие-то данные. Например, скорость вращения, температуру, нажим, угол сгиба. Благодаря датчикам можно сказать: «разгибай привод такой-то, пока не почувствуешь датчиком нажима такую-то силу нажима».

Как пишутся программы для ЧПУ

Есть два варианта: автоматически создать программу из макета детали или написать её с нуля.

Чаще всего используют первый вариант — сначала рисуют в деталь в 3D (для этого есть специальный софт), а потом программа сама формирует нужный код для станка, чтобы получилась нарисованная деталь. Минус такого подхода в том, что код может получиться неоптимальным: будет выполняться слишком долго или в процессе получается много отходов.

Второй подход — написать программу вручную с нуля. Для этого нужно идеально знать все параметры станка и возможные состояния каждого датчика. Это сложнее, зато даёт больший контроль над тем, как изготавливается деталь.

На практике обычно делают так: рисуют трёхмерную модель, выгружают на основе неё код для ЧПУ, а потом дорабатывают его, если требуется.

Программа сгенерировала код для станка, который можно сразу поправить, если нужно.

На чём пишут такие программы

Код для станков с ЧПУ пишут на языке программирования G-code. Это относительно общий стандарт для всех станков с ЧПУ, но детали, коды и последовательности у разных производителей отличаются. Проще говоря, нельзя просто так перенести программу со станка одной фирмы и запустить на станке другой фирмы — команды могут не совпасть.

Язык G-code так называется потому, что в нём почти все команды начинаются с буквы G, за которой идут числа — команды для станка. Ещё есть буква M — она используется для обозначения дополнительных кодов и O — для подпрограмм. Но это деление условно и может меняться у каждого производителя станков.

Как выглядит программа для ЧПУ

Если мы заглянем в код, то увидим такое:

N1 G17 G20 G34 G40
N2 T1 M16
N3 S8600 M2
N4 G54
N5 M8

N-код отвечает за номер строки — они могут пригодиться, если нам нужно перепрыгнуть на какую-то определённую строку или пропустить часть команд. M отвечают за детали, например, команда N3 S8600 M2 означает, что нужно раскрутить рабочий шпиндель (за него отвечает M2) до скорости 8600 оборотов в минуту (команда S8600).

Так команда за командой станок выполняет определённые действия, и на выходе получается нужная нам деталь.

Особенность программирования станков

В отличие от компьютера, где для каждой программы и переменной выделяется новый и пустой участок памяти, в станках всё по-другому. Дело в том, что программа в момент запуска не знает, в каком положении находятся резцы, закреплены ли направляющие и так далее. Если просто запустить программу без подготовки, ЧПУ, например, может подвинуть ещё левее резец, который и так находится в самом левом положении, и тогда может сломаться привод или крепление резца.

Чтобы такого не было, перед каждым запуском в программу встраивают команды обнуления и инициализации, чтобы каждый элемент вернуть в исходное положение. Это лучше, чем просто проверить, что где находится — после обнуления мы точно будем знать, что все элементы станка находятся в известной нам позиции и программа сможет с ними правильно работать.

Также важно понимать, что станки работают с живым материалом: металлом, деревом, акрилом, камнем и т. д. Материал несовершенен, может иметь внутренние дефекты, может плавиться и трескаться. Резцы и шпиндели тоже сделаны из каких-то материалов, у которых есть пороги нагрева, прочности и скорости. Если в компьютерном коде ошибиться и вызвать переполнение памяти, то компьютер просто зависнет. Ты его перезагрузишь, и всё. А у станка можно сломать резец или повредить шпиндель. А стоит это хозяйство будь здоров.

Получается, это такое же программирование и алгоритмы, как и на других языках?

Независимо от того, программируем ли мы сервер или станки на заводе, в основе всего лежат алгоритмы: логика работы, переменные, циклы, подпрограммы и проверки условий. Поэтому если вы знаете, как устроены алгоритмы и можете программировать на любом языке программирования, то и освоить программирование для ЧПУ будет намного проще.

Источник

Оцените статью