Нынешний уровень развития технологического прогресса, вкупе с высоким потреблением и соответствующим спросом, ставит различным производствам все новые и новые планки относительно количества и качества выпускаемой ими продукции. Требуемые сегодня объемы уже невозможно обеспечить не прибегая к всесторонней автоматизации.
В результате одним из главных новшеств за последнее десятилетие стало широкое внедрение станков с ЧПУ — станков с числовым программным управлением.
Задача повышения эффективности машиностроения может быть решена на основе комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, улучшения структуры парка металлообрабатывающего оборудования, за счет внедрения станков с программным управлением, промышленных роботов, автоматических линий и комплексов, т. е. возможности быстрой переналадки оборудования при переходе на различные виды продукции.
Промышленный робот (автоматический манипулятор с программным управлением) является автоматической машиной (стационарной или передвижной), состоящей из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.
Подробнее про роботов:
Классификация промышленных роботов
Виды промышленных роботов в современном производстве
Автоматизация управления любым объектом заключается в подчинении движения этот объекта определенным требованиям, обеспечивающим наилучшее выполнение им своего целевого назначения. Такая организация движения объекта реализуется посредством устройств автоматического управления — управляющих машин, к которым относятся и системы программного управления.
Программное управление заключается в том, что требуемые режимы движения какого-либо управляемого объекта заранее рассчитываются и фиксируются в соответствующих хранителях информации — органах памяти. Процесс управления сводится к воспроизведению объектом движений, зафиксированных данной программой.
Программное управление – управление с помощью систем, обеспечивающих быстрый переход на любую программу работы путем набора ее или записи условным кодом на программоносителе, с помощью которого она вводится в устройство управления.
Числовое программное управление станком – управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе (УП), в которой данные заданы в цифровой форме.
Системы числового программного управления (ЧПУ) строятся на базе аппаратных и программных средств, ориентированных на применение микропроцессоров и современных микро-ЭВМ с периферийным оборудованием, на применении быстродействующего автоматизированного электропривода, обеспечивающего воспроизведение программных траекторий движения, а также системах автоматизированного проектирования, подготовки и отладки системного и прикладного программного обеспечения.
Внешний вид УЧПУ модели WinPCNC
Итак, ЧПУ (числовое программное управление) представляет собой по сути компьютеризированную систему управления механизмами станка, использующую для выполнения тех или иных поставленных задач определенные машинные команды. Данная технология позволила многим предприятиям резко повысить их производственные мощности и параллельно понизить себестоимость выпускаемой продукции.
Программирование порядка и режима работы станка с ЧПУ осуществляется при помощи наборов специальных функций и алгоритмов, понятных цифровой системе управления. Количество и качество подаваемых системе управления команд, а также особенности программирования каждого станка, зависят как от профессионализма оператора, так и от возможностей конкретного станка, которые могут быть изначально ограничены его конструкцией.
Многие фрезерные станки, например, допускают программирование движения рабочего инструмента, но при этом вовсе не допускают движения рабочего стола. Другие станки допускают выполнение большего количества программируемых действий, поэтому и у оператора простор для управления оказывается шире. Иногда все что нужно от оператора — вовремя менять заготовки и следить за износом рабочего инструмента, а со всем остальным справится программа.
Устройство станков с ЧПУ
В конструкцию станка с ЧПУ входит несколько узлов, каждый из которых, будучи частью целого, имеет свое функциональное назначение. Могут присутствовать дополнительные узлы, вносящие в систему агрегата индивидуальные особенности. Допустим, токарный станок с ЧПУ имеет следующие основные узлы: основание, станина, шпиндельная бабка, задняя бабка, резцовая головка, приводы передач, датчик нарезания резьбы, панель управления.
Основание — это литая прямоугольная деталь, на которой установлена станина, и которая обеспечивает станку прочность и вибростойкость. Станина — главная деталь токарного станка, объединяющая все его узлы и механизмы. Она состоит из пары стенок, жестко соединенных поперечными элементами.
На станине есть направляющие, кроме того здесь закреплена коробка передач и задняя бабка. По направляющим могут перемещаться задняя бабка и суппорт с фартуком, в зависимости от вида рабочего инструмента. В шпиндельной бабке находится подшипниковый узел, благодаря данной конструкции заготовка фиксируется и вращается.
Резцовая головка автомат предполагает последовательную установку режущих инструментов в рабочее положение. Привод передач главного движения, поперечной и продольной передачи.
Электродвигатели предают вращение ротора, которое, благодаря шарико-винтовым парам, преобразуется в линейное перемещение узлов. Задняя бабка удерживает центр обрабатываемой заготовки. Датчик нарезания резьбы располагается на шпиндельной бабке. Панель управления предназначена для комфортной работы оператора и для контроля за процессом. Панелей управления может быть несколько.
Программирование нерегулируемых приводов шпинделей сводится к включению, выключению и переключению соответствующих контакторов. Для этого достаточно записать сигнал команд «включено» и «выключено».
Регулирование скорости главных шпинделей оказывается необходимым чаще всего для того, чтобы обеспечить обработку металла с оптимальной скоростью резания. В этом случае необходимо регулировать угловую скорость так, чтобы окружная скорость, с которой происходит резание, имела постоянное оптимальное значение.
Программирование управления приводами подач является значительно более важной и сложной задачей, так как оно обеспечивает выполнение главной функции станка — образование формы изделия.
Стандартная система координат станков с ЧПУ
Функциональная схема управления станком с ЧПУ
Схемная реализация алгоритмов УЧПУ класса NC (SNC)
Архитектура системы ЧПУ класса PCNC-1 фирмы Allen Bradley
Преимущества станков с ЧПУ
Главное и очевидное достоинство станка с ЧПУ, по сравнению с обычным станком, заключается в высочайшем уровне автоматизации производства, что позволяет минимизировать вмешательство человека в процесс изготовления детали.
Станок с ЧПУ по определению способен работать автономно и практически непрерывно, не уставая, круглосуточно, причем качество продукции не будет от этого падать. Если бы работу выполнял человек, он бы устал, потребовалось бы сменять токаря, вездесущий человеческий фактор, ошибки и т. д. Здесь этого нет. Оператор только подготавливает станок к работе, ставит и снимает детали, налаживает инструмент. Один человек способен обслуживать таким образом несколько станков.
Далее следует отметить высочайшую гибкость станков с ЧПУ. Для изготовления разных деталей от оператора требуется лишь изменить рабочую программу станка. Причем программа всегда готова к исполнению неограниченное число раз, при этом программу не нужно каждый раз редактировать.
Высокая точность и повторяемость зависят уже не от подготовленности оператора, а от качества применяемой программы. Это огромный плюс, по сравнению с обычными станками, позволяющий выпускать тысячи идентичных по форме и качеству деталей, причем без снижения этого качества.
Некоторые детали невозможно изготовить вручную на обычном станке в силу сложности или дороговизны, а на станке с ЧПУ — это только вопрос подбора соответствующей программы. В результате станки с ЧПУ предоставляют человеку возможность качественно и быстро получить деталь практически любой сложности и принципиально в любом количестве. Только есть одно условие — изготавливаемая деталь должна быть предварительно спроектирована при помощи компьютера.
Смотрите также:
Электрооборудование сверлильных станков с ЧПУ