Системы чпу для шлифовальных станков. Система управления шлифовальным станком О типах бесцентрово-шлифовальных устройств

/О 5 В 24 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ(54) СИСТ ВАЛЬНЫМ (57) Испол кругло- и пл фовал ьных содержит д щий деталь и толщины(Ю К машиностроеано при автоьных, плосковальных станигнал, из коые значения, ь формы оба следует оть вследствие стотных поастотных дебыть по за прот припус уммато рующе ачено лучеотип, ка, и р, псе звеГОСУДАР СТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Тольяттинский политехнический институт и Волжское объединение по производству легковых автомобилей(56) Авторское свидетельство СССРМ 402457, кл, В 24 В 49/00, 1971,Авторское свидетельство СССРМ 689821, кл, В 24 В 49/00, 1977,ЕМА УПРАВЛЕНИЯ ШЛИФОСТАН КОМьзование; при автоматизации оскошлифовальных и торцешлистанков. Сущность: устройство атчик припуска, контролирую- , и два задатчика уровня биений обрабатываемой детали, соедиИзобретение относится книю и может быть использовматизации круглошлифовалшлифовальных и торцешлифоков.Известно устройство, содержащее частотный датчик, схемы совпадения, частотный детектор, схемы сравнения и блок автоматики, В процессе активного контроля детали, имеющей погрешность формы, выходной сигнал датчика промодулирован частотой, девиация которой пропоциональна изменению формы контролируемой поверхности. С помощью частотного детектора схем сравнения и совпадения выделяется ненных с входами соответствующих пороговых устройств и схему логических элементов, осуществляющую оптимальное управление процессом шлифования детали - получением максимального размера высоты детали при минимальной величине биений путем воздействия на механизм подачи суппорта станка, Датчик припуска соединен с входом первого запоминающего устройства и с вторым входом первого вычитающего устройства, Выход запоминающего устройства соединен с входами вычитающих устройств. Выход первоговычитающего устройства подключен к входу запоминающего устройства, выход которого соединен с вторым входом первого порогового устройства и вычитающего устройства, выход котородподключен к входу второго порогового устройства, Выходы пороговых устройств через схему и подключены к механизму управления подачей. 2 ил. амплитудно-модулированный сторого выделяют экстремальнхарактеризующие погрешнострабатываемой детали.Из недостатков устройствметить его невысокую точностнелинейных искажений и чагрешностей, характерных для чтекторов.Лучшие результаты могутны с устройством, принятымУстройство содержит датчикдифференцирующих звеньев, сроговые устройства и корректино. Устройство предназн50 55 управления режимом обработки по ступенчатому алгоритму: черновое шлифование - чистовое шлифование - выхаживание, Для уменьшения погрешности размеров готовых деталей, вызванной погрешностью формы заготовок, в устройстве предусмотрено выделение сигнала, характеризующего погрешность формы, путем многократного дифференцирования исходного сигнала измерительной информации, Вырабатываемой затем электронной системой корректирующий сигнал управляет величиной припуска на выхаживание, т,е. осуществляется самонастройка припуска на выхаживание в функции погрешности формы,К числу недостатков устройства следует отнести значительную погрешность в определении характеристик формы деталей и величины корректирующего сигнала, что связано с дифференцированием и раз исходного сигнала датчика припуска.Другим недостатком, характерным для обоих устройств, является отсутствие сигнала измерительной информации, который определяет средний размер детали в каждый момент времени, Данная информация необходима при построении адаптивных циклов управления режимом обработки, когда используется программное управление, например, скоростью поперечной подачи шлифовального суппорта в функции текущего припуска, а коррекция программы осуществляется в функции измеряемой величины погрешности формы,Целью изобретения является повышение точности работы устройства.На фиг, 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - форма сигнала измерительной информации с составляющей погрешности формы.Устройство содержит датчик припуска 1, контролирующий деталь 2, два пороговых устройства 3 и 4, первые входы которых соединены с соответствующими эадатчиками уровней биений 5 и толщины диска 6, механизм управления поперечной подачей 7, подключенный к шлифовальному суппорту 8, два запоминающих устройства 9 и 10,два вычитающих устройства 11 и 12 и схему И 13, Датчик припуска 1 срединен с входом первого запоминающего устройства 9 и с вторым входом первого вычитающего устройства 11. Выход первого запоминающего устройства 9 соединен с первыми входами первого и второго вычитающих устройств 11 и 12. Выход первого вычитаю- щего устройства 11 подключен к входу второго запоминающего устройства 10, выход которого соединен с вторыми входами пер 10 15 20 25 30 35 40 45 вого порогового устройства 3 и второго вычитающего устройства 12, Выход второго вычитающего устройства 12 подключен к второму входу второго порогового устройства 4. Выходы первого и второго пороговых устройств 3 и 4 через схему И 13 подключены к входу механизма управления поперечной подачей 7.На фиг, 2 кривая 14 описывает изменение среднего размера ф) в цикле шлифования детали. Кривая 15 описывает изменение величины биения д(т) детали в цикле ее шлифования.Устройство работает следующим образом. При обработке детали 2 (диск переднего тормоза автомобиля) необходимо контролировать два геометрических параметра; высоту кромки диска и и биение д поверхности а относительно базы обработки, Результат обработки детали должен удовлетворять требованиям додоп, (2) где йдоп, ддоп допуски на высоту ромки диска и биение поверхности а диска относительно базы обработки,Из (1) и (2) следует, что оптимальное управление режимом шлифования данной детали заключается в получении максимального размера высоты кромки и при минимальном уровне биений д и осуществляется в соответствии с алгоритмом типа Чс = ф, д), Получение сигналов измерительной информации о величине биений д(т) и высоте кромки диска п(т) осуществляется следующим образом, Датчик припуска 1 преобразует измеренное значение ф) в электрический сигнал О(с), который промодулирован по амплитуде сигналом Щт), характеризующим величину погрешности формы ф) (фиг. 2). Первое запоминающее устройство 9 выделяет и запоминает из сигнала измерительной информации О(1) его максимальное значение Омакс, которое поступает на первые входы вычитающих устройств 11 и 12. На выходе вычитающего устройства 11 образуется сигнал О(с), характеризующий погрешность формы детали (биения) относительно базы обработки Щ 1) = О макс(1) - О(1). (3) Максимальное значение сигнала биений О(т), полученное за один оборот обрабатываемой детали О (с) = Ор макс запоминается во втором запоминающем устрой- СТВЕ 10, С ВЫХОДа КотОРОГО СИГНаЛ О макспоступает на вторые входы первого порогового устройства 3 и второго вычитающего устройства 12, Первое пороговое устройство 3 осуществляет сравнение измеренной величины биений Оф) с заданным значени ем О дол, поступающим с выхода эадатчика 5.Во втором вычитающем устройстве 12 определяется величина сигнала О(1), выражающая среднее значение высоты кромки 10 диска и за определенный промежуток времени, например, эа один оборот детали Оо(1) = Омакс(т) - 0,5 Омакс (т), (4)15Сигнал Оф) поступает на второй вход второго порогового устройства 4, которое осуществляет сравнение его с заданной величиной Оьр,. Выходы пороговых устройств 3 и 4 подключены к схеме и, 20 осуществляющей логическую операцию в соответствии с алгоритмом (1) и (2).В результате процесс шлифования детали 2 осуществляется до тех пор, пока погрешность формы ф) детали уменьшается 25 до заданного значения ддоп. Процесс шлифования может прекратиться и в том случае, если погрешность формы не уменьшилась до заданной величины, а среднее значение высоты кромки диска ф) стало меньше до пустимого значения одоп.Экспериментальная проверка проведена на торцешлифовальном станке "Джустина", осуществляющим шлифование передних тормозных дисков, на основе электронной управляющей системы модели ЭП 4 К 926, Испытания показали, что коррекция программы управления поперечной подачи на основе измерения величины биения детали, определяемой предлагаемым устройством, осуществляется с абсолютной погрешностью 1,5.2 мкм, что в несколько раз меньше, чем в устройстве - прототипе. За счет повышения точности устройства стало возможным увеличить высоту кромки обрабатываемого ушка переднего тормоза в среднем на 100 мкм, что, в свою очередь, позволяет получить значительную экономию материалов и труда.Формула изобретения Система управления шлифовальным станком, содержащая датчик припуска, два пороговых устройства, первые входы которых соединены с соответствующим задатчиком уровня, механизм управления поперечной подачей, подключенный к шлифовальному суппорту, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности, в нее введены два запоминающих, два вычитающих устройства и схема И, причем датчик припуска соединен с входом первого запоминающего устройства и с вторым входом первого вычитающего устройства, выход первого запоминающего устройства соединен с первыми входами первого и второго вычитающих устройств, выход первого вычитающего устройства подключен к входу второго запоминающего устройства, выход которого соединен с вторыми входами первого порогового устройства и второго вычитающего устройства, выход которого подключен к второму входу второго порогового устройства, а выходы первого и второго пороговых устройств через схему И подключены к входу механизма управления поперечной подачей,1764972 Фи актор Т,Пилипе Заказ 3343 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,4/5 Од фи гта Составитель АРешетовТехред М.Моргентал Корректор Е,Папп оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заявка

4890458, 13.12.1990

ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ, ВОЛЖСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

РЕШЕТОВ АНАТОЛИЙ ГРИГОРЬЕВИЧ, ДЕМЬЯНЕНКО ВАЛЕРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, БУКАЕВ ПЕТР НИКОЛАЕВИЧ, ШЕЛЕМЕТЬЕВ ВЛАДИМИР ДМИТРИЕВИЧ, КАЗАНКОВ ЮРИЙ ФЕДОРОВИЧ

МПК / Метки

Код ссылки

Система управления шлифовальным станком

Похожие патенты

Для статического анализа случайных процессов, Целью изобретения является повышение точности измерения, а также упрощение устройства за счет введения элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, коммутатора и реверсивного счетчика. Работа устройства основывается на оценке результатов сравнения входного сигнала с двумя равномерно распределенными выходными сигналами геаторов пилообразных напряжений,.ОрловКорректор М.Пож дактор Э,Слиг аказ 7905/4 9 Тираж 673 ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш одписнСР комитета ССи открытийкая наб., д. зводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектна сравнения является входом устройства, первый н второй входы элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выходами первого и...

20, линии 21 - 30 связи.868742 Блок 16 задания адреса канала ввода-выво.да (фиг, 2) содержит формирователь 31 адреса канала ввода. вывода, схему. 32 сравненияадреса канала ввода-вывода, узел 33 контроляадреса канала ввода-вывода, коммутатор 34 вы.дачи адреса канала ввода-вывода и узел 35 уп.равления блока.Каждый блок выбора канала ввода-вывода(фиг. 3) включает формирователь 36 адресавнешнего устройства, схемы 37 и 38 сравнения,узел 39 контроля адреса, первый узел 40 согласования, регистры 41 - 43, узел 44 коммутации адреса канала ввода-вывода в первый регистр, узел 45 коммутации адреса канала ввода.вывода во второй регистр, дешифратор 46адреса канала ввода-вывода, узел 47 анализасостояния внешнего устройства, шифратор 48адреса канала...

Системы управления станками

К атегория:

Фрезерные работы

Системы управления станками

При механической обработке заготовок необходимо обеспечить определенную последовательность рабочих и вспомогательных движений в станках, которую называют программой.

Рис. 1. Системы числового программного управления

Системами управления называют устройства, воздействующие на приводные механизмы исполнительных органов станка.

Ручное управление при обработке на станках предусматривает выполнение программы самим оператором на основе исходной информации (чертеж, технологическая документация), а также текущей информации по результатам измерений и наблюдений за работой станка и инструмента.

Автоматическое управление станком (или линией) предусматривает запись и выполнение всей программы (или ее части) при использовании специального программоносителя - запоминающего устройства. В качестве программоносителей применяют регулируемые упоры, кулачки, копиры, наборные устройства и др.

Числовое программное управление (ЧПУ ) является разновидностью автоматического управления и предусматривает запись программы в виде буквенно-цифрового кода (на перфоленте или магнитной ленте переключателями, штекерными панелями, либо хранится в памяти управляющей вычислительной машины).

Числовые системы программного управления, применяемые на фрезерных станках, бывают двух видов: разомкнутые (или без обратной связи) и замкнутые (или с обратной связью). В разомкнутых системах (рис. 198, а) имеется один поток информации, направленный от считывающего устройства к исполнительному механизму. При перемещении ленты с программой через считывающее устройство и дешифратор на его входе возникают командные сигналы. Однако обычно эти сигналы не обладают достаточной мощностью для приведения в действие исполнительных органов. Поэтому в системах автоматических устройств часто используют усилители для усиления сигналов. После усиления сигналы поступают в привод М, который перемещает определенный узел станка в требуемое положение непосредственно или через промежуточные механизмы. Перемещение рабочих органов здесь точно дозировано шаговыми двигателями. Эта система Отличается простотой и невысокой стоимостью, однако надежность и точность этой системы. уступает системам управления с обратной связью.

В замкнутых системах в процессе обработки детали ведется непрерыв

ное сопоставление действительного размера обрабатываемой заютовки или действительного перемещения узла станка с заданной программой. При считывании заданной программы на выходе считывающего устройства и дешифратора возникают командные сигналы, которые поступают в сравнивающее устройство. В него же поступают сигналы датчика обратной связи. Датчик производит измерение действительного перемещения узла станка или размера заготовки и преобразует его в сигнал обратной связи, направляемый в сравнивающее устройство. В сравнивающем устройстве сравниваются сигналы от датчика обратной связи с сигналами от считывающего устройства и дешифратора. В случае разницы между заданными и фактическими величинами перемещений (или размеров) на выходе сравнивающего устройства появляется сигнал, соответствующий величине рассогласования. Этот сигнал через усилитель подается к исполнительному устройству, которое производит регулировку работы станка в соответствии с заданной программой.

В аналоговых системах программного управления информация поступает в сравнивающее устройство от задающей программы и от датчика обратной связи не в числовом коде, а в преобразованном виде. Используется аналог (напряжение, фаза), пропорциональный заданному числу. В этих системах используют индуктивные и погенциометрические датчики обратной связи.

Кодовые системы программного управления основаны на использовании специальных кодовых датчиков. Показания о фактическом перемещении в числовом коде снимают с датчика и сравнивают с программой, считываемой с перфоленты в том же условном коде.

В импульсных системах программного управления используется принцип сравнения числа импульсов, поступающих с исходной программы с числом импульсов, выработанных датчиком обратной связи в соответствии с величиной фактического перемещения. При совпадении числа заданных и числа отработанных датчиком обратной связи импульсов двигатель привода отключается.

По технологическому назначению системы программного управления делят на позиционные и контурные. Позиционные системы ЧПУ для независимого перемещения рабочих органов станка, как правило, в прямоугольных координатах. Их используют для автоматизации сверлильньгх и координатно-расточных станков. Контурные системы ЧПУ предназначаются для обработки деталей сложной формы за счет согласованного перемещения рабочих органов по нескольким координатам. Применяются двухкоординатные, трехкоорди-нагные, четырехкоординатные и даже пяти-координатные системы числового программного управления (три прямолинейных перемещения по взаимно перпендикулярным направлениям и два вращательных движения).

В последнее время большое внимание уделяется вопросам диагностики системы «станок- устройство ЧПУ» в целях сокращения времени простоев, связанных с отказами оборудования. Так, устройства ЧПУ типа CNC контролируют следующие параметры: ошибки программирования, ошибки обслуживания станка, отказы электронных блоков, повышение температуры в шкафу управления выше установленного значения, состояние приводов, состояние механических узлов станка и др.

Нашли применение упрощенные системы с ручным вводом управляющей программы с клавиатуры непосредственно на рабочем месте. Они предназначены для контурного управления универсальными станками в единичном и мелкосерийном производстве. Применение таких систем уменьшает время переналадки станка при сохранении высокой точности. Малый габарит системы позволяет встраивать их непосредственно в станок.

Системы группового управления станками с устройствами ЧПУ (для управления несколькими станками) осуществляют следующие функции: распределение программы обработки деталей; контроль за работой станков и диагностику ошибок; выдачу данных для управления станками; оценку состояния станков; проверку и корректировку программ на рабочем месте и др.

Системы циклового управления. Программное управление делят на числовое и цикловое. При числовом управлении в состав задаваемой программы входит информация о цикле и режимах обработки, а также о пути перемещения рабочих органов станка. В системах циклового управления программа содержит только информацию о цикле и режимах обработки, а величину перемещения рабочих органов задают наладкой упоров. Цикловые системы программного управления отличаются от числовых сравнительной простотой структуры, однако имеют меньшие технологические возможности. В качестве программоносителя используют штепсельные и шпоночные коммутаторы. Заданную программу обработки детали на станке с цикловым управлением выполняют с помощью установки штекеров в соответствующие гнезда штекерной наборной панели (коммутатор помимо штепсельного), применяется также шпоночный коммутатор, в котором штепсельные гнезда заменены кнопочными переключателями. Устройства циклового программного управления имеют более высокую надежность, чем устройства ЧПУ , они просты в эксплуатации и наладке.

Адаптивные системы (AQ управления предусматривают переработку текущей информации об изменениях в станке, обрабатываемой заготовке или инструменте для внесения соответствующих изменений в программу обработки. Они применяются главным образом на станках с ЧПУ . В настоящее время различают адаптивные системы предельного регулирования (АСР ) и адаптивные системы оптимизации (АСО ). Они в свою очередь делятся на две группы - геометрические, предназначенные для повышения точности обработки, и технологические - для повышения производительности при снижении себестоимости.

При использовании технологических АСР желаемый эффект достигается благодаря тому, что при смене условий обработки, приводящих к изменению регулируемого параметра (например, мощности или силы резания), изменяется регулирующий параметр (например подача). Фиксируя и поддерживая регулируемый параметр на некотором заданном уровне, можно управлять ходом процесса обработки - подавать команды на переход от холостого хода к резанию, на смену инструмента, изменять режим резания, обеспечивать защиту инструмента и станка от поломок и т. п. При использовании АСО желаемый эффект достигается благодаря тому, что при изменении условий обработки автоматически устанавливается режим резания, близкий к оптимальному.

Системами ЧПУ оснащают плоскошлифовальные, кругло- и бесцентрово-шлифовальные и другие станки. При создании шлифовальных станков с ЧПУ возникают технические трудности, которые объясняются следующими причинами. Процесс шлифования характеризуется, с одной стороны, необходимостью получения высокой точности и качества поверхности при минимальном рассеянии размеров, с другой стороны, - особенностью, заключающейся в быстрой потере размерной точности шлифовального круга вследствие его интенсивного изнашивания в процессе работы. В этом случае в станке необходимы механизмы автоматической компенсации изнашивания шлифовального круга.

ЧПУ должно компенсировать деформации системы СИД, температурные погрешности, различия припусков на заготовках, погрешности станка при перемещении по координатам и т.д. Измерительные системы должны иметь высокую разрешающую способность, обеспечивающую жесткие допуски на точность позиционирования. Например, в круглошлифовальных станках такие приборы обеспечивают непрерывное измерение диаметра заготовки в процессе обработки с относительной погрешностью не более 2х10 -5 мм. Контроль продольных перемещений стола осуществляется с погрешностью не более 0,1 мм.

Для шлифовальных станков используют системы типа CNC с управлением по трем-четырем координатам, но в станках, работающих несколькими кругами, возможно управление по пятишести и даже по восьми координатам. Взаимосвязь между оператором и системой ЧПУ (CNC) шлифовального станка в большинстве случаев осуществляется в диалоговом режиме с помощью дисплея. В системе управления применяются встроенные диагностические системы, повышающие надежность станков.

Наиболее распространены круглошлифовальные станки с ЧПУ, дающие максимальный эффект при обработке с одной установки многоступенчатых деталей типа шпинделей, валов электродвигателей, редукторов, турбин и т.д. Производительность повышается в основном в результате снижения вспомогательного времени на установку заготовки и съем готовой детали, на переустановку для обработки следующей шейки вала, на измерение и т.д. При обработке многоступенчатых валов на круглошлифовальном станке с ЧПУ достигается экономия времени в 1,5 - 2 раза по сравнению с ручным управлением.

Бесцентровые круглошлифовальные станки эффективно применяют при обработке деталей малого и большого диаметров без ограничения длины, либо тонкостенных деталей, а также деталей, имеющих сложные наружные профили (поршень, кулак и т.д.). В условиях массового производства эти станки характеризуются высокой производительностью и точностью обработки. В мелкосерийном и индивидуальном производстве применение таких станков ограничено из-за трудоемкости переналадки. Расширение областей применения бесцентровых круглошлифовальных станков сдерживают два фактора: большие затраты времени на правку кругов и сложность наладки станка, что требует значительных затрат времени и высокой квалификации персонала. Это объясняется тем, что в конструкции этих станков существуют шлифовальный и ведущий круги; устройства правки, обеспечивающие придание соответствующей формы поверхностям шлифовального и ведущего кругов; возможность установки положения опорного ножа; механизмы компенсационных подач шлифовального круга на обрабатываемую деталь и на правку, а также ведущего круга на деталь и на правку; установка положения загрузочного и разгрузочного устройств.

Применение СЧПУ позволило управлять многокоординатным функционированием бесцентровых круглошлифовальных станков. В системе управления станком используют программные модули, которые рассчитывают траектории инструмента (круга, алмаза), его коррекцию и взаимодействие с человеком. Для обработки деталей с различными геометрическими формами (конус, шар и др.) создается программное обеспечение: диспетчер режимов, интерполятор и модуль управления приводами.

При обработке и правке число сочетаемых управляемых координат может доходить до 19, в том числе по две-три координаты отдельно для правки шлифовального и ведущего кругов.

В условиях серийного производства применение СЧПУ обеспечивает гибкое построение цикла шлифования и правки, что позволяет быстро переналаживать станки на обработку других изделий.

Наличие многокоординатной системы ЧПУ обеспечивает большую универсальность станка, малые величины подачи кругов, что позволяет эффективно управлять процессами шлифования и правки.

СЧПУ бесцентровых круглошлифовальных станков строится по агрегатному принципу (например, на станках японских фирм). На станке возможна установка любого из четырех вариантов управления станком от СЧПУ:

• одна управляемая координата - поперечная подача шлифовального круга;
• две управляемые координаты - поперечная подача шлифовального круга и правящего алмаза в целях их синхронизации;
• три управляемые координаты - поперечная подача шлифовального круга, а также поперечная и продольная подачи алмаза при его правке;
• пять управляемых координат - поперечная подача шлифовального круга, а также поперечная и продольная подачи алмазов при правке шлифовального и ведущего кругов.

Использование СЧПУ для управления бесцентровыми круглошлифовальными станками позволяет существенно упростить конструкции ряда механических узлов: устройств правки (в результате отказа от копирных линеек, механизмов подачи алмазов и т.д.), приводов продольного перемещения устройств правки, механизмов тонкой подачи шлифовального и ведущего кругов, контрольных и контрольно-подналадочных устройств и др.

Контрольные вопросы

1. Каковы технические трудности создания шлифовальных станков с ЧПУ?
2. Какими системами ЧПУ оснащают шлифовальные станки?

Перспективной целью развития машиностроения является созда­ние комплексно-автоматизированных систем производства. Создание станков с ЧПУ позволяет создать комплексно-автоматизированные системы не только в сфере массового производства, но и при серийном производстве.

Под системой числового программного управления в соответствии с ГОСТ 20523-80 понимается совокупность специализированных устройств, методов и средств, необходимых для осуществления числового программного управления работой станков.

Числовое программное управление - управлений обработкой на станке по программе, заданной в специальном коде. Кодом назы­вают совокупность буквенных и цифровых символов, посредством которых информация может быть представлена в форме, удобной для передачи. на расстояние. Регулирование перемещений исполни­тельных органов станка, рабочих и холостых ходов инструмента, команды на смену инструмента и т. п. вводится в станок в виде управляющей программы.

Под управляющей программой понимают последовательность команд, обеспечивающих заданное функционирование рабочих орга­нов станка. Наибольшее распространение получил код ISO - 7bit. Управляющая программа записывается на программоноситель, кото­рым является перфорированная бумажная или магнитная лента. Устройство системы управления, служащее для храпения информа­ции, обычно называют блоком памяти. При получении информации система управления выдает команды на станок в виде электри­ческих импульсов. Каждый импульс соответствует определенному значению перемещения, называемого разрешающей способностью системы - ценой импульса. Одним из достоинств применения перфо­рированных лент является то, что в них легко вносить изменения программы, связанные с уточнением размеров заготовки или с совершенствованием технологического процесса.

Харьковским станкостроительным заводом им. С. В. Косиора выпускается круглошлифовальпый полуавтомат с ЧПУ модели ЗМ151Ф2, предназначенный для шлифования с одной установки ступенчатых валов с гладкими и прерывистыми цилиндрическими поверхностями. Обработка ступеней ведется последовательно одним кругом.

Краткая техническая характеристика станка

детали, мм……………………………………………………………… 200

Размеры шлифовального круга: диаметр,

высота, мм…………………………………………………………… 600X80

Диаметр детали, мм……………………………. 15-85

Гидросистема станка выполняет следующие функции: продольное реверсирование перемещений стола с 10 фиксиро­ванными скоростями;

развод губок измерительной скобы;

продольное перемещение измерительной скобы;

подвод и отвод щупа механизма осевой ориентации;

ввод и вывод измерительных приборов;

быстрый подвод шлифовальной бабки;

отвод пиноли задней бабки;

управление прибором правки круга;

перемещения шпинделя шлифовальной бабки для подторцовки. Конструктивные особенности станка. Полуавтомат мод ЗМ151Ф2 более чем на 60% унифицирован с полуавтоматом мод ЗМ151. В отличие от полуавтомата мод ЗМ151 на полуавтомате мод ЗМ151Ф2 пиноль задней бабки перемещается в направляющих ка­чения с предварительным натягом. На задней бабке смонтирован механизм для автоматического устранения конусности на шлифуемой поверхности. В качестве привода механизма поперечных подач используется электрический привод с двигателем постоянного тока. Быстрое установочное перемещение шлифовальной бабки на задан­ный размер осуществляется от электродвигателя. Длинные шли­фуемые поверхности обрабатываются уступами. Вращение изделия регулируется бесступенчато в диапазоне 50-500 об/мин. Компенса­ция износа шлифовального круга производится автоматически вводом коррекции командами измерительного прибора Для устране­ния конусности верхний стол может быть повернут на требуемый угол. Скорость подачи шпинделя шлифовальной бабки определяется настройкой дросселя. Механизм поперечных подач установлен на корпусе шлифовальной бабки. Станок оснащен механизмом осевой ориентации, который предназначен для установки базового торца изделия.

Полуавтомат ЗМ151Ф2 оснащен широкодиапазонным измери­тельным прибором активного контроля, который автоматически перестраивается при переходе с одного шлифуемого диаметра на другой. Измерительный прибор контролирует гладкие шлифуемые поверхности. Шлифование прерывистых поверхностей осуществляется по датчику-преобразователю, который контролирует перемещение шлифовальной бабки.

Полуавтомат обеспечивает точность размера по 6-му квалитету, шероховатость цилиндрических шлифованных поверхностей Ra = 0.32 мкм, торцовых поверхностей /?0=1,25 мкм.

Кроме автономных устройств управления станками с ЧПУ все большее значение приобретают системы с групповым управлением участком станков от центральной ЭВМ.

Характерным для общего направления развития машинострое­ния в условиях научно-технического прогресса является сокращение

сроков внедрения новых разработок в серийное производство, Сочетание высокой производительности, присущей специальным стан­кам, с гибкостью, свойственной универсальному оборудованию, сделало станки с ЧПУ одним из основных средств комплексной автоматизации серийного производства.

Числовое программное управление позволяет получать сложные движения механизмов не за счет кинематических связен, а благо­даря управлению независимыми координатами механизма по програм­ме, заданной в числовом виде. Требуемые параметры движения по каждой координате и согласование переметений обеспечиваются устройством ЧПУ. Повышение эффективности обработки при приме­нении станков с ЧПУ достигается за счет:

автоматизации управления циклом обработки, что создает возможность обслужить одним рабочим нескольких станков;

сокращения вспомогательного времени (перекрытия времени установки и закрепления деталей, ускорение холостых и установочных перемещений, установки инструмента на размер вне станка и др.); снижения затрат времени на настройку системы управления; сокращения и упрощения технологической оснастки; повышения точности обработки путем исключения переустановок заготовок, точной индексации стола, что дает меньшие погрешности, чем переустановки инструментов;

сокращения времени обработки применением устройств для от­счета перемещений. Станки с ЧПУ оснащаются устройствами цифро­вой индикации, на табло выводится информация не только о достигну­том размере, но также номер отрабатываемого кадра и номер коррекции.

Важным этапом в развитии систем ЧПУ было применение с 1966 г. интегральных схем. Интегральная схема - микроэлектрон­ный блок в виде цельного корпуса, содержащий то или иное коли­чество элементов схем и связей между ними, образованных за счет технологического процесса изготовления. Микроэлектроника - об­ласть электроники, охватывающая комплекс проблем по созданию надежных, экономичных микроминиатюрных устройств. С появлением больших интегральных схем (БИС) стало возможным монтировать все вычислительное устройство в одном микропроцессоре. Создание БИС в одном кремниевом кристалле позволило включить в себя тысячи транзисторов, которые, например, монтируются на площади менее 6,5 см2 и имеют около 40 выводов.

Шлифование на станках с адаптивным управлением. Совер­шенствование металлорежущих станков идет в направлении повы­шения эффективности использования машинного времени путем фор­сирования и оптимизации режимов обработки с учетом фактической твердости заготовки, припуска, изменения стойкости и режущей спо­собности инструмента н т. д. На таких станках обработка заготовок происходит не в полном соответствии с первоначально заданными в программе режимами, последовательностью и величиной перемеще­ний, а автоматически корректируется в зависимости от изменения условий в процессе обработки. Для определения этих условий станки оснащаются различными преобразователями: мощности, сил резания, температуры, вибраций и т. д, сигналы которых используются для изменения параметров обработки

Под адаптивной системой понимается устройство управления работой станка, позволяющее производить изменение определенных параметров процесса обработки (подачи, скорости главного привода и др.) в зависимости от текущих значений измеряемых величин. Адаптивное управление работой станка - система с автоматическим регулированием применительно к конкретным условиям обработки. При обычном управлении входные величины влияют на процесс без компенсации воздействия возмущений на управляющие па­раметры.

Применение адаптивных систем в станках с ЧПУ облегчается, так как в последних имеются регулируемые приводы подачи и главного движения. В современных адаптивных системах в качестве исходных могут быть использованы параметры:

точность размеров обрабатываемой заготовки, замеры которых производятся в процессе обработки (результаты измерений исполь­зуются для команды на подналадку положения шлифовального круга);

параметр шероховатости шлифуемой поверхности (измерение используется для подналадки скоростей и подач): в отдельных случаях шероховатость поверхности зависит от вибраций основных узлов станка, которые могут быть измерены акселерометром и использованы для подналадки режимов шлифования;

максимальный съем металла, который в ряде случаев огра­ничивается допустимым крутящим моментом на шпинделе станка или величиной упругого отжатия последнего;

максимальная производительность станка, которая иногда ог­раничивается износом и стойкостью режущего инструмента;

минимальная стоимость обработки; этот параметр наряду со стремлением к наибольшей производительности является основным при создании адаптивных систем управления.

Имеется два типа систем адаптивного управления: с предельным и с оптимальным регулированием.

Предельное регулирование обеспечивает постоянное протекание процесса резания несмотря на различные возмущения. В процессе обработки фиксируются один или несколько параметров и сравни­ваются с заданными граничными значениями. В зависимости от результатов этого сравнения путем изменения соответствующих вход­ных величин выравниваются фактическое и заданное значения основ­ного параметра. При черновой обработке в системах с предельным регулированием в основу принимаются составляющие силы резания, крутящий момент, мощность резания. При чистовой обработке критерием оценки служат достигаемые качество поверхности, точность размеров и формы заготовок.

Шлифовальный станок с адаптивным управлением обеспечи­вает следующие элементы автоматизации:

регулируемую подачу шлифовальной бабки, с тем чтобы усилие шлифования, приходящееся на единицу ширины круга, всегда оста­валось оптимальным (шлифование с управлением по усилию шли­фования);

автоматическую правку круга;

оптимальное управление числом оборотов заготовки произво­дится в зависимости от диаметра и материала заготовки.

Система адаптивного регулирования целесообразно сочетается с ЧПУ. В этом случае, кроме преимуществ по предельному или оптимальному регулированию, снижаются объем и стоимость программирования. Сочетание двух контуров управления - по точ­ности и по режимам резания позволяет назначать оптимальные режимы обработки при сохранении заданной точности. Возможно применение систем предельного регулирования совместно с системами управления от ЭВМ, которые могут производить расчет регулирующих параметров и граничных значений, запоминать фактический путь инструмента при комбинированном регулировании подачи и глубины. В более совершенных системах ЧПУ содержатся блоки адаптивного управления, при этом упрощается программирование. Технологи

приближенно задают подачу, а система, определив с помощью специальных датчиков условия резания, сама изменяет ее до опти­мального значения. В качестве примера оптимизация поперечной подачи может быть реализована за счет системы адаптивного управ­ления, разработанной в Вильнюсском филиале ЭНИИМСа. В основу конструкции системы адаптивного управления положены следующие соображения. На этапе чернового шлифования режим обработки ограничивается технологическими факторами, на этапе чистовой обработки - требованиями к точности обработки. В круглошлифо­вальном станке с помощью системы автоматического управления

используется информация о текущем размере заготовки и погреш­ности формы, получаемая с помощью настольной скобы индуктив­ного измерительно-управляющего устройства (рис. 59) с дополни­тельным датчиком / для замера радиуса обрабатываемой заготовки. На этапе чернового шлифования поддерживается постоянная мощ­ность привода круга, измеряемая с помощью датчика активной мощности 4. Сигналы от датчиков поступают в блок 7 и управляют механизмом поперечной подачи посредством следящего золотника 6. В начале цикла шлифования происходят ускоренное врезание до на­бора заданной мощности и шлифование с постоянной мощностью до тех пор, пока текущее значение погрешности формы заготовки в поперечном сечении, определенное как сумма амплитуды колеба­ний верхней губки измерительной скобы и фактической подачи на оборот детали, не станет больше заданного значения оставшегося припуска, измеренного с помощью ИУУ. Затем подача уменьшается таким образом, чтобы выдержать заданный оптимальный закон, обес­печивающий получение заготовки с заданной иекруглостью. На заключительном этапе текущий размер и погрешность формы в попе­речном сечении заготовки непрерывно контролируются. Сигнал, про­порциональный размеру, поступает от ИУУ, а для получения сигнала, пропорционального погрешности формы детали, используют дополнительный датчик, установленный на скобе прибора. Испытания системы показали, что благодаря сокращению времени черновой и чистовой обработки общее время цикла сокращается примерно на 50 % при стабилизации некруглости в партии обработанных заготовок.