Классификация станков с программным управлением

Курсовой  проект

по дисциплине «Управление станками и станочными комплексами»

 

СОДЕРЖАНИЕ 

1. Введение
2. Классификация станков с программным управлением
3. Задание на проект
4. Принципиальная схема системы программного управления
5. Описание принципа работы
1. перфолента и кодирование информации
2. описание фотосчитывающего устройства
3. блок запоминания информации
4. принцип работы интерполятора
5. принцип работы приводов подач
6. устройство и принцип работы привода главного движения
7. определение износа инструмента
8. алгоритм автоматической смены инструмента
9. резцедержателя станка с ЧПУ
10. устройство смены инструмента
6. Анализ выбираемой конструкции
7. Список литературы

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

     1. Введение.

    В настоящее время важным направлением научно-технического прогресса является комплексная автоматизация, включающая в себя: переход от автоматизации станков, агрегатов, установок к автоматизации работы линий, участков, цехов и заводов в целом; создание автоматизированных систем управления предприятием и целыми отраслями; расширение применения промышленных роботов и гибких автоматизированных производственных систем.

    В свое время применение станков с  ЧПУ позволило получить значительный экономический эффект и высвободить  большое число универсального оборудования. Эффективность станков с ЧПУ  характеризуется ростом производительности; числом заменяемых универсальных станков; сокращением сроков подготовки производства и технологической оснастки; уменьшением брака; обеспечение взаимозаменяемости деталей; сокращением или полной ликвидацией разметочных и слесарно-подгоночных работ; внедрением с начала запуска нового изделия  расчетно-технических норм и обеспечением тем самым существенного уменьшения трудоемкости и повышения производительности труда.

    Важным  аспектом эффективности использования  станков с ЧПУ явились значительное уменьшение доли тяжелого ручного труда рабочих, сокращение потребности в квалифицированных станочников-универсалах, изменение состава работников металлообрабатывающих цехов. В этой связи можно выделить следующие основные направления научной организации труда при внедрении станков и другого оборудования с ЧПУ: привлечение инженеров к непосредственному процессу изготовления деталей; организация многостаночного обслуживания; комплексная автоматизация  изготовления деталей при мелко- и среднесерийном характере производства с осуществлением управления работой в цехе от ЭВМ.

    На  основе создания управляемых от ЭВМ  автоматизированных производственных систем из станков с ЧПУ и транспорта решается проблема обеспечения круглосуточного  использования оборудования. При этом открываются возможности обеспечения работы производственного персонала, подготавливающего работу производственной системы, главным образом в первую, наиболее продуктивную смену; во вторую и третью смены работает малочисленный штат дежурных.

    Применение  станков с ЧПУ практически  во всех отраслях машиностроения стало  одним из главных направлений  в области автоматизации обработки  металлов резанием.

 

     2. Классификация станков с программным управлением

    В зависимости от метода задания программы станки с программным управлением можно разделить на две основные группы: станки с числовым программным управлением и станки с программированием цикла и режимов обработки.

    Станки  с числовым программным  управлением (ЧПУ) отличаются  от всех других систем управления тем, что программа работы станка задается в виде отвлеченных чисел и записывается на программоноситель в кодированном виде.

    Программоносителями могут служить перфоленты и магнитные  ленты. Указанная система программного управления дает возможность программировать все необходимые элементы работы станка, включая формообразование или выход исполнительного органа станка в заданное положение.

    Системы числового программного управления могут быть контурные и позиционные. Контурные системы числового  программного управления применяются в станках, предназначенных для обработки деталей сложной геометрической формы. Они определяют траекторию режущего инструмента, необходимую для получения детали заданной формы. Станки, оснащенные контурными системами, различаются по количеству программируемых координат, определяющих возможность станка.

    Станки  с контурными системами программного управления целесообразно применять  при обработке деталей сложной  формы, которые раньше обрабатывались на копировальных станках. В этом случае исключается необходимость изготовления сложных копиров, повышают точность обработки детали и производительность станка за счет подбора рациональных режимов обработки.

    Позиционные системы числового программного управления применяют в станках, где требуется выход инструмента в заданное положение, в основном для станков сверлильно-расточной группы. Применение этих станков дает возможность сократить необходимую оснастку, повысить производительность обработки, а также использовать рабочих более низкой квалификации.

    Одной из разновидностей позиционных систем является система программного управления прямоугольными перемещениями, применяемая  для различных станков, на которых  обрабатываются детали прямоугольной  формы. К таким станкам относятся  токарные станки для обработки ступенчатых валов, фрезерные станки для обработки деталей прямоугольной формы и др.

    Применение  позиционных систем программного управления дает возможность автоматизировать обработку деталей, поступающих  небольшими партиями.

    В станках с программированием цикла и режимов обработки при помощи различных программоносителей (штекерных панелей и перфолент) программируются только цикловые команды (цикл работы станка, смена режимов обработки, смена инструмента и др.). Геометрические формы изделия и размеры обработки в этих станках задаются при помощи переналаживаемых упоров, воздействующих на путевые выключатели или копиры.

    По  степени автоматизации эти станки, в свою очередь, можно подразделить на две группы: 1) с полной автоматизацией цикла обработки; 2) с программированием режимов обработки.

    Оснащение станков системой программирования цикла и режимов обработки  с полной автоматизацией цикла дает возможность обрабатывать определенную группу деталей в полуавтоматическом цикле. Переналадка такого типа с  одного вида обработки на другой заключается в смене программоносителя и перестановке упоров для копиров, определяющих размеры и формы детали.

    Оснащение станков системой программирования режимов обработки дает возможность  автоматизировать только выбор режимов  резания на станке и тем самым сократить потребное вспомогательное время обработки детали.

    Для обозначения степени автоматизации  к шифру модели станка добавляют  букву A с цифрами: Ф1 – станки с цифровой индексацией и преднабором координат; Ф2 – станки с позиционными и прямолинейными системами; Ф3 – станки с контурными системами; Ф4 – станки с универсальной системой для позиционной и контурной обработок.

 

     3. Задание на проект

    Состояние инструмента в патроне регламентируется током главного привода. По наступлению критического показателя износа происходит замена инструмента. Построить систему управления с учетом  возможной задержки в револьверной головке. Максимальная величина износа выбирается по стандартам для данного типа резцов. Построить  чертежи устройства смены и подвода инструмента, с применением логических устройств построить необходимые логические и арифметические устройства. Выполнить алгоритм работы и принципиальную схему всей системы управления.

 

     4. Принципиальная  схема системы  программного управления

    Основной  особенностью станков с ЧПУ является наличие в них         системы программного управления –  СПУ, состоящей из двух основных устройств: устройства числового программного управления УЧПУ, конструктивно оформляемого в виде отдельного шкафа или пульта, и исполнительных устройств с приводами и датчиками обратной связи, размещаемыми на станке. Ниже приведены блоки УЧПУ. 

 
 

 

 

 

 

 

 
 

УВИ (устройство ввода информации) – последовательно, строка за строкой, в пределах одного кадра считывает информацию, нанесенную на бумажную перфоленту (обычно восьмидорожковую). Для этой цели чаще всего применяют  фотоэлектрические считывающие устройства, быстро протягивающие перфоленту перед блоком фотоэлементов, количество которых равно восьми, т.е. максимальному количеству отверстий в строке.

    БЗИ (блок запоминания считанной с перфоленты информации), необходимый из-за того, что информация с перфоленты считывается последовательно, в то время, как используется параллельно, т.е. вся сразу, одновременно, в пределах одного кадра. Помимо запоминания входной информации в этом блоке осуществляется ее контроль и формирование соответствующего сигнала при обнаружении ошибки в перфоленте.

    Время считывания информации с перфоленты в пределах одного кадра (при обычной скорости считывания 200 – 300 строк в секунду) составляет 0,1 – 0,2 с и более, в зависимости от количества строк в кадре.

    БИ  (блок интерполяции) формирует частичную траекторию движения инструмента между двумя или более заданными в программе точками. В подавляющем числе случаев используют линейную и круговую интерполяцию.

    Входная информация на блок интерполяции поступает  с запоминающего блока. Выходная информация интерполятора обычно представлена в импульсной форме, т.е. в виде последовательности импульсов по каждой координате, частота которых определяет скорость подачи, а общее количество – пройденный путь по данной координате. При работе интерполятора с весьма высокой точностью обеспечивается заданное мгновенное отношение частот импульсов по двум или более координатам, изменяемое по соответствующему закону, что необходимо для получения заданной траектории движения инструмента. Результирующее движение подачи вдоль траектории обычно обеспечивается со значительно меньшей точностью, лишь бы она удовлетворяла условиям резания. Погрешность задания скорости подачи   3 – 5 %  считается вполне допустимой.

    БУПП  (блок управления приводами подач) служит для преобразования информации, получаемой с выхода интерполятора, в форму, пригодную для управления приводами подач. При поступлении каждого импульса управляемый объект  перемещается на определенную величину, называемую ценой импульса, которая обычно равна 0,01 – 0,02мм.

    ПУиИ (пульт управления и индикации) служат для связи человека-оператора с СПУ. С помощью этого пульта производится пуск системы и ее останов, переключение режимов работы с автоматического на ручной и т.д., а также коррекция скорости подачи и размеров инструмента по всем или некоторым координатам. На этом пульте находится световая сигнализация и цифровая индикация, показывающие оператору состояние системы.

    Сигнализация  обычно указывает «наезд» на концевые выключатели, наличие ошибок в программе, конец программы. Цифровая индикация  в первую очередь показывает номер  отрабатываемого кадра, затем величину перемещения по одной из выбранных оператором координат, а также номер инструмента, которым обрабатывают деталь в данный момент.

    БТК (блок технологических команд) служит для управления цикловой автоматикой станка, включающей поиск и смену инструмента, зажим – разжим координат станка, различные блокировки, обеспечивающие сохранность станка. Цикловая автоматика станка состоит в основном из основных элементов типа пускателей, электромагнитных муфт, соленоидов и т.п. электромагнитных механизмов и дискретных элементов обратной связи типа концевых и путевых выключателей, реле тока, реле давления и других элементов, сигнализирующих о состоянии исполнительных органов.