Основные типы устройств ЧПУ и станков

Термины и определения основных понятий в области числового программного управле­ния металлообрабатывающим оборудованием устанавливает ГОСТ 20523-80.

Под управляющей программой понимают совокупность команд на языке программиро­вания, соответствующую заданному алгорит­му функционирования станка по обработке конкретной заготовки.

Числовое программное управление стан­ком (ЧПУ) — управление обработкой заготов­ки на станке по управляющей программе, в которой данные заданы в цифровой форме. Различают позиционное и контурное ЧПУ. При позиционном управлении перемещение рабочих органов станка происходит в за­данные точки, причем траектория перемеще­ния не задается; при контурном управлении перемещение рабочих органов станка происхо­дит по заданной траектории и с заданной ско­ростью для получения необходимого контура обработки.

Адаптивное ЧПУ станком (адаптивное управление) обеспечивает автоматическое при­спосабливание процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки по определенным критериям.

Устройство, выдающее управляющие воз­действия на исполнительные органы станка в соответствии с управляющей программой и информацией о состоянии управляемого объекта, называют устройством числового программного управления (УЧПУ).

Групповое ЧПУ группой станков от ЭВМ (групповое управление), имеющее общую па­мять для хранения управляющих программ, распределяемых по запросам от станков (DNC), применяют в ГАЛ, ГАУ, ГАЦ и ГАЗ.

Различают аппаратное и программируемое устройства ЧПУ. В аппаратном (NC) устрой­стве алгоритмы работы реализуются схемным путем и не могут быть изменены после изго­товления устройства. Эти устройства выпу­скают с начала освоения ЧПУ для различных групп станков: токарных («Контур-2ПТ», Н22), фрезерных («Контур-ЗП», НЗЗ), коорди- натно-расточных («Размер-2М», ПЗЗ) и т. д. Такие У ЧПУ выпускают с вводом управляю­щей программы на перфоленте. УЧПУ с по­стоянной структурой совершенствуются в ча­сти схемно-конструкторских реализаций, эле­ментной базы и сохраняют в будущем значе­ние для станков с ЧПУ, выпускаемых крупны­ми сериями. Основным направлением разви­тия этих устройств является введение памяти на программу и расширение технологических возможностей (коррекции, индикации и т. д.).

В программируемых устройствах (CNC) алгоритмы работы реализуются с помощью программ, вводимых в память устройства, и могут быть изменены после изготовления устройства. Эти устройства появились позд­нее; их строят на базе микропроцессоров. УЧПУ такого вида относят к четвертому по­колению; построены они по принципу малой вычислительной машины с полужестким или гибким заданием алгоритмов работы, па­мятью на одну или несколько программ, стан­дартными периферийными устройствами вы­числительной техники (дисплей, печатающее устройство и др.), каналами связи с более мощными ЭВМ верхнего уровня. Появляется возможность выполнения новых функций: формирование нестандартных циклов обра­ботки, частичное или полное редактирование программы, коррекция систематических по­грешностей, изменение алгоритма работы применительно к станкам различных групп и др.

Устройство УЧПУ типа CNC включает малую ЭВМ, оперативную память объемом 8 К байт с возможностью наращивания до 64 К байт, внешний интерфейс. В качестве допол­нительных внешних устройств (не более трех) могут быть использованы дисплей, перфора­тор, устройство вывода на печать, внешнее за­поминающее устройство, блок связи с ЭВМ верхнего ранга. Есть возможность присоедине­ния специальных устройств для адаптивного управления, автоматических устройств измере­ния и компенсации, устройств для дополни­тельной автоматизации процесса (транс­портных устройств, вспомогательных механиз­мов).

Система числового программного управле­ния (СЧПУ) есть совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих тех­нических и программных средств, обеспечи­вающих числовое программное управление станком.

Оперативная система числового програм­много управления (ОСУ) характеризуется пре­имущественной подготовкой управляющих программ непосредственно у станка; эту си­стему обозначают также HNC.

Универсальная система числового про­граммного управления (УСУ) характеризуется подготовкой управляющих программ в вычис­лительном центре или непосредственно у стан­ка.

В гибких производственных системах на­ибольшее применение находят станки с высо­кой концентрацией переходов обработки типа обрабатывающий центр (ОЦ). Сверлильно- фрезерно-расточные станки типа ОЦ обла­дают широкими технологическими возможно - стями и вследствие интеграции обработки позволяют в 2 — 3 раза уменьшить число необ­ходимого более простого оборудования, при­способлений, выполнить обработку практиче­ски со всех сторон за один установ заготовки; при этом осуществляются почти все виды обработки со снятием стружки.

Применяют следующие типы сверлильно- фрезерно-расточных станков (в скобках ука­заны рекомендуемые по ОСТ 2Н62-1—78 ши­рина или диаметр стола): горизонтальный с крестовым поворотным столом (рис. 15, а; 250 — 630 мм); вертикальный с крестовым сто­лом (рис. 15,6; 250 — 630 мм); горизонтальный с подвижной стойкой и подвижным пово­ротным столом (рис. 15,в и г; 500 — 2500 мм); горизонтальный с наклонно-поворотным сто­лом (рис. 15, д; 250-800 мм); вертикальный с подвижной стойкой и подвижным столом (рис. 15, в; 500-1000 мм); горизонтальный с вертикальным крестовым суппортом и гори­зонтально перемещающимся шпинделем (рис. 15, ж; 160 — 630 мм); горизонтальный с крестовой стойкой и неподвижным столом- плитой (рис. 15, з; 1000 мм и более); вертикаль­ный одностоечный с поперечиной и подвижным столом (рис. 15, и; 500-1000 мм); двухстоеч- ный с поперечиной и подвижным столом (рис. 15, к; 500-2500 мм).

Перспективными для применения в ГПС являются станки с вертикальным столом типа, представленного на рис. 15, ж. В этом случае легко удаляется стружка.

Выпускаются специальные токарно-свер- лильно-фрезерно-расточные станки типа ОЦ (например, модуль ИР320ПМФ4), на которых можно выполнять все виды обработки (рис. 16), характерные для станков расточной, фрезерной, сверлильной и токарной групп. Станки такого типа имеют автоматизирован-

Рис. 15. Основные (базовые) типы сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ

е) ж) з) ^ и) к)

Рис. 16. Виды обработки, выполняемые на токарно-сверлильно-фрезерно-расточном станке типа ОЦ мод. «Модуль ИР320ПМФ4»: а— обратное цекование, растачивание, сверление глубоких отверстий, фре­зерование; б— фрезерование по контуру, растачивание канавок, сверление; в —фрезерование плос­костей, обработка отверстий, канавок, нарезание резьбы; г — токарная обработка с вращением за­крепленной на палете заготовки

Рис. 17. Схема автоматизированного загрузочного устройства — накопителя палет токарно-сверлильно- расточного станка типа ОЦ: 1— палета в позиции смены заготовки, детали; 2— накопитель палет вер­тикального типа; 3 — манипулятор для смены па­лет; 4 —палета в рабочей позиции; 5— шпиндель станка

ное загрузочное устройство, накопитель палет (рис. 17). Время обработки совмещено с вре­менем установки заготовок на палету, причем палеты находятся в удобной для оператора позиции. В вертикальном накопителе и на ра­бочей позиции палета находится в вертикаль­ном положении, что уменьшает размеры нако­пителя, улучшает отвод стружки из рабочей зоны и очистку детали. Шпиндель изделия (рис. 18) на станках такого типа вращается от специального двигателя (на станке ИР320ПМФ4 частота вращения шпинделя с заготовкой при токарной обработке — 200 об/мин). Стол станка может фиксироваться в определенном положении (0, 90, 180, 270° с точностью ± 3"; в любых позициях — с точ­ностью ± 5")-

Рис. 18. Схема токарно-сверлильно-фрезерно-расточно- го станка типа ОЦ: 1— палета в рабочей пози­ции на шпинделе изделия; 2— манипулятор для смены инструмента; 3 — шпиндельная бабка. Стрел­ками на рисунке обозначены возможные направ­ления перемещений рабочих органов станка