11.2. Основные типы станков с чпу

При оснащении станков системами ЧПУ автоматизируется уп­равление работой станка, а общие технологические возможности станков сохраняются. При обозначении металлорежущих станков с ЧПУ сохранена система обозначений, принятых для станков обычного типа. Для обозначения наличия числового программного управления в конце традиционного обозначения шифра модели станка ставится буква Ф и цифра.

Обозначение систем управления:

1 — системы с цифровой индикацией (они не являются системами программного управления, так как управление полностью осуществляется человеком, а цифровая индикация используется лишь для удобства отсчета);

2 — позиционная система ЧПУ;

3 — контурная система ЧПУ;

4 — комбинированная (контурная и позиционная) система ЧПУ.

Основные группы станков с ЧПУ остаются такими же, как и для станков общего назначения. Однако применение ЧПУ привело к появлению новой группы станков — многооперационных или мно­гоцелевых (в переводной литературе обозначение МС — Machining Center).

Под многооперационным (многоцелевым) станком понимают станок, позволяющий автоматически, по числовой программе, вы­полнять различные технологические операции без переустановки обрабатываемой детали, оснащенный инструментальным магази­ном и устройством для автоматической смены инструментов, а иногда и заготовок.

Многооперационные станки возникли на основе как фрезерных станков, которым присуща высокая мощность привода главного движения, так и сверлильно-расточных, которые характеризуются более высокой точностью обработки. Пример обозначения фрезер­ных станков, оснащенных различными системами управления, приведен в табл. 1.1.

1. Обозначение и основные технические данные фрезерных станков

Наименование станка	Модель	Назначение и область применения	Основные технические данные
Фрезерный широкоуниверсальный инструментальный станок повышенной точности Фрезерный широко­универсальный инстру­ментальный станок с пред набором координат и цифровой индикацией Фрезерный широко­универсальный инстру­ментальный станок с числовым программным управлением, повышен­ной точности Многоцелевой сверлильно-фрезерно-расточный широкоунивер­сальный инструменталь­ный станок повышенной точности	67К25П 67К20ВФ1 67К25ПФ3 67К25ПМФ4	Для обработки деталей простых и сложных контуров при ручном управлении Для обработки дета­лей простых и сложных контуров с цифровой индикацией перемеще­ний по осям X, Y Для обработки дета­лей простых и сложных контуров по управляю­щей программе Для обработки дета­лей простых и сложных контуров по управляю­щей программе с автоматической сменой инст­рументов	а) 250X630 б) 40—2000 в) ускоренный ход стола 1,8 a) 20Х500 б) 40—2000 система циф­ровой индика­ции типа ЛЮМО-61 а) 250Х630 б) 40—2000 в) 5 а) 250X630 б) 63—3150 в) 5 магазин инструментов

а) Размеры рабочей поверхности стола, мм;

б) частота вращения шпинде­ля, об/мин;

в) скорость быстрого перемещения, м/мин.

Программное управление распространилось практически на все группы металлорежущих станков и на виды работ. Применяют контрольно-измерительные машины с ЧПУ. Установив в рабочую позицию измерительный датчик, используют станок, как контрольно-измерительную машину. Созданы гибкие производственные си­стемы, основными составляющими которых являются: гибкий про­изводственный модуль (ГПМ); роботизированный технологический комплекс (РТК).

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ЧПУ

Системы ЧПУ можно классифицировать по различным призна­кам:

1. Исходя из технологических задач управления обработкой, все системы ЧПУ делятся на три группы: позиционные, контурные, комбинированные.

Позиционное числовое программное управление — управление станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит в заданные точки, причем траектории перемещения не задаются (см. рис. 1.5а).

Рис. 11.5. Классификация систем ЧПУ исходя из технологических задач:

а – позиционные; б – контурные; в – комбинированные

Таким образом, позиционные системы ЧПУ могут быть исполь­зованы либо при перемещении рабочего органа станка без обра­ботки (например, при выводе сверла в заданную точку по коорди­натам X и Y), либо при обработке только по одной координатной оси (перемещение сверла по оси Z). Данными системами оснаща­ются в основном сверлильные и расточные станки.

Контурное числовое программное управление — управление станком, при котором перемещение рабочих органов происходит по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура обработки с заданной точностью в любой точке, рис. 11.5б.

При обработке задается результирующая скорость подачи вдоль контура V₀ (см. рис. 11.4, в и 11.5,б), которая обеспечивает заданный режим обработки. Для получения заданного контура, в общем случае криволинейного, система управления выдерживает с высокой точностью мгновенное соотношение скоростей подач одновременно по двум и более координатам (V_x/V_z на рис. 11.4, в), изменяемое соответствующим образом во времени (см. формулу 1.2).

Контурными системами управления оснащаются станки токар­ной, фрезерной и других групп.

Комбинированное числовое программное управление сочетает функции контурного и позиционного числового программного уп­равления станками (рис. 11.5, в). Комбинированные устройства ЧПУ применяют в основном для управления многооперационными станками.

Отметим, что в начале развития контурные и позиционные системы ЧПУ резко различались схемой реализации — позиционные системы ЧПУ получалось значительно проще контурных. В настоящее время системы ЧПУ строятся на основе микропроцессоров и микроЭВМ, контурные и позиционные системы различаются лишь программным обеспечением. Поэтому чисто позиционные системы не выпускаются, а все системы ЧПУ являются контурными.

2. По степени совершенства и функциональным возможностям выделяют два основных типа систем ЧПУ: NC (Numerical Control) и CNC (Computer Numerical Control).

Системы типа CNC появились в связи с широким внедрением интегральных микросхем и микроЭВМ на их основе. Их отличительной особенностью является, во-первых, программируемость, и, во-вторых, наличие оперативной памяти для хранения УП. Про­граммируемость систем типа CNC позволяет реализовать все функции управления программным путем, в результате чего с помощью одного типа системы ЧПУ возможно обеспечить управление, широким классом объектов управления, изменяя лишь программное обеспечение системы. Очевидно, что такая особенность существенно облегчает эксплуатацию системы.

Определяющим фактором в развитии станков с ЧПУ является развитие электроники. Моральное старение УЧПУ наступает быстрее, нежели станков. Практически УЧПУ претерпевают существенные изменения через каждые 3—4 года, в то время как конструкция станков за это время лишь незначительно модифицируется, и сроки их морального старения в 2—2,5 раза больше.

3. . ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТАНКОВ С ЧПУ

Основным фактором, обусловившим необходимость создания и развития станков с ЧПУ, была и остается потребность автоматизации обработки в средне- и мелкосерийном производствах. Основные преимущества производства на базе станков с ЧПУ, по сравнению с производством, использующим универсальные станки с ручным управлением, следующие:

— повышение производительности труда за счет сокращения основного и вспомогательного времени изготовления детали;

— интенсификация труда и повышение стабильности обработки за счет устранения субъективных факторов и уменьшения утомляемости рабочего;

— возможность применения многостаночного обслуживания;

— повышение точности и стабильности обработки;

— снижение затрат на специальные приспособления;

— сокращение сроков подготовки производства новых изделий;

— сокращение потребности в высококвалифицированных ста­ночниках и изменение состава работников.

Применение станков с ЧПУ позволило решить некоторые соци­альные вопросы: увеличить долю интеллектуального труда, улучшить условия труда рабочих-станочников. Стоимость станков с ЧПУ значительно (в 3—10 раз) больше стоимости универсальных станков.

В то же время средний коэффициент сменности составляет 1,3—1,6, а коэффициент загрузки — 0,4—0,6. Встал вопрос о более эффективном использовании дорогостоящего оборудования.

Разработка многооперационных станков с ЧПУ, оснащенных устройствами автоматической смены заготовок и инструмента, робототехнические и транспортные средства и микроэлектронные системы управления, сделали возможным интеграцию систем автоматического проектирования, планирования, технологической под­готовки, управления производством и автоматического контроля в единый комплекс, координируемый как единое целое многоуровневой системой управления.

Основные тенденции развития автоматизированных механосборочного и механообрабатывающего производств: интегрирование систем, повышение гибкости, обеспечение безлюдного функционирования .

11. ПОДГОТОВКА УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ