Пособие наладчика станков с ЧПУ

Применение станков с устройствами ЧПУ (УЧПУ) является одним из главных направлений автоматизации средне- и мелкосерийного механообрабатывающего производства. Расширение области применения станков с ЧПУ происходит одновременно с совершенствованием УЧПУ и самих станков.

Первый этап внедрения станков с УЧПУ начался с освоения фрезерных станков с контурным управлением. Для УЧПУ первого поколения характерно применение полупроводниковых приборов. В импульсных УЧПУ программа записывалась в унитарном коде на могнитную ленту. Характерным для данного типа устройств являлась реализация программы в виде последовательности электрических импульсов, каждый из которых эквивалентен перемещению рабочего органа станка.

Вводя импульсы с определенной частотой, можно заставить инструмент или заготовку непрерывно перемещаться в соответствии с законом, необходимым для обработки детали. При импульсном выводе информации из УЧПУ в систему управления приводом следует преобразовать импульс и усилить его до значения, необходимого для перемещения рабочего органа в процессе резания. Перемещение рабочих органов таких станков с ЧПУ было реализовано на дискретных (шаговых) электрогидравлических приводах, что позволило упростить электронную часть УЧПУ. В тот же период хорошо зарекомендовали себя фрезерные станки с УЧПУ, имеющие запись декодированной программы на магнитной ленте в виде фазомодулированного сигнала и следящий гидравлический привод. Малая сложность этих УЧПУ и гидравлического привода позволила быстро освоить их выпуск и эксплуатацию. Станки с этими устройствами оправдали себя, несмотря на ограниченные технологические возможности (отсутствие коррекции по скорости, частоте вращения главного привода и др.) и трудоемкость подготовки программ на магнитной ленте.

Опыт эксплуатации станков с ЧПУ выявил следующие преимущества ЧПУ: 1) снижение требований к квалификации оператора-станочника; 2) упрощение и сокращение количества технологической оснастки; 3) повышение производительности станков.

Второй этап внедрения станков с УЧПУ характеризуется резким расширением области применения различных групп станков с ЧПУ. Одновременно с увеличением числа станков с ЧПУ происходит совершенствование УЧПУ. УЧПУ с программоносителем на магнитной ленте заменяют устройствами ЧПУ с перфолентой. В станках с ЧПУ применяют быстродействующие статические преобразователи с электродвигателями постоянного тока, высокоточные датчики и измерительные устройства, устройства автоматической смены инструмента и т. п.

В УЧПУ второго поколения используют интегральные и большие интегральные схемы, что позволило уменьшить размеры УЧПУ и увеличить их надежность и ремонтопригодность. Переход к устройствам с новой элементной базой сопровождался увеличением максимальной частоты привода подач до 8 кГц и расширением технологических возможностей станков. Второй этап можно охарактеризовать главным образом количественным изменением парка и типажа станков с ЧПУ с широкими технологическими возможностями.

Переход к третьему этапу внедрения станков с УЧПУ привел к изменению конструкции станков и устройств ЧПУ. Длинные разветвленные кинематические цепи уступили место простым коротким цепям с автономными электроприводами постоянного тока без механических редукторов по каждой из координат перемещения. Эффективно стали использоваться агрегатирование и унифицирование агрегатов станков и узлов ЧПУ. Эта концепция автоматизации основана на максимальном приближении малых ЭВМ к сфере производства.

Тенденции развития станков с УЧПУ:

  1. Создание УЧПУ с применением микроЭВМ на микропроцессорах, применение в электроавтоматике станка С ЧПУ микроэлектроники, введение в систему станка диагностических устройств.
  2. Широкое внедрение автоматизированных самоприспосаблива- ющихся (адаптивных) устройств, обеспечивающих оптимизацию управления и обработки деталей.
  3. Создание УЧПУ, управляющих как отдельными станками, так и группой станков. Управление от ЭВМ комплекса станков и роботов, складов, транспортных линий и контрольных устройств, обеспечивающих коррекцию погрешностей станков; планирование и контроль за работой производственного участка.
  4. Внедрение автоматизированных приводов с большим диапазоном бесступенчатого регулирования частоты вращения двигателей и применение более совершенных преобразователей и двигателей.

Степень совершенствования оборудования с ЧПУ и его надежность определяются, главным образом, техническим уровнем входящих в него комплектующих, системами диагностики УЧПУ [23].

Особенностью книги является то, что она содержит систематизированный материал по приборам и средствам автоматики станков с ЧПУ. Содержится также информация описательного характера, помогающая уяснить принцип наладки основных элементов станков с ЧПУ. Приведены технические и конструктивные характеристики элементов и устройств управления станочным комплексом.

Введение, гл. I-VI написаны Л. В. Сергиевским, гл. VII и VIII - В. В. Руслановым.