Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Глава1. Устройство и система упрвления станка с ЧПУ Cnc Router Machine Nurbs

1.1 Общие сведения о работе и охлаждении металла

1.2 Системы классов HNC, CNC, DNC

Глава 2. Принцип подачи жидкости

2.1 Базовые М-коды

2.2 Автоматическая смена инструмента

2.3 Завершение программы

Глава 3. Способы и техника применения технологических сред при резании металлов

3.1 Цикловое программное управление станками

3.2 Работа с программным модулем

3.3 Требования к зажимным устройствам ГОСТ

Глава 4. Расчет показателей экономической эффективности проектируемого варианта

4.1 Общие правила безопасности при обработке металлов резанием

4.2 Требования безопасности при эксплуатации станков с ЧПУ

Заключение

Список использованной литературы и источников



Введение

Человеческое общество постоянно испытывает потребности в новых видах продукции, либо в сокращении затрат труда при производстве освоенной продукции. В обоих случаях эти потребности могут быть удовлетворены только с помощью новых технологических процессов, внедрения новых методов технико-экономического анализа, обеспечивающего решение технических вопросов и экономическую эффективность технологических и конструкторских разработок и новых машин, необходимых для их выполнения. Значение постановки всех этих вопросов при подготовке квалифицированных кадров специалистов производства, полностью инженерными методами проектирования производственных процессов, очевидно. Совокупность методов и приемов изготовления машин, выработанных в течение длительного времени и используемых в определенной области производства, составляет технологию этой области. В связи с этим возникли понятия: технология литья, технология обработки давлением, технология сварки, технология механической обработки, технология сборки машин. Все эти области производства сопровождаются высокими температурными показателями. Комплексная механизация и автоматизация технологических процессов в машиностроении является определенным этапом развития техники производства. Комплексную автоматизацию технологических процессов следует рассматривать как высшую форму механизации труда, когда рабочий освобождается от прямого воздействия на продукт труда и за ним остается лишь функция управления сложными автоматическими машинами, осуществляющими технологические процессы.

При использовании охлаждения воздушного или жидкостного станок имеет узкий спектр работы, при модернизации системы и применении на одном агрегате сразу нескольких систем объем работы с материалами увеличится.

В связи с экономической ситуацией сложившейся в настоящее время в стране и мире, закупка нового оборудования для отрасли металлообработки может повлиять на компании работающие в данной отрасли. Чтобы этого не произошло мной предложена модернизация системы охлаждения, это позволит увеличить спектр работ на станках ЧПУ не закупая новое дорогостоящее оборудование. Так же существует законопроект об обработке металла и загрязнении окружающей среды. Модернизация системы подачи СОЖ на резец и деталь, сократит расходы на охлаждающую эмульсию (СОЖ), очистка и фильтрация позволят многократно использовать смазочно-охлаждающую жидкость.

Цель работы

Модернизация системы непрерывного охлаждения деталей обрабатываемых на станке с ЧПУ.

Задачи

Разработка системы позволяющей использовать не только жидкостное охлаждение, но воздушное и масляное охлаждение. При помощи контроллеров и датчиков.

Объект исследования. ОАО майкопский машиностроительный завод.

Предмет исследования. Система охлаждения в механосборочном цеху.

Анализ иследования

На майкопском машиностроительном заводе используется масляное охлаждение. При проведении анализа и сравнении оборудования на предприятиях ООО «Зарем» и ООО «Майкопский машиностроительный завод», было замечено, что спектр и объем выполняемых работ на ООО «Зарем» больше чем на машиностроительном заводе. При более глубоком анализе было выявлено что оборудование на предприятии ООО «Зарем» более современное. Учитывая стоимость и окупаемость данного оборудования мной было предложено модернизировать систему охлаждения деталей и режущего инструмента.

Глава1. Устройство и система упрвления станка с ЧПУ Cnc Router Machine Nurbs

CNC (ЧПУ) фрезерный станок предназначен для точной обработки мягких и твердых материалов таких, как аллюминий и металл по трем осям. Эта очень жёсткая структура отличается несложным обслуживанием и простой настройкой параметров работы. Для движения по всём трём осям использовано точное линейное ведение. Работа стола оснащена Т канавками для крепления заготовки и отвода излишней охлажающей жидкости. Шпиндель для крепления инструментов может быть изменен в соответствии с требованиями предприятия.

Система управления станка с ЧПУ.

Управление станка это совокупность механических воздействий через электро- и иные приводы на его механизмы, обеспечивающие выполнение технологической операции обработки.

Числовое программное управление (ЧПУ) -- это система, сочетающая в себе программу, написанную на специализированном языке программирования (так называемый G-код) и систему управления приводами станка (сервоприводы, шаговые двигатели), производящую обработку изделия на станке в соответствии с заданной в G-коде программой.G-код, как самый распространенный программный язык стандартизован Международным комитетом по стандартам и регламентирован документом ISO 6983.

Управляющая информация для систем ЧПУ является дискретной и ее обработка в процессе управления осуществляется цифровыми методами.

Программа для станка с ЧПУ загружается в него двумя путями:

При помощи внешнего носителя (флеш-карта);

Непосредственно в саму память станка (в ОЗУ,ПЗУ или жесткий диск);

Программа для станка в виде G-кода может быть написана для него:

Вручную;

При помощи CAD-системы (напр.Компас - 3D) с "переконвертацией" данных в CAM-системе (напр.SprutCAM)

Совместно;

Интерпретатор - часть системы ЧПУ, задача которой состоит в преобразовании исходных данных из программы в управляющие сигналы для приводов станка.

Интерполятор - часть системы ЧПУ, задача которой состоит в построении необходимой траектории движения обрабатывающего инструмента в соответствии с заданными начальными и конечными точками.

В самой программе все данные, необходимые для изготовления детали делятся на две группы:Геометрические - в них содержится информация о геометрии изделия, начальных, промежуточных и конечных точках положения обрабатывающего инструмента;Технологические - в них содержится информация о режимах обработки изделия,данные о необходимости включения и выключения отдельных узлов станка (сиcтема охлаждения станка, подача охлаждающих жидкостей).

Системы ЧПУ последнего поколения (CNC) основаны на следующих компонентах:

Микроконтроллер - микросхема, задача которой - управление электронными устройствами;

Программируемый логический контроллер - составляющая специального устройства - промышленного контроллера, используемого для автоматизации технологических тпроцессов;

Управляющий компьютер.

Одной из главных характеристик CNC-контроллера является количество каналов, которыми он способен управлять. Соответственно, чем больше каналов необходимо синхронизировать, тем выше должна быть производительность контроллера. Для обмена данными между исполнительными механизмами и системой управления станка обычно используется промышленная сеть (например Profibus).

Рис.1 станок с ЧПУ.

1.1 Общие сведения о работе и охлаждении металла

Геометрическая физико-механическое состояние поверхностного слоя режущих инструментов зависят от термической и размерная точность, шероховатость поверхности и и окончательной механической обработки рабочих поверхностей. Основной окончательной механической обработкой рабочих поверхностей режущих инструментов являются операции шлифования, заточки и доводки абразивно-алмазными инструментами. Применяют также электромеханическое шлифование и анодно-механическую обработку. (Заготовку 1 (анод) и режущий диск 2 (катод) включают в цепь постоянного тока; в зазор между ними подают электролит, обычно жидкое стекло (водный раствор силикатов натрия). Под действием постоянного тока в среде электролита происходит анодное растворение обрабатываемого материала, которое приводит к образованию на аноде защитной пленки, тормозящей дальнейшее растворение.)

Шлифование, выполняемое после закалки и отпуска, улучшает свойства поверхностного слоя (удаляется обезуглероженный слой, уменьшается шероховатость поверхности, повышается прочность и стойкость инструмента). Однако значительное тепловое воздействие на поверхностный слой, возникающее при - шлифовании, при некоторых условиях (зависящих от характеристики обрабатываемого материала инструмента, шлифовального круга, режимов шлифования, СОЖ и др.) может привести к ухудшению его свойств. Это связано со следующими особенностями процесса шлифования;

а) температура тонкого поверхностного слоя при шлифовании достигает 700-1200 °С.

б) нагрев происходит мгновенно; скорость нагрева составляет 5000-6000 с С/с.

в) температура сохраняется доли секунды, так как основная часть возникающего тепла передается нижележащим слоям холодного металла при скорости охлаждения поверхностного слоя до 10000С/с.

г) температурное воздействие протекает в условиях повышенных давлений.

Очень чувствительны к термическим напряжениям и деформациям твердые сплавы, для которых особенно опасны растягивающие напряжения, поскольку предел прочности твердых сплавов при растяжении в 5-8 раз ниже, чем предел прочности при сжатии. Твердые сплавы ТК более чувствительны к термическим напряжениям, чем ВК. В связи с этим их шлифуют при меньшей скорости шлифовального круга. Следует отметить, что применение алмазного электроабразивного и электроалмазного шлифования приводит в основном к появлению сжимающих напряжений. Высокие температуры, возникающие в зоне шлифования, являются основной причиной, приводящей к появлению прижогов и трещин на обработанных поверхностях, поэтому технологические мероприятия, способствующие снижению температуры, приводят к повышению качества обработки. К числу наиболее эффективных мероприятий такого рода следует отнести обоснованный выбор режимов резания, применение высокопористых и прерывистых абразивных кругов, использование эльборовых и алмазных инструментов; правильный выбор состава и способа подвода СОЖ; применение вибрационного и упругого шлифования, выбора рационального способа правки кругов.

1.2 Системы классов HNC, CNC, DNC

Переход вычислительной техники к большим интегральным схемам (БИС), микропроцессорным БИС и построенным на их основе микроЭВМ позволил создать УЧПУ, совмещающие функции управления станком и решения отдельных задач подготовки управляющих программ (УП). Наличие микропроцессора или мини-ЭВМ в системе УЧПУ обеспечивает ей большие возможности. В настоящее время в промышленности нашли применение системы ЧПУ классов HNC, CNC, DNC. Все эти системы имеют специфические особенности. Характеристики этих систем рассмотрены ниже.

1) Системы ЧПУ класса HNC

У оперативных систем ЧПУ класса HNC основным является режим ручного ввода программ в электронную память мини-ЭВМ с пульта УЧПУ. Программа из достаточно большого числа кадров легко набирается и исправляется с помощью клавиш или переключателей на этом пульте. После отладки программа фиксируется до окончания обработки партии одинаковых деталей.

Рис. 2 Блок схема системы ЧПУ класса HNC: 1-справочники; 2-каталог инструментов; 3-чертеж детали; 4-оператор

Подобные системы позволяют вести программирование с пульта УЧПУ в режиме диалога с использованием стандартных подпрограмм из памяти, вызываемых по команде с пульта на экран дисплея. При этом на экране высвечиваются схема обработки и текст - перечень необходимых данных по выбранной подпрограмме для ввода в УЧПУ. Рассматриваемые системы дают также возможность осуществлять выбор инструмента из имеющегося в магазине станка, определить для него режимы обработки, ее оптимальную последовательность и т.д. Блок-схема такой системы управления показана на рис. 2.

В общем случае такие системы позволяют вести подготовку управляющей программы непосредственно у станка по чертежу детали без каких-либо особых предварительных работ технологического характера. Т.е. оператор 4 (станочник), получив чертеж детали 3 и технологию ее обработки, используя справочники 2 и каталоги 3, сам (вручную) программирует станок с помощью клавиш или переключателей на пульте управления станка 5. Это, естественно, предъявляет повышенные требования к профессиональной подготовке оператора.

Все современные УЧПУ класса HNC (с ручным вводом программ) имеют повышенный объем памяти мини-ЭВМ; устройства для подключения сложной периферийной техники: систем считывания с перфолент и магнитных кассет; вывода информации, дополнительной памяти и т.д. Подобные системы, обладая высокой мобильностью, имеют невысокую производительность.

HNC (Hand Numerical Control) - система ЧПУ, в которой управляющая программа вводится оператором вручную с пульта управления станком.

2) Системы ЧПУ класса CNC

В настоящее время металлорежущие станки оснащаются системами управления типа CNC. Особенность систем класса CNC на базе мини-ЭВМ заключается в возможности в период ее эксплуатации (а не только проектирования и изготовления) изменять и корректировать управляющую программу как обработки детали, так и функционирования самой системы с целью максимального учета особенностей данного станка. Ее основу составляют микроЭВМ, запрограммированная на выполнение функции ЧПУ; блоки связи с координатными приводами, выдачи технологических команд в требуемой логической последовательности; системные органы управления и индикации, а также каналы обмена данными с центральной ЭВМ высшего уровня. Каждая из выполняемых функции обеспечивается своим комплексом подпрограмм. Все подпрограммы увязываются общей координирующей программой - диспетчером, осуществляющей гибкое взаимодействие всех блоков системы.

Рис. 3 Блок схема системы ЧПУ класса CNC: 1-оператор станка; 2-программоноситель; 3-считывающее учтройство; 4-система ЧПУ с микропроцессором; 5-станок

Управляющая программа для обработки заготовки зафиксирована на программоносителе (перфокарте, перфоленте, магнитной ленте). Оператор станка 1 вручную устанавливает программоноситель 2 в считывающее устройство 3 системы ЧПУ 4. Микропроцессор или микроЭВМ управляет исполнительными механизмами станка 5 в соответствии с заданной программой. Эти системы позволяют осуществлять в режиме диалога редактирование программ с ручным вводом и выводом информации на дисплей, а также получать отредактированную и отработанную программу на перфоленте.

Обладая сравнительно низкой стоимостью, малыми габаритами и высокой надежностью, системы класса CNC позволяют заложить в систему управления новые свойства.

Так, УЧПУ «Электроника НЦ-31» имеет математическое обеспечение, что дает возможность учитывать и автоматически корректировать постоянные погрешности станка и тем самым влиять на совокупность причин, определяющих точность обработки. Например, компенсировать люфт или зону нечувствительности приводов в направлении перемещения по координатам. Использование системы контроля и диагностики также повышает надежность и работоспособность станков с устройствами ЧПУ на микропроцессорах. Функции этих систем - контроль состояния внешних по отношению к УЧПУ устройств, внутренних блоков и собственно УЧПУ. Например, УЧПУ «Электроника НЦ-31» для токарных станков имеет специальные тест программы для проверки работоспособности всех структурных частей системы, отрабатываемые при каждом включении устройства. При исправности всех частей появляется сигнал готовности системы к действию. В процессе работы станка и УЧПУ тест-программы частями отрабатываются в так называемом фоновом режиме. В случае появления неисправности на табло световой индикации возникает ее код, с помощью которого по таблице определяют место и причину неисправности. Кроме того, система определяет ошибки, связанные с неправильной эксплуатацией устройства, превышением параметров теплового режима, дает величину напряжения для питания и другие показатели. В токарных станках мод. 16К20Т1, оснащенных данной системой, предусмотрено хранение отредактированных управляющих программ в оперативной памяти УЧПУ в объеме 250 упрощенных кадров.

CNC (Computer Numerical Control) - система ЧПУ, построенная на базе микропроцессора или микроЭВМ, с программной реализацией алгоритма управления.

Неотъемлемая часть современных УЧПУ класса CNC - обширная встроенная память (до 256 килобайт). Система может иметь широкий набор периферийных средств: фотосчитыватель, накопитель на магнитной ленте или гибких дисках, телетайп, перфоратор, микропроцессорные средства диагностического контроля. Весьма важным средством оптимизации связи процессорного УЧПУ и станка является введение в память и использование в работе параметров или констант станка. С их помощью могут быть автоматически учтены ограничения на зону обработки, заданы требования к динамике конкретных приводов, сформированы фазовые траектории разгонов и торможений, учтены конкретные особенности коробок скоростей, приводов подач, скомпенсированы систематические погрешности узлов и т. д.

3) Системы ЧПУ класса DNC

Эти системы представляют собой группу станков с ЧПУ (участок), управляемых одной общей центральной ЭВМ, минуя считывающее устройство станка. Блок-схема такой системы представлена на рис. 2.12. Из рис. 3 видно, что управляющие программы поступают на станки из центральной ЭВМ по запросам от УЧПУ станков. Центральная ЭВМ содержит архивную память, а устройства ЧПУ станков - оперативную память.

Рис.4. Блок схема системы ЧПУ класса DNC

На каждом станке имеется устройство ЧПУ, которое управляет процессом выполнения конкретной операции при обработке заданной заготовки. В оперативной памяти устройства содержится вся информация по обработке заготовки на данной операции (скорость резания, величины подач, величины перемещений рабочих органов и т.п.) в реальном времени. После завершения обработки партии данных заготовок, устройство ЧПУ станка сообщает об этом центральной ЭВМ и делает запрос на получение следующего задания. В архивной памяти центральной ЭВМ хранится банк управляющих программ (УП) по обработке изделий, подлежащих изготовлению на данном участке.

ЭВМ выбирает УП по обработке следующей партии заготовок, которые могут быть обработаны на данном станке при минимальной переналадке станка и по каналам связи отправляет ее в устройство ЧПУ станка. Станок переключается на обработку следующего изделия. Таким образом, центральная ЭВМ выполняет функции мастера - распределяет работы по рабочим позициям в соответствии со сменно-суточным заданием. Однако наличие ЭВМ не означает, что необходимость в устройствах ЧПУ у станков полностью отпадает. Каждый вид оборудования на участке сохраняет свои системы ЧПУ классов NC, SNC и CNC. Режим работы с управлением от ЭВМ для такого участка является нормальным. Одновременно с помощью ЭВМ автоматизируется и процесс подготовки программ. При временном выходе из строя ЭВМ участок сохраняет работоспособность, поскольку каждый вид оборудования может действовать от заранее подготовленной перфоленты.

В функции системы DNC входит управление и другим оборудованием участка, например автоматизированным складом, транспортной системой и промышленными роботами, а также решение некоторых организационно -- экономических задач. В состав программно-математического обеспечения DNC может входить специализированная система автоматизации подготовки УП. Редактирование программ можно осуществлять на внешней ЭВМ, где ведется их автоматизированная подготовка: на ЭВМ, управляющей группой станков, и на ЭВМ, встроенной в УЧПУ конкретного станка. Во всех случаях подготовленные и отредактированные УП для оборудования участка хранятся в памяти (архивной) ЭВМ, управляющей группой станков, откуда они по каналам связи передаются на конкретные станки по мере поступающих от них запросов.

DNC (Direct Numerical Control) прямое числовое программное управление - система управления группой станков с ЧПУ одной общей (центральной) ЭВМ более высокого порядка.



Вывод

В новых экономических условиях значительно возрастают требования повышения гибкости производства. Необходимость оперативно реагировать на изменение потребительского спроса, жесткая конкуренция, потребность расширения рынков сбыта, в том числе и зарубежных, приводит к необходимости все более широкого применения технологического оборудования, системы управления которого позволяют с минимальными затратами осуществлять переналадку производства. Применение систем ЧПУ технологическим оборудованием позволяет в значительной мере упростить решение этих проблем.

Принцип подачи жидкости

Применение смазочно-охлаждающих жидкостей снижает трение и температуру в зоне контакта шлифовального круга с обрабатывали деталью, улучшает отвод тепла и удаление отходов шлифовании из зоны резания, в результате чего уменьшается затупление, засаливание и износ шлифовального круга, повышается производительность и качество обработки.

СОЖ классифицируют по химической структуре на водные и эмульсионные жидкости и углеводородные составы. При обработке твердого сплава применяют преимущественно водные растворы (например 1% буры, 0,25% триэтаноламина и 98,75% воды или 1% триэтаноламина, 0,25% нитрита натрия, 0,25% глицерина, 98,5% воды).

Выбор шлифовального круга для шлифования и затачивания твердосплавного инструмента.

Для шлифования и затачивания инструмента из твердого сплава и минералокерамики применяют круги из карбида кремния и алмазные круги. Круги из карбида кремния рекомендуется применять для предварительной обработки и при совместном шлифовании твердого сплава и стальной державки.

На выбор твердости круга влияют площадь поверхности контакта круга с затачиваемой поверхностью, величина зерна, требования к точности, состояние заточного станка и режимы затачивания. С увеличением площади контакта шлифовального круга с затачиваемой поверхностью твердость круга уменьшается. Чем мельче зерно, тем мягче должен быть шлифовальный круг. Для профильного затачивания выбирают более твердые круги.

Зернистость и структуру круга выбирают в зависимости от требований к шероховатости поверхности инструмента и размерной стойкости круга. Для обдирочного затачивания и шлифования применяют крупнозернистые круги с открытой структурой. Для окончательного затачивания и шлифования применяют мелкозернистые круги. На выбор зернистости круга влияют режимы затачивания и требования к качеству поверхностного слоя. С уменьшением величины зерна растет вероятность прижога. Для предварительного затачивания инструмента рекомендуется применять круги 63С зернистостью 50-63, для чистового - зернистостью 40-25 (табл.5).

При затачивании твердосплавного инструмента шлифовальными кругами из карбида кремния (63С) рекомендуется скорость резания снижать до 8-15 м/с и поперечную подачу До 0,01 - 0/03 мм/дв. ход. При затачивании твердосплавного инструмента рекомендуется применять более мягкие круги, чем для затачивания инструмента из стали. Твердость кругов для вольфрамовых сплавов СМ1-СМ2, для титановых М2-МЗ.

Затачивание инструмента из твердого сплава и минералокерамики простой конфигурации целесообразно осуществлять кругами из карбида кремния зеленого на бакелитовой связке. Шлифовальные круги на бакелитовой связке лучше самозатачиваются. Съем металла кругами на бакелитовой связке (при одинаковых режимах работы) больше, чем кругами на керамической связке. Дефектный слой на поверхности, заточенной кругами на бакелитовой связке, появляется при поперечных подачах выше 0,18 - 0,25 мм/дв. ход. При оптимальных режимах затачивания шероховатость поверхности соответствует Rа = 0,32-0,16 мкм и величина завалов не превышает 0,1-0,2 мм. При затачивании шлифовальными кругами на бакелитовой связке рекомендуются следующие режимы: окружная скорость круга 16-25 м/с, поперечная подача 0,15-0,20 мм/дв. ход, продольная подача 2-5 м/мин. Недостатком кругов на бакелитовой связке является их повышенный расход по сравнению с расходом керамических кругов.

При работе торцом шлифовального круга его связка и отдельные зерна работают на сжатие и выдерживают нагрузку в 6-8 раз большую, чем нагрузка на разрыв. При работе периферией плоского круга или конической частью чашечного круга его связка и отдельные зерна работают на изгиб и отрыв, что обеспечивает лучшую самозатачиваемость круга. Работа периферией и конической частью чашечного круга уменьшает также площадь и время контакта между шлифовальным кругом и обрабатываемой поверхностью, что снижает теплообразование. Уменьшение площади контакта при затачивании торцом круга обеспечивается его поднутрением под углом 10-15° или заправкой его по радиусу. Для работы периферией круга с повышенными подачами рекомендуется затачивать инструмент в приспособлениях на кругло - или плоско-шлифовальных станках.

Рис.4 общий вид системы подачи СОЖ

На рисунке 4 показано как работает система подачи СОЖ на режущий инструмент и деталь для охлаждения и сохранности детали. При использовании такой сиситемы СОЖ подается равномерно, это позволяет не нарушать целостность изделия и сохранять рабочий инструмент.



Глава 2. Разработка алгоритма программы управления ЧПУ

Языки для програмированя обработки

С момента появления первых станков с ЧПУ до внедрения новейших обрабатывающих центров появились различные языки для программирования обработки. Сегодня программирование в G- и М-кодах является наиболее популярным. Язык G- и М-кодов основывается на положениях Международной организации по стандартизации (ISO) и Ассоциации электронной промышленности (EIA). Официально этот язык считается стандартом для американских и европейских производителей оборудования с ЧПУ, и иногда его называют «ИСО 7 бит». Однако производители систем ЧПУ хоть и придерживаются этих стандартов для описания основных функций, но допускают вольности и отступления от правил, когда речь заходит о каких-либо специальных возможностях своих систем.

Системы ЧПУ Fanuc (Япония) были одними из первых, адаптированных под работу с G- и М-кодами ISO и использующими этот стандарт наиболее полно. В настоящее время стойки Fanuc являются очень популярными и наиболее распространенными как за рубежом, так и в России. Поэтому в этой книге основой для описания программирования в G- и М-кодах будет именно стиль СЧПУ Fanuc.

Стойки ЧПУ других известных производителей, например Heidenhain и Sinumerik (Siemens), также имеют возможности по работе с G- и М-кодами, однако некоторые коды все же могут отличаться. Но не стоит этого пугаться. Нет никакой необходимости знать все коды всех систем ЧПУ. Достаточно знать набор основных G- и М-кодов, а о возникшей разнице в программировании специфических функций можно узнать из документации к конкретной системе. Освоив стиль программирования Fanuc, скорее всего, вы сможете работать на любом другом оборудовании с ЧПУ.

Некоторые производители систем ЧПУ предлагают диалоговый язык программирования. Этот язык упрощает общение с системой, особенно для новых операторов, так как основой для него служат англоязычные предложения, сокращения, вопросы и графические элементы, которые вводятся оператором станка в интерактивном режиме.

Коды, обозначающиеся буквой М (Miscellaneous), называются вспомогательными и предназначены для управления режимами работы станка. М-код может стоять как отдельно, так и находиться в кадре с G-кодами. Некоторые М-коды работают совместно с другими адресами. Например, М-код, отвечающий за направление вращения шпинделя, обычно указывается с адресом S, который необходим для задания числа его оборотов при вращении:

N10 S1000 М03

В табл. 1 помещены базовые М-коды, которые должен знать каждый технолог-программист. Когда М-код находится в кадре с G-кодом, то порядок выполнения зависит от модели ЧПУ. Возьмем, например, следующий кадр:

N10 G01 Х100.0 Y100.0 Z100.0 F50.0 М08

Этот кадр выполняет линейное перемещение и включает подачу охлаждающей жидкости (М08). Одни станки включают подачу СОЖ сразу, другие - только после перемещения в указанную позицию. Зная это, опытный программист старается указывать код М08 перед выполнением перемещения на рабочей подаче:

N05 М08 N10 G01 Х100.0 Y100.0 Z100.0 F50.0

Нужно учесть, что некоторые системы ЧПУ позволяют задавать в кадре только один М-код. В этом случае если в кадре находятся несколько М-кодов, то СЧПУ выдаст сообщение об ошибке. Для избежания ошибок внимательно прочтите раздел документации станка и системы ЧПУ о работе с М-кодами.



2.1 Базовые М-коды

Таблица 1. Базовые М-коды

М код	Действие
М00	Запрограммированный останов
М01	Останов по выбору
M02	Конец программы
М03	Прямое вращение шпинделя
М04	Обратное вращение шпинделя
М05	Останов шпинделя
М06	Автоматическая смена инструмента
М08	Включение подачи охлаждающей жидкости
М09	Выключение подачи охлаждающей жидкости
М10	Регулирование подачи жидкости
М30	Конец программы, перевод курсора в начало программы

Алгоритм нахождения нулевой точки детали по оси Z

1. Подготовить и держать поблизости плоскопараллельную концевую меру толщиной не более 25 мм.

2. Подвести торец шпинделя в толчковом режиме к поверхности детали по оси Z на расстояние не более 50 мм.

3. При помощи маховика или ручного генератора импульсов подвести торец шпинделя еще ближе к детали, так чтобы это расстояние стало меньше толщины плоскопараллельной концевой меры.

4. Положить плоскопараллельную концевую меру на поверхность детали рядом со шпинделем.

5. Постепенно перемещать шпиндель в положительном направлении по оси Z (вверх), непрерывно контролировать зазор между шпинделем и деталью.

6. Как только плоскопараллельная концевая мера войдет между шпинделем и деталью, остановить движение шпинделя. Шпиндель установлен правильно, если при смещении плоскопараллельной концевой меры чувствуется небольшое сопротивление.

7. Так как базовой позицией для шпинделя является точка пересечения его торца и оси вращения, то необходимо учесть толщину концевой концевой меры.

8. Пример: Машинная координата по Z = -400.

9. Толщина плоскопараллельной концевой меры = 25 мм. 

10. В регистр рабочего смещения по Z заносим = -400 - 25 = -425 мм.

11. Ввести в регистр рабочего смещения по Z значение, рассчитанное в п. 7.

Рис.5 Установка рабочей системы координат по Z

2.2 Автоматическая смена инструмента

Код М06 предназначен для автоматической смены инструмента. Некоторые станки с ЧПУ прошлых поколений или недорогие настольные станки не имеют устройства автоматической смены инструмента. В этом случае оператор станка вынужден останавливать программу и вручную менять один инструмент на другой, что конечно же неудобно.

Многие современные станки с ЧПУ имеют это полезное устройство, освобождающее оператора от лишнего вмешательства в производственный цикл станка. Инструменты находятся в ячейках специального барабана, который обычно называют магазином инструментов. В большинстве станков каждая из ячеек магазина инструментов имеет собственный номер.

Специальные датчики и устройство обратной связи помогают системе ЧПУ определить положение магазина инструментов и наличие инструмента в ячейках.

Рис.5. Режущие инструменты в магазине станка с ЧПУ

Обычно для выполнения автоматической смены инструмента программист напрямую указывает номер инструмента, который необходимо взять (номер инструмента в большинстве случаев совпадает с номером ячейки инструментального магазина). Такой способ смены инструмента называется абсолютным. Некоторые старые станки использовали относительный способ смены инструмента. В этом случае номер инструмента отсчитывался от номера текущего инструмента, что менее удобно.

Производители станков постоянно совершенствуют конструкцию устройств автоматической смены инструмента. Сегодня наиболее популярными являются следующие конфигурации:

магазин инструментов перемещается при смене инструмента, тип «зонтик»;

магазин инструментов не перемещается при смене инструмента, тип «рука».

Сначала рассмотрим алгоритм работы устройства автоматической смены инструмента с перемещающимся магазином. Когда управляющая программа доходит до кадра смены инструмента, шпиндель перемещается в определенную точку, находящуюся рядом с магазином инструментов. Магазин инструментов перемещается в эту же точку до «сцепления» инструмента с пустой ячейкой. Шпиндель немного поднимается вверх, освобождая отработавший инструмент. Магазин инструментов поворачивается таким образом, чтобы выбранный инструмент находился под шпинделем. Шпиндель опускается, зажимает новый инструмент и отводится вверх. Магазин инструментов перемещается обратно на свое место.

Если магазин инструментов не перемещается, то возможен следующий алгоритм работы. Сначала шпиндель перемещается в определенную точку, находящуюся рядом с магазином инструментов. Затем магазин инструментов поворачивается таким образом, чтобы выбранный инструмент находился напротив шпинделя. Механический захват («рука»), находящийся между магазином и шпинделем, захватывает отработавший инструмент в шпинделе и новый инструмент в магазине. Захват опускается вниз, освобождает инструмент и меняет их местами. Захват поднимается вверх, при этом новый инструмент зажимается в шпинделе, а старый остается в магазине инструментов.

Внимательно ознакомьтесь с соответствующим разделом документации станка, для того чтобы хорошо понимать, как на вашем станке производится смена инструмента.

Обычно станки с ЧПУ производят смену инструмента при указании в программе следующей команды:

М06 Т1

Адрес Т обозначает номер вызываемого инструмента (в данном случае инструмент № 1), а М06 обеспечивает смену. Например, если в УП запрограммировать М06 Т5, то будет вызван инструмент № 5. Большинство СЧПУ допускают любой порядок слов данных в кадре смены инструмента. То есть вы можете вызвать инструмент № 1 и таким образом:

Т1М06

Некоторые СЧПУ требуют, чтобы адрес Т и команда М06 находились в разных кадрах, иначе автоматическая смена инструмента может быть выполнена неправильно:

N10 Т1 N20 М06

Сразу после смены необходимо выполнить компенсацию длины нового инструмента. Как вы уже знаете, компенсация длины инструмента осуществляется при помощи кода G43 и следующего за ним Н-слова данных. Для удобства номер корректора на длину совпадает с номером инструмента. Например, для выполнения компенсации длины инструмента № 1 в УП необходимо указать:

G43 H1

Некоторые станки старых моделей требовали указывать направление компенсации длины инструмента. При этом код G43 обозначал положительное направление, a G44 - отрицательное направление компенсации. К счастью, сегодня такой неудобный способ используется крайне редко.

Кадры смены инструмента и активации компенсации длины нового инструмента в управляющей программе:

%

O0002

N05 G21 G40 G49 G54 G80 G90 G98 G00

N10 T1 M06

N15 G43 H1 Z100.0

N20 M03 S1000

N25 X100.0 Y150.0 Z5

N30 G01 Z-0.5

N35 X200.0 Y250.0

N40 Z5.0

N45 G00 Z100.0

N50 M05

M55 M30

%

В кадре N10 производится смена инструмента (вызов инструмента № 1), а в кадре N15 выполняется компенсация длины инструмента № 1 и инструмент перемещается в точку Z100.0.

Перед тем как вызвать новый инструмент, принято отменять компенсацию длины активного инструмента. Это действие производится при помощи кода G49, хотя многие современные СЧПУ отменяют компенсацию длины автоматически при указании команды М06. Если произведена смена инструмента, а компенсация его длины не выполнена, то возможно столкновение инструмента с заготовкой или частями станка.

Многие программисты для обеспечения безопасности перед сменой инструмента выполняют возврат в исходную позицию по оси Z

G91 G28 Z0

T3 M06

G43 H3

Чтобы избежать серьезных ошибок, при смене инструмента оператору станка необходимо быть особенно внимательным

Регулировка подачи СОЖ и смена охлаждения

Команда М10 вместе с клавишами «+» и «-» предназначена для регулировки подачи смазочно -охлаждающей жидкости в зависимости от материала и сложности выполняемой работы. Для того что бы регулировка была выполнена правильно оператору необходимо знать свойства металлов с которыми он работает. При необходимости изменения подачи колличества СОЖ оператор выбирает команду М10 и повышает или понижает объем подачи. При смене вида охлаждения оператору необходимо выбрать команду М11 и при помощи курсора выбрать другой вариант охлаждения.

2.3 Завершение программы

В конце любой управляющей программы должен находиться код ее завершения - М30 или М02. При выполнении любого из этих кодов станок останавливается независимо от того, какую функцию он выполнял. Разница между М30 и М02 заключается лишь в том, что код М30, помимо завершения программы, «перематывает» или «сбрасывает» ее на начало, а код М02 не делает этого. Проще говоря, при окончании программы обработки с М30 курсор текущего положения переводится в самое начало программы, а с М02 остается в конце.

… 

N40 Z5.0 

N45 G00 Z100.0 N50 M05 

M55 M30 

%

Обычно при завершении программы обработки производится перемещение рабочего стола или инструмента в позицию, которая облегчает оператору снятие готовой детали со станка. Такое перемещение совершается с помощью кода возврата в исходную позицию G28:

… 

N120 G91 G28 X0 Y0 Z0 

N130 M05 

N140 M30 

%



Глава 3. Способы и техника применения технологических сред при резании металлов

Совремнное оборудование синхронизировано с рабочими программами, одна их таких программ ICAM. При помощи этой программы можно проверить правильность модели изготавливоемой детали, редактировать продукт( при наличии ошибок), и выбрать оптимальный режим подачи СОЖ в зависимости от марки стали и количества жидкости. При неисправности системы например засоре фарсунки датчик давления установленный непосредственно на форсунке среагирует и процесс обработки прекратится на интерфейс станка будет выведена команда с кодом ошибки что позволит предотвратить дефект детали, станка и резца.

Рис.6 Рабочее место оператора

Рис.7 Интерфейс рабочей установки

На рисунке представлен вид во время работы с деталью показаны оси в которых работает резец скорость вращения и колличество СОЖ подаваемом при работе.

Рис.8. Блоксхема ЧПУ

Схема представленная показывает как устроенна вся система ЧПУ, где расположены контроллеры и датчики, соединение основного процессора с процессором рабочего элемента. При неисправности одного из процессоров работа прекращается во избежании выхода из строя всей системы. Это позволяет предовращать аварийные ситуации и травмы среди сотрудников прелприятия. Смазочно-охлаждающие жидкости и другие средства могут подаваться в зону резания различными способами, различными устройствами в разном своем агрегатном состоянии: твердого тела, жидкости или газа.

1. Подача смазочно-охлаждающей жидкости в зону резания поливом свободно падающей струей

В практике машиностроения наиболее часто СОЖ подается в зону резания поливом в виде свободно палающей струи.

Смазочно-охлаждающая жидкость из емкости в левой тумбе станка насосом через гибкий шланг подается в трубопровод с пробковым краном и сопловым насадком. Из сполового насадка СОЖ подается свободно падающей струей на режущий инструмент и обрабатываемую деталь.

Количество подаваемой в зону резания СОЖ регулируется с помощью пробкового крана. Использованная СОЖ стекает в корыто и сливается в емкость, к насосу. Давление жидкости в магистрали ее подачи должно быть достаточным для подъема жидкости до уровня положения соплового насадка. Обычно оно находится в пределах от 0,02 до 0,05 МПа и обеспечивается насосом. Количество подаваемой в зону резания СОЖ зависит от вида ее основы (водная или масляная), вида выполняемой операции и напряженности режима резания. На универсальных станках весом до 10 т жидкость подается в количестве от 2 до 20 л/мин. В некоторых случаях механической обработки (на многошпиндельных автоматах, зубообрабатывающих станках и других) поток СОЖ используется одновременно и для уноса стружки. Количество СОЖ для этих случаев рассчитывается по опытно-статистическим формулам.

Новые способы подачи СОЖ привели к образованию новых технологических сред, которые полностью охватывают зону резания и изолируют ее от окружающего атмосферного воздуха. Резание при этом ведется в новой технологической среде. При сверлении деталей подача СОЖ идет непосредственно по каналу инструмента, при других работах таких как гравирование или фрезеровка СОЖ подается на режущий инструмент и деталь непосредственно, что наглядно показано на Рис.2.

3.1 Цикловое программное управление станками

Частично или полностью программировать цикл работы станка, режим обработки и смену инструмента, задавать путем предварительно налаживаемых упоров величину перемещений его исполнительных органов можно с помощью системы циклового программного управления (ЦПУ). Будучи аналоговой системой управления замкнутого типа, она обладает высокой гибкостью, обеспечивает легкое изменение последовательности включения аппаратов (электрических, гидравлических, пневматических и т. д.), управляющих элементами цикла. Преимущество системы ЦПУ: простота конструкции и обслуживания, а также низкая стоимость; недостаток -- трудоемкость размерной наладки упоров и кулачков.

Станки с ЦПУ применяют в условиях серийного, крупносерийного и массового производства деталей простых геометрических форм. Этими системами оснащают токарно-револьверные, токарно-копировальные, лоботокарные, вертикально-фрезерные, копировально-фрезерные, вертикально-сверлильные, агрегатные станки, промышленные роботы (ПР) и др.

В систему ЦПУ входит программатор циклов, схема автоматики, исполнительное устройство и устройство обратной связи. Само устройство ЦПУ состоит из программатора циклов и схемы автоматики. Программатор циклов состоит из блока 1 задания программы и блока 7 поэтапного ее ввода. Часть программы, одновременно вводимую в систему управления называют этапом. Из блока 1 информация поступает в схему автоматики, состоящую из блока 2 управления циклом работы станка и блока 6 преобразования сигналов контроля.

Действия программатора циклов с исполнительными органами станка и датчиком обратной связи согласует схема автоматики, которая усиливает и размножает команды и может выполнять ряд логических функций, в том числе реализацию стандартных циклов. Сигнал из блока 1 через блок 2 поступает в исполнительное устройство, которое обеспечивает отработку заданных программой команд: включает исполнительные элементы 3 (приводы исполнительных органов станка, электромагниты, муфты и т. д.) и исполнительные органы 4 станка (суппорты, револьверные головки, столы и т. д.).

Окончание обработки контролирует датчик 5, который через блок 6 дает команду блоку 7 на включение следующего этапа программы.

В качестве примера на рис. 9, а приведена система ЦПУ станком, исполнительные органы которого (продольные 1 и поперечные 2 салазки) приводятся в движение от электродвигателей 4 и 3 соответственно.

Перемещение салазок 1 ограничивают переключатели К.1В и К1Н, а салазок 2 -- переключатели К2В и К.2Н. Величину хода салазок задают упорами.

Широко распространенным электрическим программатором является штекерная панель, она вместе с шаговым искателем составляет командоаппарат. Шаговый искатель состоит из контактного поля и ротора.

Рис 9. Исполнительные органы системы ЧПУ

Рис. 9. Система ЦПУ: а -- кинематическая схема (1, 2-- продольные и поперечные салазки соответственно; 3, 4 -- электродвигатели); б -- обрабатываемый цикл; в -- штекерная панель с электромагнитом шагового искателя (1 -- щетка; 2, 4-- горизонтальная и вертикальная шины; 3 -- штекерное гнездо; 5--8-- штекеры); г -- схема управления.

Контактное поле представляет собой совокупность неподвижных контактных пластин, расположенных по окружности и изолированных друг от друга. Ротор изготавливают в виде щетки с электромагнитным приводом. Он состоит из электромагнита и храпового механизма. При поступлении на вход электромагнита импульсного сигнала ротор поворачивается на один шаг и коммутирует очередную пластину контактного поля. На штекерной панели монтируют горизонтальные 2 и вертикальные 4 шины, соединяя их соответственно с пластинами шагового искателя и с обмотками реле. Количество горизонтальных шин равно числу ходов цикла, а вертикальных шин -- числу команд. В местах пересечения горизонтальных и вертикальных шин располагают штекерные гнезда 3. Они состоят из двух полуколец, одно из которых соединяют с горизонтальной шиной, а другое -- с вертикальной. При установке штекера в гнездо, соответствующие шины соединяются и срабатывает реле. При отсутствии штекера шины разомкнуты и реле не срабатывает. Так, для программирования цикла (см. рис. 3, а), содержащего четыре последовательных хода салазок 7 и 2 (К1В и К1Н -- соответственно ход салазок 1 вперед и назад, К2В и К2Н -- соответственно ход салазок 2 вперед и назад; рис. 1.17, б), необходимо установить в гнезда штекерной панели штекеры 5, 6, 7 и 8 (см. рис. 3, в). От шагового искателя, при включении станка, напряжение поступает на верхнюю горизонтальную шину штекерной панели. Срабатывает реле К2В (рис. 3, г) и подает команду «Вперед» приводу поперечных салазок. Последние перемещаются вперед до срабатывания переключателя К2В. Контакты К2В замыкаются, что вызывает срабатывание электромагнита шагового искателя. Ротор искателя поворачивается на один шаг, верхняя шина и реле К2В обесточиваются и движение прекращается. Затем напряжение поступает на вторую горизонтальную шину: срабатывает реле К1В и подает команду «Вперед» приводу продольной подачи. Продольные салазки перемещаются справа налево до срабатывания переключателя К1В и, следовательно, шагового искателя; возникает сигнал К2Н (поперечные салазки перемещаются в начальное положение), а затем сигнал К1Н (продольные салазки перемещаются в начальное положение). Ротор шагового искателя на вспомогательном ходу возвращается в исходное положение, после этого цикл повторяется.

Рис. 10. Кулачковая панель: 1 -- плита; 2-- кулачки; 3-- пазы; 4-- путевые переключатели

Штекеры в отверстия панели вставляет оператор непосредственно на станке. Для избегания ошибок программирования и его ускорения на штекерную панель накладывают бумажные шаблоны, на которых в соответствии с программой пробиты отверстия, через них штекеры вводят в гнезда панели. Для многократного использования исполнительных органов в цикле число конечных переключателей должно быть увеличено. В таких случаях для управления движением по каждой координатной оси целесообразно применять кулачковую панель (рис. 4), представляющую собой плиту 1 с Т-образными пазами 3, в которых устанавливают кулачки, 2, взаимодействующие с блоком 4 путевых переключателей.
Для задания команд существуют различные по конструкции программаторы. Например, кулачковый командоаппарат является программатором механического типа с кинематическим заданием программы. Его выполняют в виде барабана 1 с приводом 2 от электродвигателя со встроенным редуктором. Барабан периодически поворачивается на определенный угол и фиксируется в заданном положении. На его цилиндрической поверхности, выполняющей роль панели, предусмотрены гнезда 3, в которые устанавливают штекеры (шарики или штифты). Количество гнезд по окружности барабана равно числу этапов программы, а вдоль образующей барабана -- числу программируемых параметров. Информация считывается блоком 4 путевых переключателей; при наличии штекера переключатель срабатывает и выдает команду. Конструктивно кулачковый командоаппарат часто выполняют дисковым (рис. 10). На торце диска 1, имеющего дискретный привод 2, сделаны гнезда. Информацию считывает блок 3 путевых переключателей. Командоаппарат со сменным алюминиевым диском 3 показан на рис. 4, в. На диске записывают (путем пробивки в определенных местах отверстий 4) требуемую информацию, считывание которой осуществляет фотоэлектрический прибор. Диск можно использовать многократно. Дискретный привод командоаппарата состоит из электромагнита 1 и храпового механизма 2.

Рис. 11. Схемы конструкций командоаппаратов: о -- барабанного типа; б -- дискового типа; в -- со сменным перфорированным диском (1 -- электромагнит; 2 -- храповый механизм; 3 -- диск)

Рис. 12. Функциональная схема программируемого командоаппарата: 1 -- центральный процессор; 2 -- постоянное запоминающее устройство; 3 -- входное устройство; 4 -- сканатор; 5 -- выходное устройство; б -- программная панель

Программируемые командоаппараты (ПК), построенные на базе микроэлектроники, являются универсальными системами ЦПУ. Они представляют собой управляющие логические машины последовательного действия.

Программируемый командоаппарат состоит из центрального процессора (управляющего устройства) 1, постоянного запоминающего устройства 2, входного 3 и выходного 5, устройств сканатора (генератора импульсов) 4 (рис. 6). станок программный управление металл

Программную панель 6 (загрузчик программ), оснащенную декадными переключателями и клавишами с обозначением логических элементов можно подключать к ПК. Программирование осуществляют последовательным нажатием клавишей. Программа записывается и запоминается в устройстве 2. В режиме работы сканатор 4 поочередно подключает к процессору 1 устройства 3 и 5. В процессоре 7 согласно программе выполняются заданные логические операции, преобразующие состояния входов в состояния выходов.

Рис 13. Устройство ЦПУ

Цикловое программное управление станками

Частично или полностью программировать цикл работы станка, режим обработки и смену инструмента, задавать путем предварительно налаживаемых упоров величину перемещений его исполнительных органов можно с помощью системы циклового программного управления (ЦПУ). Будучи аналоговой системой управления замкнутого типа, она обладает высокой гибкостью, обеспечивает легкое изменение последовательности включения аппаратов (электрических, гидравлических, пневматических и т. д.), управляющих элементами цикла. Преимущество системы ЦПУ: простота конструкции и обслуживания, а также низкая стоимость; недостаток -- трудоемкость размерной наладки упоров и кулачков.

...