Блок-схема станка с про­граммным управлением (рис. 100) содержит: носитель про­граммы 1 (перфокарта, перфо­лента, магнитная лента, маг­нитный барабан, кинолента); считывающее устройство 2 (щупы, фотоголовка, магнит­ная головка); листопротяжной механизм 3; узел управления 4, механизмы и устройства кото­рого преобразуют команду от узла программы (позиции 1, 2, 3) в форму, понятную исполни­тельным органам, расшифровывают команды и перерабатывают программу с целью управления источниками мощности и исполни­тельными механизмами, реализующими заданную программу работы (механизмы скоростей, подач, управления органами станка)’.

Системы записи программ. Программы могут быть записаны (рис. 101) путем пробивки отверстий на перфорированных картах и лентах, световой записью штрихами на фотолентах и магнит­ной записью штрихами на магнитных лентах или магнитном бара­бане.

Перфорированные карты или ленты являются полосками плот­ной бумага с пробитыми в них отверстиями (перфорациями).

Находясь между двумя электрическими контактами, они изоли­руют последние друг от друга и замыкают контакты, когда отвер­стия, расположены против контактов.

Располагая отверстия по определенному коду, можно, переме­щая перфокарту (перфоленту), создавать серию электрических сигналов для получения заданных размеров обработки или осуще­ствления команд управления (подвода или отвода столов, суппор­тов, реверсирования и других команд).

Существует несколько приемов кодирования и записи программ в десятичной, двоичной или смешанной систем счисления.

Пример записи числа по десятичной системе приведен на рис. 102, а. Лента разделена на десять горизонтальных дорожек, зану­мерованных от 0 до 9 и каждый участок имеет пять вертикальных строчек: первая подает сигнал на перемещение на 100 мм, вторая на 10 мм, третья на 1 мм, четвертая на 0,1 мм и т. д. Если надо

переместить суппорт на 245,35 мм, то эту величину можно пред­ставить ка к сум му 2 • 100+4 ■ 10+5 • 1 + 3 • 0,1 + 5 • 0,01 = 245,35. По­этому отверстия располагаются по такому коду: в строчке сотен ■— на второй сверху дорожке, в строчке десятков — на четвертой до­рожке и т. д.

Десятичная система удобна только для простых программ, для сложных программ и перемещений на величины чисел с большим количеством знаков запись их на перфоленте удлиняется и пользо­ваться ими становится неудобно.

Наиболее удобной системой кодирования сигналов является двоичная (или бинарная) система, когда все числа изображаются двумя цифрами: 1 и 0, что упрощает запись программ и подачу сигналов, так как цифре 1 соответствует пробитое отверстие, а циф­ре 0 — не пробитое. Это удобно для считывающих и вычислительных устройств с применением релейных схем, ибо любое реле имеет только два состояния — включено (1) и выключено (0), с примене­нием магнитной ленты—-намагниченный участок (1) и ненамаг-ничейный (0), с применением киноленты — белая черта (1), черная (0) и других устройств и приборов, имеющих два различных устой* чивых состояния.

Для записи программы на перфоленту необходимо предвари­тельно вычислить в десятичной системе координаты опорных точек и изобразить их в двойной системе счисления. Например, координа* ты равны 418 и 54 мм, тогда 4 1 8= 1 -24- 1 -2⁷ + 0-2⁶+1 -2⁵ + 0-2⁴+ + 0-2³ + 0-2Ч-1-2¹ + 0-2° и 54=1-2⁵+1-2⁴+0-2³+1-2²+Ь2¹ + 0-2⁰.

Таким образом система программного управления, в основном, состоит из двух групп устройств: для записи программ (перфора­торы, магнитные головки) и для воспроизведения записанных про­грамм. Действия, выполняемые рабочими органами станка по сиг­налам систем программного управления, обеспечивают исполнение технологических команд—-изменение режимов резания, смены ин­струментов и изменение геометрии изделия перемещением столов, салазок или поворотом столов.

Система программного управления станками определяется раз­личными способами составления и преобразования информации о перемещении исполнительных органов станка и различными прин­ципами действия механизмов, осуществляющих перемещение ис­полнительных органов станка.

Составными элементами комплекса числового программного управления являются системы: подготовки программ, обработки программной информации (числового управления), реализации программ (собственно станок) и технологической подготовки.

Система подготовки программ с управлением от перфоленты включает цифровую вычислительную машину или настольные кла­вишные (электрические) счетные машины и ручной перфоратор для пробивки (перфорации) программ. Система подготовки про­грамм с управлением от магнитной ленты содержит те же элемен­ты, что и при управлении от перфоленты, и, кроме того, устройство записи на магнитную ленту.

Система обработки программной информации реализуется ин­терполятором, который преобразовывает вводимую в него с по­мощью перфоленты информацию (в виде приращения по коорди­натным осям) в определенную последовательность распределенных по времени и по координатным осям импульсов, каждый из ко-; торых соответствует элементарному перемещению на шаг рабочих органов станка. Это элементарное перемещение называется ценой импульса и обычно составляет 0,01—0,02 мм.

Реализация программы заключается в определенных перемеще­ниях рабочих органов станка, связанных с приводами подач, а также в автоматической установке инструмента, режимов обработ­ки, включения зажимов, охлаждения.

Задача системы технологической подготовки заключается в под­готовке исходных технологических данных для составления про­граммы и разработки методов и способов настройки станка, выбо­ра инструмента, способа базирования заготовки и г. п.

Функции, выполняемые отдельными элементами программного управления: устройства для ввода программы и преобразования ее в необходимые сигналы управления; промежуточная «память» — для запоминания и хранения в течение заданного времени сигна­лов, поступающих от устройства для ввода программы; интерполя­торы — счетно-решающие устройства для вычисления координат промежуточных точек криволинейного контура изделия и подачи сигналов управления в период между двумя опорными точками криволинейного профиля; сравнивающее устройство — узел актив­ного контроля, который сопоставляет величину фактического пере­мещения с заданной по программе, и при наличии разницы между ними обеспечивает перемещение рабочего органа, прекращающее­ся при достижении равенства фактического и заданного перемеще­ний; командные устройства — преобразуют сигналы в командные импульсы, непосредственно управляющие исполнительными меха­низмами— электромагнитными муфтами, электромагнитами, гид­равлическими золотниками и др.

Командные устройства сочетают в себе элементы сравниваю­щих устройств и обратной связи; приводы подачи (винтовые меха­низмы, гидроцилиндры, шаговые и другие двигатели) —-для пере­мещения рабочих органов при срабатывании исполнительных меха­низмов.

Простая принципиальная схема программного управления станка с шаговым двигателем действует следующим образом: уст­ройство для ввода программы подает сигнал к усилителю сигна­лов, оттуда он в виде электрического импульса поступает к шаго­вому двигателю, который работает прерывисто, осуществляя задан­ное перемещение рабочего органа при получении определенного количества сигналов.

Если длина хода равна 10 мм, а цена импульса 0,1 мм, то для перемещения на длину хода необходимо подать 100 сигналов.

в обратной связи, но повыша­ются требования к точности срабатывания исполнительных механизмов и прецизионности перемещения движущих частей станка при подаче импульсов.

Одним из направлений автоматизации обработки металлов в мелкосерийном и серийном производстве, обеспечения резкого по­вышения производительности труда, снижения стоимости и повы­шения качества продукции является внедрение станков с числовым программным управлением (ЧПУ).

Основными преимуществами станков с ЧПУ являются: оконча­тельная обработка деталей на одном станке без переналадки и переустановки, сокращение потребности в специальной оснастке и инструменте, устранение разметки, сокращение брака и повышение качества обработки. Широкое применение станков с ЧПУ вызыва­ет значительные изменения в общей организации производства благодаря возможности многостаночного обслуживания, быстрой переналадки на производство новых изделий, интенсификации и качественного улучшения производственного процесса и сокраще­ния цикла обработки изделий.

Станки с ЧПУ развивались сначала в направлении оснащения системами ЧПУ серийных универсальных станков, а затем созда­ния их модификаций и разработки специальных станков с ЧПУ, обладающих повышенной точностью, жесткостью, высокой сте­пенью автоматизации в результате автоматической смены инстру­мента, изменения режимов резания и т. д., т. е. числового про­граммного управления не только геометрией перемещений, но и по управлению собственно циклом обработки (технологическими операциями). Появилась новая группа станков — обрабатывающих центров, которые позволяют осуществить полную комплексную об­работку детали с минимальным количеством переустановок и пе­ремен базовых поверхностей, выполнять разнородные технологиче­ские операции десятками инструментов с применением инструмен­тальных магазинов и автоматических рук (манипуляторов).

Такие станки применяются в мелкосерийном и серийном про­изводстве с большой номенклатурой изготовляемых изделий при обработке точных и сложных деталей, с большим количеством опе­раций и при обработке с нескольких сторон многими инструмента­ми. Применение расточных станков с ЧПУ особенно выгодно, так как растачивание корпусных деталей сопряжено с большим чис­лом переходов и требует применения специальных устройств для установки и выверки детали при ее обработке в различных положе­ниях.

Если на обычных станках доля машинного времени составляет 25—30% от общего фонда рабочего времени, то для расточ­ных станков с ЧПУ удельный вес машинного времени составляет 60%.

При обработке нескольких отверстий на горизонтально-расточ­ных станках или координатно-расточных станках, расстояние меж­ду которыми должно выдерживаться с очень высокой точностью, измеряемой микронами, перестановка инструментов или изделия из одного положения в другое требует большого внимания, време­ни и высокой квалификации рабочего или специальных приспособ­лений, кондукторов, шаблонов. От рабочего, обслуживающего ста­нок с программным управлением, не требуется высокое искусство, какое было нужно при работе на универсальном станке. Для того чтобы обработать новую деталь, достаточно заменить перфокарту или перфоленту.

В станке с программным управлением необходимо иметь наря­ду с совершенными механизмами программного управления и со­вершенную прямую цепь управления, чтобы точность и чувстви­тельность исполнительных органов станка были соизмеримы с точ­ностью и чувствительностью его измерительных органов. Для этого необходимо, чтобы погрешность обработки изделия вследст­вие зазоров, упругости, трения, температурных деформаций в от­ветственных передачах и узлах станка были достаточно малы. С этой целью в станках с программным управлением применяются шариковые винты с предварительным натягом, роликовые направ­ляющие, гидростатические направляющие (когда смазка подается на направляющие под давлением), применяются меры для повы­шения жесткости и точности обработки и сборки основных узлов и деталей всей системы станок — деталь — инструмент, а также уменьшения температурных деформаций узлов станка.

Основные принципы построения и работы станков с программ­ным управлением. Сущность числового программного управления металлорежущими станками заключается в следующем.

По чертежу обрабатываемой детали рассчитывают программу перемещений режущего инструмента относительно заготовки. Про­грамму кодируют, т. е. координаты опорных точек траектории за­писывают в виде чисел в двоичной, десятичной или смешанной си­стемах счисления.

Поскольку программу задают в абстрактном виде, как совокуп­ность определенных чисел, без создания в каком-либо масштабе материального аналога обрабатываемой детали (копира, шаблона, кулачков, упоров и т. п.) и программа однозначно определяет по­следовательную совокупность положений рабочих органов станка, поэтому она называется системой числового программного управ­ления.

Числовые обозначения программы переносят на перфокарту, перфоленту, магнитную или киноленту.

Программу вводят в «считывающее» устройство станка, кото­рое преобразует числовые обозначения в соответствующие команд­ные импульсы (электрические, электромеханические, фотоэлектри­ческие, пневматические).

Агрегатные станки являются специальными станками, состоя­щими из нормализованных узлов, и предназначены для механиче­ской обработки деталей крупносерийного и массового производст­ва. Они обеспечивают повышение производительности труда по сравнению с универсальными станками, так как позволяют осуще­ствлять многоинструментную и многопозиционную обработку дета-

лей с одной или нескольких сторон при автоматическом управлении рабочим циклом, требуют меньше производственной площади, обеспечивают стабильную точность обработки (3—5-го классов), обслуживаются операторами невысокой квалификации, допускают многократное использование нормализованных узлов и деталей при смене изделия.

Агрегатные расточные станки используются преимущественно при обработке деталей автомобилей, тракторов, сельскохозяйствен­ных машин, электродвигателей и т. п., а также в серийном произ­водстве для выполнения трудоемких расточных операций.

Автоматизация цикла обработки на агрегатных станках дости­гается путем применения современной гидравлической и электри­ческой аппаратуры. Благодаря этому они легко встраиваются в ав­томатические линии, где полностью автоматизируются процессы механической обработки, транспортирования, фиксации, зажима и измерения деталей.

Наряду с расточными операциями на агрегатных станках вы­полняются сверлильные, резьбонарезные и фрезерные операции. Роль рабочего, обслуживающего агрегатный станок, заключается в установке и съеме деталей, наблюдении за работой станка, на­ладке его на режим обработки.

Особенностью агрегатных станков является широкое примене­ние нормализованных узлов, благодаря чему облегчается и удешев­ляется проектирование, изготовление, ремонт и обслуживание.

Компоновка агрегатных станков бывает различной в зависимо­сти от конструкции обрабатываемой детали и состава операций. Агрегатные, станки могут иметь горизонтальное, вертикальное, на­клонное, или смешанное, а также одно-, двух-, трех- или четырех­стороннее исполнение. На рис. 98 изображен агрегатный двусторон­ний 20-шпиндельный горизонтально-расточный станок. Он состоит из следующих основных узлов: станин 9, средней части 6, силовых головок 8, шпиндельных коробок 5 и приспособления 4. Все узлы, за исключением приспособления, нормализованы.

Обрабатываемые детали попарно закрепляют механическим ключом, на каждой из шести граней поворотного барабана 3 при­способления 4. Одна из граней барабана используется для устано-ва и съема деталей, на остальных гранях производится обработка деталей инструментом, закрепленным в шпинделях коробок 4. Ин­струмент направляется через кондукторные втулки приспособле­ния.

Станок настраивается на следующий автоматический цикл ра­боты: поворот и фиксация барабана от штанги левой головки, быст­рый ход силовых головок вперед, рабочая подача, останов и вы­держка головок на мертвом упоре, быстрый обратный ход головок и расфиксация барабана, стоп.

Для продолжения цикла рабочий должен нажать кнопку «пово­рот».

Управление автоматической работой головок по заданному цик­лу осуществляется от путевых упоров 1, воздействующих на рычаг

6 Смирнов В. К- Jgl

золотника гидравлической панели 2 и конечные выключатели 7. Выдержка головок на регулируемом винте упора производится при помощи гидравлического реле давления и электрического реле времени. Главное движение (вращение шпинделей с инструментом) осуществляется электродвигателем через зубчатые передачи сило-бой головки и шпиндельной коробки (рис. 99).

Расположение шпинделей соответствует координатам обраба­тываемых отверстий и расположению деталей на гранях барабана.

Движение подачи силовых головок вместе с инструментом осу­ществляется по прямоугольным направляющим станины при помо­щи нормализованного гидравлического привода, смонтированного в силовой головке и состоящего из лопастного насоса, гидравличе­ской панели управления и цилиндра подачи. Резервуаром для масла служит внутренняя полость корпуса головки. Лопастной на­сос соединен с панелью внутренним трубопроводом. От панели масло подводится к цилиндру подачи. Привод лопастного насоса осуществляется от приводного вала головки через зубчатую пере­дачу. Длина хода головки определяется длиной гидроцилиндра. Величина рабочей подачи плавно регулируется дросселем панели управления.

Перед началом работы на станке рабочий должен проверить на­личие масла в шпиндельных коробках и масленках, крепление и расположение упоров управления, соответствие наладки инстру­мента обрабатываемой детали (если на станке обрабатывается несколько разных деталей и он переналаживается). После этого рабочий включает вводный рубильник и нажимает кнопку «пуск». Через 5 мин работы станка на холостом ходу масло нагревается, и рабочий нажатием кнопки «зажим» закрепляет механическим ключом две детали на загрузочной позиции. После нажима на кнопку «поворот» станок начинает работать в автоматическом цикле.

При работе станка на наладочном режиме управление станком осуществляется от кнопок «пуск» и «стоп», «вперед» и «назад», «зажим» и «отжим», «поворот» и «отмена команды».

Кнопку «стоп» нажимают при аварии или обнаружении дефек­та. Кнопки «вперед» и «назад» дают команду на подвод и отвод силовой головки. Кнопку «отмена команды» используют, если не­обходимо возвратить барабан в исходное положение после его по­ворота,

Алмазно-расточные станки подразделяются на вертикальные, горизонтальные, одношпиндельные, многошпиндельные, односторонние и двусторонние. В качестве инструмента на этих станках применяются алмазные и твердосплавные резцы. Режим тонкого растачивания: скорость резания до 1000 м/мин, подача 0,01-0,1 мм/об и глубина резания 0,05-0,55 мм. Высокая точность обработки отверстий, отклонение по диаметру 0,003-0,005 мм и шероховатость поверхности 8-9-го класса на алмазно-расточных станках обеспечиваются благодаря применению малых подач и высоких скоростей резания. На алмазно-расточных станках, кроме чистовой обработки отверстий, выполняется наружное обтачивание, растачивание и обтачивание конусов, подрезание торцов и растачивание канавок. Основными потребителями алмазно-расточных станков являются заводы крупносерийного и массового производства автомобильной, тракторной и авиационной промышленности.

(Далее…)

Станок "модели 2445 — двустоечный с размерами стола 520 X Х750 мм. Отсчет координат производится при помощи электроин­дуктивной системы и эталонного винта. На станке имеется коррек-ционная линейка, перемещающаяся со столом, и рычажная переда­ча, посредством которой осуществляются небольшие повороты чувствительной головки индуктивного датчика. Отсчет перемеще­ния производится по нониусу с ценой деления 0,01 мм. Имеются устройства для предварительного набора координат и автоматиче­ского останова стола и расточной головки с точностью ±0,02 мм.

Станок модели 2А450 — одностоечный с размерами стола 630×1100 мм, оснащенный оптической измерительной системой с экранным отсчетом, устройством для предварительного набора ко­ординат, автоматическим остановом стола и салазок в заданных положениях с помощью фотоэлектрического нуль-индикатора. Эталонами длины являются плоские стеклянные штриховые меры.

Привод вращения шпинделя осуществляется от регулируемого электродвигателя постоянного тока через трехступенчатую короб­ку скоростей. В пределах каждой ступени обороты шпинделя регу­лируются бесступенчато. Подача шпинделя также регулируется бесступенчато при помощи фрикционного вариатора. Имеется ме­ханизм автоматического отключения подачи шпинделя на заданной глубине. Предусмотрены механические зажимы стола и ручной за­жим шпиндельной бабки.

Точность установки координат 0,004 мм, точность диаметра расточенного отверстия (отсутствие овальности) допускается не более 0,005 мм.

Станок модели 2В460 — двустоечный с размерами стола 1000×1600 мм. Установка по координатам стола и шпиндельных головок производится посредством оптических устройств с экран­ным отсчетом.

Благодаря большой жесткости характеристик, коротких кине­матических связей и электропривода постоянного тока, работа­ющего в системе привода подач с широким диапазоном изменения скорости, обеспечивается плавность перемещений подвижных узлов станка при любой скорости. Управление движения станком — элек­трическое с подвижного пульта.

Особенностями конструкции станка являются: наличие элект­рического привода подач и установочных перемещений широкого диапазона 1:1800, электрического управления станком, возмож­ность изменения подач в процессе резания и скорости установоч­ных перемещений в процессе установки, наличие оптических эк­ранных устройств для отсчета перемещений стола и шпиндельных головок и гильз шпинделя с точностью 0,001 мм, оптического сов­мещения оси люнета с осью горизонтального шпинделя, двухка-нального электрического управления, обеспечивающего одновре­менную установку, по координатам двух рабочих органов, разгру­жающих устройств, направляющих скольжения, автоматического зажима стола, поперечины и шпиндельных головок, стабилизация’ температуры механизма шпиндельных головок.

Наибольшее продольное перемещение стола 1400 мм, горизон­тальное перемещение вертикальной шпиндельной головки 1000 мм, вертикальное перемещение горизонтальной шпиндельной головки 630 мм, наибольший диаметр растачивания 250 мм.

Станок модели 2470 — двустоечный с размерами стола 1400Х Х2200 мм; имеет оптико-механическую измерительную систему с экранным, отсчетом координат с использованием плоских металли­ческих штриховых мер. Имеется раздельный электропривод подач и широкий диапазон регулирования скоростей.