Числовое программное управление и системы ЧПУ

Специальность - 080502, экономика и управление на предприятии в машиностроении

Вопросы к зачёту по дисциплине

«Теоретические основы прогрессивных видов техники»

1. Роль Российской и зарубежной науки в решении актуальных вопросов данной дисциплины. Влияние Российских ученых на развитие машиностроительного производства.

2. Понятия автоматизация и механизация, как важнейшие направления научно-технического прогресса. Роль АПП в повышении производительности труда и качества продукции. Виды автоматизации и механизации. Основные этапы автоматизации в машиностроении.

3. Особенности технологического процесса в условиях автоматизированного производства. Новые принципы технологии для ГАП. Типовые и групповые технологии классификации изделий: класс, группы, типы. Технологичность изделий для автоматизации, выбор Т.П. по конструкционно-технологическим признакам. Особенности проектирования Т.П. изготовления деталей в А.П. Особенность проектирования тех. процессов для обработки деталей на автоматических линиях; линии на базе агрегатных станков, станков специальных и специализированных. Требования к Т.П. обработки на станках с ЧПУ для ГПС.

4. Системы ГПС. Классификация ГПС: гибкая автоматизированная линия (ГАЛ); ГАУ; ГАЦ; РТК. Основа ГСП - гибкий производственный модуль. Структурная схема ГПМ: технологическое оборудование, средства автоматизации технологического процесса, устройства управления и их состав. Требования к инструментальному хозяйству ГПС.

5. Промышленные роботы. История создания ПР. Определение и его возможности. Исполнительная и управляющая части ПР. Системы координат исполнительной части. Степени подвижности. Модульный принцип построения ПР. Цикловая, позиционная и контурная системы управления ПР. Характеристики ПР.

6. УЧПУ и программирование обработки на станках с ЧПУ Классификация СЧПУ Позиционные СЧПУ Контурные СЧПУ

7. Программирование обработки на станках с ЧПУ Формат и состав кадра УП. Функции подачи F, E. Использование G – функций в УП. Использование корректоров Т. Программирование в абсолютных размерах и в приращениях. Использование функций F и E Программирование на радиус и на диаметр – G-функции.

8. Высокоэнергетические методы обработки деталей. Методы обработки, применяемые для труднообрабатываемых материалов. Электрофизические и электрохимические методы обработки. Ультразвуковая обработка. Лазерная обработка.

9. Применение нанопорошков химического соединения для улучшения качества металлоизделий. Модифицирование чугуна; алюминия и его сплавов; легированного слоя на стальных конструкциях. Огнеупорная краска, противопригарные покрытия. Алюминиевый металло-композит.

10. Особенность проектирования тех. процессов для обработки деталей на автоматических линиях

11. Системы автоматизированного управления технологических процессов и системы автоматического программирования станков с числовым программным управлением

12. Применение лазерных интерферометров для контроля изделий в МС

13. Перспективы развития нанотехнологий.

14. Уровень автоматизации производства на АО РЗС

15. Проблемы создания гибких производственных систем (ГПС).

16. Методы активного контроля, применяемые при различных методах обработки.

17. Алгоритм проектирования технологического процесса сборки.

18. Современные обрабатывающие центры и их возможности.

Составил доцент кафедры МТД Шапошников А.Н.
Лекция

Станок с ЧПУ условно можно разделить на две части: металлорежущий станок в программном исполнении и система числового программного управления (СЧПУ). Под СЧПУ понимают совокупность специализированных средств, необходимых для осуществления числового программного управления станком. Из этих средств в первую очередь следует выделить устройство числового программного управления (УЧПУ), двигатели приводов подач станка и датчики обратной связи.

УЧПУ предназначено для выдачи управляющих воздействий рабочим органам станка в соответствии с программой управления станком. Оно монтируется рядом со станком в одном или двух шкафах; УЧПУ новейших конструкций размещается непосредственно на станке в подвесных пультах управления.

Двигатели приводов подач, используемые в станках с ЧПУ, имеют специальную конструкцию и предназначены для работы с конкретными УЧПУ, поэтому они являются составной частью СЧПУ.

Датчики обратной связи — устройства, с помощью которых собирается информация обратной связи, т. е. информация, источником которой является сам технологический процесс. К этой информации относятся данные о фактическом положении и скорости движения рабочего органа, о размере обрабатываемой поверхности, о температурных и силовых деформациях в технологической системе, о температуре в зоне резания и т. д.

Программы управления станком

Все данные, необходимые для обработки заготовки на станке, УЧПУ получает от управляющей программы (УП). Под управляющей программой понимают последовательность команд на языке программирования, обеспечивающих заданное функционирование рабочих органов станка. Фиксируют эти команды программоносители, в качестве которых используются перфоленты, магнитные ленты, магнитные диски и др.

Наибольшее распространение в системах ЧПУ получили программоносители в виде восьмидорожечных перфолент шириной 25,4 мм, программа на которых записывается комбинациями отверстий, располагаемых на поперечных строчках восьми дорожек (рис. 1.1).

Транспортная дорожка, составленная из малых отверстий, предназначена для транспортирования ленты с помощью барабана в считывающем устройстве УЧПУ. Размещена она на ленте несимметрично, что препятствует неправильной ее установке в считывающем устройстве. УЧПУ читает команды программы и преобразует их в управляющие воздействия на рабочие органы станка. Перфолента может быть изготовлена из бумаги, металла, пластмассы или из их композиции. Информация на перфоленту наносится кадрами путем пробивки отверстий с помощью специального устройства, называемого перфоратором. Кадром называется составная часть управляющей программы, вводимая и отрабатываемая как единое целое и содержащая не менее одной команды. В кадре возможна запись только такого набора команд, при котором каждому рабочему органу станка направляется не более одной команды. Нельзя, например, в одном кадре задать движение стола станка как влево, так и вправо.

Рис. 1.1. Стандартная (ГОCT 10860—68) восьмидорожечная перфолента с основными размерами и нанесенным кадром управляющей программы:

1 - отверстия транспортной дорожки; 2 -рабочие отверстия.

В УЧПУ устаревших конструкций используют в качестве программоносителей пятидорожечные бумажные перфоленты шириной 17,5 мм и магнитные ленты. УЧПУ, работающие от пятидорожечной перфоленты, аналогичны устройствам, работающим от восьмидорожечной перфоленты, но несколько уступают им по уровню технических возможностей. УЧПУ, работающие от магнитной ленты, самые простые по конструкции, но имеют более ограниченные возможности.

Магнитная лента представляет собой двухслойную композицию тонкой пластмассовой основы и рабочего слоя из порошкового ферромагнитного материала. Информация на магнитную ленту записывается в виде магнитных штрихов, наносимых вдоль ленты. Магнитные штрихи, задающие величину перемещения рабочего органа, располагаются в кадре управляющей программы с определенным шагом в соответствии с заданной скоростью перемещения рабочего органа. При считывании программы они преобразуются в управляющие импульсы. Каждому штриху соответствует один импульс. Система управления направляет импульсы на двигатель привода подачи рабочего органа, который их отрабатывает. Каждому импульсу соответствует вполне определенное (дискретное) перемещение рабочего органа. Суммарное же его перемещение определяется количеством импульсов, поданных на двигатель и равных количеству магнитных штрихов, содержащихся в кадре магнитной ленты. Такая запись команд на перемещения рабочих органов называется декодированной записью.

Она является жесткой: количество магнитных штрихов в кадре магнитной ленты после записи программы изменить невозможно. Это не позволяет при работе станка вносить с пульта УЧПУ поправки в величины перемещений рабочих органов, что снижает технологические возможности магнитных устройств по сравнению с УЧПУ, работающими на перфолентах и позволяющими осуществлять коррекцию положений рабочих органов в широких пределах. Магнитные УЧПУ имеют и другие недостатки: пропадание импульсов при колебании напряжения в сети, неустойчивая работа вблизи магнитного поля, большая длина магнитной ленты по сравнению с перфолентой для записи одной и той же программы. Поэтому подавляющее большинство современных станков оборудуются устройствами ЧПУ, работающими от перфоленты.

В последнее время появились УЧПУ новых конструкций: с записью УП в кодированной форме на магнитных дисках и с оперативными системами ручного набора программы на пульте. Применение оперативных систем целесообразно при обработке простых по форме заготовок, когда ручной набор программы требует меньше времени, чем подготовка перфоленты.