Выбор метода управления оборудованием

В настоящее время существует 3 основных метода:

1. Путевой метод

2. Центральный метод

3. Комбинированный

 

1. Путевой метод

Метод заключается в том, что контролируется перемещение каждого подвижного узла (агрегатной силовой головки, либо агрегатного стола) с помощью датчиков конечного положения (ВК1…ВК2) включение в работу каждого последующего исполнительного механизма невозможно если не отработает полностью предыдущий механизм. Возврат в исходное положение исполнительных механизмов за счет их внутреннего устройства.

 

Рисунок 19 – Путевой метод управления

 

Преимущества:

- Высокая надежность работы оборудования т.к. идет постоянный контроль за срабатыванием каждого исполнительного механизма

- Простота реализации метода, т.к. не требуется создания каких-либо специальных устройств

 

Недостатки:

- Неудобство обслуживания в виду разбросанности органов управления

1. Центральный метод управления

Управление производится в функции времени, последовательность включения в работу станков или отдельных их узлов осуществляется от общего управляющего устройства. В качестве такого устройства может служить управляющая ЭВМ или “командоаппарат”

 

Данный метод рекомендуется применять тогда, когда требуется изменять порядок включения в работу исполнительных устройств. Это достигается простым изменением положения упоров на валу командоаппарата.

Порядок включения станков будет определяться углом расположения упоров, выключение станков производится за счет их собственного устройства.

 

 

Рисунок 20 – Центральный метод управления

 

Преимущества:

- Простота обслуживания управляющего устройства, т.к. все органы управления собраны в 1 месте

- Простота переналадки

 

Недостатки:

- Отсутствие контроля за выполнением команд (не контролируется l1, l2, l3).

 

 

1. Комбинированный метод

Сочетает достоинства 1 и 2 методов, т.к. позволяет легко менять порядок включения оборудования в работу, и в тоже время позволяет контролировать выполнение всех предусмотренных перемещений.

 

Недостатки:

ü Некоторое усложнение систем управления.

Применим в наиболее ответственных случаях для сложных автоматических линий. 

 В качестве отличия данного метода от других можно считать невозможность включения второго и всех последующих станков автоматической линии до тех пор пока не выполнит предусмотренное перемещение первый станок.

 

 

Рисунок 21 – Комбинированный метод управления

 

Таким образом контролируется выполнение каждого технологического перехода или всей операции в целом. Метод наиболее эффективен в случае применения специальных механизмов контроля целостности инструмента.

 

I. Модели систем управления технологическим оборудованием и их классификация

К разновидностям моделей СУ можно отнести:

 

1. Аналоговые системы -  получили широкое распространение в машиностроении и других отраслях, где ведут обработку резанием.

Аналог - некий прототип (копир, кулачок, комбинация упоров и т.п.) той поверхности обрабатываемой детали, которую надо получить т.е. программоносителем при обработке деталей являются вышеназванные элементы, которые создают модель обработываемой детали.

Для таких моделей характерны 2 потока информации:

ü Информация о размерах обработки – она задается положением упоров или профилем кулачков

ü Данные о фактическом положении исполнительного устройства  - они получаются при воздействии подвижного элемента на датчик конечного положения.

Подобного рода аналоговые системы получили название незамкнутых (если используется только управляющий кулачок) и замкнутых (если используется информация обоих видов).

 

Рисунок 22 – Примеры аналоговых СУ

 

а – пример СУ от распределительного вала с кулачками, а именно барабанный кулачок, обеспечивающий перемещение детали вдоль ее оси, дисковый кулачок обеспечивает поперечное перемещение суппорта с резцом (токарные автоматы).

б -система копирования профиля прямого действия (не применяются специальные усилители для рзвития силы резания)

 

Недостатки:

ü Повышенный износ копира, т.к. он непосредственно воспринимает усилие резания

в -  пример следящего привода при использовании в системе гидравлического копирования

            1 – поперечные салазки с резцедержателем

            2 – продольные салазки, приводимые в действие ГЦ 1

            3 – копир

            4 – золотник усилителя для управления ГЦ 2      

                 поперечной подачи

   При работе данной СУ золотник взаимодействует с копиром, отслеживает его профиль при этом средний поршень будет подниматься вверх, при этом откроется нижняя часть проточки корпуса золотника, масло поступает в нижнюю часть ГЦ.

При использовании следящего привода особое значение приобретает быстродействие данного привода т.к. качество обработки деталей будет определять шереховатость.

 

Использовании метода копирования по чертежу

   В настоящее время разработан специальный метод управление инструментом (плазменной горелкой), когда выполняется операция раскроя крупногабаритных деталей (Пример: фрагменты корпуса корабля). Аналогом служит чертеж выполняемый в масштабе 1:1.

Установка снабжается фотосчитывающей головкой, которая отслеживает линию контура детали на чертеже и отклонения линий фиксируются и передаются по 2 координатам X и Y на исполнительный механизм см. рисунок.

 

1 – чертеж детали (линии должны быть четкими, черными контрастными), 2 – фотосчитывающая головка, 3 – исполнительный механизм с инструментом, 4 – деталь (чаще лист)

 

Рисунок 23 - Метод копирования по чертежу

 

Таким образом особенностью всех аналоговых систем является то, что программа обработки материализуется в виде конкретного программоносителя.

 

Преимущества:

ü Они обеспечивают большой рост производительности обработки, не связанный с воздействием человека

ü Системы такого вида обладают достаточной простотой

 

Недостатки:

ü Сокращается возможность переналадки оборудования при изменении профиля обрабатываемых поверхностей, поэтому именно этими причинами обусловлено применение систем ЧПУ.

 

Системы ЧПУ

 

Преимущества применения систем ЧПУ:

ü Запись программы может производиться на различные прграммоносители (перфокарты, перфоленты, магнитные диски и ленты, оптические системы)

ü Высокая гибкость управления оборудованием т.к. ввод –вывод программ значительно упрощен (особенно оперативные системы управления).

ü Большой объем и разнообразие информации вводимой в систему ЧПУ (записываются точки позиционирования со своими координатами, режимы обработки, скорости перемещения, а так же вспомогательные команды).

ü Производится управление сменой инструмента

ü Удобство в хранении программ

ü Возможность корректировки управляющих программ

 

Недостатки применения систем ЧПУ:

ü Некоторая сложность и высокая стоимость по сравнению с аналоговыми

 

Наиболее перспективное использование ЧПУ в серийном и мелкосерийном производстве и для наиболее ответственных деталей.

Важнейшим показателем любой СЧПУ является точность с которой перемещаются подвижные узлы станка.

 

Здесь следует выделить 2 величины:

1. Цена элементарного импульса (погрешность СУ? оговаривается в паспорте станка мах. 0,001 мм)

2. Погрешность позиционирования

 

                                   (3)

 

 

где m_д – масса обрабатываемой детали;

      V_рх – скорость рабочих ходов;

     ?Р – колебание давлений масла или воздуха в системе станка;

     ?U – величина износа направляющих станка;

      Т – степень нагрева деталей привода, вызывающих его

            температурные деформации.

Вывод: Δ_п характеризует фактически достижимую точность обработки и реально составляет погрешность в пределах:

Δ_п = ±(0,02…0,03) мм.

           

Разновидности систем ЧПУ по их технологическому назначению

1. Позиционные системы ЧПУ  - обработка деталей производится в процессе перемещения от одной опрпорной точки к другой, при этом возможна обработка с управлением пложения этих точек. Характерные операции – сверление отв. по заданным координатам; станок при перемещении из точки в точку

(point to point) производится на ускоренной подаче, т.е. оно неуправляемое.

Эти же сисстемы позволяют обрабатывать детали по контуру, когда исполнительное устройство перемещается на заданную величину параллельно координатным осям ОХ и ОУ. Допускается совмещенное перемещение (обработка под углом, обработка по прямой линии). Станки, использующие эту систему маркируются Ф2.

2. Контурные СУ (функциональные, непрерывные) – данные системы позволяют вести обработку деталей по сложному контуру, или обеспечивают сложные пространственные перемещения по 2 или по 3 координатам. Сложная траектория движения инструмента обеспечивается одновременной работой нескольких исполнительных узлов, в частности, системы применяются для токарных станков. Управление перемещением производится от единой программ, состоящей из нескольких траекторий (маркируют Ф3).

3.  Универсальные системы ЧПУ (позиционно-контурные) – применяются для многооперационных станков, для них характерно:

ü смена инструмента из магазинов высокой емкости

ü наличие коррекции размеров

ü большой набор вспомогательных функций

Универсальные системы (системы с дополнительными потоками информации Ф4). Существует простейшая разновидность СУ – системы с одним потоком информации (цифровая индикация текущих размеров). В целом станки не имеют системы ЧПУ, а работают по следующему принципу: станочник задает упрощенную программу на величину перемещения, а далее визуально наблюдает за ходом обработки (Ф1).

 

 

Рисунок 24 - Разновидности систем ЧПУ

 

Цикловое програмное управление (ЦПУ). Устройство и принцип действия систем с командоаппаратом.

Простейшим случаем управления оборудованием (станками), имеющим несколько электрических приводов является ЦПУ. Управление в этом случае сводится к включению отдельных приводов в нужной нам последовательности. Кроме последовательности можно задавать режимы обработки, если используются регулируемые приводы. Как правило, величина перемещений исполнительного органа станка контролируется с помощью жестких упоров, в сочетании с датчиками конечного положения обработки (погрешность позиционирования по жестким упорам ±0,1мм). В качестве управляющего устройства в СЦПУ широко применяются командоаппараты.

1- барабан; 2 – блок конечных выключателей (БВК), срабатывающих по упору; 3 – упоры или кулачки; 4 – кинематическая цепь; 5 – электродвигатель; 6 – шпиндель станка; 7 – обрабатываемая деталь

Рисунок 25 – СУ с командоаппаратом

 

Особенность работы - командоаппарат обеспечивает команду на выполнение заданного перемещения инструмента (по 1 какой-то оси), окончание перемещения командоаппаратом не задается, по этому такая система использует прямолинейный профиль обработки детали. Командо аппарат может задавать изменение режимов резания за счет 1 из упоров (поз.3) воздействует на соответствующий конечный выключатель, а он подает команду на регулируемый привод подачи или главного движения.