Home › News

Фрезерные станки с программным управлением

05.10.2018

Программа обработки — это определенная последовательность избранных действий. Для того чтобы на станке обработать какую-либо заготовку, придав ей заданные формы и размеры, нужно выполнить на нем некоторый состав избранных действий, представляющий совокупность управляющих воздействий и перемещений рабочих органов (РО) станка. Автоматом называется самоуправляющий металлорежущий станок, который при осуществлении технологического процесса самостоятельно производит все перемещения РО, входящие в цикл обработки. Полуавтоматом называется станок, работающий в автоматическом цикле, для повторения которого требуется вмешательство рабочего.

Неавтоматизированными действиями программы обработки чаще всего являются загрузка заготовок и снятие обработанных изделий, реже — ориентирование заготовок и их закрепление (зажим).

Автоматизирование действий (управления) может быть в настоящее время осуществлено в основном двумя принципиально различными методами: методом механических управляющих воздействий и методом ЧПУ.

Системы механических управляющих воздействий основаны на использовании взаимных перемещений, возникающих при контактах между собой специально предназначенных для цели управления деталей, размещаемых на пути движении РО или участвующих в передаче движения тому или иному РО станка.

Необходимая последовательность воздействий достигается путем изменений во взаимном расположении этих деталей или изменением формы их контактных поверхностей. К таким деталям относятся: путевые упоры, ригели, копиры, шаблоны, профильные кулачки на кулачковых и копировальных автоматах и полуавтоматах. Для фрезерных станков примерами такого автоматизирования процессов обработки служат: шпоночно-фрезерные полуавтоматы, шлицефрезерные автоматы, объемно-фрезерные копировальные полуавтоматы.

Числовое программное управление основано на выражении всех команд, управляющих действиями иа станке, в цифровой (дискретной) форме. При этом все перемещения РО станка, воспроизводящие траектории движения обрабатываемой заготовки и режущего инструмента относительно друг друга, задаются и оцениваются еначениями координат в координатной системе самого станка. Очередность выполнения действий определяется последовательностью команд. Каждая команда содержит определенное число сигналов — импульсов — и выражается их числом. В случае команд на перемещения импульс вызывает одно элементарное (нераздельное по длине) перемещение, из которых составляется любая задаваемая длина пути того или иного РО.

Элементарное перемещение называется ценой импульса или дискретностью. Дискретность характеризует возможную точность выполнения размеров или, иначе, — точность обработки в ее пределе.

Сигналы формируются в устройствах ЧПУ высоким уровнем электрического напряжения, замкнутым состоянием нормально открытого контакта электромагнитного реле, наличием отверстия в соответствующей дорожке перфоленты (носителя программы) и т. д.

Контурные (непрерывные) системы программного управления применяются на фрезерных станках , где, наряду с обработкой плоских прямолинейных поверхностей, часто обрабатываются криволинейные контуры или поверхности сложной пространственной формы ( Системы позиционного ЧПУ на фрезерных станках обычно не применяются).

На рис. III. 1 показана типовая схема траектории перемещения инструмента при контурном управлении. Фреза 2 обходит контур заготовки 1 по траектории 3.

Эта траектория представляет собой геометрическое место точек различных положений центра фрезы при равном удалении его от поверхности контура и, следовательно, является эквидистантой ему (эквидистантой называется геометрическое место точек, равноудаленных от какой-либо другой линии). Программирование рабочего цикла осуществляется по эквидистанте. Pиc. III.1. Траектория перемещении фрезы при фрезеровании криволинейной поверхности

Обработка таких поверхностей требует точно согласованного перемещения инструмента относительно заготовки одновременно по двум (Х, У) или трем (Х, Y, Z) координатам. В каждой точке траектории на таких участках значения координат отличаются от их значений в соседней точке. Из этого вытекает необходимость непрерывно изменять координаты бесчисленного множества точек траектории инструмента, что практически невозможно. Однако если допустить некоторые незначительные отклонения от теоретического контура, то при определенном сочетании большого числа прямолинейных перемещений по двум или трем взаимно перпендикулярным координатам криволинейный контур или пространственно-сложная поверхность изделия могут быть образованы.

На рис. III.2 показано геометрическое построение приближенной замены криволинейного контура методом линейно-кусочной аппроксимации. Аппроксимацией на математическом языке называется приближенная замена (выражение) каких-либо геометрических объектов через другие, более простые. В рассматриваемом случае инструмент перемещается ступенчато — кусочками Δl на равных по длине прямых участка аппроксимации. (Здесь и далее под перемещением инструмента следует понимать его перемещение относительно заготовки). Чем больше таких прямых А и чем мельче кусочки Δl, тем точке будет воспроизведен криволинейный контур.

В системах контурного ЧПУ применяются методы аппроксимирования, для осуществления которых устройства располагают вычислительными машинами, называемыми интерполяторами. Интерполятор по командам программы производит автоматический  расчет координат промежуточных точек (а, б, в, г, д, е, ...) в необходимых количествах и с определенной частотой во времени, по адресам направлений движения РО формирует и посылает управляющие сигналы — импульсы — исполнительным органам станка (например, приводу стола, салазок, ползуна шпинделя и др.). Pиc. III.2. Схема построения криволинейного контура методом линейно-кусочной аппроксимации