Инструментальные системы для станков с ЧПУ

Твёрдые сплавы, режущая керамика и сверхтвердые инструментальные материалы являются основными материалами, используемыми для оснащения режущей части инструментов в автоматизированном производстве, в том числе на станках с ЧПУ и ГПС. На универсальном оборудовании в настоящее время широко используются резцы с напайной рабочей частью, либо целиком изготовленные из инструментального материала. Для автоматизированного оборудования применение напайного инструмента нерационально из-за больших потерь времени на его замену. Новый подход, характерный для организации инструментального обеспечения современного металлообрабатывающего оборудования, заключается в применении многогранных неперетачиваемых пластин (МНП), механически закрепляемых на корпусах режущих инструментов. Создание МНП позволило сделать качественный скачок в развитии инструмента.
1. Инструменты с механическим креплением МНП не требуют заточки, так как геометрия инструмента обеспечивается формой пластинки и ее соответствующей установкой в корпусе, а после затупления пластина поворачивается новой режущей кромкой. Исключение переточки уменьшает время на замену инструмента, повышает качество инструмента, так как уменьшается возможность появления трещин.

2. Появляется возможность многократного использования державки инструмента, что позволяет повысить качество и точность изготовления державок, применить термообработку, антикоррозийные и декоративные покрытия, совершенствовать конструкции державок и корпусов.

3. Отсутствие пайки исключает возможность появления напряжений и микротрещин, что повышает срок службы пластин.

4. Сокращаются потери вольфрама, тантала, титана и кобальта за счет вторичного использования твердосплавных пластин.

5. Появляется возможность эффективного применения для инструментов режущих материалов, которые плохо поддаются пайке (безвольфрамовые твердые сплавы и режущая керамика).

СТРУКТУРА КОМПЛЕКСА «станок-УЧПУ»

В общем виде структуру комплекса УЧПУ – станок можно представить в виде трех блоков, каждый из которых выполняет свою задачу:

- управляющая программа (УП)

- устройство ЧПУ (УЧПУ)

- объект управления (ОУ) – станок, ПР, технологическое оборудование.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ЧПУ

По технологическому назначению системы ЧПУ делятся на позиционные, контурные и комбинированные.

Позиционные системы ЧПУ обеспечивают высокоточное перемещение (координатную установку) ИО станка в заданную программой дискретную точку (позицию) за минимальное время. По каждой координатной оси программируется только величина перемещения, а траектория перемещения может быть произвольной. В процессе обработки ИО в определенной последовательности обходит заданные координаты. Позиционные системы используют для автоматизации сверлильных, координатно-сверлильных, координатно-расточных станков, цикловых промышленных роботов.

КОНТУРНЫЕ СИСТЕМЫ ЧПУ. Здесь программируется не только величина перемещения по каждой координате, но и закон перемещения. Подача инструмента в каждый данный момент получается сложением подач по отдельным координатным осям. Таким образом, перемещения инструмента по различным координатным осям функционально связаны друг с другом. Системы используют для автоматизации токарных, фрезерных и расточных станков для обработки фасонных поверхностей.

В процессе прямоугольного формообразованияИО станка перемещаются по координатным осям поочередно, поэтому траектория инструмента имеет ступенчатый вид, а каждый элемент этой траектории параллелен координатным осям. Чтобы сократить время перемещения ИО из одной позиции в другую, в ряде случаев используют одновременное движение по двум координатам. При грубом позиционировании подход ИО к заданной позиции осуществляется с разных сторон, а при точном позиционировании – с одной. Число управляемых координат в таких системах достигает 5, а число одновременно управляемых координат – 4.

В системах, обеспечивающих прямолинейное (под любым углом к координатным осям станка) формообразование и позиционирование, используется двухкоординатный интерполятор, выдающий управляющие импульсы сразу на два привода подач. Т.о., движение инструмента при резании осуществляется одновременно по двум координатным осям (X и Y). Общее число управляемых координат в таких системах 2…5. Указанные системы обладают большими технологическими возможностями (по сравнению с прямоугольными).

Системы ЧПУ, обеспечивающие криволинейное формообразование и позиционирование, позволяют управлять обработкой деталей, содержащих участки со сложными криволинейными контурами.

Комбинированные (контурно-позиционные) системы ЧПУ сочетают достоинства позиционных и контурных устройств; применяются, в основном, для управления многоцелевых (сверлильно-фрезерно-расточных) станков или ОЦ.

Также существуют ещё две разновидности систем, которые условно относятся к программным и обеспечивают частичную автоматизацию выполнения отдельных элементов цикла без применения программоносителей.

- системы цифровой индикации положения (ЦИП, визуализаторы) применяются на обычных универсальных станках практически без их переналадки. На экране такой системы непрерывно указываются численные значения координат ИО станка от датчиков положения

- системы ЦИП с ручным вводом данных. Визуализатор комплектуется клавиатурой,на которой вручную набираются значения координат, на которые должны выйти ИО станка в процессе работы.

По уровню технологических возможностей системы ЧПУ делятся на следующие классы:

NC – покадровое считывание перфоленты на протяжении цикла обработки каждой заготовки. Система читает последующий кадр и заносит его в память во время обработки предыдущего и т.д. Недостаток – постоянное использование внешнего программоносителя, возможное возникновение сбоев при чтении информации

SNC – однократное считывание всей перфоленты перед обработкой партии одинаковых заготовок. Имеет увеличенный объём памяти запоминающего устройства.

CNC – системы со встроенной малой ЭВМ (компьютером, микропроцессором)

DNC – прямое числовое управление группой станков от одной ЭВМ.

HNC – оперативные системы с ручным набором программы на пульте управления.

VNC – позволяет вводить информацию непосредственно голосом.

По числу обрабатываемых потоков информации системы ЧПУ подразделяются на:

Разомкнутые системы ЧПУ. Характеризуются наличием одного потока информации, поступающего со считывающего устройства к ИО станка. В такой системе нет датчика обратной связи (ДОС) и поэтому отсутствует информация о действительном положении ИО станка.

Замкнутые системы ЧПУ. Характеризуются двумя потоками информации – от считывающего устройства и обратным – от ДОС. Благодаря обратной связи устраняется рассогласование между заданными и действительными величинами перемещения исполнительных органов.

Адаптивные системы ЧПУ характеризуются тремя потоками информации:

1. От считывающего устройства

2. От ДОС

3. От датчиков, установленных на станке и контролирующих процесс обработки по таким параметрам, как износ режущего инструмента, изменение сил резания и трения, колебание припуска и твёрдости материала обрабатываемой заготовки и др. Такие системы позволяют корректировать программу обработки с учетом реальных условий резания.