Шлифование по методу обкатки производится несколькими спосо­бами.

Обработка шлифовальным кругом, выполненным в виде абразивно­го червяка (Рис. 7.56) - этот способ является наиболее производи­тельным, так как обработка производится непрерывно. Кинематичес­кая структура и настройка станка аналогичны кинематической струк­туре и настройке зубофрезерного станка, работающего червячной фрезой.

Обкатные дисковые и два тарельчатых круга в процессе фор­мообразования образуют профиль зуба воображаемой рейки, по кото­рой катится без скольжения шлифуемое колесо.

Шлифование одним дисковым шлифовальным кругом, рабочие по­верхности которого при возвратно-поступательном движении обра­зуют плоскости, соответствующие поверхности зубьев исходного кон­тура одного зуба инструментальной рейки, см. рис. 7.5в.

Во время обработки шлифовальный круг получает главное враща­тельное В₁ и возвратно-поступательное П₂ движение вдоль оси ко­леса, а заготовка вращается вокруг своей оси В₄ и одновременно прямолинейно перемещается П₃. Поступа­тельное перемещение заготовки согласовано с вращением так, что заготовка как бы катится по воображаемой инструментальной рейке. После того как шлифовальный круг выходит за пределы активной части линии зацепления обработка заканчивается. Шлифовальный круг отводится в радиальном направлении от заготовки. Возвращается в исходное положение, а заготовка совер­шает делительный поворот. После подвода заготовки к шлифовальному кругу начинается новый цикл шлифования следующей впадины.

Обработка двумя дисковыми шлифовальными кругами, образующи­ми зуб производящей рейки, показан на рис.7.5 г. Принцип формообразования аналогичен описанному выше. Данный метод профилирования является наиболее точным т.к. тарельчатые круги имеют минимальную массу( по сравнению с червячным кругом), шпиндельный узел долго сохраняет точность ; положение профилирующей поверхности круга не меняется при правке.

 

 

ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ С ЧПУ

Из всех типов станков у зубообрабатывающих самые сложные кинематические связи. Замена механических связей электрически­ми позволяет:

— повысить кинематическую точность станка. Устранить кинематические погрешности, вносимые зубчатыми передачами (гитара­ми деления, дифференциалами, т. д.) и погрешности расчета ки­нематических цепей, например, цепи дифференциала;

— сократить время на расчеты и переналадку станков, т. к. от­падает необходимость в ручной установке сменных колес и т. д.;

— повысить точность и производительность обработки, расши­рить технологические возможности оборудования.

 

 

 

Рис. 7.16. Схема автоматических циклов зуборезного станка:
а— фрезерование с осевой подачей (попутной или встречной); б — фрезерование с ради­
альной подачей; в — фрезерование с тангенциальной подачей; г — диагональное фрезеро­
вание при согласовании осевой и тангенциальной подач; д — фрезерование зубьев с про­
дольной модификацией; е— осевое фрезерование методом единичного деления;

ж — изменение подачи при адаптивной обработке

Условные обозначения:

— автоматическое переключение на следующую позицию цикла;

—начало автоматического цикла;

— холостые движения рабочих органов;

—рабочая подача

Системами ЧПУ оснащаются все типы станков для производ­ства как цилиндрических, так и конических колес.

Зубофрезерные станки. Общий вид базового станка, входящего в ГПМ, показан на рис. 7.15, а, кинематическая схема — на рис. 7.15, б. Станок имеет следующие управляемые координаты: X, Z — перемещения инструмента в горизонтальной (радиальная подача) и вертикальной (осевая подача) плоскостях; У — перемещение инструмента вдоль своей оси; В и С — вращение червячной фре­зы и колеса. При наладке станка управляемыми координатами являются: А — поворот фрезерной головки; S и R — перемещения двухзахватного автооператора.

Циклы нарезания колес показаны на рис. 7.16. Наличие число­вого программного управления расширяет технологические воз­можности станков: возможно осуществление продольной модифи­кации; обработка методом копирования и обката. Использование адаптивного управления позволяет при врезании и перебеге уве­личивать подачу (рис. 7.16, ж), уменьшить машинное время и по­высить точность обработки за счет стабилизации сил резания.

 

 

8. РЕЗЬБООБОРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ.

Резьбообрабатывающие станки предназначены для формообразова­ния винтовых поверхностей. Винтовые поверхности применяются в резьбовых: соединениях (метрически, дюймовые, цилиндрические и конические и т.д.) червячных передачах (червяки эвольвентные Z1, архимодовые ZА, эвольвентные ZN1, ZN2, ZNЗ и др.) и в большин­стве режущих инструментах (винтовые стружечные канавки, у цилиндрических фрез, метчиков, сверл).

Винтовые поверхности характеризуются в продольном направле­нии шагом, в поперечном сечении - профилем. Основным методом об­разования профиля является метод копирования. Схемы формообразо­вания винтовых поверхностей смотреть в Пуше, стр. 43. В продольном направлении форма винтовых поверхностей образуется ме­тодом следа касания. При образовании винтовых поверхностей мето­дом следа (резцом, метчиком или плашкой, резьбовой гребенкой) требуется одно сложное винтовое движение Ф (В1П2). При формообра­зовании методом касания резьбонарезной головкой, фрезой, шлифо­вальным кругом - два движения: простое (В1) вращение инструмента и сложное винтовое Ф (В2ПЗ),

Кинематическую структуру станков нарезающих винтовые повер­хности резцом или резьбовой гребенкой, метчиком или плашкой, фа­сонными дисковыми, кольцевыми гребенчатыми фрезами или шлифо­вальными кругами рассмотреть [Пуш, стр.44],

В станках нарезающих резьбу метчиками или плашками винторез­ная цепь отсутствует. Нарезание осуществляется с ручной подачей или механической. При этом инструмент или заготовка должны уста­навливаться по "плавающей схеме".

Перемещение в плоскости ХОУ позволяет совместить ось инстру­мента и детали, а перемещение вдоль оси 7 позволяет компенсиро­вать погрешности, связанные наличием погрешности шага инструмен­та и погрешности привода подач (погрешность механизмов привода и несовпадение установленной величины подачи с шагом резьбы).

При этом следует обратить внимание на следующее: схемы фор­мообразования фасонными дисковыми и кольцевыми гребенчатыми фре­зами аналогичны схемам формообразования дисковыми и многониточны­ми шлифовальными кругами.

При профилировании гребенчатыми фрезами ось фрезы парал­лельна оси детали, что приводит к искажению профиля резьбы (см. Колев, стр. 122 . . .123).

Чистовую обработку точных резьб осуществляют шлифованием на резьбошлифовальных станках (Колев, стр. 104...105).

8.1. РЕЗЬБОНАКАТНЫЕ СТАНКИ

Эффективность замены нарезания резьбы ее накатыванием заклю­чается в повышении производительности процесса и качества повер­хностного слоя резьбы. Данный метод наиболее распространен при изготовлении крепежных резьб (Колев, стр. 127...128).

 

 

9. АГРЕГАТНЫЕ СТАНКИ.

Агрегатными называются специальные станки, состоящие из уни­фицированных деталей и узлов (агрегатов). Они предназначены преимущественно для обработки корпусных деталей путем сверления, рас­тачивания, фрезерования и резьбонарезания в условиях крупносерий­ного и массового производства. Благодаря концентрации операций, многоинструментальной и многопозиционной обработке достигается высокая производительность. Унификация позволяет в короткие сро­ки проектировать и изготовлять высококачественные станки.

Агрегатные станки различают главным образом компоновкой, ко­торая зависит от формы и размеров обрабатываемой заготовки, тех­нологии и производительности обработки. При обработке заготовка, как правило, неподвижна, арабочие движения сообщаются режущим инструментам.

Все многообразие компоновок (рис.9.1.) станков достигается при мини­мальной номенклатуре унифицированных узлов. Основными элементами станка являются; несущие элементы (станина, стойки, основания), элементы для установки заготовок (трубы под приспособления, сто­лы одно и многопозиционные); силовые органы станка для сообщения инструменту главного движения и движения подачи и приводы.

Силовыми органами станка являются независимые агрегаты, имеющие автономный привод.

Силовые столы.Силовые столы сообщают инструментам (иногда заготовке) дви­жение подачи и быстрый ход. На силовые столы устанавливают шпин­дельные узлы с самостоятельным приводом главного движения (вра­щения шпинделя), а иногда и приспособления для зажима заготовки. Силовые столы имеют гидравлический или электромеханический при­вод. Основными параметрами для выбора силовых столов служит наи­большая сила подачи, длина стола, точность позиционирования.

Шпиндельные узлы.Шпиндельные узлы сообщают инструментам главное вращательное движение. Шпиндельные коробки невозможно полностью унифицировать, т.к. расположение шпинделей определяется конструкцией детали и технологий обработки. Поэтому унифицированы комплекты шпинделя с опорами, промежуточные валы и т.д. А оригинальными являются кор­пус, в котором в соответствии с конструкцией детали и техноло­гией обработки расточных отверстий для установки шпиндельных уз­лов.

Для растачивания отверстий без использования кондукторных втулок применяют расточные бабки. Для обработки крупных отвер­стий - сверлильные бабки. Для обработки торцовыми фрезами - фре­зерные бабки.

Многошпиндельные коробки предназначены для выполнения все­возможных видов обработки (сверления, нарезания резьбы и т.д.).

Силовые головки.Они совмещают функции привода шпиндельного узла и силового стола. Они делятся на несамодействующие гидравлические малогаба­ритные пинольные головки и самодействующие (первые не могут вы­полнять свою функцию отдельно от станка, т.к. источник энергии для движения подачи - насос - находится вне головки)

Самостоятельно проработать следующий материал: принципы агрегатирования станков с ЧПУ; отличие агрегатных станков с ЧПУ от традиционных; агрегатно-модульный метод построения станков; унифицированные элементы, управляемые от устройства ЧПУ, предназначенные для построения агрегатных станков; тех­нологические возможности; переналадка станков (12 стр. 51 ... 54, 412...418).

 

Рис. 9.1. Примеры компановки агрегатных станков:

а) односторонний однопозиционный многошпиндельный;

б) односторонний многопозиционный;

в) многосторонний однопозиционный;

г) многосторонний многопозиционный;

1 – деталь, 2 – стол, 3 – шпиндель, 4 – силовая головка, 5 – станина.

 

10. СТАНКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ

Станки для электрофизических и электрохимических методов обработки широко применяются при обработке заготовок из труд­нообрабатываемых материалов. В рассматриваемую группу вхо­дят станки для электроэрозионной, ультразвуковой, электрохими­ческой и лучевой обработки. Принцип действия и конструкция станков приведены (Колев Н. С. стр.287...296).

Применение ЧПУ позволя­ет, по сравнению со станками с ручным управлением, программи­ровать формообразующие движения и обеспечить регулирование технологических параметров, что повышает производительность, точность и качество обработки. Например, в электроэрозионных станках поддерживается постоянное напряжение на электроэрози­онном промежутке за счет режимов обработки (скорости движе­ния и параметров технологического тока).

Широкое распространение получили электроэрозионные вырез­ные станки. Станки применяют в инструментальном производстве, как для черновой, так и для чистовой обработки штампов. В за­висимости от технологических параметров обеспечивается: произ­водительность резания 20…150 мм²/мин; шероховатость R 1,25…2,5; точность обработки +0,005—0,001мм. Высокие требо­вания к точности обрабатываемых изделий обусловили высокие требования к точности и жесткости конструкции станка и стабиль­ности процесса обработки.

Принцип работы станка показан на рис. 10.1 а, а компоновка станка на рис. 10.1 б. Проволока в процессе обработки перематывается с одной катушки 3 на дру­гую. К обрабатываемой детали и электроду-проволоке подводится напряжение от генератора импульсов. Перемещая деталь относи­тельно электрода-проволоки по двум координатам X и У можно получать резы разной формы. Обработка происходит в диэлектри­ческой жидкости (деминерализированная вода или углеводородистые диэлектрики). Профилирование осуществляется непрерывно перематывающейся проволокой диаметром 0,005—0,3 мм. Износ на постоянно обновляемом электроде-инструменте, как правило, не оказывает влияния на точность обработки. Необходимо учитывать, что тонкие проволочные электроды могут отклоняться электромаг­нитными и электростатическими силами, поэтому возникает необ­ходимость в соответствующих компенсационных устройствах, а при­воду размотки должно уделяться большое значение относительно синхронности стационарной силы натяжения и высокоточного на­правления. Коническая резка осуществляется за счет смещения верхней точки направляющей головки по высоте и в горизонтальной плоскости относительно нижней. Верхний кронштейн направ­ляющей (поз. 6 рис. 10.1, б) перемещается по высоте (координа­та Z), а салазки смещения электрода (поз. 5) —в плоскости UOV, параллельной XOY. Формирование поверхностей, примеры обработанных деталей показаны на рис. 10.2.

Технологическое программное обеспечение системы управления этими станками предусматривает программы трех видов: типовые элементы контура, измерительные циклы, задачи регулирования режимов. Измерительные функции выполняются с использованием электрода-проволоки при подключении его к пониженному напря­жению.

 

 

Рис. 10.1. Электроэрозионный проволочный вырезной станок:

а) - схема вырезки проволочным электродом-инструментом;

б) - компоновка станка; 1 - деталь; 2 - электрод-проволока; 3 - механизм для протягивания электрода-проволоки; 4 - стол станка (координаты Х Y); 5 - салазки смещения электрода (координаты V, U); 6 - привод механизма фиксации электрода (коорди­ната Z); 7 - диэлектрическая жидкость.

 

Рис. 10.2. Детали, обрабатываемые на электроэрозионных станках:

а - формирование линейчатых поверхностей; б - техника наложения резов; в - техника присоединений при обработке нескольких деталей; г - примеры обработанных деталей.

 

 

10.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И МЕТОДЫ ОБРБАБОТКИ

К электрохимическим и электрофизическим методам обработки материалов относятся методы изменения формы, размеров, шероховатости и свойств обрабатываемых поверхностей заготовок, происходящие под воздействием электрического тока и его разрядов, электромагнитного поля, электронного или оптического излучения, плазменной струи, а также высокоэнергетических импульсов и магнитострикционного эффекта.

ЭХФКМО (электрохимические, электрофизические и комбинированные методы обработки) группируются по характеру явлений, происходящих вследствие воздействия на заготовку электрического тока – основного вида энергии, затрачиваемой на осуществление обработки. При этом определены группы методов (рис. 1), основанные на использовании:

1) Химического воздействия электрического тока (разновидности ЭХО);

2) Теплового воздействия электрического тока (разновидности ЭЭО, ПЗО, СЛО);

3) Механического воздействия электрического тока или электромагнитного поля (разновидности УЗО, ЭГИО, МАО);

4) Сочетаний различных воздействий электрического тока или электромагнитного поля одновременно друг с другом, а также с различными процессами механической обработки, например, резанием или давлением (разновидности ЭХФКМО).

 

Рис. 1. Группы методов ЭХФКМО.

Общим признаком, относящимся в определенной мере ко всем ЭХФКМО, является тем большая их эффективность, чем сложнее форма обрабатываемой поверхности заготовки, выше физико-механические свойства ее материала (особенно твердость и вязкость) и больше технологические трудности, возникающие при выполнении операций традиционными методами, например механической обработки. Этот признак определяет выбор применения ЭХФКМО.

Для ориентировочной оценки технологических возможностей ЭХФКМО в табл. 1 приведены общие характеристики некоторых их них.

 

Основные технические характеристики некоторых ЭХФКМО

Метод	Сущность метода	Производительность (максимальная)	Достижимая точность обработки, мм	Шероховатость обработанной поверхности, мкм	Удельная мощность, Вт/см2	Рабочая среда	Обрабатываемый материал
мм3/мин	кг/ч
ЭХО (электрохимическая обработка)	Анодное растворение	25 000	-	0,08-0,15	Rа = 2,5-1,25	103-104	Электролиты	Токопроводящий
АМО (анодно-механическая)	Анодное растров	6 000	-	0,05	Rz = 0,4
ЭЭО (электроэрозионная)	Электроэрозионное разрешение	25 000	-	0,04-0,2	Rа = 1,25-2,5	104-106	Диэлектрические жидкости
ЭКО (электроконтактная)	-		-	Rz = 20-160	103-1048	Воздух, вода
ПЗО (плазменная)	Разрушение под воздействием концентрированного теплового потока	-	200-1000	0,1-0,5	Rz =320	103-105	Газ, жидкость	Любой
СЛО (светолучевая)	Разрушение под воздействием концентрированного светового потока	-	20-40	0,01-0,02	Rz =20	106-108	Вода, газ, вакуум
ЭЛО (электролучевая)	Разрушение под воздействием концентрированного потока электронов	-	310-2-1	0,01-0,02	Rz =20	106-108	Вакуум, (защитный газ)	Токопроводящий
УЗАО (электрозвуковая абразивная)	Хрупкое абразивное разрушение	20 000	-	0,01-0,02	Rа = 2,5-1,25	103-104	Абразивная суспензия	Твердые хрупкие; твердые сплавы
МАО (магнитноабразивная)	Механическое абразивное резание	-	0,6 (на 1 м2)	Исходная	Rz =0,1-0,04	102	Магнитно-абразивные порошки, СОЖ	Ферромагнитный и немагнитный
ЭГИО (электрогидроимпульсная)	Формирование волн сжатия при высоковольтном электрическом разряде в жидкости	-	-	0,1-0,2	Исходная	106-108	Жидкость	Пластичный

 

 

10.1.1. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА.

Электрохимическая обработка (ЭХО) основана на электрохимическом (анодном) растворении металла заготовки при высоких плотностях электрического тока.

Сущность.Механизм съема (растворения, удаления, металла при ЭХО основан на электролизе – процессе, при котором происходит окисление или восстановление поверхностей электродов (проводников электрического тока), соединенных с источником питания (ИП) током и помещенных в токопроводящий раствор – электролит. Один из электродов (заготовка) присоединен к положительному полюсу ИП и является анодом, а второй (инструмент) - к отрицательному; последний является катодом.

При ЭХО применяют такие электролиты, катионы которых не осаждаются при электролизе на поверхности катода. Этим обеспечивается основное достоинство ЭХО – неизменность формы электрода-инструмента (ЭИ).

Более подробно смотреть [6, С. 294].

 

10.1.2. ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА.

Сущность.Электроэрозионная обработка (ЭЭО) заключается в изменении формы, размеров, шероховатости и свойств поверхности заготовки под воздействием электрических разрядов в результате электрической эрозии (ГОСТ 25331-82).

Электрический разряд – высокоцентрированный в пространстве и во времени импульс электрической энергии, преобразуемой между электродом-инструментом (ЭИ) и электродом-заготовкой в тепловую. При этом в начале разряда протекают нагрев, расплавление и испарение материала с локальных поверхностей электродов, ионизация и распад рабочей жидкости (РЖ).

Более подробно смотреть [6, С. 289].

 

 

10.1.3. ЭЛЕКТРОКОНТАКТНАЯ ОБРАБОТКА.

ЭКО основана на электроэрозионном разрушении электрода-заготовки под воздействием электродуговых разрядов между вращающимися заготовкой и электродом-инструментом (ЭИ). Эти разряды – результат пробоя межэлектродного промежутка (МЭП). При ЭКО выделяется большое количество теплоты, что приводит к нагреву и мгновенному расплавлению металла заготовки в зоне действия дуги и выбросу расплавленного металла. В МЭП при этом образуются пары, а продукты эрозии выбрасываются ЭИ за счет разрядов, потока рабочей жидкости (РЖ) или среды (РС) и центробежных сил. Продукты эрозии характерны наличием оксидов, что не приводит, однако, к возникновению короткого замыкания.

 

 

10.1.4. ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ, СВЕТОЛУЧЕВАЯ И ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА.

Сущность.Электронно-лучевая обработка (ЭЛО) основана на воздействии на материал заготовки сформированного пучка электронов, кинематическая энергия которого, преобразуясь в рабочей зоне в тепловую, вызывает нагрев, плавление и (или) испарение обрабатываемого материала.

При светолучевой обработке (СЛО) аналогичное воздействие на материал оказывает сформированное полихроматическое или монохроматическое излучение. В последнем (наиболее важном для практики) случае процесс называется лазерной обработкой.

При плазменной обработке (ПЗО) происходят процессы, при которых в результате воздействия потока низкотемпературной (t = 310³ - 310⁴ ) плазмы возникают изменения химического состава, структуры или физического состояния обрабатываемого материала. При этом изменяются форма и (или) геометрические размеры обрабатываемой заготовки.

Более подробно смотреть [6, С. 295].

 

 

10.1.5. МАГНИТНО-АБРАЗИВНАЯ ОБРАБОТКА.

Магнитно-абразивная обработка (МАО) – абразивная обработка, осуществляемая при движении заготовки и абразивных зерен относительно друг друга в магнитном поле (ГОСТ 23505-79).

Сущность магнитно-абразивной обработки состоит в удалении припуска преимущественно абразивным способом с созданием магнитного поля непосредственно в зоне резания. В зависимости от схемы МАО роль магнитного поля заключается: в формировании из магнитно-абразивного порошка абразивного инструменты (АИ) и в удерживании этого порошка в зоне резания; в создании сил резания; в придании АИ или заготовке рабочих движений.

В качестве АИ используют магнитно-абразивные порошки, магнитно-реологические жидкости с абразивным наполнителем, шлифовальные круги, абразивные бруски, шлифовальные курки.

Сформированный из магнитно-абразивного порошка инструмент позволяет производить обработку поверхностей сложной формы без фасонных полюсов (полюсов наконечников) МИ при простой кинематике процессов.

 

10.1.6. ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНАЯ ОБРАБОТКА ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ.

Сущность ЭГИО основана на преобразовании электрической энергии в механическую энергию гидродинамического характера рабочей жидкости.

Классификация методов и операций ЭИО пластическим деформированием. (рис. 1).

Рис. 1.

 

 

10.1.7. УЛЬТРОЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА.

Ультразвуковая обработка (УЗО) охватывает большую группу технологических процессов и операций различного назначения, осуществляемых различными методами (химическими, механическими и др.) и выполняемых при обязательном воздействии на обрабатываемую заготовку, обрабатывающий инструмент или среду, в которой ведется обработка, механических колебаний ультразвуковой частоты (свыше 16 кГц). Характер этого воздействия различен для различных технологических процессов. В одних – ультразвуковые колебания (УЗК) передают в рабочую зону энергию, необходимую для выполнения технологических операций непосредственно, например, при ультразвуковой абразивной обработке (УЗАО) твердых хрупких материалов. В других – УЗК используют как средство интенсификации технологических операций, выполняемых традиционными методами, например механической обработкой резанием. И тогда УЗК являются дополнительным источником энергии.

Сущность процесса.Физическая сущность всех разновидностей УЗО основана на применении УЗК, поставляющих собой упругие волны, распространяющиеся в газах и жидкостях и твердых телах. Гармонические волновое движение имеет место при УЗК, характеризуется длиной волны λ и амплитудой колебаний А_к. Значение λ зависит от скорости распространения звуковых волн с в технологической среде и частоты колебаний f или периода колебаний Т: λ = с/ f = сТ.

Наиболее широко используемые при УЗО продольные звуковые волны распространяются в твердых телах с большой скоростью, чем в жидкостях и газах, в которых происходит значительное поглощение энергии звуковых волн. В жидкостях и твердых телах они распространяются на большие расстояния без существенного ослабления интенсивности, которая может 80-100 Вт/см².

Технологическая сущность УЗО состоит в использовании явлений и эффектов, возникающих в различных средах под воздействием УЗК.

Более подробно смотреть [6, С. 290].

 

 

11.СИСТЕМЫ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УПРАВЛЕНИИ

Автоматизированной системой управления (АСУ) называется человеко-машинная система, обеспечивающая эффективное функционирование объекта, в которой сбор и переработка информации, необходимой для реализации функций управления, осуществляется с применением средств автоматизации и вычислительной техники (ГОСТ 24.003—84). АСУ технологического процесса (АСУ ТП)— это автоматизированная система управления для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления в соответствии с принятым критерием качества управления. АСУ ТП выполняет две функции: информационную и управляющую. Информационная функция АСУ ТП определяется как функция, целью которой является сбор, преобразование, хранение информации о состоянии технологического объекта управления, передача ее для последующей обработки. Управляющая функция АСУ ТП име­ет своей целью выработку решений и осуществление управляющих воздействий на технологический объект управления, например станок.

Каждый станок состоит из устройств, которые, взаимодействуя, выполняют или способствуют выполнению тех функций, для кото­рых предназначен станок. Станок можно рассматривать как тех­нологический комплекс механизмов, действующих автономно и связанных между собой лишь управлением. Управление станка­ми — процесс осуществления воздействий, необходимых для вы­полнения обработки и производимых на основании определенной информации. Совокупность устройств, обеспечивающих управле­ние, называется системой управления. Источниками информации, используемой при управлении станками, является программа уп­равления циклом, технологическая система, окружающая среда.

Программа управления циклом физически материализуется на некотором предмете или в некотором устройстве, называемом про­граммоносителем. Существуют два принципиально разных способа задания программы: 1) в аналоговом виде (профилем кулачков, копиров, расстановкой упоров управления и конечных переключа­телей); 2) в цифровом виде. Задание программы в аналоговом ви­де имеет два основных недостатка.

Первый вызван тем, что информация чертежа детали из циф­ровой (дискретной) превращается в аналоговую (в виде кривых кулачка и т. д.). Это приводит к погрешностям, вносимым при из­готовлении программоносителей (кулачков и т. д.), а также при износе их в процессе эксплуатации. Вторым недостатком является необходимость изготовления данных программоносителей с последующей трудоемкой наладкой на станке. Это приводит к большим затратам средств и времени и делает неэффективным применение аналоговых систем автоматического управления (САУ) для автоматизации серийного и мелкосерийного производства.

Однако предельная простота таких систем обуславливала их широкое использование при изготовлении деталей в условиях мас­сового и крупносерийного производства.

В настоящее время сохраняется тенденция к уменьшению се­рийности производства (по оценкам отечественных и зарубежных специалистов сейчас около 80% всех деталей изготавливаются в условиях мелкосерийного и серийного производства). Частая сме­на номенклатуры обрабатываемых деталей заставляет отказаться от использования задания программы в аналоговом виде и перей­ти к числовому заданию.

Результатом этого явилось появление в 60-х годах систем числового программного управления (ЧПУ), в которых для реализации функций управления широко используются дискретные (редко аналоговые) средства вычислительной техники.

В системах ЧПУ на всем пути подготовки программы управле­ния вплоть до ее передачи рабочим органам станка мы имеем дело только с информацией в цифровой (дискретной форме). Программа в цифровом виде задается стандартным набором символов, который называется кодом. Носителем программы в цифровом виде (программоносителем) служит перфолента и магнитные носители.

Такая программа физически не связана с размерами и точ­ностью изготовления детали, как при применении аналоговых носителей информации. Поэтому изготовить ее значительно легче, быстрее и дешевле, что особенно важно при частой смене изделий. Изготовление такой программы заключается в расчете и записи информации на программоноситель. Это можно выполнить либо непосредственно с пульта управления станка или полностью автоматизировать с помощью ЭВМ. В этом основной смысл применения ЧПУ для автоматизации станков и другого технологического оборудования.

ЧИСЛОВОЕ ПРОГРАММОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Числовое программное управление станком — управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе, в которой данные заданы в цифровой форме (ГОСТ 20523—80). Укрупненная структура системы ЧПУ приведена на рис. 11.2.