Автор: Каштальян И.А. Клевзович В.И.
Теги: формообразование со снятием стружки молоты и прессы разделительные операции без образования стружки, дробление и измельчение, обработка листового материала, изготовление резьбы компьютерные технологии отдельные машиностроительные и металлообрабатывающие процессы и производства машиностроение станки автоматизация справочное пособие металлообработка
ISBN: 5-339-00221-7
Год: 1989
Похожие
Текст
ИА. КАШТАЛЬЯН
В.И. КЛЕВЗОВИЧ
ОБВ4БОТК4
НИ СТ4НК4Х
с числовым
ПРОГРАММНЫМ
УПРАВЛЕНИЕМ
И. А. КАШТАЛЬЯН
В. И. КЛЕВЗОВИЧ
ОБРАБОТКА
НА СТАНКАХ
С числовым
ПРОГРАММНЫМ
УПРАВЛЕНИЕМ
СПРАВОЧНОЕ ПОСОБИЕ
МИНСК
«ВЫШЭЙШАЯ ШКОЛА»
1989
ББК 34.630.2я2
К31
УДК 621.9.06-529:681.3(035.5)
Рецензенты: ст. науч. сотр. Республиканского межотраслевого инсти-
тута повышения квалификации руководящих работников и специалистов отрас-
лей народного хозяйства, канд. техн, наук И. Н. Дегтев; главный технолог
МПО по выпуску автоматических линий В. В. Горудко
Каштальян И. А., Клевзович В. И.
К 31 Обработка на станках с числовым программным управле-
нием: Справ, пособие.— Мн.: Выш. шк., 1989.— 271 с.: ил.
ISBN 5-339-00221-7.
Приводятся типовые схемы обработки на станках с ЧПУ. Отражены вопросы
подготовки, редактирования и отладки управляющих программ автоматизированно-
го программирования. Даны рекомендации по настройке инструмента на размер, его
коррекции, назначению режимов резания и нормированию работ на станках с ЧПУ.
Предназначено для ИТР, связанных с проектированием и эксплуатацией станков
с ЧПУ, а также студентов вузов и техникумов машиностроительного профиля.
2704040000—157
К М304(03)-89 78—89
ББК 34.630.2я2
IMIN 3-339-00221-7
©Издательство «Вышэйшая школа», 1989
ПРЕДИСЛОВИЕ
Одним из важнейших вопросов экономической стратегии пар-
тии на ближайшие годы является ускорение научно-технического
прогресса путем широкого внедрения в промышленность передовой
техники, прогрессивных технологических процессов и гибких про-
изводств. Ключевая роль в материализации новейших достижений
науки и техники отводится машиностроению. Ускорение темпов его
роста — основа научно-технического прогресса во всех отраслях на-
родного хозяйства, магистральное направление развития экономи-
ки. Только в период до 2000 года в машиностроении предстоит под-
нять производительность труда в 2,3—2,5 раза.
Кардинальное решение этой задачи невозможно без широкого
использования высокоавтоматизированного станочного оборудова-
ния. В условиях крупносерийного и массового производства произ-
водительность труда повышается в результате применения станков-
автоматов и полуавтоматов, автоматических линий и специальных
агрегатных станков различного назначения. В мелкосерийном и ин-
дивидуальном производстве указанное оборудование эффективно
использоваться не может из-за необходимости частых переналадок
на новый вид обрабатываемых деталей. В этом случае дальнейшее
развитие автоматизации производства базируется на применении
металлообрабатывающих станков, оснащенных системами числово-
го программного управления (ЧПУ), создание которых стало воз-
можным благодаря достижениям станкостроения, радиоэлектрони-
ки, приборостроения, электромашиностроения и других отраслей
промышленности.
О возрастающей роли оборудования с программным управле-
нием свидетельствует тот факт, что применение его в отечественной
промышленности только за последнее десятилетие увеличилось
примерно в четыре раза. Эффективность станков с программным
управлением объясняется высокой их производительностью; повы-
шением производительности труда обслуживающего персонала; со-
кращением потребности в специальной технологической оснастке;
уменьшением оборотных средств, вкладываемых в незавершенное
производство; высвобождением значительной части производствен-
ных площадей.
Внедрение станков с ЧПУ для автоматизации технологических
процессов механической обработки позволяет обрабатывать с мень-
шими затратами детали такой же широкой номенклатуры, как и на
универсальных станках соответствующих типов.
Создание и внедрение станков с программным управлением по-
ложило начало качественно новым процессам механической обра-
3
ботки, которые в дальнейшем будут совершенствоваться и разви-
ваться. Уже сейчас при переходе от станков с ручным управлением
к станкам с ЧПУ производительность труда значительно повыша-
ется в результате сокращения вспомогательного времени на пере-
становку и измерение обрабатываемой детали, оптимизации режи-
мов резания, одновременного использования в работе нескольких
режущих инструментов.
Имеющийся опыт применения оборудования с ЧПУ показывает,
что наибольший эффект достигается при объединении его в боль-
шие участки, обслуживаемые группой технологов и программистов.
В этих условиях срок окупаемости оборудования не превышает пя-
ти лет, что вполне приемлемо при его сравнительно высокой стои-
мости.
Снижению себестоимости обработки деталей на станках с ЧПУ
способствует централизация разработки технологии и составление
управляющих программ с применением средств автоматизации.
В настоящее время станки с ЧПУ используются не только в инди-
видуальном и мелкосерийном, но и в серийном, а также поточно-
массовом производстве в составе автоматических станочных систем.
Дальнейшее повышение степени автоматизации станков с про-
граммным управлением может быть достигнуто за счет применения
промышленных роботов, обеспечивающих установку и снятие обра-
батываемых деталей.
Особое значение приобретают станки с ЧПУ при организации
гибких производственных систем (ГПС). Здесь должны обеспечи-
ваться два базовых условия: гибкость, т. е. оперативность перест-
ройки производства на выпуск изделий нового типа, и ориентация
на безлюдную технологию, т. е. возможность функционирования
без вмешательства операторов в течение одной — трех смен. Проб-
лему внедрения ГПС невозможно решить без освоения самых со-
вершенных структур систем ЧПУ.
Наиболее перспективным следует считать развитие средств чи-
слового программного управления, отвечающих требованиям сво-
бодного программирования и агрегатирования узлов сопряжения с
объектом управления. В основе структур, обладающих этими свой-
ствами, лежит использование микро- или мини-ЭВМ.
В предлагаемом справочном пособии, предназначенном для ин-
женерно-технических работников, студентов вузов, рассматрива-
ются технологические аспекты обработки деталей на металлорежу-
щих станках, оснащенных современными отечественными система-
ми ЧПУ на базе микроЭВМ.
Авторы ставили перед собой цель сконцентрировать в одном из-
дании информацию, необходимую для разработки технологического
процесса обработки деталей на современных станках с ЧПУ, вклю-
чая подготовку, ввод и отладку управляющих программ.
Отзывы и пожелания о книге просим направлять по адресу:
220048, г. Минск, проспект Машерова, 11, издательство «Вышэйшая
школа». Авторы
Глава 1. СИСТЕМЫ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО
УПРАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИМИ СТАНКАМИ
1.1. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ СИСТЕМ МПУ
Для автоматизации процесса обработки металлорежущий ста-
нок должен быть оснащен системой управления, которая на основе
определенной информации осуществляет необходимые воздействия
на режущий инструмент и заготовку с целью получения готовой де-
тали. Совокупность устройств, обеспечивающих управление техно-
логическим процессом, называется системой управления. В систему
управления, помимо блоков, вырабатывающих сигналы управления,
входят исполнительные устройства станка, т. е. управляемый
объект.
Блок управления вырабатывает управляющий сигнал на основе
перерабатываемой им информации о процессе обработки, источни-
ками которой являются программа управления циклом обработки,
система станок — приспособление — инструмент — деталь (СПИД),
окружающая среда, адаптивный блок, диагностическая система,
транспортно-накопительная система. При этом часть информации
задается до начала цикла обработки, т. е. является исходной, дру-
гая часть накапливается непосредственно в ходе процесса обработ-
ки на основании информации, поступающей в систему управления
в виде сигналов от преобразователей, определяющих силовые, ско-
ростные и качественные показатели процесса обработки. Исходная
информация для системы управления слагается из геометрической
(о перемещениях и положении рабочих органов), технологической
(о параметрах режима резания) и вспомогательной.
Устройство блока управления зависит от способа задания ис-
ходной информации, метода ее накопления в ходе технологического
процесса, функций системы управления, принятых схемных и кон-
структивных решений. Имеется целый ряд принципиально различ-
ных устройств блока управления. В общем случае они могут быть
механическими, гидравлическими, электромеханическими и элек-
тронными. Простейшим механическим блоком управления является
вращающийся вал с закрепленными на нем кулачками и упорами.
К функциям системы управления станка [9, 49, 58, 59] относятся:
управление циклом обработки (движениями формообразования,
вспомогательными движениями, включением и выключением меха-
низмов), смена обрабатываемых деталей и режущих инструментов,
контроль параметров обрабатываемой детали, осуществление вспо-
могательных операций (блокировка, контроль работы различных
систем и т. д.).
По степени централизации системы управления подразделяются
5
на централизованные, децентрализованные и смешанные. Центра-
лизованное управление используется для станков, работающих в
составе автоматических станочных систем. Оно осуществляется с
центрального командного устройства независимо от положения и
перемещения исполнительных рабочих органов станка. Децентра-
лизованное управление используется как для отдельных станков,
так и для целой автоматической линии. Смешанное управление —
комбинация двух указанных схем.
В зависимости от способа воздействия на исполнительные рабо-
чие органы системы управления станка принято разделять на не-
прерывные и дискретные. В непрерывных системах соответствующая
команда является непрерывной функцией времени и сигнала управ-
ления, в дискретных — прерывной функцией, поскольку подается
отдельными импульсами через определенные промежутки времени.
Работа системы управления станком осуществляется по про-
грамме, которая представляет определенную последовательность
команд, обеспечивающих заданное функционирование рабочих орга-
нов станка. Подготовка программ управления может производиться
вручную и с применением автоматизированных средств. Существуют
два принципиально отличающихся способа задания программы: в
аналоговом и цифровом виде. Программа в аналоговом виде зада-
ется профилем кулачков, копиров, расстановкой упоров управления
или конечных переключателей. В цифровом виде программа зада-
ется стандартным набором символов, которые называются кодом.
Символами кода являются цифры, буквы и некоторые знаки, на-
пример + , —, %, ), (. Представление информации в символах того
или иного кода называется кодированием. Носителем программы в
цифровом виде (программоносителем) чаще всего служит перфо-
лента, реже магнитная лента. Программа в цифровом виде может
быть введена в систему управления станка непосредственно от от-
дельной ЭВМ по каналу связи или с пульта управления станка с
ЧПУ.
К преимуществам задания программы в цифровом виде отно-
сится возможность автоматизации процесса подготовки управля-
ющих программ с помощью ЭВМ и быстрой замены программоно-
сителя.
Термины и определения в области числового программного
управления для металлообрабатывающего оборудования устанав-
ливаются ГОСТ 20523—80. Управляющей программой (УП) назы-
вается совокупность команд на языке программирования, соответ-
ствующая заданному алгоритму функционирования станка при об-
работке конкретной заготовки. Устройство числового программного
управления (УЧПУ) — это устройство, выдающее управляющее
воздействие на исполнительные органы станка в соответств,ии с
УП и информацией о состоянии управляемого объекта. Системой
числового программного управления (СЧПУ) называется совокуп-
ность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих тех-
нических и программных средств, обеспечивающих числовое про-
граммное управление станком.
6
Система ЧПУ в широком смысле состоит из следующих основ-
ных элементов: системы технологической подготовки, системы под-
готовки управляющих программ и собственно устройства числового
программного управления (рис. 1.1).
Система технологической подготовки предназначена для разра-
ботки технологического процесса обработки детали, проведения оп-
тимизации режимов резания, подготовки заготовки и оснастки для
Рис. 1.1. Структура системы ЧПУ металлорежущими
станками
осуществления процесса обработки с целью получения готового
изделия.
Система подготовки программ служит для обработки исходных
данных о геометрии заготовок и деталей, о параметрах станков и
их устройств ЧПУ, о различных технологических параметрах. Ре-
зультатом обработки этих данных является управляющая програм-
ма, которая представляет последовательность зафиксированных на
программоносителе команд, обеспечивающих заданное функциони-
рование рабочих органов станка. Управляющая программа вводит-
ся в устройство числового программного управления, которое в со-
ответствии с ней выдает на исполнительные органы станка управля-
ющие сигналы.
Устройство ЧПУ состоит из электронного пульта, обособленного
от станка, двигателей, измерительных преобразователей (датчиков)
и исполнительных механизмов, находящихся на станке. Это устрой-
ство условно иногда называют системой ЧПУ.
7
Систему подготовки программ для управления станками можно
рассматривать как систему внешней обработки информации,
устройство ЧПУ — как систему внутренней ее обработки, а ста-
нок — как систему реализации программ.
1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ЧПУ
Системы ЧПУ в своем развитии прошли уже несколько этапов,
определяемых уровнем совершенствования электронной техники.
При этом разработчиками систем ЧПУ использовались различные
элементы базы: релейно-контактная, транзисторная, малые и сред-
ние интегральные схемы (МИС, СИС), микропроцессорные набо-
ры, большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС, СБИС),
которые характеризовались качественно новыми ступенями их
функциональных возможностей.
Создатели первых систем ЧПУ в соответствии с уровнем разви-
тия электроники стремились использовать для управления станка-
ми как можно более простое электронное оборудование. Наиболь-
шее распространение в то время получили системы с записью управ-
ляющей программы на магнитной ленте. При этом не применялось
кодирование информации — задание на перемещение инструмента
отображалось, например, фразой аналогового сигнала. Наряду с
таким достоинством, как простота, системы имели существенные не-
достатки: невозможность коррекции управляющей программы не-
посредственно без перезаписи всей ленты, удлиненный цикл техно-
логической подготовки производства из-за наличия дополнительно-
го программоносителя на магнитной ленте и т. д. Эти УЧПУ строи-
лись на основе дискретной полупроводниковой элементной базы и
относились к первому поколению («Контур 4МИ», «Контур ЗП»,
«Координата С-70» и др.).
Второе поколение систем ЧПУ, так называемых систем NC (Nu-
merical control), построенных по принципу цифровой модели, воз-
никло благодаря переходу вычислительной техники на микросхемы
малой и средней интеграции. В этих системах УП представляется
в закодированном виде на перфоленте. Для них характерна ориен-
тация отдельных структурных единиц на решение соответствующих
задач — интерполяции, ввода УП, управления контурной скоростью,
что позволяет несколько расширить функции управления станком,
например появляется возможность вводить с помощью клавиатуры
некоторые коррекции (на размер инструмента, скорость подачи).
Отечественной промышленностью начиная с 1972 г. выпущены си-
стемы типа «Размер», Н-22, Н-33, Н-55, «Луч», «Курс», «Модуль
2Т», «ИЛКО-ЗМ», недостатки которых связаны прежде всего с же-
сткостью их структуры. Эти системы не приспособлены для управ-
ления различными объектами, отсюда обилие их типов и трудно-
сти эксплуатации. Хранение управляющей программы на перфолен-
те и ее ввод частями (кадрами) приводит к необходимости исполь-
зовать фотосчитывающее устройство в фазе изготовления изделия,
что снижает надежность системы. При усложнении задач управле-
8
ния увеличивается число составляющих блоков, система ЧПУ стано-
вится сложнее и дороже.
Широкое внедрение в конце 70-х годов больших интегральных
микросхем (БИС) привело к появлению систем ЧПУ третьего по-
коления, получивших название систем класса CNC (Computer Nu-
merical Control).
Особенностью этих систем управления является их структура,
соответствующая структуре управляющей ЭВМ, включающая вы-
числительное устройство (процессор), блоки памяти и ввода-выво-
да информации. При этом объем функций, характер проводимых
операций и их последовательность определяются не специальными
схемами, как в системах класса NC, а специальными программами
функционирования, которые вводятся в блок памяти устройства и
хранятся там постоянно или до замены. Переработка исходной ин-
формации, содержащейся в УП, ведется в соответствии с програм-
мами функционирования. Согласно этим же программам форми-
руются команды на приводы подач станка и его электрические и
автоматические устройства.
Первые системы ЧПУ класса CNC были построены на базе уни-
версальных мини-ЭВМ, которые в составе системы ЧПУ при сохра-
нении универсальности в обработке данных предназначались для
решения задач программного управления путем соответствующего
математического обеспечения, вводимого в виде программ с перфо-
ленты в память системы. Данные системы ЧПУ получили название
систем со свободно программируемыми алгоритмами.
Системы ЧПУ класса CNC, построенные на базе микропроцес-
сорных наборов и относительно дешевых и компактных больших ин-
тегральных схем памяти (БИС), являются системами с жестко про-
граммируемыми алгоритмами. Это означает, что основной объем
функций управления в виде программ содержится в постоянном
энергозависимом запоминающем устройстве. Программы вводятся
в систему при ее изготовлении и в дальнейшем не изменяются. Но
при этом имеются функциональные участки системы, обеспечива-
ющие возможность так называемого свободного программирования,
т. е. доступ оператора к содержимому памяти системы управления
и возможность его изменения в режиме диалога. Это относится к
хранению и редактированию управляющих программ, реализации
цикловой логики станка, вводу различных коррекций и постоянных
параметров, формированию типовых циклов обработки и т. д.
Следует отметить большие возможности таких систем ЧПУ по
коррекции погрешностей станка, компенсации тепловых деформа-
ций, а также диагностированию состояния станка и системы ЧПУ.
Промышленностью выпускаются системы CNC типов 2У22,
2У32, 2У85, 2М42, 2С42, 2С85, НЦ-31, НЦ80-31, «Размер-4» и дру-
гие на базе микроЭВМ широкого назначения.
Характерные черты систем CNC отражены в их названиях. Так,
HNC (Hand NC) —системы, позволяющие вводить УП с помощью
клавиатуры на панели управления и хранить ее в памяти, SNC
(Speiher NC) —системы с хранением программы во внутренней па-
9
мяти, VNC (Voice NC) — системы, приспособленные к голосовому
управлению. Системы CNC с наиболее полным составом сервисных
технических и программных средств, лучше приспособленные к диа-
логовому режиму, называют также TNC (Total NC). При всех раз-
личиях определяющим свойством перечисленных систем является
сходство их структуры с ЭВМ.
Устройство ЧПУ класса CNC можно разделить по числу управ-
ляемых координат на три группы. К первой группе относятся
устройства с числом координат не более трех, например УЧПУ мо-
делей 2У32, 2У22, 2Р22. Во вторую группу входят устройства с чи-
слом координат от 4 до 6: отечественные модели 2С42, зарубежные
micro 8 фирмы Boscth (ФРГ), Fanuc-6 (Япония). Третья группа
включает наиболее сложные устройства с числом координат свы-
ше 6: отечественные модели 2С85, УСУ99, НЦ80-31, ИЦО-П, ЗС100,
ЗС200, зарубежные — Fanuc-9 (Япония), Sinumerik 8 (ФРГ), при
исполнении их по специальному заказу.
Следующий этап развития систем ЧПУ связан с необходимостью
отказаться от использования перфоленты и объединить в общей си-
стеме подготовку УП и изготовление изделий. Предпосылкой к со-
зданию систем четвертого поколения стало появление в середине
70-х годов сравнительно недорогих мини-ЭВМ серии СМ, на кото-
рые можно возложить функции управляющей ЭВМ верхнего уров-
ня, отвечающей за работу станков с ЧПУ. Системы такого типа в
механообработке получили название DNC (Direct NC), т. е. управ-
ление от ЭВМ без промежуточного представления информации на
перфоленте. Кроме непосредственного управления группой станков,
системы класса DNC часто управляют также другим впомогатель-
ным оборудованием (автоматизированными складами заготовок и
инструментов, транспортными устройствами и т. д.), составляют и
корректируют графики загрузки станков, выполняют функции дис-
петчера, ведут учет работы и простоев станков, числа обработанных
деталей и др.
По характеру движения рабочих органов станка, определяемо-
му геометрической информацией в программе, системы ЧПУ подра-
зделяются на позиционные, контурные и комбинированные.
Позиционные системы ЧПУ обеспечивают перемещение исполни-
тельного органа станка в позицию, заданную программой управле-
ния, чаще всего без осуществления резания в процессе перемещения
рабочего органа. Эти системы применяются для управления стан-
ками сверлильно-расточной группы.
Контурная система ЧПУ позволяет управлять автоматическим
перемещением рабочего органа станка по определенной траектории
с заданной контурной скоростью согласно программе управления.
Основной особенностью систем данного типа является функциональ-
ная зависимость между скоростями перемещения рабочих органов
станка вдоль координатных осей. Контурные системы по сравнению
с позиционными отличаются большой сложностью и стоимостью.
В настоящее время они наиболее широко используются для управ-
10
ления токарными, фрезерными и другими станками при обработке
деталей сложного профиля.
Комбинированные системы ЧПУ включают контурные и пози-
ционные системы и применяются чаще всего для управления много-
операционными станками (обрабатывающими центрами).
По числу потоков информации системы ЧПУ подразделяются
на разомкнутые, замкнутые и самонастраивающиеся (адаптивные).
Рис. 1.2. Структурные схемы замкнутых приводов
подач станков с ЧПУ
Разомкнутые системы ЧПУ (называемые еще импульсно-шаго-
выми) характеризуются одним потоком информации, направля-
емым от программы управления к рабочему органу станка. Пере-
мещения рабочего органа при этом не контролируются и не сопо-
ставляются с перемещениями, заданными управляющей
программой. Эти системы являются более простыми, но из-за отсут-
ствия контроля действительного положения рабочего органа (РО)
обеспечивают невысокую точность обработки. Они строятся на осно-
ве силовых или несиловых шаговых двигателей. Применяются чаще
всего для управления металлорежущими станками малых и средних
размеров.
Замкнутые системы ЧПУ характеризуются двумя потоками ин-
формации: один поступает от управляющей программы, а второй —
от датчика обратной связи. Наличие обратной связи позволяет со-
поставлять фактическую отработку программы с заданной и при
необходимости устранять возникающее рассогласование. Эти систе-
11
мы по сравнению с разомкнутыми обеспечивают более высокую
точность обработки, но они дороже и сложнее.
В зависимости от места установки датчика обратной связи
(ДОС) замкнутые системы могут быть трех типов (рис. 1.2). Боль-
шинство систем ЧПУ класса CNC являются замкнутыми и приме-
няются для управления металлорежущими станками средних и
крупных размеров.
Самонастраивающиеся системы приспосабливаются к измене-
нию внешних условий и являются наиболее прогрессивными. Они
имеют, помимо основного, дополнительные потоки информации, по-
зволяющие корректировать процесс обработки с учетом деформа-
ции системы СПИД и ряда случайных факторов, таких, как зату-
пление режущего инструмента, колебания припуска и твердости за-
готовок и др.
Существуют самонастраивающиеся системы двух видов: пре-
дельного регулирования (ограничивают один из параметров — си-
лу резания, мощность, крутящий момент на шпинделе и т. д.) и оп-
тимального регулирования (по одному из критериев — максималь-
ной производительности, минимальной себестоимости и т. д.).
Самонастраивающиеся системы ЧПУ не нашли широкого рас-
пространения из-за сложности разработки и высокой стоимости.
1.3. ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВ ЧПУ НА БАЗЕ МИКРОЭВМ
В начале 80-х годов для управления металлорежущими станка-
ми начали использоваться сначала зарубежные, а затем и отечест-
венные УЧПУ класса CNC. Преимущества устройств данного клас-
са достаточно подробно описаны в литературе [34, 37, 40, 56, 57]. Их
работа, как и управляющих вычислительных машин, обеспечива-
ется аппаратными средствами и системой программного обеспече-
ния (СПО). Состав и технические характеристики аппаратных
средств определяют потенциальные возможности УЧПУ. Реальные
возможности рассматриваемых устройств реализуются лишь в
процессе выполнения функциональных программ, комплекс которых
составляет программное обеспечение (ПрО). Последнее является
наиболее гибким элементом УЧПУ. Его развитие происходит непре-
рывно, что позволяет расширять функциональные возможности
Табл. 1.1. Технические характеристики отечественных микроЭВМ
Тип микроЭВМ Разрядность слова, бит Быстродей- ствие, тыс. операций в секунду Емкость ОЗУ, тыс. слов Число основных команд Интерфейс системный
«Электроника 60» 16 250 4...28 74 ОШ
НЦ-04Т 16 200 8...32 300 ОШ
С5-21 16 180 0,25...2 31 Специаль-
ный
СМ-1800 8 500 1...64 78 И41
12
УЧПУ при одних и тех же аппаратных средствах до тех пор, пока
не будут достигнуты пределы, определяемые объемом хранимой
информации.
Аппаратные средства УЧПУ класса CNC включают одну или
несколько микроЭВМ, запоминающие устройства (ЗУ) различного
назначения и интерфейсное оборудование, обеспечивающее связь
микроЭВМ как с устройствами ввода-вывода, так и с механизмами
Рис. 1.3. Структурная схема микроЭВМ «Электроника 60»
станка. Как правило, в таких УЧПУ используются универсальные
микроЭВМ общего назначения (табл. 1.1).
Значительных различий в разрядности, быстродействии и емко-
сти памяти у представленных микроЭВМ нет. Структурная схема
микроЭВМ «Электроника 60» (рис. 1.3) принята в качестве базовой
для большинства известных УЧПУ, разработанных в последнее
время. Она имеет модульный принцип построения, т. е. все функ-
циональные блоки ЭВМ выполнены в виде конструктивно закончен-
ных устройств (модулей),‘связь между которыми осуществляется
через единый канал обмена информацией (канал ЭВМ), называ-
емый «общая шина». Все устройства, подключенные к каналу, оди-
наково доступны для центрального процессора М2.
Передача данных от различных устройств осуществляется с раз-
делением во времени. Обмен информацией может быть организован
тремя способами. Первый способ состоит в том, что процессор об-
менивается информацией с периферийными устройствами по своей
программе (программный обмен). Второй способ заключается в
прерывании основной программы по требованию внешнего устрой-
ства, выполнении обмена информацией и возвращении к прерван-
ной программе (обмен программным прерыванием). Третий способ
состоит в приостановке работы процессора, выполнении обмена
13
данными с памятью под управлением внешнего устройства и про-
должении работы процессора (прямой доступ к памяти).
В настоящее время разработано большое число устройств со-
пряжения общей шины «Электроника 60» с периферийными блока-
ми, в том числе с дисплеем «Видеотон VT340», с пишущей машин-
кой «Консул-260».
Унификация систем команд и шинной организации связи с ин-
терфейсным оборудованием позволяет использовать в УЧПУ все бо-
лее совершенные микроЭВМ по мере освоения их производства без
изменения базового ПрО.
Хранение информации, меняющейся в процессе работы УЧПУ,
осуществляется оперативным запоминающим устройством (ОЗУ),
содержащим характеристики режущего инструмента, координаты
положения заготовки, которые чаще всего вводятся в УЧПУ опера-
тором вручную непосредственно с пульта оператора (ПО). ОЗУ
имеет объем памяти не менее 2 К байт и является энергонезависи-
мым, т. е. сохраняет информацию при отключенном питании.
По признаку энергонезависимости все ОЗУ условно разделены
на четыре группы: устройства без сохранения информации при от-
ключении питания; с возможностью сохранения информации в те-
чение 72 ч; с возможностью сохранения информации в течение
1000 ч; с неограниченным временем хранения информации.
ОЗУ для хранения УП имеет объем памяти 10...300 К байт, оно
должно быть энергонезависимым. Объем памяти ОЗУ для хране-
ния результатов операций, выполняемых при работе станков, со-
ставляет от 4 до 8 К байт.
Программное обеспечение для УЧПУ серийных станков, отлича-
ющееся относительной устойчивостью, хранится в постоянном ЗУ
(ПЗУ). Для хранения ПрО в УЧПУ многооперационных станков
целесообразно использовать перепрограммируемое ПЗУ (ППЗУ),
которое позволяет сочетать полную энергонезависимость и высо-
кую помехоустойчивость памяти с оперативностью внесения изме-
нений. Объем памяти для хранения ПрО в отечественных УЧПУ
составляет 20... 100 К байт.
Константы, характеризующие модель станка, заносятся в энер-
гонезависимое ОЗУ или ППЗУ.
Устройства ЧПУ класса CNC рассчитаны на ввод УП, а также
информации об инструментах и заготовках несколькими способа-
ми. Наиболее традиционным и распространенным программоноси-
телем для УП является перфолента, поэтому фотосчитывающее
устройство (ФСУ) для ввода программы с перфоленты и интер-
фейс ФСУ входят в состав практически всех современных УЧПУ.
Рассмотренные аппаратные средства характерны для большин-
ства управляющих ЭВМ. В УЧПУ наряду с указанными средствами
имеются и специальные устройства, обеспечивающие связь со стан-
ком. Интерфейс связи со станком служит для управления его элек-
трическими и автоматическими устройствами приема и обработки
информации от ДОС, формирования сигналов управления приво-
дами главного движения станка и приводами подач станка, а так-
14
же для приема диагностической информации о состоянии систем и
механизмов станка. Указанные устройства приводятся в действие
электромагнитами, электромагнитными муфтами, электродвигате-
лями, с помощью реле и пускателей, гидродвигателями с электро-
магнитными золотниками и т. п. Поэтому в области управления
а
Перфоратор
Перфоратор
Рис. 1 А. Структурные схемы однопроцессорного (а) и двухпроцессорного (б)
устройств ЧПУ
электрическими автоматическими устройствами станка задача
УЧПУ практически сводится к дискретному управлению разного
рода электромагнитными устройствами.
Рассмотренный набор аппаратных средств позволяет создавать
УЧПУ различных конфигураций с использованием одной или не-
скольких микроЭВМ (рис. 1.4).
15
Устройства ЧПУ класса CNC конструктивно могут быть выпол-
нены в виде автономных стоек (2С42, 2М42, 2Р32, 2Р22, 2С85) или
в блочно-модульном исполнении с выносным дисплейным блоком
(НЦ80-31, 2Р22). Ими оснащаются станки всех групп. Модифика-
ции УЧПУ отличаются в основном числом управляемых координат
и составом технологического программного математического обес-
печения.
1.4. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УЧПУ
Общие положения. В состав большинства отечественных и зару-
бежных устройств ЧПУ класса CNC (табл. 1.2, 1.3) входят микро-
ЭВМ общепромышленного назначения. Все устройства имеют боль-
шой объем памяти. Тенденция к обеспечению свободы программи-
рования проявляется в организации гибкого хранения ПрО, для
чего предусматривается значительная емкость памяти ОЗУ. Проб-
лема энергозависимости памяти решается либо выбором элемент-
ной базы, либо использованием автономного питания (аккумулято-
ры, батареи и т. д.). Для всех систем характерна ориентация на
многокоординатное управление и связь с объектом по большому чи-
слу двухпозиционных и аналоговых входов-выходов. Применяемые
микроЭВМ оперируют в основном 16-разрядными словами. Однако
в последнее время для устройств ЧПУ используются специализи-
рованные микроЭВМ повышенной разрядности (до 32 разрядов и
более), что позволяет использовать прямую адресацию, наиболее
удобную при программировании. Некоторые сравнительные харак-
теристики систем ЧПУ перспективных типов представлены в
табл. 1.4.
Ниже приводится более подробное описание отечественных
устройств ЧПУ, широко использующихся для управления металло-
режущими станками.
Устройство ЧПУ 2С42. Как и большинство устройств класса
CNC, устройство ЧПУ 2С42 имеет несколько модификаций, отли-
чающихся объемом станочного интерфейса, а также объемом и
организацией ЗУ для программного обеспечения и ОЗУ. Все УЧПУ
этого класса имеют общий набор субблоков, из которых комплек-
туются аппаратные средства для любой модели или модификации.
В устройстве 2С42 все субблоки, ФСУ, вентиляторы, пульт управ-
ления, дисплей и блоки питания размещаются в общем шкафу. При
необходимости пульт управления и дисплей могут быть установле-
ны непосредственно на станке.
Структура устройства ЧПУ мод. 2С42-65 соответствует схеме,
приведенной на рис. 1.5. Основные его аппаратные средства можно
представить в виде функционально законченных блоков, каждый
из которых присоединен к магистрали. Основным блоком является
одноплатная микроЭВМ «Электроника 60М», содержащая процес-
сор и ОЗУ с объемом памяти 16 К байт, построенное на элементах
динамической памяти.
Магистраль «Электроника 60М» используется для подключения
10
Табл. 1.2. Технические и функциональные параметры отечественных микропроцессорных контурно-позиционных систем ЧПУ
Модель Число управ- ляемых коор- динат/одно- временно Дискретность ввода, мм Максималь- ная скорость рабочих по- дач, мм/мин Максимальная скорость быст- рых перемеще- ний, м/мин Емкость па- мяти для ПрО, К байт Емкость па- мяти для УП, К байт Тип датчика обратной связи Число двух- позиционных входов-вы- ходов
2У22 2/2 * 0,01... 0,001 5000 10 16 1 ВТМ-1Г 96/64
2Р22 2/2 0,001 1200 4,8 32 8 ВТМ-1Г, BE-178 96/64
! «Электроника Н*Ц-31» 2/2 0,01... 0,005 2500 10 16 8 ВЕ-178, ВТМ-1Г 16/16
’ 2У32 3/3 0,001 6000 15 128 64 192/192
. 2С42 8/2 0,001 5000 15 192 56 128/128
. 2С85 8/5 0,001 5000 10 80 112 192/192
«Электроника ЦЦ80-31» 8/8 0,001 15 000 15 60 48 512/256
ИЦО-П 10/10 0,001 20 000 20 80 40...1000 200/200
— Табл. 1.3. Технические и функциональные параметры микропроцессорных контурно-позиционных систем ЧПУ зарубежных фирм
Фирма - изготовитель, страна Модель Число ко- ординат (одновре- менно) Дискретность ввода, мм Скорость рабо- чих подач, мм/мин Скорость быстрых переме- щений, м/мин Емкость памяти для УП, К байт Тип датчика обратной связи
Simens (ФРГ) Sinumerik ЗТ Sinumerik ЗМ 4(4) 4(3) 0,001 0,001 1... 15 000 (0,001...50 мм/об) 15 15 32 32 Фотоэлектрический импульсный То же
Sinumerik 8Т 8(3) 0,001...0,005 0,01... 15 000 15 64. ..256 »
Sinumerik 8М 12(5) 0,001 0,01... 15 000 15 64.. ..256 Сельсин-индуктосин •
Bosch (ФРГ) CNC micro 8 3,..6(3) 0,001 0,1...9999,9 12 124 Круговой линейный индуктосин
Fanuc (Япония) System 9А 3(3)... 15(4) 0,01...0,001 0,1...4000 12 32; 64; 128; 256; 512; 1024 Резольвер; индукто- син, фотоэлектричес- кий
System 6MB, System 6MF 3(2)... 5(2) 0,001 1...4000 12 32; 64; 128; 256; 512 То же
System 6TB 2(2)...3(2) 0,0005 1...4000 12 32; 64; 128 »
Allen-Bradley (США) CNC 820 3...5/3 0,001 8 000 15 32.. .64 Резольвер, индук- тосин
General Electric (США) Olivetti (Италия) 1050 MCCH 5(5) 0,001 0,01...9999,9 20 64 То же
Vector 4(3)...8(5) 0,001 0,01... 10 000 12 28; 44; 80 »
Philips (Голландия) NC-6660 4(2) 0,001 0,01... 12 000 32 4000... 16000 символов Импульсный круго- вой или линейный
ASSEA (Швеция) Nucon 400 4(3) 0,001 0,1...999,9 15 12; 96 Резольвер, индукто- син
Numerik (ГДР) CNC 600 5(3) 0,001 0,01...9999,9 20 8; 16; 32 Резольвер, линей- ный или круговой ин- дуктосин
Agiera (Швейцария) BM-5000 3. ..4(2) 0,001 До 10 000 10 16; 32; 64; 128; 256 Фотоимпульсный
Табл. 1.4. Сравнительные характеристики перспективных систем ЧПУ нового
поколения ЗС100, ЗС200
Параметры систем Системы ЧПУ 2С, 2Р, 2М Системы ЧПУ 3000, ЗС200
Количество УП в библиотеке Максимальный объем УП, К байт Общий объем библиотеки УП, К байт Количество подпрограмм Количество повторений Вложенность подпрограмм Число координат: 1...9 8...16 8...16 До 99 До 99 2 До 64 До 16 32...64 До 9999 До 9999 До 5
управляемых управляемых одновременно 2...8 До 5 До 12 До 12
Скорость быстрых перемещений, м/мин Тип ЭВМ Быстродействие, тыс. операций в секунду Оперативная память, К байт Оперативная энергонезависимая память, К байт Перепрограммируемая память, К байт 10 «Электроника 60» 200 8 16 64 До 20 «Электроника 60» (2 шт.) 500...700 16 40 104
Число каналов обмена дискрет- ными данными Число каналов ввода-вывода аналоговых сигналов: 64/32; 118/64; 192/96 512/512 модуль 64/64
входов выходов 8 16 16
Число каналов управления при- водами До 8 До 16
всех блоков УЧПУ и делает их доступными для обмена информа-
цией с процессором. При этом обеспечиваются три типа обмена
данными: программный, в режиме прерывания программы и в ре-
жиме прямого доступа к памяти (ПДП). Последний является са-
мым быстрым способом передачи данных между памятью и внеш-
ними блоками.
Процессор ЭВМ «Электроника 60М» управляет распределением
продолжительности использования магистрали различными блока-
ми и выполняет все необходимые арифметико-логические операции
по обработке информации. «Электроника 60М» и ее магистраль
обслуживают адресное поле, содержащее 32 К адресов (К=1024),
из них 28 К используются в качестве адресов ЗУ и векторов преры-
вания, а 4 К отводятся остальным блокам.
Интерфейс ввода-вывода УЧПУ мод. 2С42 содержит блоки пуль-
та, дисплея, ФСУ, связи с ЭВМ верхнего уровня, связи с перфора-
тором. Блок пульта включает панель с клавиатурой, разбитой на
три группы: клавиши латинского алфавита и знаков, входящих в
19
Рис. 1.5. Структурная схема УЧПУ 2С42
УП (%, /, :); клавиши цифр, знаков + , —; клавиши знаков, исполь-
зуемых при редактировании УП. Здесь же расположены клавиши
выбора режимов работы. К этому же блоку относятся панели кор-
ректоров подачи и частоты вращения шпинделя со своим субблоком.
Блок дисплея имеет электронно-лучевую трубку, на экране ко-
торой может высвечиваться 8 или 16 строк по 32 символа в каждой
в зависимости от их размера. Блок ФСУ обеспечивает соответству-
ющий режим управления (старт, стоп), позволяет вводить инфор-
мацию с перфоленты длиной до 150 м со скоростью 200±30 строк
в секунду. Блок связи с ЭВМ верхнего уровня выполнен в виде
одного интерфейсного субблока, схема которого определяется ти-
пом канала, связывающего УЧПУ с ЭВМ. Блок связи с перфорато-
ром также состоит из одного субблока и рассчитан на подключение
перфоратора мод. ПЛ-150.
Степень реализации приведенных характеристик УЧПУ в боль-
шой степени определяется программным обеспечением, поэтому они
характеризуют не столько конкретную модель, сколько версию за-
ложенного в него ПО.
Устройство ЧПУ 2С42 используется чаще всего для управления
многооперационными станками сверлильно-фрезерно-расточной
группы.
Устройство ЧПУ 2Р22. По виду обработки геометрической ин-
формации устройство числового программного управления на базе
микроЭВМ «Электроника 60М» является контурно-позиционным с
жестким заданием алгоритмов управления. По схемно-структурной
организации оно аналогично устройству 2С42 (см. рис. 1.5) и отно-
сится к комбинированным устройствам типа CNC. Выполнено в ви-
де отдельных функционально законченных блоков: приборного;
пульта управления; блока отображения символьной информации
(БОСИ) и кассетного накопителя на магнитной ленте (КНМЛ).
Основной функциональный и конструктивный узел — приборный
блок — имеет функционально-модульный принцип построения, т. е.
все его функциональные узлы выполнены в виде законченных
устройств (модулей), размещенных в стационарном шкафу. В со-
став блока входят основные модули: ЭВМ «Электроника 60М»,
ОЗУ, ПЗУ, блоки связи со станком и устройствами ввода-вывода.
ЭВМ в совокупности с ПрО реализует заданные алгоритмы
управления, включая обслуживание внешних устройств ввода-вы-
вода, вычисление траекторий и скоростей перемещений рабочих
органов станка, выдачу команд для выполнения стандартных и ти-
повых технологических циклов, решение задач редактирования
управляющих программ и т. д.
Оперативное запоминающее устройство предназначено для хра-
нения информации при работе станка и при отключении основных
источников питания, ПЗУ — для хранения программного обеспече-
ния. Блоки связи с устройствами ввода-вывода обеспечивают обмен
информацией с внешними устройствами: пультом управления,
БОСИ, КНМЛ, ФСУ, перфоратором, ЭВМ высшего ранга, ЭПМ
«Консул-260».
21
Блоки связи принимают входные сигналы от станка, вырабаты-
вают выходные сигналы, обеспечивают связь с ДОС, управление
приводами, связь с датчиками для адаптивного управления.
Пульт управления позволяет вести редактирование программ,
задавать режимы работы устройства, производить ручной ввод дан-
ных, вести диалог с устройством и т. д. С помощью универсальной
клавиатуры (латинский алфавит), а также ряда клавиш осущест-
вляется пуск программ, продолжение цикла позиционирования
и т. д.
Для отображения на электронно-лучевой трубке буквенно-циф-
ровой информации программы и ее редактирования предназначен
БОСИ. Объем высвечиваемой информации зависит от размеров
символов и составляет либо 512 знаков (16 строк по 32 символа),
либо 256 (8X32).
БОСИ и пульт управления устанавливаются чаще всего непо-
средственно на станке и связаны с приборным блоком соответству-
ющими кабелями.
Блок КНМЛ принимает информацию от приборного блока на
магнитную ленту и в случае необходимости вновь выдает ее в при-
борный блок.
Устройство ЧПУ 2Р22 наиболее широко используется для управ-
ления токарными станками (16К.20ФЗ, 16Б16ФЗ и др.).
Устройство ЧПУ 2С85. Основным узлом устройства ЧПУ 2С85’
на базе микроЭВМ «Электроника 60» является центральный про-
цессор П2 (рис. 1.6). Два модуля постоянного запоминающего
устройства (СПЗУ) хранят базовое программное обеспечение. Ем-
кость каждого модуля 16 К байт. Устройство В21 из комплекта
ЭВМ предназначено для управления перфоратором ПЛ-150. Шин-
ный согласователь (ШС) вместе с модулем обмена обеспечивает
связь процессора с периферийными устройствами. На его плате
располагается также ПЗУ с программой начального запуска про-
граммного обеспечения (запуск по включению питания). Управле-
ние ФСУ типа «Консул-337» и связь с пультом оператора (ПО)
обеспечиваются интерфейсом ПО. Распределитель (интерполятор)
за интервал интерполяции выдает на блок управления следящим
приводом определенное количество шагов, соответствующее полу-
ченному от процессора числу. При расчете траектории перемещения
рабочего органа станка часто выполняется арифметическая опера-
ция умножения. Выполнять эту операцию с помощью процессора
нецелесообразно, так как она требует значительных затрат време-
ни. Поэтому в составе УЧПУ появляется плата умножения, которая
выполняет операцию умножения чисел и освобождает процессор,
для других операций.
Базовое программное обеспечение, хранящееся в СПЗУ, явля-
ется универсальным для станков различных типов. Программное
обеспечение привязки к конкретной модели станка (конкретному
электрическому автоматическому устройству) хранится в двух пла-
тах ОЗУ с подпиткой. Кроме того, здесь хранится технологическая
информация (управляющие программы, коррекции, константы).
22
Р и с. 1.6. Структурная схема УЧПУ 2С85
Связь с устройствами станка осуществляется через два модуля
ввода-вывода. Каждый модуль выдает на станок и принимает от
него 64 дискретных сигнала.
Интерфейс резьбонарезания обеспечивает прием информации от
фотоимпульсного преобразователя резьбонарезания, а также в со-
ответствии с кодом, полученным от процессора, формирует управ-
ляющее напряжение (до 10 В) для привода главного движения.
Функционирование станка осуществляется путем отработки
Рис. 1.7. Структурная схема УЧПУ «Электроника НЦ-31»
микроЭВМ определенного набора алгоритмов. Причем, кроме тра-
диционных алгоритмов (линейной и круговой интерполяции, расче-
та эквидистанты, разгона — замедления и т. д.), в этот набор вклю-
чен алгоритм независимого управления рабочими органами станка.
Устройство ЧПУ «Электроника НЦ-31». Этим устройством обес-
печивается контурное управление с линейной и линейно-круговой
интерполяцией. Технологическое программное обеспечение зано-
сится в ОЗУ на этапе изготовления УЧПУ.
Ввод программы может выполняться двумя способами: с кла-
виатуры УЧПУ станка или с кассеты электронной памяти устрой-
ства подготовки управляющих программ. Объем оперативной и по-
стоянной памяти — 4 К байт и 8 К байт соответственно. УЧПУ
«Электроника НЦ-31» имеет модульную структуру и состоит из
восьми главных блоков (рис. 1.7). Вычислительную часть устрой-
ства наряду с процессорами П1, П2 образует ОЗУ, адаптер маги-
страли и таймер (ATM). Остальные блоки — ПО, контроллеры
электроавтоматики (КЭ), импульсных преобразователей (КИП) и
привода (КП) — реализуют связь со станком. В состав УЧПУ вхо-
дит также блок кассеты внешней памяти (КВП), подключаемый
через разъем.
24
Все функциональные блоки структурной схемы УЧПУ взаимо-
действуют между собой посредством магистрали типа НЦ, постро-
енной по принципу «общая шина». Из всех модулей, подключенных
к магистрали, только два могут взаимодействовать между собой,
причем в двух режимах — передачи управления магистралью или
обмена информацией.
Модули, подключенные к общей шине УЧПУ, делятся на веду-
щие (П1, П2, ATM, КЭ, КИП, ПО) и ведомые (ОЗУ-1, ОЗУ-2, КП).
Ведущие в процессе работы обмениваются информацией с ведомы-
ми модулями, участвующими в обмене только после адресного вы-
зова, поступившего от ведущего модуля. Обмен информацией меж-
ду модулями осуществляется 16-разрядными словами. Объем адрес-
ного пространства, предназначенного для обмена, составляет 64 К
слов.
Кроме основной магистрали (МНЦ), в структуре УЧПУ преду-
смотрен дополнительный канал, связывающий отдельные блоки-
модули (ATM, КЭ, КИП, КП, ПО). За счет этого увеличивается
функциональная гибкость устройства в целом и сокращается аппа-
ратная часть связанных с ним модулей.
Процессоры П1, П2 на основе БИС совместно выполняют про-
грамму работы УЧПУ, представляющую последовательность ко-
манд, хранящихся в памяти устройства. Информация, хранящаяся
в ОЗУ, может изменяться при выполнении программы. Каждый
процессор имеет в своем составе ПЗУ (8 К байт), в котором хра-
нится неизменяемая часть программы. Информация, содержащаяся
в ОЗУ, доступна любому процессору (Ш, П2) и может представ-
лять либо переменную часть программы, либо изменяемые в про-
цессе обработки параметры.
Модуль ATM выполняет функции связи дополнительного (ра-
диального) канала с магистралью и одновременно реализует функ-
цию временного счетчика — таймера. Команда на отработку вре-
менного интервала (Д/=0,1 мс) может поступать в ATM от любого
процессора Ш, П2. После отработки заданного интервала времени
ATM прерывает работу процессоров.
Модуль К обеспечивает необходимое преобразование сигналов
УЧПУ, а также сигнализирует процессору Ш об изменении со-
стояния электрических автоматических устройств станка, после
чего происходит прерывание работы процессора. Устройство по-
зволяет осуществить адресный запрет прерывания работы Ш по
любому из сигналов. Связь блока КЭ со станком обеспечивается
16 выходными линиями, позволяющими производить включение
или выключение элементов электрических автоматических
устройств. Управляемый станок соединяется с модулем КЭ 16
входными линиями, определяющими состояние таких сигнализато-
ров, как концевые выключатели, тепловые реле, аварийные выклю-
чатели и т. д.
Модуль КИП выполняет две основные функции: преобразует
сигналы между УЧПУ и фотоэлектрическими импульсными преоб-
разователями угловых или линейных перемещений, а также преоб-
25
разует унитарный код импульсного преобразователя в двоичный
16-разрядный код.
Управление рабочей подачей режущего инструмента по соот-
ветствующим координатам и преобразование двоичного кода ско-
рости подачи в пропорциональный этому коду аналоговый сигнал
осуществляется модулем КП. В его состав входят два 12-разряд-
ных регистра (по одному на координату), каждый из которых имеет
фиксированный адрес в магистрали. Процессоры могут записывать
300с'1 Б'’0* г
Рис. 1.8. Структурная схема УЧПУ «Электроника НЦ80-31»
в регистры необходимые коды скорости. Нулевой код соответствует
отсутствию движения по координате.
Посредством пульта обеспечивается взаимодействие оператора
с УЧПУ. На панели пульта располагаются элементы индикации
скорости подачи, номера вводимого и выводимого кадра УП и т. д.
Модуль ОЗУ-ВП (внешней памяти) представляет кассету внеш-
ней электронной памяти, способствует расширению оперативной па-
мяти УЧПУ от 16 до 32 К байт и обеспечивает ввод в УЧПУ или вы-
вод из него отлаженной УП в целях дальнейшего ее тиражирова-
ния. При отключении внешнего электропитания информация в кас-
сете сохраняется в течение 100 ч за счет автономного источника
питания.
Устройство УЧПУ «Электроника НЦ-31» благодаря использо-
ванию БИС памяти отличается компактностью и чаще всего уста-
навливается непосредственно на станке. Наиболее широко исполь-
зуется для управления станками токарной группы со следящими
приводами подач.
Устройство УЧПУ «Электроника НЦ80-31». Данное устройство
является одним из наиболее современных отечественных УЧПУ ти-
па CNC. Его аппаратная часть, как и большинство устройств данно-
26
го класса, имеет блочно-модульный принцип построения. В зависи-
мости от типа станка и сложности задач управления в состав УЧПУ
могут входить два или три блока с переменным набором плат
(рис. 1.8).
Важнейшим блоком УЧПУ является микроЭВМ «Электроника
НМС 12401.1». Этот блок, содержащий дисплей, имеет одинаковую
аппаратную часть для всех модификаций данного УЧПУ. Объем
основной памяти микроЭВМ составляет 56 К байт, а внутренней па-
мяти на цифровых магнитных доменах (ЦМД) — 32 К байт. Внеш-
няя память устройства выполнена также на ЦМД емкостью 32 К
байт и размещается в съемной кассете, которая позволяет подго-
тавливать УП вне станка. Кроме того, ввод УП может быть осуще-
ствлен с фотосчитывающего устройства или ЭВМ высшего уровня.
Второй блок устройства предназначен для связи с электрически-
ми автоматическими устройствами станка, управления приводами и
хранения технологических команд. Его связь с первым блоком осу-
ществляется с помощью специального телеграфного канала, обеспе-
чивающего скорость передачи информации 19 200 с-1. Внешние пе-
риферийные устройства и электроавтоматика станка обмениваются
информацией со вторым блоком УЧПУ со скоростью 300 000 с-1.
Вычислитель микроЭВМ содержит арифметико-логический блок
(АЛБ), ПЗУ, ОЗУ, интерфейс радиальный последовательный
(ИРПС), блок синхронизации (БС) и блок радиальных прерыва-
ний (БРП). АЛБ устройства выполнен на одной сверхбольшой ин-
тегральной микросхеме (СБИС) типа К1801ВЕ1.
Интерфейс радиальной последовательности (ИРПС) включает
БИС телеграфного канала приема и передачи последовательной ин-
формации, общую систему управления и общий регистр состояния.
Блок синхронизаций осуществляет формирование синхронизиру-
ющих сигналов (частота от 500 Гц до 8 МГц). Блок радиальных
прерываний предназначен для прерывания работы АЛБ.
Устройство связи с электрическими автоматическими устройст-
вами служит для приема сигналов о состоянии электрооборудова-
ния и выдачи ему сигналов управления, имеет 32 выходных и 64
входных линии управления. Устройство связи с приводами и элек-
троизмерительными преобразователями (ЭП) включает 4 канала
связи с приводами и 5 каналов связи с фотоимпульсными датчика-
ми. Информация от аналоговых датчиков поступает в блок анало-
гоцифровых измерительных преобразователей (АЦП).
Структура устройства ЧПУ «Электроника НЦ80-31» позволяет
наращивать математическое обеспечение, например при создании
подпрограмм типовых технологических процессов. Для этого раз-
работан специальный язык высокого уровня ПЛ-ЧПУ. Для пользо-
вания им технолог-программист должен владеть основными вопро-
сами программирования микроЭВМ.
Используется устройство чаще всего для управления многоопе-
рационными станками сверлильно-фрезерно-расточной группы.
Глава 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ
И КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТАНКОВ С ЧПУ
2.1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
СТАНКОВ С ЧПУ
Из основных характеристик станков с ЧПУ в первую очередь не-
обходимо выделить геометрические и рабочие параметры, которые
определяют технологические возможности станков.
Геометрические параметры станков характеризуют рабочее про-
странство, в котором инструмент оказывает технологическое воздей-
ствие на обрабатываемую деталь. Рабочее пространство станков,
предназначенных для обработки тел вращения, определяется их
наибольшим радиусом и расстоянием между центрами, а станков
для обработки призматических деталей — максимальными переме-
щениями инструмента или детали вдоль соответствующих коор-
динат.
Рабочие параметры станков характеризуют скорости движений
их рабочих органов и мощность, реализуемую в процессе резания.
Разнообразие технологических операций, выполняемых на одном
станке с ЧПУ, требует широких диапазонов скоростей резания и
рабочих подач.
Качество станков с ЧПУ оценивается такими показателями, как
производительность, точность, жесткость, виброустойчивость, теп-
лостойкость, и рядом экономических показателей (стоимость, ме-
таллоемкость, энергоемкость и т. д.).
Производительность станков с ЧПУ определяется чи-
слом деталей, обработанных в единицу времени. Производитель-
ность может быть подсчитана как средняя штучная:
п______!_ ____________!__________
шт - t0 (m/n) ta + t3 + tp + tn + tK ’
где t0 — среднее штучное время; ta — несовмещенное подготовитель-
но-заключительное время на партию деталей; п — общее число
деталей, обрабатываемых за год; т — число партий деталей за год;
ta — продолжительность смены заготовки; tp — суммарное основ-
ное время, затрачиваемое на обработку деталей; /и — суммарное
несовмещенное время на смену инструмента; tK — суммарное вре-
мя на контрольные операции.
Точность станка определяется точностью исполнительных
движений его рабочих органов и их относительным расположением
в процессе обработки. Суммарная погрешность обработки на стан-
ках с ЧПУ формируется в результате проявления множества взаи-
мосвязанных ошибок (рис. 2.1). Важнейшими составляющими об-
щей погрешности станка обычно являются ошибки подач: ошибки
^28
позиционирования, геометрические погрешности и упругие переме-
щения несущей системы (70...90 % общей погрешности обработки).
Для станков с ЧПУ особую роль играет точность позициониро-
вания рабочих органов, которая характеризуется ошибкой выхода
в заданную координату. При одновременном появлении системати-
Рис. 2.1. Суммарная погрешность обработки на станке с
ЧПУ и ее составляющие
ческих и случайных погрешностей точность позиционирования мож-
но определять следующими частными показателями:
зоной рассеяния случайных ошибок положения подвижного узла
при его подходе к нужной координатной точке в заданном направ-
лении (стабильность позиционирования);
систематической составляющей перемещения подвижного узла
из одной точки в другую при движении в заданном направлении
(ошибка перемещения);
разновидностью систематической ошибки положения рабочего
органа при подводе его к заданной точке с разных сторон (зона
нечувствительности);
систематическим изменением положения подвижного узла в за-
данный период времени (погрешность размерной настройки).
Точность позиционирования — важнейшая характеристика стан-
ка с ЧПУ, которая определяется часто экспериментально и вклю-
чается в его паспорт.
Надежность станков с ЧПУ имеет особое значение. Эксплу-
атационная надежность, связанная с отказами различного харак-
29
тера, влияет на производительность станка и экономическую эф-
фективность процесса обработки.
Вероятность отказов электрооборудования станков с ЧПУ рас-
пределяется по показательному закону Р (t) = е~и, где t — продол-
жительность периода безотказной работы, X — интенсивность отка-
зов (плотность вероятности возникновения отказов).
Отказы механических элементов станка имеют различный ха-
рактер, однако чаще всего для их описания используют трехпара-
_____________________________________________L (t_г)^
метрическое распределение Вейбулла: P(t) = е а , где а, Ь,
r(r = kc), с — постоянные параметры распределения. Иногда в це-
лях упрощения расчетов принимают двухпараметрическое распреде-
ление Вейбулла, при котором г = k = 0.
Для оценки влияния надежности на производительность станка
или станочной системы иногда вводят коэффициент технического
использования
1
По= ------п---.
и- 24
«=1
где п — число независимых элементов станка, подверженных отка-
зам; Хг- — интенсивность отказов i-ro элемента; — среднее время
на устранение отказа этого элемента.
Эффективным средством повышения надежности станков явля-
ется диагностика их отказов, при которой осуществляют направлен-
ный сбор текущей информации о состоянии станка и его важней-
ших узлов и элементов.
На основе этой информации и разработанной ранее функцио-
нальной модели станка или станочной системы производится поиск,
диагностирование и устранение неисправностей.
Жесткость станка является важнейшим критерием оценки
качества его конструкции. При этом особое значение имеет стоха-
стический характер жесткости элементов станка в зависимости от
разброса их геометрических параметров из-за погрешностей изго-
товления и непостоянства физико-механических характеристик
материала.
Динамические характеристики станка оказывают
влияние как на точность, так и на производительность обработки,
являясь часто основным ограничением для дальнейшего повышения
режимов резания. К главным источникам периодических возмуще-
ний в станках относятся погрешности установки и неуравновешен-
ность вращающихся элементов, механизмов привода, а при некото-
рых видах обработки многолезвийным инструментом — периодиче-
ское изменение процесса резания и возникающих при этом сил
резания. Периодические возмущения действуют на упругую систе-
му станка во время переходных процессов — разгона, торможения,
врезания режущего инструмента. Для оценки динамических качеств
несущей системы используются амплитудно-частотные и амплитуд-
30
но-фазовые частотные характеристики (АФЧХ), которые приблизи-
тельно могут быть оценены расчетным методом.
Теплостойкость станка существенно влияет на точность
обработки, на его способность сохранять первоначальную настрой-
ку. Абсолютные значения температурных деформаций в интенсивно
работающих станках достигают нескольких сотых, а в некоторых
случаях и десятых долей миллиметра. Нестационарный характер
тепловых деформаций в значительной мере затрудняет их анализ и
расчет на стадии проектирования станков.
Основными источниками тепловыделения в станках являются
двигатели, подвижные соединения и процесс резания. Точный учет
тепловых деформаций возможен на основе использования методов
физического или математического моделирования методом конеч-
ных элементов.
Универсальность станков определяется их технологиче-
скими возможностями и затратами на переход от обработки дета-
лей одного вида к деталям другого вида. Для каждого вида обору-
дования существуют оптимальные условия эксплуатации, связанные
с масштабом производства. В зависимости от соотношения затрат
на переналадку оборудования и затрат, связанных с изготовлением
«лишних» деталей, назначается оптимальный размер партии дета-
лей для каждого конкретного оборудования.
2.2. ТОКАРНЫЕ СТАНКИ С ЧПУ
Общие сведения. Токарные станки с ЧПУ, составляющие самую
значительную группу в парке станков с программным управлением,
предназначены для наружной и внутренней обработки сложных де-
талей типа тел вращения. По виду выполняемых работ они подра-
зделяются на прутковые, центровые, патронные, патронно-центро-
вые, карусельные.
Центровые станки служат для обработки заготовок типа валов
со сложными прямолинейными и криволинейными поверхностями.
Патронные станки предназначены для обточки, сверления, раз-
верт/ывания, зенкерования, цекования, нарезания резьбы метчика-
ми и резцами в деталях типа фланцев, зубчатых колес, крышек,
шкивоц^ит. д. к станкам этого типа относятся токарные патронные
полуавтоматы мод. 1П756ДФЗ, КТ141, 1А734ФЗ с горизонтальным
и вертикальным расположением шпинделей.
На патронно-центровых станках выполняется наружная и вну-
тренняя обработка сложных заготовок типа тел вращения. Они
обладают технологическими возможностями токарных центровых и
патронных станков. В промышленности наиболее распространены
станки мод. 16К20ФЗ, 16Б16ФЗ, 16К20Т1, 16Б16Т1, 16КЗОФЗ.
Карусельные станки применяются для обработки деталей типа
тел вращения, диаметр которых значительно превосходит их длину.
В нашей стране выпускаются токарные карусельные станки с ЧПУ
мод. 1512ФЗ, 1А512МФЗ, 1А516МФЗ (одностоечные) и 1А525МФЗ,
1А532ЛМФЗ (двухстоечные).
31
Табл. 2.1. Технические характеристики прутковых и патронных токарных станков с ЧПУ
Характеристика Прутковые Патронные
ЛА155ФЗ 1325Ф30** 1В340Ф30** КТ141 1А734ДФЗ 1П756ДФЗ 1П426ФЗ*
Наибольший диаметр обрабаты- 16 25 40 200 560 630 500
ваемого изделия, мм / Наибольшая длина обрабатывав- 140 80 120 100 200 320 500
мого изделия, мм Частота вращения шпинделя, 150...5700 90...4000 45...2000 56...2500 14...1000 8...1600 25...1125
МИН”"1 Скорость рабочей подачи, мм/мин: продольной 5...240 2...2500 1...2500 1...5000 1...1250 1...2000 5...1200
поперечной 1...1250 1...2500 1...5000 1... 1250 1...2000 2,5...600
Скорость ускоренной подачи суп- порта, мм/мин: продольной 1920 10 000 10 000 10000 9600 10000 9600
поперечной 960 5000 5000 5000 4800 10000 4800
Дискретность отсчета перемеще- ний по координатам, мм: продольных 0,002 0,01 0,01 0,002 0,01 0,002 0,01
поперечных 0,001 0,005 0,005 0,001 0,005 0,002 0,005
Мощность двигателя главного 4,3 6 6 15 37 22 18,5
движения, кВт Количество суппортов 1 2 2 1 2 — 1
Количество инструментов, уста- навливаемых в револьверной го- ловке Система ЧПУ Габариты станка, мм 6 8 8 12 4X2 — 6
Н22-1 2200X800X «Электрони- ка НЦ-31» 2545 Х1496 X 2840 Х1770 X 2У22 2350X2440X 2С85 4200Х 4085Х 3000х2000X 2У22 3200Х1550Х
Х1600 Х1750 X 1670 X 1750 Х3750 Х2600 Х2200
Масса станка, кг 1100 2560 2500 4600 10 800 8000 6900
♦ Станки могут оснащаться оперативной системой ЧПУ на базе «Электроника НЦ-31».
♦♦ Станки могут изготовляться также для обработки деталей в патроне.
2 Зак. 1470
Табл. 2.2. Технические характеристики патронно-центровых токарных станков с ЧПУ
Характеристика | 16Б16ФЗ* | 16К20ФЗС5* | 16К30Ф30» | 1740РФЗ
Наибольший диаметр (мм) изделия, обрабатываемого:
над станиной над суппортом 320 160 400 220 630 320 630 400
Наибольшая длина обрабатываемого изделия, мм Частота вращения шпинделя, мин-1 Скорость рабочей подачи суппорта, мм/мин: 710 45...1800 1000 12,5...2000 1400 6,3...1250 До 2000 16... 1600
продольной • поперечной 1...1200 1...600 3...1200 1,5...600 1...1200 1...600 0,01... 10 000 0,01... 10 000
Скорость ускоренной подачи суппор- та, мм/мин:
продольной поперечной 4800 2400 4800 2400 4800 2400 10000 10 000
Дискретность отсчета перемещений по координатам, мм:
продольных поперечных 0,010 0,005 0,010 0,005 0,010 0,005 0,001 0,001
Мощность двигателя главного дви- жения, кВт Количество инструментов в револь- верной головке Шаг нарезаемой резьбы, мм Система ЧПУ Г а бариты станка, мм Масса станка, кг 3,8; 6,2 6 0,2...10 Н22-1М, 2У22 3285x3140x1860 2 250 10 6 Н22-1М, 2У22, 2Р22 3360x1710x1750 4 000 22 4...8 0,2...10 Н22-1М, 2Р22 5500 X 2530X 2150 7 000 37 0,01...40,95 2У32 4930 x 2310x 3050 11600
♦ В случае оснащения станков оперативной системой ЧПУ типа «Электроника НЦ-31» их обозначения — соответственно
й 16Б16Т1, 16К20Т1, 16К30Ф30.
Табл. 2.3. Технические характеристики токарно-карусельных станков с ЧПУ
Характеристики | 1А512ФЗ | 1А516ФЗ 1А525МФЗ
Наибольший диаметр обрабатываемого 1450 1800 2500
изделия, мм
Наибольшая высота обрабатываемого 1000 1000 1600
изделия, мм
Наибольшая масса обрабатываемого из- 6300 10 000 20000
делия, кг
Диаметр планшайбы, мм 1120 1400 2240
Частота вращения планшайбы (бессту- 1...335 0,9...280 0,3...127
пенчатое регулирование), мин —1
Количество резцедержателей в инстру- 10 10 10
ментальном магазине
Скорость горизонтальной и вертикаль- 0,1...1000 0,1...1000 0,1...1000
ной подач суппорта, мм/мин Наибольшее перемещение суппорта, мм:
горизонтальное 1315 1315 1585
вертикальное 800 800 1100
Скорость ускоренной подачи суппорта, 5000 5000 5000
мм/мин
Наибольшее перемещение поперечи- 820 820 1440
ны, мм Дискретность отсчета по координа-
0,001 0,001 0,001
там, мм Количество управляемых координат
4(2) 4(2) 4(2)
(одновременно)
Мощность двигателя главного движе- 55 55 55
ния (постоянного тока), кВт
Габариты станка, мм 5050х 3950 х 5200х3950х 6540х6090х
Х4790 Х4790 Х5300
Масса станка, кг Устройство ЧПУ 26 000 27 000 «Размер 4» 47 000
Вид интерполяции Код Линейная Круговая ИСО-7 бит Винтовая
Программоноситель Наибольший радиус интерполяции, мм Наибольшее задаваемое перемещение в Восьмидорожечная перфолента 9999,999 +9999,999
кадре, мм
Токарные станки с ЧПУ предназначены для обработки деталей
диаметром от 250 до 5000 мм. Технические характеристики неко-
торых токарных станков с ЧПУ приведены в табл. 2.1—2.3.
Патронный токарный вертикальный полуавтомат с ЧПУ мод.
1А734ФЗ. Полуавтомат мод. 1А734ФЗ предназначен для чистовой
и черновой патронной токарной обработки деталей типа дисков,
фланцев, шестерен, маховиков, стаканов и других, имеющих на-
ружные и внутренние поверхности с прямоугольными и криволиней-
ными образующими. Класс точности станка — П по ГОСТ. 8—82.
Вертикальная компоновка полуавтомата способствует значитель-
ному повышению его эксплуатационных и технологических возмож-
ностей, быстрой переналадке для всего диапазона обрабатываемых
изделий. Станок может легко встраиваться в автоматические и по-
точные линии.
34
Оснащение станка двумя суппортами с четырехпозиционными
револьверными головками, выполняющими продольные и попереч-
ные программируемые перемещения, позволяет вести обработку де-
талей одновременно несколькими инструментами. Удаление струж-
ки осуществляется двумя шнековыми транспортерами.
Техническая характеристика станка: наибольший диаметр изделия, обраба-
тываемого над суппортом, 320 мм; наибольшая высота обрабатываемой заготовки
200 мм; число инструментов, устанавливаемых в револьверных головках,— 8; ча-
стота вращения шпинделя (бесступенчатое регулирование) 14...1000 мин-1; наи-
большее вертикальное перемещение суппорта 500 мм, горизонтальное — 240 мм;
скорость быстрого перемещения суппорта вертикального 9,6 М/мин, горизонталь-
ного — 4,8 м/мин; скорость рабочих подач суппортов (бесступенчатое регулирова-
ние) 1...1250 мм/мин; дискретность задания перемещения суппорта вертикального
0,01 мм, горизонтального — 0,005 мм; габаритные размеры станка 4020 X 4085X
Х3750 мм.
Полуавтомат комплектуется УЧПУ типа 2С85 со свободно про-
граммируемой структурной организацией (см. § 1.4). Контурное
устройство с линейно-круговой интерполяцией обеспечивает неза-
висимое управление перемещением суппортов по четырем коорди-
натам. По программе производится перемещение двух суппортов по
двум взаимно перпендикулярным осям (X, У и U, №), автоматиче-
ское изменение режимов резания, смена инструмента и т. д.
Программоносителем является восьмидорожечная перфолента.
Полуавтомат работает в следующих режимах: автоматическом от
программы, автоматическом по предварительному набору и нала-
дочном.
Базовыми элементами станка являются основание и закреплен-
ные на нем две стойки (рис. 2.2, а), по направляющим которых пе-
ремещаются два суппорта, имеющие программируемые взаимно
перпендикулярные перемещения по осям X, У и U, W. Заготовка
зажимается в патроне А и получает главное вращательное движе-
ние. На суппортах установлены вращающиеся револьверные голов-
ки Б, в которых может быть закреплено по четыре инструмента.
Главное вращательное движение осуществляется (рис. 2.2, б)
от электродвигателя М постоянного тока мощностью 37 кВт с номи-
нальной частотой вращения вала п= 1000 мин-1. Шпиндель IV стан-
ка получает вращение через клиноременную передачу, конические
колеса и передвижной блок Бь переключаемый гидроцилиндром Ц[.
Двухзонное регулирование частоты вращения вала электродвига-
теля по отношению к номинальной с диапазоном 1 : 10 (1000...
100 мин-1) и с диапазоном 2,5 : 1 (1000...2500 мин-1) и переключе-
ние блока Б; позволяют получить бесступенчатое автоматическое
регулирование частот вращения шпинделя в диапазоне 14...
1000 мин-1. На шпинделе жестко установлено зубчатое колесо (z=
= 120), передающее вращение круговому фотоимпульсному преоб-
разователю Пр, который обеспечивает заданное соотношение меж-
ду подачей режущего инструмента и частотой вращения шпинделя
при нарезании резьбы. Преобразователь служит также для контро-
ля частоты вращения шпинделя.
2*
35
Для обеспечения беззазорного зацепления зубчатых колес (z=
= 120), связывающих шпиндель IV и преобразователь Пр, подшип-
ники вала IX размещаются в эксцентричной втулке, которая, вра-
щаясь в корпусе, устраняет зазор в зубчатом зацеплении.
Движение подачи осуществляется от высокомоментных электро-
двигателей Мг — оснащенных тормозом и преобразователем
перемещений. Приводы вертикальных подач по осям U и W, кроме
Рис. 2.2. Компоновка (а) и кинематическая схема (б) вертикального токар-
ного полуавтомата с ЧПУ мод. 1А734ФЗ
электродвигателей, имеют специальные жесткие муфты и передачи
винт — гайка качения (шаг Р= 10 мм).
Горизонтальное перемещение суппортов по осям X и U осуще-
ствляется от электродвигателей М2 и Л43 через беззазорные редук-
торы с зубчатым зацеплением (z=85—170). Для выбора зазора ко-
лесо с z=85 выполняется разрезным, и одна его часть может пово-
рачиваться относительно другой с помощью эксцентрика.
Контроль точности позиционирования суппортов в исходном по-
ложении производится с помощью бесконтактных концевых пере-
ключателей и преобразователей (резольверов) пути в приводе
подач.
Натяг в передачах винт—гайка качения регулируется относи-
тельным поворотом гаек, имеющих венцы с различным числом зу-
бьев (как правило, z и z+1).
Револьверная головка, предназначенная для закрепления ин-
струментальных державок со стандартной базирующей призмой
«ласточкин хвост»,— самодействующая, все ее движения обеспечи-
зс>
ваются гидросистемой станка. Головка фиксируется полумуфтами
с круговым зубом. Поиск нужной ее позиции осуществляется по
кратчайшей траектории, для чего предусматривается поворот го-
ловки в обе стороны.
При вертикальной компоновке станка стружка удаляется двумя
шнековыми транспортерами, получающими вращение от двигате-
лей со встроенными редукторами.
Токарный патронно-центровой станок с ЧПУ мод. 16К20ФЗ.
Токарный станок мод. 16К20ФЗ предназначен для обработки в замк-
нутом полуавтоматическом цикле деталей типа тел вращения со
ступенчатым профилем, включая нарезание резьбы [35]. Устройство
ЧПУ типа 2Р22 работает с вводом программы с клавиатуры, маг-
нитной кассеты или при подключении внешнего фотосчитывающего
устройства с перфоленты. Программа обработки высвечивается на
буквенно-цифровом экране блока отражения символьной инфор-
мации.
Станок целесообразно применять в мелкосерийном и серийном
производствах. Класс точности станка — П по ГОСТ 8—82.
Техническая характеристика станка: наибольший диаметр детали, обрабаты-
ваемой над направляющими станины, 500 мм, над суппортом — 220 мм; наиболь-
ший диаметр обрабатываемого прутка 55 мм; число инструментов 6; наибольшая
длина обработки 905 мм; частота вращения шпинделя (регулирование бесступен-
чатое) 22.4...2240 мин-1; механическое переключение трех диапазонов частот вра-
щения шпинделя (мин-1): 22,4...355 (I), 63...900 (II), 160...2240 (III); пределы
программируемых подач (мм/об): продольных — 0,01...40, поперечных — 0,005...
20; скорость быстрых продольных перемещений 7500 мм/мин, поперечных —
5000 мм/мин; дискретность продольных перемещений 0,01 мм, поперечных —
0,005 мм; шаг нарезаемых резьб 0,01...40,05 мм; габаритные размеры станка
3250X1700X2145 мм; масса станка без отдельно стоящего блока УЧПУ 3800 кг.
Вращательное движение на шпиндель V станка (рис. 2.3) пере-
дается от частотно-регулируемого асинхронного электродвигателя
Mi (тип 4АБ2П132М4-1М1009, W=ll кВт, n= 1500...4500 мин-1) че-
рез поликлиновую ременную передачу со шкивами z/i=105 мм и
of2=264 мм на шпиндельную бабку, имеющую три диапазона пере-
даточного отношения 1,25 ; 1; 1 : 2; 1 : 5,5. Переключение частот вра-
щения шпинделя V производится перемещением (вручную) блока
Б\ при последовательном его зацеплении с зубчатыми колесами 5
(z=60), 6 (z=30) и 9 (z=30). Этим обеспечиваются три диапазо-
на частот вращения шпинделя: 2240... 160 мин-1, 900...63, 365...
22,4 мин-1. Бесступенчатое изменение частоты вращения в каждом
диапазоне осуществляется регулируемым электродвигателем.
Уравнение кинематического баланса для минимальной частоты
вращения шпинделя (мин-1)
1500-105/264 • 48/48 • 45/45 - 24/66 • 30/60=22,4.
Значения мощности и крутящих моментов на шпинделе при раз-
личных частотах вращения представлены на рис. 2.4.
Смазывание узлов в шпиндельной бабке осуществляется центра-
лизованно от специальной станции, установленной на основании
станка. Шпиндель станка смонтирован в конических двух- и одно-
рядном подшипниках 4-го класса точности. Подшипники регулиру-
ются на заводе-изготовителе станка и не требуют регулировки в
процессе эксплуатации.
Для обеспечения возможности резьбонарезания в шпиндельной
бабке устанавливается датчик ВТМ-1Г, движение на который пе-
редается через беззазорное зубчатое зацепление 13—14 (см. рис.
2.3). Продольное перемещение суппорта и поперечная подача сала-
зок осуществляются от шариковой подачи винт — гайка качения,
Рис. 2.3. Кинематическая схема патронно-центрового станка с ЧПУ мод. 16К20ФЗ
редуктора (передаточное отношение 1 : 1) и двигателей постоянно-
го тока. Оба привода подач замкнутые, оснащенные датчиками об-
ратной связи ВТМ-1Г, которые соединены через муфту с винтом.
Конструкцией приводов предусматривается выбор зазоров в зубча-
том зацеплении редукторов.
Шестипозиционная револьверная головка с горизонтальной осью
вращения установлена на суппорте. Смена позиций производится
от электромеханического привода с двигателем М4. В головке мож-
но установить шесть резцов-вставок и три инструментальных бло-
ка, которые настраиваются на размер вне станка с использованием
специальных оптических приспособлений.
Задняя бабка имеет жесткую конструкцию. Перемещение пино-
ли осуществляется с помощью электромеханической головки через
винт с шагом Р=5 мм. Постоянство усилия зажима заготовки обес-
печивается тарельчатыми пружинами.
Для облегчения перемещения задней бабки по станине станка
и уменьшения изнашивания направляющих создается воздушная
подушка путем подачи воздуха между направляющими станины и
ан
задней бабки от пневмооборудования, подключенного к цеховой се-
ти сжатого воздуха.
Станок может оснащаться промышленным роботом для автома-
тической загрузки обрабатываемых деталей.
Токарный обрабатывающий центр мод. 1П420ПФ40. В механи-
ческой обработке заготовки типа тел вращения составляют пример-
но половину всей номенклатуры обрабатываемых деталей [46], а
доля трудозатрат — до 40...55 %. После токарной обработки только
Характеристики злектрадвиго - геля Шпиндельная Задка Рабочие характеристики шпинделя в зонах частот вращения, мин4
2240... 160 900...63 355. .22,4
Мэ, Нм кВт мин 1 пШ, мин' Ни/, кВт Мщ Нм ПШ, мин1 Huh кВт Мш Нм Лш, мин* Нш, кВт Мщ, Нм
28 11 450о\ L £ Л Ш Д£ Г
35 355б\
45 2800
56 2240 __—* \.22Ь0 56
69 1800 \18OO 11 69
81 1400 1 1400 81
85 1120 1120 96
900 \м 119 900 11 138
710 1710 9,5 130 710 175
560 560 7,4 560 222
450 ¥50 6,0 450 282
355} 1355 4*2 355 360 355 11 380
\250 4J 250 10,2 400 250 485
200 2,6 200 8.2 200 620
—* <160 2,1 160 6.6 160 790
125 5.1 125 1000
100 4,1 100 10,7 1050
80 3.3 80 8(6
63 2J6 63 6,8
50 5.4
40 4,3
28 3,0
22.4 2,4
Рис. 2.4. Изменение частот вращения, мощности и крутящего момента на
шпинделе станка мод. 16К20ФЗ
15 % таких деталей приобретают окончательные формы и размеры.
Остальные детали должны подвергаться операциям сверления, зен-
керования, развертывания, резьбонарезания, фрезерования и др.
В последнее время широкое распространение получают токарные
обрабатывающие центры (ТОЦ), предназначенные для выполнения
всех перечисленных операций. Они оснащены 12—16-местными ре-
вольверными инструментальными головками, от 4 до 12 позиций
которых имеют индивидуальный привод вращательного движения
для установки сверл, метчиков, зенкеров, разверток и других ин-
струментов. На таких станках можно производить комплексную об-
работку сложных соосных и несоосных поверхностей вращения, а
также плоских фасонных поверхностей за одну установку различ-
ными инструментами. По сравнению с универсальными станками
39
обработка деталей на токарных обрабатывающих центрах позво-
ляет повысить производительность труда оператора в 8—10 раз,
снизить себестоимость и количество станков, необходимых для об-
работки, в 2,8—3 раза.
В СССР освоен серийный выпуск станков такого типа мод.
11Б16ВФ4, 11Б25ПФ4, 11Б40ПФ4, 1П420ПФ40, в стадии отработки
опытных образцов находятся ТОЦ мод. 1716ПФ4, 1720ПФ40,
Рис. 2.5. Кинематическая схема токарного обрабатывающего центра мод.
1П420ПФ40
1740Ф4, «Модуль ИРТ180ПМФ4». Некоторые характеристики оте-
чественных и зарубежных ТОЦ представлены в табл. 2.4.
Токарно-револьверный многооперационный патронный прутко-
вый станок мод. 1П420ПФ40 предназначен для обработки в патро-
не деталей в мелкосерийном и серийном производствах. Класс точ-
ности станка — П по ГОСТ 8—82.
Техническая характеристика станка: наибольший диаметр обрабатываемой
детали 200 мм; наибольший диаметр обрабатываемого прутка 50 мм; частота
вращения шпинделя (регулирование бесступенчатое): первый диапазон — 25...
1400 мин-1, второй — 45...2500 мин-1; пределы программируемых подач суппорта
5...2000 мм/мин; скорость быстрых перемещений 10 м/мин; дискретность перемеще-
ний продольных 0,001 мм, поперечных — 0,0005 мм; габаритные размеры станка
3150X2262X2300 мм; масса станка 5700 кг.
Вращение шпинделю станка (рис. 2.5) передается от регулиру-
емою электродвигателя постоянного тока Afi (мощность 22 или
30 кВт) через поликлиновую ременную передачу: при частотах вра-
10
Табл. 2.4. Технические характеристики ТОЦ с микропроцессорными системами управления
Модель станка Максимальный диа- метр обрабатываемо- го прутка, мм Максимальные га- бариты детали (d X /), мм Наибольшее переме- щение по координат- ным осям, мм Дискретность пово- рота шпинделя Мощность главного привода, кВт Частота вращения, мин — 1 Скорость рабочей подачи, мм/мин Скорость быстрых поперечных (про- дольных) перемеще- ний, м/мин Число инструментов (в том числе с при- водом) Тип системы ЧПУ Масса в кг
шпинделя инструмента в револьвер- ной головке
11Б40ПФ4 (СССР) 40 145X100 Х=90 Z=220 30° 15 40...4000 40...2500 0,7...6000 10(10) 16(8) 2С32 4000
1П420ПФ40 (СССР) 50 200X130 Х=265 Z=630 1° 30 22 25...1400 45...2500 45...2500 5...2000 10(10) 12(6) НЦ80-31 5500
1716ПФ4 (СССР) 50 200X750 Х=180 Z=760 15 22 15...3000 20...4000 28...5600 1...5000 10(10) 12(6) Fanuc-ЗТ 4000
Модуль ИРТ180ПМФ4 (СССР) 50 200X160 Х=245 2=400 0,001° 22 20...4000 40...5000 1...5000 5(12) 24 CNC 5500
GE42 GE65 (Index, ФРГ) 42 65 175X360 Х=160 Z=488 По заказу 22 130...5500 120...1750 2400 5(10) 12(12) CNC VASNAC 2000 3200
TNS-42 TNS-60 (Traub, ФРГ) 42 60 450X490 Х=160 Z=490 10° 27 27 20...4000 28...5600 35...7000 2500 0,1...10 000 10(15) [12(6) CNC Traub Т2000 4000
LG40-IS (Окшпа, Япония) 60 400X1000 Х=320 2=1000 0,01° 30 10...2500 40...1000 — 5(10) 12(6) CNC OKUMA OST3000
АТ-204 (Япония) 65 180X400 Х=200 2=400 1° 15 160...4000 40...350Q 125...3150 1...480Q 5(10) 12(12) Fanuc-6T CNC 4500
щения 45...2500 мин-1 — через шкивы 1 и 5; при 25... 1400 мин-1 —
через шкивы 2 и 4. В качестве передней опоры шпинделя использу-
ются высокоточные радиально-упорные шариковые подшипники,
установленные по схеме «триплекс», задней опоры — двухрядный
роликовый подшипник с внутренним коническим отверстием, вос-
принимающий нагрузки от шкивов 3, 4, 5 и гидроцилиндра привода
зажимного патрона. Через шкивы 5, 6 и зубчатую ременную пере-
дачу вращение передается фотоимпульсному датчику Дь который
при резьбонарезании обеспечивает определенное соотношение меж-
ду перемещением суппорта и частотой вращения шпинделя и точ-
ную фиксацию шпинделя в требуемом угловом положении. Повы-
шенная мощность привода главного движения при наличии возмож-
ности программирования усилия натяжения ремня (посредством
гидроцилиндра) позволяет производить черновую и чистовую обра-
ботку детали с большими скоростями резания (200...400 м/мин) при
высокой точности и с заданным качеством обработанной поверхно-
сти. Отсутствие зубчатых колес обеспечивает бесшумную и практи-
чески безвибрационную работу.
На жесткой станине станка с наклонными направляющими уста-
новлен двухкоординатный револьверный суппорт. Его перемещение
по оси X (перпендикулярно к оси вращения заготовки) осуществля-
ется от высокомоментного электродвигателя М2 через зубчатую ре-
менную передачу (шкивы 9, 10) и шариковую винтовую передачу
8. Датчик Д2 контролирует перемещение суппорта с точностью до
0,0005 мм. Аналогичный по конструкции привод продольных пере-
мещений суппорта включает электродвигатель М2, зубчатую ре-
менную передачу (шкивы 11, 12) и шариковую винтовую передачу
7. Датчик Дз контролирует перемещение суппорта вдоль оси Z с
точностью до 0,001 мм. Гидродвигатель М4 посредством зубчато-ре-
менной передачи (шкивы 14, 16) автоматически открывает и за-
крывает ограждение станка 15. Закаленные шлифованные направ-
ляющие станины и направляющие суппорта из наполненного фто-
ропласта в совокупности с шариковыми винтовыми передачами
обеспечивают высокую точность перемещения рабочих органов в
процессе длительной эксплуатации станка.
На суппорте станка установлена 12-позиционная револьверная
головка, шесть позиций которой имеют индивидуальный привод
для вращающихся инструментов. Привод головки — гидромехани-
ческий с фиксацией на плоских зубчатых колесах — обеспечивает
высокую точность ее положения в процессе работы. Вращающиеся
инструменты в револьверной головке и механизм позиционирова-
ния шпинделя (через 1°) позволяют, кроме полной токарной обра-
ботки, производить различные сверлильные и фрезерные операции
на торце и периферии детали.
Рабочая зона станка полностью герметизирована, что позволяет
интенсивно смывать СОЖ стружку на специальный транспортер
станка. Подача насоса для СОЖ составляет до 100 л/мин.
Отличительной особенностью станка мод. 1П420ПФ40 является
наличие в нем измерительной системы. На рис. 2.6 представлена
42
схема автоматического измерения размеров поверхностей детали
и автоматической коррекции положения режущего инструмента в
координатной системе станка. В одной из позиций револьверной
головки 3 устанавливают индикатор контакта 2. По заданной
УЧПУ программе индикатор касается образующей наружной по-
верхности детали 1 сверху, а затем снизу. Сигнал от него через дат-
чик обратной связи 4 поступает в УЧПУ, фиксирующее размеры
и х2; разность х2—Xi равна измеренному диаметру. Сигнал каса-
Р и с. 2.6. Схема автоматического измерения диаметра об-
рабатываемой детали на станке мод. 1П420ПФ40
ния передается также через приемное устройство и преобразова-
тель в УЧПУ, где производится перерасчет координат. Выработан-
ный сигнал через тиристорный преобразователь 6 поступает на
электродвигатель 5 привода подач М2, который вращает винт ша-
риковой винтовой передачи поперечного перемещения суппорта (ось
X) и корректирует его положение. Точность измерений (0,004...
0,005 мм) позволяет автоматически обеспечивать точность обработ-
ки (0,02...0,03 мм).
Работой станка управляет УЧПУ «Электроника НЦ80-31», поз-
воляющее программировать и корректировать программы непосред-
ственно у станка в процессе обработки по УП. Использование ста-
ночного пульта в режиме обучения значительно упрощает форми-
рование управляющей программы при обработке первой детали.
43
Условия обслуживания станка улучшаются за счет диагностирова-
ния сбоев и неисправностей устройства ЧПУ.
В дальнейшем токарные станки с ЧПУ рассмотренных выше кон-
струкций будут оснащаться устройствами автоматической смены
режущих инструментов при их предельном износе или поломке и
роботами, осуществляющими автоматическую загрузку-выгрузку
обрабатываемых деталей. Все это позволит трансформировать
станок в гибкий производственный модуль, способный работать
длительный период времени (2...3 смены) без вмешательства об-
служивающего персонала. Такие модули могут объединяться в гиб-
кие производственные системы различного уровня, управляемые от
ЭВМ и оснащенные едиными транспортными средствами.
2.3. МНОГООПЕРАЦИОННЫЕ СТАНКИ С ЧПУ
Общие сведения. Многооперационные станки (МС), или «обра-
батывающие центры», предназначены для комплексной обработки
деталей инструментами различных видов по программе ЧПУ с авто-
матической сменой инструментов (АСИ) [29, 41]. Большинство этих
станков используется для обработки с разных сторон сложных
корпусных деталей, плит, кронштейнов и других деталей, имеющих
большое число отверстий.
Согласно статистическим данным [2], корпусные детали состав-
ляют более половины всей номенклатуры обрабатываемых дета-
лей. Их обработку целесообразно производить на многооперацион-
ных станках с ЧПУ, производительность которых в 3...8 раз выше,
чем универсальных станков. Это достигается за счет сокращения
вспомогательного времени и увеличения доли машинного времени
до 60...75 % в общей длительности цикла обработки, что примерно
в 2 раза больше, чем на универсальных станках. К снижению вспо-
могательного времени приводит повышение уровня автоматизации
и скоростей холостых ходов до 15...20 м/мин, подналадка инстру-
ментов вне станка, исключение контрольных операций и т. д.
Точность обработки повышается в результате исключения пе-
ребазирования деталей и обработки связанных между собой поверх-
ностей с жесткими допусками положения от одной базы. Сокраща-
ется производственный цикл, высвобождаются площади. Повыша-
ется мобильность производства при переходе от обработки деталей
одного вида к деталям другого вида, что особенно важно для мел-
косерийного производства. Благодаря уменьшению числа обслужи-
ваемых станков, контрольных операций высвобождается рабочая
сила, сокращается внутрицеховой транспорт.
Основным направлением развития многооперационных станков
является обеспечение полной обработки сложных корпусных дета-
лей, включая точную финишную обработку за одну установку. При
• том номенклатура сходных деталей может быть расширена, если
Me i оды обработки и инструмент допускают возможность получе-
ния требуемых элементарных поверхностей. Для этого станок снаб-
жиси я набором инструмента (до 100—120 штук), размещаемого в
44
Рис. 2.7. Схемы двухместных устройств автоматиче-
ской смены заготовок на многооперационных станках:
1—1V — последовательность перемещения; / — стол станка; 2 —
обрабатываемая заготовка
Рис. 2.8. Схемы* многоместных устройств автомати-
ческой смены заготовок на многооперационных стан-
ках
магазине и сменяемого по программе. В качестве накопителя ис-
пользуются револьверные головки (преимущественно в токарных
станках) или инструментальные накопители (барабанные или цеп-
ные магазины).
Смена инструмента осуществляется автооператором (чаще с
двойным захватом) в основном в пределах 2... 10 с, поскольку время
на поиск нужного инструмента, его захват и транспортировку
совпадает со временем обработки на станке.
В последние годы появились многооперационные станки, в ко-
45
Табл. 2.5. Технические характеристики сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ
Характеристика ! | 21104П7Ф4 | 2П05П7Ф4 | 2Е450АМФ4 | 6560МФ4
Размеры рабочей поверхности стола, мм 630x 400 800x500 1120x630 1600 x 630
Наибольшая масса обрабатываемого изделия, кг 630 700 600 1000
Конус отверстия шпинделя для крепления инстру- мента № 40 № 50 № 45 № 50
Мощность привода главного движения, кВт 5,5 8 7,3 15
Частота вращения шпинделя, мин-1 30...3000 25...2500 10...2000 5,6...2000
Скорость рабочей подачи, мм/мин 20...2000 3...2000 1...6000 0,1...1200
Наибольшее усилие подачи, Н 8000 12 500 8000 —
Скорость быстрых установочных перемещений, мм/мин 10 000 10000 6000 4800
Количество инструментов в магазине 16 30 30 24
Продолжительность смены инструментов, с 10 10 — —
Точность перемещения, мм 0,01 0,054 0,006
Дискретность задания перемещений, мм 0,001 0,001 0,001 —
Система ЧПУ 2У32-61 2У32-61 2С42-61 нзз
Число управляемых координат (одновременно) 3(2) 3(2) 6(3) —
Класс точности по ГОСТ 8—82 Н Н В н
Габариты станка, мм 2680x 3320 x 3190 4300x3330x3555 3600 x 3000x 3500 —
Масса станка, кг 8500 8650 8250 16 500
торых в целью расширения их технологических возможностей, по-
мимо смены режущих инструментов, осуществляется замена шпин-
дельных блоков (торцевые и лобовые головки). Зажим обрабаты-
ваемых деталей производится как вручную, так и автоматически.
Централизованное складирование заготовок, их транспортировка и
установка на спутниках обычно осуществляются вне станка. В по-
следнее время находят применение устройства, встроенные в ста-
нок или связанные с ним и обеспечивающие смену обрабатываемых
деталей. Так, на многооперационных станках для обработки кор-
пусных деталей широко используются двух- и многоместные загру-
зочные столы, которые дают возможность во время обработки де-
тали установить следующую в непосредственной близости от рабо-
чей зоны. Компоновка и конструктивное исполнение двухместных
загрузочных устройств (рис. 2.7) для автоматической смены заго-
товок могут варьироваться.
Многоместные устройства для автоматической смены заготовок
(рис. 2.8) выполняют еще дополнительно функцию накопителей,
позволяя создавать задел заготовок для обеспечения бесперебой-
ной работы станка в течение одной- двух смен [12]. При этом станок
частично превращается в автономный технологический модуль.
Выпускаемые в стране многооперационные станки чаще всего по
своей компоновке напоминают один из типов универсальных стан-
ков, на базе которых они создаются. В связи с этим по характеру
преобладающих переходов в процессе обработки необходимо раз-
личать сверлильно-фрезерно-расточные, расточно-фрезерно-свер-
лильные и фрезерно-сверлильно-расточные многооперационные
станки.
Сверлильно-фрезерно-расточные станки изготавливались на ба-
зе сверлильных станков с вертикальным перемещением шпиндель-
ной бабки, имеющей компактный привод главного движения от
электродвигателя постоянного тока. Станки такого типа, как пра-
вило, оснащаются крестовыми столами, перемещающимися взаим-
но перпендикулярно к горизонтальной плоскости. Их целесообразно
использовать при обработке корпусных деталей, преимущественно
требующих выполнения сверлильных операций (сверление, зенке-
рование, развертывание, нарезание резьбы и т. д.) и фрезерования.
Расточные операции ограничены из-за отсутствия выхода бор-
штанги. Вертикальную компоновку имеют многооперационные
станки мод. 6560МФ4, 21104Н7Ф4, 21105Н7Ф4, 2254ВМФ4,
2Е450АМФ4 и др. Технические характеристики некоторых из них
представлены в табл. 2.5.
На указанных станках деталь обрабатывается, как правило, с
одной стороны. Для расширения их технологических возможностей
необходимо использовать специальные поворотные приспособления,
позволяющие обрабатывать детали с нескольких сторон. Кроме то-
го, на таких станках усложнен отвод стружки, образующейся в про-
цессе резания. Эти недостатки проявляются слабее у многоопераци-
онных станков с горизонтальной осью шпинделя, разработанных на
базе универсальных горизонтально-расточных станков.
47
Расточно-фрезерно-сверлильные станки служат главным обра-
зом для обработки отверстий в корпусных деталях инструментом,
закрепленным консольно. При этом деталь устанавливается, как
правило, на вращающемся вокруг вертикальной оси столе с про-
дольной подачей относительно инструмента. Шпиндельная бабка
имеет вертикальную и поперечную подачу, а при обработке тяжелых
деталей еще продольную. Такое расположение основных узлов
станка позволяет обрабатывать деталь за одну установку с четы-
рех сторон. К расточно-фрезерно-сверлильным станкам относятся
многооперационные станки мод. ИР320МФ4, ИР500МФ4,
ИР800МФ4, 2623ПФ4, 2А622МФ2, 2206ВМФ4, 2204ВМФ4 и др. Тех-
нические характеристики некоторых из них представлены
в табл. 2.6.
Третья группа многооперационных станков, предназначенных
для обработки сложных корпусных деталей, включает фрезерно-
сверлильно-расточные станки, изготовляемые на базе универсаль-
ных консольно- и продольно-фрезерных станков с ЧПУ. На станках
этой группы целесообразно в первую очередь осуществлять про-
цесс фрезерования, но возможны и сверлильно-расточные работы.
При проведении последних, однако, значительно недоиспользуется
мощность привода главного движения. В этих случаях необходимо
заменять сверлильно-расточные операции фрезерными. Так, напри-
мер, возможна замена расточки отверстия контурным фрезерова-
нием, которое более производительно при сохранении заданной
точности обработки.
Из выпускаемых фрезерно-сверлильно-расточных станков с
ЧПУ наиболее распространены мод. 6Р13МФ4, 16ФСП,
6М610МФ4, 6М616МФ4, 6305Ф4 и др. Основные технические ха-
рактеристики некоторых из них представлены в табл. 2.7.
Системы ЧПУ, которыми оснащаются многооперационные стан-
ки, имеют ряд особенностей: большое число (7—8) управляемых по
программе координат при одновременном управлении 3—5 коорди-
натами; высокая точность перемещения рабочих органов станков
(точность позиционирования 0,005...0,001 мм); возможность ручно-
го ввода программы и различных коррекций; широкий диапазон
регулирования скоростей приводов главного движения и подач;
большой объем оперативной памяти; возможность работы как в
автономном режиме, так и от ЭВМ верхнего уровня. Наиболее пол-
но этим требованиям удовлетворяют системы класса CNC отечест-
венного производства моделей «Размер-4», 2У32, 2С42, 2С85 и за-
рубежные системы micro 8, Fanuc-7 m, Sinumeric 8 m.
Анализ компоновок обрабатывающих центров показывает, что
большинство из них (около 70 %) станки горизонтального типа, по-
строенные на базе универсальных горизонтально-расточных стан-
ков. Однако в некоторых конструкциях шпиндель может при' обра-
ботке менять свое положение (станки Минского станкостроитель-
ного производственного объединения имени Октябрьской револю-
ции, фирмы Olivetti и т. д.).
При совершенствовании конструкций многооперационных стан-
48
Табл. 2.6. Технические характеристики расточно-фрезерно-сверлильных станков с ЧПУ
Характеристика ИР320МФ4 2204ВМФ4 ИР800МФ4 2623ПМФ4 ИР1600МФ4
Размеры рабочей поверх- ности стола, мм Наибольшее перемещение стола, мм Наибольшая масса обраба- тываемого изделия, кг Количество позиций пово- ротного стола Конус отверстия шпинделя Частота вращения шпинде- ля, МИН“\ Мощность привода враще- ния шпинделя, кВт Скорость рабочей подачи, мм/мин Скорость быстрых переме- щений, мм/мин Число инструментов в ма- газине Продолжительность смены инструмента, с Система ЧПУ Точность позиционирова- ния, мкм Количество столов-спутни- ков Продолжительность смены столов-спутников, с Габариты станка, мм Масса станка, кг 320x320 150 360 000 (через ‘ 0,001°) № 40 13...5000 7,5 1...3200 10000 36 CNC 20 4 45 3840 x 2300x 2507 1000 500X400 500x500 360° № 50 32...2000 6,3 2,5...2500 10000 30 «Размер-4» 12 3085 x 2000 x 2475 7000 800x800 1000 1500 ' 120 (через 3°) № 50 21,2...3000 (по спец- заказу до 7000) 14 1...3200 1000 30(60) 55 CNC 18...22 2 55 5488x4635x3455 12 850 £ 1250x1120 1600 4000 360° № 50 5...1250 15 2...1600 8000 50 «Размер-4» 8300X 7500 X4500 1 31000 1боох 1боо 8000 № 50 5...2000 28; 42 10 000 40 15 CNC 16500x 6400x 7000 80000
g Табл. 2.7. Технические характеристики фрезерно-сверлильно-расточных станков с ЧПУ
Характеристика 16ФСП 6305Ф4 6М610МФ4 6М616МФ4
Размеры рабочей поверхности сто- ла, мм 1250x400 1250x500 3150x1000 5000x1600
Конус шпинделя (ГОСТ 15945—82) № 50 № 50 № 50; № 60 К» 50; № 60
Частота вращения шпинделя, мин--1 50...2500 16...1600 10...1600 10...1600
Мощность привода главного движе- ния, кВт 14 7,8 37 45
Скорость рабочей подачи:
фрезерной бабки, мм/мин 5...4800 10...2500 3...2500 3...3000
стола, мм/мин 5...4800 10...2500 3...3000 3...3000
Скорость быстрых перемещений, мм/мин 4800 4800 5000/10 000 5000/10 000
Число инструментов в магазине 15 24 40 40
Дискретность отсчета по координа- там, мм 0,01 0,01 — —
Система ЧПУ НЗЗ-2М Н55 2С42-61 2С42-61
Габариты станка, мм 4200 X 4100 X 3030 3900 X 2650 X 3175 10 300x6300x6050 1400x 6900x 6300
Масса станка, кг 6800 — 40000 66000
ков предусматривается снабжение их системами адаптивного
управления, контроля износа режущего инструмента и параметров
обрабатываемой детали в процессе обработки. Разрабатываются
серийные станки с повышенной мощностью и расширенным диапа-
зоном частоты вращения привода главного движения. Для роста
технологических возможностей станков предусматривается увели-
чение емкости инструментальных магазинов (до 60—100 штук) и
оснащение их накопителем столов-спутников на 6—8 рабочих по-
зиций для смены обрабатываемых деталей в течение 20...30 с.
Многооперационный вертикальный сверлильно-фрезерно-рас-
точный станок с крестовым столом мод. 21104П7Ф4. Многоопера-
ционный станок мод. 21104П7Ф4 предназначен для комплексной
обработки деталей за одну установку в позиционном и контурном
режимах программного управления [38]. На нем производится
сверление, зенкерование, развертывание отверстий, нарезание
резьб метчиком, растачивание отверстий и канавок, получистовое
и чистовое, прямолинейное и контурное фрезерование деталей из
чугуна, сталей и цветных металлов.
Станок состоит (рис. 2.9) из следующих основных узлов: колон-
ны, крестового стола, шпиндельной бабки и устройства автомати-
ческой смены инструмента. Функциональную связь между ними
осуществляет система ЧПУ типа 2У32 или 2С42.
Основной базовой деталью станка (рис. 2.9, а) является колон-
на /, представляющая чугунную отливку коробчатой формы с на-
кладными закаленными направляющими, по которым перемеща-
ются вертикальные салазки 2 с закрепленной шпиндельной бабкой
3. Внутри колонны имеется грузовой противовес 4, уравновешива-
ющий подвижные части шпиндельной бабки. На правой стороне
колонны и салазок установлен блок путевых микропереключателей
и упоры, ограничивающие вертикальное перемещение салазок.
Шпиндельная бабка с размещенными в ней шпинделем и двухсту-
пенчатой коробкой скоростей жестко крепится к вертикальным са-
лазкам. В полом шпинделе станка содержится шариковый зажим
для крепления инструментальной оправки с помощью тарельчатых
пружин 10. Разжим инструментальной оправки происходит при по-
даче рабочей жидкости в бесштоковую полость гидроцилиндра 11.
При этом шток начинает Перемещаться вниз, сжимает тарельчатые
пружины 10 и раскрывает шариковый зажим, посредством которо-
го оправка с инструментом крепится в шпинделе станка. В конце
цикла разжима толкатель выталкивает оправку из конуса шпинде-
ля. Величина хода штока гидроцилиндра разжима //такжеконтро-
лируется путевыми микропереключателями. Между направляющи-
ми колонны расположен привод вертикальных салазок (координа-
та Z), обеспечивающий их перемещения на рабочей и ускоренной
подаче. Привод состоит из регулируемого электродвигателя и
передачи винт — гайка качения 6, соединенных между собой безза-
зорной упругой муфтой 9.
Шариковая винтовая передача обеспечивает преобразование
вращательного движения винта в возвратно-поступательное дви-
51
a
Рис. 2.9. Кинематическая схема (а) и график частот
вращения шпинделя (б)
многооперационного станка мод. 21104П7Ф4
жение гаек, жестко связанных с салазками. Конструкция передачи
позволяет за счет углового разворота двух полугаек устранять осе-
вой зазор и создавать в резьбовом соединении предварительный
натяг.
Вертикальные салазки имеют накладные направляющие из на-
полненного фторопласта, которые обеспечивают высокую плав-
ность и точность перемещения салазок и обладают значительной
износостойкостью.
Нижний участок винта привода перемещения вертикальных са-
лазок защищен от повреждений и попадания стружки стальными
телескопическими щитками.
Крестовый стол станка предназначен для перемещения обраба-
тываемой детали в продольном (координата X) и поперечном (ко-
ордината У) направлениях. При этом он может совершать быстрые
перемещения, точное позиционирование в заданных координатах, а
также рабочую подачу обрабатываемого изделия при фрезерова-
нии. Узел «Крестовый стол» состоит из тумбы, при помощи которой
осуществляется его стыковка с колонной, основания салазок, пере-
мещающихся по направляющим станины, и собственно стола па-
раметрами LxB, перемещающегося по направляющим салазок.
Перемещение стола и салазок осуществляется индивидуальны-
ми приводами с высокомоментными электродвигателями постоян-
ного тока М4 и М3.
Плоские направляющие скольжения крестового стола покрыты
пленкой из наполненного фторопласта (композиция Ф4К15М5) с
малым коэффициентом трения, обладающего способностью к гаше-
нию колебаний, обеспечивающего минимальный момент холостого
хода и движение на малых скоростях без скачков. Фторопласто-
вые направляющие стола и салазок работают в паре с накладными
стальными закаленными направляющими салазок и основания со-
ответственно. При этом обеспечивается повышение плавности пере-
мещений стола и салазок, увеличивается точность позиционирова-
ния и снижается необходимая мощность привода подач.
Централизованная импульсная смазочная система обеспечи-
вает подачу масла ко всем трущимся поверхностям направляющих
стола и салазок, а также к гайкам шариковых винтовых передач
приводов продольного 8 и поперечного перемещения 7.
Направляющие стола и салазок, а также приводы продольного
и поперечного перемещений имеют телескопическую защиту.
Вращательное движение на шпиндель станка IV (рис. 2.9, а) пе-
редается от регулируемого электродвигателя постоянного тока Mi
(тип 2ПФ-132 ЬГУ4, N = 8,5 кВт, пн=1500 мин-1) через двухступен-
чатую коробку скоростей с передаточными отношениями ij =
=25/33-22/44-44/22 = 0,75 или t2=25/33-22/44-22/44 = 0,1875.
Изменение частоты вращения шпинделя IV осуществляется за
счет перемещения блока Б\ с помощью гидроцилиндра 5. Наличие
перебора обеспечивает возможность регулирования частоты враще-
ния шпинделя в диапазоне 30...3000 мин-1 с использованием макси-
мальной мощности двигателя.
53
Число зубьев шестерен блока Bi и шестерен шпинделя должно
быть таким, чтобы переключение можно было производить при оп-
ределенном ориентированном положении шпинделя. При этом про-
тив впадин на шестернях, закрепленных на шпинделе, всегда рас-
полагаются зубья переключаемого блока шестерен перебора. Зна-
чения мощности и крутящих моментов на шпинделе при различных
частотах вращения приведены на рис. 2.9, б.
Шпиндельная бабка смазывается маслом, которое подается от
Л/:2,5*Вт
Рис. 2.10. Устройство автоматической смены режущих инструментов на стан-
ке мод. 21104П7Ф4
централизованной смазочной системы. Приводы подач шпиндель-
ной бабки и крестового стола состоят из высокомоментных двига-
телей М2 — (тип ПБВ-112М, кВт, лн=600 мин-1, или
ZF4-K7717, N= 1,35 кВт, пн= 1000 мин-1) и шариковых передач
винт—гайка качения 6...8 (Р=10 мм), соединенных беззазорными
упругими муфтами. Приводы по своей структуре — следящие,
в качестве преобразователей перемещения используются резоль-
веры.
Устройство автоматической смены инструмента работает в авто-
матическом цикле станка, управляется УЧПУ и предназначается
для хранения и переноса инструмента из магазина в шпиндель стан-
ка и обратно. Оно состоит из следующих узлов: магазина инстру-
ментов 1, руки 13 с пружинной подвеской 8 и манипулятора 1Q (рис.
2.10). Все устройство монтируется на отдельно стоящей стойке (на
рисунке не показана), прикрепленной к фундаменту.
Инструментальный магазин на 16 инструментов (по специаль-
ному заказу — на 30 инструментов) дискового типа содержит ме-
ханизм поворота, фиксации и захвата инструментов.
54
Опорный диск магазина с вертикальной осью вращения имеет
16 гнезд (радиальных пазов), в которые устанавливаются оправки
с режущими инструментами. Гнезда магазина закодированы, т. е.
инструмент всегда устанавливается в гнездо, указанное в управля-
ющей программе. Поворот магазина 1 осуществляется от гидродви-
гателя М5 с помощью зубчатых колес 4, 6, 3, 7.
Угловая фиксация магазина осуществляется реверсом гидро-
двигателя, который происходит только в случае, когда приходит
команда от датчика положений 5 о том, что нужная оправка или
гнездо пришли в позицию загрузки.
Перенос необходимого инструмента в шпиндель станка и обрат-
но производится рукой 13, которая закреплена на вертикальном
валу манипулятора и представляет плиту с двумя симметрично
расположенными по концам захватными устройствами. Привод по-
ворота руки (на 180°) размещен в манипуляторе 10 и состоит из
гидроцилиндра 9, поршня-рейки 11 и вала шестерни 12. Гидроци-
линдр поворота руки снабжен устройством, обеспечивающим плав-
ное ее торможение в крайних положениях. Механизм пружинной
подвески 8 руки 13 установлен на корпусе манипулятора 10 и слу-
жит для предохранения руки от наезда шпиндельной бабки.
Гидроцилиндр 2 прикреплен к корпусу инструментального мага-
зина и предназначен для перемещения манипулятора с рукой к
шпиндельной бабке и обратно к магазину. Крайние положения гид-
роцилиндра определяются упорами и контролируются конечными
выключателями.
Смена инструмента происходит за 10 с. Время «от реза до реза»
для указанной конструкции АСИ составляет 15 с.
Кроме указанных выше основных узлов, станок мод. 21104П7Ф4
может оснащаться двухпозиционным устройством для автоматиче-
ской смены обрабатываемых заготовок, устанавливаемым на стол
станка. Это устройство имеет две позиции: рабочую и загрузочную.
После окончания цикла обработки в рабочей позиции деталь пово-
рачивается на 180° в горизонтальной плоскости, попадая в позицию
загрузки-выгрузки, а заготовка из загрузочной позиции перемеща-
ется в рабочую зону для последующей обработки. Этим достига-
ется совмещение процесса обработки детали и операции загрузки
станка необработанной заготовкой.
Многооперационный расточно-сверлильно-фрезерный станок
мод. ИР500ПМФ4. Многооперационный станок мод. ИР500ПМФ4
предназначен для высокопроизводительной обработки корпусных
деталей. На нем производится растачивание, сверление, зенкерова-
ние, развертывание отверстий с точными межцентровыми расстоя-
ниями, фрезерование по контуру с линейной и круговой интерполя-
цией, нарезание резьбы метчиками. Наличие поворотного стола,
имеющего 72 позиции (с точностью ±5"), позволяет обрабатывать
соосные отверстия консольным инструментом при повороте стола
на 180°. Станок оснащается гидромеханическим устройством для
автоматической смены столов-спутников, которое обеспечивает
ориентацию и закрепление обрабатываемой заготовки в рабочей и
55
загрузочной позициях. При наличии в комплекте накопителя сто-
лов-спутников (6—8 штук) станок автоматически загружается за-
готовками в течение одной-двух смен. Благодаря высокой степени
автоматизации станок можно встраивать в автоматические линии и
гибкие производственные системы (ГПС) с управлением от ЭВМ.
Основные модификации станка комплектуются преобразовате-
лями перемещений типа «индуктосин», что обеспечивает класс точ-
ности станков П по ГОСТ 8—82. По согласованию с заказчиком их
Рис. 2.11. Кинематическая схема многооперационного станка мод. ИР500ПМФ4
можно укомплектовывать датчиками типа резольвер (вращающий-
ся трансформатор), обеспечивающими класс точности Н по
ГОСТ 8—82. В этом случае в обозначении модели станка отсутст-
вует буква П.
Техническая характеристика станка: размеры рабочей поверхности стола
(LxB) —500X500 мм; наибольшая масса обрабатываемого изделия 700 кг; наи-
больший диаметр растачиваемого отверстия 160 мм; наибольший диаметр сверле-
ния в детали из стали 40 мм; вместимость магазина 30 инструментов; мощность
привода главного движения 14 кВт; частота вращения шпинделя 21,2...3000 мин-1;
скорость подач по всем координатам 1...2000 мм/мин; точность позиционирования
56
15...22 мкм; скорость быстрых перемещений по всем координатам 10 м/мин; сум-
марная мощность, потребляемая станком, 42 кВт; габаритные размеры станка
6000X3750X3100 мм; масса станка 10 000 кг.
Станок поставляется с УЧПУ micro 8 или Fanuc-7 m.
По своей компоновке станок напоминает горизонтально-расточ-
ные станки. На направляющих его массивной станины 1 (рис. 2.11)
располагается стойка 2, перемещающаяся в продольном направле-
нии (координата Z). Бесконсольная шпиндельная бабка 3 располо-
жена внутри стойки и имеет вертикальную подачу (координата У).
Такая компоновка в сочетании с массивной, усиленной ребрами же-
сткости стойкой портального типа обеспечивает высокую жест-
кость шпиндельного узла и точность его линейных перемещений.
Жесткий шпиндель с передней шейкой диаметром 105 мм из ста-
ли с высокой поверхностной твердостью, смонтированный в отдель-
ном корпусе на прецизионных роликовых и упорно-радиальном ша-
риковом подшипниках, обеспечивает высокую жесткость и вибро-
устойчивость шпиндельного узла при высокопроизводительной об-
работке. Гидромеханическое устройство зажима инструмента в
шпинделе гарантирует надежность крепления режущего инстру-
мента.
Поворотный стол 4 станка получает поперечную подачу (коор-
дината X). Поворачивая его, можно изменять положение заготовки
(координата В) относительно шпинделя и производить за одну
установку обработку детали с четырех сторон.
В верхней части стойки 2 размещен магазин 9 и автооператор 10
устройства автоматической смены режущих инструментов.
Для сокращения вспомогательного времени на установку и сня-
тие заготовок станок оснащается отдельным двухпозиционным по-
воротным загрузочным столом (см. рис. 2.7). Обработка заготовок
ведется после закрепления их в приспособлениях-спутниках. Один
из спутников находится на основном поворотном столе 4 станка
вместе с обрабатываемой заготовкой. На другом спутнике в это
время устанавливается следующая заготовка. После окончания об-
работки первая заготовка передвигается вместе со спутником на
свободную позицию поворотного загрузочного стола. Последний по-
ворачивается на 180°, и спутник со «своей» заготовкой перемеща-
ется на стол станка, где начинается ее обработка по заданной про-
грамме. Обработанная деталь снимается со спутника, и вместо нее
устанавливается и закрепляется следующая заготовка.
Главное движение горизонтальный шпиндель 5 станка получает
от электродвигателя постоянного тока М[ типа 2ПФ-80Г мощностью
14 кВт (/гн—1000 мин-1)- Изменение частоты вращения шпинделя
обеспечивается регулированием двигателя и двухступенчатой ко-
робкой скоростей. Блок переключается гидравлически и может
входить в зацепление с шестернями (г=33 или z=66), закреплен-
ными на общей ступице и связанными со шпинделем зубчатой муф-
той, размещенной в отверстии ступицы. Таким образом, шпиндель
полностью разгружен от изгибающих сил, возникающих в зубча-
том зацеплении. При включении первого механического диапазона
57
(30/56X23/66) возможно получение частоты вращения шпинделя
в пределах 21,2... 1000 мин-1 при постоянном крутящем моменте
700 Н-м. Второй диапазон (30/56X56/33) обеспечивает частоту
вращения 1000...3000 мин-1 при постоянной мощности W=14 кВт.
Изменение направления вращения шпинделя достигается реверси-
рованием электродвигателя. Зажим инструмента происходит от та-
рельчатых пружин, разжим производится гидроцилиндром. Для до-
Р и с. 2.12. Устройство автоматической смены режущих инструментов на станке
мод. ИР500ПМФ4
стижения точного совпадения шпоночных пазов шпинделя и оправ-
ки в станке имеется механизм угловой ориентации.
Перемещения шпиндельной бабки (ось У), стойки (ось Z) и сто-
ла (ось X) осуществляются от высокомоментных электродвигате-
лей М2 — М4 (N=2,8 кВт, /гн=1500 мин-1) с возбуждением от по-
стоянных магнитов. Ходовые винты 6—8 шарико-винтовых пере-
дач соединены с электродвигателями через специальные упругие
сильфонные муфты, обладающие высокой крутильной жесткостью
и допускающие некоторую несоосность вала двигателя и винта.
В опорах винтов всех приводов установлены прецизионные подшип-
ники, позволяющие устранять зазор и создавать предварительный
натяг. Наибольшая сила подачи стола и стойки 8 кН, шпиндельной
бабки — 4 кН. Такие же электродвигатели (М$ и М6) использова-
ны для приводов поворотного стола 4 и инструментального магази-
на 9.
58
Все подвижные элементы станка перемещаются по направля-
ющим смешанного трения: боковые и нижние направляющие вы-
полнены на опорах качения, лицевые направляющие — скольжения
(сталь — полимерный антифрикционный материал).
Приводы подач могут комплектоваться датчиками обратной
связи Д типа «индуктосин» или «резольвер».
Устройство автоматической смены инструмента (рис. 2.12) со-
стоит из магазина 5 вместимостью 30 инструментов и автооперато-
ра 9. Магазин получает вращение от высокомоментного электродви-
гателя М6 (ЛГ=2,8 кВт, лн=1500 мин-1) через зубчатую пару zx и
z2 (колесо z2 закреплено на корпусе инструментального магазина).
Номера гнезд магазина закодированы посредством упоров, воздей-
ствующих на конечные выключатели, осуществляющие отсчет по-
ворота при поиске необходимого гнезда. В каждое гнездо можно
поместить оправку с инструментом, диаметральный размер которо-
го не должен превышать 125 мм, а масса — 20 кг.
Двухзахватный оператор 9 устройства АСИ размещен над шпин-
дельной бабкой станка. Для захвата инструмента из магазина кор-
пус автооператора 3 поднимается гидроцилиндром 4 по направля-
ющим 2, 1 в крайнее верхнее положение, в котором захват автоопе-
ратора сжимает своими рычагами фланец инструментальной
оправки, подготовленной при повороте магазина к подаче в шпин-
дель станка. Выдвижение автооператора вместе с расположенными
в нем инструментами осуществляется с помощью силового гидроци-
линдра 10. Смена инструментов в автооператоре производится за
счет его поворота на 180°. Для этого служит гидроцилиндр 6, шток
которого соединен с рейкой 7, входящей в зацепление с зубчатым
венцом 8, жестко связанным (посредством шпонок) с автоопера-
тором 9.
Работа устройства осуществляется по следующему циклу: 1) ве-
дется поиск инструмента путем поворота магазина; 2) автоопера-
тор делает ход вверх, захватывает инструмент за оправку и, выдви-
гаясь, вытаскивает ее из гнезда, затем перемещается вниз и назад
вдоль оси; 3) шпиндельная бабка движется вверх в позицию сме-
ны инструмента, автооператор в конце хода захватывает инстру-
мент в шпинделе станка; 4) для смены инструмента автооператор
выдвигается вперед, поворачивается на 180° и отходит назад;
5) шпиндельная бабка опускается в рабочую позицию, а автоопе-
ратор переносит отработавший инструмент в гнездо магазина;
6) автооператор опускается в нижнее положение, освобождая про-
странство для поиска очередного инструмента.
Время, затрачиваемое на смену инструментов в шпинделе, со-
ставляет 6 с, а на смену «от стружки до стружки» — 16...20 с.
Горизонтальный расточно-сверлильно-фрезерный станок мод.
2623ПМФ4. Многооперационный станок повышенной точности мод.
2623ПМФ4 предназначен для комплексной обработки корпусных
деталей [21]. На нем можно фрезеровать плоскости, сверлить, зенке-
ровать, растачивать и развертывать точные отверстия, нарезать
резьбу метчиками и резцами, выполнять контурное фрезерование.
59
Станок (рис. 2.13) содержит продольно-подвижную стойку 1, несу-
щую подвижную в вертикальном направлении шпиндельную бабку
2 с горизонтальным выдвижным шпинделем 3. Поворотный стол
станка 4, на котором обрабатываются детали массой до 4 т, пере-
мещается горизонтально в поперечном относительно шпинделя на-
правлении. Компоновка станка дает возможность обрабатывать де-
тали с четырех сторон без их переустановки. Станок снабжен цеп-
ным магазином на 50 гнезд, который установлен на фундаменте.
Л/' 5 5кН гл
Рис. 2.13. Кинематическая схема многооперационного станка мод. 2623ПМФ4
Цепь магазина приводится в движение от электродвигателя мощ-
ностью М=3,3 кВт при Ин = 1000 мин-1. Для смены инструмента
применяется несложный автооператор без кантователя. Станок мо-
жет оснащаться дополнительными столами-спутниками. Основные
его технические характеристики представлены в табл. 2.7.
Привод главного движения станка имеет широкий диапазон ре-
гулирования частоты вращения шпинделя. Вращение от двигателя
постоянного тока Afj мощностью 15 кВт при /гн=750 мин-1 через
двухступенчатую коробку скоростей (57/86x50/40x57/92x23/92)
передается шпинделю 3. Частота вращения шпинделя 750...
2350 мин-1 при постоянной мощности и 40...750 мин-1 при постоян-
ном крутящем моменте. Переключение скоростей шпинделя в каж-
дом из двух механических поддиапазонов осуществляется в момент
резания без остановки. Конструкция шпиндельного узла с фрезер-
ным и расточным шпинделем, смонтированного Ьа прецизионных
<>о
подшипниках качения, обеспечивает длительное сохранение точно-
сти его перемещения, повышенную жесткость и виброустойчивость.
Перемещениями подвижных узлов по пяти координатам управ-
ляет система ЧПУ. Приводы подач унифицированы и состоят из
высокомоментных электродвигателей (М2 — М$), упругих муфт 5
и передач винт — гайка качения (Р=10 мм). Контроль действи-
Рис. 2.14. Многооперационный продольно-фрезерно-расточный станок мод.
6М610МФ4-20
тельного положения подвижных органов станка производится
датчиками положения типа «индуктосин».
Направляющие горизонтально перемещающихся узлов (стойка,
сани поворотного стола) — гидростатические, шпиндельной баб-
ки— комбинированные, поворотного стола — скольжения. Все они
снабжены телескопическими защитными устройствами.
Стол станка получает вращение от отдельно регулируемого
электродвигателя Л46 через редуктор (24/77x18/46x22/60x25/283).
Выбор зазора в кинематической цепи производится за счет двух
предварительно закрученных при сборке зубчатых колес (2=25),
зацепляющихся с большим зубчатым колесом (z=283).
Станки мод. 2623ПМФ4 могут быть оснащены устройствами для
автоматической смены столов-спутников. Это дает возможность
встраивать их в автоматические системы разного уровня — от авто-
матизированных участков до гибких автоматических систем.
61
Многооперационный продольно-фрезерно-расточный станок
мод. 6М610МФ4-20. Продольно-фрезерно-расточный станок с ЧПУ
и автоматической сменой инструмента мод. 6М610МФ4-20 и его мо-
дификации 6М612МФ4, 6М616МФ4 со столом шириной 1250 и
1600 мм соответственно предназначены для фрезерования, раста-
чивания и сверления корпусных базовых и других деталей, в том
числе имеющих сложные криволинейные поверхности.
Станок (рис. 2.14) имеет продольно-подвижный стол 1 и непо-
движный портал. На неподвижной поперечине 2 перпендикулярно
к ходу стола перемещается вертикальная фрезерно-расточная баб-
ка 3 ползункового типа с вертикально-подвижным ползуном 4, в
котором размещен привод главного движения. Основным верти-
кальным шпинделем станка обеспечивается обработка горизон-
тальных поверхностей в пределах вылета ползуна бабки.
Для обработки за одну установку остальных четырех поверхно-
стей детали на торце ползуна имеется накладная поворотная тор-
цевая головка 5. Ее установка и крепление на станке механизиро-
ваны. Ось поворота головки совпадает с осью основного шпинделя,
поворот ее осуществляется автоматически. Положение головки
фиксируется через 90°, благодаря чему обеспечивается производство
фрезерных и сверлильно-расточных работ на вертикальных боко-
вых и торцевых поверхностях обрабатываемых деталей.
При работе станка основным вертикальным шпинделем бабки
торец ползуна защищается крышкой, а торцевая головка находится
на опорной площадке устройства крепления головки у правой ко-
лонны станка. Защита стыковочных поверхностей торцевой головки
и опорной плиты ползуна от попадания на них мелкой стружки и
других твердых включений позволяет сохранить заданное положе-
ние головки на ползуне и обеспечить необходимую точность при ее
работе.
Устройство автоматической смены инструмента 6, устанавлива-
емое на отдельном фундаменте у левой колонны станка, содержит
цепной вертикальный магазин 7 и манипулятор 8 с рукой 9. Оно
обеспечивает автоматическую смену инструмента в вертикальном
шпинделе ползуна и горизонтальном шпинделе накладной торцевой
головки.
Класс точности станка — Н по ГОСТ 8—82.
Техническая характеристика станка: размеры рабочей поверхности стола
(LxB)—3150X1000 мм; наибольшая масса устанавливаемой заготовки 3150 кг
на 1 м длины рабочей поверхности стола; наибольший диаметр растачиваемого
отверстия 75 мм; вместимость магазина 40 инструментов; наибольшая масса ин-
струмента с оправкой 35 кг; продолжительность автоматической смены инстру-
мента 20 с; частота вращения шпинделя 10...1600 мин-1; мощность привода глав-
ного движения 45 кВт; скорость рабочих подач по всем координатам 3...
3000 мм/мин; скорость быстрых перемещений стола 10 м/мин (ползуна —
5 м/мин); наибольший крутящий момент на шпинделе ползуна 5 кН • м; суммар-
ная мощность установленных на станке электродвигателей 97,4 кВт; габаритные
размеры станка 10 600X 7700X 5500 мм; масса станка 42 900 кг.
Станок поставляется с УЧПУ 2С42-65, техническая характери-
стика которого представлена в табл. 1.2.
62
Табл. 2.8. Частоты вращения шпинделя продольно-фрезерно-расточного
станка мод. 6М610МФ4-20
Диапазон регулирования
Диапазон изменения частоты вращения шпинделя
(мин—»)
при постоянном AfKp | при постоянной ЛГШ
1 10.. ..75 75.. .150
2 25.. ..188 188.. .376
3 63.. .476 476.. .952
4 ПО.. .800 800.. . 1600
Благодаря целому ряду оригинальных конструктивных техниче-
ских решений станок обеспечивает высокую точность, надежность
и производительность обработки в процессе длительной его эксплу-
атации. Так, например, стол станка, имеющий гидростатические
направляющие, приводится в движение гидростатической червячно-
реечной передачей и двигателем постоянного тока. Этим достига-
ется высокая плавность и точность перемещения в диапазоне 3...
3000 мм/мин. Структура приводов подач по всем координатам
замкнутая; в качестве датчиков обратной связи используются ин-
дуктосины типа ПИЛП1-А2 с разрешающей способностью 0,001 мм.
Дискретность задания перемещений — 0,01 мм. При использовании
гидростатической передачи червяк — рейка практически без огра-
ничений можно наращивать длину стола, так как рейка комплекту-
ется из отдельных секций, собираемых в специальном приспособ-
лении.
Вертикальная фрезерно-расточная бабка станка состоит из ка-
ретки, ползуна с коробкой скоростей и приводов подачи ползуна
(координата Z) и каретки (координата У). Направляющие каретки
комбинированные, причем для разгрузки нижней базовой направ-
ляющей качения в верхней части каретки установлены разгружаю-
щие пружины, создающие нагрузку на верхнюю направляющую.
Ползун перемещается в направляющих каретки с бронзовыми
накладками. В нем имеются элементы привода главного движения
вертикального шпинделя бабки. Привод шпинделя осуществляется
от регулируемого двигателя постоянного тока через кинематичес-
кую цепь с четырьмя механическими ступенями (табл. 2.8), причем
две скоростные ступени расположены в коробке скоростей, а две
силовые переборные — в самом ползуне. Переключение диапазонов
частот вращения шпинделя — гидравлическое дистанционное. Гра-
фик частот вращения шпинделя представлен на рис. 2.15.
На торце ползуна может устанавливаться торцевая головка. От-
бор мощности производится непосредственно от основного шпинде-
ля ползуна бабки. В ползуне имеется устройство ориентации и
фиксации шпинделя в четырех положениях для поворота и фикса-
ции через 90° поворотной части торцевой головки. Фиксация и раз-
жим шпинделя осуществляются за счет гидравлических устройств,
крайние положения контролируются конечными выключателями.
63
Инструмент в корпусе шпинделя крепится электромеханической
зажимной головкой с тянущим приводом с помощью шомпола, по-
лучающего возвратно-поступательное перемещение от зажимной
головки с захватами.
Смазывание зубчатых передач,
ки скоростей — централизованное,
Рис. 2.15. График частот вращения
шпинделя станка мод. 6М610МФ4
подшипников ползуна и короб-
от смазочной системы станка.
Унифицированные приводы
подач каретки и ползуна вклю-
чают регулируемый электро-
двигатель постоянного тока и
двухступенчатый редуктор по-
дач, выходной вал которого че-
рез муфту соединен с винтовой
передачей качения.
Устройство автоматической
смены инструмента состоит из
цепного магазина, манипулято-
ра, консоли с направляющими
для манипулятора, гидростан-
ции и энергопривода, связан-
ных между собой энерго- и гид-
рокоммуникациями. В исход-
ном положении цепь магазина
зафиксирована, манипулятор
находится в позиции ожидания,
ось механической руки гори-
зонтальна, схваты руки зажа-
ты, фрезерно-расточная бабка
с инструментом — в зоне обра-
ботки.
По команде «начало цикла»
механизм фиксации освобо-
ждает цепь магазина, включа-
ются ее привод и система дат-
чика поиска гнезда с заданным
инструментом. Поиск ведется по кратчайшему пути при движении
цепи в обе стороны. В конце поиска происходит замедление цепи,
затем механизм фиксации доворачивает ее и фиксирует гнездо.
При наличии инструмента в гнезде подается команда на перемеще-
ние манипулятора к магазину и разжим схвата руки. Последняя
захватывает оправку с инструментом, открывает защелку гнезда,
схват зажимает оправку, рука выдвигается и извлекает инструмент
из гнезда магазина. Затем манипулятор перемещается в позицию
ожидания.
При смене инструмента в горизонтальном шпинделе накладной
торцевой головки ось руки остается горизонтальной, если же инст-
румент необходимо менять в вертикальном шпинделе ползуна, го-
ловка манипулятора поворачивается на 90° и ось руки принимает
вертикальное положение.
64
По окончании обработки детали фрезерно-расточная бабка пе-
ремещается в позицию смены. Манипулятор передвигается к бабке,
схват, обращенный к шпинделю, разжимается, и рука захватывает
оправку с инструментом. После отжима инструмента в шпинделе
рука извлекает его, поворачивается на 180° и устанавливает новый
инструмент в шпиндель. Инструмент зажимается, схват руки раз-
жимается, и манипулятор возвращается в позицию ожидания. Го-
ловка манипулятора при этом поворачивается в горизонтальное по-
ложение. После поиска свободного гнезда в магазине рука мани-
пулятора выдвигается в позицию смены и устанавливает инстру-
мент в свободное гнездо. Схват руки разжимается, а манипулятор
возвращается в позицию ожидания. Затем цикл смены инструмента
повторяется.
Рассмотренные конструктивные особенности и принятая схема
компоновки основных узлов станка позволяют эффективно исполь-
зовать его при обработке сложных корпусных деталей различными
инструментами за одну установку.
Многоцелевой консольный вертикально-фрезерный станок мод.
ГФ2171. Консольный вертикально-фрезерный станок с ЧПУ и
устройством автоматической смены инструмента предназначен для
многооперационной обработки деталей сложной конфигурации. На
нем можно производить фрезерование, сверление, зенкерование,
развертывание и растачивание точных отверстий, в том числе ко-
ординатных.
Станок оснащен следяще-регулируемыми приводами подач.
Устройство ЧПУ типа 2С42 обеспечивает управление перемещения-
ми рабочих органов станка по трем координатным осям: продоль-
ным (ось X) и поперечным (ось У) перемещениями стола, верти-
кальным перемещением ползуна шпиндельной головки (ось Z).
Техническая характеристика станка: размеры рабочей поверхности стола
(£ХВ) — 1600X400 мм; наибольшее перемещение ползуна 250 мм; частота вра-
щения шпинделя 40...2000 мин-1; мощность привода главного движения 7,5 кВт;
скорость быстрого перемещения стола и ползуна 4800 мм/мин; рабочая подача
стола и ползуна 3...4800 мм/мин; наибольшая масса обрабатываемой детали
400 кг; наибольший диаметр Торцевой фрезы 125 мм; вместимость магазина 12 ин-
струментов; наибольшая масса инструмента, установленного в магазине, 15 кг;
масса станка с электро- и гидрооборудованием 5900 кг.
Станок (рис. 2.16) состоит из следующих основных узлов: ста-
нины 1, консоли 6, стола 4 и салазок 5, коробки скоростей с меха-
низмом 2 их переключения, шпиндельной головки 3, инструменталь-
ного магазина с автооператором.
Основным базовым узлом, на котором монтируются узлы и ме-
ханизмы станка, является станина. Спереди она имеет вертикаль-
ные направляющие, по которым перемещается консоль. С левой ее
стороны установлена коробка скоростей. На привалочной плоско-
сти горловины станины закреплена шпиндельная головка. Сама
станина установлена на основании и прикреплена к нему болтами.
Коробка скоростей служит для сообщения шпинделю главного
вращаютельного движения. Она обеспечивает получение 18 частот
3 Зак. 1470
65
вращения шпинделя и позволяет выбирать за счет гидравлического
механизма переключения требуемую частоту без последовательно-
го прохождения промежуточных ступеней.
Механизм смены режущих инструментов выполнен в виде от-
дельного узла и устанавливается с правой стороны станины.
Устройство состоит из автооператора и инструментального мага-
зина барабанного типа на 12 инструментов. Выбор инструмента
производится в любой последовательности. Автооператор, имеющий
Рис. 2.16. Кинематическая схема и основные узлы многоцелевого
консольного вертикально-фрезерного станка мод. ГФ2171
2 захвата, производит его подачу из магазина в шпиндель и обрат-
но. Шпиндельная головка включает салазки, редуктор и ползун со
шпинделем. Привод вертикального перемещения ползуна со шпин-
делем состоит из электродвигателя постоянного тока (ПБВ112
ГУЗ), редуктора привода шпиндельной головки и передачи винт —
гайка качения с шагом Р=5 мм. Шпиндельный узел станка осна-
щен гидравлическими механизмами закрепления инструмента и
ориентации шпинделя, используемыми при смене инструмента.
Стол станка получает перемещение в двух взаимно перпендику-
лярных направлениях от высокомоментных электродвигателей по-
стоянного тока через одноступенчатые редукторы (t = 0,5) и пере-
дачи винт — гайка качения с шагом Р— 10 мм. На правой стороне
корпуса консоли установлен нерегулируемый электродвигатель
4A90LA, который через червячную пару и винтовую передачу обес-
печивает вертикальное установочное перемещение консоли.
Глава 3. ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ОБРАБОТКИ
НА СТАНКАХ С ЧПУ
3.1. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ
Объем механической обработки деталей, изготовляемых в мел-
косерийном и среднесерийном производствах, составляет примерно
75...80 % общего объема механической обработки в машинострое-
нии. Дальнейшее развитие автоматизации производств этих типов
базируется главным образом на широком применении станков с
ЧПУ. Важной особенностью автоматизации процесса обработки де-
талей машин на металлорежущих станках с программным управ-
лением является сохранение широкой универсальности станков, что
делает возможной обработку на них любых деталей, которые могут
быть получены на универсальных станках соответствующих типов.
При решении конкретной задачи изготовления различных дета-
лей на станках с ЧПУ должны быть приняты во внимание их кон-
фигурация и параметры. Проведенный анализ номенклатуры обра-
батываемых деталей [53] показывает, что их условно можно
разделить на детали правильной формы (тела вращения, призмати-
ческие, плоские) и неправильной формы (фигурные, профильные)
(рис. 3.1). Призматические детали обрабатываются преимущест-
венно на фрезерно-сверлильно-расточных станках, а детали типа
тел вращения — на токарных станках.
Виды и характер работ по проектированию технологических
процессов обработки деталей на станках с ЧПУ существенно отли-
чаются от работ, проводимых при использовании обычного универ-
сального и специального оборудования. Прежде всего значительно
возрастает сложность технологических задач и трудоемкость про-
ектирования технологического процесса. Для обработки на станках
с ЧПУ необходим детально разработанный попереходный техноло-
гический процесс. Более того, при использовании ЧПУ появляется
принципиально новый элемент технологического процесса — управ-
ляющая программа, для разработки и отладки которой требуются
дополнительные затраты средств и времени.
Существенной особенностью технологического проектирования
для станков с ЧПУ является также необходимость точной увязки
траектории автоматического движения режущего инструмента с
системой координат станка, исходной точкой и положением заго-
товки. Это налагает дополнительные требования к приспособле-
ниям для зажима и ориентации заготовки, к режущему инстру-
менту.
Расширенные технологические возможности станков с ЧПУ обу-
словливают некоторую специфику решения таких традиционных
3*
67
задач технологической подготовки, как проектирование операцион-
ного технологического процесса, базирование детали, выбор инстру-
мента и т. д.
Проектирование технологических процессов для станков с ЧПУ
делится на пять этапов: обеспечение технологичности конструкции
деталей; управление процессом подготовки УП; разработка техно-
логического процесса и выбор средств технологического оснащения
деталей; программирование технологических операций; внедрение
Рис. 3.1. Номенклатура деталей, обрабатываемых на металлорежущих стан-
ках
На каждом из этапов проектирования выполняются определен-
ные виды работ.
На первом этапе производится выбор номенклатуры деталей на
основе конъюнктурного (оценивается возможность перевода обра-
ботки детали на станки с ЧПУ по ее конструктивно-технологиче-
ским признакам и производственным условиям) и технико-экономи-
ческого (рассчитывается снижение трудоемкости обработки и оку-
паемость затрат) анализа. Составляется перечень деталей, обра-
батываемых на оборудовании с ЧПУ. Производится унификация их
конструктивных элементов. Уточняются размеры на чертежах.
Второй этап включает разработку плана-графика подготовки
УП, осуществление контроля его выполнения.
На третьем этапе обрабатываемые на станках с ЧПУ поверхно-
сти группируются по видам обработки. Подбирается оборудование
с ЧПУ для их обработки, формируется царшрутная карта. Разра-
батываются операционные карты, карты эскизов и карты наладки
инструментов. Производится формирование карты заказа на раз-
68
работку УП, разрабатываются заказы на приспособления и инст-
румент. Определяется траектория движения инструмента, назнача-
ются режимы обработки, формируются исходные данные для про-
граммирования и оформления необходимой документации.
Содержание работ на четвертом этапе зависит от метода под-
готовки УП. При ручной подготовке производится составление про-
граммы в коде ИСО-7 бит, запись УП на программоноситель, ее
контроль и редактирование. При автоматизированном программи-
ровании описываются исходные данные о детали на входном языке
системы автоматизированного программирования (САП). Осуще-
ствляется подготовка исходных данных на машинных носителях и
их ввод в ОЗУ. Производится расчет траектории движения инстру-
мента и ее преобразование с учетом конкретного технологического
оборудования, вывод диагностических сообщений и промежуточной
информации, вывод управляющей программы и сопроводительной
технологической документации, анализ диагностических сообще-
ний, обнаружение, локализация и исправление ошибок.
Пятый этап включает отладку и корректировку УП на устрой-
ствах контроля, отладку УП на оборудовании с ЧПУ, корректиров-
ку технологической документации, оформление акта внедрения.
3.2. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ, ОБРАБАТЫВАЕМЫХ
НА СТАНКАХ С ЧПУ
Оценка технологичности детали производится по качественным
и количественным показателям (ГОСТ 14.201—83).
Требования к технологичности деталей, изготовляемых на стан-
ках с ЧПУ, существенно отличаются от требований, предъявляемых
при обработке на станках с ручным управлением. Это связано с
выполнением задач программирования, решение которых требует
упрощения геометрических образов и типизации повторяющихся
геометрических элементов заготовки. Для удовлетворения требова-
ний обработки на станках с ЧПУ в общем случае следует считать
технологичными такие заготовки, формы и размеры которых отве-
чают условиям выполнения обработки в непрерывном автоматиче-
ском цикле [55].
При определении номенклатуры деталей, рекомендуемых для
обработки на станках с ЧПУ, необходимо учитывать целый ком-
плекс критериев технологичности, условно разделяемых на две
группы. Первая группа определяет общие требования к детали.
Во вторую входят критерии технологичности обрабатываемой по-
верхности [1].
К общим требованиям относятся: 1) обоснованный выбор мате-
риала детали и требований к качеству ее поверхностного слоя;
2) обеспечение достаточной жесткости конструкции; 3) сокращение
до минимума числа установов заготовки при ее обработке; 4) на-
личие элементов заготовки, обеспечивающих ее надежное закрепле-
ние в приспособлении; 5) возможность обработки максимального
числа поверхностей с одного установа заготовки при консольном
69
Табл. 3.1. Примеры повышения технологичности деталей, обрабатываемых
на станках с ЧПУ
Способ повышения тех- нологичности Эскиз детали Эффективность мероприятия
1 2 1 1 3
Унификация форм
и размеров поверх-
ностей и их элемен-
тов
Сокращение числа применя-
емых инструментов, вспомога-
тельного времени на смену ин-
струмента
Уменьшение кон-
сольности закрепления
инструмента при фре-
зеровании
Применение симмет-
ричности конструкций
Назначение рацио-
нальных размеров ре-
бер жесткости
Расположение шпо-
ночных пазов с одной
стороны детали
Сокращение вспомогательного
времени на поворот детали,
уменьшение числа приспособле-
ний
Уменьшение перепа-
да диаметров детали
Снижение числа переходов,
повышение производительности
процесса обработки
Повышение точности и про-
изводительности процесса об-
работки вследствие применения
более жесткого инструмента
Сокращение числа программ
и времени на их обработку
Увеличение ширины
канавок с целью их
обработки фрезерова-
нием вместо строгания
Повышение производитель-
ности процесса благодаря воз-
можности полной обработки де-
тали на станке с ЧПУ
Повышение точности и про-
изводительности процесса обра-
ботки вследствие применения
более жесткого инструмента
70
Окончание
Уменьшение разме-
ра обрабатываемой по-
верхности за счет
конструктивного
оформления опорных
плоскостей
Повышение производитель-
ности процесса обработки
Замена углубления
платиком
Сокращение числа инстру-
ментов, повышение производи-
тельности процесса
Увеличение размера
необработанной по-
верхности во избежа-
ние перезакрепления
детали
Повышение производитель-
ности процесса обработки вслед-
ствие сокращения вспомогатель-
ного времени
Перенос обрабаты-
ваемых поверхностей
на одну сторону дета-
ли
Расположение отвер-
стий перпендикулярно
к основной обрабаты-
ваемой плоскости
Уменьшение числа поворотов
детали, сокращение вспомога-
тельного времени, упрощение
программы
Расположение обра-
батываемых отверстий
на одном уровне
Повышение точности обработ-
ки в результате уменьшения
вылета инструмента, упрощение
программы
Сокращение числа установок
детали, повышение производи-
тельности процесса
Снижение требова-
ний к шероховатости
свободной поверхнос-
ти, уменьшение числа
обрабатываемых по-
верхностей
Уменьшение площади поверх-
ности обработки с соответствую-
щим повышением производи-
тельности процесса
71
закреплении инструмента; 6) отсутствие или сведение к минимуму
числа глухих отверстий и отверстий, расположенных под прямым
углом к основным координатным осям детали; 7) максимально
возможная унификация формы и размеров обрабатываемых эле-
ментов для обеспечения минимального числа обрабатывающих
инструментов и использования типовых подпрограмм; 8) задание ко-
ординат обрабатываемых элементов с учетом возможностей устрой-
ства ЧПУ; 9) форма детали, удобная для автоматического контро-
ля размеров и обеспечения легкого удаления стружки; 10) припуск
на механическую обработку минимальный, но достаточный для по-
лучения заданных параметров точности и шероховатости; 11) коле-
бания твердости поверхностного слоя заготовки в небольших пре-
делах для сокращения времени подбора инструментов по стойкости
и снижения его затрат на их замену; 12) наличие технологических
баз, используемых при обработке и захвате заготовки промышлен-
ным роботом.
Таким образом, при анализе технологичности деталей, обраба-
тываемых на станках с ЧПУ, для обеспечения высокой надежности
технологической системы необходимо учитывать следующие требо-
вания: обработки, контроля, захвата и транспортирования деталей
при их изготовлении; надежного удаления стружки; максимально-
го упрощения программирования; обеспечения благоприятных усло-
вий работы режущего инструмента.
Примеры повышения технологичности деталей, изготовляемых
на станках с ЧПУ, приведены в табл. 3.1.
3.3. ПОСТРОЕНИЕ МАРШРУТА ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ
НА СТАНКАХ С ЧПУ
При построении маршрута обработки деталей на станках с ЧПУ
необходимо руководствоваться общими принципами, положенными
в основу выбора последовательности операций механической обра-
ботки на станках с ручным управлением [22]. Кроме того, должны
учитываться специфические особенности станков с ЧПУ. Поэтому
маршрут обработки рекомендуется строить следующим образом.
1. Процесс механической обработки делить на стадии (черно-
вую, чистовую и отделочную), что обеспечивает получение задан-
ной точности обработки за счет снижения ее погрешности вследст-
вие упругих перемещений системы СПИД, температурных дефор-
маций и остаточных напряжений. При этом следует иметь в виду,
что станки с ЧПУ более жесткие по сравнению с универсальными
станками, с лучшим отводом теплоты из зоны резания, поэтому до-
пускается объединение стадий обработки. Например, на токарных
станках с ЧПУ часто совмещаются черновая и чистовая операции,
благодаря чему значительно снижается трудоемкость изготовления
детали, повышается коэффициент загрузки оборудования.
2. В целях уменьшения погрешностей базирования и закрепле-
ния заготовки соблюдать принципы постоянства баз и совмещения
конструкторской и технологической баз. На первой операции целе-
72
сообразно производить обработку тех поверхностей, относительно
которых задано положение остальных или большинства конструк-
тивных элементов детали (с целью обеспечения базы для последу-
ющих операций).
3. При выборе последовательности операций стремиться к обес-
печению полной обработки детали при минимальном числе ее уста-
новов.
4. Для выявления минимально необходимого количества типо-
размеров режущих инструментов при выборе последовательности
обработки детали проводить группирование обрабатываемых по-
верхностей. Если количество инструментов, устанавливаемых в ре-
вольверной головке или в магазине, оказывается недостаточным,
операцию необходимо разделить на части и выполнять на одинако-
вых установах либо подобрать другой станок с более емким мага-
зином.
5. Соблюдать требование обеспечения максимальной жесткости
заготовки на всех участках ее обработки. Согласно этому требова-
нию, например, обработка конусной детали с ребрами должна на-
чинаться с фрезерования торцов ребер, а обработка внутренних
контуров заготовки производится от центра к периферии. При то-
чении заготовок типа тел вращения первоначально обрабатывается
более жесткая часть (больший диаметр), а затем зона малой жест-
кости.
6. Назначать последовательность обработки заготовки с учетом
влияния на точность ее обработки деформаций от внутренних на-
пряжений, возникающих при снятии припуска.
3.4. ЕДИНИЧНЫЕ ЦИКЛЫ ОБРАБОТКИ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕТАЛЕЙ
С применением проверенных на практике типовых технологиче-
ских решений значительно уменьшается трудоемкость подготовки
управляющих программ вручную, что является основой для созда-
ния САП.
На основе типовых технологических решений строятся типовые
и постоянные циклы обработки элементов детали (единичные цик-
лы). Из таких циклов состоит общий цикл обработки детали. По-
следовательность выполнения рабочих и вспомогательных ходов в
единичном цикле не зависит от особенностей конкретной детали.
В типовых циклах отражаются имеющиеся рекомендации для
возможных вариантов обработки [1]. Постоянные (автоматические)
циклы могут быть реализованы в виде небольшой программы, ко-
торая не подлежит изменению. Гибкие циклы широко используются
на станках с микропроцессорными системами ЧПУ и реализованы
как подпрограммы, которые легко меняются при программирова-
нии. Постоянные циклы и подпрограммы можно повторять в любом
месте программы. Это дает возможность существенно упростить
программирование обработки деталей, имеющих несколько одина-
ковых элементов.
73
3.5. ОБРАБОТКА КОНТУРОВ И ПОВЕРХНОСТЕЙ
ФРЕЗЕРОВАНИЕМ
Инструмент для обработки контуров и поверхностей. Все эле-
менты деталей, обрабатываемых фрезерованием, разделяют на две
группы. К первой группе относятся элементы, поверхности которых
получаются проходом фрезы вдоль контура детали. Элементы, по-
верхности которых требуют многопроходной обработки заготовки,
образуют вторую группу.
В зависимости от числа одновременно управляемых координат
различают плоскую и объемную обработки контуров и поверхно-
стей деталей. Плоская обработка ведется по одной или двум коор-
динатным осям одновременно в плоскости, параллельной одной из
координатных плоскостей. Объемная обработка предполагает осу-
ществление рабочих ходов одновременно по трем и более коорди-
натам.
Основные типы фрез, применяемых для обработки контуров и
поверхностей деталей, приведены в табл. 3.2.
В таблице буквами А, В, С обозначены точки, по которым опре-
деляются вылеты инструмента (настроечные точки). Когда обра-
ботка ведется боковой или торцевой частью фрезы, расчетной точ-
кой траектории является вершина А. При обработке скругленной
боковой частью фрезы расчетной точкой служит центр скругления
В. Для конической фрезы расчетная точка С находится на пересе-
чении оси инструмента с плоскостью, в которой заданы размеры об-
рабатываемого элемента детали.
При обработке на фрезерных станках с ЧПУ, кроме фрез раз-
личных типоразмеров, широко используются инструменты для об-
работки отверстий: сверла, зенкеры, развертки и т. п.
Операции фрезерования начинают с черновой обработки по-
верхностей большой протяженности, затем производят их чистовую
обработку. Далее обрабатывают большие, а следом мелкие отвер-
стия. При программировании технологических переходов фрезеро-
вания применяют типовые схемы обработки (контуров, плоских по-
верхностей, объемной обработки) и разработанные на их основе
единичные циклы обработки элементов деталей.
Схемы плоской обработки контуров. Обработку контуров ведут,
как правило, концевыми фрезами. Траектория перемещения при
этом состоит из участков подвода фрезы к обрабатываемой поверх-
ности, прохода ее вдоль обрабатываемого контура и отвода от об-
работанной поверхности. Участок подвода фрезы к обрабатываемой
поверхности включает участок врезания.
При чистовой обработке детали участок врезания должен быть
построен таким образом, чтобы значение силы резания нарастало
и плавно приближалось к значению силы, действующей на рабочем
участке обрабатываемого профиля. Для этого ввод инструмента в
зону резания осуществляется по касательной к обрабатываемому
контуру.
При черновой обработке детали врезание чаще производят по
74
Табл. 3.2. Основные типы фрез, применяемых для обработки
контуров и поверхностей деталей
Тип фрезы Форма режущей части инструмента Примечание
1 1 2 3
Концевая цилинд-
рическая
ГОСТ 17025—71, ГОСТ
17026—71, ГОСТ 4675-71,
ГОСТ 18372—73,
ГОСТ 20536—75, ГОСТ
20537—75, ТУ 2-035-713—80
Концевая сферичес-
кая
Концевая коничес-
кая
ГОСТ 18152—72,
ТУ 2-035-336—74
Концевая радиус-
ная
ГОСТ 16231—81,
ТУ 2-035-678—79
Шпоночная
ТУ 2-035-858—82
Для обработки ста-
ночных Т-образных
пазов
ГОСТ 7063—72,
ГОСТ 10673—75
Торцевая
ГОСТ 9304—69, ГОСТ
9473—80, ГОСТ 24359—80,
ТУ 2-035-624—78
А
75
Окончание
1
з
Дисковая пазовая
ГОСТ 3964—69
Дисковая двусто-
ронняя
ГОСТ 6469—69
Дисковая трехсто-
ронняя
ГОСТ 3755—78,
ГОСТ 9474—73,
ГОСТ 1669—78
Одноугловая
Двухугловая
Полукруглая вы-
пуклая
ГОСТ 9305-69,
ТУ 2-035-314—73
нормали к контуру. Аналогично строят участки вывода фрезы из
зоны резания.
Типовые схемы плоской обработки контуров и примеры постро-
енных на их основе типовых единичных циклов приведены на рис.
3.2 и 3.3.
При обходе контура детали траектория перемещения инструмен-
та может иметь участки с резким изменением направления движе-
ния. Таким участкам вследствие упругих деформаций инструмента
и динамических погрешностей привода подач станка, как правило,
могут соответствовать искажения контура. Исключения искажения
контура или уменьшения его величины добиваются путем изменения
припуска на обработку, предыскажения траектории инструмента,
76
регулирования подачи. Часто применяются различные сочетания
указанных приемов.
Схемы обработки плоских поверхностей. Обработку плоских по-
верхностей (плоскостей) ведут преимущественно концевыми и тор-
цевыми фрезами. В зависимости от расположения обрабатываемых
плоскостей относительно граничащих с ними элементов детали раз-
личают открытые, полуоткрытые и закрытые плоскости [55]. Грани-
ца открытой плоскости не является препятствием для ввода и вы-
8 7
Рис. 3.2. Схемы обработки контуров:
а, в — наружного; б, г — внутреннего
вода инструмента на всех ее участках. Полуоткрытая плоскость
имеет границу, на одном из участков которой можно вводить и вы-
водить инструмент на уровне плоскости. Закрытая плоскость огра-
ничена со всех сторон стенками (инструмент вводят в зону резания
либо сверху, либо врезанием).
Обработка открытых плоскостей ведется по схеме «зигзаг» при
черновом фрезеровании (рис. 3.4, а) и по схеме «петля» при чисто-
вом фрезеровании (рис. 3.4, б). Для обработки полуоткрытых плос-
костей применяется схема «лента» (рис. 3.4, в). Закрытые плоскос-
ти обрабатываются по схеме «виток» (рис. 3.4, г).
Для обработки закрытой плоскости, ограниченной окружностью,
лучшей траекторией, обеспечивающей равномерное снятие припус-
ка, является архимедова спираль [22]. Такая траектория может
быть получена на станке с поворотным столом при обработке плос-
кости, ограниченной окружностью с центром, совпадающим с осью
вращения стола (столу сообщается равномерное вращательное, а
фрезе равномерное поступательное движение). Однако совмещение
центра окружности с осью вращения стола всегда связано с допол-
77
Рис. 3.3. Типовые циклы контурного фрезерования:
а — д — карманов и окон шпоночными и концевыми фрезами; е—з — уступов, бобышек кон-
цевыми фрезами
нительными затратами времени, особенно при обработке деталей с
большим количеством таких плоскостей. Поэтому на станках с ли-
нейно-круговой интерполяцией обработку закрытой плоскости,
ограниченной окружностью, ведут по спирали, образованной сопря-
женными дугами окружностей. Такие спирали строят с двумя и че-
тырьмя полюсами.
Двухполюсная спираль (рис. 3.5, а) образуется из сопряженных
дуг полуокружностей, центры которых поочередно находятся в по-
78
Рис. 3.4. Типовые схемы обработки плоскостей
люсах А и В. Полюс А располагается в центре окружности 7?к, огра-
ничивающей закрытую плоскость. Полюс В находится от полюса А
на расстоянии, равном половине шага h спирали, который выбирают
из условия ее сопряжения с окружностью /?э, эквидистантной
окружности радиуса /?к(#э=#к—Рф/2, где Рф— диаметр фрезы).
Значение h находят из выражения h=R,K-alR3, где а определяют из
условия /?э/(0,6Рф)^а^/?э/(0,8Рф) и меньшее его значение
округляют до большего целого числа.
Спираль, изображенная на рис. 3.5, а, образована дугами полу-
окружностей радиусов и с центрами в полюсе В и дугой полу-
окружности радиуса с центром в полюсе А. Начинается спираль
в центре окружности радиуса RK.
79
Рис. 3.5. Схемы обработки закрытой плоскости, ограниченной ок-
ружностью
Рис. 3.6. Схемы обработки пазов
80
Рис. 3.7. Типовые циклы фрезерования плоскостей:
а, б — чернового и чистового торцевой фрезой; в, г — уклона концевой и угловой фрезами;
д, е — граней призм угловыми фрезами; ж» з — «ласточкиного хвоста» угловыми фрезами
Четырехполюсная спираль (рис. 3.5, б) образуется из сопряжен-
ных четвертей окружностей с центрами в полюсах А, В, С и D. По-
люсы располагаются в вершинах квадрата со стороной, равной чет-
верти шага спирали. Квадрат полюсов строят так, чтобы его сторо-
ны были параллельны осям окружности радиуса RK, а одна из
вершин (полюс Л) совпала с центром этой окружности. Шаг спира-
ли выбирают так же, как и при построении двухполюсной спирали.
Схемы обработки пазов концевыми, торцевыми и дисковыми
фрезами показаны на рис. 3.6.
При обработке шпоночного паза концевой фрезой для ее ввода
в зону резания предварительно сверлят отверстие (рис. 3.6, а). Фре-
зерование полуоткрытой плоскости паза торцевой фрезой ведут,
как правило, после предварительной обработки его боковых сторон
81
t
Рис. 3.8. Типовые циклы фрезерования:
а, б — пазов прорезными фрезами; в — д — Т-образного паза, вначале прямого (в) осевой
концевой фрезой или «в разгон» (г), затем специальной фрезой (д); е, ж — шпоночного
паза концевой фрезой с предварительным сверлением (е); з — шпоночного паза шпоночной
фрезой без предварительного сверления; и — пазов с непараллельными стенками концевой
фрезой; к, л — кольцевых пазов осевой шпоночной фрезой (к), «в разгон» (л)
концевой фрезой. Пазы, полученные концевой фрезой, превращают
обрабатываемую плоскость в открытую и позволяют использовать
при торцевом фрезеровании схемы «зигзаг», «петля» и «елочка»
(рис. 3.6, б). Последняя схема реализуется также при обработке
сквозного паза трехсторонней дисковой фрезой (рис. 3.6, в).
Примеры типовых единичных циклов фрезерования плоскостей
и пазов приведены на рис. 3.7 и 3.8.
Рис. 3.9. Схема врезания фрезы
для наружного контура
а
Рис. 3.10. Схема врезания фрезы
в припуск на внутренних поверхно-
стях
Рис. 3.11. Схемы траекторий инструмента при обходе уг-
лов
Траектории вспомогательных ходов при контурном фрезеровании.
При проектировании траектории движения инструмента следует
уделять внимание методам построения вспомогательных ходов. Об-
работку фрезерованием внешнего контура рекомендуется начинать
врезанием фрезы по касательной к нему (рис. 3.9). Участок Ц —
путь, на котором скорость холостого хода Usxx снижается до ско-
рости подачи врезания 1>5вр. На участке происходит врезание
фрезы с дальнейшим снижением скорости подачи до рабочего п$р х.
Врезание фрезы в припуск на внутренних поверхностях детали
производится по криволинейной траектории. Наиболее благоприят-
ной траекторией является участок окружности радиуса, при кото-
ром путь врезания примерно равен (3...4)/ (t — глубина резания)
(рис. 3.10).
Наружный контур может иметь прямые, тупые и острые углы.
Траекториями обвода углов при этом являются дуги окружности с
радиусом, равным радиусу фрезы (рис. 3.11, а). Часто вместо пере-
83
мещений по дуге используются дополнительные петлеобразные пе-
ремещения (рис. 3.11,6).
' Схемы объемной обработки. Для определения траектории ин-
струмента при объемной обработке детали используется метод
сечения обрабатываемых поверхностей направляющими поверхно-
стями одного семейства. Такими семействами являются пучки па-
раллельных плоскостей, пучки плоскостей, проходящих через за-
данную ось, пучки соосных цилиндров и т. п. [21]. Пучки направля-
Р и с. 3.12. Схемы объемной обработки поверхностей
ющих поверхностей выбирают с учетом координатных перемещений
рабочих органов станка. Наиболее часто встречаются направляю-
щие плоскости, параллельные одной из координатных плоскостей
станка.
Следы пересечения обрабатываемых и направляющих поверхно-
стей образуют линии контуров, относительно которых строятся
участки траектории фрезы для проходов по строкам. На трехкоор-
динатных фрезерных станках обработку ведут по схеме «строка»
(рис. 3.12, а) или «зигзаг» (рис. 3.12, б). Расстояния между строка-
ми выбирают в зависимости от радиуса режущей части фрезы и тре-
бований к точности и шероховатости поверхности.
При многокоординатной (по четырем, пяти и более координа-
там) обработке детали наряду с поступательными перемещениями
меняется ориентация оси инструмента. Причем наиболее часто ис-
пользуется обработка поверхности с поворотом оси инструмента
вокруг некоторой фиксированной точки (рис. 3.12, в) и обработка
84
Табл 3 3. Способы обработки линейчатых поверхностей на станках с ЧПУ
Режущая часть инструмента
Направление переме-
щения инструмента
относительно обра-
батываемой поверх-
ности
Возможные виды
траекторий об-
работки
Строка Зигзаг
Число коорди-
нат оборудо-
вания с ЧПУ
3
3
85
при некотором постоянном угле а между осью инструмента и нор-
малью к обрабатываемой поверхности (рис. 3.12, г).
Приведенные основные схемы объемной обработки детали ис-
пользуются для построения траектории инструмента в различных
комбинациях. Выбор варианта обработки определяется видом об-
рабатываемой поверхности, формой режущей части инструмента и
возможностями станка (табл. 3.3).
3.6. ОБРАБОТКА ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ
Инструмент для обработки тел вращения. Детали, обрабатыва-
емые на станках с ЧПУ токарной группы, образуются цилиндриче-
скими, коническими, сферическими и торцевыми поверхностями, на
которых могут быть канавки, фаски, резьбы. Для наружной, торце-
вой и внутренней обработки указанных поверхностей, а также для
проточки канавок и нарезания резьб используются резцы различ-
ных типов. Обработку отверстий ведут также сверлами, зенкерами
и развертками.
Выбор режущего инструмента (резцов) производится в основ-
ном по общим правилам и рекомендациям, как и для универсаль-
ных станков. При автоматическом цикле обработки несколько по-
вышены требования по стружколоманию (геометрия режущей ча-
сти инструмента должна обеспечить надежное стружколомание).
Наиболее распространенные типы резцов приведены в табл. 3.4.
Программируемой точкой резца служит либо его вершина А, ли-
бо центр С закругления при вершине. Вершиной проходного подрез-
ного резца при продольной обработке служит точка А, а при под-
резке торца — В.
Зоны выборки и схемы их обработки. При проектировании пере-
ходов обрабатываемая область, ограниченная контурами детали и
заготовки, разделяется на отдельные зоны в зависимости от требо-
ваний к чистоте и точности поверхностей детали, режущего инстру-
мента и способа крепления заготовки на станке. Каждая зона огра-
ничивается замкнутым контуром, состоящим из основного и вспо-
могательного участков. Основным считается тот участок контура
зоны, который является границей траектории инструмента при об-
работке.
Все многообразие зон может быть представлено зонами выборки
объемов металла и зонами контурной обработки детали. Зоны вы-
борки служат для многопроходной обработки при больших съемах
припуска. Они делятся на открытые, полуоткрытые и закрытые.
Основной участок контура открытой зоны выборки ограничивает ее
с одной стороны, полуоткрытой — с двух, а закрытой — с трех
сторон.
Контурные зоны состоят из припуска на получистовую или чи-
стовую обработку поверхностей и служат для прохода инструмента
эквидистантно к участкам контура детали.
Пример разделения снимаемого припуска на открытые 1, полу-
открытые 2, закрытые 3 и контурные 4 зоны приведен на рис. 3.13.
86
Табл. 3.4. Основные типы резцов
Тип инструмента | Режущая часть | Примечание
1 1 2 | 3
Проходной • - --J ГОСТ 24996—81, ту 2’035’892—82 В
Проходной До (о> ТУ 2-035-387—75
Проходной ГОСТ 21151—75,
j ТУ 2-035-735—80
Расточный /г [о\г ГОСТ 20874—75
Проходной ГОСТ 24996—81
ТУ 2-035-892—82
Го]
Расточный ТУ 2-035-894—84
Проходной ( ° и ГОСТ 21151—75
Контурный /^1 ) ГОСТ 20872—80,
А 7 ТУ 2-035-892—84
Контурный А j. ГОСТ 24996—81
Проходной • /л * ГОСТ 23075—78
Чашечный I —I ГОСТ 24996—81
Проходной / о \\ j ГОСТ 21151—75
в
87
Окончание
1 2 1 3
Канавочный (для проточ- / / ТУ 2-035-558—77
ки наружных прямых кана- вок) ,1 ~1
4 е 1
Канавочный (для проточ- ки внутренних прямых ка- навок) ТУ 2-035-558—77
Л U
Канавочный (для проточ- ки наружных резьбовых ка- навок) А А * 7 ТУ 2-035-894—84
Канавочный (для проточ- ки внутренних резьбовых ка- h 2 ТУ 2-035-894—84
навок) 41—1
Канавочный (для проточ- лГХ ТУ 2-035-588—77
ки угловых канавок)
Резьбовой (для наружной резьбы) 4 \ ТУ 2-035-894—84
Резьбовой (для внутренней резьбы) 1 1 ) ТУ 2-035-894—84
Tv
Расточный j ГОСТ 20874—75
х ° 17
При разработке траектории движения инструмента для зон вы-
борки рекомендуются типовые схемы движения инструмента (рис.
3.14).
Схема «петля» используется при обработке заготовки резцами,
которые работают в одном направлении. Схема «зигзаг» применя-
ется в основном при обработке в обоих направлениях глубоких впа-
дин чашечными резцами. Схема «виток» мало отличается от схемы
88
«зигзаг», но имеет преимущество при обработке неглубоких и от-
носительно пологих впадин чашечными резцами. Схема «спуск»
предназначена для работы канавочными резцами (рис. 3.15).
Контурную зону составляют линии, эквидистантные к основному
контуру детали. Основное ее назначение состоит в формировании
контура детали или при необходимости чистовой обработки в обе-
спечении равномерного припуска.
Участки врезания и выхода резца
из зоны резания при обработке
контуров детали строятся так же,
как и при фрезерной обработке.
Канавки сложной формы обра-
батываются по типовым схемам
за несколько переходов [55]. Окон-
чательный профиль детали полу-
чают при чистовом переходе. Кри-
терием для выбора схемы ее обра-
ботки служит глубина канавки
Л=0,5(Р2—Di) и ее ширина В
(рис. 3.16, а). При Л<5 мм и В<
Рис. 3.13. Зоны обработки участков
заготовки
6 г
Рис. 3.14. Типовые схемы движения инструмента типа «петля»
(а), «зигзаг» (б), «виток» (в), «спуск» (г)
<30 мм предварительную обработку ведут с продольной подачей
канавочным резцом (рис. 3.16, б), если В>30 мм — проходным рез-
цом (рис. 3.16, в). При Л>5 мм и В<30 мм применяют канавочные
резцы и работают методом ступенчатого врезания (рис. 3.16, г).
При В>30 мм сначала обрабатывают канавку шириной около
10 мм, затем оставшийся материал убирают подрезным резцом (рис.
89
Рис. 3.15. Схемы обработки канавок:
а — простой прямоугольной; б — с фасками; в — с закруглениями
Рис. 3.16. Схемы обработки канавки сложной формы
3.16, д, е). Окончательную обработку во всех случаях проводят ка-
навочными резцами по контуру (рис. 3.16, ж, з). Аналогично обра-
батывают внутренние канавки.
Торцевые канавки (рис. 3.17, а) обрабатывают канавочными
резцами. При ширине канавки B=0,5(D2—<60 мм и глубине
Л<3 мм обработку ведут по схеме, представленной на рис. 3.17, б,
Рис. 3.18. Схемы обработки резьбы
если /г>3 мм — по схеме на рис. 3.17, в, г. Окончательную обработ-
ку торцевых канавок производят двумя канавочными резцами (от-
личаются только положением формообразующей вершины) (рис.
3.17, д, е).
Схемы обработки винтовых поверхностей. Современные токар-
ные станки с ЧПУ, как правило, оснащаются датчиками углового
91
положения шпинделя. С помощью такого датчика осуществляется
синхронизация вращения шпинделя с движением подачи (линей-
ной интерполяцией). В результате появляется возможность реали-
зовать разнообразные схемы нарезания одно- и многозаходных ци-
. линдрических и конических резьб, винтов различного профиля, чер-
вяков и других винтовых поверхностей.
При построении технологических схем многопроходной обра-
ботки крепежных резьб исходят из того, что форма резьбового рез-
ца соответствует профилю обрабатываемой резьбы (рис. 3.18). Об-
работка состоит из черновых проходов для выборки резьбовой впа-
дины и зачистных проходов при небольшом припуске или без него.
При заглублении резца перпендикулярно к оси вращения дета-
ли (рис. 3.18, а) в резании участвуют одновременно две его режу-
щие кромки. Стружка при этом имеет корытообразную форму, в
результате чего повышается ее жесткость и увеличивается нагрузка
на резец. Заглубление резца вдоль одной из сторон профиля (рис.
3.18, б, в) обеспечивает лучшее стружкообразование, но приводит к
неравномерному изнашиванию его режущих кромок (в резании
участвует одна режущая кромка). При нарезании резьбы по схеме,
изображенной на рис. 3.18, г, заглубление резца осуществляется
поочередно вдоль правой и левой сторон профиля. В результате обе
кромки резца изнашиваются равномерно.
Резьбонарезание с образованием зазора е между проходами
(рис. 3.18, д) исключает трение ненагруженной кромки резца, бла-
годаря чему значительно повышается его стойкость.
Разделение припуска на черновые проходы осуществляется с
учетом требований к параметрам режима резьбонарезания. Наибо-
лее часто глубину резания t принимают одинаковой на всех черно-
вых проходах: t=h[k, где h — глубина впадины резьбы; k — число
черновых проходов. Однако такое разделение припуска приводит
к увеличению сечения стружки на каждом последующем проходе и
как следствие к увеличению нагрузки на резец. Поэтому допусти-
мую глубину прохода выбирают из условия прочности резца на по-
следнем черновом проходе. В результате на предшествующих про-
ходах возможности станка и инструмента используются не пол-
ностью.
Постоянство сечения стружки на i-м проходе достигается разде-
лением припуска по закону геометрической прогрессии [22]:
Приращение координаты Дх для схем, изображенных на рис. 3.18,
а— г, Kxi——ti. Для схемы, приведенной на рис. 3.18, д, с целью
образования зазора е первое приращение увеличивают на (k— 1) е, а
последующие уменьшают на в: Дх( = —1\— (k— 1)е; Дх,= — Л+е.
Приращение координаты Az на i-м проходе для схем, представ-
ленных на рис. 3.18, а— в, определяется по формуле Azi=it-ctg а.
Для схем, изображенных на рис. 3.18, г, д, Azt= —itctga при чет-
ных i, ^Zi=ti-x ctg а при нечетных i, кроме i= 1, &Z\ =0.
Последовательность выполнения переходов при обработке на
92
токарных станках с ЧПУ. Поверхности детали, полученные на то-
карных станках, в зависимости от назначения и точности обработки
разделяют на основные и дополнительные.
К основным поверхностям относятся торцевые, цилиндрические
и конические, а также поверхности с криволинейной образующей и
неглубокие (до 1 мм) канавки и выточки. Их обработка произво-
дится проходными, копировальными и расточными резцами.
К дополнительным поверхностям относятся торцевые и угловые
канавки, резьбовые поверхности, канавки под клиновые ремни
и т. п.
Несмотря на многообразие форм обрабатываемых поверхно-
стей, может быть установлена следующая типовая последователь-
ность выполнения переходов [55]: 1) центрование (если длина свер-
ла меньше 20 мм); 2) сверление; 3) подрезание торца; 4) черновая
обработка основных форм поверхностей; 5) черновая обработка
дополнительных форм поверхностей; 6) чистовая обработка допол-
нительных форм поверхностей (может выполняться тем же инстру-
ментом, что и черновая); 7) чистовая обработка дополнительных
форм поверхностей, не требующих черновой обработки; 8) чисто-
вая обработка основных форм поверхностей.
При обработке заготовки, установленной в центрах, первые три
периода следует исключить.
В приведенной типовой последовательности выполнения перехо-
дов предусматриваются и частные случаи, которые зависят как от
тех или иных форм поверхностей, так и от количества режущих ин-
струментов, которые можно разместить в револьверной головке или
магазине станка с ЧПУ.
3.7. ОБРАБОТКА ОТВЕРСТИЙ
Инструмент для обработки отверстий. На сверлильно-расточных
и сверлильно-расточно-фрезерных станках с ЧПУ обрабатывают
главным образом крепежные отверстия небольшого диаметра и от-
верстия, предназначенные для базирования присоединяемых дета-
лей (основные отверстия). Например, отверстия корпусных деталей
делятся на основные, предназначенные для базирования устанавли-
ваемых в корпусе деталей, •вспомогательные (в том числе крепеж-
ные) и свободные, используемые при монтаже и ремонте [55]. Основ-
ные отверстия могут быть гладкими или ступенчатыми, односторон-
ними или двусторонними, иметь канавки, фаски, выточки, могут
располагаться в одной плоскости или соосно в нескольких парал-
лельных стенках (рис. 3.19).
Основные типы инструментов для обработки отверстий приве-
дены в табл. 3.5. Буквой А обозначены настроечные точки.
Схемы обработки отверстий. Технологические переходы обра-
ботки отверстий выполняются по типовым схемам, которые имеют
ряд общих признаков.
1. Большинство переходов осуществляют за один проход (мно-
гопроходные технологические переходы характерны для обработки
93
глубоких отверстий с периодическими выводами сверла и обработ-
ки отверстий в разных стенках).
2. Траектория инструмента в пределах прохода состоит из уча-
стков рабочего и вспомогательного ходов. Рабочий ход, как прави-
ло, включает недоход, участок резания и перебег (при обработке
глухих отверстий отсутствует).
Рис. 3.19. Основные отверстия в стенке корпусных деталей:
а — гладкие, обрабатываемые с одной стороны; б —с выточками и канавка-
ми, обрабатываемые с одной стороны; в — ступенчатые, с канавками и вы-
точками, обработка которых возможна с одной стороны; г — глухие; д —
ступенчатые двусторонние, обрабатываемые с двух сторон; е — с внутрен-
ними обработанными торцами и выточками
3. Недоход обычно принимают равным 1...3 мм для предвари-
тельно обработанных поверхностей и 5... 10 мм для необработанных
поверхностей.
4. Перебег зависит от размера заборного конуса инструмента и
принимается больше его длины на 1...3 мм.
5. На участке резания траектория инструмента может иметь
94
Табл. 3.5. Основные типы инструментов для обработки отверстий
Тип инструмента | Режущая часть Примечание
1 1 2 1 1 3
Сверло центровоч-
ное
ГОСТ 14952—75, ТУ 2-035-428—75,
ТУ 2-035-835—81
Сверло спиральное
ГОСТ 10903—77, ГОСТ 2092—77,
ГОСТ 10902—77, ГОСТ 4010—77,
ГОСТ 20697—75, ГОСТ 20694—75
Зенкер
ГОСТ 12489—71, ГОСТ 3231—71,
ГОСТ 12510—71, ГОСТ 21540—76
Зенковка-подрезка
(цековка)
МН 729—60, МН 727—60,
ТУ 2-035
Зенковка цилиндри-
ческая
ГОСТ 15599—70,
ОСТ 2 И25-2—80
Зенковка коничес-
кая
ГОСТ 14953—80,
ОСТ 2 И25-1—74,
МН 725—60
Развертка
ГОСТ 1672—80, ГОСТ 11175—80,
ГОСТ 11176—71, ГОСТ 16087—70,
ГОСТ 11184—84, ГОСТ 11182—71
А
95
Окончание
Развертка коничес-
кая
ГОСТ 10079—71, ГОСТ 10080—71,
ГОСТ 10081—84, ГОСТ 10082—71,
ГОСТ 6226—71
Резец расточный
держа вочный
ГОСТ 9795—84,
ГОСТ 10044—73
Метчик
ГОСТ 18839—73,
ГОСТ 3266—81
промежуточные опорные точки, которые характеризуются измене-
нием частоты вращения шпинделя и минутной подачи либо выпол-
нением включения, выключения или реверса вращения шпинделя.
6. Вспомогательный ход включает быстрый подвод инструмента
к обрабатываемому отверстию и его возврат в исходную точку.
С учетом указанных признаков строятся типовые единичные
циклы обработки отверстий (рис. 3.20).
Для упрощения программирования обработки деталей, имеющих
несколько одинаковых элементов, используются постоянные циклы
и подпрограммы.
В общем случае постоянный цикл обработки отверстий вклю-
чает: 1) быстрое позиционирование стола (при необходимости —
вращение), выбор частоты и направления вращения шпинделя,
включение вращения шпинделя; 2) быстрое позиционирование ин-
струмента по оси Z в точку, находящуюся на расстоянии 1...3 мм от
поверхности заготовки; 3) рабочий ход вдоль оси Z с заданной по-
дачей до требуемой глубины отверстия (в зависимости от типа по-
Рис. 3.20. Типовые циклы обработки отверстий, выточек в отверстиях, фасок,
канавок и занижений в отверстиях:
а — центрирование; б, в, г — сверление спиральным, перовым, кольцевым сверлом; д —
растачивание; е — развертывание; ж — растачивание выточки с подрезкой торца; з — рас-
тачивание с подрезкой торца выточки; и — обработка ступенчатых отверстий комбиниро-
ванным сверлом; к — растачивание занижения в отверстии; л — растачивание канавки;
м — зенкование фаски; н — расточка фаски; о — нарезание резьбы
96
4 Зак. 1470
97
Рабочий ход
Включение вращения шпинделя
Вспомогательный ход по ocuz
Вспомогательный ход по осям X,Y
Выдержка
Рис. 3.21. Схемы постоянных циклов
стоянного цикла движение осуществляется непрерывно или преры-
висто), в конце рабочего хода может быть задана выдержка време-
ни; 4) подготовку к возврату инструмента в исходное положение (в
зависимости от типа цикла это останов шпинделя, изменение на-
правления его вращения, фиксация его углового положения);
5) возврат инструмента в исходное положение по оси Z на скорости
98
быстрого хода или на рабочей подаче (с вращением или без враще-
ния шпинделя).
Наиболее часто применяются следующие постоянные циклы:
сверления (рис. 3.21, а); центрования или подрезки с выстоем в
конце рабочего хода (рис. 3.21, б); глубокого сверления с выводом
сверла в исходную позицию после каждого шага образования от-
верстия (рис. 3.21, е); нарезания резьбы метчиком (рис. 3.21, г);
растачивания (развертывания) сквозных отверстий с отводом ин-
струмента в исходное положение на рабочей подаче (рис. 3.21, д);
растачивания сквозных отверстий с выстоем инструмента в конце
рабочего хода и быстрым отводом в исходное положение (рис.
3.21, е); растачивания с выстоем инструмента в конце рабочего хода
и отводом в исходное положение на рабочей подаче (рис. 3.21, ж).
На станках с микропроцессорными системами ЧПУ указанные
постоянные циклы реализуются, как правило, в виде подпрограмм.
Последовательность переходов при обработке отверстий. По-
следовательность переходов при обработке отверстий выбирают с
учетом ряда факторов: конфигурации отверстий; допустимых откло-
нений формы и относительного положения осей отверстий; числа
групп одинаковых отверстий; возможностей станка с ЧПУ. Послед-
ний фактор при этом характеризуется точностью и продолжитель-
ностью позиционирования стола, его поворота, смены инструмента,
а также числом позиций револьверной головки или магазина ин-
струментов.
Типовые переходы обработки крепежных отверстий и основных
отверстий корпусных деталей с указанием их последовательности
приведены в табл. 3.6 и 3.7.
Общую последовательность выполнения переходов для всей со-
вокупности обрабатываемых отверстий в каждом конкретном слу-
чае выбирают исходя из допусков на межцентровые расстояния, а
также из условия сведения до минимума времени на вспомогатель-
ные перемещения и смену инструментов. В связи с этим различают
два основных варианта обработки отверстий.
По первому варианту (параллельная обработка) одним инстру-
ментом обрабатываются все одинаковые отверстия в стенке детали,
затем производится смена инструмента и цикл повторяется. После
этого деталь поворачивается для обработки отверстий с другой ее
стороны.
По второму варианту (последовательная обработка) каждое от-
верстие обрабатывается полностью по всем переходам, после чего
производится позиционирование стола для обработки следующего
отверстия. Когда завершается обработка всех отверстий на одной
стороне, деталь поворачивается для обработки отверстий с другой
ее стороны.
От варианта обработки отверстий существенно зависит пере-
менная доля времени обработки, которая складывается из продол-
жительности позиционирования инструментов над отверстиями и
времени смены инструментов.
4* 99
Табл. 3.6. Типовые переходы обработки основных отверстий с низкой точностью
расположения
Диаметр отверстия, мм Допуск межцент- рового расстоя- ния, мм Эскиз отверстия Переходы обработки отверстий, выполняемые инструментом
унифицированным комби- ниро- ванным
Центро- вание Сверле- ние Зенкеро- вание Цекова- ние Обработка фаски Разверты- вание Нареза- ние резь- бы
До 15 0,1 и вы- ше I , 1 2 3 4 2,3,4
Свыше 0,1...0,2 к\| | 15 1 1" 0. 1 2 3 4 2, 3,4
->1 до 30 Свыше 0,2 1 2 3 1,2,3
До 15 0,1...0,2 + £ 0..J 12 3 — П
Свыше 0,1...0,2 15 до 30 j 1 2 3 2, 3 Mt
Свыше %. ) 1 2 1,2
0,2
90°
ДоМ16 Свыше
0,1
Свыше 0,1...0,2
М16до
М24 --------
Свыше
0,2
1 2 3 2, 3
1 2 3 4 2, 3
1 2 31,2
До 6 0,1 и вы-
ше
Свыше Свыше
6 до 10 0,1
Свыше Свыше
10 до 15 0,1
Свыше 0,1...0,2
15 до 30 _________
Свыше
0,2
Ф...И7
W^H8)
1 2 3 —
1 2 3,4 —
1 2 3 4,5 2, 3
1 2 3 4 5 6 2, 3,4
1 2 3 4,5 1, 2,3
100
Табл. 3.7. Типовые переходы обработки основных отверстий
корпусных деталей на станках с ЧПУ
Диаметр отверстия, мм Квалитет допуска размера Допуск расположения отверстий, мм Со- стоя- ние от- вер- стия заго- товки Переходы обработки отверстий# выполняемые унифицированным инструментом
Свер- ление Чер- новое рас- тачива- ние Зенке- рова- ние Чис- товое рас- тачива- ние Развер- тыва- ние Обра- ботка фаски
До 30 7,8 0,01...0,05 Н 2 3 4,5 6
Свыше 30 7,8 0,01...0,05 н 1.(2) (2) 3 4,5 6
до 50 л 1,2 3 4,5 6
О 1 2 3,4 5
0,05...0,1 н 1,2 (3) (3) 4,5 6
л 1,2 (3) (3) 4,5 6
О 1 (2) (2) 3,4 5
8...11 । 0,1 и грубее н 1,2 3 4 5
Л, О 1 (1) 2 3 4
Свыше 50 7 0,03...0,1 л 2,3 4,5 1
до 120 О 1 2,3 4
8...11 л 2,3 4,5 1
О 1 2,3 4
12 и грубее 0,1 и . грубее л 2 3 1
О 1 2
Примечание. Н — отверстие не подготовлено; Л — отверстие получено в
отливке, штампованной заготовке; О — отверстие предварительно обработано.
В скобках указаны варианты выполнения переходов.
101
При параллельной обработке переменная доля времени
n м
Tl — 2 /см! 4” Л1 2 /поз/-
i=l j=\
При последовательной
n м
Тц = Al 2 /см£ 2 /позр
i=l /=1
где N — число инструментов; М — число отверстий; /CMi — продол-
жительность смены i-ro инструмента (i= 1, 2.N); tnoaj — продол-
жительность позиционирования инструмента над /-м отверстием
(/=1,2, ..., М).
Так как
( ы м \
Тц Ti = (Al 1) I 2 /см/ 2 /поз/ ),
М=1 /=1 /
можно заключить, что производительнее параллельная обработка
[55] при условии, что суммарное время смены инструментов больше,
чем продолжительность их позиционирования. Обработку одинако-
вых отверстий с небольшим числом переходов (крепежные отвер-
стия) ведут, как правило, по первому варианту. При обработке
отверстий с жесткими допусками на межцентровые расстояния окон-
чательные переходы (зенкерование, развертывание, нарезание резь-
бы) выполняют по второму варианту. Последовательная обработка
осуществляется также для основных отверстий, требующих большо-
го числа переходов (отверстия сложной формы и высокой степени
точности).
Последовательность позиционирования определяется из условия
сведения до минимума длины пути обхода. При этом учитывается
характер перемещений исполнительного органа раздельно по осям
или одновременно по двум или трем осям.
3.8. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ ПЕРЕХОДОВ
ПРИ ОБРАБОТКЕ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ
НА СТАНКАХ С ЧПУ ТИПА «ОБРАБАТЫВАЮЩИЙ ЦЕНТР»
Порядок выполнения переходов при обработке деталей на стан-
ках с ЧПУ типа «обрабатывающий центр» принципиально не от-
личается от порядка выполнения переходов на станках с ручным
управлением. Его характеризуют лишь большое количество пере-
ходов и возможность обработки детали за один установ.
При обработке корпусных деталей рекомендуется следующая
последовательность переходов: 1) фрезерование (черновое, полу-
чистовое, чистовое) наружных поверхностей торцевыми фрезами;
2) сверление (рассверливание) в сплошных стенках сквозных и
глухих основных отверстий диаметром свыше 30 мм; 3) фрезеро-
вание пазов, отверстий, окон, карманов, выборок концевыми фре-
102
зами; 4) фрезерование полуоткрытых и закрытых плоскостей, пер-
пендикулярных к оси шпинделя, торцевыми и концевыми фрезами;
5) черновое растачивание и зенкерование основных отверстий в
сплошных стенках расточными резцами и зенкерами; 6) фрезеро-
вание и растачивание канавок, фасок и выточек в основных отвер-
стиях концевыми, угловыми, дисковыми и другими фрезами, кана-
вочными и фасочными резцами, зенковками; 7) фрезерование па-
зов и выемок на наружных, внутренних и необрабатываемых
поверхностях концевыми и шпоночными фрезами; 8) обработка кре-
пежных и других вспомогательных отверстий диаметром свыше
15 мм (сверление, рассверливание, зенкерование, зенкование, наре-
зание резьбы); 9) фрезерование фасок угловыми фрезами; 10) чи-
стовое фрезерование открытых плоскостей торцевыми фрезами;
11) обработка точных поверхностей основных отверстий (растачи-
вание, развертывание); 12) обработка точных и точно расположен-
ных отверстий малого размера (под базовые штифты, втулки и т. п.)
сверлами, расточными резцами, развертками; 13) обработка точ-
ных и точно расположенных дополнительных поверхностей (кана-
вок, выемок, уступов) расточными резцами, дисковыми трехсторон-
ними фрезами; 14) обработка выемок, пазов, карманов, прорезей,
несимметричных относительно отверстия, дисковыми и концевыми
фрезами, фасонными канавочными, фасочными, угловыми и ра-
сточными резцами; 15) обработка фасок и других поверхностей,
сопряженных с основными отверстиями, дисковыми и угловыми фре-
зами, канавочными и фасочными резцами; 16) обработка крепеж-
ных и других неответственных отверстий малого диаметра (центро-
вание, сверление, зенкование, зенкерование и нарезание резь-
бы) [45].
Обработку корпусных деталей при высоких требованиях к точ-
ности ведут в несколько иной последовательности. Вначале фрезе-
руют плоские поверхности, затем обрабатывают точные основные
отверстия на всех сторонах детали, далее — крепежные и другие
неосновные отверстия. Такая последовательность выполнения пере-
ходов приводит к уменьшению зависимости точности обработки от
температурных деформаций элементов технологической системы
(в первую очередь станка).
На станках, оснащенных программно-управляемым плансуппор-
том, все переходы растачивания отверстий, обработки их торцов и
канавок выполняются одной расточной оправкой. Изменение поло-
жения расточной оправки относительно оси ее вращения при этом
осуществляется по программе.
3.9. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЯ ОСНАСТКИ
ДЛЯ СТАНКОВ С ЧПУ
Эффективность использования станков с ЧПУ во многом зависит
от правильного выбора станочных приспособлений, режущего и
вспомогательного инструмента, средств настройки режущего инст-
румента на размер.
При механической обработке заготовок на станках с ЧПУ, как и
103
на универсальных, ориентация (базирование) заготовки относи-
тельно станка и режущего инструмента выполняется станочными
приспособлениями. Причем приспособления для станков с ЧПУ
имеют ряд особенностей [33].
1. Более высокие точность и жесткость обеспечивают требуемую
точность обработки детали при максимальном использовании мощ-
ности станка.
2. Жесткая фиксация заготовок исключает их вибрации при об-
работке.
3. Точная ориентация детали обеспечивается относительно на-
чала координат станка.
4. Быстрая переналадка установочных и зажимных элементов
осуществляется при переходе на обработку новой партии изделий.
5. Механизация зажимных приспособлений способствует сокра-
щению вспомогательного времени на смену заготовок.
В приспособлениях к станкам с ЧПУ элементы для ориентации
и направления инструмента или борштанг (кондукторные или на-
правляющие втулки) не применяются. При этом используются про-
стые установочно-зажимные приспособления: угольники, тиски,
поворотные и делительные стойки и т. д. Причем наиболее целесо-
образно применять системы переналаживаемых приспособлений:
универсальных, универсально-сборных, специализированных. Для
зажима детали рекомендуется использовать универсальные гидрав-
лические зажимные устройства.
При полном базировании приспособлений на столе станка без
дополнительной его выверки значительно сокращается подготови-
тельно-заключительное время, связанное со сменой приспособлений.
Поэтому для полного и точного базирования приспособления долж-
ны иметь базирующие элементы, соответствующие посадочным ме-
стам станков.
При наличии на столе станка продольных и поперечных пазов
приспособление базируется с помощью установочных шпонок или
штырей. При продольных пазах и центральном отверстии приспо-
собление базируется по центральному отверстию и продольному па-
зу с помощью двух штырей. Если на столе станка имеются только
продольные пазы, приспособление базируется с помощью двух шпо-
нок. При отсутствии поперечного паза или отверстия на столе стан-
ка жестко закрепляют накладные плиты с пазами и сеткой отвер-
стий или с сеткой пазов и сеткой отверстий. Ориентация приспо-
собления относительно нулевой точки осуществляется по
установочному штырю или отверстию.
Существенное влияние на сокращение простоев станков с ЧПУ,
связанных с заменой режущего инструмента и его поднастройкой,
оказывает конструкция вспомогательного инструмента (приспособ-
ления для установки и закрепления режущего инструмента). Он
должен обеспечивать возможность регулирования длины режуще-
го инструмента, а также быструю его замену.
В качестве вспомогательного инструмента для установки в шпин-
деле станка сверл, зенкеров, разверток, метчиков, борштанг ис-
104
пользуются переходные втулки, патроны и оправки. Последние при-
меняются как с цилиндрическими, так и с коническими хвостови-
ками. В качестве вспомогательного инструмента для токарных
станков с ЧПУ используются державки различных видов, устанав-
ливаемые на револьверных головках или поперечных суппортах.
Наиболее часто применяются державки с цилиндрическими хво-
стовиками и хвостовиками с направляющими типа «ласточкин
хвост».
Выбор режущего инструмента для станков с ЧПУ производится
в соответствии с государственными стандартами и нормалями. Для
токарных станков рекомендуются сборные резцы с механическим
креплением пластинок из твердого сплава. Для обрабатывающих
центров существуют ограничения на максимально допустимые диа-
метры инструментов, устанавливаемых в магазин.
Настройка режущего инструмента совместно с вспомогательным
производится на специальных приборах для размерной настройки
вне станка.
Подробные сведения о приспособлениях, режущем и вспомога-
тельном инструментах для станков с ЧПУ, посадочных и присоеди-
нительных местах для установки инструмента и приспособлений
приведены в [33].
Глава 4. РАСЧЕТ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ
4.1. СИСТЕМЫ КООРДИНАТ СТАНКА, ДЕТАЛИ, ИНСТРУМЕНТА
В процессе подготовки управляющих программ для станков с
ЧПУ наиболее трудоемким этапом является расчет траектории ин-
струмента. Траектория строится относительно контура детали, и
при отработке программы по ней осуществляется перемещение со-
ответствующих рабочих органов станка. При этом большое значе-
ние имеют правильный выбор и взаимная увязка систем координат
детали, станка и инструмента.
В системе координат станка (СКС) определяются начальные и
текущие положения рабочих органов станка, их предельные пере-
мещения.
Для обеспечения общности методов подготовки управляющих
программ выбор СКС должен соответствовать рекомендациям ко-
митета ИСО. Выбранную систему координат принято называть
стандартной. По ГОСТ 23597—79 стандартная система координат
представляет собой правую прямоугольную декартову систему ко-
ординат XYZ. Ее начало, как правило, совмещается с базовой точ-
кой узла станка, несущего заготовку и зафиксированного в положе-
нии, при котором все перемещения рабочих органов станка могли
бы описываться положительными координатами. Такими базо-
выми точками, например, являются для шпиндельного узла — точ-
ка пересечения базового торца шпинделя с осью его вращения, для
крестового — точка пересечения его диагоналей на зеркале стола
или специальная настроечная точка, определяемая конструкцией
приспособления, для поворотного стола — точка пересечения зер-
кала стола с осью его вращения.
Выбор направления осей стандартной СКС связывают с поло-
жением оси вращения инструмента или детали. У сверлильных,
расточных, фрезерных и токарных станков с осью вращения инстру-
мента (детали) совпадает положение оси Z. Причем при положи-
тельном направлении оси Z сверло должно двигаться из детали.
Для станков, на которых сверление невозможно, ось Z перпендику-
лярна к плоскости установа заготовки. Ось X перпендикулярна к
оси Z и параллельна плоскости установа заготовки. При наличии
двух осей, перпендикулярных к оси Z, за ось X принимают ту, вдоль
которой возможно большее перемещение исполнительного, органа.
Если известны направления осей X и Z, направление оси Y опреде-
ляется из условия расположения осей правой прямоугольной си-
стемы координат.
Стандартной системой координат токарного станка является
двухкоординатная система XCZC с началом в базовой точке, лежа-
106
щей на пересечении базового торца шпинделя с осью его вращения.
Положительные направления осей системы координат при этом за-
висят от расположения инструмента на станке. Направление осей
координат при размещении инструмента над или за осью вращения
шпинделя показано на рис. 4.1, а, под или перед осью — на рис.
4.1, б.
Стандартной системой координат для станков сверлильной, рас-
точной и фрезерной групп служит трехкоординатная система
Рис. 4.1. Системы координат токарных станков
Рис. 4.2. Системы координат станков сверлильно-фрезерно-
расточной группы
XcYcZe. За ее начало принимают базовую точку стола в одном из
его крайних положений, а направление координатных осей зависит
от компоновки станка. Направление осей для станков с вертикаль-
ным и горизонтальным расположением шпинделя показано соот-
ветственно на рис. 4.2, а и 4.2, б.
Если у станка имеется несколько рабочих органов, несущих ин-
струмент, для задания их перемещений используются различные си-
стемы координат. Оси, обозначенные буквами X, У, Z, относятся к
первому рабочему органу. Оси второго рабочего органа обозначают
буквами U, V, W, третьего — Р, Q, R.
Координатные оси рабочих органов, несущих заготовку, направ-
лены противоположно соответствующим осям рабочих органов, не-
107
сущих инструмент. Обозначают их теми же буквами со штрихами,
например X', У', Z'.
Круговое перемещение рабочего органа станка, несущего инст-
румент, вокруг осей X, Y, Z обозначается при программировании со-
ответственно буквами А, В, С, поворот рабочего органа станка с за-
готовкой вокруг осей X', У', Z' — буквами А', В', С. Вторичные
угловые перемещения вокруг специальных осей обозначаются бук-
вами D и Е.
Рис. 4.3. Компоновка станков с ЧПУ:
а, б — токарного; в — токарно-карусельного; г — вертикально-фрезерного с крестовым сто-
лом; б — продольно-фрезерного с подвижным порталом; е — сверлильно-фрезерного порталь-
ного; ж — горизонтально-расточного; з — горизонтального сверлильно-фрезерно-расточного
108
Схемы некоторых станков с ЧПУ с указанием обозначений и
положительных направлений координатных осей рабочих'органов
приведены на рис. 4.3.
В зависимости от конструкции станка заданное положение ин-
струмента и заготовки при ее обработке может быть получено пе-
ремещением инструмента относительно неподвижной заготовки, за-
готовки относительно неподвижного инструмента или перемещением
инструмента и заготовки одновременно. Так как учесть эти особен-
ности сложно, при подготовке УП исходят из того, что инструмент
движется относительно неподвижной заготовки. Знаки его коорди-
натных перемещений, задаваемые в УП, соответствуют при этом
направлениям осей координат детали. В устройстве числового про-
граммного управления информация о направлении координатных
осей рабочих органов станка отображается так, что перемещение
инструмента выполняется с заданным в УП знаком. Если переме-
щается заготовка, знак направления движения изменяется на про-
тивоположный.
Программирование и наладка станка для работы по УП осуще-
ствляются с использованием характерных точек. В ГОСТ 20523—80
эти точки названы нулевой, исходной и фиксированной.
За нулевую точку станка принято начало системы его коорди-
нат. В УП относительно нулевой точки задаются абсолютные раз-
меры перемещений рабочих органов станка.
Исходная точка станка определяется относительно нулевой, с
нее начинается работа по УП. Выбирают исходные точки из усло-
вий сокращения вспомогательных ходов, обеспечения безопасности
смены инструмента и удобства закрепления заготовки на станке.
Перед началом работы станка по УП с исходными точками совме-
щаются базовые точки его рабочих органов.
Фиксированная точка станка определяется относительно нуле-
вой и служит для нахождения положения его рабочего органа. Сов-
мещение базовых точек рабочих органов с фиксированными точка-
ми станка производится с помощью датчиков положения.
При изготовлении первой детали партии (после переналадки
станка) фиксированные точки станка служат исходными. Для по-
следующих деталей партии исходные точки выбирают по возмож-
ности ближе к заготовке. -
Система координат детали (СКД) предназначена для задания
координат опорных точек обрабатываемых поверхностей, а также
координат опорных точек траектории инструмента. Опорными при
этом считаются точки начала, конца, пересечения или касания гео-
метрических элементов, которые составляют контур детали и
влияют на траекторию инструмента на переходах обработки.
В качестве СКД используются правая прямоугольная, цилин-
дрическая и сферическая системы координат. Наиболее часто при-
меняется правая прямоугольная система (рис. 4.4, а). Координата-
ми точки в ней являются расстояния х, у, z от точки до трех взаим-
но перпендикулярных координатных плоскостей (соответственно
абсцисса, ордината и аппликата), взятые с определенным знаком.
109
В цилиндрической системе координат (рис. 4.4, б) точка задается
радиусом-вектором р, центральным углом, определяющим положе-
ние проекции точки на основной плоскости, <р и аппликатой z. В сфе-
рической системе (рис. 4.4, в) координатами точки являются ра-
диус-вектор г, долгота <р и полярный угол 0.
Для упрощения разработки УП при выборе системы координат
детали целесообразно:
Рис. 4.4. Системы координат детали
а) направления осей координат де-
тали принимать такими же, как и на-
правления осей координат станка;
б) координатные плоскости совме-
щать с поверхностями технологических
баз или располагать параллельно;
в) начало системы координат вы-
бирать таким, чтобы все или большая
часть координатных опорных точек
имели положительные значения;
г) координатные оси совмещать с
осями симметрии детали или с вынос-
ными линиями, относительно которых
проставлено наибольшее число раз-
меров.
Рис. 4.5. Система коорди-
нат инструмента
Система координат инструмента (СКИ) предназначена для зада-
ния положения его настроечной точки относительно державки или
центра поворота инструментальной головки (см. табл. 3.2 и 3.4).
Оси СКИ Хи, Z„ параллельны осям стандартной СКС и направлены
в одну и ту же сторону. При выборе начала СКИ должны учиты-
ваться особенности установки инструмента на станке (чаще его
совмещают с базовой точкой инструментального блока). Положение
настроечной точки инструмента А (В) задается координатами Хоиа,
zoua (*окв> ?оив) (рис. 4.5). Инструмент рассматривают в сборе с
державкой. Настройка, как правило, осуществляется вне станка с
помощью специальных приборов.
110
4.2. СВЯЗЬ СИСТЕМ КООРДИНАТ
Наличие связи систем координат детали, станка и инструмента
позволяет выдерживать заданную точность обработки детали при
ее переустановке, а при подготовке УП траекторию перемещения
инструмента задавать в системе координат детали. Связаны систе-
мы координат через базовые точки рабочих органов станка, несу-
щих заготовку и инструмент.
Рис. 4.6. Связь систем координат детали, станка и ин-
струмента при токарной обработке
На токарном станке (рис. 4.6) за начало системы координат
XCZC принята базовая точка шпиндельного узла (точка пересечения
торца шпинделя с осью его вращения). Настроечная точка В инст-
румента задается в системе его координат ХИ2И и переводится в
систему координат станка через базовую точку К суппорта (коор-
динаты xozo). С точкой К совмещено начало Ои системы координат
инструмента. Текущая точка А траектории инструмента переводит-
ся из системы координат детали ХД2Д в систему координат станка
через базовую точку Б крепежного приспособления, которая опре-
делена в системе координат детали (координата ?одб) и станка
(координата ?осб)- Чаще точка Б совмещается с точкой Од, т. е.
технологическая база совмещается с соответствующей опорной по-
верхностью приспособления.
Начало системы координат ХСУС2С сверлильно-расточного стан-
ка (рис. 4.7) принято в базовой точке П при крайнем левом даль-
нем положении крестового поворотного стола (на стол следует смо-
треть со стороны шпиндельного узла). Настроечная точка В инст-
румента определена в системе координат ХИ2И при настройке его
111
на размер и переводится в систему координат станка через базо-
вую точку Ош шпиндельного узла (с точкой Ош совмещено начало
системы координат инструмента). Любая точка А траектории инст-
румента переводится из системы координат детали XaYnZa в систе-
му координат станка через базовую точку Б приспособления.
Рис. 4.7. Связь систем координат детали, станка и инстру-
мента при обработке на сверлильно-фрезерно-расточных стан-
ках
4.3. ПРОГРАММИРОВАНИЕ КОНТУРНОЙ ОБРАБОТКИ
4.3.1. Траектория инструмента. Эквидистанта
Программа обработки описывает поступательное перемещение
инструмента относительно детали. Описание проводится для опре-
деленной точки инструмента: для концевой сферической фрезы —
это центр полусферы, для сверла — точка пересечения оси с попе-
речной режущей кромкой, для резцов — его вершина или центр ду-
ги окружности при вершине. В общем случае точка, движение ко-
торой программируется, называется центром инструмента.
В процессе обработки по программе центр инструмента прохо-
дит путь, называемый траекторией инструмента. Если принять, что
радиус инструмента во время обработки контура детали остастся
постоянным, то при этом траектория центра инструмента эквиди-
стантна к контуру детали. Эквидистанта — это геометрическое ме-
сто точек, равноудаленных от какой-либо линии и лежащих по одну
сторону от нее. Характер эквидистанты отражает форму обрабаты-
ваемой детали и режущей части инструмента.
Эквидистанта формируется из геометрических элементов, к ко-
торым относятся отрезки прямых, дуги окружностей, другие кри-
вые второго и высших порядков. Отдельные геометрические эле-
менты соединяются пересечением или касанием. Точки сопряжения
участков, т. е. переходы от одного геометрического элемента к дру-
112
тому, называются опорными точками. Если участок одного геоме-
трического элемента размещается в разных квадрантах системы
координат, точка перехода из одного квадранта в другой должна
выделяться как опорная (рис. 4.8).
Кроме опорных точек рассмотренного вида, на линии обрабаты-
ваемого контура определяются технологические опорные точки, в
которых изменяются те или дру-
гие технологические параметры:
скорость главного движения, ско-
рость контурной подачи.
Выбор способа соединения ге-
ометрических элементов эквидис-
танты зависит от угла а, образован-
ного соседними элементами кон-
тура (при обходе контура смотреть
на него необходимо со стороны
инструмента). Для пары отрезков
угол измеряют непосредственно
между ними. Если элементом
контура является дуга окруж-
ности, то угол а измеряют
относительно касательной к
этой дуге в точке сопряже-
ния рассматриваемой пары
геометрических элементов
контура. При а > 180° эле-
менты эквидистанты соединя-
ются сопрягающими дугами
радиуса, равного радиусу
инструмента ^?и(рис. 4.9, а).
Центры сопрягающих дуг
находятся в общих точках эле-
ментов контура. Эквидистан-
той является линия A BiB2C
Перемещение центра инст-
румента вдоль сопрягающей
дуги эквидистанты при обхо-
де угла контура сопровож-
дается изменением силы ре-
зания, что в свою очередь
приводит к «зарезам» верши-
ны угла. Для предотвраще-
ния «зарезов» дуги сопрягаю-
щих окружностей часто за-
меняют отрезками прямых,
продолжающих участки эк-
видистанты к элементам кон-
тура (линия А В\В^В2С ). При
Рис. 4.8. Формообразование плос-
ких контуров
113
a < 180° общей точкой элементов эквидистанты является точка их пере-
сечения, а эквидистантой— линия А ВзС (рис. 4.9,6). Если a >300°,
то во избежание значительных отклонений траектории инструмента
от эквидистанты необходимо произвести дополнительные построения
[22]. Примером такого построения может быть перпендикуляр, про-
веденный из точки D (рис. 4.9, в). В данном случае эквидистантой
является 'линия А В]В2С . Обход угла возможен также по линии
А'ВзС- Наиболее технологичная — линия A DEC .
Рис. 4.10. Участки эквидистантны к парам несопряженных геометрических эле-
ментов контура детали:
а — прямая — прямая; б — прямая — окружность; в — окружность — окружность
Опорные точки траектории инструмента определяют, либо ис-
пользуя размеры, обозначенные непосредственно на чертеже, либо
как приращение координат опорных точек контура детали. Послед-
ний вариант удобен при программировании многопроходной кон-
турной обработки или обработки сложного профиля.
Вычисление опорных точек эквидистанты сводится к трем типо-
вым случаям сопряжения дугой окружности радиуса, равного ра-
диусу инструмента /?и, участков эквидистанты к парам несопряжен-
ных геометрических элементов контура детали «прямая — прямая»,
«прямая — окружность» и «окружность — окружность» (рис. 4.10).
4.3.2. Интерполяция
Известно несколько методов интерполяции, среди которых наи-
большее распространение получили методы оценочной функции и
цифровых дифференциальных анализаторов (ЦДА).
При использовании алгоритмов, основанных на методе оценоч-
ной функции, моделируется алгебраическое уравнение воспроизво-
димой кривой [3,4]. Сущность метода состоит в том, что после шага
по какой-либо управляемой координате вычисляется вспомогатель-
ная функция F. Знак функции F определяет направление следующе-
го шага, причем перемещение в результате этого шага приближает
отрабатываемую траекторию к идеальной кривой.
114
Рассмотрим прямую, проходящую через начало координат и
определяемую уравнением ах+Ьу=0. Берем на ней точку 1 (рис.
4.11, а) с координатами х0, Уо- Если из точки 1 перейти в точку 2 с
координатами (х0+1), у0, отклонение от прямой составит Fx—
a(x0+l)+by=a.
Если определить область под прямой как F<0, а над прямой
F>0, то при перемещении в точку 2 функция F становится отрица-
тельной.
Рис. 4.11. Интерполяция прямой (а) и окружности (б) на плоско-
сти по методу оценочной функции
При переходе из точки 2 в точку 3 с координатами (х0+1)>
(г/о+1) получим отклонение Fx+Fy=a(x0+l) +Ь(у0+Л)=а + Ь.
Если принять Fx= — a, a Fv=b,
F=nFx+mFy — —na+mb,
где п и т — число шагов соответственно по осям X и У.
При замене а и b координатами хк и ук точки К получим
F= -пхк + тук.
Многократное вычисление последнего выражения позволяет осу-
ществить перемещение по ломаной, аппроксимирующей прямую.
Если F<Q, делается шаг по оси У, если F^O — по оси X. При этом
оценочные функции определяются как F—F+xK и F=F—yK соот-
ветственно.
Погрешность интерполяции оценивается расстоянием d по нор-
мали от текущего положения координат до идеальной прямой (см.
рис. 4.11, а):
d = F/V а* + Ь*.
При угле наклона интерполируемой прямой а = 45° погрешность
интерполяции d не превышает одной дискреты h, т. е. d = h/V 2 .
При интерполяции окружности оценочная функция делит плос-
кость на две области: внутри окружности (F<0) и вне (F>0).
115
Если нормальное уравнение окружности x2+y2=R2, оценочной
функцией будет выражение
F(xh yj) = х2 + у2 — if,
где Xi, yj — координаты текущей точки дуги.
Для интерполирования дуги окружности задается номер квад-
ранта и координаты начальной хоуо и конечной хкук точек дуги
(рис. 4.11, б).
Направление движения при круговой интерполяции также вы-
бирается в зависимости от знака оценочной функции. Если оценоч-
ная функция F(x.i, yj)^O, делается шаг по основной (убывающей)
координате, а если Е(хг-, t/>) <0— по вспомогательной.
При шаге по оси X новое значение оценочной функции
y}) = (Xl±l)* + tfi-R*.
После преобразований
F(Xi±l, yi)=F(xi, Уз)±2х,+ 1.
Аналогично при шаге по оси У
F(Xi, yj± 1) =F(Xi, у,) ±2yj+l.
Если после шага по какой-либо координате знак оценочной
функции не изменяется, производится повторение шага по той же
координате. При изменении направления движения или номера
квадранта соответствующим образом изменяются знаки единичных
приращений координат.
Для токарных станков с ЧПУ дискретность перемещения в диа-
метральном направлении принимается обычно в два раза меньше,
чем в осевом. Это приводит к тому, что управляющее устройство
должно интерполировать не круг, а эллипс с соотношением
осей 1 :2.
Если нормальное уравнение эллипса x2/a2 + y2/b2= 1,
оценочной функцией при а—2Ь будет выражение
F (х/, у/) = (х2 4 у2) — (хо + 4z/o)»
где Xi, Уз — координаты текущей точки дуги; х0, Уо — координаты
начальной точки дуги.
При шаге по оси X новое значение оценочной функции
F (хг ± 1, у^ = [(xf ± I)2 + 4y2j\ - (х20 + 4$.
После преобразований
F (Х, ± 1, у,) = F (Xi, yj) ± 2Х{ + 1.
Аналогично при шаге по оси У
F(Xi, у,+ \) =F(Xi, у,) ±8Уз+4.
При интерполяции по методу ЦДА моделируется дифференци-
альное уравнение воспроизводимой кривой. Основным устройством
цифрового дифференциального анализатора является цифровой ин-
116
тегратор, представляющий собой блок, который выполняет прибли-
женное вычисление определенного интеграла по одной из формул
численного интегрирования.
Наиболее простое приближенное вычисление определенного ин-
теграла выполняется по первой формуле Эйлера (метод правых
прямоугольников). Погрешность вычислений с интегрированием по
методу прямоугольников является удовлетворительной при реали-
зации линейной и круговой интерполяции.
Сущность метода прямоугольников заключается в том, что ин-
тегрируемая функция y=f(x) в пределах интегрирования от х0 до
хт разбивается на (т— 1) достаточно малых интервалов. Затем
каждый из интервалов заменяется площадью построенного на нем
элементарного прямоугольника. Приближенное значение интеграла
определяется суммой этих площадей, расположенных на отрезке
интегрирования, т. е.
хт т т
f ydx « 2 У1 (*ж — х^ = 2 уДхь
х0 i=0 Z=0
где у — значение интегрируемой функции, y=f(x) \ &Xi — прираще-
ние независимой переменной, Axf=Xi+t—х,; т — число разбиений
функции.
На каждом из отрезков Дх, функция /(х<) заменяется прибли-
женным постоянным значением г/г. При достаточно большом числе
отрезков Ах,, на которые разбивается участок хт—х0, приближен-
ное значение интеграла незначительно отличается от точного зна-
чения, представляющего собой площадь, заключенную между зна-
чениями х0 и хт по оси X, ординатами уо и ут и участком кривой
функции y=f(x) [4].
Если все отрезки Дхг- принять одинаковыми и равными единице,
приближенное значение интеграла вычисляется в результате сум-
мирования текущих значений интегрируемой функции уг. Каждое
последующее значение интегрируемой функции г/i+i может быть
получено путем прибавления к предыдущему значению г/,- прираще-
ния Ауг. В общем виде можно записать
i=m
У-т =Уо + 2 Mi-
г=1
При реализации по методу ЦДЛ линейной и круговой кодовой
интерполяции независимой переменной является т = 1/f, где f —
частота вычислений, определяемая частотой следящего привода.
Например, для реализации линейной кодовой интерполяции [4] в
режиме подготовки данных рассчитываются приращения Дхт и
Дг/Т по осям координат за время т (расчет ведется с точностью до
миллионных долей дискреты). Полученные значения складываются
в каждом цикле с содержимым накопителей. После сложения
дробная часть полученной суммы остается в накопителях, а целая
часть выделяется в качестве приращения Дхх и Дг/Х за данный цикл
вычисления.
117
Погрешность интерполяции оценивается расстоянием по норма-
ли от текущего положения координат до идеальной прямой.
С широким распространением следящих приводов и микропро-
цессорных систем ЧПУ открылась возможность применения кодо-
вой интерполяции. Суть ее заключается в расчете приращений ко-
ординат в виде многоразрядных двоичных чисел. Наиболее эффек-
тивным методом, положенным в основу кодовой интерполяции,
является таблично-алгоритмический. Этот метод ориентирован на
Рис. 4.12. Схема
алгоритма интер-
поляции
современную элементную базу и обладает вы-
сокой универсальностью.
Таблично-алгоритмический метод вычислений
сочетает поиск по таблице грубого значения ре-
зультата, определяемого старшей частью аргу-
мента, и вычисление поправки, зависящей от
младшей части. Например, при реализации алго-
ритма круговой кодовой интерполяции необходи-
мо вычислять выражения вида:
y=R sin a, x=R cos а,
где R — радиус интерполируемой окружности;
а — центральный угол окружности.
Процесс вычисления приведенных выраже-
ний с использованием таблично-алгоритмическо-
го метода состоит из двух этапов (рис. 4.12).
На первом этапе вычисляются sin а и cos а,
на втором выполняются операции умножения и
вычисляются приращения.
Точность расчета координат определяется при этом погреш-
ностью вычисления функций sin а и cos а. В свою очередь погреш-
ность е вычисления sin а и cos а зависит от точности аппроксима-
ции еа и погрешности определения промежуточного значения ап-
проксимирующего полинома 8П, т. е. 8 = 8а+еп.
Сущность таблично-алгоритмического метода, следовательно,
состоит в подборе простой аппроксимирующей функции, определя-
ющей не менее двух соседних значений таблицы, составленной с
большим шагом. При этом для нахождения функции требуется
2П-Г точек, а не 2п, как при табличном методе. Здесь п — разряд-
ность аргумента; (л—г)—разрядность старшей части аргумента
(служит для непосредственного обращения к таблице); г — разряд-
ность остатка. Шаг таблицы выбирается исходя из требуемой точ-
ности и продолжительности вычислений, объема памяти.
Описанный метод по сравнению с табличным позволяет значи-
тельно сократить объем таблиц при некотором увеличении времени
на аппроксимацию функции. Аппроксимация может вестись' поли-
номами различного порядка [4]. На практике наиболее широко
используется линейная аппроксимация. Она дает некоторую эконо-
мию памяти и минимальную продолжительность вычислений.
118
4.3.3. Аппроксимация элементов траектории
Аппроксимация — это выражение одной функциональной зави-
симости через другую, более простую, с определенной степенью
Рис. 4.13. Линейная аппрок-
симация дуги окружности
точности.
В процессе аппроксимации геометрический элемент, ограничен-
ный опорными точками, разбивается на элементарные участки, на-
зываемые участками аппроксимации (рис. 4.13).
Точность аппроксимации тем выше, чем меньше длина элемен-
тов ломаной линии, определяемых шагом аппроксимации. За шаг
аппроксимации удобно принимать значение центрального угла Дф
между концами участка аппроксимации.
При программировании обработки на станках с ЧПУ аппрокси-
мация проводится из условия обеспе-
чения требуемых точности обработки и
параметров шероховатости обработан-
ной поверхности. Условие достижения
заданной точности выражается уравне-
нием
баСб-А,
где ба — допустимое значение погреш-
ности аппроксимации; б — заданный
допуск на обработку; А — суммарная
погрешность метода обработки.
Рассмотрим простейший пример ап-
проксимации — линейную аппроксима-
цию дуги окружности.
Дуги окружностей аппроксимиру-
ются линиями. В зависимости от того,
Рис. 4.14. Аппроксимация дуг окружности:
а — хордами; б — секущими; в — касательными
чем являются участки ломаной — хордами, секущими, касательны-
ми,— существуют три способа аппроксимации дуг окружностей
(рис. 4.14).
Шаг аппроксимации хордами определяют из соотношения
Дф — 2 arccos
секущими
119
Дф = 2 arccos
касательными
/ \
Дф = 2 arccos I — — .
\R + dJ
Расчет опорных точек звеньев ломаной проводится в относитель-
ной системе координат, связанной с центром аппроксимирующей
окружности (см. рис. 4.13):
Xk=R cos (фо—Мф);
Ук=К соз(ф0—Мф),
где k — текущий номер опорной точки.
Затем находят приращения координат:
Дхк= |хк+1 — %к|; Д//к= |i/k+i —г/к|.
Рис. 4.15. Аппроксимация ТЗК:
а — линейная; б — круговая
Рис. 4.16. Участки аппрокси-
мации между опорными точка-
ми ТЗК
Полученные приращения с соответ-
ствующими знаками записывают в опе-
рационную расчетно-технологическую
карту.
Современные микропроцессорные
системы ЧПУ позволяют отрабатывать
(интерполировать) не только прямые
и окружности, но и некоторые кривые
второго порядка (эллипс, гиперболу,
параболу). Однако существует целый
ряд деталей (копиры, шаблоны, ку-
лачки и т. д.), элементы контуров ко-
торых представляют собой кривые, получаемые расчетным или
экспериментальным путем. Для изготовления таких деталей на
станках с микропроцессорными системами ЧПУ кривые, заданные
аналитически или по табличным данным координат опорных точек,
аппроксимируют, как правило, отрезками прямых и дугами окруж-
ностей.
120
Линейную аппроксимацию таблично заданных кривых (ТЗК),
так же как и дуги окружности, проводят секущими, касательными
или хордами. Наиболее часто используется метод аппроксимации
хордами, что соответствует соединению опорных точек ТЗК отрез-
ками прямых (рис. 4.15, а). При круговой аппроксимации ТЗК
опорные точки соединяются сопряженными дугами окружностей
(рис. 4.15, б). Для этого в начальной точке интерполяции Ti зада-
ется касательная, с помощью которой через первые две опорные
точки Ti и Л+1 проводится дуга окружности радиуса Г{ с центром в
точке Тщ (рис. 4.16). Далее определяется касательная во второй
точке ТЗК и проводится дуга окружности через вторую и третью
точки и т. д.
4.4. РАСЧЕТ ОПОРНЫХ ТОЧЕК КОНТУРА ДЕТАЛИ
Общие сведения. Элементами траектории инструмента при изго-
товлении деталей являются отрезки прямых, дуги окружностей, а
также участки аналитически и точечно заданных кривых. Ограни-
чиваются элементы траектории опорными точками. Основой для
расчета траектории инструмента служит контур детали. Определе-
X *1 X
Рис. 4.17. Задание прямой на плоскости
ние геометрических элементов контура и вычисление координат
опорных точек ведется в системе координат детали по заданным на
чертеже размерам.
Наиболее часто при программировании решаются задачи опре-
деления опорных точек, лежащих на прямых, окружностях и их пе-
ресечениях.
121
Точка на прямой. Прямая в плоскости XOY представляется об-
щим уравнением Ах 4- By + С = 0. Если Ву= 0,
нение можно решить относительно ординаты (у
приведенное урав-
А С \
=-----X------и
в в
записать в виде уравнения прямой с угловым коэффициентом у =
= kx + b, где k — угловой коэффициент, равный тангенсу угла на-
клона прямой к оси абсцисс; b — начальная ордината (равна орди-
нате точки пересечения прямой с осью ординат).
Пример 1. Составить уравнение прямой, заданной углом а=16°42' и началь-
ной ординатой 6=10 мм (рис. 4.17, а).
Решение.
y=kx+b—x tg 16°42'4-10=0,3x4-10.
Параметрами k и b не может быть задана прямая, параллель-
ная оси ординат. Любую прямую в плоскости, описанную общим
уравнением прямой, можно задать полярным расстоянием р (дли-
на перпендикуляра, проведенного из начала координат к прямой)
и полярным углом <р (угол, образованный полярным расстоянием и
осью абсцисс):
х cos ф+1/ sin ф—р = 0.
Пример 2. Составить уравнение прямой, заданной полярным расстоянием р=
= 18 мм и полярным углом ф=30°40' (рис. 4.17, б).
Решение.
х cos ф4-</ sin ф—р=х cos 30°40'4-4/ sin 30°40'—18=0.
После подстановки значений тригонометрических функций получим
0,86х+0,514/— 18=86x4-514/—1800=0.
Уравнение прямой, проходящей через заданную точку Ti(xi, yi)
под углом а к оси абсцисс, имеет вид
y=k(x-Xi)+yi.
Пример 3. Составить уравнение прямой, заданной точкой Ti(Xj=20 мм, yi =
= 18 мм) и углом а=35° (рис. 4.17, в).
Решение.
i/=^(x-x1)4-«/i=tg 35° (х—20) 4- 18=0,7х+4.
Уравнение прямой, проходящей через две заданные точки
г/1) и Т2(х2, */2), записывается в виде
Пример 4. Составить уравнение прямой, заданной точками Tj(xi= 10 мм, yi =
=45 мм) и Г2(х2=40 мм, 1/2=15 мм) (рис. 4.17, г).
Решение.
У =. ——— (х — Xi) 4- 4/1 = (х — 10) + 45 = —X + 55.
х2 — *1 40 — 10
122
Точка на прямой определяется одной из координат. Если изве-
стна абсцисса точки хт, то ордината ут = кхт + Ь. Если известна ор-
дината точки ут, то абсцисса хт= (Ут — Ь)/к.
Пример 5. Определить ординату ут точки Т(хт = 20 мм) на прямой, задан-
ной параметрами &= —1,5, 6 = 45 мм (рис. 4.17, д).
Решение. Уравнение прямой имеет вид
y=kx+b= — 1,5x4-45.
Искомая ордината
Ут — — 1,5хг4-30= — 1,5 • 204-45= 15 мм.
Рис. 4.18. Точка на окруж-
ности
Рис. 4.19. Пересечение двух
прямых
Точка на окружности. Уравнение окружности радиуса R с цент-
ром С(%с, Ус) имеет вид
fl2=(x-xc)2+(i/-i/c)2.
У = Ус ± ]/" Л2 — (X — ХС)2.
Пример 6. Определить ординату ут точки 7’(хг=45 мм) на окружности ра-
диуса 7? = 25 мм с центром С(хс=30 мм, #с = 30 мм) (рис. 4.18).
Решение. Уравнение окружности:
У = ус ± Я2-(хг-хс)2 = 30 + У 252 - (хг - 20)2 .
После подстановки в это уравнение значения абсциссы точки Т
у = 30 + V252 — (45 — 30)2 = 30 + 20.
Искомая ордината может принимать одно из двух значений.
Пересечение двух прямых. Точка пересечения двух прямых
Т(хт, ут) определяется решением системы уравнений, описывающих
эти прямые:
(у = ktx + 6,;
\у =• £2х + 62.
При этом координаты точки пересечения
Ь2 ~
123
Пример 7. Определить координаты точки пересечения прямых Т(хт, Ут).
Первая прямая задана точкой Ti(Xi=10 мм, r/i = 15 мм) и углом а=16°42', вто-
рая—двумя точками 7'2(Х2=15 мм, г/2=20 мм), Т3(х3==ЗО мм, #3 = 5 мм) (рис.
4.19).
Решение. Уравнения прямых:
у = tga (х — хх) + уг = tg 16°42' (х — 10) + 15 = 0,Зх + 12;
Уз — У 2 5 — 20
У = —- (х-х2) + г/2= —-------— (х- 15) + 20 = - х + 35.
х3 — х2 30— 15
Искомые координаты точки пересечения:
_ b^ — bj
т kt — ki
35—12
0,3+1
= 17,69 мм;
ут — —хт + Ь2 = —17,69 + 35 = 17,31 мм.
Рис. 4.20. Пересечение пря-
мой и окружности
Рис. 4.21. Прямая, ка-
сательная к окружности
Пересечение прямой и окружности. Точки пересечения прямой
и окружности определяются решением системы описывающих их
уравнений.
Пример 8. Определить координаты точек пересечения Ti(xi, #i), ^(хг, #2)
прямой, заданной параметрами £=—0,3, £ = 30 мм, с окружностью радиуса R —
= 20 мм с центром С(хс = 30 мм, ус = 25 мм) (рис. 4.20).
Решение. Уравнения прямой и окружности:
у = kx + b = —0,Зх + 30;
У = Ус i Я2 — (х — *с)2 = 25 + 202 — (х — 30)2 .
При решении системы уравнений получим:
— 0, Зх + 30 = 25 + V 202 —(х—30)2;
(5 — 0,3x)2 = 202 — (х — 30)2;
х2 — 57,80х + 480,73 = 0;
х = 28,90 + /835,21 —480,73 = 28,90 ± 18,87.
Искомые координаты точек пересечения:
Xi = 28,90+18,87=47,77 мм;
124
У1- — 0,3X1 + 30 = - 0,3 • 47,77+30 = 15,67 мм;
х2=28,90-18,87=10,03 мм;
№=-0,3X2+30 =-0,3-10,03+30=26,99 мм.
Прямая, касательная к окружности. Касательная к окружности
радиуса Л? с центром С(хс, ус) может быть задана:
а) уравнением прямой (координаты точки касания прямой и ок-
ружности определяются решением системы их уравнений);
б) углом наклона касательной к оси абсцисс а (координаты
точки касания вычисляются по формулам: xT=Xc±R sin а-, ут =
=yc±R cos а);
в) точкой Т\(х\, z/i), через которую требуется провести касатель-
ную (координаты точки касания определяются из соотношений эле-
ментов треугольников).
Пример 9. Определить координаты точки касания Т(хт, ут) прямой, прове-
денной через точку Ti(X! = 50 мм, i/i=10 мм) касательно к окружности #=20 мм
с центром С(хс=20 мм, г/с = 25 мм) (рис. 4.21).
Решение. Из треугольника СТТt следует:
R
а = arcsin ..... - —— =
У (х1-хс)2 + (ус-у1)2
20
— arcsin —г - — - = 36°42'.
V (50 — 20)2 + (25 — 10)2
Из треугольника CBTi
„ Ус ~У\ 25 —10
₽=arctg = аге,е = 26‘34''
Из треугольника АВ7\
у=90°- (а+₽) =90°— (36°42'+26°34') = 26°44'<
Из подобия треугольников АВТ\ и CDT угол наклона радиуса R в точке ка-
сания (отрезок СТ) равен углу у. Тогда искомые координаты точки касания
xT=xc + R cos у = 20+20 cos 26°44'= 37,86 мм;
yT = yc + R sin y = 25+20 sin 26°44'=33,99 мм.
Пересечение двух окружностей. Координаты точек пересечения
двух окружностей определяются решением системы их уравнений.
Пример 10. Определить координаты точек пересечения Т1(хь ^), Т2(х2, у2)
двух окружностей радиусов 7?i=30 мм, /?2=15 мм с центрами C1(xCi=20 мм,
с 1=15 мм), с2(хс 2 =40, УС2 =35 мм) (рис. 4.22).
Решение. Начало системы координат смещается в центр окружности
7?1(Дх=—20 мм, Ду = — 15 мм). При этом изменяются координаты центров
Ci(xci=0, yci =0), С2(Хс2 = 20 мм, ус 2 = 20 мм).
Уравнения окружностей в новой системе координат имеют вид:
у = j/~ R\ — х2 = ]/з02 — х2 ;
У^Ус^У Л2—(х —xCj)2 = 20 + 1Л152 — (х —20)2.
При решении системы уравнений получим:
125
К 302 — х2 = 20 + V152 — (х — 20)2 ;
302 — х2 = 202 + 40 К152 — (х — 20)2 + 152 — (х — 20)2;
(16,625 — х)2 = —х2 + 40х — 175;
х2 —36,6x4-225,7 = 0;
х = 18,3 + V 18,32 — 225,7 = 18,3 ± 10,4.
Рис. 4.22. Пересечение
двух окружностей
Рис. 4.23. Касание двух
окружностей
Координаты точек пересечения в новой системе координат:
X! = 18,3 4- 10,4]= 28,7 мм;
= У 302-х2 = У 302 —28,72 = 8,7 мм;
х2 = 18,3 — 10,4 = 7,9 мм;
1/2= V3°2~*2 = У 302—7,92 =28,9 мм.
Искомые координаты точек пересечения в исходной системе координат:
х1=х1—Дх=28,7+20=48,7 мм;
i/i = i/i~Ai/=8,7+15=23,7 мм;
х2=х2—Дх=7,9+20=27,9 Мм;
#2=#2--Л#=28,9+15=43,9 мм.
Касание двух окружностей. Для определения координат точки
касания двух окружностей используют угол наклона линии центров
к оси абсцисс.
Пример 11. Определить точку касания Т (хг, ут) окружности радиуса /?j =
= 30 мм с центром (xCj = 10 мм, уС1 = 15 мм) с окружностью с центром
С2 (хСг =40 мм, yCz = 35 мм) (рис. 4.23).
Решение. Угол наклона линии центров
У г — У г 35 — 15
а = arctg = arctg — = 33°41°.
хс2 — ХС 40— 10
126
Искомые координаты точки касания:
ХТ — хс. + cos а — 10 + 30 cos 33°4Г = 34,97 мм;
Ут ~ Ус. + s*na = 15 4-30sin33°41' = 31,64 мм.
Пример 12. Определить координаты центра С (хс, ус} окружности радиуса
R — 15 мм и координаты точки ее касания Т (хт> ут) с окружностью радиуса
/?! = 40 мм с центром Cj (xCj = 20 мм, ус^ = 15 мм), если угол наклона ра-
диуса, проведенного в точку касания, к оси абсцисс а — 30° (рис. 4.24).
Рис. 4.24. Касание двух ок- Рис. 4.25. Прямая, касательная к двум ок-
ружностей (внутреннее) ружностям
Решение. Координаты центра окружности радиуса R:
хс = xCj + — 7?) cos а = 20 + (40 — 15) cos 30° = 41,65 мм;
ус = ус^ -р — /?) sin а = 15 + (40 — 15) sin 30° = 27,5 мм.
Координаты точки касания окружностей:
хт = хС1- + cos а =- 20 + 40 cos 30° = 56,64 мм;
ут = Ус. R{ sin а = 15 4- 40 sin 30° = 35 мм.
Прямая, касательная к двум окружностям. Координаты точек
касания прямой к двум окружностям определяются углами накло-
на к оси абсцисс радиусов окружностей в точках касания.
Пример 13. Определить координаты точек Тх (хр ^), Т2 (х2, у2) касания
прямой с двумя окружностями радиусов = 45 мм, R2 25 мм с центрами
С1 (ХС. = 30 мм» У С. = 10 мм)> С2 (хс, = 90 мм> Ус, = 20 мм) (рис. 4.25).
Решение. Угол наклона линии центров
х Ус2~Ус. 20 — 10
а = arctg---------= arctg-------= 9 27'.
хс, хс. 99 — 30
Из треугольника ACiC^
о . — R2
р = a res in—... - ---
V (хс,~ хс.)2 + (Ус, ~ Ус.)2
45 — 25
= arcsin .. -- - = 19° 12'
у (90 —30)24-(20—10)2
127
Угол наклона к оси абсцисс радиуса Ri
у = 90° - ₽ + а=90° -19° 12'+9°27'=80°06'.
Искомые координаты точек касания:
Х1 = xCi + ^?iC0ST — 30 + 45 cos 80°06' = 37,74 мм;
z/1 = yCi + sin у = 10 + 45 sin 80°06' — 54,33 мм;
х2 ~ ХС2 + #2 cos Т — 90 + 25 cos 80°06' = 94,30 мм;
у2 ~ Ус» + #2 s*n V = 20 + 25 sin 80°06' = 44,63 мм.
Сопряжение двух прямых дугой окружности. Центр сопряга-
ющей дуги окружности находится на пересечении прямых, прове-
денных параллельно заданным прямым на расстоянии, равном ра-
диусу этой окружности.
Если прямая задана точкой ГЦхь у\) и углом а, уравнение па-
раллельной ей, расположенной на расстоянии R прямой имеет вид
у= (x-Xi)tga + i/i± |^/cos a|.
Значение |/?/cos a| принимается co знаком «плюс», если парал-
лельная прямая пересекает ось ординат выше, чем заданная пря-
мая, в противном случае — со знаком «минус».
Пример 14. Определить координаты центра С(хс, у с) и точек касания
Л(хь У1), T2(x2i у2) окружности радиуса R =10 мм с двумя прямыми, заданными
точками Гз(хз=Ю мм, г/3=15 мм), Т4(х4=40 мм, t/4 = 20 мм> и углами aj = 45°,
a2=120° (рис. 4.26).
Решение. Уравнения прямых, параллельных заданным и расположенных
от них на расстоянии 7?, образуют систему:
г/ = (х—аг3)tg*си + t/з— ]R/cos ai| = (х— 10)tg45°+15 — 110/cos 45°| =х—9,18;
у= (х—x4)tg a2+i/4— ]2?/cos а2| = (х—40)tg 120°+20— | Ю/cos 120°| = — 1,73х +
+ 69,28.
Решив систему, получаем координаты центра сопрягающей дуги:
b2 — 69,28 4-9,18
хг — —-------— =---------------- = 28,74 мм;
с ki — ki 1 + 1,73
Ус — хс — = 28,74 — 9,18 = 19,56 мм.
Координаты точек касания:
х1 = Хс — R cos(90°—си) =28,74—10 sin 45° = 21,67 мм;
yi=yc + R sin(90°—си) = 19,56+10 cos 45° = 26,63 мм;
x2 = xc+R cos(180° — a2) =28,74+10 cos 60° = 33,74 мм;
y2=yc+R sin(180°— a2) = 19,56+10 sin 60° = 28,22 мм.
Сопряжение прямой и окружности дугой окружности.' Центр
дуги окружности радиуса 7?, сопрягающей прямую и окружность
радиуса 7?ь находится на пересечении прямой, проведенной парал-
лельно заданной прямой на расстоянии 7?, с окружностью радиуса
7?2 = ^i+7?, эксцентричной заданной (окружность радиуса /?1).
128
Окружность радиуса Ri=Ri+R, эксцентричная окружности, за-
данной центром С(хс, ус) и радиусом Rt, описывается уравнением
У = Ус ± K(*i ± *)8 - (х - хс)2-
Знак «плюс» под корнем соответствует внешней концентричной
окружности, а «минус» — внутренней.
Координаты точек касания сопрягающей дуги с прямой и
окружностью определяются так же, как в случае касания прямой и
окружности, а также касания двух окружностей.
Рис. 4.26. Сопряжение двух
прямых дугой окружно-
сти
Рис. 4.27. Сопряжение пря-
мой и окружности дугой ок-
ружности
Пример 15. Определить координаты центра С (хс, ус) и точек касания
Tj (х1» #1)» ^2 (х2> У2) окружности радиуса /? = 10 мм с прямой, заданной
точкой Т3 (х3 — 20 мм, у3 — 10 мм) и углом а= 18°30', и окружности ра-
диуса R = 15 мм с центром Cj (xCj = 30 мм, ус^ = 30 мм) (рис. 4.27).
Решение. Уравнение прямой, проведенной на расстоянии R параллельно
заданной, имеет вид
у= (х—x3)tg а+*/з+ [Л/cos а| = (x-20)tg 18°30'+10 + | Ю/cos 18°30'| = О,33х+
+ 13,85.
Уравнение окружности, концентричной заданной:
У =- У Ct ± "И (^1 + ^)2 “ (х ~ хс)2 =
= 30 + / (15+ 10)2 — (Х_ 30)2 = 30 + /252— (х_ 30)2.
Уравнения прямой и окружности образуют систему, решением которой опре-
деляются координаты центра сопрягающей дуги окружности:
О,33х + 13,85 = 30 + У 252 _ (х — 30)» ;
(О,ЗЗХ — 16, 15)2 = 252 _ (Х _ 30)2;
ха — 63,66х + 482,72 = 0;
х = 31,83 ± У 1013,15 — 482,72 = 31,83 + 23,03 мм.
Искомая абсцисса — меньшая: хс=31,83—23,03=8,8 мм, ордината ус =
=0,ЗЗхс +13,85=0,33 • 8,8+13,85= 16,75 мм.
5 Зак. 1470
129
Угол наклона линии центров
Ус Ус зо—16,75
р = arctg---------= arctg ————— = 32°.
%Ct — хс — 8,8
Координаты точек касания:
Xi=*c+/?sina=8,8+10sin 18°30'=11,97 мм;
Ух—Ус—R cos a= 16,75—10 cos 18e30'=7,27 мм;
Xi=xc+R cos P=8,8+10 cos 32°= 17,28 мм;
y3=0c+/?sin 3=16,75+10 cos 32°= 22,05 мм.
4.5. ПРОГРАММИРОВАНИЕ ПОЗИЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ
Формообразование поверхностей при позиционной обработке
(обработка отверстий на сверлильных и сверлильно-расточных
станках, фрезерование прямоугольных контуров) осуществляется
путем последовательного перемещения обрабатываемой заготовки
(реже инструмента) из одного положения в другое. Каждое конеч-
ное положение инструмента относительно заготовки при этом на-
зывается позицией. Например, при обработке двух или нескольких
отверстий в заготовке за позиции принимаются опорные точки, ко-
торыми являются центры этих отверстий. Вспомогательными точ-
ками позиционирования называются точки, определяющие положе-
ние инструмента в направлении его оси до начала подвода к дета-
ли, в момент включения подачи и в конце рабочего хода [43].
Содержанием этапа программирования для позиционной обра-
ботки является нахождение значений координат опорных точек (то-
чек позиционирования) в системе координат станка и занесение их
на программоноситель.
До расчета траектории инструментов при позиционной обработ-
ке определяют состав всех переходов, выбирают инструментальную
наладку, уточняют переходы и общую их последовательность,
строят схемы осевых перемещений инструментов относительно
опорных точек, назначают режимы резания.
4.6. СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ СТАНКА
В процессе обработки резанием на станках с ЧПУ заготовка и
инструмент совершают определенные движения, которые делятся
на основные и вспомогательные. Основные движения в свою оче-
редь делятся на главное и движение подачи.
Главное движение — вращательное, обеспечивает необходимую
скорость резания, сообщается рабочим органам станка, несущим
инструмент (сверлильные и фрезерные станки) или обрабатыва-
емую заготовку (токарные станки). Движение подачи дает возмож-
ность вести процесс резания по всему участку обрабатываемой по-
верхности. Подача обеспечивается движением рабочих органов
станка, несущих инструмент или заготовку, либо тех и других одно-
временно.
130
К вспомогательным движениям относятся ускоренный подвод и
отвод, поиск и смена инструмента, а также другие движения.
Скорость резания v определяется частотой вращения шпинделя.
Зависимость между ними имеет вид п=1000 v/(nd), где d — диа-
метр вращающегося инструмента или диаметр обрабатываемой по-
верхности вращающейся заготовки.
Регулирование частоты вращения шпинделя станков, оснащен-
ных микропроцессорными системами ЧПУ, осуществляется, как
правило, бесступенчато. Для этого используются электродвигатели
постоянного тока с тиристорным управлением. Для расширения
диапазона частот вращения шпинделя на некоторых станках уста-
навливаются коробки скоростей, чаще двухступенчатые.
Скорость подачи задается минутной подачей SM или подачей на
оборот So. Для операций точения, фрезерования, сверления, зенке-
рования и развертывания SM=Son, где п — частота вращения де-
тали или инструмента. При фрезеровании S0=SzZ$, где Sz — по-
дача на зуб фрезы; /ф — число зубьев фрезы.
Скорость резания и подачу определяют по нормативным данным.
Вспомогательные перемещения производятся в режиме быстро-
го хода со скоростью 10 м/мин или на максимально возможной ра-
бочей скорости подачи.
Осуществляется подача комплектными высокомоментными дви-
гателями постоянного тока через передачу винт — гайка качения.
Характер движения рабочих органов станка при реализации задан-
ной скорости подачи определяется конструктивными особенностя-
ми станка и системой ЧПУ [22, 51].
Микропроцессорные системы ЧПУ по принципу управления, как
правило, относятся к универсальным, т. е. в них совмещается пози-
ционное и непрерывное управление.
При позиционном управлении участок траектории задается ко-
ординатами начальной и конечной точек. Причем схемы и режимы
позиционирования из начальной точки в конечную определяются
требованиями к точности отработки координат.
Когда требования к точности позиционирования невысокие, ко-
манда на останов рабочего органа выдается по сигналу датчика
положения, который срабатывает в момент прохождения заданной
координаты на скорости быстрого хода. «Разброс» пути при таком
способе позиционирования велик. Для его уменьшения по сигналу
дополнительного датчика положения перед остановом исполнитель-
ного органа осуществляется переход на доводочную «ползучую»
скорость. Однако из-за относительно большого расстояния между
точкой начала торможения и конечной точкой позиционирования
(это расстояние определяется конструкцией датчиков и их располо-
жением на станке) движение с этой скоростью характеризуется
большой продолжительностью. Поэтому для сокращения времени
на позиционирование вводится многоступенчатое торможение.
Диаграмма изменения скорости подачи при позиционном управ-
лении показана на рис. 4.28. Предполагается, что рабочий орган
станка требуется переместить в точку 7 [22].
5*
131
На участке пути U—1 рабочий орган станка разгоняется до за-
данной в кадре скорости подачи [22].С этой скоростью он проходит
участок 1—2. В точке 2 пути дается команда на торможение.
Если торможение одноступенчатое, переход на доводочную ско-
рость подачи vsA может произойти в любой точке в пределах «раз-
броса» пути /1 (например, в точке 4). С этой доводочной ско-
ростью рабочий орган пройдет остальной путь (участок 4—7).
Рис. 4.28. Изменение скорости подачи исполнитель-
ного органа при позиционном управлении
При Двухступенчатом торможении сначала скорость подачи ра-
бочего органа снижается до промежуточной о$п. Этот переход мо-
жет произойти в любой точке в пределах разброса пути Z2 (напри-
мер, в точке 3). В результате участок пути 3—5 будет пройден
рабочим органом на промежуточной скорости. В точке 5 дается
команда на второе торможение рабочего органа. Оно осуществляет-
ся в пределах разброса пути /8. Тогда на доводочной скорости рабо-
чий орган пройдет участок 6—7. В точке 7, которая является ко-
нечной точкой позиционирования, дается команда на его останов.
Однако вследствие инерции останов произойдет в точке 3 в преде-
лах разброса пути /4. Участок пути 7—8 представляет собой
ошибку позиционирования и называется выбегом. Для уменьшения
выбега применяются различные схемы движения, среди них — пе-
ребег и возврат в заданную позицию.
При непрерывном управлении в УП задается контурная ско-
рость подачи, которая раскладывается системой управления на со-
ставляющие по осям координат. Если рабочих органов несколько,
для каждого из них задается своя контурная скорость.
При реализации заданной в УП контурной скорости на каждом
из участков траектории осуществляется разгон или торможение
(разгон производится в начале участка, а торможение — в конце).
Их необходимость зависит от контурной скорости на следующем
участке траектории. В любом случае тормозной путь определяется
из условия возможности торможения до полного останова незави-
симо от скорости подачи на следующем участке. Если длина уча-
132
стка контура меньше суммарного пути разгона и торможения, раз-
гон производится только до скорости подачи, с которой возможно
торможение на этом участке до полного останова.
Несмотря на постоянство контурной скорости, торможение вво-
дится при резком изменении направления движения инструмента,
что связано с динамическими ошибками при отработке траектории.
Например, при обходе прямых углов динамические ошибки могут
Рис. 4.29. Траектория движения инстру-
мента
Рис. 4.30. Изменение скорости подачи испол-
нительного органа при непрерывном управлении
возникнуть вследствие того, что один рабочий орган резко останав-
ливается, а другой начинает движение.
График изменения скорости подачи инструмента при его движе-
нии по траектории (рис. 4.29) приведен на рис. 4.30. На участке
О—Г производится разгон до скорости подач быстрого хода vs6xi
быстрый ход и торможение до скорости подачи на следующем
участке. Участки 1—4' инструмент проходит на заданной контурной
скорости подачи v$K. На участке 4'—5' вследствие резкого измене-
ния составляющих скорости подачи (точка 5) вводится торможение
133
с последующим разгоном до ц$к на участке 5'—6'. Последний
участок 6'—Т имеет небольшую протяженность. Поэтому скорость
подачи быстрого хода здесь достигает только некоторого промежу-
точного значения t>sn» после чего производится торможение до пол-
ного останова.
На прямолинейных участках траектории скорость движения
центра инструмента по эквидистанте t>s4 совпадает с расчетной кон-
турной скоростью usK. На криволинейных участках t>sK определя-
ется с учетом радиусов обрабатываемого контура и инструмента
/?и (см. рис. 4.30):
В приведенной зависимости знак «плюс» соответствует обработке
выпуклого участка контура, а «минус» — вогнутого.
Глава 5. КОДИРОВАНИЕ И ЗАПИСЬ УПРАВЛЯЮЩИХ
ПРОГРАММ
S.I. ЭТАПЫ ПОДГОТОВКИ И СТРУКТУРА УПРАВЛЯЮЩИХ
ПРОГРАММ
Исходными документами при подготовке УП являются рабочий
чертеж детали и технологическая карта. Текст готовой УП либо
записывается на программоноситель, либо вводится в устройство
ЧПУ с помощью клавиатуры и переключателей на пульте управ-
ления.
От способа ввода УП в систему ЧПУ зависит только вид доку-
мента, на котором фиксируются результаты программирования.
На процесс подготовки УП, который в обобщенной форме можно
представить как последовательность трех основных этапов (рис.
5.1), способ ее ввода не оказывает влияния.
Важно отметить, что в процессе программирования решающими
этапами являются сбор и упорядочение всей геометрической и тех-
нологической информации о детали, заготовке, инструменте, станке
с устройством ЧПУ, а также информации о технологических при-
емах, используемых при обработке детали. Суммарная информация
по отдельным переходам, выполняемым в процессе обработки де-
тали в соответствии с заданными технологическими параметрами,
и составляет УП.
Запись программы обработки осуществляется на восьмидоро-
жечную перфоленту кадрами переменной длины, которые содержат
информацию о технологических условиях обработки, длине пере-
мещения и вспомогательных функциях. Порядок кадров определя-
ется последовательностью обработки. Кадр состоит из информаци-
онных слов (команд), которые включают числовую информацию и
символ, определяющий вид информации. При адресном способе за-
писи символ предшествует числовой информации и выражает опре-
деленную операцию обработки детали. Для представления инфор-
мации используются коды ИСО или EIA (табл. 5.1, 5.2).
Значения символов адресов и управляющих символов, исполь-
зуемых при разработке управляющих программ [14], представле-
ны в табл. 5.3 и 5.4.
Управляющую программу рекомендуется составлять таким об-
разом, чтобы в кадре записывалась только изменяющаяся по отно-
шению к предыдущему кадру информация. Каждая УП должна на-
чинаться символом «Начало программы» (% — для ISO или
STOP — для EIA), после которого следует символ «Конец кадра»,
а затем кадр с соответствующим номером. Информация, располо-
женная до символа «Начало программы», а также в круглых скоб-
ках устройством не воспринимается. Внутри скобок не должны при-
135
Рис. 5.1. Этапы подготовки управляющих программ
Табл. 5.1. Международный код ИСО (ISO)
Значение Знак Дорожка
8 7 6 5 4 С 3 2 1
Цифра D • • •
1 • • • • •
2 • • • • •
3 • • • • •
4 • • • • •
5 • • • • •
6 • • • • •
7 • • • • • • •
8 • • • • •
9 • • • • •
Адрес угла поворота вокруг оси X А • • •
Тоже, оси У В • • •
То же, оси Z С • • • • •
Адрес коррекции пути D • • •
Адрес контроля считывания Е • • • • •
Адрес подачи (время выдержки) F • • • 9 •
Адрес условий пути G • • • • •
Адрес коррекции длины Н • • •
Адрес параметров интерполяции I • • • • •
J • • ' • • •
К • • • • •
Для свободного пользования L • • • • •
Адрес команды М • • • • •
Адрес номера кадра М • • • • •
Адрес времени выдержки Р • • •
Адрес подпрограммы Q • • • • •
Базовая плоскость(радиус) Я • • • • •
Адрес частоты вращения шпинделя 5 • • • • •
Адрес коррекции инструмента Т • • • • •
Адрес оси,параллельной оси X и • • • • •
То же, оси у V • • • • •
То же, оси Z W • • • • • • •
Адрес главной оси X • • • • •
У • • • • •
Z • • • • •
Конец кадра ПС • • •
Начало программы % • • • • •
Пропуск кадра / • • • • • • •
Отрицательное направление движения — • • • • •
Примечание ВКЛ ( • • •
Примечание. ВЫКЛ ) • • • • •
Десятичная точка • • • • • •
Положительное направление движения + • • • • •
Запятая • • • • •
Двоеточие • • • • • • •
Табулятор НТ • • •
Знак коррекции DEL • • • • • • • • •
Интервал SP • • •
Реверс перемотки перфоленты 88 • . • •
Пробел •
Возврат каретки CR • • • • •
137
Табл. 5.2. Международный код EIA
Значение Знак Дорожка
8 7 6 5 4 c 3 2 1
Цифра 0 • •
1 • •
2 • •
3 • • • •
4 • •
5 • • • •
б • • • •
7 • • • •
8 • •
9 • • • •
Адрес угла поворота вокруг оси X а • • • •
То же, оси У Ъ • • • •
То же, оси Z с • • • • • •
Адрес коррекции пути d • • • •
Адрес контроля считывания е • • • • • •
Адрес подачи (время выдержки) f • • • • • •
Адрес условий пути 9 • • • • • •
Адрес коррекции длины h • • • •
Адрес параметров интерполяции I • • • • • •
К • • • •
к • • • •
Для свободного пользования 1 • • • •
Адрес команды m • • • •
Адрес номера кадра п • • • •
Адрес времени выдержки Р • • • • • •
Адрес подпрограммы г • • • •
Базовая плоскость(радиус) г • • • •
Адрес частоты вращения шпинделя S • • • •
Адрес коррекции инструмента t • • • •
Адрес оси, параллельной оси X U • • • •
То же, оси у V • • • •
То же, оси Z W • • • •
Адрес главной оси X • • • • • •
У • • • •
Z • • • •
Конец кадра <Е • •
Начало программы STOP • • • •
Пропуск кадра / • • • •
Отрицательное направление движения • •
Примечание ВКЛ • • • •
Примечание. ВЫКЛ • • ' • • • •
Десятичная точка • • • • • • •
Положительное направление движения 4- • • • •
Запятая • • • • • •
Двоеточие • • • • • • •
Табулятор TAB • • • • • •
Знак коррекции IRR • • • • • • • •
Интервал ZWR • •
Реверс перемотки перфоленты RT • • • •
Пробел % • • • • • •
Возврат каретки — •
138
Табл. 5.3. Значения символов адресов
Символ адре- са Значение символа
А, В, С D Угловое перемещение соответственно вокруг осей X, У, Z Угловое перемещение вокруг специальной оси, или третья функ-
Е ция подачи, или функция коррекции инструмента Угловое перемещение вокруг специальной оси или вторая функ- ция подачи
F G I, J, К Функция подачи Подготовительная функция Параметры интерполяции или шаги резьбы соответственно вдоль осей X, У, Z
М N Р, Q Вспомогательная функция Номер кадра Третьи функции перемещений, параллельных соответственно
R осям X и У, или параметры коррекции инструмента Перемещение на быстром ходу по оси Z, или третья функция
S Т и, V, W перемещения, параллельного оси Z, или параметр инструмента Скорость главного движения Функция инструмента Вторые функции перемещений, параллельных соответственно осям X, У, Z
X, Y, Z Перемещения соответственно по осям X, У, Z
Примечание. Символы А, В, С, D, Е, Р, Q, R, U, V, W для кон-
кретных устройств ЧПУ могут иметь специальные значения, отличные от приве-
денных в таблице»
Табл. 5.4. Значения управляющих символов и знаков
Символ Наименование симво- ла Значение символа
ГТ Табуляция Символ, управляющий перемещением действующей позиции печати в следующую, заранее определенную знаковую позицию в той же строке. Предназначен для управления устройствами печати при распечатке УП. УЧПУ не воспринимается ПС Конец кадра Конец кадра управляющей программы % Начало програм- Начало УП (используется также для остановки мы носителя данных при обратной перемотке) ( Круглая скобка Следующая за знаком информация не должна отра- левая батываться на станке ) Круглая скобка Следующая за знаком информация должна отраба- иравая тываться на станке + Плюс Математический знак — Минус Математический знак Точка Десятичный знак / Пропуск кадра Следующая за знаком информация до первого сим- вола «Конец кадра» может отрабатываться или не от- рабатываться на станке (в зависимости от положения органа управления на пульте УЧПУ). Когда знак стоит перед символами «Номер кадра» и «Главный кадр», он действует на целый кадр УП : Главный кадр Обозначает главный кадр управляющей программы
139
меняться символы «Начало программы» и «Главный кадр». После
символа «Начало программы» обязательно указывается числовая
информация — номер УП, затем символ конца кадра. Номер управ-
ляющей программы чаще всего находится в пределах от 1 до 999.
В состав управляющей программы могут входить основная УП
и подпрограммы. При размещении на одном носителе нескольких
управляющих программ перед символом «Начало программы» в
основной программе допускается записывать еще один символ «На-
чало программы», например: % % ПС или % % 003 ПС.
Перед символом «Начало программы» может быть записана
любая информация, не содержащая этого символа (примечания по
наладке станка, различные идентификаторы программы и т. п.).
Управляющая программа должна заканчиваться символом «Ко-
нец программы» или «Конец информации».
5.2. СОСТАВ КАДРА
Кадр включает номер кадра, одно или несколько информацион-
ных слов и знак конца кадра (ПС). Информационные слова в кадре
рекомендуется [22—24] записывать в приведенной последователь-
ности:
слово (слова) «Подготовительная функция»;
слова «Размерные перемещения», которые рекомендуется записывать в последо-
вательности символов: X, Y, Z, U, V, W, Р, Q, R, А, В, С;
слова «Параметр интерполяции или шаг резьбы» I, J, К;
слово (слова) «Функция подачи», которое относится только к определенной оси
и должно следовать непосредственно за словом «Размерное перемещение» по
этой оси. Слово «Функция подачи», относящееся к двум и более осям, должно
следовать за последним словом «Размерное перемещение», к которому оно отно-
сится;
слово «Функция главного движения»;
слово (слова) «Функция инструмента»;
слово (слова) «Вспомогательная функция».
Например: N 120 G00 Х100 Y200 МОЗ ПС
Номер Слова Знак конца кад-
кадра ра
Последовательность расположения информации в кадре про-
граммы называется форматом кадра. Формат определяет структу-
ру кадра для конкретного станка с ЧПУ.
Можно программировать кадры различной длины в зависимо-
сти от устройства ЧПУ (для УЧПУ micro 8 — до 100 знаков). Сло-
во «Номер кадра» служит для обозначения элементарного участка
УП, является вспомогательной информацией и должно всегда
стоять в начале кадра. Последовательность остальных слов, содер-
жащихся в кадре, может быть произвольной. Номер кадра задается
адресом N и целым десятичным числом. Рациональна последова-
тельная нумерация кадров, однако допускаются любые переходы
номеров и должна соблюдаться только их неповторяемость в преде-
лах одной УП. При нумерации вставляемых в программу в процес-
140
се ее редактирования новых кадров во избежание изменения ранее
установленной последовательности их номеров практикуется запись
новых номеров с использованием более высоких разрядов десятич-
ных чисел. Например, если после кадра N 205 необходимо вставить
несколько новых кадров, их можно нумеровать N 2051, N 2052,
N 2053 и т. д. В главном кадре программы вместо адреса N преду-
смотрена запись символа «:», который может быть использован для
останова перфоленты при ее обратной перемотке.
Программное слово кадра состоит из буквы адреса и несколь-
ких цифр, означающих содержание слова. Например:
N 120 X-J- 1250 Z 4-2500 ПС
|| 1________________I '—»
Содержание слова Знак кон-
_____________!________ ца кадра
Адрес
В состав кадра могут входить слова различной длины, однако
при этом необходимо записывать только те цифры, которые несут
информацию. Например, кадр со словами постоянной длины
N0010G00X005000T01M03I1C
переменной длины
N10G0X5000TlM3nC
Из двух одинаковых запрограммированных адресов действите-
лен запрограммированный последним:
N130X+100Z—200М03М04ПС
В этом примере будет действовать только М04.
Знак «4-» записывать не обязательно. Вся информация о длине
пути без знака считается положительной. Место записи знака —
между буквой адреса и первым числом. Знак «—» записывается
всегда, его место также между буквой адреса и первым числом.
При необходимости в программе могут быть обозначены кадры,
которые при считывании пропускаются. Эти кадры помечаются спе-
циальным знаком «/».
В пределах кадра могут содержаться также специальные знаки
«♦», «,» и сочетания букв «ПС». <CR>, «SR», «НТ», которые озна-
чают для конкретной системы ЧПУ выполнение определенных ко-
манд: возврат каретки; интервал; начало программы; конец кадра
и т. д.
5.3. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ
Подготовительные функции, определяющие режим работы
устройства ЧПУ, задаются адресом G и двузначным десятичным чи-
слом. В общем случае все подготовительные функции могут быть
разделены на следующие группы:
G00—G09 — команды общего порядка;
G10—G39 — команды, определяющие режимы непрерывной обработки;
141
G40—G59 — команды для коррекции размеров режущих инструментов;
G60—G79 — характер перемещения и положение заготовки в процессе обработки;
G80—G89 — стандартные циклы;
G90—G99 — задание способов отсчета перемещений и единиц скорости резания и
подач.
Табл. 5.5. Подготовительные функции
Код команды | Значение функции
G00 Позиционирование. Перемещение на быстром ходу в задан- ную точку. Ранее заданная рабочая подача не отменяется
G01 Линейная интерполяция. Перемещение с запрограммирован- ной подачей по прямой к точке
G02, G03 Круговая интерполяция соответственно по часовой и против часовой стрелки
G04 Задержка в обработке на определенное время, которое зада- ется с пульта управления или в кадре
G05 Временный останов. Длительность останова не ограничена. В работу станок включается нажатием кнопки
G06 Параболическая интерполяция. Движение по параболе с за- программированной подачей
G08 Разгон. Плавное увеличение скорости подачи до запрограм- мированного ее значения в начале движения
G09 Торможение в конце кадра. Плавное уменьшение скорости
G17, G18, G19 G33, G34, G35 подачи до фиксированного значения Плоскости интерполяции соответственно XY, XZ, YZ Нарезание резьбы соответственно с постоянным, увеличива- ющимся и уменьшающимся шагами
G40 Отмена коррекции инструмента, заданной одной из функ- ций G41—G52
G41, G42 Коррекция диаметра или радиуса инструмента при контурном управлении. Режущий инструмент расположен соответственно
G43, G44 слева и справа от детали Коррекция диаметра или радиуса инструмента соответственно
G45—G52 положительная и отрицательная Коррекция диаметра или радиуса инструмента при’прямоли- нейном формообразовании: G45+/+, G46+/—, [G47—/—, G48—/+, G49 0/+, G50 0/—, G51+/0, G52—/0
G53 Отмена линейного сдвига, заданного одной из функций G54—G59
G54—G59 Линейный сдвиг по координатам Х9 У, Z и в плоскостях XY, ZX и YZ соответственно
G63 G80 Нарезание резьбы метчиком Отмена постоянного цикла, заданного одной из функций G81—G89
G81—G89 G90 Постоянные циклы Абсолютный размер. Отсчет перемещений в абсолютной систе- ме координат с началом в нулевой точке системы ЧПУ
G91 Размер в приращениях. Отсчет перемещений относительно предыдущей запрограммированной точки
G92 G93 G94, G95 G96 G97 Установка абсолютных накопителей положения Скорость подачи в функции, обратной времени Единица подачи соответственно в минуту и наоборот Единица скорости резания (м/мин) Единица главного движения (об/мин)
Примечание. G07, GIO—G16, G20, G32, G36—G39, G60-G62, G64—G79,
G98, G99 —- резервные коды.
142
Назначение подготовительных функций для большинства отече-
ственных систем ЧПУ приведено в табл. 5.5. Неуказанные (резерв-
ные) коды предназначены для индивидуального использования по
усмотрению разработчиков УЧПУ.
Большинство подготовительных функций действует до тех пор,
пока не заменяется или отменяется другой функцией из той же
группы. Однако некоторые из них (например, G04, G08, G09, G63,
G92 и др.) действуют только в том кадре, в котором указаны.
Табл. 5.6. Вспомогательные функции
Коды команд | Значение функции
моо Программируемый останов. Останов шпинделя, подачи и вы- ключение охлаждения
М01 Останов с подтверждением. То же, что и МОО, но выполняет- ся при предварительном нажатии соответствующей кнопки на
М02 МОЗ, М04 пульте оператора Конец программы. Останов шпинделя и выключение СОЖ Вращение шпинделя соответственно по часовой и против часо-
М05 М06 вой стрелки Останов шпинделя наиболее эффективным способом Смена инструмента. Команда на смену инструмента подается вручную или автоматически
М07, М08 М09 Включение охлаждения соответственно № 2 и № 1 Выключение охлаждения. Отменяет команды М07, М08, М50, М51
М10, МП Зажим и разжим. Относится к зажимным приспособлениям сто- лов станка, заготовке и т. д.
М13, М14 Вращение шпинделя по часовой стрелке и против нее при одно- временном включении охлаждения
М15, М16 М17 М19 М20 Быстрое перемещение в «+» и «—» Конец подпрограммы для УЧПУ со встроенной памятью Останов шпинделя в определенном угловом положении Конец подпрограммы, которой является многократно считывае- мая глава программы
МЗО М31 М36, М37 М38, М39 М48 М49 М50, М51 М55, М56 Конец информации Обход блокировки. Команда на временную отмену блокировки Диапазоны подач соответственно № 1 и № 2 Диапазон частот вращения шпинделя соответственно № 1 и № 2 Отмена М49 Отмена ручной-коррекции Включение охлаждения соответственно № 3 и № 4 Линейное смещение инструмента в положения № 1 и № 2 соот- ветственно
М58 М59 М60 М61, М62 Отмена М59 Постоянная скорость шпинделя Смена заготовки Линейное смещение заготовки в фиксированное положение № 1 и № 2 соответственно
М68, М69 М71, М72 Зажим и отжим заготовки Угловое смещение заготовки в фиксированное положение № 1 и № 2 соответственно
М78, М79 Зажим и отжим стола
Примечание. М12, М18, М21—М29, М32—М35, М40—М47, М52—
М54, М57, М63—М67, М70, М73—М77, М80—М99 — резервные коды.
143
Каждая конкретная система ЧПУ может выполнять лишь неко-
торую часть из команд, приведенных в табл. 5.5. Подготовительные
функции записываются в кадре по мере возрастания их кодовых
номеров. В одном кадре не может быть более одной подготовитель-
ной функции из каждой группы.
Вспомогательные функции предназначены для сообщения соот-
ветствующих команд исполнительному органу станка или УЧПУ.
Функции данного типа задаются словами с адресом М и двузнач-
ным десятичным кодовым числом (табл. 5.6).
Не указанные в таблице коды не определены и могут использо-
ваться по усмотрению разработчика системы ЧПУ.
Большинство вспомогательных функций является приоритетны-
ми при отработке конкретного кадра УП, т. е. выполняются до на-
чала перемещений, запрограммированных в этом же кадре. Их дей-
ствие заканчивается после отмены команды или замены на коман-
ды аналогичного назначения. Имеются, однако, вспомогательные
функции, которые выполняются после отработки заданных в кадре
перемещений (например, MOO, MOI, М02, М05, М09, М20, МЗО
и др.). В одном кадре программы в порядке возрастания кодовых
номеров может быть записано несколько команд различным испол-
нительным органам станка или устройству ЧПУ.
5.4. КОДИРОВАНИЕ РАЗМЕРНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Слова «Размерное перемещение» предназначены для задания
геометрической информации и записываются в кадре с использова-
нием следующих адресов: X, Y, Z, U, Р, Q, R, I, J, К, А, В, С, D, Е.
Все размерные перемещения могут задаваться в абсолютных зна-
чениях или приращениях. Способ задания определяется одним из
следующих слов «Подготовительная функция»: G90 — «Абсолют-
ный размер»; G91 — «Размер в приращениях».
Числа, стоящие после слов «Размерные перемещения», озна-
чают либо координаты опорных точек траектории инструмента —
абсолютные размеры, либо приращения координат этих точек —
размеры в приращениях. Размеры записываются целыми числами
с учетом дискретности их задания для конкретных УЧПУ.
При обработке детали траектория инструмента может включать
участки перемещений на быстром ходу, а также участки линейной,
круговой и параболической интерполяции, которые обрабатывают-
ся на рабочей подаче. Характер перемещения рабочего органа за-
дается в кадре соответствующей подготовительной функцией G00
(GO) (быстрое позиционирование), G01 (G1) (линейная интерпо-
ляция), G02, G03 (G2, G3) (круговая интерполяция), G06 (парабо-
лическая интерполяция), если она не была запрограммирована пе-
ред этим с адресами размерных перемещений (X, Y, Z и т. п.).
В связи с тем что начальная точка каждого из участков траекто-
рий режущего инструмента (за исключением начального) является
одновременно и конечной точкой предыдущего участка, в кадрах
УП задается только информация о конечных точках.
144
Позиционирование (перемещение по прямой на быстром ходу)
задается в кадре подготовительной функцией GOO(GO) и коорди-
натами конечной точки перемещения под соответствующими адре-
сами в абсолютных размерах (G90) или приращениях (G91).
При задании позиционирования в абсолютных размерах (рис.
5.2, а) знаки («+» или « —») координат опорных точек зависят от
квадранта системы координат. Например, в первом квадранте все
абсолютные размеры являются положительными, во втором разме-
Содержание кадра
N 169060X20000 Z16000 ПС
N 2X50000264500 ПС
N 3X10000 Z4 2 500 ПС
N 4Х 20000 г 16 000 ПС
Содержание кадра
N169160 X20000 Z16000 ПС
N2X30000Z48500nC
N3X-40000Z-2200ОПС
N4 Х-100 00 Z-26500 П С
Рис. 5.2. Задание перемещений в абсолютных координатах (а) и
в их приращениях (б)
ры по X берутся со знаком «—», по Z — со знаком «+» и т. д. При
задании позиционирования в приращениях (рис. 5.2, б) знак («+»
или «—») показывает направление перемещения из одной опорной
точки траектории в другую.
При отработке кадра с функцией GO движения рабочих органов
станка начинается одновременно по всем заданным осям. Поэтому
скорости и направление движения запрограммированной точки ин-
струмента относительно детали зависят от приращений координат.
Движение по одной координате производится с наибольшей для
данного привода скоростью подачи vmax. Если движение задается
одновременно по двум координатам, результирующая скорость пе-
ремещения в К 2 раза больше, чем отах. а если по трем коорди-
натам— в ]/~3~ раза [22].
Для задания линейной интерполяции (перемещение по прямой
145
с запрограммированной скоростью) в кадре должны быть указаны:
подготовительная функция G01 (G1); координаты конечной точки
интерполяции под соответствующими адресами, заданные в абсо-
лютных размерах (G90) или в приращениях (G91); скорость пода-
чи под адресом F.
Например, перемещение из точки pi в точку р2 (рис. 5.2) со ско-
ростью 60 мм/мин запишется в абсолютных размерах
N1G90G1 X50000Z64500F60nC
в приращениях
N1G91G lX30000Z48500F60nC
Для задания круговой интерполяции в кадре должны быть ука-
заны следующие данные.
1. Направление обхода дуги (G02 или G03). G02(G2) —круго-
вая интерполяция по часовой стрелке. За данное направление обра-
ботки принимается координированное перемещение по двум осям,
при котором инструмент движется по отношению к заготовке по ча-
совой стрелке, если смотреть в положительном направлении оси,
перпендикулярной к этой плоскости, G03 (G3) — круговая интер-
поляция против часовой стрелки, отличается от G2 направлением
обработки.
2. Проекции радиуса-вектора, проведенного из начальной точ-
ки интерполяции (р0) в центр кривизны (/, J, К). I — проекция ра-
диуса-вектора на ось X или U, J — на ось У или V, К — на ось Z или
W. Значения I, J, К задаются со знаком « + » или «—» в зависимо-
сти от направления радиуса-вектора. Если оно совпадает с поло-
жительным направлением соответствующей оси рабочей системы
координат, проекция (/, J, К) берется с положительным знаком и
наоборот.
3. Координаты конечной точки интерполяции (рк) в относитель-
ных (G91) или абсолютных (G90) значениях (Хк> YK, ZK, UK, VK,
JFK). При задании перемещений в абсолютных размерах значения
Хк, Ук, Uк, ZK, Ук, WK задаются со знаком « + » или «—» в зависи-
мости от того, в каком квадранте рабочей системы координат нахо-
дится конечная точка интерполяции рк. Если рк находится в 1-м
квадранте, используется знак «+». При задании перемещений в
приращениях знак зависит от направления смещения конечной точ-
ки интерполяции относительно начальной р0.
Координаты конечной точки и проекции ее радиуса-вектора за-
даются в кадре в явном виде даже тогда, когда их значения равны
нулю.
Пример задания круговой интерполяции по часовой стрелке
(G2) в плоскости XY в относительных размерах (G91) представлен
на рис. 5.3, а, против часовой стрелки (G3) в плоскости XY при аб-
солютном отсчете размеров (G90) — на рис. 5.3, б. Задание полно-
го круга в плоскости XY в относительных и абсолютных размерах
представлено на рис. 5.4.
Существуют также другие способы программирования круговой
146
интерполяции. Например, в системе ЧПУ 2У22, управляющей стан-
ками токарной группы, предусмотрена лишь возможность задания
в одном кадре программы участка дуги, расположенного в преде-
лах одного квадранта системы координат с началом в центре кри-
визны дуги окружности и с осями, параллельными осям координат
станка (рис. 5.5). При этом дуга, выходящая за пределы одного
квадранта, разбивается на участки, каждый из которых задается
Содержание и одра
N10G916ZX46000 Y14000 130000 J-16000nC
Содержание кадра
N1009063X50000 Y3 0000 J-10000 J-ЗОООО ПС
Рис. 5.3. Задание круговой интерполяции:
а — по часовой стрелке; б — против часовой стрелки
Содержание кадра
N1069163X0YO 1-40000 2-50000ПС
N106 9063 X 20000 OY25OOOO 1-40000 3-5ООООПС
Рис. 5.4. Задание полного круга в относительных (1) и абсолютных (2) раз-
мерах
отдельным кадром. Границами раздела служат оси системы коор-
динат с началом в центре кривизны дуги окружности.
Кадр с круговой интерполяцией должен содержать: подготови-
тельную функцию (G02 или G03); координаты конечной точки дуги
окружности под адресами X, Z; координаты центра дуги окружно-
сти под адресами I и К в абсолютных размерах или приращениях.
На участке круговой интерполяции рорк (рис. 5.5) в абсолютной
системе координат задаются значения координат Х=ХК, Z=ZK, /=
147
—Xc, K—Zc. В относительной системе координат под адресами за-
даются приращения Х=ХК—Хо, Z=ZK—Z0, j=Xc—X0, fi=Zc —Zo.
. При обработке деталей на станках, управляемых системой 2Р22,
для задания дуги окружности в кадре указываются координаты ко-
нечной ее точки и радиус кривизны под адресом R со знаком «+»
или « —». Положительный знак используется при перемещении по
часовой стрелке, отрицательный — против часовой стрелки. Напри-
Рис. 5.5. Задание круговой интерпо-
ляции
Рис. 5.6. Задание ин-
терполяции дуги окруж-
ности
мер, дуга окружности, изображенная на рис. 5.6, в кадре может
быть задана следующим образом:
N...X50000Z - 20000R-15000ПС
Галтель в кадре задается под адресом Q со знаком и конечным
размером по той координате, по которой идет обработка детали.
Знак после адреса Q при этом должен совпадать со знаком обра-
ботки по координате X. Направление по координате Z задается
только в отрицательную сторону.
Примеры записи в кадре галтелей, изображенных соответствен-
но на рис. 5.7, а и б:
N...X40000Q7000IIC
N...Z10000Q—5000ПС
В системе ЧПУ «Электроника НЦ-31» при задании галтелей
(дуг окружностей, стягивающих центральный угол в 90°) указыва-
ется только направление скругления (G12— скругление по часовой
стрелке, G13 — против часовой стрелки) и координаты конечной
точки интерполяции в относительных или абсолютных размерах.
148
5.5. ПРОГРАММИРОВАНИЕ СКОРОСТЕЙ ПОДАЧ
И ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ
Слово «Функция подачи» может определять как результиру-
ющую скорость подачи, так и составляющие этой скорости, разло-
женной по координатным осям. В кадре результирующая скорость
подачи записывается под адресом F после всех слов «Размерные
перемещения». Если же «Функция подачи» относится к определен-
ной координатной оси, она записывается непосредственно за словом
«Размерное перемещение». Скорость подачи должна кодироваться
числом, количество разрядов которого указывается в формате кон-
кретного устройства ЧПУ.
Выбор типа подачи должен осуществляться по одной из следу-
ющих подготовительных функций: G93 — «Подача в функции, об-
ратной времени»; G94— «Подача в минуту»; G95 — «Подача на
оборот».
Подача в функции, обратной времени, используется, когда вы-
числение подачи в единицу времени (мм/мин), например при трех-
координатной обработке, затруднительно. В этом случае с помощью
G93 можно установить продолжительность обработки для одного
запрограммированного линейного (G01) или кругового (G02, G03)
участка, которая задается под адресом F и имеет покадровую ак-
тивность. Подготовительные функции и определяемые ими подачи
являются, как правило, самоудерживающимися (каждая отменя-
ется двумя остальными). Для задания быстрого перемещения ре-
комендуется использовать подготовительную функцию G00. Запись
второй и третьей функций подачи осуществляется с использованием
адресов Е и D соответственно. Скорость главного движения кодиру-
ется числом, количество разрядов которого указывается в формате
конкретного УЧПУ.
Выбор вида функционирования главного движения должен осу-
ществляться по одной из следующих подготовительных функций:
G96 — «Постоянная скорость резания»; G97 — «Частота вращения».
Кодирование подачи и частоты вращения шпинделя задается
адресами F и S соответственно. При этом могут использоваться ме-
тоды прямого обозначения и геометрической прогрессии.
Первый метод наиболее предпочтителен, так как дает наглядное
представление о значениях кодируемых величин. В этом случае по-
дача или частота вращения кодируется чаще всего четырехразряд-
ным числом. Например, скорость подачи 40 мм/мин запишется че-
тырехзначным десятичным числом с соответствующим адресом
F0040 (впереди стоящие нули могут быть опущены). Запрограмми-
рованное значение подачи запоминается и действует до нового ка-
дра УП с адресом F.
При кодировании частоты вращения шпинделя в большинстве
устройств ЧПУ необходимо указывать и диапазон частоты враще-
ния. Для этого могут использоваться вспомогательные функции
М41—М46 (устройство ЧПУ micro 8) или непосредственная запись
диапазона регулирования после адреса перед значением частоты
149
вращения. Например, для УЧПУ 2Р22 запись в кадре S2—352 озна-
чает, что в коробке скоростей должен включаться второй диапазон
и. частота вращения шпинделя составляет 352 мин-1. Минус в кадре
означает вращение по часовой стрелке. В некоторых устройствах
ЧПУ с помощью вспомогательной функции М36 (2С42) или М40
(micro 8) можно установить режим автоматического поиска ступе-
ни коробки скоростей в зависимости от заданной частоты вращения.
При программировании обработки функции ступени коробки
скоростей задаются отдельным кадром и имеют модальную актив-
ность. Частоту вращения шпинделя в пределах выбранной ступени
можно изменять путем программирования без повторения заданной
ступени.
Направление вращения шпинделя задается вспомогательными
функциями МОЗ (по часовой стрелке) и М04 (против часовой стрел-
ки). В некоторых УЧПУ при обработке этих команд предполагает-
ся одновременное включение охлаждения. Для этого используются
вспомогательные функции М13 и М14. Останов шпинделя програм-
мируется командами МОО или М05 (наиболее эффективным спосо-
бом— торможением). При отработке команд МЗО (конец ленты)
и М02 (конец УП) становится автоматически активной МОО
(программируемый останов шпинделя).
При кодировании методом геометрической прогрессии значе-
ния скоростей подачи и главного движения задаются двузначными
кодовыми числами (табл. 5.7).
Табл. 5.7. Кодирование чисел для записи скорости подачи и частоты вращения
Код | Число 1 Код | Число | Код | Число
00 0 34 50 67 2240
01 1,12 35 56 68 2500
02 1,25 36 63 69 2800
03 1,4 37 71 70 3150
04 1,6 38 80 71 3550
05 1,8 39 90 72 4000
06 2 40 100 73 4500
32 40 65 1800 98 80 000
33 45 66 2000 99 Быстро
5.6. ПРОГРАММИРОВАНИЕ СМЕНЫ ИНСТРУМЕНТА
Слово «Функция инструмента» применяется для указания выбо-
ра инструмента. В этом слове с адресом Т записывается кодовое чи-
сло с одной или двумя группами цифр. Допускается использование
этого адреса для коррекции инструмента. В первом случае словом
«Функция инструмента» задается только номер инструмента или его
позиция. Корректор определяется словом с адресом D или Н (для
коррекции диаметра и длины инструмента соответственно). Во вто-
ром случае вторая группа цифр определяет номер корректора дли-
150
ны, положения или диаметра инструмента. Например, в слове
Т1016: Т — адрес, 10 — номер инструмента, 16 — номер корректора.
Если программируется номер инструмента без указания корректо-
ра, вторая группа цифр содержит нули (Т1400). При программиро-
вании корректора для заданного в одном из предыдущих кадров
инструмента нули содержит первая группа цифр (Т0016).
Количество цифр, следующих за адресами Т, D, Н, должно быть
указано в формате конкретного УЧПУ.
Программируемое значение коррекции длины (или диаметра)
инструмента имеет модальную активность, так как действует при
отработке последующих кадров программы до его отмены или за-
мены на другое значение коррекции. В большинстве систем ЧПУ
коррекция инструмента стирается вызовом новой коррекции через
НО, D0 или нажатием соответствующей клавиши на пульте опера-
тора.
Коррекция длины становится активной вместе с первой путевой
информацией по оси, вдоль которой она производится, после вы-
зова соответствующего адреса (D или Н).
При замене номера коррекции новый номер можно вызывать не-
посредственно, т. е. без отмены предыдущей коррекции (не про-
граммировать снова НО или D0).
Вводимая коррекция на инструмент может быть как положи-
тельной, так и отрицательной. Для ввода отрицательной коррекции
на диаметр и длину инструмента используются подготовительные
функции G41 и G43, положительной коррекции — G42 и G44.
Рассмотрим для примера цикл смены инструмента на станке
6М610МФЧ с устройством ЧПУ 2С42. Смена инструмента програм-
мируется в кадре адресом Т. При этом производится его поиск в
инструментальном магазине (емкость — 40 шт.) по кратчайшему
расстоянию. Шпиндельная бабка станка при отработке УЧПУ под-
готовительных функций G31, G32 выводится в позицию смены инст-
румента. По команде М29 происходит фиксация шпинделя, а по ко-
манде М06 автооператор подходит к шпинделю и захватывает ин-
струмент. После разжима инструмента в шпинделе автооператор,
поворачиваясь на 180°, меняет местами старый и новый инструмен-
ты. Новый инструмент зажимается, а автооператор отходит в по-
зицию ожидания.
По команде М75 к позиции смены подходит гнездо магазина для
возвращения отработавшего инструмента, автооператор возвра-
щает инструмент в магазин и отходит в позицию ожидания.
Пример программы цикла смены инструмента:
N10T20riC —поиск нового инструмента № 20;
Ы15М74ПС —извлечение инструмента из магазина;
N20M31M29I1C — перемещение шпинделя в точку смены и его фиксация;
N25M06riC —смена инструмента;
ЫЗОТЮПС* —поиск гнезда старого инструмента;
N35M75IIC — возвращение старого инструмента в гнездо магазина.
* В некоторых системах ЧПУ поиск гнезда старого инструмента производится
автоматически во время смены инструмента.
151
Цикл смены инструмента и его программирование еще проще у
станков, оснащенных револьверными головками (в частности, то-
карных станков с ЧПУ). В этом случае в кадре УП достаточно ука-
зать по заданному адресу номер необходимого инструмента, как ра-
бочий орган станка (суппорт) автоматически выходит из зоны
обработки в точку смены, где осуществляется поворот его револь-
верной головки в соответствующую позицию. Для возвращения ра-
бочего органа с новым инструментом в рабочую зону необходимо
задать нужные размерные перемещения.
5.7. ПРОГРАММИРОВАНИЕ СДВИГА НУЛЕВОЙ ТОЧКИ
Для согласования рабочей системы координат с системой коор-
динат станка применяется программируемый сдвиг нуля (кодиру-
ется подготовительной функцией G92). В этом случае в кадре ука-
зываются координаты конечной точки участка контура, запрограм-
мированного в предыдущем кадре, относительно вновь созданной
системы координат. Например, перенос начала отсчета абсолютных
Рис. 5.8. Программируемый сдвиг
нуля при переносе начала отсчета
Рис. 5.9. Программируемый сдвиг
нуля при смене инструмента
размеров из точки То в точку (рис. 5.8) записывается кадром:
N...G92X{xo-x1}Y{t/o-«/1}Z{z0-z1)
Программируемый сдвиг часто используется для учета в УП
различных вылетов инструментов при их смене [22]. Например, по-
сле поворота револьверной головки для замены сверла резцом (рис.
5.9) приращение координат вершины инструмента задается функ-
цией G92:
N...G92X{xo-xI)Z{zo-zi)
В кадре с функцией G92 производится только пересчет констант,
определяющих нулевое положение рабочей системы координат от-
носительно нулевого положения станочной системы. Перемещения
инструмента по координатным осям при этом отсутствуют.
152
Линейный сдвиг по X, Y, Z, XY, ZX, YZ программируется соот-
ветственно функциями G54—G59. Отмена линейного сдвига, задан-
ного одной из этих функций, осуществляется функцией G53.
5.8. ПРОГРАММИРОВАНИЕ РЕЗЬБОНАРЕЗАНИЯ
Режим автоматического нарезания резьбы задается подготови-
тельной функцией G33. По этой команде устанавливается синхрон-
ность главного движения и движения подачи.
При программировании цилиндрической резьбы в кадре зада-
ются: подготовительная функция G33, длина разьбового участка в
Рис. 5.10. Задание параметров резьбы:
а — цилиндрической; б — конической
абсолютных размерах (G90) или в приращениях (G91) под адре-
сом Z; шаг резьбы под адресом К; частота вращения шпинделя S
(чаще S задается в предыдущем кадре).
Содержание кадра с заданием резьбы М20 на длине 30 мм (рис.
5.10, а):
N10G91G33Z - 30000К200ОПС
При задании в кадре конической резьбы в кадре задаются под-
готовительная функция G33; длина резьбового участка в абсолют-
ных размерах или приращениях под адресом Z; шаг резьбы под
адресом К; разница в диаметрах резьбы на один виток (шаг по X)
под адресом I.
Содержание кадра с заданием конической резьбы (рис.5.10,б):
N10G91Z — 20000К15001100ПС
При программировании резьбы на торце в кадре задаются: под-
готовительная функция G33; длина резьбового участка в абсолют-
ных размерах или приращениях под адресом X; шаг резьбы под
адресом I.
Содержание кадра с заданием резьбы на торце:
N10G90G33X1500012000ПС
Координаты начальной точки резьбы программируются в пре-
дыдущем кадре с учетом пути разгона. Отмена режима резьбона-
153
резания производится любой подготовительной функцией из груп-
пы, к которой принадлежит функция G33. При многопроходной об-
работке резьбы необходимо смещать начальную точку каждого
прохода.
В ряде систем ЧПУ предусмотрены постоянные циклы нареза-
ния резьбы. Например, в системе ЧПУ 2Р22 цикл нарезания цилин-
дрических и конических резьб с автоматическим разделением на
проходы задается под адресом L01 с указанием шага резьбы под
адресом F , длины резьбы под адресом W, внутреннего диаметра
резьбы под адресом X, наклона резьбы (приращения диаметров для
конических резьб) под адресом А, максимальной глубины резания
за один проход (размера по радиусу) под адресом Р, сбега резьбы
под адресом С.
5.9. КОДИРОВАНИЕ ПОДПРОГРАММ
Подпрограммой называется вызываемая к действию основной
УП система команд, управляющая действиями рабочих органов
станка в определенной законченной последовательности. В подпро-
граммы могут быть сведены повторяющиеся процессы обработки
детали.
Подпрограммы, обращение к которым осуществляется из управ-
ляющих программ, называются подпрограммами первого уровня.
Существуют также подпрограммы второго уровня, обращение к ним
осуществляется из подпрограмм первого уровня.
Подпрограммы вводятся в память УЧПУ независимо от основ-
ной УП до начала работы. Ввод может производиться с перфолен-
ты, магнитной ленты или вручную с пульта УЧПУ.
Кодируются подпрограммы аналогично кодированию основных
УП. Исключением является лишь то, что в подпрограммах вместо
конкретных чисел подадресной части слов (фактических парамет-
ров) могут записываться формальные параметры под адресами R.
Максимальное число параметров R— 99 (R1 —R99). Формальные
параметры могут следовать за любыми адресами, кроме N, G, М.
Вместе с формальным параметром под адресом слова может быть
записан фактический параметр. Например, в записи Z5000+R12
под адресом R в основной программе задано значение— 1500, ко-
рое будет отрабатываться как Z3500.
Вызов подпрограммы задается словом с адресом L и четырех-
разрядным десятичным числом (первые два разряда — номер под-
программы, вторые два разряда — количество повторов). Если
подпрограмма используется один раз, количество повторов можно
не задавать. Адрес L должен стоять вторым в кадре после номера
кадра.
Обращение к подпрограмме записывается в кадре основной УП
словом с адресом L и значениями формальных параметров. Если
обращение к подпрограмме задано в кадре вместе с другой инфор-
мацией, сначала отрабатывается вся информация кадра, а затем
выполняется подпрограмма.
154
Подпрограмма начинается кадром, в котором указывается ее
номер, например Ы5ПС. Последующие кадры подпрограммы начи-
наются с номера кадра. Последний кадр подпрограммы должен со-
держать слово М20 (М17) — конец подпрограммы.
После отработки последнего кадра подпрограммы, если задан-
ные повторы уже выполнены, происходит возврат к кадру вызыва-
ющей программы, следующему за кадром, в котором было запро-
Рис. 5.11. Схема расфрезеровки
отверстий и элементы его под-
программы
Рис. 5.12. Схема чернового раста-
чивания отверстий и элементы его
подпрограммы
граммировано обращение к данной подпрограмме, иначе повторя-
ется прогон подпрограммы.
В качестве примеров ниже приведены подпрограммы L01 рас-
фрезеровки отверстия (рис. 5.11) и L02 его чернового растачивания
(рис. 5.12).
Кадр основной программы с обращением к подпрограмме L01:
N50L0101R1 + 60000R2+25000R3+35000Е..8...ПС.
Подпрограмма L01 Участок траектории
ПСЬОШС
N1G91X-R2G43D...Y-R3RC Ро~+А
N2G02G43D...X—R3D00Y+R3I0J-j-R3nC А —ь В
N3X0Y01 + RU0nC В^-В
N4D00X+R3G44D...Y+R31+R3J0nC В^С
N5G00G40X+R2Y—R3nC C—+ph
М6М17ПС
Кадр основной программы с обращением к подпрограмме L02:
N52G90GOX85000Z1020000L0205R1+40000R2+5000R21 +50М...5...ПС.
Подпрограмма L02
ПСЬ02ПС
N1G91G1Z—RlF+R2inC
N2G0Z+1000X—1000ПС
N3Z- 1000+RinC
N4X+1000+R2nC
М5М17ПС
155
5.10. ПРОГРАММИРОВАНИЕ ВЫДЕРЖКИ ВРЕМЕНИ
• Выдержка времени (простой инструмента) применяется при вы-
полнении ряда технологических операций (цекование, точение ка-
навок прорезными резцами, точение фасок, глубокое сверление
и т. д.), кодируется подготовительной функцией G04 (G4). Продол-
жительность (мкс) паузы записывается в кадре словом с адресом
X. Например, выдержка времени 0,5 с записывается кадром:
N010G04X500nC
В некоторых УЧПУ запись продолжительности паузы несколько
отличается от приведенной выше.
Продолжительность паузы УЧПУ 2У22 записывается словом с
адресом Е. Одной дискрете соответствует выдержка времени 0,1 с.
Например, выдержка времени 2 с записывается кадром
N010G04E20IIC
Продолжительность паузы УЧПУ «Электроника НЦ-32» запи-
сывается словом с адресом Р. Одной дискрете соответствует вы-
держка времени 0,01 с. Например, выдержка времени 5 с записы-
вается кадрами
N010G04IIC
N011P500I1C
В УЧПУ 2Р22 выдержка времени программируется под адре-
сом D. Одной дискрете соответствует выдержка времени 0,001 с.
Подготовительная функция G04 не используется. Например, вы-
держка времени 5 с записывается кадром
N010D5000nC
Глава 6. КОРРЕКЦИЯ ИНСТРУМЕНТА
6.1. КОРРЕКЦИЯ ДЛИНЫ И ПОЛОЖЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА
При расчете управляющих программ не учитываются, как пра-
вило, состояние станка, инструмента, заготовки в процессе обработ-
ки, такие параметры, как силы резания, упругие деформации систе-
мы СПИД и т. д. Вместе с тем, например, упругие деформации си-
стемы СПИД могут привести к отклонению фактической траекто-
рии инструмента от заданной. Следствием этого является выход
получаемых размеров детали за поле допуска. Для компенсации по-
грешностей размерной настройки инструмента и для его подна-
стройки при появлении отклонений получаемых размеров детали
при обработке на станках с ЧПУ предусмотрена коррекция инстру-
мента.
Существуют два вида коррекции длины и положения инстру-
мента.
1. Коррекция соответствует вылету инструмента. Для станков
токарной группы коррекция — это расстояние от базовой точки ин-
струментального блока или центра револьверной головки до вер-
шины инструмента, для сверлильно-фрезерно-расточных станков —
расстояние от базового торца шпинделя до вершины инструмента.
Коррекции этого вида распределяются по осям и позициям инстру-
мента и вводятся автоматически с вводом номера позиции инстру-
мента по команде Т. При этом происходит автоматический пересчет
координат вершины инструмента в соответствии с его вылетом. На-
пример, для токарного станка мод. 1А751ФЗ с УЧПУ 2С85 коррек-
ции распределены в соответствии с табл. 6.1.
Значение каждой коррекции под соответствующим номером
предварительно вводится в зону коррекций. Например, коррекция
А = 180 мм по оси X для резца, расположенного на второй позиции
правой револьверной головки станка мод. 1А751ФЗ (рис. 6.1), за-
пишется следующим образом: 4+ 180000.
Некоторые устройства ЧПУ позволяют программировать не-
Табл. 6.1. Распределение коррекций по осям координат
токарного станка мод. 1А751ФЗ
Позиция револьверной головки Номера коррекций по осям
X 1 2 1 и 1 W
1 2 3 34 35
2 4 5 36 37
3 6 7 38 39
4 8 9 40 41
157
сколько пар коррекций на один инструмент. Например, в УЧПУ
2У22 максимальное программируемое количество инструментов и
пар коррекций — 99. Программирование номера инструмента в ви-
де функций ТО 1— Т99 соответствует программированию коррек-
ций с номерами от 1 до 99. Вместе с тем устройство позволяет про-
граммировать до трех пар коррекций на каждый инструмент: Т01—
ТЗЗ — первая пара коррекций; Т101—Т133 — вторая; Т201 —
Рис. 6.1. Схема задания
коррекции на вылет инстру-
мента
2. Коррекция положительная (отрица-
тельная). Задается подготовительной функ-
цией G43 (G44) и словом под адресом D.
По командам G43 и G44 коррекция учи-
тывается соответственно с положительным
и отрицательным знаком, т. е. прибавляет-
ся к заданной в кадре координате или
вычитается из нее. Знак коррекции прини-
мается положительным (отрицательным) в
том случае, если по отношению к конеч-
ной точке неоткорректированного пере-
мещения ^конечная точка откорректиро-
ванного перемещения Ак должна быть
смещена в положительном (отрицательном)
направлении координатных осей станка.
<4х Ац
Коррекция
А А1
—о* У Коррекция -р Z}
-------о Коррекция -л Z2
------Коррекция Z$
Z
Рис. 6.2. Схема определения знаков коррекции
На рис. 6.2 приведена схема определения знаков коррекции по
координате Z токарного станка. Аналогично устанавливаются знаки
коррекции по осям координатой станков других групп.
В слове под адресом D цифровая информация указывает на по-
рядковый номер коррекции (адрес ячейки) в массиве коррекций.
Для большинства устройств ЧПУ максимальное количество коррек-
ций в массиве равно 200, максимальное значение каждой коррек-
ции — 99,999. Например, чтобы задать положительную коррекцию,
равную 500 дискретам, с порядковым номером 12 в кадре програм-
мы записывается D12, в массив коррекций вводится: 12 + 500.
158
При работе в приращениях введенная один раз коррекция сме-
щает все последующие размеры по данной оси (если не производи-
лась установка исходного положения). Чтобы это исключить, сле-
дует воспользоваться операцией «Отмена коррекций», которая
задается командой G40 или D00. Функция G40 отменяет все виды
коррекций по всем координатам, заданным в кадре. Команда D00
отменяет коррекцию только по той координате, перед которой она
задана.
Рис. 6.3. Задание линейной интерполяции с кор-
рекцией инструмента положительной и отрица-
тельной
По команде G40 все коррекции, номера которых указаны в дан-
ном кадре, учитываются с противоположным знаком. Пусть геомет-
рическая информация кадра имеет вид G01X1800D03. При этом
третья коррекция на положение инструмента составляет: D03=
= —160. Тогда рабочий орган по оси X перемещается на расстояние
1800+ (—160) = 1640. Если же геометрическая информация кадра
G01G40X1800D03, то расстояние, на которое переместится рабочий
орган по оси X, будет составлять 1800+ ( + 160) = 1960.
В задании линейной интерполяции с коррекцией инструмента
положительной и отрицательной (рис. 6.3) пунктирная линия —
траектория движения центра инструмента, сплошная — програм-
мируемая траектория.
Содержание кадров при работе в абсолютных координатах:
N1G90G0G44D15X5000G44D15Y4000I1C
N2GlG43Y10000F250riC
N3G43X15000IIC
N4G44Y4000I1C
N5G44X5000nC
N6G0G40X0Y0nC
Эта же программа при работе в приращениях выглядит
следующим образом:
N1G91G0G44D15X5000G44D15У4000ПС
N2G1G43Y6000F250FIC
159
N3G43X10000nC
N4G44Y—6000ПС
N5G44X-10000ПС
N6G0G40X - 5000Y - 4000ПС
6.2. КОРРЕКЦИЯ РАДИУСА ИНСТРУМЕНТА
Для коррекции (компенсации) радиуса инструмента при обра-
ботке криволинейного контура заготовки предназначены подгото-
вительные функции G41 и G42, выбор которых зависит от располо-
Р и с. 6.4. Коррекция радиуса инструмента при фрезеровании
внешнего (а) и внутреннего (б) контуров
жения инструмента относительно обрабатываемого контура. При
размещении инструмента слева от контура (на инструмент необхо-
димо смотреть в направлении его движения) задается функция
G41 (рис. 6.4, а), справа — функция G42 (рис. 6.4, б).
Используя функции компенсации радиуса инструмента (G41 и
G42), по одной программе можно обрабатывать контур детали раз-
ными инструментами. Для этого программируется контур детали и
в массиве коррекций задается радиус инструмента. Порядковый но-
мер коррекции указывается словом под адресом D.
Вектор компенсации является двухразмерным вектором, компо-
ненты которого находятся в плоскости эквидистанты, а модуль ра-
вен радиусу инструмента. Отмена вектора компенсации осуществля-
ется при помощи функции G40.
При позиционировании (GO) и линейной интерполяции (G1)
кадр для построения вектора компенсации, например в плоскости
XOY, имеет вид
N...G0 (G1) G41 (G42) D...X....Y...I...J...TIC
В результате в конце отрезка, заданного координатами X... и
У..., будет построен новый вектор, перпендикулярный к направле-
нию, заданному параметрами I и J (показывают направление век-
тора скорости в следующем кадре программы). Центр инструмента
при этом перемещается от конца начального (ранее вычисленного)
вектора до конца нового, вычисляемого в этом кадре (рис. 6.5, а).
160
Если начальный вектор равен нулю (в кадре была задана функция
G40), приведенный выше кадр выводит центр инструмента на экви-
дистантный профиль (рис. 6.5, б).
При задании кадра в виде
N...G0 (G1) G41 (G42) В...Х...У...ПС
новый вектор строится перпендикулярно к направлению, определя-
емому координатами X, У (рис. 6.5, в).
Рис. 6.5. Построение вектора компенсации радиуса инструмента
Если задается кадр
N...G0 (G1) G41 (G42) D...I... Х..ПС
строится новый вектор, который образует прямой угол с направле-
нием /, J, т. е. центр инструмента перемещается от начальной точ-
ки ро до конца нового вектора. Вычисленный ранее вектор при этом
равен нулю (рис. 6.5, г).
Если в кадре функции G.41, G42 или G45 не заданы, новый век-
тор не вычисляется (равен начальному). По команде G40 центр ин-
струмента перемещается из конца начального вектора до конечной
точки отрезка, заданного в этом кадре.
При нетангенциальном подходе к дуге окружности параметры I
и J, заданные в кадре, определяют направление касательной к дан-
ной дуге в ее начальной точке (рис. 6.6). Кадр при этом запишется
следующим образом:
N...G91 G1 G42D...X4000Y3000110Е..ПС
На рис. 6.5 показано построение вектора компенсации для слу-
чая, когда инструмент расположен слева от обрабатываемого кон-
тура. Аналогично осуществляется построение вектора, когда инст-
румент находится справа.
6 Зак. 1470
161
При круговой интерполяции G2(G3) кадр для построения век-
тора компенсации имеет вид
N...G2 (G3) G41 (G42) D...X...Y...I...J...F...nC
Функция G41 (G42) обеспечивает построение нового вектора сле-
ва (справа) от программируемого контура по направлению отрез-
ка, соединяющего центр окружности с конечной точкой обрабаты-
ваемой дуги. Ориентирован вектор из конечной точки к центру ок-
ружности (рис. 6.7, а) либо из центра окружности к конечной точке
Рис. 6.6. Построение вектора ком-
пенсации радиуса инструмента при
нетангенциальном подходе к дуге
Новый вектор
Начальный вектор
Рис. 6.7. Построение вектора компенсации радиуса инстру-
мента при круговой интерполяции
(рис. 6.7, б). Задание в кадре функции G45 обеспечивает автомати-
ческую интерполяцию сопрягающей дуги между данным и преды-
дущим кадрами при обходе внешних углов. При наличии внутрен-
них углов некоторые кадры необходимо программировать по экви-
дистантному контуру.
Содержание кадров при задании левой компенсации радиуса
инструмента (рис. 6.8, а):
N1G91G0G41D15Л6000ПС
N2GlY6000F250nC
N3G45X4000Y2000nc
N4G3G45X4000Y—4000I0J—4000ПС
N5X-2000Y-2000I - 2000JOn С
N6G1X—6000ПС
N7G40Y—2000ПС
В кадре N1 координатой для следующего является J. На ее осно-
ве строится первый вектор коррекции данной программы. Между
162
кадрами N2 и N3 находится сопрягающая дуга. Для автоматической
ее интерполяции необходимо функцию G45 записать в кадре N3.
Функция G40 в кадре N7 обеспечивает отмену коррекции по всем
координатам в плоскости эквидистанты.
Рис. 6.8. Пример задания компенсации радиу-
са инструмента:
а — левой; б — правой
Содержание кадра при задании правой компенсации радиуса
инструмента (рис. 6.8, б):
N1G91G1G42D15Х - 2000Y - 25001 - 2500Р250ПС
N2G3X0Y4000I0J2000nC
N3GlX6000nC
N4G3X0Y-4000I0J - 2000ПС
N5G1X—6000ПС
N6G40X2000Y2500nC
6*
Глава 7. РАЗМЕРНАЯ НАСТРОЙКА СТАНКОВ С ЧПУ
7.1. РАЗМЕРНЫЕ СВЯЗИ, ВОЗНИКАЮЩИЕ
ПРИ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛЕЙ
При обработке деталей на станках с ЧПУ точность размеров
обеспечивается относительно начала отсчета координат станка. По-
этому для получения требуемых размеров деталей необходимы не
только точные перемещения рабочих органов станка, но и исключи-
тельно точное согласование положения детали и инструмента в си-
стеме координат станка, т. е. точное согласование систем координат
станка, инструмента и детали (см. § 4.1). Формирование размерных
связей между указанными системами координат осуществляется на
двух этапах: технологической подготовки и настройки станка
[39, 48].
На этапе технологической подготовки, кроме решения общих
вопросов, связанных с разработкой технологического процесса, осу-
ществляется выбор системы координат детали, пересчет размеров,
выбор исходной точки обработки, составление управляющей про-
граммы. Выбор исходной точки связан с выполнением таких усло-
вий, как минимизация вспомогательных ходов исполнительного
органа, обеспечение безопасности смены инструмента, удобство за-
крепления заготовки, и обусловлен особенностями системы ЧПУ,
схемой базирования, конструкцией приспособления. Например, для
крепления корпусных деталей на станках с ЧПУ, так же как и на
обычных станках, чаще всего применяются наиболее распростра-
ненные схемы базирования: по плоскости и двум отверстиям или по
трем взаимно перпендикулярным плоскостям. При этом использу-
ются приспособления типа плит или спутников с универсальными
опорно-установочными и зажимными элементами. Для обеспечения
обработки максимального числа поверхностей деталей с одного
установа применяются поворотно-делительные приспособления [39].
Исходная точка обработки по координатам X, У задается по
одному из трех вариантов: от боковых установочных элементов
приспособления; от оси установочного цилиндрического пальца; от
оси отверстия, предусмотренного в приспособлении. По координа-
те Z исходная точка выбирается над деталью.
В соответствии с принятой схемой базирования детали, конст-
рукцией приспособления и выбранной исходной точкой обработки
составляется управляющая программа, в которой задаются коорди-
наты программируемых точек. В общем случае (рис. 7.1) радиус-
вектор программируемой точки гпрог=^Гг —Го, где г,— радиус-вектор
опорной точки; г0 — радиус-вектор исходной точки. Очевидно, что
на этапе технологической подготовки возникают размерные связи,
представленные векторами rit г0, гпрог.
На этапе настройки станка устанавливаются размерные связи
164
между системой его координат, относительно которой ведется от-
счет размеров, исходной точкой, являющейся началом программы
обработки, и инструментом [39, 48]. Так как исходная точка обра-
ботки материализуется опорно-установочными элементами приспо-
собления, при размерной настройке определяется положение при-
способления на станке (вектор ги.т).
Рис. 7.1. Схема размерных связей, возникаю-
щих при обработке деталей на станках с ЧПУ
Важным этапом настройки станка является также точное опре-
деление координат настроечной точки инструмента относительно
базовой точки инструментального блока или центра поворота ин-
струментальной головки.
7.2. НАСТРОЙКА СТАНКОВ ПО КООРДИНАТАМ
Настройка по координатам X, Y. Порядок установки инструмен-
та в заданное положение в плоскости XOY может быть представлен
с помощью размерной цепи А (рис. 7.2).
Звено Лд (фактическое положение инструмента относительно
осей координат детали) образуется в результате выполнения про-
граммы обработки. Звено Mi (положение исполнительных поверх-
ностей приспособления в системе координат детали) определяется
наладчиком при настройке. По результатам настройки вводится
коррекция смещения нулевой точки станка по соответствующей ко-
ординате. Звено Аг (расчетное положение опорной точки детали в
системе координат станка) соответствует программируемому переме-
щению инструмента из нулевой точки станка до опорной точки.
Погрешность установки инструмента в заданное положение содд при
этом будет равна сумме погрешностей настройки приспособления в
системе координат станка ©а, и позиционирования рабочего орга-
на станка ®л2, т. е. ®лд = + ®д2.
Когда исходная точка обработки задается от боковых поверхно-
165
стей опорно-установочных элементов приспособления и на станке
имеется цифровая индикация, настройка осуществляется следую-
щйм образом. В шпинделе станка (рис. 7.3) устанавливают конт-
рольную оправку. К опорному элементу под щуп подводят ее ци-
линдрическую часть. С учетом диаметра оправки и толщины щупа
по цифровой индикации определяют положение исходной точки в
системе координат станка. При этом суммарная погрешность на-
Рис. 7.3. Схема настройки с
помощью контрольной оправ-
ки щупа и отсчетно-измеритель-
ной системы ЧПУ
Р и с. 7.2. Схема раз-
мерных связей, возни-
кающих при обработке
деталей в плоскости XOY
стройки станка может быть определена из следующей зависимо-
сти [39]:
®Вд = ®В, + ®Вг + “В, + “В,,
где ©в,— погрешность отсчета координат измерительной системы
ЧПУ, ©в, = 0,01...0,02 мм; (оВг — погрешность установки оправки
в шпинделе, ©в, = 0,01...0,015 мм; ©в,— погрешность измерения
контрольной оправки, ©в, = 0,01 мм; ©в< — погрешность установки
рабочего органа станка по настроенной координате, ©в4 = 0,01...
0,015 мм.
При указанных значениях составляющих погрешности ©в» =
= 0,04...0,06 мм.
Для повышения точности настройки станков применяют оправки
с индикаторами (рис. 7.4). Предварительно индикатор настраивают
по эталону на размер [39].
При исходной точке обработки, заданной относительно оси ци-
линдрического пальца или оси отверстия, настройка осуществля-
ется с помощью индикаторного центроискателя (рис. 7.5).. Сум-
марная погрешность при таком методе настройки определяется из
следующей зависимости:
®сд = + ®с„
где ©с, — погрешность отсчета координатной системы ЧПУ, ©с, =
166
= 0,01...0,02 мм; ©с, — погрешность совмещения оси пальца с
осью конической части шпинделя, ®с, = 0,01 мм.
При указанных значениях составляющих погрешности сосд =
= 0,02...0,03 мм.
Настройка по координате Z. Настройка станка по координате Z
осуществляется в несколько этапов и заключается в определении
расстояния от опорно-установочных элементов приспособления до
режущей части инструмента (исполнительный орган станка, несу-
Р и с. 7.4. Конструкция оправки с инди- Рис. 7.5. Схема настройки с ло-
катором мощью индикаторного центроис-
кателя и отсчетно-измерительной
системы ЧПУ
щий инструмент, находится в фиксированной точке). На каждом
этапе решается конкретная задача, отражаемая в соответствующей
размерной цепи (рис. 7.6).
В первую очередь осуществляется установка инструмента на
размер статической настройки (Лс = At — А2 — Аз)- Для этого по-
ложение исходной точки обработки по координате Z материализуют
блоком мерных плиток или эталоном. (Блок мерных плиток уста-
навливается на поверхности, от которой задана исходная точка.)
Затем подводят инструмент до' соприкосновения с блоком мерных
плиток под щуп. Ход каждого инструмента (звено Лг/) при подводе
от фиксированной точки в исходную определяется системой ЧПУ
как разность некоторого, постоянного для данной детали смещения
исходной точки Б2 и длины i-ro инструмента Б\. Решение этой за-
дачи представлено с помощью размерной цепи Б (Б^ = Б2 — St).
Постоянное смещение исходной точки (звено Б<А соответствует рас-
стоянию от торца шпинделя, находящегося в фиксированной точке,
до исходной точки обработки. Это звено определяется наладчиком
вручную при настройке станка по одному из двух вариантов. По
первому варианту Б2 измеряют с помощью специального эталона.
Однако точно измерить это расстояние (600 мм и выше) сложно.
Поэтому чаще используют второй вариант. По нему Б2 определя-
ется путем совмещения режущей кромки какого-либо инструмента,
входящего в наладку, с исходной точкой, материализованной бло-
ком мерных плиток. Размерные связи, возникающие на этом этапе
настройки, могут быть представлены размерной цепью Г (Г& =
= Г1 — Г2 — Г3). Определив с помощью размерной цепи Г смеще-
ние исходной точки для этого инструмента (Гд = В2) и зная его
длину В\, определяют звено Вд (Вд = Bi + В2), равное исходному
звену В2.
Рис. 7.6. Схема размерных связей, возникающих при на-
стройке станка с ЧПУ по координате 1
В рассмотренных размерных связях длина инструмента Bi явля-
ется замыкающим звеном размерной цепи Ж (Ж л = Ж1 + Ж?, где
Ж\ —длина инструмента, определяемая при настройке вне станка;
Ж2 — отклонение вылета инструмента, установленного в шпинде-
ле, от вылета, полученного при настройке вне станка).
Анализ размерных цепей (рис. 7.6) показывает, что настройка
станка с ЧПУ по координате Z осуществляется в несколько этапов.
Причем замыкающее звено размерной цепи предшествующего этапа
входит составляющим в последующие. В результате происходит на-
копление погрешностей и результирующая погрешность размера
статической настройки может стать значительной (до 0,185 мм) [39].
7.3. СИСТЕМЫ РАЗМЕРНОЙ НАСТРОЙКИ
Способ настройки по координатам X, У станка с вертикальным
шпинделем основан на материализации оси конической части шпин-
деля с помощью щупа, положение которого контролируется элект-
роконтактными преобразователями.
Совместив ось щупа, а следовательно, и ось конической части
шпинделя с исходной точкой, определяют ее положение в системе
координат станка с помощью отсчетно-измерительной системы
ЧПУ.
Конструкция устройства для настройки станка (рис. 7.7) со-
стоит из корпуса 6, закрепленного на оправке 8 с конусом под ко-
ническое отверстие шпинделя. Внутри корпуса с помощью кольца
168
17, четырех шариков 18 и винтов 19 закреплено коромысло 10, ка-
чающееся в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В ро-
ликовых направляющих 14 коромысла перемещается наконечник 15,
поджатый пружиной И. (Наконечник 15 является исполнительным
органом щупа и имеет три степени свободы.) На фланце корпуса
кронштейнами 16 закреплены два электроконтактных двухпредель-
ных преобразователя 7, используемых для управления координат-
ными перемещениями станка. В нижней части корпуса имеются
Рис. 7.7. Конструкция устройства для настройки станка по координатам X, У
один микропереключатель .3 для управления по оси Z и четыре
микропереключателя 4, установленные через 90°, для управления
по осям X, Y. Они закреплены в окнах корпуса винтами 20. Конст-
рукция устройства закрывается кожухом 12. Устройство хранится
в инструментальном магазине станка.
При настройке описываемое устройство извлекается манипуля-
тором из инструментального магазина и устанавливается в шпин-
деле станка, затем оператор присоединяет к нему разъем 21. Ори-
ентация устройства в угловом положении осуществляется по риске
с точностью ± Г. По осям X, Y щуп выводится с точностью ±2 мм.
Положение оси отверстия определяется с помощью описанного
устройства следующим образом. При перемещении шпинделя вниз
наконечник 15 входит в центрируемое отверстие. От упора 1 сраба-
169
тывает переключатель 3 и подает команду на останов шпинделя.
Если оси отверстия и конической части шпинделя не совпадают, ко-
ромысло 10 отклоняется и включает преобразователи 7 и любые
два микропереключателя 4 (включение осуществляется упорами 9).
С преобразователей подаются сигналы в систему управления стан-
ка на выбор координаты, направления и скорости перемещения.
Стол автоматически позиционируется до совпадения осей отверстия
и шпинделя. При полном совпадении осей стол останавливается.
Координаты исходной точки обработки считываются с экрана циф-
ровой индикации и под соответствующими адресами коррекций вво-
дятся в память системы ЧПУ. Впоследствии введенная коррекция
автоматически учитывается при обработке детали различными ин-
струментами.
При настройке по оси цилиндрического пальца должен устанав-
ливаться наконечник 15 с обратным конусом. Работа устройства
происходит аналогично.
Настройка по боковым поверхностям установочных элементов
приспособления или детали осуществляется также с использованием
наконечника 15. Цилиндрическая его часть выводится на уровень
настраиваемых установочных элементов. Отклонение наконечника
по настраиваемой координате определяется положением ползуш-
ки 13. Затем включается один из электромагнитов 5, отклоняющий
коромысло 10 в направлении настраиваемого элемента приспособ-
ления. При этом срабатывают также соответствующие микропере-
ключатели 4 и выключаются преобразователи 7. С последних в
систему управления станка подаются сигналы, по которым включа-
ется привод подачи. Стол перемещается по настраиваемой коорди-
нате до тех пор, пока ось наконечника не совпадет с осью кониче-
ской части шпинделя. Положение установочного элемента приспо-
собления при этом определяется с учетом диаметра цилиндрической
части наконечника. Перед настройкой по второй координате пол-
зушка 13 поворачивается винтом 2 на 90°. Точность совмещения
исходной точки обработки с осью конической части шпинделя со-
ставляет 0,01...0,013 мм [48]. Точность определения положения при-
способления в системе координат станка — 0,025 мм.
При базировании детали на плоскость и два пальца на станках
с горизонтальным шпинделем исходная точка по координате X за-
дается от оси цилиндрического установочного пальца, а по оси У —
от установочной плоскости приспособления [39, 48]. Настройка по
координате У может быть выполнена с помощью описанного выше
устройства. Для настройки по оси X применяется устройство (рис.
7.8), принцип работы которого основан на способе контроля сим-
метричности поверхностей. Диск 3 устройства с помощью крон-
штейна 2 закрепляется на оправке 1. Два измерительных щупа 4 и
двухконтактный электрический преобразователь 7 крепятся к диску
соответственно винтами 6 и кронштейном 5. Управляются щупы
электромагнитом 9 и пружиной 8. Для исключения влияния погреш-
ности углового положения шпинделя на точность настройки плос-
кость измерения совмещена с осью конической части шпинделя.
170
При настройке устройство извлекается из инструментального ма-
газина манипулятором и устанавливается в шпиндель станка. Затем
оператор присоединяет разъем и ориентирует устройство в угловом
положении по риске с точностью до 1°. Измерительные щупы 4 под-
водятся к поверхности, по которой будет производиться настройка.
При наличии отклонения измерительного многозвенника преобразо-
ватель подает сигналы в систему управления станка на перемеще-
Рис. 7.8. Конструкция устройства для настройки станка с горизонтальной
осью вращения шпинделя по координате X
ние стола в требуемом направлении. Если оси цилиндрического
установочного пальца и измерительного многозвенника совпадают,
стол останавливается. Оператор отсоединяет разъем, и устройство
устанавливается в магазин станка.
Устройство позволяет также определять положение исходной
точки обработки, заданной от вертикальной оси отверстия. В общих
случаях точность определения положения приспособления в систе-
ме координат станка равна 0,025 мм [39].
Создание системы настройки станка по координате Z с исполь-
171
зованием отсчетно-измерительной системы ЧПУ основано на ком-
пенсации погрешностей размера статической настройки Ас как ре-
зультата изменения составляющих звеньев А2, А3, образующих
замыкающее звено Ад (см. рис. 7.7). Анализ размера статической
настройки Ас показывает [39], что около 90 % погрешностей возни-
кает в звеньях Л1 и Л2, причем почти 85 % в звене Л2; размер Л2 об-
разуется на базе размера Ль Следовательно, измерительный эле-
мент системы настройки встраивать целесообразно в звено Л2, что
позволит компенсировать не только погрешность этого звена, но и
звена Ль При этом точность размера статической настройки Лс бу-
дет определяться точностью работы системы настройки и точностью
звена Л3.
Сущность способа настройки заключается в следующем. В звено
Л2 размерной цепи (рис. 7.9) вводится измерительный элемент (пре-
образователь), устанавливаемый на опорно-установочные элементы
приспособления или на стол станка, т. е. на поверхность, относи-
тельно которой задается положение исходной точки. Систему ЧПУ
переводят на работу в режиме измерения. Далее каждый инстру-
мент выходит на измерительную позицию. При выходе из измери-
тельной позиции определяется перемещение инструмента от преоб-
разователя до фиксированной точки по координате Z (звено И\).
Разность перемещений, которая представляет собой разность дли-
ны инструментов, выводится на экран цифровой индикации систе-
мы ЧПУ. Согласно этой информации, для каждого инструмента
вводится соответствующая коррекция.
Выход на измерительную позицию каждого инструмента при
обработке партии деталей осуществляется один раз. Исполнитель-
ный размер Д2 преобразователя измеряется один раз и использует-
ся на всем протяжении работы системы на станке. Положение ис-
172
ходной точки Д1 принимается программистом при составлении
управляющей программы.
Конструкция преобразователя (рис. 7.10) состоит из корпуса 1,
в котором перемещается плунжер 2, двух кулачков 4 и 5, крепящих-
ся на плунжере, двух рычагов 6 и 10 и двух микропереключателей
8п9.
Инструмент к преобразователю подводится на скорости быстро-
го хода. После соприкосновения инструмента с наконечником 3 пе-
Л-4
Рис. 7.10. Конструкция преобразователя для настройки стан-
ка по координате Z
ремещается плунжер 2. При этом кулачок 5 поворачивает рычаг 6.
В результате срабатывает микропереключатель 8 и подается сигнал
в систему управления станка о переходе с ускоренного перемещения
исполнительного органа на замедленное. Далее кулачок 4 повора-
чивает рычаг 10, срабатывает микропереключатель 9 и подается сиг-
нал на окончание перемещения. В исходное положение наконечник
преобразователя возвращается под действием пружины 7.
Система настройки может работать в двух режимах: ручном и
полуавтоматическом. Погрешность настройки инструмента при этом
не превышает 0,02 мм [39].
7.4. ПРИБОРЫ ДЛЯ НАСТРОЙКИ ИНСТРУМЕНТА
ВНЕ СТАНКА
Предварительная настройка инструментов для станков с ЧПУ
значительно сокращает подготовительно-заключительное время, за-
трачиваемое на переналадку станка, и вспомогательное время на
смену инструмента [32].
173
Табл. 7.1. Характеристика приборов для размерной настройки резцов
Характеристика ------------------Модель прибора
БВ-2010 1 БВ-2011 | БВ-2012
Рабочее перемещение каре- ток, мм: продольное поперечное 300 200 300 200 600 350
Система отсчета координат Окулярные отсчет- ные микроскопы Концевые меры длины и индикаторы
Цена деления системы отсче- та, мм Система визирования режу- щей кромки инструмента 0,005 0,01 0,01
Проекционный оп- тический микроскоп Окулярный скоп микро-
Кратность увеличения визир- хзо хзо хзо
ного микроскопа
Настройка инструмента на приборе сводится к определению фак-
тических его размеров.
Прибор мод. БВ-2011 (табл. 7.1) предназначен для станков с
ЧПУ токарной группы: Режущий инструмент по заданным размерам
настраивается в двух горизонтальных координатах. Положение его
режущей кромки по вертикали проверяется индикатором часового
типа. Имеющиеся сменные переходные устройства (адаптеры) для
установки инструментальных блоков или борштанг идентичны
устройствам для базирования их на станке.
Прибор состоит (рис. 7.11) из литого основания 9, на котором
укреплены направляющая 10 нижней каретки И, планка 1 с линей-
кой 2 для установки продольной координаты. Нижняя каретка 11
перемещается по прямоугольным направляющим посредством ходо-
вого винта. Сверху на нижней каретке установлены направляющие
5 верхней каретки 7. На правой планке имеется кронштейн 6 с мик-
роскопом для отсчета по линейке поперечной координаты. Справа
на нижней каретке укреплен кронштейн 4 с микроскопом для отсче-
та координат в продольном направлении. На верхней каретке 7
установлен кронштейн 3 визирного микроскопа, осветитель 8 и ли-
нейка для крепления индикатора. Перемещение верхней каретки
осуществляется ходовым винтом, который через пару зубчатых ко-
лес связан с маховиком. После установки на заданные координаты
каретки фиксируются стопорными винтами.
Для удобства установки инструментов на приборе нулевая точка
устройства их крепления не совмещена с начальными делениями
шкал отсчетных линеек (рис. 7.12). Поэтому необходимо опреде-
лить настроечные координаты с учетом расположения устройства
крепления инструмента на приборе:
Хн = 1"Х Х\
zB=Lz+z,
где х и z — координаты вершины инструмента, взятые из карты его
настройки.
174
Для установки визирного микроскопа на координаты хв и ги не-
обходимо сначала ослабить стопор каретки и переместить ее ходо-
вым винтом на заданную координату по линейке грубого отсчета.
На лимбе отсчетного микроскопа следует установить значение, со-
ответствующее долям миллиметра, произвести окончательную уста-
новку координат за счет перемещения каретки до совмещения штри-
ха линейки, видимого в поле зрения прибора, с биссектором. В про-
Р и с. 7.12. Схема установки резца на приборе
мод. БВ-2010
дольном направлении установка координаты производится в той же
последовательности. Затем осуществляется настройка инструмента
по перекрестию визирного микроскопа. Для выверки резца на рез-
цовом блоке имеются регулировочные винты, путем вворачивания
или выворачивания которых добиваются совмещения перекрестия
визирного микроскопа с вершиной резца.
Прибор мод. БВ-2012 аналогичен прибору БВ-2011. Отличие его
заключается лишь в увеличении диапазона перемещения нижней ка-
ретки до 600 мм, а верхней — до 350 мм (см. табл. 7.1).
175
Табл. 7.2. Характеристика приборов для размерной настройки осевого инструмента
Модель прибора Наибольшие настроечные размеры ин- струмента, мм Система отсчета коорди- нат Цена деления системы от- счета , мм Система визирования режущей кромки инст- румента Цена деления или увеличение системы визирования, мм
по выле- ту по диамет- РУ по выле- ту по диамет- РУ по выле- ту по диамет- РУ по выле- ту по диамет- РУ
БВ-2013-01 400 300 Шкала с Концевые 0,05 0,01 Индикато- 0,01 0.002
300 нониусом меры длины, ры
БВ-2013-02 500 микрометри- ческая го- 0,05 0,01 0,01 0,002
БВ-2013-03 600 500 ловка и ин- дикатор 0,05 0,01 0,01 0,002
БВ-2014 400 300 Оптическая (окулярные 0,01 0,001 Оптиче- 0,01 0,001
отсчетные микроскопы) ская (окуляр-
БВ-2015 500 300 300 0,01 0,001 ные микро- скопы) хзо хзо
БВ-2017 500 0,01 0,01 0,01 0,002
Прибор мод. БВ-2010 предназначен для размерной настройки
резцов в инструментальных блоках станков токарной группы, а так-
же резцов в оправках и на борштангах станков сверлильной и рас-
точной групп. Состоит он (рис. 7.13) из станины 6, на нижней сту-
пени которой имеются Т-образные пазы для крепления переходни-
ков (адаптеров), имитирующих базирующие поверхности станков
для установки инструментальных блоков или борштанг. На верхней
Рис. 7.13. Прибор мод. БВ-2010
поверхности станины находятся нижняя 4 и верхняя 1 каретки, ко-
торые перемещаются соответственно в продольном и поперечном
направлениях. На каретке 1 имеется визирное устройство 5, выпол-
ненное в виде проекционного отсчетного микроскопа.
Установку адаптеров по двум координатам относительно нуле-
вых точек системы отсчета осуществляют по контрольному калибру,
имитирующему две грани резца с определенными размерами, отно-
сительно базовых поверхностей калибра. Каретки с проектором вы-
водят на координаты, соответствующие размерам контрольного ка-
либра. Адаптер с калибром закрепляют на станине прибора так,
чтобы грани калибра совпадали с перекрестием проектора. Затем
калибр снимают с адаптера и проектор настраивают на размер
инструмента, согласно координатам, указанным в карте наладки.
Предварительная установка проектора на заданные координаты
осуществляется перемещением каретки по штриховым шкалам ли-
неек 3 и отсчетным микроскопам 2. Точная установка проектора осу-
ществляется микрометрическими винтами. Настройка инструмента
на заданные размеры по двум горизонтальным координатам произ-
водится за счет совмещения изображения его вершины на экране
проектора с перекрестием. Проверка положения режущей кромки
инструмента по вертикали осуществляется индикатором часового
типа, размещенным на отдельной стойке. При необходимости уста-
новки резца на требуемый угол перекрестие предварительно ориен-
тируют по угломерной головке.
177
Прибор мод. БВ-2013 предназначен для размерной настройки
осевого инструмента (фрезы, сверла, зенкера, развертки и т. п.).
Установка координат осуществляется по линейкам, установочным
мерам длины и с помощью нониуса. Положение режущей кромки
инструмента фиксируется по индикаторам. Прибор имеет ряд испол-
нений (табл. 7.2). Состоит он (рис. 7.14) из литого основания /, в
котором размещены шпиндель 4 и механизмы глубокого и точного
Рис. 7.14. Прибор мод. БВ-2013
перемещений вертикальной каретки 12. Фиксатор 3 исключает пово-
рот шпинделя 4 при затяжке инструмента маховиком 2. На верхней
плоскости основания закреплена стойка 11с вертикальной 12 и го-
ризонтальной 10 каретками. Вертикальная каретка 12 перемещается
по прямоугольным направляющим с помощью ходового винта и фик-
сируется в необходимом положении стопором 5. На ней находятся
прямоугольные направляющие для горизонтальной каретки, предна-
значенной для установки размера по диаметру. На каретке 10 за-
креплены: наладка 6 с индикаторами для фиксации положения на-
страиваемого инструмента на заданный размер как по диаметру,
так и по вылету; призма 7 для закрепления установочных мер (вста-
178
вок или концевых мер длины); микрометрическая головка 9 с пре-
делами измерения до 25 мм и ценой деления 0,01 мм. Перемещение
этой каретки осуществляется с помощью ходового винта и гайки.
Последняя через винт и каретку под действием пружины прижима-
ет винт микрометрической головки к неподвижному упору 8. При
этом между торцами гайки и направляющей должен образоваться
осевой зазор. Наличие зазора определяется по совмещению указа-
теля, закрепленного на гайке, и штриха, нанесенного на направляю-
щей.
Прибор устанавливается на заданные координаты по диаметру
и по вылету инструмента.
При установке по вылету инструмента ослабляют стопор верти-
кальной каретки. Маховичком 13 предварительно перемещают ка-
ретку на размер, пользуясь шкалой линейки и нониусом. Затем ма-
ховичком 14 устанавливают требуемый размер с помощью нониуса.
В случае установки по диаметру инструмента маховичком грубо-
го перемещения каретка 10 отводится вправо на величину, превы-
шающую заданную. Отсчет ведется по линейке. На призме 7 разме-
щается соответствующая вставка или концевая мера длины. Винтом
микрометрической головки устанавливают требуемое значение. По-
сле этого каретку перемещают вправо до входа указателя в зону
штриха.
Конструкция приборов мод. БВ-2014, БВ-2015, БВ-2017 анало-
гична конструкции прибора БВ-2013.
7.5. КОНТРОЛЬ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
И РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА НЕПОСРЕДСТВЕННО
НА СТАНКЕ
Вследствие высокой точности позиционирования станков с ЧПУ
широкое применение получил способ контроля обрабатываемых де-
талей и режущего инструмента непосредственно на станке. Геомет-
рические размеры объекта при этом определяются контактными
или бесконтактными методами. В состав контрольно-измерительной
системы при контактном методе измерения входят измерительный
щуп, система обработки информации и выдачи сигнала на подна-
ладку технологической системы. Подналадка осуществляется при
соответствующей коррекции управляющей программы. Положение
инструмента на станках токарной группы изменяется за счет смеще-
ния суппорта. Для регулирования положения инструмента, закреп-
ленного во вращающемся шпинделе, применяются специальные
плансуппортные головки или расточные оправки с приводом, обес-
печивающим радиальное смещение инструмента [40].
По принципу работы измерительные щупы (рис. 7.15) могут
быть контактного (рис. 7.16, а) и индуктивного (рис. 7.16, б) типов.
Щуп (см. рис. 7.15) имеет хвостовик 4 для установки в шпинделе
1 станка и в инструментальном магазине. В полости 3 хвостовика
смонтирована батарея 2. К его внутреннему торцу прикреплен смен-
ный элемент 5 с пружиной 6, которая упирается в отрицательный
179
вывод батареи 2 и служит для него заземлением. К положительному
выводу батареи прижат контакт 7, к внешнему торцу хвостовика 4
прикреплен корпус 13, в который вмонтированы щуп 14 и связанный
с ним блок переключателей. (При смещении щупа 14 по осям коор-
динат X, Y, Z станка контакты переключателей замыкают корпус
13.) Блок переключателей через штепсельные вилку 15 и розетку
Рис. 7.15. Конструкция измерительного щупа
Рис. 7.16. Схемы работы измери-
тельных щупов:
а — с внутренним контактом; б — индуктив-
ного типа
16 подключен к печатной плате, выполняющей функции генератора.
Сигнал с выхода генератора поступает на первичную обмотку 9.
Последняя установлена на кронштейне 11. На нем также смонтиро-
ван переключатель 12 с плунжером 8, который срабатывает при
контакте со шпонкой 10. При установке хвостовика в шпиндель
переключатель 12 соединяет батарею 2 с печатной платой, при из-
180
влечении хвостовика отсоединяет батарею. Пружина переключателя
сжимается при нормально разомкнутом его положении и разжима-
ется сразу после выхода плунжера 8 из контакта со шпонкой 10
шпинделя.
Передача сигнала с измерительного щупа осуществляется бес-
контактно-индуктивным (см. рис. 7.16) или оптическим (рис. 7.17)
способом. Схемы перемещения щупов на станках с ЧПУ типа «обра-
батывающий центр» (ОЦ) приведены на рис. 7.18, а на токарных
станках с ЧПУ — на рис. 7.19.
Рис. 7.17. Измерительный щуп с оптическим спосо-
бом передачи сигнала
Рис. 7.18. Схемы применения щупов на станке с ЧПУ типа ОЦ
для измерения:
а — погрешности установки заготовки на столе; б — снимаемого припуска;
в — межосевого расстояния; г — обработанной детали
181
Рис. 7.19. Схемы применения щупов на токарном станке с ЧПУ
для измерения:
а, б — с двух сторон соответственно наружного и внутреннего диаметров де-
тали, обрабатываемой в патроне; в, г — с одной стороны соответственно на-
ружного и внутреннего диаметров с контролем по эталону; д, е — длины об-
работанной (соответственно наружной и внутренней поверхности); ж— на-
ружного диаметра детали, обрабатываемой в центрах, с контролем по эта-
лону; з — длины обрабатываемой поверхности; и — толщины фланца в средней
части детали
Рис. 7.20. Устройство автоматического контроля
износа инструмента
При автоматическом контроле износа инструмента щупы 1 и 4
(рис. 7.20) подводятся к резцу 2 и специальному эталонному упору
на оправке 3. Коррекция осуществляется по полученной разности
размеров, характеризующих износ резца.
При бесконтактных методах измерения используются оптические
измерители размеров (ОИР) и лазерные устройства.
С помощью ОИР (рис. 7.21) определяется изменение пространст-
венного положения теневой проекции краев контролируемого изде-
Рис. 7.21. Схема оптического измерителя раз-
меров:
1 — контролируемая деталь; 2 — осветители; 3 — стойки;
4 — электронный блок; 5 — видеокамеры; 6 — установоч-
ная призма
лия относительно базовой поверхности калибра. Максимальная по-
грешность измерений составляет ±0,01 мм.
Королевским технологическим институтом Швеции разработан
лазер, обеспечивающий контроль диаметра деталей до 300 мм с пог-
решностью 1 мкм. Измерения проводятся в процессе обработки, при-
чем кратковременная помеха (попадание стружки в зону измере-
ний) не сказывается на результате. Длительность измерительного
цикла — 2...3 с, стабильность измерений — 2...3 мкм.
Глава 8. ВВОД И РЕДАКТИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩИХ
ПРОГРАММ
8.1. ПРОГРАММОНОСИТЕЛИ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ИНФОРМАЦИИ
В качестве носителя управляющей информации для станков с
ЧПУ могут применяться перфолента, магнитная лента, магнитные
диски и запоминающие устройства различного типа. В настоящее
время основным программоносителем, несмотря на имеющиеся не-
достатки, является перфолента. Запись информации на ней осу-
ществляется путем пробивки отверстий. Различают два типа отвер-
стий: транспортные, предназначенные для перемещения ленты
транспортным механизмом считывающего устройства; кодовые, не-
сущие информацию. Ряд транспортных отверстий называется транс-
портной или ведущей дорожкой, а ряд кодовых отверстий в направ-
лении транспортирования — кодовой дорожкой. Строка — это ряд
кодовых отверстий, расположенных перпендикулярно к направле-
нию транспортирования. Расстояние между осями смежных строк
называется шагом перфорации или шагом строк.
В станках с устройствами ЧПУ на базе микроЭВМ при простой
конфигурации деталей программирование выполняется непосредст-
венно у станка (задание УП с помощью клавиатуры). В этом слу-
чае используются типовые циклы и дисплейно-диалоговые устрой-
ства ввода УП.
Широкое применение находят такие программоносители, как
кассета электронная, магнитная лента (мини-кассета) (табл. 8.1).
Табл. 8.1. [Типы программоносителей
Поко ление УЧПУ Тип программоносителя Модель УЧПУ
2 Восьмидорожечная перфолента (код ИСО-7 бит) Перфолента (задание УП с помощью клави- атуры) Н22; НЗЗ; Н55
3 2С85; 2С42; 2Р22
4 Кассета электронная или на цифровых маг- нитных доменах; магнитная лента (мини-кассета) «Электроника НЦ-ЗЬ; «Электрони- ка МС2101»
8.2. ВВОД УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ НА ПЕРФОЛЕНТЕ
8.2.1. Структура программоносителя
В СССР и за рубежом в качестве основного программоносителя
для станков с ЧПУ принята восьмидорожечная перфолента шири-
ной 25,4 мм (1 дюйм), изготовленная из бумаги толщиной 0,1 мм
184
или других материалов. При подготовке управляющих перфолент
с помощью высокоскоростных перфорирующих устройств ЭВМ ис-
пользуется тонкая, слегка промасленная бумажная лента, которая
легко перфорируется, но в то же время достаточно прочна для про-
ведения испытаний и обработки на станке небольших партий де-
талей. Для изготовления многократно используемых программоно-
сителей применяется более прочная, обезжиренная, непрозрачная
лента из бумаги или пластмассы, получаемая копированием исход-
-------------► направление движении ленты
Рис. 8.1. Основные элементы восьмидорожечной
перфоленты для систем ЧПУ:
1 — строка; 2 — шаг перфорации; 3 — кодовые отверстия;
4—базовая кромка; 5 — транспортные отверстия; 6,7 —
транспортная и кодовая дорожки
ной ленты на специальных устройствах. Технические характеристи-
ки отечественных перфолент приводятся в ГОСТ 1391—70, а форма,
размеры и расположение транспортных и кодовых отверстий — в
ГОСТ 10860—83.
Каждая позиция перфоленты (рис. 8.1) несет 1 бит информации:
пробивка кодового отверстия означает единицу в двоичной системе
исчисления, а отсутствие пробивки — нуль. Нумерация кодовых до-
рожек ведется от базовой кромки, в качестве которой принимается
левый край перфоленты в направлении ее движения при перфора-
ции или считывании информации. Транспортная дорожка располо-
жена ближе к базовому краю перфоленты между третьей и четвер-
той дорожками. Расстояние между соседними дорожками состав-
ляет (2,54±0,05) мм.
Информация на перфоленте представляется с использованием
двоичного кода по ГОСТ 13052—74, соответствующего международ-
ному коду ИСО (см. табл. 5.1). Символы этого кода — знаки, циф-
ры и буквы латинского алфавита — отображаются комбинациями
кодовых отверстий, записываемых отдельными строками. В строке
первые семь позиций являются информационными и обозначаются
как разряды двоичного кода 61...67, восьмая позиция 68 (паритет
по четности) предназначена для пробивки дополнительного отвер-
стия, обеспечивающего четность числа отверстий в строке, что по-
зволяет контролировать правильность перфорации и считывания
информации УЧПУ.
В металлорежущих станках с ЧПУ, выпущенных в СССР рань-
185
Начало перфоленты
Ракорд
Комментарий
Стирающие записи
Начало УП
Номер УП
Перевод строки
Главный кадр
Дополнительный кадр
Исключаемый главный кадр
Исключаемый дополнительный
кадр
Обращение к подпрограмме
Комментарий
Конец кадра
Интервал между кадрами
Конец УП
Конец кадра
Интервал между УП
Конец носителя
Ракорд
Конец перфоленты
Рис. 8.2. Структура программоносителя (пунктир — участки, ко-
торых может не быть на перфоленте)
ше, чем был принят код ИСО, предусматривалась запись управляю-
щих программ в коде БЦК-5 на пятидорожечной перфоленте. За
рубежом наряду с кодом ИСО ограниченное применение находит-
код EIA (см. табл. 5.2). В некоторых импортных устройствах ЧПУ
(Fanuc-7m, micro 8 и др.), применяемых на отечественных станках,
предусматривается отработка УП как в коде ИСО, так и EIA, на-
стройка на один из которых производится переключением тумблера
на пульте управления.
Программоноситель (перфолента) может содержать одну или
несколько управляющих программ (рис. 8.2).
В начале и конце перфоленты, а также между управляющими
программами оставляются ракорды с символами «ПУС» для ее за-
правки в считывающее устройство. Перед началом управляющей
информации можно записывать комментарий, текст которого со-
держит номер чертежа, наименование и шифр детали, модель стан-
ка с ЧПУ, фамилию программиста, дату и т. п. Допускается также
размещение комментария и другой вспомогательной информации
между управляющими программами на одном программоносителе.
Для удобства последующей распечатки текста комментария после
каждых шестидесяти символов, включая пробелы, перфорируются
символы «ПС». Начало управляющей информации обозначается на
перфоленте сочетанием символов «%» и «ПС», между которыми
может быть помещен номер УП. Символ «ПС» означает конец уча-
стка управляющей информации (кадра) и одновременно служит ко-
мандой на перевод строки при распечатке текста программы на
программоносителе.
Символы кода ИСО «ВШ», «ТТ», «ГК», «КН» и «Пробел» пред-
назначены только для управления электрифицированной пишущей
машинкой и не воспринимаются устройством ЧПУ. Горизонтальная
табуляция позволяет вести распечатку управляющей информации
по столбцам, что облегчает контроль УП. Символ «КН» служит для
останова пишущей машинки при распечатке перфоленты и обычно
размещается в пределах последнего ракорда.
Символы «(«и»)» используются для записи информации опера-
тору, обслуживающему станок с ЧПУ, и могут находиться в любом
месте перфоленты. Эти символы соответствуют командам «управ-
ление выключено» и «управление включено», и поэтому записанная
между ними информация не воспринимается УЧПУ. Внутри скобок
не допускается запись символов «%» и «:», которые при перемотке
перфоленты могут привести к несвоевременному ее останову.
Символ «/» означает пропуск кадра. Кадры, помеченные этим
символом, будут восприниматься или не восприниматься системой
в зависимости от положения переключателя на пульте управления.
Это позволяет вводить в состав управляющей программы кадры,
которые отражают характерные особенности конкретной детали,
останов для ее измерений или для подналадки станка при обработ-
ке заготовок других типоразмеров, требующей выполнения таких
же операций и переходов.
Цифры от 0 до 9 или их комбинации используются при составле-
187
нии основных и вспомогательных кадров для обозначения числово-
го значения различных параметров. Буквами от А до Z кодируются
конкретные адреса и функции системы УЧПУ.
8.2.2. Устройства подготовки данных
на перфоленте
Из устройств подготовки данных на перфоленте (УПДЛ) в про-
мышленности наиболее широко используются установки типа
«Брест-1Т», которые предназначены для записи информации на пер-
фоленту и контроля перфолент.
Устройство «Брест-1Т» содержит рабочий стол оператора, элек-
тронный шкаф, перфоратор ПЛ-80, пишущую машинку «Кон-
сул-254» и считывающее устройство. Программоносителем является
бумажная лента. Код записи программы — ИСО или БЦК-5. Мак-
симальная скорость обработки информации в режимах, связанных
с работой пишущей машинки,— до 10 символов в секунду, в режи-
мах сравнения, реперфорации и сравнения с реперфорацией — 50
строк в секунду (табл. 8.2).
Устройство позволяет записывать управляющие программы для
станков с ЧПУ на перфоленту, изготовлять дубликаты программ и
перфолент, производить контроль программы, записанной на пер-
фоленте различными способами. УПДЛ «Брест-1Т» может рабо-
тать как автономно, так и в составе ЭВМ.
Подготовка и контроль УП на перфоленте для станков с ЧПУ
может осуществляться также устройством ПРЕПАМАТ ЕС-9021 '
(ВНР). В его состав входят блок питания, блок управления, пишу-
щая машинка «Консул-260» (ЧССР), перфоратор ПЕРФОМОМ-35
Табл. 8.2. Режимы работы УПДЛ «Брест- 1Т»
Режим Способ ввода информа- ции Способ вывода информа- ции
Подготовка данных
Реперфорация
Сравнение
Сравнение с клави-
атурой
Сравнение с репер-
форацией
Распечатка
Сравнение с распе-
чаткой
Набор на клавиа-
туре
Считывание с пер-
фоленты
Считывание с двух
перфолент
Набор на клавиату-
ре и считывание с пер-
фоленты
Считывание с двух
перфолент
Считывание с пер-
фоленты
Считывание с двух
перфолент
Печать текста и запись на пер-
фоленте
Запись на вторичной ленте
Проверка идентичности инфор-
мации, записанной на двух пер-
фолентах
Проверка идентичности набран-
ной и записанной информации
Проверка идентичности инфор-
мации на двух перфолентахчи ре-
перфорация третьей ленты
Печать текста на бланке
Проверка идентичности двух
лент, реперфорация третьей ленты
и печать текста на бланке
188
и фотосчитывающее устройство РИДМОМ-40. Устройство ЕС-9021
является компактным, его габаритные размеры— 1400Х760Х
Х760 мм. Максимальные скорости: печати— 10 знаков в секунду,
перфорации — 33 строки в секунду, считывания — 40 знаков в се-
кунду. Устройство позволяет: записывать программы в виде печат-
ного текста на бланки и бумажные ленты; осуществлять ручную за-
пись программ на восьмидорожечную ленту; контролировать чет-
ность строк программы, записанной на перфоленте; производить
реперфорацию ленты (изготовлять копии); сравнивать записыва-
емую на ленте и на бланке информацию с ранее записанной на лен-
те; исправлять и изменять текст на ленте.
В режим контроля четности строк перфолента непрерывно пере-
мещается в считывающем устройстве. При обнаружении ошибки на
пульте устройства ЕС-9021 загораются сигнальные лампы СБРОС
и РАЗБЛ и считыватель останавливается. В режиме сравнения на-
бранная на клавиатуре комбинация обрабатывается только в том
случае, если она совпадает с комбинацией считывания. В случае
неидентичности комбинаций клавиатура блокируется и устройство
сигнализирует об ошибке.
8.3. ЗАПИСЬ, КОНТРОЛЬ И РЕДАКТИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩИХ
ПРОГРАММ
Для записи, контроля и редактирования управляющих программ
при неавтоматизированной их подготовке используются специаль-
ные устройства. Так, например, для записи УП на перфоленту в ко-
де ИСО и контроля перфолент применяются устройства подготовки
данных на перфоленте, в состав которых, как правило, входят элек-
трифицированная пишущая машинка, перфоратор, считывающее
устройство и электронный блок управления. Эти устройства могут
осуществлять перфорирование и распечатку текста УП, считывание
информации с перфоленты, изготовление дубликата перфоленты,
проверку идентичности перфорации двух перфолент, распечатку
текста УП и т. д. В некоторых УПДЛ предусмотрены режимы, в ко-
торых производится контроль управляющих программ и исправле-
ние обнаруженных ошибок.
Управляющие программы для станков с ЧПУ содержат, как пра-
вило, несколько десятков кадров (для сложных деталей — до не-
скольких сотен). Безошибочный перенос такого объема информа-
ции на перфоленту всегда затруднен. В связи с этим после перфо-
рирования текста УП осуществляется ее контроль и редактирование
с целью устранения ошибок, которые возникают как при задании
исходных данных, так и в процессе их кодирования.
В УП для станков с ЧПУ чаще всего встречаются ошибки, свя-
занные с наличием в тексте программ символов, не предусмотрен-
ных в коде ИСО, или неправильным заданием геометрических и
технологических параметров обрабатываемой детали. Основными
источниками ошибок первого вида являются сбои перфорирующего
и считывающего устройств, а также дефекты перфоленты. Большин-
189
ство таких ошибок обнаруживается путем прогона управляющей
перфоленты в режиме ее ускоренного контроля в УЧПУ станка.
При этом контролируются также признаки построения фраз, кадров
и УП в целом.
Логические (геометрические и технологические) ошибки в УП
наиболее опасны, так как они не могут быть обнаружены системой
ЧПУ станка. Геометрические ошибки появляются при задании раз-
меров детали и заготовки, начальных координат детали, инстру-
мента и станка, а также при программировании траекторий пере-
мещения инструментов. Ошибки такого рода выявляются при
использовании графопостроителей или дисплеев, позволяющих
смоделировать отдельные фазы процесса обработки. Технологиче-
ские ошибки, связанные с неправильным выбором режущего инст-
румента и назначением режимов резания, со способом базирования
и крепления заготовки в приспособлении, могут быть выявлены
только при пробной обработке на станке.
Для большинства деталей практически невозможно подготовить
УП без внесения в нее изменений на этапе отладки, связанном с
обнаружением и исправлением выявленных ошибок. При этом про-
изводится проверка правильности принятых технологических реше-
ний по чередованию переходов, выбору баз, режущих инструментов,
режимов резания, оснастки, а также проверка соответствия полу-
ченных размеров заданным. Особенно важны контроль и отладка
УП для новых партий деталей. В общем случае контроль УП может
осуществляться различными способами, которые объединяются в
три группы.
Первую группу составляют способы, основанные на отображении
текстов программ и отдельных их участков на алфавитно-цифровом
дисплее либо распечатке текстов УП. Во вторую группу входят спо-
собы, ориентированные на графическую и смысловую проверку УП:
контрольное прочерчивание траекторий характерной точки режу-
щего инструмента и результирующего контура детали посредством
графопостроителей, а также контрольное воспроизведение элемен-
тов программы. К третьей группе относятся способы проверки УП
непосредственно на станке с ЧПУ при работе в специальных конт-
рольных режимах, покадровая отработка программы; отработка
без установки заготовки только геометрической информации или
только технологической информации — смена инструмента, пере-
ключение скоростей, реализация циклов и т. д.
Под коррекцией УП обычно понимают внесение числовых по-
правок на величины перемещений, размеры инструментов, погреш-
ности технологических баз и т. д. Они вносятся станочником-опе-
ратором по результатам замеров, полученных при отдельных про-
ходах. В устройствах ЧПУ, построенных по принципу ЭВМ,
коррекция УП осуществляется внесением программных корректо-
ров, которые задаются с помощью функциональных клавиш и поля
цифрового набора на пульте специальными командами ввода или
удаления корректора. Во всех случаях коррекции УП состав и по-
следовательность фраз остаются без изменений.
190
Редактирование готовой УП связано с изменением отдельных
слов, фраз, их последовательности, с удалением или добавлением
слов и фраз. Для контроля, исправления ошибок и повышения эф-
фективности УП находят применение различные устройства редак-
тирования УП. Наиболее широкие возможности имеют устройства,
оснащенные текстовыми и графическими дисплеями [54].
Многие современные УЧПУ типа CNC позволяют оперативно
редактировать УП с пульта оператора, на котором расположены
переключатели и клавиши для набора кадров. Текст УП, отобра-
женный на дисплее, редактируется путем замены, вставки и удале-
ния его отдельных символов. После пробной обработки заготовки
на станке по измененной УП отредактированный текст может быть
выведен на перфоленту или иной программоноситель.
Оснащение УЧПУ техническими средствами визуализации кад-
ров УП, графического изображения траектории инструмента, счи-
тывания управляющей информации с магнитной ленты на компакт-
кассете, диагностирования ошибок и редактирования программ в
значительной мере сокращает затраты на изготовление программо-
носителей и повышает эффективность работы станков с ЧПУ.
Контроль и редактирование УП при их автоматизированной под-
готовке на ЭВМ осуществляется по специальным алгоритмам,
сложность которых определяется принципами функционирования
систем и возможностями вычислительной техники.
8.4. ВВОД И РЕДАКТИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ
С ПУЛЬТА ОПЕРАТОРА
8.4.1. Символы на пультах управления
Микропроцессорные системы ЧПУ позволяют выполнять ввод и
редактирование УП с клавиатуры пульта оператора. Наряду с этим
возможны и другие методы ввода УП: с перфоленты; мини-кассеты;
электронной памяти и т. д. [26, 28].
С пульта оператора в постоянную память вводится информация,
необходимая для функционирования УЧПУ. На дисплей может
быть выведена алфавитно-цифровая информация: номер отраба-
тываемого кадра; текущее положение исполнительного органа стан-
ка относительно исходного или нулевого положения; вводимые в
память или редактируемые параметры станка.
Символы (условные графические изображения) на пультах
управления УЧПУ и их основные размеры установлены ГОСТ
24505—80. Графические изображения некоторых символов на па-
нелях пультов УЧПУ приведены в табл. 8.3.
19J
Табл. 8.3. Графические изображения символов на пультах УЧПУ
Считывание управ-
ляющей программы
Автоматическая ра-
бота
Ускоренная обра-
ботка управляющей
программы
Покадровый ввод
Покадровая обра-
ботка управляющей
программы
Пропуск кадра
Ручной ввод дан-
ных
Поиск данных при
движении носителя
данных в прямом на-
правлении
Ручное управление
Поиск данных при
движении носителя в
обратном направле-
нии
Поиск кадра управ-
ляющей программы
Поиск кадра — впе-
ред (по ходу выпол-
нения УП)
Поиск кадра назад
Поиск
кадра
главного
Подпрограмма
Начало управляю-
щей программы
Останов управляю-
щей программы
Конец управляющей
программы
Останов с подтвер-
ждением
Ввод управляющей
программы от ЭВМ
192
Продолжение
Ввод данных в па-
мять
Буферное запоми-
нающее устройство
Редактирование
управляющей програм-
мы
Исключить кадр
управляющей програм-
мы
Заменить кадр управ-
ляющей программы
Исходная точка
Нуль станка
Абсолютные раз-
меры
В позицию
Нормальное позици-
онирование
Коррекция на по-
ложение инструмента
Смещение нуля от-
счета
Точное позициони-
рование
Г рубое позициони-
рование
Коррекция на длину
инструмента
Считывание данных
из памяти
Редактирование дан-
ных в памяти
Редактирование кад-
ра управляющей про-
граммы
Ввести кадр управ-
ляющей программы
Ошибка в управля-
ющей программе
Установка в исход-
ную точку
Размеры в прира-
щениях
7 Зак. 1470
193
Окончание
Коррекция на ра-
диус инструмента
Коррекция на диа-
метр инструмента
Коррекция на ра-
диус конца инструмен-
та
Коррекция скорости
подачи
Сброс
Сброс памяти
Сброс привода
Стирание данных в
памяти
Отмена
Пуск
Пуск подачи
Отмена технологи-
ческих команд
Стоп
Останов подачи
Постоянные циклы
Компенсация люфта
Смена инструмента
Пауза
Подача
W
Обучение
Ускоренное переме-
щение
Автоматическая ра -
бота — один цикл
Включение
Выключение
194
8.4.2. Порядок ввода и редактирования УП
Порядок ввода и редактирования управляющих программ рас-
смотрим на примере устройства ЧПУ 2С85-62.
Структура размещения органов управления и индикации на
пульте оператора представлена на рис. 8.3. В левой части ПО (по-
ле 1) расположен дисплей и кнопки включения — выключения пи-
тания устройства. В правой верхней части размещены клавиши вы-
бора режимов и подрежимов работы (поля 2 и 3) и выбора режи-
Поле Z Поле П
Поле 3
Индикагоры включения
Поле 4
Поле 5
Рис. 8.3. Структура размещения органов управления и ин-
дикации
мов ПО (поле 6). В правой нижней части ПО имеется клавиатура,
которая служит для ввода и редактирования информации (поля
4 и 5).
Правая часть ПО (поля 2, 3, 4, 5, 6) изображена на рис. 8.4. Сим-
волы поля 5 набираются на двух регистрах, переключение которых
производится клавишами
BP HP
Устройством обеспечиваются следующие режимы работы:
«Ввод» (ввод информации в оперативную память с
ФСУ или с ПО);
«Вывод»
(вывод информации на перфоленту);
«Редактирование»
(изменение содержания управля-
ющих программ и подпрограмм);
7*
195
G 1 X 2 У 3 1 ч F 5 D 6 р 7 и 8 V 9 IV 0
S + Е Q О/ /о N • • I • 3 § К * Г 1 Н R SP
А В с м ГТ 0 L ПС 1 J а) •
8Р к>| ♦ □ □ — HP
Рис. 8.4. Клавиатура пульта управления УЧПУ 2С85—62
«Сброс» (стирание информации в оперативной памяти
устройства, кроме станочных констант);
«Ручной ввод» (ввод информации в пределах одного кад-
ра и его отработка);
«Поиск кадра» InT) (поиск начала программы, любого номе-
ра кадра и ближайшего базового кадра);
«Автоматический» (отработка заданной программы).
С пульта станка (ПС) задаются следующие режимы:
«Наладка» (безразмерные перемещения по координатам и уп-
равление цикловой автоматикой станка);
«Исходное» (выход в точку, предшествующую кадру, найденно-
му в режиме «Поиск кадра», и возврат на траекторию после пере-
мещений в наладке);
«ЧПУ» (задание режимов ЧПУ производится с ПО).
Программа обеспечивает работу в зонах запоминающего устрой-
ства. В зону 1 вводятся основные управляющие программы, в зону
196
3 — подпрограммы, в зону 4 — коррекции под адресом D и пара-
метры подпрограмм R, в зону 5 — станочные константы, в зону
6 — смещения нуля по G54, G55, в зону 7 — парные коррекции.
Питание устройства включается при переводе автоматического
переключателя (АП) в верхнее положение и нажатии клавиши
поля 1 ПО (транспорант данной клавиши должен загореть-
клавиши
— погаснуть). Далее нажимается клавиша
ся, а
поля 6 (на экране появляется сообщение о характеристи-
ках программного обеспечения, что свидетельствует о готовности
УЧПУ к работе).
Для задания режима работы УЧПУ предварительно переклю-
чатель режимов на пульте станка устанавливается в положение
«УЧПУ», затем нажимается соответствующая клавиша на ПО. При
наличии подрежимов для их задания нажимается соответствующая
клавиша поля 3 (отмена производится повторным нажатием клави-
ши). Если необходимо задать несколько подрежимов одновременно,
последовательно нажимаются клавиши всех выбранных подре-
жимов.
Для набора буквенной информации предварительно нажимает-
ся клавиша
g Р , для набора цифровой —
HP
Режим «Сброс» реализуется перед началом работы по програм-
ме, перед вводом управляющей программы, после устранения сбоев
и т. д. Устанавливается он нажатием клавиши 4» поля 2. При
этом на табло индицируется СБРОС ЗОНА. Для выбора номера
зоны последовательно нажимаются на ПО клавиши
ЗОНА (0...7).
На табло высвечивается СБРОС
После нажатия клавиши
индицируется ИСПОЛНЕНО.
Для установки привода в исходное состояние нажимается кла
виша
4|^|) (при сбое привода теряется информация о переме-
щениях по координатам).
197
Для задания режима «Ввод» нажимается клавиша
ля 2, выбирается номер зоны (например, зона
). На табло
индицируется ВВОД ЗОНА 1.
При вводе программы с фотосчитывающего устройства (ФСУ)
включается питание, устанавливается перфолента, нажимается кла-
виша
. На табло при этом индицируется:
ВВОД ЗОНА 1
ФСУ
По окончании ввода на табло высвечивается: ИСПОЛНЕНО.
При вводе с ПО нажимается клавиша
на поле 3. На
табло индицируется:
ВВОД ЗОНА 1
С ПО
Затем последовательно набирается программа, например:
НР|| %
|р][пс
вр]|Т
IEEE
bp]|~z~
bp] Inc
Для ввода подпрограмм вызывается зона 3, затем последова-
тельно набирается информация (сначала номер подпрограммы),
например:
198
BP
BP
BP
BP
[bp
BP
Для ввода коррекций и констант в зоны 4, 5, 6, 7 выполняются
следующие действия: набирается номер зоны, например 4, затем
последовательно номер константы и ее значение со знаком. Напри-
мер:
На табло индицируется: 15+450.
Если при наборе информации произошла ошибка, перед нажа-
тием клавиши
нажимается клавиша
(одним нажа-
тием сбрасывается последний символ). После нажатия клавиши
информация в зонах 1 и 3 исправляется в режиме РЕДАК-
ТИРОВАНИЕ, в зонах 4, 5, 6, 7 исправление происходит путем
ввода нового (правильного) значения константы или коррекции.
Для задания режима РЕДАКТИРОВАНИЕ нажимается кла-
и выбирается зона, в которой необходимо произво-
виша
дить редактирование. Например, при выборе зоны 1 последователь-
но нажимаются клавиши
НР
. На табло
§
индицируется: РЕДАКТОР ЗОНА 1. Далее на ПО набирается но-
мер программы. Например, для вызова программы № 5 последова-
199
тельно нажимаются клавиши °у
5
дицируется:
% 5
«
При последовательном нажатии клавиши
. На табло ин-
просматривается
информация, введенная в данную зону. Для просмотра любого кад-
ра на ПО набирается его номер и нажимается клавиша
Например, для вывода на индикацию кадра с номером 20 на ПО
набирается
ВР N
HP 2 0
. В результате на
табло индицируется информация кадра, например:
N20
G1
Х4500
М3
При вводе в кадр новой информации маркер устанавливается
на строке, перед которой эта информация должна находиться (на-
пример, после Х4500 необходимо вставить F50):
N20
G1
Х4500
>мз
Далее на ПО набирается вводимая информация (F50) и нажи
мается клавиша
. На табло высвечивается:
N20
G1
Х4500
F50
М3
*
Если в программу необходимо ввести целый кадр, маркер >
устанавливается на конец предыдущего кадра * и нажимаются кла-
виши
. На табло индицируется номер предыдущего
□ □
кадра, например:
200
N14
N14
>*
Далее на ПО последовательно набирается содержание кадра и вво-
дится перед *, причем кадр набирается с конца, так как маркер
каждый раз переходит на верхнее слово. При наборе нового номера
кадра, например 15, на табло произойдут изменения:
N15
N15
При удалении информации из кадра маркер > устанавливается
на строке, которая исключается, и нажимается клавиша
Задание режима «Ручной ввод» осуществляется нажатием
клавиши
. На табло индицируется РУЧНОЙ ВВОД.
В режиме «Поиск кадра» осуществляется поиск программы или
поиск кадра. При поиске программы нажимается клавиша
на табло высвечивается ПОИСК КАДРА. Затем на ПО набирается
номер нужной программы, например № 1, и нажимается клавиша
виши
на табло индицируется НАЙТИ. После нажатия кла-
высвечивается
ПОИСК КАДРА % 1
•ИСПОЛНЕНО
Поиск кадра осуществляется после поиска программы. Напри-
мер, для поиска кадра № 5 нажимаются следующие клавиши:
BP N НР 5
На табло индицируется ИСПОЛНЕНО.
Переход в режим «Автоматический» осуществляется нажатием
клавиши
. Предварительно в режиме «Поиск кадра» нахо-
201
дится необходимая программа. Отработка УП начинается после
нажатия клавиши
В режиме «Автоматический» возможна работа с использова-
нием подрежимов:
— ускоренная отработка УП (индицируется УСК);
— покадровая отработка УП (индицируется КДР);
— отработка основной УП (индицируется ОСН);
— отработка УП без выдачи информации на привод (ин-
дицируется BJIF);
— отработка УП без выдачи на станок технологических
команд (индицируется БЛТ);
— остановка программы в кадрах, в которых введена ко-
манда МО 1 (индицируется М01);
г—►! | — циклическая отработка программы (индицируется
ПКЛ).
Подрежим включается при нажатии соответствующей клавиши
(для выключения клавиша нажимается еще раз).
8.4.3. Диалоговые методы программирования
на УЧПУ
В некоторых системах ЧПУ для ввода УП с пульта оператора
используются диалоговые методы. Текст диалогов ориентирован
на определенную группу станков и характерную для этой группы
технологию обработки. На экране дисплея УЧПУ высвечивается
перечень вариантов обработки или вопросов, на которые оператор
должен отвечать нажатием определенных буквенных или цифровых
клавиш.
Для ввода информации в режиме диалога используются два ме-
тода обращения к информации.
202
По первому методу на поле экрана высвечивается перечень во-
просов (один вопрос в строке) с порядковым номером каждой
строки. При выборе строки на пульте нажимается цифровая клави-
ша, соответствующая ее номеру. Достоинством этого метода явля-
ется высвечивание полного текста вопросов благодаря использова-
нию большего поля дисплея.
Для реализации второго метода применяются дисплеи с рядом
кнопок вдоль поля экрана. Напротив этих кнопок на экране высве-
чиваются сокращенные слова, обозначающие варианты обработки
или режимы работы [51, 52]. При выборе необходимого варианта
нажимается соответствующая кнопка. Эти кнопки называются
кнопками «меню» или виртуальными (переназначаемыми). Досто-
инством метода является простота ввода информации.
В диалоговых системах по данным, вводимым оператором, мик-
роЭВМ формирует УП в виде, необходимом для работы УЧПУ.
В частности, программа может формироваться автоматически в ви-
де форматов ИСО, а в случае необходимости она может высвечи-
ваться на дисплее [52].
Для контроля УП в некоторых диалоговых системах предусма-
тривается возможность вычерчивания на дисплее контура детали
и траектории движения инструмента. Такая система подготовки УП
«Диалог Т» реализована на УЧПУ «Электроника НЦ80-31». При
задании УП системой решается также ряд технологических задач
(разбиение припуска, контроль траектории движения) и ведутся
расчеты, связанные с подготовкой УП.
Глава 9. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ПРОГРАММИРОВАНИЯ
9.1. КЛАССИФИКАЦИЯ
Система автоматизированного программирования (САП) для
оборудования с ЧПУ — комплекс технических, программных, язы-
ковых, информационных средств, осуществляющих преобразования
данных чертежа детали и технологического процесса ее обработки
в коды устройства управления оборудованием с ЧПУ.
Современные отечественные и зарубежные САП условно можно
классифицировать по следующим основным критериям: назначе-
нию, области применения, степени автоматизации решения всего
комплекса рассматриваемых задач, ориентации на использование
определенного типа ЭВМ, способу задания входных данных, режи-
му обработки данных. Классификационные характеристики наибо-
лее распространенных отечественных и зарубежных САП приведе-
ны в табл. 9.1 и 9.2.
По назначению САП подразделяются на специализированные,
универсальные и комплексные. Специализированные САП разраба-
тывают для деталей отдельных классов и уникального оборудова-
ния с ЧПУ. Примерами таких систем являются: ТЗК — программи-
рование обработки деталей по контуру в форме спирали Архимеда
или заданному набором точек; САПТ — программирование обра-
ботки колодцев на сложных поверхностях. Универсальные САП
предназначены для различных деталей, изготовляемых на станках
с ЧПУ отдельных технологических групп. Такие системы позволяют
решать сложные геометрические и технологические задачи, поэто-
му получили широкое распространение как в нашей стране, так и
за рубежом. Комплексные САП объединяют ряд специализирован-
ных и универсальных и могут быть использованы для станков раз-
личных технологических групп. Объединение систем возможно на
базе единого входного языка и общих блоков, используемых для ре-
шения идентичных задач.
Область применения САП определяется конструктивно-техноло-
гическими признаками деталей и технологической группой станков.
Различают четыре типа САП, областями применения которых явля-
ются: обработка отверстий на сверлильных станках с позиционным
управлением и обработка поверхностей, параллельных координат-
ным плоскостям, на фрезерных станках с 2,5-координатным управ-
лением; комплексная (многоцелевая) обработка корпусных дета-
лей на сверлильно-расточных станках и обрабатывающих центрах;
обработка поверхностей деталей сложной формы (штампы, пресс-
формы, турбинные лопатки и т. п.) на многокоординатных фрезер-
204
Табл, 9.1, Наиболее распространенные отечественные САП
Система Автома- тизация операционной технологии Вид программируемой обработки Тип используемой ЭВМ Способ задания входных дан- ных Режим обработки входных данных
Плоская контурная и (или) позицион- ная Много- целе- вая Много- коор- динатная Токар- ная
ЕСПС-ТАУ:
ТАУ-СРФ + + ЕС, СМ Языковой Пакетный, ди- алоговый
ТАУ-ТМ + + То же То же То же
ТАУ-С 4- + Табличный >
САП-ЕС (СМ) + + + » Языковой »
ТЕХТРАН + + + > Смешанный »
ТЕХНОЛОГ + + + + » Языковой »
САПТ + ЕС Табличный Пакетный
СТОП-2 + + То же Языковой, таб- личный Диалоговый
ГРАН-3 + + СМ, «Электро- ника 60» То же То же
to Табл. 9.2. Наиболее распространенные зарубежные САП
Система Автома- тизация операци- онной техноло- гии Вид программируемой обработки Тип используемой ЭВМ Способ задания входных дан- ных Режим обработки входных данных
Плоская контурная и (или) позицион- ная Многоце- левая Много- координат- ная Токар- ная
APT:
APT ВС + + IBM, ЕС, СМ Языковой Пакетный, диа-
/ логовый
APT 1С + То же То же То же
APT AC + »
EXAPT:
EXAPT 1 + + IBM »
EXAPT 1.1 + То же » »
EXAPT 2 + + » »
EXAPT 3 + » » »
GTL:
GTL/3 + Р6060 » Диалоговый
GTL/T + То же » То же
MITURN + + IBM Табличный »
STEP/7 + + PDP Языковой
АИТАРН-С + + + IBM То же »
АИТОТЕСН + + KPS4220/4201
ных станках; обработка тел вращения со ступенчатым и криволи-
нейным профилями на токарных станках.
Существующие САП делятся на два вида: с автоматизацией
проектирования технологии и без автоматизации.
Большинство САП относятся ко второму виду. Примеры САП
первого вида: системы ЕХАРТ, ЕСПС-ТАУ (см. табл. 9.1, 9.2).
Для функционирования САП требуется целый комплекс техно-
логических средств. Их основу составляет электронно-вычисли-
тельная машина с устройствами ввода и вывода. Наибольшее при-
менение в САП нашли цифровые ЭВМ с высоким быстродействием
и способностью обрабатывать большие объемы информации. Циф-
ровые ЭВМ общего назначения делятся на несколько семейств, из
которых наибольшее распространение получили большие ЭВМ
(отечественные ЕС ЭВМ, зарубежные — IBM), обладающие разви-
тым математическим обеспечением, высоким быстродействием,
большим объемом оперативной и внешней памяти, а также широ-
ким набором внешних устройств. Машины этого семейства исполь-
зуются для работы с большими САПР, включающими несколько
подсистем специального назначения (например, подсистему САП)
и осуществляющими технологическую подготовку в рамках целого
предприятия. Для решения задач подготовки УП применяются ми-
ни-ЭВМ (отечественные СМ ЭВМ, зарубежные PDP). Математи-
ческое обеспечение (МО) мини-ЭВМ отличается от МО больших
ЭВМ. Это объясняется стремлением к упрощению МО современных
мини-ЭВМ, что обусловлено как экономическими соображениями,
так и требованием доступности машин для пользователя. Большие
перспективы применения в САП имеют микро-ЭВМ, а также про-
фессиональные (персональные) ЭВМ.
По способу задания входной информации САП делятся на два
вида: с табличной и языковой формой записи. Табличная запись
данных отличается большой наглядностью и простотой. Применя-
ется главным образом в специальных САП. Языковая запись дан-
ных представляет собой текстовую информацию, построенную по
определенным правилам. Отличается большой гибкостью и легче,
чем табличная, поддается модернизации, поэтому широко исполь-
зуется в наиболее развитых отечественных и зарубежных САП
(ЕСПС-ТАУ, ТЕХНОЛОГ, САП-ЕС, APT, ЕХАРТ и т. п.).
В зависимости от системного программного обеспечения и со-
става внешних устройств, а также возможностей конкретной САП
различают два основных режима автоматизированной разработки
УП: пакетный и диалоговый.
Пакетным режимом предусматривается выполнение на ЭВМ
заданий по мере того, как высвобождаются ее ресурсы. На первом
этапе этого процесса уточняются условия обработки детали, на чер-
теже обозначаются ее геометрические элементы, исходная инфор-
мация записывается на бланках на входном языке САП и перено-
сится на перфоленту или перфокарты. Далее комплектуется зада-
ние ЭВМ.
При расчете УП работает диагностическая программа САП.
207
В случае обнаружения ошибок по этой программе печатаются со-
общения об их характере и нахождении в тексте исходной инфор-
мации. Если ошибок нет, расчет проходит до конца без прерыва-
ний, выдаются УП на перфоленте и сопроводительная документа-
ция. При наличии подключенного к ЭВМ графопостроителя в состав
сопроводительной документации входит график траектории про-
граммируемой точки инструмента в системе координат детали. Если
при контроле траектории обнаружены ошибки, для их исправления
технолог-программист корректирует исходную информацию и орга-
низует повторный расчет УП на ЭВМ.
При работе в режиме диалога технолог-программист, получая
доступ к ЭВМ и располагая различными средствами визуального
контроля, может вмешиваться на любом этапе в процесс разработ-
ки УП, используя при этом свой опыт и интуицию. Таким образом
контролируется процесс решения задачи и оперативно устраняются
возникающие ошибки. Для осуществления эффективной связи тех-
нолога-программиста с ЭВМ используются дисплеи (текстовые и
графические). В простейшем случае диалог происходит с помощью
пультовой пишущей машинки.
Комплекс программных средств диалоговой системы включает
управляющую программу, программу анализа ответов и программу
обмена информацией со средствами оперативного отображения
[8, 27]. Функционирование диалоговой системы основано на том, что
в заданном месте программы, называемом контрольной точкой,
производится прерывание вычислений и вывод информации на опе-
ративные средства отображения. После анализа этой информации
технолог-программист вводит свою информацию, и вычисления про-
должаются до нового прерывания и так до тех пор, пока задача не
будет решена.
С использованием диалогового режима обработки данных зна-
чительно повышается оперативность подготовки УП, однако требу-
ются большие затраты машинного времени.
9.2. СТРУКТУРА И СОСТАВ САП
Структура большинства современных САП построена по прин-
ципу «процессор — постпроцессор» (рис. 9.1) ив общем виде вклю-
чает: процессор; библиотеку препроцессоров; библиотеку постпро-
цессоров; входной язык препроцессоров и процессора (входной
язык САП); промежуточный язык «процессор — постпроцессор»
(CLDATA); язык управления заданиями; монитор (диспетчер си-
стемы); системную сервис-библиотеку; базу данных [24].
Процессор САП — программное изделие, предназначенное для
решения общих геометрических и технологических задач, а также
задач управления процессом обработки данных на ЭВМ. Результа-
том его работы является полностью рассчитанная траектория дви-
жения инструмента, представленная в некотором промежуточном
унифицированном виде. Для наиболее развитых САП процессор со-
стоит из четырех последовательно работающих блоков: трансляции,
208
технологического, геометрического, формирования промежуточной
программы [2, 24, 25].
Блок трансляции предназначен для ввода исходной информации
с внешнего носителя (перфокарт, перфоленты, магнитной ленты)
или с экрана дисплея, синтаксического анализа операторов входного
языка и выдачи сообщений об ошибках, преобразования исходной
информации из символьной формы в машинные коды.
Рис. 9.1. Типовая структура и состав САП
Технологический блок решает задачи по выбору последователь-
ности обработки, расчету оптимальных режимов резания, подбору
режущего инструмента, нормированию операций, подготовке техно-
логических документов, формированию технологических команд.
Геометрический блок ориентирован на решение задач, связан-
ных с расчетом и построением траектории движения инструмента:
определяет точки и линии пересечения различных геометрических
элементов, проводит аппроксимацию кривых и таблично-заданных
функций, обеспечивает построение эквидистантного контура с уче-
том размеров инструмента и заданного направления его движения,
выполняет диагностирование геометрических ошибок.
Блок формирования промежуточной программы подготавливает
информацию, полученную в предшествующих блоках, в стандарт-
ном виде и формирует данные для работы постпроцессора на язы-
ке CLDATA.
8 Зак. 1470
209
Препроцессор САП — программное изделие, решающее опреде-
ленные целевые задачи и формирующее в результате исходные
данные для процессора. Характерными задачами для препроцессо-
ра являются: перевод исходных данных из одной системы коорди-
нат в другую (например, полярных в декартовы); проектирование
операционных технологических процессов; разработка УП для
группы деталей, различающихся только значениями отдельных па-
раметров; решение специальных задач и т. д.
В современных САП совместно с одним процессором могут ра-
ботать несколько препроцессоров.
Постпроцессор САП — программное изделие, предназначенное
для адаптации УП к конкретному оборудованию с ЧПУ. В основные
функции постпроцессора входит [42]: считывание сформированных
процессором данных на языке CLDATA и их обработка; формиро-
вание команд на перемещение рабочих органов станка, подготови-
тельных и вспомогательных функций управления станком, кодов
частоты вращения шпинделя, команд коррекций; формирование ко-
манд, обеспечивающих цикл смены инструмента; вывод на перфо-
ленту УП и ее распечатка; диагностика ошибок; выполнение ряда
сервисных функций (расчет машинно-оперативного времени УП,
управление графопостроителем, вывод контрольной перфоленты
для контроля геометрии обрабатываемого контура на комплекс
«координатограф — УЧПУ», подсчет длины перфоленты и т. д.);
принятие специальных решений, связанных с особенностями про-
граммирования для конкретной комбинации «станок — УЧПУ» [30].
Для разработки УП к конкретным станкам с ЧПУ в состав САП
должна быть включена библиотека соответствующих постпроцессо-
ров. По мере увеличения числа моделей станков с ЧПУ система по-
полняется новыми постпроцессорами. В некоторых САП вместо биб-
лиотеки постпроцессоров применяют универсальные (обобщенные)
постпроцессоры. Каждый из них предназначен для целой группы
однотипных станков и устройств ЧПУ. Особенности моделей стан-
ков учтены в обобщенном постпроцессоре в соответствии со спе-
циальной анкетой, заполняемой технологом-программистом [42].
Входной язык САП — проблемно-ориентированный язык, пред-
назначенный для описания исходных данных о детали и технологи-
ческом процессе ее обработки на оборудовании с ЧПУ.
Промежуточный язык «процессор — постпроцессор» (CLDATA),
внутренний проблемно-ориентированный язык САП, служащий для
представления данных, передаваемых от процессора к постпроцес-
сору.
Язык управления заданиями — язык оперативного управления
работой системы (обеспечивает возможность обработки заданий в
пакетном и диалоговом режимах).
Монитор (диспетчер) системы — головной блок системы в опе-
ративной памяти ЭВМ, основными функциями которого являются:
обработка управляющей информации; автоматическая загрузка
блоков из системных библиотек; передача промежуточных данных
между блоками; обработка сбойных ситуаций, возникающих из-за
210
неправильной организации пакета заданий и преждевременного
прекращения работы некоторых блоков системы [24, 25].
Системная сервис-библиотека — совокупность программ, реша-
ющих определенные задачи проектирования. Сюда относится редак-
тирование исходных данных и управляющих программ, графичес-
кий контроль геометрической информации УП на графопостроите-
лях или графических дисплеях и др. [10, 24].
Матричное
печатающее
устройство
Рис. 9.2. Структура системы CAD/CAM
База данных—информационные массивы, используемые более
чем в одной программе проектирования. Сюда входят сведения о
станках, устройствах ЧПУ, инструментах, приспособлениях, обра-
батываемых материалах и т. д. В процессе функционирования САП
база данных пополняется и корректируется. Например, в САП
ЕСПС-ТАУ предусмотрено пополнение базы данных путем ввода
анкет или параметров, входящих в них, а также текстов переходов
и справочных таблиц [11, 24]. Используется база данных для авто-
матизации технологических решений.
Наивысшая степень автоматизации процесса подготовки управ-
ляющих программ — объединение систем автоматизированного
конструирования, технологического проектирования с системами
8»
211
автоматизированного программирования (рис. 9.2). Подобные си-
стемы в иностранной литературе называются CAD/CAM (Compu-
ter Aided Design/Computer Aided Manufacturing). Они позволяют в
значительной степени ускорять процесс подготовки УП, оптимизи-
ровать технологию изготовления деталей и практически полностью
избегать ошибок в подготовке управляющих программ.
9.3. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПОСТПРОЦЕССОРОВ
Требования к структуре. Разнообразие станков с ЧПУ неизбеж-
но приводит к разработке большого количества постпроцессоров
(как правило, каждой комбинации «станок — УЧПУ» — свой пост-
процессор).
Хотя постпроцессор по объему составляет небольшую часть
САП, общая стоимость создания их полной библиотеки может пре-
восходить стоимость разработки самого процессора. В связи с этим
возникает задача минимизации трудозатрат на разработку пост-
процессоров. Основным направлением ее решения является обеспе-
чение единой методики конструирования постпроцессоров для стан-
ков с ЧПУ различных технологических групп, заключающейся в
унификации функциональной структуры и информационных пото-
ков постпроцессоров, а также в создании библиотеки унифициро-
ванных модулей, предназначенных для решения типовых задач об-
работки данных CLDATA и формирования управляющей про-
граммы.
Структура постпроцессора, разработанного в соответствии с та-
кой методикой, должна быть блочно-модульной, универсальной,,
т. е. позволять конструировать постпроцессоры для станков с ЧПУ
различных технологических групп; обеспечивать возможность со-
здания постпроцессоров с различным набором модулей, минималь-
ную зависимость постпроцессора от САП, возможность поблочной
его отладки, минимальные затраты на его корректировку и совер-
шенствование, легкость изучения [31].
Программная структура. Постпроцессор представляет собой со-
вокупность программных модулей, выполняющих различные функ-
ции: чтения, обработки записей CLDATA, формирования фраз
управляющей программы, кодирования и вывода ее на внешние но-
сители [31].
Модули объединяются в функциональные блоки (рис. 9.3) с оп-
ределенным уровнем унификации. Блоки В, С и D являются про-
граммно-независимыми и имеют информационную связь через блок
управления А.
Блок управления постпроцессором (BLUPP) — головной, пред-
назначенный для организации программных и информационных
связей между остальными блоками. Состоит из головного мбдуля
связи с исходными данными, модуля обслуживания буфера проме-
жуточных кадров и модуля регистрации и печати ошибок.
Основными функциями BLUPP являются: резервирование обла-
стей памяти для информационных массивов; инициализация масси-
212
bob (присвоение элементам массивов определенных начальных зна-
чений); анализ индикаторов состояния постпроцессоров; передача
управления на блоки постпроцессора; регистрация и выдача оши-
бок на печать; организация доступа к данным CLDATA.
Для связи с остальными блоками постпроцессора блок управле-
ния имеет три интерфейса (интерфейс — совокупность массивов и
переменных, обеспечивающих информационную связь между про-
граммами).
Рис. 9.3. Общая схема постпроцессора
Блок обработки записей массива CLDATA (BLCLD) состоит из
ряда унифицированных модулей, каждый из которых обеспечивает
обработку только одной определенной записи. Результатом работы
блока является информация в промежуточном кадре или признак
ошибки, передаваемый в блок управления для обращения к модулю
регистрации и печати ошибок. Блок BLCLD программно реализу-
ется в виде последовательности обращений к модулям обработки
записей CLDATA (обращение осуществляется с помощью операто-
ров CALL).
Все модули блока обработки записей CLDATA имеют стандарт-
ный интерфейс.
Блок принятия специальных решений и формирования кадров
УП (BLFOR) — центральная часть постпроцессора. В этом блоке
производится формирование кадров с учетом специфики конкрет-
ной комбинации «станок — УЧПУ» [31]. Его логическая структура
и программный состав определяются разработчиком постпроцессо-
ра. Блок BLFOR имеет стандартный интерфейс.
Блок кодирования и вывода управляющей программы на внеш-
ние носители (BLKOD) предназначен для преобразования инфор-
мации, генерируемой на выходе BLFOR, к виду, необходимому для
вывода на перфоленту и печать. Основой блока является модуль
кодирования, обеспечивающий подготовку кадров управляющей
программы в соответствующих кодах для вывода на перфоленту и
печать и выполненный на языке ФОРТРАН. Часть модулей блока
реализуется на языке ассемблера.
Блок кодирования может быть выполнен в двух вариантах: для
покадрового вывода управляющей программы, вывода массивом.
Выбор варианта зависит в основном от ресурсов оперативной памя-
ти ЭВМ и объема управляющей программы.
213
Общая логическая схема постпроцессора приведена на рис. 9.4.
Информационная структура. Для передачи информации между
блоками и модулями постпроцессора используются массивы (табл.
9.3) и переменные, имеющие фиксированную структуру, размер-
ность, имя (имена) и отличающиеся типом хранимой информа-
ции [31].
CALL Ю
Заполнение
буфера
Рис. 9.4. Схема постпроцессора
Для управления работой постпроцессора используются перемен-
ные (индикаторы состояния постпроцессора): IM — обработки за-
писей CLDATA; IV — промежуточного кадра; IB — буфера проме-
жуточных кадров; IK — конца программы; IE —ошибок (рис. 9.5).
Все массивы (за исключением массивов кодирования и вывода
управляющей программы) могут содержать данные целого (I) и
вещественного (R) типов. Для обеспечения доступа к данным им
присваиваются два имени в головном модуле блока управления с
установлением их эквивалентности. В другие блоки постпроцессора
214
Рис. 9.5. Информационная структура постпроцессора
Табл. 9.3. Основные характеристики массивов
Наименование массива Передача между блоками Иден- тифи- катор Тип Размерность мас- сива
Текущей записи В качестве па- М I 245 раметра AM R Формирования кадра То же К I 40 АК R Состояния постпроцессора COMMON MS I 100 (МЕМЗ) AS R Постоянных данных постпроцес- То же С R 200 сора МС I Кодирования и ввода кадра про- В качестве па- MF I 80 граммы раметра Промежуточный кадр То же V R 40 KV I Буфер промежуточных кадров » В R К х 40, 1 КВ I
массивы передаются как независимые параметры. Например, про-
межуточный кадр в блоке управления описывается следующими
операторами спецификации [31]:
DIMENSION V(40), KV(40)
EQUIALENCE (V(l), KV(1))
а в блоке обработки записей
DIMENSION V(40), KV(40)
причем имена V, KV передаются в этот блок в качестве параметров.
9.4. ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ЯЗЫК «ПРОЦЕССОР — ПОСТПРОЦЕССОР»
Унификация разработки постпроцессоров и их стыковка с раз-
личными САП предполагают использование единого промежуточно-
го языка «процессор — постпроцессор». Наибольшее распростране-
ние получил промежуточный язык, рекомендованный комитетом
ИСО. Базовое подмножество этого языка для отечественных САП
устанавливают РТМ Н00-11—79.
Текст информации, записанной на промежуточном языке и пере-
даваемой из процессора на постпроцессор, принято называть
CLDATA. Отдельные записи CLDATA называются фразами. Каж-
дая фраза — законченное по смыслу определение или указание —
состоит из главной и вспомогательной частей. Главная часть опре-
деляет название записи, во вспомогательной задаются параметры.
Запись может содержать от 1 до 245 логических слов, разделен-
ных знаками. Логические слова, обозначающие название записей и
параметров, представляют собой сокращения слов английского язы-
ка до шести буквенно-цифровых символов (табл. 9.4 и 9.5). В ЭВМ
эти слова распознаются по их кодам.
К логическим словам, кроме указанных в таблицах, относятся:
целые и дробные десятичные числа для записи значений парамет-
ров; произвольные сочетания буквенно-цифровых символов, с по-
216
Табл. 9.4. Словарь главных слов базового подмножества
промежуточного языка
Главное сло- во Значение Главное сло- во Значение
CARDNO Номер указания MCHTOL Точность обработки
CIRCLE Окружность MODE Режим
CLAMP Зажим MULTAX Многокоординатная об-
CLEARP Безопасная плоскость работка
COOLNT Охлаждение OPSKIP Условный пропуск
COUPLE Связь OPSTOP Дополнительный оста-
CUTCOM Компенсация инстру- нов
мента ORIGIN Начало
CYCLE Цикл PARTNO Номер детали
DELAY Выдержка PITCH Шаг
DRESS Правка PPRINT Печать постпроцессора
END Конец RAPID Быстрый ход
FEDRAT Подача RETRGT Отвод
FINI Конечная запись REWIND Перемотка
FROM Исходное положение ROTABL Поворот стола
GONOME Возврат SAFPOS Безопасная позиция
GOTO Перемещение SELCTL Выбор инструмента
HEAD Головка SPINDL Шпиндель
INSERT Вставка STOP Останов
LOADTL Загрузка инструмента THREAD Резьба
MACHIN Станок
Табл. 9.5. Словарь вспомогателных слов базового подмножества
промежуточного языка
Вспомогатель- ное слово Значение Вспомогатель- ное слово Значение
BORE Расточка
BOTH Оба
BRKCHP Ломка стружки
CCLW Против часовой стрел-
ки
CLW По часовой стрелке
CUTANG Угол резания
CUTS Проход
DEEP Глубокое сверление
DEPTH Глубина
DIAMET Диаметр
DRILL Сверление
DWELL Выстой
FACE Цекование
FINCUT Окончательный проход
INCR Приращение
INVERS Обратная ориентация
LEFT Слева
LENGTH Длина
MANUAL Вручную
MMPM мм/мин
MMPR мм/об
MULTRD
OFF
ON
ORIENT
OSETND
RANGE
RAPTO
REV
RIGHT
SETOOL
SMM
TAP
THRU
TOOL
XCOORD
XYPLAN
YCOORD
YZPLAN
ZCOORD
ZXPLAN
Многозаходная резьба
Включение
Выключение
Ориентация
Номер корректора
Диапазон
Подвод на быстром
ходу
Частота вращения
Справа
Положение настроеч-
ной точки
Скорость, м/мин
Нарезание резьбы
Чередование рабочего
и быстрого ходов
Инструмент
Координата X
Плоскость XY
Координата Y
Плоскость YZ
Координата Z
Плоскость ZX
217
мощью которых задаются наименования детали и станка с ЧПУ,
режимы работы постпроцессора, идентификаторы геометрических
элементов, участки текста сопроводительной документации [5,22].
Возможную последовательность записей в тексте CLDATA опре-
деляет вертикальная структура промежуточного языка (рис. 9.6).
Рис. 9.6. Вертикальная структура промежуточ-
ного языка «процессор — постпроцессор»
Текст CLDATA начинается записью (PARTNO), присваивающей
название УП. Записи группы данных А — В определяют постпро-
цессор (MACHIN), режим его работы (MODE), требования к точ-
ности отработки перемещений (MCHTOL). Записи группы данных
В — С задают параметры установки заготовки на станке (CLAMP
или ORIGIN), связывающие системы координат детали и станка.
218
Табл. 9.6. Горизонтальная структура промежуточного языка
Наименование записи Оператор Синтаксис записи Назначение записи
1 1 2 3 4
Номер детали PARTNO PARTNO/ ^символ] Задает наименование и номер детали для идентифи- кации УП
Станок MACHIN MACHlN/имя [, a] 0 ’, символ' , слово _,b Задает наименование (имя) и номер (а) постпроцес- сора для конкретного станка с ЧПУ, а также сим- волов, слов или параметров (6) для его вызова
Режим MODE / СИМВОЛ я MODE / слово /а о ,символ’ , слово ,a Задает символы, слова или параметры (а) режима работы постпроцессора
Точность обработки MCHTOL MCHTOLД c При программировании позиционных систем управ- ления запись определяет режим позиционирования, а при контурном управлении задает наибольшее откло- нение от траектории при резком изменении направле- ния движения инструмента (а) или допустимые ошиб- ки его перебега (Ь) и недохода (с)
Зажим CLAMP CLAMP/a [, IN VERS] Определяет расположение детали в системе коор- динат станка заданием расстояния между базовой плоскостью патрона и началом системы координат де- тали (а) и прямую или обратную (INVERS) ориента- цию детали относительно ее положения на чертеже
Начало ORIGIN ORIGIN/a, b £[,c| Задает координаты х, у (а, Ь) и другие (с) нача- ла системы координат станка в системе координат детали
Исходное положе- ние FROM FROM/...a, b, c Определяет координаты х, у, z (a, Ь, с) точки ис- ходного положения вершины инструмента в системе координат детали
Безопасная позиция fro SAFPOS SAFPOS j» c ( oJ Определяет координаты х, у, г (а, Ь, с) системы координат детали, в которые приводится вершина инструмента для его смены
220
Окончание
1 1 2 1 3 1 4
Безопасная плос- кость CLEARP CLEARP। I b, c, d, e | [XYPLAN,] f Определяет плоскость, по которой безопасно быст- рое перемещение вершины инструмента. Плоскость за- дается координатами х, у v z (Ь, с и d) нормального единичного вектора и расстоянием (е) до этой плос- кости от начала системы координат детали либо как плоскость ху (XYPLAN) с координатой z (/)
Выбор инструмента SELCTL SELCTL/6 Задает идентификационный номер инструмента или его позицию в инструментальном магазине (Ь)
Выдержка времени DELAY delay/rev. ь Задает выстой в секундах (а) или частоту вра- щения шпинделя (REV, b)
Шаг PITCH PITCH/a [.MULTRD, d] Задает шаг (а) и число ниток многозаходной резьбы (MULTRD, d)
Многокоординатная обработка MULTAX MULTAX /ON /OFF Задает начало (ON) и конец (OFF) участка траек- тории инструмента при многокоординатной обработке
Возврат GOHOME GOHOME Задает команду на возврат рабочих органов станка в исходное положение
Поворот стола t ROTABL ROTABL1 'a RCLW 1 INCR, b L.CCLWj Задает угол поворота стола в градусах (а) или приращение этого угла (INCR, Ь) и направление его вращения по часовой стрелке (CLW) или против (CCLW)
Подача FEDRAT FEDRAT[ MMPR.’/bRANCE.t) Задает значение подачи в миллиметрах в минуту (ММРМ, с) или в миллиметрах на оборот (ММРК, f) и номер диапазона подач (RANGE, k)
Быстрый ход RAPID RAPID Определяет, что последующие перемещения произ- водятся на быстром ходу
Останов STOP STOP Задает команду на останов работы станка
Записи группы данных С — D определяют шпиндельную головку
(HEAD), исходную точку инструмента (FORM), место его смены
(SAFPOS), плоскость (CLEARP), в которой безопасно быстрое пе-
ремещение инструмента. Записи группы данных D — Е связаны с
выбором (SELKTL), описанием и установом инструмента в пози-
цию (LOADTL), а также его коррекцией (CUTCOM). Записи груп-
пы данных Е — F содержат команды рабочим органам станка
(COOLNT, DRESS, ROTABL) и режимы их работы (SPINDL,
FEDRAT, RAPID, STOP, OPSTOP, OPSKIP, DELAY, PITCH,
COUPLE). Записи группы данных F— G определяют траекторию
инструмента (GOTO, CIRCLE, MULTAX, CYCLE, THREAD,
GOHOME, RETRGT). Кроме перечисленных, в тексте CLDATA ис-
пользуются записи для обозначения конца участка обработки
(END), вставки кадров программы (INSERT), перемотки перфо-
ленты (REWIND), печати выходных документов (PPRINT), иден-
тификации текста исходных данных с записями CLDATA
(CARDNO), конца текста CLDATA (FINI).
Порядок следования логических слов в записях определяет го-
ризонтальная структура промежуточного языка (табл. 9.6).
9.5. ОРГАНИЗАЦИЯ МАССИВОВ ДАННЫХ CLDATA НА ВНЕШНИХ
НОСИТЕЛЯХ
Способ организации массивов данных CLDATA на внешних но-
сителях определяется разработчиками процессора в зависимости
от используемой ЭВМ. Например, на магнитной ленте ЕС ЭВМ
массивы данных CLDATA оформляются, как многофайловый том.
Каждый файл в этом томе может содержать несколько массивов
CLDATA. Пишутся файлы на магнитную ленту зонами по 260 байт
(записи на границах зон могут быть разрывными). О конце инфор-
мации массива CLDATA сообщает запись FINI.
Массив данных CLDATA на магнитном диске ЕС ЭВМ представ-
ляет собой файл прямого доступа с длиной записи 1332 байт, зани-
мающий участок диска в 20...30 дорожек. Количество записей
CLDATA не должно превосходить 5000.
Для работы постпроцессора в составе определенной САП необ-
ходимо обеспечить доступ к данным CLDATA. Существует несколь-
ко методов реализации данной задачи [31].
1. В постпроцессор включается модуль связи с исходными дан-
ными. Этот модуль обеспечивает чтение массивов CLDATA в соот-
ветствии с их организацией на внешнем носителе.
2. Данные CLDATA передаются на вход постпроцессора через
оперативную память. Модуль связи с исходными данными постпро-
цессора выполняет функции по выделению записей CLDATA из
массива и передаче их на обрабатывающие блоки.
3. Используются сервисные модули для преобразования масси-
вов CLDATA к виду, необходимому для работы имеющегося в пост-
процессоре модуля связи с исходными данными.
221
9.6. ПОКАЗАТЕЛИ ОЦЕНКИ УРОВНЯ САП
'Для оценки САП выделяют следующие основные ее характери-
стики: уровень автоматизации, адаптируемость, надежность и опе-
ративность [6, 7].
Уровень автоматизации САП определяется по харак-
теру и объему решаемых технологических задач. Различают три
уровня автоматизации САП: низший, средний и высший. На низшем
уровне автоматически решаются только геометрические задачи, а
все технологические решения принимаются технологом-программи-
стом. На среднем уровне автоматизации, кроме геометрических за-
дач, решаются некоторые технологические (назначение режимов
обработки, выбор режущего инструмента, выбор черновых прохо-
дов и т. д.). На высшем уровне все геометрические и технологичес-
кие задачи решаются автоматически. Количественно уровень авто-
матизации системы определяют отношением трудоемкости ручной
подготовки УП к трудоемкости подготовки УП на ЭВМ [24].
Адаптируем ост ь САП характеризуется ее способностью
настраиваться на условия пользователя, т. е. набором «потреби-
тельских» свойств системы. Определяющими здесь являются: кон-
фигурация ЭВМ, операционная система, библиотека препроцессо-
ров и постпроцессоров, база данных.
Надежность САП определяется вероятностью получения
качественной УП и зависит от ряда факторов. Основными из них
являются: надежность программного обеспечения; надежность кон-
троля исходных данных. Последний фактор обеспечивается созда-
нием простых и удобных конструкций входного языка САП, а также
разработкой специальных программ автоматического определения
ошибок с помощью ЭВМ.
Оперативность САП характеризуется минимальными
затратами времени на разработку УП за счет непосредственного до-
ступа технолога-программиста к ЭВМ. Увеличению оперативности
САП в значительной мере способствует эксплуатация ЭВМ в режи-
ме разделения времени, а также использование алфавитно-цифро-
вых и графических дисплеев.
9.7. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННЫХ САП
САП-ЕС предназначена для подготовки управляющих про-
грамм к одно- и многоинструментальным станкам с ЧПУ фрезер-
ной, сверлильной, расточной, токарной, карусельной и электроэро-
зионной групп с использованием ЕС ЭВМ. Система осуществляет
программирование 2,5-координатной и объемной обработки. Описа-
ние геометрических элементов контура детали и технологических
данных ведется на специальном мнемоническом языке.
САП-ЕС обеспечивает: расчет траектории движения центра ре-
жущего инструмента; определение подачи и частоты вращения
шпинделя; формирование технологических команд управления
станком; расчет и формирование технологических циклов выборки
222
металла по схемам «петля», «зигзаг»; расчет эквидистанты; расчет
и формирование технологических циклов нарезания резьбы резцом;
расчет и формирование циклов обработки отверстий (центрование,
сверление, зенкерование, развертывание, расточка, нарезание резь-
бы метчиком); расчет и обработку аналитически и таблично задан-
ных кривых; смену плоскости обработки; повторение участков об-
работки.
В состав системы включен обобщенный постпроцессор. Преду-
смотрен аппарат макроопределений. Под макроопределением сле-
дует понимать программу обработки по типовой схеме (сверление
групп отверстий, выборка колодцев и др.) или типового элемента
детали (парабола, гипербола, спираль Архимеда и др.).
САП ТЕХНОЛОГ предназначена для подготовки управля-
ющих программ к оборудованию с ЧПУ различного технологическо-
го назначения. При создании системы учтен опыт промышленной
эксплуатации семейства САП-2, САП-3, САП-4 и САП-5. В системе
предусмотрен единый входной язык, а также единый метод органи-
зации вычислительного процесса и построения программного ком-
плекса для всех технологических групп станков. В качестве симво-
лов входного языка используются прописные буквы латинского и
русского алфавитов, цифры и ограничители.
Система ТЕХНОЛОГ состоит из ряда подсистем, специализиро-
ванных по видам обработки: токарной; программирования фрезер-
ной и сверлильно-расточной обработки; программирования объем-
ной обработки.
Токарная подсистема обеспечивает: расчет геометрии контура
детали; выбор положения и направления движения режущего инст-
румента относительно контура детали; формирование технологиче-
ских команд; выбор схемы обработки из типовых схем выполнения
переходов; обработку канавок на цилиндрических и торцевых по-
верхностях; нарезание резьбы различного типа.
Подсистема программирования фрезерной и сверлильно-расточ-
ной обработки обеспечивает: расчет траектории исполнительного
органа с использованием различных способов геометрических пре-
образований (параллельный перенос, вращение, вращение и пере-
нос, масштабирование); расчет и трансформацию групп точек; фор-
мирование циклов обработки; формирование технологических ко-
манд управления станком; выполнение технологических переходов
по типовым схемам; расчет врезания фрезы в массив металла по
спирали; обработку разного рода карманов, колодцев и других эле-
ментов детали.
Подсистема программирования объемной обработки предназна-
чена для подготовки управляющих программ фрезерования дета-
лей, требующего одновременных движений исполнительных орга-
нов по трем или пяти координатам. Подсистема обеспечивает обра-
ботку плоскости, цилиндра, конуса, сферы, тора, линейчатых
поверхностей.
С А П Т предназначена для подготовки управляющих программ
трехкоординатной фрезерной обработки. Язык системы — таблич-
223
ный. Программное обеспечение разработано на алгоритмическом
языке ФОРТРАН в ОС ЕС ЭВМ.
САПТ обеспечивает: расчет и формирование траектории испол-
нительного органа для обработки линейчатых поверхностей и по-
верхностей двойной кривизны; формирование схем движения инст-
румента при обработке карманов и выборке «колодцев»; аппрокси-
мацию контура, заданного точками и дугами окружностей; расчет
шага между технологическими проходами из условия обеспечения
заданных параметров шероховатости обработанной поверхности.
САП ТЕХТРАН предназначена для подготовки управля-
ющих программ 2,5-координатной контурной обработки, а также
токарной обработки. В системе можно описывать любые плоские
контуры, состоящие из отрезков прямых, дуг окружностей и таб-
лично-заданных кривых. Третья координата используется только
для управления глубиной обработки и в командах движения точ-
ка — точка. Программное обеспечение системы разработано на ал-
горитмическом языке ФОРТРАН. Язык системы — словарный. Для
написания слов используются заглавные буквы русского и латин-
ского алфавитов, цифры, специальные символы.
Система ТЕХТРАН обеспечивает: расчет координат опорных то-
чек траектории инструмента; использование аппарата макроопреде-
лений; построение траектории фрезы типа «строка» или «спираль»
при обработке типовых элементов деталей (плоскостей, уступов, ко-
лодцев и др.); расчет режимов резания по участкам траектории;
определение подачи и частоты вращения шпинделя; смену инстру-
мента, назначение коррекции; формирование подготовительных и
вспомогательных функций; формирование и вывод на внешние но-
сители управляющих программ.
Система имеет два исполнения: ТЕХТРАН-ЕС, функционирует
под управлением ОС ЕС; ТЕХТРАН-СМ, функционирует под управ-
лением ОС РВ.
ЕСПС-ТАУ (единая система программирования станков с
ЧПУ технологическая автоматизированная универсальная) разра-
ботана ЭНИМС и модифицирована Минским филиалом Оргстанк-
инпрома. Система состоит из трех подсистем, специализированных
по видам обработки: токарной (ТАУ-ТМ), сверлильной (ТАУ-С) и
сверлильно-расточно-фрезерной (ТАУ-СРФ). Программный ком-
плекс ЕСПС-ТАУ реализуется на ЕС ЭВМ и СМ ЭВМ.
Состав технических средств, необходимых для функционирова-
ния системы на ЕС ЭВМ: устройство ввода с перфокарт; устройство-
ввода с перфоленты; накопитель на сменных магнитных дисках
(29 М байт); накопитель на магнитной ленте; устройство вывода на
перфоленту; алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ);
процессор с объемом оперативной памяти не менее 512 К байт.'
Состав технических средств, необходимых для функционирова-
ния системы на СМ ЭВМ: устройство памяти на магнитных дисках;
устройство ввода-вывода на перфоленту; терминал; АЦПУ; процес-
сор с объемом оперативной памяти не менее 124 К байт.
224
В системе ЕСПС-ТАУ предусмотрены единый подход к автома-
тизации программирования для станков всех технологических
групп, единый входной язык для составляющих подсистем и общий
принцип разработки программного обеспечения. Предусмотрена
также база постоянных технологических данных.
Система разработана по блочно-модульному принципу и пред-
ставляет собой программу оверлейной структуры с корневой фазой
и перекрытием [1]. Программное обеспечение системы разработано
на алгоритмическом языке ФОРТРАН (исключение составляют не-
сколько модулей) и функционирует под управлением операционных
систем ДОС ЕС, ОС ЕС на ЕС ЭВМ и операционной системы
РАФОС на СМ ЭВМ.
В результате работы системы пользователь получает: перфолен-
ту с управляющей программой; распечатку управляющей програм-
мы; перфоленту для контроля траектории движения инструмента на
графопостроителе; операционные карты формы 2а и 3 по ГОСТ
3.1404—86 (в подсистеме ТАУ-ТМ).
Методологическая и структурная организация системы ЕСПС-
ТАУ обеспечивает ее развитие на разных уровнях [6, 24]. Возможно
расширение входного языка, применение аппарата макроопределе-
ний, развитие геометрического описания деталей.
ТАУ-ТМ обеспечивает решение следующих основных геометриче-
ских и технологических задач: формирование последовательности
обработки и назначение режимов резания; расчет опорных точек
траектории перемещения инструмента при обработке зон выборки
и контуров, при сверлении и нарезании резьбы; расчет траектории
подвода и отвода инструмента; расчет частоты вращения шпинделя;
расчет минутной рабочей подачи инструмента; выбор режущего и
вспомогательного инструмента; формирование технологических ко-
манд; формирование текстов и технологических параметров пере-
ходов для операционной карты; нормирование операций.
В системе ТАУ-ТМ предусмотрено задание зоны сверления
(ОСВ), черновой выборки (ВЫБ), обработки по контуру (КОН),
нарезания резьбы (Р), обработки канавок (КП, КТ, КУ).
ТАУ-СРФ обеспечивает: расчет программируемых геометриче-
ских элементов (точек, прямых, окружностей); расчет и формиро-
вание контуров, заданных аналитически или набором точек; транс-
формацию контуров (зеркальное отображение, поворот с повторе-
нием и др.); расчет эквидистантных контуров; расчет траекторий
подвода и отвода инструмента; расчет врезания в массив металла;
формирование технологических циклов (центрования, сверления,
зенкерования, цекования, развертывания, растачивания, нарезания
резьбы, фрезерования по контуру и др.); формирование корректо-
ров на радиус и длину инструмента; формирование технологичес-
ких команд и др.
ТАУ-С обеспечивает: определение последовательности техноло-
гических переходов в соответствии с формой, размерами и точ-
ностью обработки отверстий; выбор инструмента, распределение
блоков корректоров; формирование циклов обработки отверстий.
225
APT pазработа в Массачусетском институте технологии
(США) при участии нескольких авиационных фирм и предназначе-
на для программирования многокоординатной фрезерной обработ-
ки деталей сложной конфигурации. В промышленности находит
применение с 1961 года. Входной язык системы — словарный. Для
нанисания слов используются заглавные буквы латинского алфави-
та от А до Z, цифры от 0 до 9 и специальные символы. Программное
обеспечение разработано на алгоритмическом языке ФОРТРАН.
В систему включена библиотека макроопределений.
Система APT — открытого типа. В результате ее развития были
созданы и применяются в промышленности три модификации APT:
АРТ-ВР для позиционной и простой контурной обработки; АРТ-ТС
для 2,5-координатной обработки; АРТ-АС для многокоординатной
обработки. В СССР используются две версии APT: АПТ-ЕС и АПТ-
СМ, предназначенные соответственно для эксплуатации на ЕС ЭВМ
и СМ ЭВМ [24, 25].
ЕХАРТ разработана Аахенским станкостроительным институ-
том (США) при участии ряда фирм. Используется в промышленно-
сти с 1967 года. Входной язык системы построен на базе языка
APT.
Система ЕХАРТ состоит из ряда подсистем, специализирован-
ных по видам обработки: ЕХАРТ-1 для программирования свер-
лильных и фрезерных операций на станках с позиционным и кон-
турным управлением; ЕХАРТ-2 для программирования токарной
обработки; ЕХАРТ-3 для программирования 2,5-координатной об-
работки на фрезерных станках; ЕХАРТ-1,1 для программирования
обработки на многооперационных станках.
В системе ЕХАРТ имеется ряд дополнительных моделей, обе-
спечивающих решение сервисных задач, к которым относятся: ввод
и вывод информации с перфоленты в коде ИСО или EIA с ее ре-
дактированием; графическое представление промежуточных и окон-
чательных результатов расчета на дисплее или графопостроителе;
вывод на печать различной дополнительной документации.
G Т L, разработанная итальянской фирмой Olivetti, состоит из
подсистем: GTL-T — для токарных станков; GTL-3 — для много-
операционных станков. Язык системы близок по структуре к языку
APT. Система имеет базу постоянной технологической информации,
которая включает сведения о типовых формах отверстий и обра-
батываемых участков (канавки, пазы, резьбы и др.). Исходная ин-
формация вводится с клавиатуры вычислительной машины Р6060.
AUTOTECH разработана в исследовательском центре стан-
костроения (ГДР). Состоит из подсистемы AUTOTECH-DR4 для то-
карных станков и подсистемы AUTOTECH-BOFR3 для сверлиль-
ных и фрезерных станков. В языке системы используется термино-
логия, принятая в ГДР. В САП AUTOTECH включена база данйых
по режимам резания и инструменту, а также библиотека макро-
определений. Ввод исходных данных осуществляется в режиме диа-
лога или с перфоленты. Система оснащена библиотекой постпро-
цессоров более 60 типов станков с ЧПУ [24].
226
M I T U R N разработана в Нидерландах и предназначена для
автоматизированного программирования токарной обработки.
Входной язык системы предусматривает запись данных в словар-
ной и табличной формах. Используется база данных о станках, ин-
струментах и материалах. Наряду с большим числом индивидуаль-
ных постпроцессоров для различных станков с ЧПУ система имеет
универсальный постпроцессор. С его помощью потребители могут
формировать собственные постпроцессоры по паспортным данным
используемых станков.
9.8. ЗАДАНИЕ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ
В современных отечественных и зарубежных САП используются
два основных способа задания исходной информации: табличная
запись и запись на проблемно-ориентированных языках.
Табличная запись проста и отличается большой наглядностью.
Однако для нее необходимы специальные бланки. Поэтому она на-
ходит применение главным образом только в специальных САП.
Языковая форма записи отличается большой гибкостью и легче,
чем табличная, поддается модернизации. Широко используется в
наиболее развитых САП.
В основе создания проблемно-ориентированных языков лежит
принцип описания проекций объекта на плоскости координат. В ка-
честве единиц формального языка при этом выступают следующие
элементы описания: точка, дуга, окружность, отрезок прямой.
Связь между элементами устанавливается путем указания их от-
носительного положения или координат точек пересечения (каса-
ния).
Возможности САП в значительной степени зависят от входного
языка, его простоты, доступности и легкости адаптации к изменя-
ющимся возможностям системы. Эти требования во многом харак-
терны для системы ТЕХТРАН.
Входной язык системы ТЕХТРАН позволяет описывать широкий
круг вариантов задания геометрических элементов контура обраба-
тываемых деталей, элементарные перемещения и технологические
команды для станков с ЧПУ.
Для написания текста программы используются: заглавные
буквы русского алфавита А — Я; цифры 0—9; специальные симво-
лы (табл. 9.7).
Исходный текст программы, написанный на языке системы
ТЕХТРАН, состоит из операторов, которые в свою очередь форми-
руются из операндов (в соответствии с синтаксическими правилами
языка). Операнд может быть числом (целым или вещественным),
именем, служебным словом или модификатором.
Числа применяются целые и вещественные, положительные и от-
рицательные (числа без знака — положительные). Вещественные
числа должны содержать десятичную точку или показатель по-
рядка.
227
Табл. 9.7. Специальные символы
Символ | Наименование || Символ | Наименование
+ Плюс Запятая
— Минус Двоеточие
= Знак равенства о Скобки
/ Дробная черта * Звездочка
Пробел % Процент
• Точка Возможность вставки
# комментариев
Имена используются для обращения к переменным объектам
программы, вызова макрокоманд и передачи управления. Имя со-
держит от одного до восьми символов, из которых первый всегда
буква, а остальные могут быть буквами или цифрами. Например,
М24, А12Р. Если в тексте рядом с именем находится другое имя,
число или служебное слово, они отделяются запятой или пробелом.
Служебные слова используются для специальных целей, напри-
мер как название оператора движения, модификатора и т. д. Спи-
сок наиболее употребимых служебных слов включает: БОЛШ;
МЕНШ; ВПЕРЕД; НАЗАД; ВЛЕВО; ВПРАВО; ВТОЧКУ; ВНУ-
ТРИ; ВНЕ; ВЕКТОР; ДО; ЗА; ИДИ; ИЗ; ИНСТР; КАС; КАСАТ;
КОНЕЦ; НА; ОКРУЖИ; ОБРАБ; ПАРЛЕЛ; ПЕРЕНОС; ПЕР-
ПЕН; ПЕРЕСЕЧ; ПЛ; ПОЧС; ПРЯМАЯ; ПРИРАЩ; ПРЧС; РА-
ДИУС; СЛЕВА; СПРАВА; ТОЧКА; УГОЛ; ЦЕНТР; ХБ; ХМ; УБ;
УМ. Служебные слова не могут быть использованы в качестве
имени.
Модификаторы — это слова, дающие информацию о выборе со-
ответствующих решений из множества возможных. Например, КА-
САТ; ПОЧС; ПЕРП; СЛЕВА.
Задание геометрической информации в системе ТЕХТРАН пред-
ставляет собой описание точек, прямых и окружностей, составля-
ющих контур детали. Описание осуществляется с помощью слу-
жебных слов и модификаторов.
При описании точки используются следующие группы модифи-
каторов.
1. Модификаторы выбора точки из двух возможных: ХБ — ко-
ордината X больше; ХМ — координата X меньше; УБ — координа-
та У больше; УМ — координата У меньше. Модификатор этой груп-
пы выбирает ту точку, значение указанной координаты которой со-
ответственно больше или меньше.
2. Модификаторы направления отсчета угла: ПОЧС — по часо-
вой стрелке; ПРЧС — против часовой стрелки. Углы задаются в
градусах и долях градуса.
3. Модификаторы, указывающие координату точки, заданную в
геометрическом определении: X КООРД — координата X; У КО-
ОРД — координата У.
Некоторые типовые случаи задания точки приведены на рис.
9.7. Служебные слова ПЕРЕСЕЧ (пересечение), ЦЕНТР (центр
228
окружности), используемые для описания точки, могут оыть опу-
щены.
Описание прямой состоит из перечисления опорных элементов,
через которые определяются прямая, модификаторов и служебных
слов. При этом используются следующие группы модификаторов.
Рис. 9.7. Способы задания точки
1. Модификаторы, выбирающие одну прямую из двух, касаю-
щихся окружности: ХМ — прямая, точка касания которой с окруж-
ностью имеет меньшую координату по X, а ХБ — большую коорди-
нату по X; YM — прямая, точка касания которой имеет меньшую
координату по У, а УБ — большую координату по У.
2. Модификаторы, указывающие, с какой стороны определяемая
прямая касается окружности: СПРАВА — точка касания находится
справа от центра окружности, если смотреть в направлении от пер-
229
вого геометрического объекта ко второму; СЛЕВА — прямая каса-
ется окружности слева (при тех же условиях рассмотрения геоме-
трических объектов).
3. Модификаторы, указывающие положение одной прямой отно-
сительно другой: ПАРЛЕЛ — параллельно; ПЕРП — перпендику-
лярно.
Типовые случаи задания прямой приведены на рис. 9.8. Служеб-
ные слова КАСАТ (касательно), УГОЛ, используемые для описа-
ния прямой, можно опускать.
Описание задания окружности состоит из перечисления опорных
элементов, через которые определяется окружность, модификато-
ров и служебных слов. При этом окружности рассматриваются
только в плоскости XY без указания направления обхода.
230
При описании окружностей используются следующие группы мо-
дификаторов.
1. Модификаторы, указывающие положение окружности отно-
сительно прямой: ХМ — центр окружности слева от прямой; ХБ —
центр окружности справа от прямой; YM — центр окружности ни-
Крб=НАСЛТ, Пр1, УМ, Т41,Р
KP7--Y6, ПР1,Хб,ПР2,Р
КР4 - 741. 742, 745
К РЕ--ЦЕНТР, ТЧ1.М7НШ, КАСА7, КРО
КР9- 741, Y6, ВНУТРИ, ПРО, Р
КР5 -- Ц ЕН7Р, 741, ПАС АТ, ПР!
КР10=ПАР Л ЕЛ, БОЛШ, ПРО, A R
Рис. 9.9. Способы задания окружности
же прямой; УБ — центр окружности выше прямой. Эти же модифи-
каторы применяются при выборе из двух окружностей одной.
2. Модификаторы, указывающие положение определяемой ок-
ружности относительно другой, являющейся опорным элементом:
ВНЕ — окружность находится вне заданной окружности; ВНУ-
ТРИ — окружность внутри заданной окружности.
3. Модификаторы БОЛШ и МЕНШ, служащие для выбора из
двух окружностей одной с большим или меньшим радиусом соот-
ветственно.
231
Типовые способы задания окружности приведены на рис. 9.9.
Служебное слово КАСАТ, используемое для описания окружности,
можно опускать.
Подготовка программ в системе ТЕХТРАН проводится по эта-
пам. Рекомендуется следующая последовательность выполнения
этапов [1].
1. Начало программы. Каждая программа должна начинаться
строкой
ДЕТАЛЬ «ИМЯ ДЕТАЛИ»
Имя детали, содержащее не более 60 символов, используется
для идентификации результатов расчета и других данных, относя-
щихся к данной программе, на алфавитно-цифровом печатающем
устройстве (АЦПУ). Кроме того, под этим именем программа на
исходном языке помещается в библиотеку программ, а результаты
работы постпроцессора выводятся на перфоленту.
2. Геометрия. Описываются элементы контура детали на вход-
ном языке системы с помощью рассмотренных выше геометриче-
ских определений: точки, прямые, окружности.
3. Задание станка. Для получения управляющей перфоленты к
конкретному станку системе сообщается, какой постпроцессор не-
обходимо вызвать:
СТАНОК «ИМЯ СТАНКА» №
где ИМЯ СТАНКА — модель станка; № — номер соответствующего
постпроцессора (выбирается по таблице, входящей в описание си-
стемы) .
4. Задание инструмента. Диаметр инструмента для расчета тра-
ектории перемещения его центра задается оператором ИНСТР D.
Например, ИНСТР 15 — диаметр инструмента равен 15 мм.
5. Исходное положение инструмента. Для задания исходного
положения инструмента используется оператор ИЗ, в котором ука-
зывается имя точки, где находится инструмент, или ее координаты.
Например, ИЗ ТЧ25 — инструмент находится в точке под номером
25; ИЗ 10, 15, 25 — инструмент находится в точке с координатами
X— 10 мм, У = 15 мм, Z—25 мм.
Оператор ИЗ в программе может употребляться несколько раз,
6. Задание подачи. Рабочая подача задается оператором
ПОДАЧА}™^» }
где а — подача, мм/мин; b — подача, мм/об.
Ускоренное перемещение исполнительного органа станка можно
задать оператором БЫСТРО. Подача при этом определяется тех-
ническими характеристиками привода подач и устройства ЧПУ.
Действие оператора ПОДАЧА продолжается до следующего ана-
логичного оператора.
7. Точность обработки. При обработке криволинейных контуров,
ограниченных дугами окружностей, точность обработки (точность
232
аппроксимации) задается операторами НАР ДОП а и ВНДОП Ь,
где а — внешнее отклонение от окружности, мм; b — внутреннее от-
клонение от окружности, мм. Например, ВН ДОП 0.01.
8. Коррекция инструмента. Для задания коррекции инструмен-
та используется оператор KOPEK. Если задать коррекцию по трем
координатам (X, У, Z), формат оператора KOPEK имеет вид
KOPEK, ВКЛ, ХКООРД, а, УКООРД, Ь, 2КООРД, с
где а, Ь, с — номера корректоров, связанных с осями X, У, Z соот-
ветственно.
9. Начало непрерывного движения. Непрерывное движение по
контуру или участку контура детали должно начинаться оператором
ИДИ. Его модификаторы ДО, НА, ЗА ориентируют положение
центра инструмента относительно направляющей и ограничиваю-
щей поверхностей. Оператор ИДИ имеет следующий формат:
( ДО ) НАПРАВЛ. ( ДО ) ОГРАНИЧ.
ИДИ 1 НА } ПОВ-СТЬ ] НА 1 ПОВ-СТЬ
I ЗА J I ЗА J
Например, ИДИ ДО ПР1 ЗА ПР4.
10. Непрерывное движение. Направление движения по элемен-
там контура детали выбирается в зависимости от направления дви-
жения по предыдущему участку. Операторы
ВПЕРЕД 1 НАЗАД НАПРАВЛ. ДО НА ОГРАНИЧ.
ВПРАВО ВЛЕВО ПОВ-СТЬ ЗА КАС ПОВ-СТЬ
позволяют осуществить непрерывное движение по контуру. Напри-
мер, ВПЕРЕД ПР1 КАС КРЗ.
11. Движение точка — точка. Для перемещения инструмента из
точки в точку используется оператор ВТОЧКУ. Конечная точка при
этом задается именем или координатами. Например, ВТОЧКУ ТЧ
2; ВТОЧКУ 15, —10, 25. Перемещение инструмента на некоторое
расстояние можно осуществлять также с помощью оператора ПРИ-
РАЩ. Например, перемещение в точку, отстоящую от исходной точ-
ки по оси Z на расстоянии 15 мм, будет задано ПРИРАЩ 15.
12. Технологический останов и пауза. Операторы ТЕХОСТ и
СТОП предназначены для технологического останова станка. Ра-
бота станка может быть продолжена после его запуска с пульта
управления. Оператор
( а 1
ПАУЗА Ь, ОБОРОТ }
> ОБОРОТ, b J
позволяет осуществить останов исполнительного органа станка на
определенное время. Продолжительность паузы задается либо в
секундах (а), либо количеством оборотов шпинделя (Ь).
13. Конец программы. Каждая программа заканчивается опера-
тором КОНЕЦ.
233
После подготовка текста программы вся информация перфори-
руется на' перфокартах, которые набиваются на стандартном z
ч устройстве подготовки данных; например ЕС 9011. Содержимое z
перфокарты соответствует тексту одной строки программы (одному
оператору).
Рис. 9.1Ь. Операционный эскиз детали
Пример. Требуется подготовить управляющую программу обработки по кон-
туру детали «плита» (рис. 9.10) из стали 20Х на фрезерном станке мод. 6Р13ФЗ
С ИПУ. Заготовка закрепляется на подкладной плите с использованием ранее об-
работанйых отверстий Диаметром 12 мй.
> Программа составляется в. соответствии с изложенными выше рекоменда- t
пнями.
г ! 1. деталь Сплита-# - петров
2. СТАНОК вР134>3 6133
3. ИНСТР 20 . ,
4.140=0,0
5. ТЧ 1=30,40
6. ТЧ2=Т41, ПЕРЕНОС, 0,130
7. ТЧЗ=190,130
8. ТЧ4=ТЧЗ, ПЕРЕНОС, 0,90
, 9. ТЧ5=130,40
10. ПР1=ТЧ1, ТЧ2
11.кР1=110,130,40
12. КР2=160,60, 30
13. ПР1=ТЧ1,ТЧ2
14. ПР2=ТЧ2, СЛЕВА, КР1
15. ПРЗ=СЛЕВА, КР1.ТЧЗ
16. ПР4=ТЧЗ,ТЧ4
17. ПР6=ТЧ5,СЛЕВА, КР2
18. ПР5=ТЧ4, СПРАВА, КР2
19. ПР7=ТЧ5,ТЧ1
20. ИЗ ТЧЯГ
21. ПОДАЧА ММИН1500
22. ПРИРАЩ 15
23. ИДИ ДО ПР 1
24. ШПИНДЛ ВКЛ
25. ОХЛАД ВКЛ
26. ПОДАЧА ММИН
27. ВЛЕВО ПР1 ЗАПР2
28. ВПРАВО ПР2 КАС КР1
29. ВНДОП 0.10
30. ВПЕРЕД КР1 КАС ПРЗ ’
31. ВПЕРЕД ПРЗ ЗАПР4
32. ВПЕРЕД ПР4 ЗА ПР5
33. ВПЕРЕД ПР5 КАС КР2
34. ВПЕРЕД КР2 КАС ПР6
35. ВН ДОП 0.15
36. ВПЕРЕД ПР6 ЗА ПР7
37. ВПЕРЕД ПР7 ЗАПР1
38. ОХЛАД ВЫКЛ
39. ПОДАЧА ММИН 1500
40. ВТОЧКУ ТЧ0
4t. КОНЕЦ
Глава 10. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ,
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ
И ВНЕДРЕНИИ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ
10.1. ВИДЫ И КОМПЛЕКТНОСТЬ ДОКУМЕНТОВ
При проектировании технологических процессов для станков с
ЧПУ перерабатывается большой объем информации, которая пред-
ставляется в виде различной технологической документации. Тех-
нологической документацией называется комплект текстовых и гра-
фических документов, определяющих в отдельности или в совокуп-
ности технологический процесс изготовления изделия и содержащих
данные, необходимые для организации производства [1, 15].
Технологическая документация, используемая при разработке и
внедрении технологических процессов, операций и управляющих
программ на обработку деталей на станках с ЧПУ, делится на три
группы: справочную, исходную, сопроводительную.
Справочная документация содержит картотеки све-
дений о станках с ЧПУ, режущем, вспомогательном и измеритель-
ном инструменте, установочно-зажимных приспособлениях, свойст-
вах обрабатываемых материалов, нормативные данные по расчету
допусков и посадок, режимов резания и нормирования, методиче-
ские материалы по расчету, кодированию, записи и редактирова-
нию УП.
В исходной документации описываются конструктив-
но-технологические особенности конкретной детали. Содержатся
карта заказа на разработку управляющей программы, чертежи де-
тали и заготовки. В состав исходной документации может входить
также маршрутная карта.
Сопроводительная документация разрабатывается
в процессе проектирования УП. К ней относятся карты технологи-
ческого процесса, операционная, эскизов, кодирования информации,
УП на программоносителе и ее распечатка, график траектории ин-
струментов, полученный на этапе контроля УП, акт внедрения УП,
ведомость обрабатываемых деталей.
Правила оформления документов на технологические процессы
и операции, выполняемые на станках с ЧПУ, и виды этих докумен-
тов приведены в ГОСТ 3.1404—86. В соответствии с этим стандар-
том при разработке и внедрении технологических процессов, опера-
ций и УП на обработку деталей используются следующие докумен-
ты: маршрутная карта (МК); карта технологического процесса
(КТП); операционная карта (ОК); карта наладки инструмента
(КН/П); карта эскизов (КЭ); карта кодирования информации
(ККИ); карта заказа на разработку управляющей программы
(КЗ/П); ведомость обрабатываемых деталей (ВОД).
236
Табл. 10.1. Комплектность документов на технологический
процесс (операцию)
Тип производ- ства Вид техно- логического процес- са по его организа- ции Вид описа- ния Условное обозначение документа, входящего в комплект (ГОСТ 3.1102-81)
Единичное Единичный Маршрутное
Операционное
Типовой (груп- Маршрутное
повой) Операционное
Серийное Единичный Операционное
(массовое)
Типовой (груп-
повой)
МК, КЭ, КН/П, ККИ
КТП(ОК) КН/П, КЭ, ККИ
МК, ВТД, КН/П, КЭ, ККИ
КТП, ВТД, КН/П, КЭ, ККИ
ок, ВТД, кн/п, кэ, кки
мк, ок, кэ, кн/п, кки
КТП(ОК), кэ, кн/п, кки
мк, ок, кэ, кн/п, кки
КТП (ОК), кэ, кн/п, кки
Комплектность документов (табл. 10.1) устанавливается в зави-
симости от типа производства и вида разрабатываемых технологи-
ческих процессов (операций).
В единичном производстве при разработке типовых (групповых)
процессов (операций) в состав комплекта документов включается
ведомость технологических документов (ВТД) (ГОСТ 3.1122—84).
Комплектность документов может меняться в зависимости от при-
нятого на предприятии документооборота и метода программиро-
вания— ручного или с использованием ЭВМ. Так, при автоматизи-
рованном программировании вместо карты кодирования информа-
ции используется распечатка УП, полученная на ЭВМ.
10.2. ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ ДОКУМЕНТОВ
При разработке технологических процессов (операций) и управ-
ляющих программ оформляются следующие документы (ГОСТ
3.1404—86): карта технологического процесса (формы 1 и 1а); опе-
рационная карта (формы 2, 2а, 3); карта наладки инструмента
(формы 4 и 4а); карта кодирования информации (формы 5 и 5а);
карта заказа на разработку управляющей программы (формы 6 и
6а); ведомость обрабатываемых деталей на станках с ЧПУ (фор-
мы 7 и 7а).
Карта технологического процесса (рис. 10.1) пред-
назначена для описания процесса изготовления или ремонта изде-
лия в технологической последовательности по всем операциям одно-
го вида формообразования, обработки, сборки или ремонта с ука-
занием переходов и общих данных о средствах технологического
оснащения, материальных и трудовых затратах. КТП применяется
в комплекте с КН/П и КЭ. В ней указывается: наименование, сор-
тамент, марка материала, его код по классификатору; код едини-
цы измерения (массы, длины, площади и т. п.) детали, заготовки по
классификатору; масса детали по конструкторскому документу;
единица нормирования расхода материала или времени; норма рас-
хода материала и коэффициент его использования; код заготовки
237
ГОСТ 3.1404-86 Форма1
Дибл
взам
Подо
1 < 17
Разрой 1А73403 501.46.001
нормир
Соглас
Угбер Фланец От
Н контр
М01 Сталь 45
КОД \ЕВ\ МД | ЕН \Hpacx ( КИМ код заготовки Прогриль. розм.загитоб& КД I М3
М0г 1. Ф200х125 1 4.8
4 Цех\ Уч | РМ\0пер\ код. наименование операции Обозначение документа
б код оборудования, модель. инОонгорный номер СМ Поыр. 1 Р У7 \КР КОИЛ\ ЕН Кшт 1 ОП Trj3 Тшт
р 1 пи Р.илиВ. L t 1 i 5 п
1002 005 ХХХХ Токарная
60^ ХХХХХХ. XXX 1А734ФЗ ' ' 1 ' 1 ' 1
00$ 1. Установить заготовку в патроне, выверить и закрепить ' 0,85 ' -
Ч 1А734ФЗ-410 - патрон токарный
А
08 2. Подрезать торец, выдерживая размер 120мм ' _ ' q$2
03 1А 734 ФЗ - 410-резцедержатель ,2102-0305ГОСТ 21151-75-рёзец проходной.Т15К6
10 1 160/100 30 1.0 1 0,5 190/306 96
11
12 3. Точить Ф160 до Н=41мм 0,84
13 1 ’ 160 ’ ' 79 ’ 1.0’ Г 0.5 ’ 190 ' 96
/4
15
КТО
Рис. 10.1. Пример заполнения карты технологического процесса
по классификатору; профиль и размеры исходной заготовки; коли*
чество деталей, изготовляемых из одной заготовки; номер (код) це-
ха, в котором выполняется операция; номер (код) участка, конвей-
ера, поточной линии; номер (код) рабочего места; номер (код) one*
рации (процесса) в технологическом процессе изготовления детали
(включая контроль и перемещение); код операции по технологиче-
скому классификатору, ее наименование; обозначение документов,
инструкций по охране труда, применяемых при выполнении данной
операции; код оборудования по классификатору, его краткое на-
именование и инвентарный номер; степень механизации технологи-
ческой операции; код профессии рабочего-станочника по класси-
фикатору; разряд работы; код условий труда и норм выработки по
классификатору; количество исполнителей, занятых при выполне-
нии операции; число одновременно обрабатываемых деталей; объем
производственной партии в штуках; коэффициент штучного времени
при многостаночном обслуживании; нормы подготовительно-заклю-
чительного и штучного времени на операцию; номер позиции инст-
рументальной наладки; расчетный размер обрабатываемой детали
(диаметр, ширина); расчетная длина рабочего хода; глубина реза-
ния, число проходов, подача, частота вращения, скорость резания.
КТП применяются для операционного описания при разработке
единичных и типовых (групповых) технологических процессов. При
разработке типовых (групповых) технологических процессов в
КТП указывается только постоянная часть информации, относя-
щаяся ко всей группе обрабатываемых деталей (наименование и
содержание операций, общие средства технологического оснаще-
ния и т. п.). Переменная часть информации по каждой детали ука-
зывается в отдельной КТП. Там же приводятся данные, дополня-
ющие и конкретизирующие условия обработки (наименование и
марка материала, норма его расхода; информация об исходной за-
готовке, переменных средствах технологического оснащения, техно-
логических режимах; данные по трудозатратам).
Операционная карта предназначена для описания тех-
нологической операции с указанием последовательности выполне-
ния переходов, средств технологического оснащения, режимов и
трудовых затрат. ОК применяется в комплекте с КН/П и КЭ. В ней
приводятся: наименование операции; материал (краткая форма за-
писи наименования и марки материала по ГОСТ 3.1104—81), его
твердость, код по классификатору; код единицы измерения массы
и размеров детали, заготовки по классификатору; профиль и раз-
меры исходной заготовки (длина, ширина, высота); масса заготов-
ки; количество одновременно обрабатываемых деталей; краткое на-
наименование оборудования и устройства ЧПУ; обозначение про-
граммы в соответствии с требованиями отраслевой нормативно-тех-
нической документации; основное и вспомогательное время на пере-
ход (операцию); нормы подготовительно-заключительного и штуч-
ного времени на операцию; информация по применению смазочно-
охлаждающей жидкости; номер позиции инструментальной налад-
ки; расчетный размер обрабатываемой детали (диаметр, ширина);
239
ГйСТЗ1404-85 Форма 4
twin
УПодп I
2 1
Разраб
; 1А 734ФЗ —
н кпн тп Фланец 05 01 - 015
Ч Опер Обозначение программы, обооидования. устройства ЧПУ
Т пер ПИ 1 Псппмпготрльныи и режущи о инструменг(ноа,наименоОаниеМалаОочные размеры Корр рази НК
Wi %о Управляющая программа,станок 1А734ФЗ, устройство ЧПУ 2685-62(10)
Т 02 1 1 ' 1А734ФЗ-540 - резцедержатель
03 ' 2012-0305 ГОСТ 21151 -75 - резец проходной ' 2Х = 210 ’ Ф150 2
0k ' Зт = 240' ' 120 'з
~15 2 2 ' 1А73УФЗ -540 -резцедержатель
06 ' к.01.У525.000(вНИИ)-резец канавочный ' 4* = 210 ' <Р158 4
07 230 ' ПО 5
~18 3 3 ' 1А734ФЗ-54О-резцедержатель
09 ' 2145-0558 ГОСТ 2087k - 75-резец расточный 3ka -192 ' <Р1О1 3k
10 ' 35w =245 ' 71 35
11 k k ' 1А734ФЗ -540 - резцедержатель
12 ' 2145-0556 ГОСТ 20874-75-резец расточный ’ 36и -192 'Ф100*15 36
13 ' 37„ =245 ' 70-ьы 37
1k 1 ....... 1 1 — 1 1
15 • Т .
16
III I Illi I II 1 1 1
кн/п
Рис. 10.2. Пример заполнения карты наладки инструмента
расчетная длина рабочего хода; глубина резания, число проходов,
подача, частота вращения, скорость резания.
ОК применяют для описания единичных, типовых (групповых)
технологических операций.
Карта наладки инструмента (рис. 10.2) предназначе-
на для указания полного состава вспомогательного и режущего ин-
струмента в технологической последовательности его применения.
КН/П применяется в комплекте с КТП, ОК и КЭ. В ней приводятся:
номер операции (процесса) в технологическом процессе изготовле-
Р и с. 10.3. Пример заполнения карты эскизов
ния детали (включая контроль и перемещение); обозначение дета-
ли, программы, оборудования, устройства ЧПУ; номер перехода в
технологическом процессе; номер позиции инструментальной на-
ладки; код, наименование вспомогательного и режущего инстру-
мента, применяемого на один переход; наладочные размеры опор-
ных точек; корректируемые размеры детали с предельными откло-
нениями; номер корректора.
КН/П применяют в качестве сводного технологического доку-
мента, определяющего состав инструмента на весь технологический
процесс или отдельную технологическую операцию.
Карта эскизов (ГОСТ 3.1105—84) предназначена для гра-
фических иллюстраций к ОК, КТП и МК (рис. 10.3). На эскизе де-
тали указываются обрабатываемые поверхности, их окончательные
размеры с допусками, параметры шероховатости, а также размеры
заготовки и припусков на последующие операции. Эскизы выпол-
няются с соблюдением следующих правил [22, 27]: деталь распола-
гается в рабочем положении; обрабатываемые поверхности указы-
9 Зак. 1470
241
ваются толстыми линиями; проставляются размеры обрабатыва-
емых поверхностей с допусками и расстояния до баз; наносятся
обозначения опор, зажимов и установочных устройств (ГОСТ
3.1107—81).
КЭ дополнительно применяют для расчета координат опорных
точек, определяющих траекторию перемещения рабочих органов
оборудования, с соответствующим построением необходимых таб-
лиц, указанием номеров и координат опорных точек.
Карта кодирования информации (рис. 10.4) пред-
назначена для покадровой записи текста УП. ККИ применяется в
ГОСТ 314-09-86 Форма 5
1 1
—
Фланец \05'0/ \ 9/5 \
Одорудодание.устройсгво ЧПУ Псовые указания
— 1А736ФЗ. 2(85-62(10)
Кодирование информации, содержание кадра | Содержание перехода
ПС %опс
— /71С 9!С28ХО20ПС
/42 Т1 И39ПС
ПЗМ6&97М8 8 20000
/49 G90 G59 GOK83DOOI120QOOOL
N5G1X98000F8000
N6GOX77000Z1210000C
N7G1X80000Z1180000C
U8G1Z620000C
N9GOX102000Z630000C
N1O GO 26050000
N11G1Х8ООООПС
— N12G97G91G28XOZOOO
1— N13H150C
N16T2OC
N15 G90COX1O2OOOZ60000S1500C
N16G1X75000F2000
N17G6X2000C
Г-| N18G0X28000OC
N19091G28X0Z00C
— D20M20C
1
ПС%1ПС
N1G91G28UO\OOnC
N2T1M39OC
розра
шерил
£ /контроль
§ Проверил
8 § нконтр
|
Рис. 10.4. Пример заполнения карты кодирования информации
242
комплекте с КЭ. В ней указываются: краткое наименование обору-
дования и устройства ЧПУ; номер кадра в программе; содержание
кадра (данные по кодированию информации); содержание перехо-
да (допускается графу заполнять данными по кодированию инфор-
мации, по применяемому режущему инструменту или не запол-
нять).
Карта заказа на разработку управляющей
программы предназначена для указания исходных данных, не-
обходимых при разработке управляющей программы к станкам с
ЧПУ. В ней приводятся: наименование операции; краткое наимено-
вание оборудования и устройства ЧПУ; даты начала и окончания
работ по разработке управляющей программы; количество деталей
в партии; число запусков изготовления партии деталей в год; тираж
программы. Имеются данные по разработке управляющей про-
граммы (текст излагается в свободной форме). Допускается разра-
батывать эскиз детали с указанием ее исходных размеров и дан-
ных по базированию. Отмечаются особенности операционного
технологического процесса, которые надо учитывать при подготов-
ке УП.
Ведомость обрабатываемых деталей на стан-
ка х с ЧПУ предназначена для указания исходных данных, необ-
ходимых для расчета загрузки единицы оборудования с ЧПУ. В ней
указываются: обозначение заказа на изготовление деталей; обозна-
чение карты заказа на разработку УП; наименование детали по
конструкторскому документу и ее обозначение; обозначение УП;
номер операции (процесса) в технологической последовательности
изготовления детали (включая контроль и перемещение); объем
производственной партии в штуках; нормы подготовительно-заклю-
чительного и штучного времени на операцию; даты начала и окон-
чания работ по разработке управляющей программы.
В маршрутной карте (ГОСТ 3.1118—82) описывается
технологический процесс изготовления или ремонта детали по опе-
рациям в их технологической последовательности с указанием обо-
рудования (в том числе станков с ЧПУ), технологической оснастки,
материальных нормативов и трудовых затрат. МК применяется в
комплекте с конструкторским документом или картой эскизов.
Распечатка УП осуществляется на устройстве подготовки дан-
ных на перфоленте. При автоматизированном программировании
распечатка УП выдается ЭВМ в составе сопроводительной доку-
ментации [22, 50].
График траектории перемещения исполнительного органа вы-
черчивается на автономном или подключенном к ЭВМ графопо-
строителе.
9»
Глава 11. РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ И НОРМИРОВАНИЕ РАБОТ
НА СТАНКАХ С ЧПУ
11.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
При назначении элементов режимов резания учитываются ха-
рактер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режу-
щей части, физико-механические характеристики материала заго-
товки, тип и состояние оборудования.
Элементы режима резания назначаются чаще всего в следующем
порядке.
Глубина резания t при черновой обработке должна быть по воз-
можности максимальной, равной всему или большей части припус-
ка на обработку. При чистовой обработке она зависит от требова-
ний к точности размеров и параметров шероховатости обработан-
ной поверхности.
Подача S при черновой обработке назначается максимальной
исходя из жесткости и прочности системы СПИД, мощности приво-
да, станка, прочности режущего инструмента и других факторов.
При чистовой обработке она выбирается в зависимости от требу-
емой степени точности готового изделия и параметров шерохова-
тости обработанной поверхности.
Скорость резания v рассчитывается по эмпирическим формулам,
установленным для каждого вида обработки. В общем виде она мо-
жет быть представлена зависимостью
у б = —.
с TmtxSy
Значения коэффициента Cv и показателей степени т, х, у, так
же как и период стойкости Т инструмента, выбираются по таблицам
для каждого вида обработки. При вычислении табличной скорости
резания иТаб учитываются конкретные значения глубины резания t,
подачи S и стойкости Т и ряд других факторов, конкретизирующих
условия процесса резания. Поэтому для получения точного значе-
ния скорости резания с учетом конкретных условий процесса вво-
дится поправочный коэффициент Kv. Тогда действительная ско-
рость резания ц = цТабК«, где — произведение ряда коэффициен-
тов. Важнейшими из них являются: Км« — коэффициент состояния
поверхности обрабатываемого материала; Кп» — коэффициент -со-
стояния поверхности обрабатываемой заготовки; Kav — коэффи-
циент, отражающий качество материала инструмента.
Стойкость инструмента Т — период его работы до затупления.
Определяется для различных видов обработки и соответствует
условиям одноинструментального процесса резания. При многоин-
244
струментальной обработке период стойкости Тм.и следует увеличи-
вать в зависимости от числа одновременно работающих инструмен-
тов: Тмм—ТКт, где Т — стойкость лимитирующего инструмента.
Значения коэффициента изменения периода стойкости Кт при мно-
гоинструментальной обработке приведены ниже.
Число работающих
инструментов 1 3 5 8 10 15
1 1,7 2 2.5 3 4
При многостаночном обслуживании период стойкости также не-
обходимо увеличивать с возрастанием числа обслуживаемых стан-
ков: Т^й = ТКп, где Т—стойкость лимитирующего инструмента.
Значения коэффициента изменения периода стойкости Ка при мно-
гостаночном обслуживании:
Число обслуживаемых
станков 12 3 4 5 6 7 и более
Кп 1 1,4 1,9 2,2 2,6 2,8 3,1
Силы резания рассчитываются по эмпирическим формулам.
При этом значения коэффициентов и показателей степеней для раз-
личных видов обработки устанавливают по соответствующим таб-
лицам. По тангенциальной составляющей силы резания Pz рассчи-
тываются мощность резания и крутящий момент на шпинделе
станка.
11.2. ТОКАРНАЯ ОБРАБОТКА
Глубина резания t при черновом точении и отсутствии ограни-
чений по мощности оборудования, жесткости системы СПИД при-
нимается равной припуску на обработку; при чистовом точении при-
пуск срезается за два прохода и более. На каждом последующем
проходе следует назначать меньшую глубину резания.
Подачу S при черновом точении выбирают в зависимости от диа-
метра обрабатываемой детали по табл. 11.1, при растачивании — в
зависимости от диаметра круглого сечения резца по табл. 11.2. При
Табл. 11.1. Подача (мм/об) при точении и растачивании деталей
из конструкционных сталей и чугуна
Диаметр за- готовки, dt мм Глубина резания t (мм) деталей из стали Глубина резания t (мм) деталей из чугуна
3 1 • 8 1 12 3 5 1 " 1 12
20 0,35 - . -
40 0,46 0,35 — — 0,5 — — —
60 0,6 0,49 0,4 — 0,67 0,55 0,47 —
100 0,81 0,7 0,59 0,45 1 0,75 0,68 0,6
500 1,19 1,09 0,87 0,65 1,45 1,13 1,05 0,95
1000 1.45 1,35 1,15 0,84 1,65 1.4 1,32 1,1
2500 1,8 1,5 1,32 1,05 2 1,75 1,65 1,4
245
Табл. 11.2. Подача (мм/об) при растачивании деталей
резцами круглого сечения
Диаметр сечения резца, мм Глубина реза- ния t (мм) деталей из стали Глубина реза- ния t (мм) деталей из чугуна
2 1 ’ 1 5 2 1 3 1 5
10 0,1 0,1 - 0,14
15 0,13 0,12 0,1 0,2 0,18 0,15
20 0,21 0,19 0,13 0,3 0,26 0,21
25 0,34 0,26 0,16 0,45 0,36 0,28
30 0,55 0,34 0,21 0,65 0,46 0,37
35 — 0,42 0,26 — 0,57 0,45
40 — 0,51 0,32 — 0,7 0,55
Табл. 11.3. Подача (мм/об) в зависимости от требуемых
параметров шероховатости поверхности
Параметр шероховатос- ти Радиус при вершине резца г, мм
0,4 | 0,8 1 1’2 1 1 2 1 1 гл
Rz80 0,47 0,66 0,81 0,94 1,04 1,14
Rz40 0,35 0,51 0,63 0,72 0,8 0,87
Rz20 0,25 0,33 0,42 0,49 0,55 0,6
Ra2,5 0,15 0,2 0,25 0,29 0,32 0,35
Rai,25 0,1 0,13 0,16 0,19 0,21 0,23
Ra0,63 0,07 0,1 0,12 0,14 0,15 0,17
Табл. 11.4. Скорость резания (м/мин) при обработке деталей из стали и чугуна
1 214 200 180 164 154 144 136 130 124 118 114 108 104 100 96 94
2 188 174 160 146 136 128 120 114 108 104 100 96 92 88 86 84
4 166 155 140 130 122 114 107 102 97 92 88 84 82 78 76 74
6 148 140 126 116 108 102 96 90 86 82 78 74 72 69 68 66
Обработка деталей из чугуна
0,8 128 118 108 100 92 86 82 78 74 70 68 66 64 62 60 58
1,8 114 105 96 88 82 76 72 68 66 64 60 58 56 54 52 51
4 102 94 86 78 72 68 64 62 58 56 52 50 48 47 46 44
9 90 84 76 70 65 62 58 55 52 50 46 44 43 42 40 39
Примечания: 1. Значение скорости резания при обработке деталей из
стали необходимо умножать на поправочный коэффициент Ktf=l,35 при ов =
= 560...620 МПа, Ка = 0,9 при ов = 710.. .790 МПа, Кс = 0,75 при ов =
=’800.. .890 МПа, Ка = 0,7 при ов = 900... 1000 МПа; при обработке деталей
из чугуна — на /(нв=*1,12 при 143...229 НВ, Кнв — 0,89 при 197...269 НВ.
2. Значение скорости резания при обработке деталей из стали следует.умно-
жать [на коэффициент = 0,35 при работе инструментом из Т7К12, КИ =
= 0,42—Т5К12В, Ки = 0,65 —Т5КЮ, Ки = 0,8 — Т14К8, Ки = 1,4 — Т30К4;
при обработке деталей из чугуна—на /Си = 1,5—ВК2, Ки = 1,38 — ВК4,
Ки= 1,2-ВК6.
246
чистовой обработке подачи назначаются в зависимости от требу-
емых параметров шероховатости поверхности по табл. 11.3.
Скорость резания v для точения и растачивания в зависимости
от подачи и обрабатываемого материала устанавливают по табл.
11.4.
Данные, приведенные в табл. 11.1—11.4, соответствуют обра-
ботке деталей диаметром 20... 1000 мм. Материал обрабатываемой
детали: чугун (170...225 НВ), сталь (ов=630...700 МПа). Материал
режущей части инструмента при обработке деталей из стали —
Т15К6, из чугуна — ВК6.
Максимальные значения подач при точении деталей из стали 45,
ограничиваемые прочностью пластины из твердого сплава с углом
в плане <р=45°, приведены в табл. 11.5.
При проточке пазов и канавок значение поперечной подачи за-
висит главным образом от свойств обрабатываемого материала и
Табл. 11.5. Подача (мм/об) при токарной обработке резцами из твердого сплава
Толщина пластины, мм Глубина резания t, мм
4 1 7 I 13 1 | 22
4 1,3 1,1 0,9 0,8
6 2,6 2,2 1,8 1,5
8 4,2 3,6 3,0 2,5
10 6,1 5,1 4,2 3,6
Примечания: 1. При обработке детали из чугуна значение подачи необ-
ходимо умножать на коэффициент 1,6.
2. При ф = 30° значение подачи следует умножать на поправочный коэффи-
циент 1,4, при ф = 60° — на 0,6 и при ф = 90° — на 0,4.
3. При обработке с вибрациями подачу уменьшают на 20%.
Табл. 11.6. Режимы резания при обработке пазов и канавок на токарных станках
Ширина паза, мм Обработка стали (ав = 630.. .700 МПа) Обработка чугуна (170...225 НВ)
So, мм/об V, м/мин So, мм/об | V, м/мин
3.. .4 0,1 83 0,16 39,9
4.. .5 0,12 67,6 0,2 37,8
5.. .6 0,16 58 0,24 34
6.. .8 0,18 50,0 0,28 29
7.. .8 0,2 53,5 0,3 29,2
8.. .10 0,22 46 0,35 28,4
10.. .12 0,28 36,7 0,4 27
12.. .15 0,32 34 0,45 26,8
Примечания: 1. Материал режущей части инструмента при обработке
деталей из стали — сплав Т5К10, из чугуна — сталь ВК8.
2. Обработка ведется без СОЖ. При наличии СОЖ вводится коэффициент
Ко =1,4.
247
Табл. 11.7. Режимы резания при сверлении и развертывании
отверстий на токарных станках
Диаметр инструмента, мм Обработка стали Обработка чугуна
SQ, мм/об о, м/мин So, мм/об | о, м/мин
15 Сверление 0,34 21 0,38 20
20 0,39 21 0,44 20
25 0,44 21 0,5 20
30 0,49 21 0,56 20
35 0,54 22 0,62 21
40 0,6 22 0,68 21
45 0,65 22 0,74 21
50 0,7 22 0,8 21
10 Развертывание 0,48 4...6 0,7 5...7
16 0,58 4...6 0,77 5...7
20 0,63 4...6 0,8 5...7
30 0,8 5...7 0,93 6...8
40 0,95 5...7 1,05 6...8
50 1,1 6...8 1,17 7...9
60 1,25 6...8 1,28 7... 10
Примечания: 1. Значения скорости резания и подачи при обработке де-
талей из стали необходимо умножать на коэффициент 1,15 при ов =
= 500.. .600 МПа, /Са = 0,9 при ов = 700.. .800 МПа, /<а = 0,8 при ов =
= 800...900 МПа, /^ = 0,7 при ов = 900... 1000 МПа, при обработке деталей
из чугуна Кнв = 0,9 при 170...255 НВ и /Снв = 0,8 при 197...269 НВ.
2. Глубина отверстия при сверлении составляет 3D, при увеличении глубины
сверления вводятся поправочные коэффициенты К[ на подачу: /Cz =0,8 при
/<4D; Kt = 0,75 при /<5D; К/= 0,7 при /<6D; К/= 0,6 при /<8D; Kt =
= 0,5 при I < 10D.
3. Глубина отверстия при развертывании / = 3D, при большей глубине вво-
дится поправочный коэффициент л} = 0,9 при I = (4...5) D, Kt =0,75 при
Z = (6...7)D, Kt = 0,6 при / = (8...10)D.
4. Большее значение скорости резания при развертывании принимается для
предварительной обработки, меньшее — для окончательной.
Табл. 11.8. Скорость резания (м/мин) при точении и растачивании деталей
из стали 45 (44...46 НКСЭ) лезвийным инструментом из эльбора-Р
Глубина резания t, мм Подача SQ, мм/об
0,02 | 0,04 | 0,06 | 0,08 0,1 0.12 | 0,16
0.2 170 156 148 142 138 135 . 130
0,4 161 147 140 135 131 128 123
0,6 156 142 135 130 126 124 119
0,8 152 139 132 127 124 121 116
1,0 150 137 130 125 121 119 114
1,2 148 135 128 123 120 117 113
248
Табл. 11.9. Скорость резания (м/мин) при точении лезвийным
инструментом из эльбора-Р
Подача So, мм/об Сталь (нетермообрабо- танная) Чугун
высокопрочный НВ 600 серый НВ < 200
0,2.. .0,4 60.. ..80 100. ..200 150... .250
0,12.. .0,2 80.. ..120 200. ...300 300... .400
0,04.. .0,1 120.. .200 300. ...500 400... 500
0,02.. .0,06 200.. ..300 — —
Табл. 11.10. Подача (мм/об) при точении лезвийным инструментом из эльбора-Р
Параметр шерохова- тости Сталь 45, 44...46 HRC3 Сталь нетермооб- работанная Чугун высокопрочный НВ < 600 Чугун се- рый НВ < 200
/?а2,5 0,12 0,2 0,2 0,12
Ra 1,25 0,08 0,12 0,12 0,06
/?а0,63 0,04 0,06 0,04 0,04
Ra 0,32 0,02 0,02 0,02 —
размеров паза (табл. 11.6). Режимы резания при сверлении и раз-
вертывании отверстий на токарных станках выбираются по табл.
11.7.
В случае использования при точении и растачивании инструмен-
тов из эльбора-Р режимы резания назначаются по табл. 11.8—
11.10.
11.3. СВЕРЛЕНИЕ, ЗЕНКЕРОВАНИЕ, РАЗВЕРТЫВАНИЕ
Операции по обработке отверстий выполняются чаще всего на
многооперационных станках с ЧПУ.
Глубина резания при сверлении (=0,5 D, при рассверливании,
зенкеровании и развертывании t=0,5(D—d).
Режимы резания при сверлении представлены в табл. 11.11 для
сверл с нормальной заточкой режущей части из сталей Р18 и ВК8
при работе с СОЖ- Глубина сверления равна утроенному диаметру
отверстия. Группа подач предназначена для сверления отверстий
в деталях средней жесткости, без допуска или с допуском под по-
следующую обработку сверлом, зенкером или разверткой. Вторая
группа подач (II) назначается при сверлении точных отверстий с
последующей их обработкой развертками; для сверления отверстий
с последующим нарезанием резьбы. Материал обрабатываемой де-
тали— сталь (Ов^800 МПа) и чугун (НВ<229).
Режимы резания при рассверливании отверстий устанавлива-
ются в зависимости от глубины сверления и марки материала
(табл. 11.12). Материал обрабатываемой детали — чугун (170...
255 НВ), сталь (ов=600...700 МПа). Форма заточки сверла для ста-
ли и чугуна — нормальная. Работа с подводом смазывающе-охла-
ждающей жидкости. Первая группа подач принимается при рас-
249
Табл. 11.11. Режимы резания при сверлении отверстий
Диаметр свер- ла D. мм Материал сверла — сталь Р18 Материал сверла — твер- дый сплав ВК8
Материал детали
Сталь Чугун Сталь ! Чугун Чугун Сталь Сталь, чугун
I 1 11 I 1 II 1 1 II I 1 и
SQ, мм/об V» м/мин мм/об V, м/мин
6 0,11 0,08 0,22 0,15 28 31 — — — 60
8 0,15 0,1 0,33 0,2 28 31 0,25 0,2 — 60
10 0,18 0,12 0,39 0,24 25 28 0,29 0,23 0,13 60
13 0,22 0,15 0,46 0,3 22 28 0,35 0,27 0,17 60
16 0,25 0,18 0,52 0,34 22 26 0,4 0,31 0,2 60
20 0,29 0,2 0,6 0,39 21 26 0,47 0,35 0,25 60
25 0,32 0,22 0,65 0,45 21 26 0,54 0,39 0,3 60
30 0,36 0,25 0,71 0,48 21 26 0,6 0,43 0,35 60
50 0,46 0,31 0,81 0,54 21 26 — — — 60
Примечания: 1. Значение подачи при сверлении отверстий в деталях из
стали необходимо умножать на поправочный коэффициент /Са = 0,7 при ов >
> 800 МПа, из чугуна — Хнв = 0,7 при НВ > 229.
2. Значение подачи следует умножать на поправочный коэффициент глубины
сверления Ki — 0,85 при I = 4D. = 0,78 при I = 5D, Ki = 0,6 при / = 8D,
Ki = 0,5 при I = 10D, Ki = 0,4 при I > 10D.
Табл. 11.12. Режимы резания при рассверливании отверстий
Диаметр свер- ла D, мм Глубина ре- зания t, мм Обработка чугуна Обработка стали
I II I II
мм/об V, м/мин so> мм/об V, м/мин V мм/об V, м/мин мм/об D, м/мин
25 7,5 0,85 18,2 0,45 25 0,55 18,2 0,35 21 5 0,95 0,52 0,65 0,42 30 10 0,91 18,2 0,49 25 0,61 18,2 0,39 21 7,5 0,91 0,49 0,61 0,39 5,0 1 0,57 0,7 0.43 40 12,5 0,9 17,6 0,45 22 0,6 17,6 0,35 18,2 10 1,01 0,55 0,71 0,43 5 1,08 0,65 0,78 0,5 50 15 1,01 15,7 0,51 22 0,71 15,7 0,45 18,2 10 1,1 0,61 0,8 0,47 5 1,15 0,71 0,85 0,54 60 15 1,15 13,6 0,55 22 0,78 13,6 0,45 18,2 10 1,15 0,65 0,85 0,5 5 1,2 0,75 0,9 0,56
Примечание. Значение подачи при рассверливании отверстий в деталях
из стали необходимо умножать на поправочный коэффициент Ка = 1,15 при ов =
= 500.. .600 МПа, Ка = 0,9 при ов = 700.. .800 МПа, Ка = 0,8 при ав =
= 800.. .900 МПа, Ка = 0,7 при ов = 900 МПа, из чугуна /Снв= 1,12 при
143...229 НВ, Кнв = 0,9 при 197...269 НВ.
250
Табл. 11.13. Режимы резания при зенкеровании на сверлидьно-
фрезерно-расточных станках
Диа- метр зенке- ра D, мм Обработка чугуна резцами из Обработка стали резцами из
твердого сплава и быстрорежу- щей стали твер- дого сплава быст- роре- жущей стали твердого сплава и быстрорежу- щей стали твердого сплава быстроре- жущей стали
SO- мм/об мм/об
I 1 " V, м 1/МИН I 1 " V, м, /мин
15 0,5 0,4 67 27 0,4 0,35 57 23
20 0,58 0,45 62 25 0,47 0,4 57 23
25 0,67 0,5 62 25 0,53 0,45 57 22
30 0,75 0,56 62 25 0,58 0,5 55 22
35 0,83 0,63 57 23 0,7 0,59 52 21
40 0,9 0,67 57 23 0,7 0,59 52 21
50 1,05 0,77 57 23 0,8 0,68 52 21
60 1,18 0,85 55 22 0,9 0,68 52 21
80 1,4 1 55 22 1 0,85 52 21
Примечания: 1. Значение подачи при зенкеровании отверстий в деталях
из стали необходимо умножать на поправочный коэффициент = 1,3 при ов =
= 800 МПа, Ка = 0,8 при ов > 900 МПа, из чугуна — Кнв = 0,8 при НВ>229.
2. Значение подачи и скорости резания следует умножать на поправочный
коэффициент длины зенкерования Л} = 0,8 при /<8£>, Л/= 0,7 при /<10.
Табл. 11.14. Режимы резания при развертывании на сверлильно-
фрезерно-расточных станках
Диа- метр раз- вертки D, мм Обработка чугуна резцами из Обработка стали резцами из
ВК8, ВК6 1 Р18 Т15К6 1 Р18
Резание
черновое, чистовое черно- вое чисто- вое черно- вое чисто- вое черно- вое чисто- вое
So- ?• ММ/Об М/МИН мм/об м/мин V «• мм/об “/“ин so- ?’ мм/об V. м/мин so- 7- мм'об м/мин So- 7- мм/об М/МИН
10 0,8 25 1,67 7,3 1,*4 8,2 0,8 25 15 0,67 10,6 0,5 3 15 0,9 25 1,84 7,3 1,55 8,2 0,9 25 15 0,74 10,6 0,6 3 20 0,95 25 2 7,3 1,7 7,3 0,95 25 15 0,8 10,6 0,67 3 25 1,07 25 2,2 5,8 1,8 6,5 1,07 25 10 0,9 7,9 0,77 3 30 1,15 25 2,37 5,8 2,03 6,5 1,15 25 10 1 7,9 0,84 3 35 1,25 25 2,5 5,8 2,1 6,5 1,25 25 10 1,1 7,9 0,93 3 40 1,3 25 2,67 5.1 2,25 5,8 1,3 25 10 1,17 6,8 1 3 50 1,35 25 3 5,1 2,54 5,8 1,35 25 10 1,34 5,9 1,2 3 60 1,47 25 3,34 4,6 2,84 5,1 1,47 25 10 1,53 5,9 1,37 3
Примечание. Значения параметров режимов резания при развертывании
отверстий в деталях из стали необходимо умножать на поправочный коэффициент
= 0,9 при ов = 700.. .800 МПа, Ка — 0,8 при ав = 800.. .900 МПа, Ка =
= 0,6 при ов = 900... 1000 МПа, из чугуна — /<нв = 0,9 при 170.. .225 НВ,
/Снв 0,8 при 197.. .269 НВ.
251
При обработке отверстий диаметром 10...60 мм развертками из
быстрорежущей стали или твердого сплава режимы резания назна-
чаются в соответствии с данными табл. 11.14. Материал обрабаты-
ваемой детали — чугун (143...229 НВ), сталь (ств=600...700 МПа).
Материал режущей части инструмента — быстрорежущая сталь
Р18 и твердые сплавы Т15К6, ВК8, ВК6. При развертывании глу-
хих отверстий подача не должна превышать 0,2...0,5 мм/об.
На сверлильно-фрезерно-расточных станках с ЧПУ часто произ-
водится расточка отверстий. При черновом растачивании подача
назначается в зависимости от глубины резания, диаметра шпинде-
ля и общего вылета оправки (табл. 11.15). Скорость резания при
этом зависит от глубины резания и подачи (табл. 11.16). Данные
представлены для растачивания отверстий диаметром 40...400 мм.
Материал режущей части инструмента — Т15К6, ВК8, обрабатыва-
емой детали — чугун (170...255 НВ), сталь (ов=630...700 МПа). Об-
работка производится без использования смазывающе-охлажда-
ющей жидкости. Стойкость режущего инструмента — 60 мин.
При черновом растачивании отверстий на сверлильно-расточных
станках с ЧПУ оптимальные значения подач и скоростей резания в
значительной степени зависят от конструктивных параметров оп-
равки и шпинделя станка (рис. 11.1). Поправочные коэффициенты
для коррекции табличных значений подач и скоростей резания при-
ведены в табл. 11.17 и 11.18.
Табл. 11.20. Скорость резания (м/мин) при чистовом растачивании
Подача *о- мм/об Глубина резания t (мм) при обработке деталей из стали Глубина резания t (мм) при обработке деталей из чугуна
1 | 2 | 2.5 1 | 1,5 | 2 | 3
ОД 135 — 2 87 79 1
0,2 125 по — 75 71 68 —
0,3 115 100 0,5 68 65 62 57
0,4 105 92 88 65 62 57 53
0,5 — 83 81 — 58 53 50
0,6 — — 74 — — 50 47
0,7 — — — — — 48 44
Примечание. Значение скорости резания при обработке детали из стали
необходимо умножать на поправочный коэффициент Ка = 1,12 при ов = 490...
620 МПа, Кд = 0,89 при ав = 710.. .890 МПа, Кв = 0,88 при ов = 900...
1000 МПа, из чугуна — ^нв = 1,13 при 143...229 НВ и ^нв = 0’88 при
197...269 НВ.
Табл. 11.21. Режимы резания в зависимости от параметров
шероховатости поверхности
Параметр шероховатости | So. мм/об | о, м/мин
№20...40 0,2...0,5 125...185
№2,5...20 0,12...0,4 160... 210
№0,63...2,5 0,04...0,1 210...250
254
При чистовом растачивании отверстий на многооперационных
станках подача назначается из условий обеспечения заданных па-
раметров шероховатости обработанной поверхности (табл. 11.19).
Скорость резания выбирается в зависимости от подачи и глубины
резания по табл. 11.20.
Представленные данные соответствуют условиям, аналогичным
черновому растачиванию отверстий.
Режимы резания при растачивании отверстий на фрезерно-свер-
лильно-расточных станках инструментами из эльбора-Р приведены
в табл. 11.21.
11.4. НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБЫ
Нарезание наружной резьбы на станках с ЧПУ чаще всего про-
изводят резьбовыми резцами и круглыми плашками, внутренней —
резьбовыми резцами и метчиками.
Режимы резания для нарезания метрической резьбы на деталях
диаметром 40...300 мм представлены в табл. 11.22. В табл. 11.23 при-
ведены режимы резания при точении резьбы Мб—М48 метчиками.
Мате'риал обрабатываемой детали — чугун (180...200 НВ), сталь
(ов=600...700 МПа). Материал метчиков—быстрорежущая сталь
Р18. Подача инструмента на оборот заготовки равна шагу резьбы.
Обработка ведется с применением СОЖ. Стойкость метчиков при
обработке деталей из стали — 60 мин, из чугуна — 90 мин.
11.5. ФРЕЗЕРОВАНИЕ
При фрезеровании на многооперационных станках в качестве
режущего инструмента применяются концевые и торцевые фрезы.
Табл. 11.22. Режимы обработки при точении резьбы резцами
Вид резьбы Шаг резьбы Р, мм Сталь (ов » 630.. .700 МПа) Чугун (156...229 НВ)
Число прохо- Скорость резания и, дов i ъф/тн. Число прохо- Скорость резан! я дов 1 vt м/мин
Наружная 1,5 5 158 — — 2 6 153 4 47 3 7 145 5 54 4 8 138 6 57 5 9 ' 133 7 57 6 10 129 8 63 Внутренняя 1,5 6 124 — — 2 7 119 5 36 3 8 112 6 41 4 9 105 7 45 5 10 98 7 45 6 11 95 8 49
Пр имечания: 1. Материал режущей части инструмента для обработки
детали из стали — Т15К6, из чугуна — ВК6. Для других марок твердого сплава
вводятся коэффициенты: /Си = 0,76 (Т14К8); Ки= 1,3 (Т30К4); Ки = 0,83 (ВК8);
Кп = 1,1 (ВК4); Ки=1,3 (ВК2).
2. Обработка — без применения СОЖ.
3. Стойкость инструмента — 30 мин.
4. Подача инструмента на оборот заготовки равна шагу резьбы.
255
Табл, 11.15. Подача (мм/об) при черновом растачивании отверстий
твердосплавными резцами
се § ф а се X ж сз со ф Диаметр шпинделя Рщп, мм
80 1 110 1 150 1 200 1 300
03 g Ч 2 «8 сз Вылет оправки Lon’ "»
X
>»5Е е; 300 500 800 300 500 800 500 1000 1500 800 1500 2000 1000 1500 2000
Оз
Сталь 5 0,6 0,5 0,4 0,7 0,6 0,5 0,9 0,7 0,6 1 0,8 0,7 1,2 1,1 1
8 0,5 0,4 0,35 0,6 0,5 0,4 0,8 0,6 0,5 0,8 0,7 0,5 0,96 0,89 0,8
12 0,4 0,3 0,3 0,5 0,4 0,3 0,65 0,5 0,4 0,6 0,5 0,3 0,7 0,6 0,6
Чугун 5 0,8 0,7 0,6 0,9 0,8 0,7 1,1 0,9 0,8 1,2 1,02 0,9 1,4 1,3 1,2
8 0,7 0,6 0,55 0,8 0,7 0,6 1 0,8 0,7 1 0,9 0,7 1,16 1,09 1,01
12 0,6 0,5 0,5 0,7 0,6 0,53 0,85 0,7 0,6 0,8 0,74 0,5 0,9 0,83 0,8
Примечания: 1. При наличии вибрации значение подачи необходимо умножать на
коэффициент 0,8.
2. При растачивании отверстий двусторонними резцами значение подачи умножается на
коэффициент К «1,4.
Табл. 11.16. Скорость резания (м/мин) при черновом растачивании
Подача мм/об Глубина резания t (мм) при обработке деталей из стали Глубина резания t (мм) при обработке деталей из чугуна
5 1 8 12 5 8 12
0,3 123 106 96
0,4 106 95 90 — — —
0,5 96 88 85 46 42 39
0,6 90 83 80 43 40 37
0,7 85 78 76 40 38 34
0,8 81 74 69 38 35 32
0,9 77 71 67 36 33 30
1 73 67 64 35 32 28
1,1 70 64 62 33 30 27
1,2 67 61 59 32 29 26
1,3 — — — 31 28 25
1,4 — — — 30 27 25
Примечание. Значение скорости резания при растачивании отверстий в дета-
лях из стати необходимо умножать на поправочный коэффициент Ка— 1,2 при ав —
= 490...560 МПа, Ко = 1,12 при ав = 560.. .620 МПа, Ка = 0,89 при ав =
= 710.. .890 МПа, = 0,88 при ов = 900... 1000 МПа, из чугуна Кнв =1,13
при 143...229 НВ, Кнв = 0,88 при 197...269 НВ.
Табл. 11.17. Поправочные коэффициенты Ks для коррекции табличных
значений подач
^оп ^шп (^общ ^оп)/^общ
1...0.9 0,8...0,7 0,6...0,5 | 0,4...0,3
1...0.9 1 0,8 0,7 0,6
0,8...0,7 0,9 0,72 0,63 0,54
0,6...0,5 0,8 0,64 0,56 0,48
0,4--.0,3 0,7 0,56 0,49 0,42
252
Рис. 11.1. Конструктивные параметры оправки и
шпинделя станка при растачивании отверстий
сверливании отверстий в деталях жестких и средней жесткости, а
также при предварительной обработке отверстий. Подачи второй
группы необходимо использовать при рассверливании точных от-
верстий под последующее развертывание или нарезание резьбы.
При зенкеровании режимы резания определяются главным об-
разом материалом обрабатываемой детали, диаметром инструмен-
та и материалом его режущей части. В табл. 11.13 представлены
режимы резания для зенкеров из быстрорежущей стали Р18 и твер-
дого сплава.
Табл. 11.18. Поправочные коэффициенты для коррекции скорости резания
^оп/ ^общ ^оп/^шп | || ^оп/^общ | ^оп/^шп | «V
0,1 0,4 1 0,5 0,8 1
0,3 0,9 0,7 0,8
0,2 0,5 1 0,5 0,6
0,4 0,8 0,6 0,8 0,9
о,з 0,6 0,6 0,7
0,3 0,7 1 0,6 0,6
0,5 0,8 0,8 0,9 0,9
0,3 0,5 0,8 0,7
0,4 0,8 1 0,6 0,5
0,6 0,8 1 0,9 0,7
0,4 0,4 0,7 0,5
Табл. 11.19. Подача (мм/об) в зависимости от параметров
шероховатости поверхности
Параметр шерохова- тости Материал обрабатываемой детали Радиус при вершине резца г, мм
0,5 | 1 1 1,5
Rz 80 Сталь 0,51 0,62 0,7
Чугун 0,47 0,59 0,67
Rz 40 Сталь 0,4 0,5 0,57
Чугун 0,36 0,46 0,54
Rz 20 Сталь 0,24 0,31 0,38
Чугун 0,2 0,28 0,34
Ra 2,5 Сталь 0,14 0,2 0,26
Чугун 0,11 0,18 0,22
Ra 1,25 Сталь 0,07 0,12 0,18
Чугун 0,04 0,1 0,14
253
Табл. 11.23. Режимы обработки при точении резьбы метчиками
Номинальный диаметр резьбы alt мм Шаг резь* бы Р, мм Сквозные отверстия Глухие отверстия
крупный мелкий Скорость ре* зания о, м/мин Частота враще- ния шпинделя л, мин—1 Скорость реза- ния V, м/мин Частота вра- щения шпин- деля и, мин—1
6 1 0,75 3,8 200 2,1 ПО
8 1,25 1 4,6 184 2,5 101
10 1.5 1,25 5,3 168 2,9 92
12 1,75 1,5 6 158 з,з 87
16 2 1,5 7,1 140 3,9 77
20 2,5 2 8 127 4,4 70
24 3 2 8,8 117 4,8 64,5
30 3,5 2 10 106 5,5 58
36 4 3 11 97,5 6,1 53,4
42 4,5 4 12 91 6,6 50
48 5 4 13 86 7,1 47,2
Пр имечания: 1. Значение скорости резания при обработке детали из стали
необходимо умножить на коэффициент Ка=1,15 при ав = 500...600 МПа,
Ка = 0,9 при <тв =700...800 МПа, Ка = 0,8 при <тв =800...900 МПа; из чугу-
на— Кнв = Ь35 ПРИ НО...160 НВ, tfHB = 1,15 при 160...180 НВ, Лнв = 0,85
при 200...220 НВ и Кнв = 0,7 при 220 НВ.
2. Значение скорости резания при длине нарезаемой резьбы свыше 3 dj сле-
дует умножать на поправочный коэффициент Kt = 0,85 при I = 4d(, Ki = 0,75 при
/ = 5dj, Kz=0,7 при /=6dp К} = 0,65 при / = 7dj, /Cz = 0,6 при / = 8dp
= 0,5 при I = 10dj.
3. При точении резьбы без СОЖ значение скорости умножают на поправоч-
ный коэффициент 0,65.
Последовательность выбора режимов резания аналогична ранее
рассмотренным процессам (t -> 5v).
Концевые фрезы используются главным образом для получения
пазов (табл. 11.24). Для обработки плоских поверхностей на стан-
ках с ЧПУ применяются торцевые фрезы. При черновом фрезерова-
нии торцевыми фрезами выбор подачи и скорости резания зависит
от глубины фрезерования (табл. 11.25), отношения ширины фрезе-
рования В к диаметру фрезы D и механических свойств обрабаты-
ваемого материала.
Для чистового фрезерования торцевыми фрезами подача назна-
чается в зависимости от требуемых параметров шероховатости по-
верхности (табл. 11.26).
Режимы резания для чернового фрезерования плоскостей и усту-
пов дисковыми фрезами диаметром 8...315 мм приведены в табл.
11.27. При чистовом фрезеровании плоскостей и уступов дисковыми
фрезами, так же как и при чистовом торцевом фрезеровании, пода-
ча назначается из условий обеспечения заданных параметров ше-
роховатости поверхности (табл. 11.28). Подачи, приведенные в
табл. 11.28, используются при фрезеровании деталей дисковыми
256
Табл. 11.24. Режимы резания при фрезеровании пазов концевыми фрезами из Р18
£3 со 5 N Глубина паза t, мм
5 1 1 10 | 15 I 20 | 30 5 | 10 1 15 1 20 I 30
» as нГ м So, мм/об v, м/мин
Обработка деталей из чугуна (143...229 НВ)
8 5 0,10 0,075 — — — 26 28 — — —
10 5 0,185 0,135 0,063 — — 24 26 27 — —
16 5 0,355 0,3 0,205 — — 23 24 25 —
20 5 0,45 0,41 0,3 0,185 — 21 21 24 24 —.
25 5 — 0,53 0,4 0,295 0,2 — 19 21 23 24
32 6 — 0,67 0,54 Обработка деталей 0,45 0,3 из стали (ов — 16 = 610...830 18 МПа) 20 20
8 5 0,065 0,05 — — 26 28 г,
10 5 0,125 0,1 0,045 — — 24 26 27 — —
16 5 0,25 0,23 0,16 — — 23 24 25 — —
20 5 — 0,315 0,23 0,125 — 21 21 24 24
25 5 — 0,42 0,325 0,21 0,15 —. 19 21 23 24
32 » 6 — 0,55 0,46 0,31 0,24 —• 16 18 20 20
Примечания: 1. Значение скорости при обработке деталей из стали не-
обходимо умножать на поправочный коэффициент К а = 1,2 при ав = 560.. .750 МПа,
Ка = 0,8 при ов =750...970 МПа, Ка = 0,55 при ав =970...1100 МПа, из чу-
гуна— Кнв = 0,9 при 170...225 НВ и /Снв = 0,8 при 197...269 НВ.
2. Ширина паза равна диаметру фрезы.
3. Обработка деталей из стали — с применением СОЖ»
Табл. 11.25. Режимы резания при черновом фрезеровании торцевыми
твердосплавными фрезами
Диаметр фрезы D, мм Число зубьев г Глубина резания t (мм) при обработке деталей из чугуна (143...229 НВ) Глубина резания t (мм) при об- работке деталей из стали (О = 710...790 МПа)
3 | 5 10 3 | 5 10 3 | 5 | 10 3 | 5
So, мм/об vt м/мин So, мм/об V, м/мин
80 6 1 0,9 0,7 ПО 80 70 0,6 0,48 0,42 130 120
100 8 1,12 1,04 0,8 * ПО 80 70 0,72 0,56 0,48 130 120
125 8 1,34 1,2 0,94 ПО 80 70 0,84 0,66 0,56 130 120
160 10 1,6 1,4 1,2 ПО 80 70 1 0,8 0,7 130 120
200 12 1,88 1,68 1,32 ПО 80 70 1,2 0,96 0,84 130 120
250 14 2,24 1,98 1,58 ПО 80 70 1,42 1,16 1 130 120
320 18 2,72 2,42 1,92 ПО 80 70 1,78 1,44 1,24 130 120
400 20 3,32 2,92 2,32 ПО 80 70 2,14 1,74 1,52 130 120
Примечания: 1. Значения скорости резания при обработке деталей из
стали необходимо умножать на поправочный коэффициент К а = 1,26 при ов =
= 560...620 МПа, Ка=1,12 при ов=630...700 МПа, ^=0,89 при ов =
= 800...890 МПа, Ка = 0,79 при ов = 900... 1000, из чугуна—Кнв = 0,9 при
170...255 НВ и Кнв = 0,8 при 197...259 НВ.
2. Отношение ширины фрезерования к диаметру фрезы B/D = 0,45...0,8. При
B/D < 0,45 поправочный коэффициент К = 1,13, при B/D > 0,8 К = 0,89.
257
Табл. 11.26. Подача в зависимости от параметров шероховатости при чистовом
фрезеровании торцевыми твердосплавными фрезами
Параметр шероховатос- ти Материал обрабатываемой детали Подача So, мм/об
/?z40 Сталь (<тв = 710...790 МПа), чугун 0,95
(143...229 НВ)
/??20 То же 0,65
Яа2,5 » 0,48
Ra 1,25 » 0,23
^П^римечания: 1. Отношение ширины фрезерования к диаметру B/D =
2. Скорость резания при обработке деталей из стали—160 м/мин, из чугу-
на — 140 м/мин.
3. Материал режущей части фрезы при обработке деталей из стали — Т15К6,
из чугуна — ВК8.
Табл. 11.27. Режимы резания при черновом фрезеровании плоскостей и
уступов дисковыми фрезами
S S <Ь s « S ф Си - Обработка стали (Ов = 710...800 МПа) Обработка чугуна (200...228 НВ) Обработка стали, чугуна
Q
о. та к К S Фреза из Р18 Фрезы из Т15К6 и ВК8
S S X
та Сита
s о
«5 эа So, мм/об | и, м/мин | So, мм/об | V, м/мин So, мм/об | v, м/мин
80 20 0,8 44 1,7 33 1,2 130
30 0,6 1,2 0,9
100 20 1,2 44 2,25 33 1,6 130
30 0,9 1,8 1,2
125 20 1,7 39 2,75 34,5 2,1 130
30 1,2 2,3 1,8
160 20 2,4 37 3,7 32 2,7 130
30 1,65 2,85 2
40 1,3 1,9 1,5
200 20 2,8 35 5,3 24 3,4 130
30 2,1 4,3 2,5
40 1,76 3,72 2,1
50 1,2 2,15 1,2
250 20 3,4 35 6,7 23,5 4,1 130
30 2,7 5,3 3,2
40 2,25 4,6 2,7
50 1,4 2,35 1,6
315 20 4 32 8,3 21,5 4,9 130
30 3,2 6,5 3,9
40 3,7 5,2 3,3
50 1,65 3,5 2
Примечания: 1. Значения скорости резания при обработке деталей из
стали необходимо умножать на поправочные коэффициенты /<о = 0,86 при ов =
= 810...930 МПа, /Са = 0,66 при ав = 940...1070 МПа, из чугуна — /Снв = 0,86
при 229...266 НВ и #нв = 0,66 при 267...306 НВ.
2. Обработка ведется без охлаждения.
258
Табл. 11.28. Подача (мм/об) в зависимости от требуемых параметров
шероховатости при чистовом фрезеровании плоскостей и уступов
дисковыми фрезами
Параметр шероховатости
Фреза из Р18
Фрезы из Т15К6, ВК8
Rz 40
Rz 20
Ra2t5
Ra 1,25
/?а0,63
1,95
0,85
0,36
0,75
0,5
0,25
0,15
Табл. 11.29. Режимы резания при фрезеровании отверстий концевыми
фрезами из быстрорежущей стали Р18 в деталях из чугуна (143...229 НВ)
Диаметр фрезы D, мм Число зубьев z Глубина резания мм, до
3 '| б | 8 3 | 5 | 8 3 | 5 | 8
Sz, мм/зуб So, мм/об V, м/мин
32 6 0,16 0,12 0,06 0,95 0,7 0,38 28 26 23
40 6 0,18 0,14 0,08 1,07 0,8 0,46 29 27 24
50 6 0,2 0,16 0,09 1,2 0,94 0,56 30 27 26
63 8 0,21 0,17 0,11 1,7 1,36 0,9 32 29 26
Примечания: 1. При обработке деталей из стали фрезами из Р18 значения
скорости и подачи необходимо уменьшать на 40...60 %.
2. Значения скорости резания при обработке деталей из чугуна следует умножать
на поправочный коэффициент /Снв = 0,9 при 170...225 НВ и = 0,8 при
197...269 НВ.
3. При обработке поверхностей деталей, полученных литьем, табличные зна-
чения умножаются на коэффициент 0,8.
Табл. 11.30. Режимы резания при фрезеровании отверстий концевыми фрезами
Т15К6 в деталях из стали (ав =600...800 МПа)
Диаметр фрезы D, мм Число зубьев, z • Глубина резания t, мм, до
3 | 5 | 8 3 | 5 | 8 3 | 5 | 8
S2, мм/зуб S0, мм/об V. м/мин
32 5 0,1 0,09 0,05 0,15 0,43 0,37 85 80 70
40 6 0,11 0,09 0,06 0,65 0,56 0,36 80 73 70
50 6 0,12 0,11 0,07 0,74 0,66 0,44 75 70 65
63 8 0,14 0,13 0,09 1,12 1 0,68 75 70 65
Примечания: 1. Значения скорости резания при обработке деталей из
стали необходимо умножать на поправочный коэффициент = 1,2 при ов =
= 560...700 МПа, KQ = 0,8 при ов=750...980 МПа, Ка = 0,55 при ав =
= 970... 1100 МПа.
2. При работе по корке следует вводить поправочный коэффициент 0,8.
259
фрезами диаметром 80...315 мм. Материал обрабатываемой дета-
ли— сталь (<тв=710...800 МПа), чугун (201...228НВ). Материал ре-
жущей части фрезы при обработке деталей из стали — Т15К6, Р18,
из чугуна — ВК8, Р18. Скорость резания при обработке деталей
из чугуна фрезами из быстрорежущей стали — 18,8...26,4 м/мин,
при обработке деталей из стали — 25,6...35,2 м/мин. Скорость ре-
зания при работе твердосплавными фрезами—104 м/мин.
В последнее время с целью повышения производительности мно-
гооперационных станков вместо растачивания отверстий использу-
ется их фрезерование концевыми фрезами с круговой подачей. Ре-
жимы резания для данной операции при работе фрезами из быстро-
режущей стали и твердого сплава приведены в табл. 11.29 и 11.30.
11.6. НОРМИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИЯ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ НА СТАНКАХ С ЧПУ
Штучное время обработки одной детали
Тшт — to + ta + Aj6c + tn,
где to — основное время на операцию, мин: /0=S/0;; toj — основное
время на выполнение /-го перехода при обработке элементарного
участка обрабатываемой поверхности: tOj= (L+l)i/S; L — длина об-
рабатываемой поверхности, мм; I — длина врезания и перебега ин-
струмента, мм; i — число рабочих ходов; S — минутная подача,
мм/мин; tB — вспомогательное время, включающее время на уста-
новку и снятие обрабатываемой заготовки (/в.у) и на выполнение
вспомогательных перемещений при обработке конкретной поверх-
ности (/м.в): /в=ta.y+/м.в, мин; /обе — время на обслуживание рабо-
чего места, мин; ta — время на личные потребности работающего
(мин), назначается в долях от оперативного времени /Оп=^о+/в.у+
4* ^м.в-
Продолжительность работы станка по управляющей программе
Ту.п составляет неполное оперативное время работы станка:
t-ул— to + ^м.в = Л>п.н-
Машинно-вспомогательное время /м.в включает время на пози-
ционирование, ускоренное перемещение рабочих органов, подвод и
отвод инструмента в зоне обработки, смену режущих инструментов
и т. д. Эти составляющие вспомогательного времени зависят от ско-
рости и длины перемещений рабочих органов, от компоновки основ-
ных элементов станка и конструкции вспомогательных устройств.
Для установочного и ускоренного перемещений рабочих органов
станка принята длина 5 и 300 мм соответственно [55]. Если длина
или скорость перемещений отличаются от принятых, продолжитель-
ность перемещений необходимо скорректировать с учетом коэффи-
циентов
Kl = Т'ф/Т-н, Къ = ®п/®ф,
где £ф, La — фактическая и нормативная длина перемещения, мм;
260
v„, — нормативная и фактическая скорость перемещения (нор-
мативная скорость перемещения равна 50 мм/мин).
Так как способы установки и закрепления заготовок при обра-
ботке на станках с ЧПУ принципиально не отличаются от применя-
емых на станках с ручным управлением, /в.у определяют по имею-
щимся нормативам для станков с ручным управлением. Исключе-
ние составляют многооперационные станки, оснащенные многопози-
ционными столами со сменными палетами-спутниками. В этом
случае /в.у включает только время на смену палеты и перемещение
стола в рабочую позицию.
Время на обслуживание рабочего места /обе складывается из
затрат на организационное и техническое обслуживание рабочего
места. В состав работ по организационному обслуживанию входят
осмотр, пробный запуск оборудования, получение инструмента со
склада, предъявление контролеру ОТК обработанной детали, убор-
ка станка и рабочего места в конце рабочего дня. К техническому
обслуживанию рабочего места относятся смена затупившегося ин-
струмента, ввод исходных данных и коррекций в систему ЧПУ, ре-
гулирование и подналадка станка в течение смены, уборка стружки
из зоны резания. В общем случае для станков с ЧПУ время на
обслуживание рабочего места и личные потребности составляет
8... 16 % от оперативного времени t0B-
Штучно-калькуляционное время при обработке на станках с
ЧПУ
ТщТ.- К = Тшт + Тп.-зМп,
где Тп.-з — подготовительно-заключительное время на партию дета-
лей, мин; пп — размер партии деталей, запускаемых в производство.
Размер партии деталей определяется по фактическим данным
или расчетным путем:
nn=Nltia,
где N— годовой выпуск деталей, шт.; п3— число запусков в год.
В условиях серийного производства п3 равно 4, 6, 12 и 24. Для
среднесерийного производства ориентировочно можно принять
п3= 12.
Подготовительно-заключительное время Тп.-з при обработке на
станках с ЧПУ, оснащенных устройством автоматической смены
режущих инструментов, состоит из Тп.-31 на получение технологи-
ческой документации на рабочем месте и Тп.-з, на дополнитель-
ные работы. В соответствии с руководящими материалами [47] при-
нята единая норма Тп.-з, = 12 мин для всех станков с ЧПУ.
При работе на станках с оперативной системой управления в
Тп.-звходит время на ввод управляющей программы с пульта опе-
ратора (около 25 мин) и привязку инструмента к системе коорди-
нат станка (около 20 мин).
При расчете подготовительно-заключительного времени обработ-
ки деталей на станках с ЧПУ всегда предусматривается проверка
УП в покадровом режиме— 10 мин, установка кассеты — 2 мин, а
261
в случае разового заказа также и время на отладку управляющей
программы (включая и редактирование) —около 45 мин.
Среднестатистические данные по распределению затрат времени
при работе на станках с ЧПУ следующие: продолжительность ра-
боты станка по управляющей программе — 40 %; вспомогательное
время, затрачиваемое на установку, снятие и контроль детали,—
8,5; время на обслуживание рабочего места и личные потребности —
14,5; подготовительно-заключительное время — 17; планируемые
потери — 20 %. Так как продолжительность работы станка по УП
может быть установлена непосредственным измерением длительно-
сти цикла обработки по программе, то по приведенным данным
можно приблизительно оценить Тш или Тщ.-к-
Более точные данные о штучном и штучно-калькуляционном
времени могут быть получены расчетным путем с использованием
приведенных выше зависимостей и норм времени на работы, вы-
полняемые на станках с ЧПУ [47].
11.7. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ВНЕДРЕНИЯ СТАНКОВ С ЧПУ
Расчет экономической эффективности внедрения станков с ЧПУ
производят согласно [47, 55]. При этом в предварительных расчетах
учитываются лишь заработная плата станочника и амортизацион-
ные отчисления на полное восстановление станка, которые пред-
ставляют основной элемент экономии затрат. Расчет производится
по выражению
+ Ц1« (Р1 4- Рн)
^с2^см
d2
4*^2а(Рг + £н)
где Hci, Нс2 — среднегодовая заработная плата станочника по ста-
рому и новому варианту; Кем. — коэффициент сменности работы
станка с ЧПУ: /ССм=2; d\, d2— соответственно число базовых и но-
вых станков, обслуживаемых одним рабочим; Ц\, Ц2 — соответст-
венно цены на базовый и новый станок, руб.; а — коэффициент уче-
та затрат на доставку и установку станка, включая пусконаладоч-
ные работы: а=1,1; Р\, Р2 — доля амортизационных отчислений от
балансовой стоимости станка на полное восстановление базового и
нового станков соответственно; £н — нормативный коэффициент эф-
фективности капитальных вложений: £н=0,15; X — коэффициент
роста производительности нового станка по сравнению с базовым.
Окончательное решение о целесообразности внедрения станка с
ЧПУ должно приниматься с учетом многих факторов, так как оно
не всегда сопровождается положительным экономическим эф-
фектом. Сокращение числа операций обработки, возможность бы-
строго перехода на изготовление других деталей (гибкость), осво-
бождение рабочего от монотонного и тяжелого физического труда,
повышение производительности и загрузки производственного обо-
262
рудования может оказать решающее значение при решении вопро-
са о внедрении станков с ЧПУ.
Использование современных высокопроизводительных станков
с ЧПУ типа «обрабатывающий центр» (в том числе объединенных
в участки и линии), для которых характерны высокая концентрация
переходов обработки и сокращение длительности производственно-
го цикла Тц обработки партии деталей, позволяет получить эконо-
мию от сокращения размера оборотных средств на незавершенное
производство, что равноценно экономии капитальных затрат.
Стоимость оборотных средств на незавершенное производство
деталей одного вида
Со ~ 365 2 Т'шт.-к),
где Тд — длительность производственного цикла обработки партии
деталей; В2 — коэффициент характера движения партии деталей;
365 — число календарных дней в году; С3 — стоимость одной заго-
товки, руб.; 0,5 — коэффициент относительно равномерного нара-
стания затрат на обработку партии деталей в течение всего произ-
водственного цикла; Сч — средняя себестоимость работы станка в
течение 1 ч (при укрупненных расчетах можно принимать Сч=
= 1,8 руб.); ЁТшт.-к — суммарная трудоемкость механической об-
работки одной детали по всем операциям, ч.
Расчет оборотных средств в незавершенном производстве Снез,
приходящихся на один станок типа «обрабатывающий центр», при
запуске деталей партиями определяется согласно [47]:
Снез = ЗЛМСз+0,5С)р,
где У3 — количество деталей в партии, шт. (считается, что в произ-
водстве одновременно находятся три партии деталей: одна — в
ожидании обработки, вторая — в работе, третья — на транспорти-
ровании либо на контроле); С3— себестоимость обработки одной
детали, руб.; 0 — коэффициент приведения, равный отношению го-
довых выпусков деталей, производимых при использовании нового
и базового станков; 0 определяет, сколько базовых станков может
заменить один новый станок с ЧПУ, учитывается при расчете обо-
ротных средств незавершенного производства только для базового
варианта.
Приведенная методика определения экономической эффектив-
ности может быть использована при решении вопроса о целесооб-
разности приобретения станков с ЧПУ, а также для обоснования
принятых в проектах решений (технологической части проекта ре-
конструкции и нового строительства). Базой для сравнения при
выборе варианта является наиболее прогрессивный способ обра-
ботки и действующий технологический процесс, а при определении
фактической экономической эффективности — ранее действовав-
ший технологический процесс.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аверченков В. И. Проектирование технологических процессов обработки
на станках с ЧПУ.— Брянск, 1984.— 84 с.
2. Автоматизация программирования обработки на фрезерных станках с
ЧПУ бойонетных и других фигурных пазов на цилиндрических поверхностях дета-
лей/ В. С. Суворов и др. // Станки и инструмент.— 1985.— № 8.— С. 5—6.
3. Байков В. Д., Вашкевич С. Н. Алгоритмы расчета и коррекции эквиди-
станты в пространстве// Оборуд. с числовым програм. у пр.— 1980.—№ 10.—
С. 1—2.
4. Байков В. Д., Вашкевич С. Н. Решение траекторных задач в микропро-
цессорных системах ЧПУ / Под ред. В. Б. Смолова.— Л.: Машиностроение, Ле-
нингр. отд-ние, 1986.— 106 с.
5. Бахвалов В. А. САПР программ для станков с ЧПУ // Механизация и
автоматизация пр-ва.— 1984.— № 5.— С. 10—12.
6. Берлин А. М. Анализ развития машинного программирования для станков
с ЧПУ: Обзор, информ. / НИИмаш.— М., 1984.— 69 с.
7. Боборыкин Н. А., Андреев А. А., Теленков В. П. Агрегатные комплексы
технических средств АСУ ТП: Справочник/ Под общ. ред. Н. А. Боборыкина.—
Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986.— 271 с.
8. Болошов Е. П., Пузанов Д. В. Микропроцессоры и микропроцессорные
системы.— М.: Радио и связь, 1981.— 328 с.
9. Булгаков А. А. Программное управление системами машин.— М.: Наука,
1980.— 264 с.
10. Вашкевич С. Н. Алгоритмы для решения задач формообразования в мик-
ропроцессорных системах ЧПУ // Станки и инструмент.—1981.— № И.—
С. 29—30.
И. Гавриш А. П., Ефремов А. И. Автоматизация технологической подготовки
машиностроительного производства.— Киев: Техника, 1982.— 215 с.
12. Гибкие производственные комплексы/ Под ред. П. Н. Белянина и В. А. Ле-
щенко.— М.: Машиностроение, 1984.— 384 с.
13. ГОСТ 20523—80. Устройства числового программного управления для
металлообрабатывающего оборудования. Термины и определения.
14. ГОСТ 20999—83. Устройства числового программного управления для
металлообрабатывающего оборудования. Кодирование информации управляющих
программ.
15. ГОСТ 3.1404—86. Формы и правила оформления документов на техноло-
гические процессы и операции, обработки резанием.
16. ГОСТ 3.1702—79. Единая система технологической документации. Прави-
ла записи операций и переходов. Обработка резанием.
17. ГОСТ 3.1107—81. Единая система технологической документации. Опоры,
зажимы и установочные устройства. Графические обозначения.
18. ГОСТ 3.1118—82. Единая система технологической документации. Фор-
мы и правила оформления маршрутных карт.
19. ГОСТ 3.1109—82. Единая система технологической документации. Терми-
ны и определения основных понятий.
20. ГОСТ 10860—83. Ленты перфорированные средств вычислительной тех-
ники, аппаратуры передачи данных и телеграфных аппаратов. Форма, размеры и
расположение отверстий.
21. Демидов С. В., Авдушев В. А., Дубников А. М. Электромеханические си-
264
стемы управления тяжелыми металлорежущими станками/ Под общ. ред. С. В. Де-
мидова.—Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986 — 236 с
22. Дерябин А. Л. Программирование технологических процессов для стан-
ков с ЧПУ.— М.: Машиностроение, 1984.— 224 с.
23. Евгенев Г. В. Основы программирования обработки на станках с ЧПУ.—
М.: Машиностроение, 1983.— 304 с.
24. Жадович М. М., Суворов В. С., Шебанов В. Г. Новое в подготовке управ-
ляющих программ для оборудования с ЧПУ.—Минск, 1986.—60 с.
25. Жадович М. М., Шебанов В. Г. Автоматизированная разработка управ-
ляющих и операционных карт механической обработки для токарных станков с
ЧПУ // Станки и инструмент.— 1985.— № 2.— С. 4—6.
26. Завгороднев П. И. Работа оператора на станках с программным управ-
лением.— М.: Высш, шк., 1981.— 136 с.
27. Зазерский Е. И., Жолнерчик С. М. Технология обработки деталей на
станках с программным управлением.— Л.: Машиностроение, 1975.— 208 с.
28. Козырев Ю. Г. Наладка и эксплуатация станков с ЧПУ и промышленных
роботов.— М.: Машиностроение, 1980.— 51 с.
29. Колка И. Д., Кувшинский В. В. Многооперационные станки.— М.: Маши-
ностроение, 1983.— 136 с.
30. Константинов М. Т., Гиниятулин Г. Г. Автоматизированное проектирова-
ние траектории движения инструментов при обработке колодцев на сложных по-
верхностях // Оборуд. с числовым програм. упр.— 1982.— № 2.— С. 4—8.
31. Конструирование постпроцессоров для станков с числовым программным
управлением: Метод, рекомендации.— М., 1982.— 26 с.
32. Конструкция и наладка станков с программным управлением и роботи-
зированных комплексов/ Л. Н. Грачев, В. Л. Косовский, А. Н. Ковшов и др.—
М.: Высш, шк., 1986.— 288 с.
33. Кузнецов Ю. И., Маслов А. Р., Бойков А. Н. Оснастка для станков с
ЧПУ: Справочник.— М.: Машиностроение, 1983.— 359 с.
34. Кузьмин Т. Я., Левин Б. К., Ратмиров В. Н. Разработка устройств ЧПУ
на базе микропроцессоров // Оборуд. с числовым програм. упр.— 1978.— № 2.—
С. 3—5.
35. Локтева С. Е. Станки с программным управлением и промышленные ро-
боты.— М.: Машиностроение, 1986.— 320 с.
36. Марголит Р. Б. Наладка станков с программным управлением.— М.: Ма-
шиностроение, 1983.— 253 с.
37. Меркунов Е. Ю. Использование микроЭВМ «Электроника-60» в оператив-
ной системе подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ // Примене-
ние микропроцессоров в системах управления.— М., 1982.— С. 81—84.
38. Металлорежущие станки с числовым программным управлением: Кат.
НИИмаш.—М., 1982.—64 с.
39. Микитянский В. В. Точность приспособлений в машиностроении.— М.:
Машиностроение, 1984.— 128 с.
40. Многоцелевые системы ЧПУ гибкой механообработки/ В. Н. Алексеев,
В. Г. Воржев, Г. П. Гырдымов и др.; Под общ. ред. В. Г. Колосова.— Л.: Маши-
ностроение, Ленингр. отд-ние, 1984.— 224 с.
41. Модзелевский А. А., Соловьев А. В., Лонг В. А. Многооперационные
станки: Основы проектирования и эксплуатация.— М.: Машиностроение, 1981.—
216 с.
42. Молочник В. И., Гырдымов Г. П., Гольдштейн А. И. Проектирование пост-
процессоров для оборудования с числовым программным управлением.— Л.: Ма-
шиностроение, ,1982.— 134 с.
43. Никитенко В. Д. Подготовка программ для станков с числовым програм-
мным управлением.— М.: Машиностроение, 1973.— 240 с.
44. Номограммы по определению режимов резатшя с выходом на коды чисел
оборотов и подач для станков с ЧПУ, выпускаемых отраслью: Метод, рекоменда-
ции.— М.: 1977.— 168 с.
45. Обработка корпусных деталей крупными сериями на многоинструмен-
тальных станках с ЧПУ с применением комбинированного инструмента: Метод,
рекомендации.— М., 1982.— 24 с. в
46. Операционная технология обработки деталей общемашиностроительного
265
применения на токарных станках с ЧПУ: Метод, рекомендации.— М., 1980.— 88 с.
47. Определение экономической эффективности металлорежущих станков с
ЧПУ: Инструкция МУ 2.5—81.— М.: 1981.— 104 с.
48. Петров Н. Ф. Повышение точности размерной настройки многоцелевых
станков с ЧПУ // Вопр. кибернетики.— Ташкент, 1976.— Вып. 88.— С. 69—76.
49. Поляков Д. И., Костин А. И. Развитие автоматизации в станкострое-
нии.— М.: Машиностроение, 1983.— 335 с.
50. Применение ЭВМ в технологической подготовке серийного производства/
С. П. Митрофанов, Ю. А. Тульнов, Д. Д. Куликов и др.— М.: Машиностроение,
1981.—287 с.
51. Программное управление станками /Под ред. В. Л. Сосонкина.— М.: Ма-
шиностроение, 1981.— 398 с.
52. Программное управление станками и промышленными роботами/
В. Л. Косовский, Ю. Г. Козырев, А. Н. Ковшов и др.— М.: Высш, шк., 1986.—
287 с.
53. Пуш В. Э., Пигерт Р., Сосонкин В. Л. Автоматические станочные систе-
мы/ Под ред. В. Э. Пуша.— М.: Машиностроение, 1982.— 319 с.
54. Симоненков В. И. Устройства отладки управляющих программ на стан-
ках с ЧПУ // Оборуд. с числовым програм. упр.— М., 1976.— Вып. 3.— С. 16—19.
55. Справочник технолога-машиностроителя/ Под ред. А. Г. Косиловой и
Р. К. Мещерякова в 2 т.— 4-е изд., перераб. и доп.— М.: Машиностроение, 1986.—
Т. 1.—656 с.—Т. 2.-496 с.
56. Смолко Г. Г. Перспективы развития электронных систем управления ме-
таллорежущими станками // Электрон, пром-сть.— 1979.— № 11.— С. 39—40.
57. Сосонкин В. Л. Микропроцессорные системы числового программного
управления станками.— М.: Машиностроение, 1985.— 288 с.
58. Фоллпрехт Я., Заградник И. Управление металлорежущими станками.—
М.: Машиностроение, 1983.— 392 с.
59. Янтовский А. В. Управление электроавтоматикой современных станков с
ЧПУ.—М., 1982.—63 с.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Аппроксимация 119
— касательными 119, 120
— секущими 120, 121
— хордами 119, 120
База данных 209, 211
Блок управления 5, 212
— инструментальный 38, 42, 177
Ввод управляющих программ на
перфоленте 184—191
Ввод и редактирование управля-
ющих программ с пульта операто-
ра 191—202
Вектор компенсации 161, 162
Датчик обратной связи 11, 12, 35
Запись управляющих программ 188
Запоминающее устройство 13, 15, 20,
23, 25
-----оперативное 14, 15, 20, 23, 25
-----постоянное 14, 15, 20, 23, 25
-----программируемое постоянное
14, 15, 20, 23, 25
15, 20, 23, 25
Зенкерование 251—254
Зона выборки 86, 89, 225
Инструмент режущий для обработ-
ки контуров и поверхностей 74—76
----------отверстий 93, 95, 96
----------тел вращения 86—88
Интерполяция круговая 146, 148,
225
— линейная 144, 148, 223
— по методу оценочной функции
114—116
-------цифровых дифференциаль-
ных анализаторов 116, 117
Кадр управляющей программы 140,
213, 196
Классификация САП 201
Код 6
— EIA 138
— ИСО 137
Кодирование 6, 137, 138
— вспомогательных функций 143
151
— выдержки времени 142, 156, 233
— круговой интерполяции 142, 146
— подготовительных функций 142,
154, 156
— подпрограмм 154, 155
— размерных перемещений 144, 155
— резьбонарезания 153
— скорости главного движения 149,
150
----- подачи 150, 232
— смены инструмента 150, 151
Компоновка станков с ЧПУ 108
Контроль обрабатываемых деталей
и режущего инструмента
непосредственно на станке 179—
183
— управляющих программ 188—190
Контур прямоугольный 113, 114
— эквидистантный 112, 114, 225
Коррекция инструмента 157, 233
— длины и положения инструмента
158, 159, 233
— радиуса инструмента 160, 162,
163
Лента магнитная 184, 188
Магазин инструментальный 45, 54,
58
Манипулятор 54, 58
267
МикроЭВМ 12, 13, 15, 16, 20, 24
Монитор САП 210, 211
Нарезание резьбы 255, 257
Настройка станков 165, 167, 168, 173
Нормирование работ на станках с
ЧПУ 260—262
Обмен информацией 13, 214
Обрабатывающие центры 39, 41
Обработка контурная 112, 113, 160
— контуров и поверхностей фрезе-
рованием 74—85
— отверстий 93—101
— позиционная 99, 130, 132
— тел вращения 86—93
Отмена коррекций 159, 162, 163
Подпрограмма 154
Позиционирование 132, 145, 160
Показатели оценки уровня САП 222
Постпроцессор САП 210, 212—216
Приборы для настройки инструмен-
та вне станка 168, 175—178
Программа управляющая 6
Программное обеспечение 12
Программоноситель управляющей
информации 6, 184
Процессор САП 19, 21, 25, 208
Пульт оператора 14, 195, 202
— управления 191, 196
Развертывание 251—254
Рассверливание 250—251
Растачивание 252—254
Расчет опорных точек контура дета-
ли 121—130
Редактирование управляющих про-
грамм 190, 195—202
Режимы резания 244—260
Сверление 249—251
Сдвиг нулевой точки 111, 152
Сервис-библиотека системная 12
Символы на пультах управления
268
191-194
— адресов управляющих программ
137—139, 141
Система автоматизированного про-
граммирования (САП) 204—235
— координат детали ПО, 111, 152
-----инструмента НО, 111, 152
----- станка 106—108, 152
— размерной настройки 168
— управления 5
Система ЧПУ 6, 7, 13, 15, 21—26
----- замкнутая 11
----- комбинированная 10
----- контурная 10
----- позиционная 10
----- разомкнутая 11
-----самонастраивающая (адаптив-
ная) 12
— CNC (Computer NC) 9
— DNC (Direct NC) 10
— NC (Numerical Control) 8
Слово управляющей программы 140,
141
Станки с ЧПУ многооперационные
44—65
-------расточно-фрезерно-сверлиль-
ные 49, 55—59
— — — сверлильно-фрезерно-рас-
точные 46, 51—55
-------токарно-карусельные 34
-------токарные 31—44
-------токарные патронно-центровые
33, 37—39
----------прутковые и патронные
32—37
-------фрезерно-сверлильно-расточ-
ные 50, 51
Структура и состав САП 208, 212
— программоносителя 137, 138, 184—
188
— устройства ЧПУ 15, 23, 24, 26
Структурная организация постпро-
цессоров 212—216
Схемы обработки винтовых поверх-
ностей 91
----- контуров 74
----- объемной 84
----- плоских поверхностей 77
— постоянных циклов 98
Технологическая документация ис-
ходная 236
----сопроводительная 236, 238—243
---- справочная 236
Технологичность деталей, обрабаты-
ваемых на станках с ЧПУ 77, 79,
80, 89
Торможение двухступенчатое 132
— одноступенчатое 132
Точка исходная 109
— нулевая 109
— опорная 113
— фиксированная 109
Траектория инструмента 112, 145, 147
Устройство автоматической смены
инструмента 44
-------- заготовок 45
— подготовки данных на перфолен-
те 188
— ЧПУ двухпроцессорное 15
----однопроцессорное 15
— фотосчитывающее 14
Формат кадра управляющей про-
граммы 140
Функция вспомогательная 141, 143,
144
— инструмента 139, 150, 151
— подачи 139, 149
— подготовительная 141, 144
— шпинделя 139, 149
Характеристики микроЭВМ 12—16
— станков с ЧПУ 28
----------динамические 30
Циклы обработки элементов детали
единичные 73, 102
----------постоянные 73, 98
----------типовые 73, 78, 81, 82, 97
Шаг аппроксимации 119
Щуп измерительный 119
Эквидистанта 112, 114, 159, 162, 163
Элементы траектории инструмента
112, 121—130
Язык управления заданиями 210
— входной САП 210
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ................................... 3
Глава 1. Системы числового программного управления металлорежущи-
ми станками
1.1. Основные функции систем ЧПУ.................................... 5
1.2. Классификация систем ЧПУ....................................... 8
1.3. Особенности устройств ЧПУ на базе микроЭВМ.....................12
1.4. Технические характеристики УЧПУ................................16
Длава 2. Технологические возможности и конструктивные особенности
станков с ЧПУ
2.1. Основные параметры и характеристики станков с ЧПУ .... 28
2.2. Токарные станки с ЧПУ...........................................31
2.3. Многооперационные станки с ЧПУ..................................44
z Глава 3. Типовые схемы обработки на станках с ЧПУ
3.1. Особенности технологического проектирования для станков с ЧПУ 67
3.2. Технологичность деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ . . 69
3.3. Построение маршрута обработки деталей на станках с ЧПУ . . 72
3.4. Единичные циклы обработки элементов деталей...................73
3.5. Обработка контуров и поверхностей фрезерованием.................74
3.6. Обработка тел вращения..........................................86
3.7. Обработка отверстий.............................................93
3.8. Последовательность выполнения переходов при обработке корпусных
деталей на станках с ЧПУ типа «обрабатывающий центр» . . . 102
3.9. Выбор технологической оснастки для станков с ЧПУ . . . . 103
Г л а в а 4. Расчет управляющих программ
4.1. Системы координат станка, детали, инструмента................106
4.2. Связь систем координат.......................................111
4.3. Программирование контурной обработки.........................112
4.3.1. Траектория инструмента. Эквидистанта.......................112
4.3.2. Интерполяция...............................................114
4.3.3. Аппроксимация элементов траектории.........................119
4.4. Расчет опорных точек контура детали..........................121
4.5. Программирование позиционной обработки.......................130
4.6. Скорости движения рабочих органов станка.....................130
Глава 5. Кодирование и запись управляющих программ
5.1. Этапы подготовки и структура управляющих программ . . . 135
5.2. Состав кадра.................................................140
5.3. Подготовительные и вспомогательные функции...................141
5.4. Кодирование размерных перемещений............................144
5.5. Программирование скоростей подач и главного движения . 149
5.6. Программирование смены инструмента...........................150
270
5.7. Программирование сдвига нулевой точки.......................152
5.8. Программирование резьбонарезания............................153
5.9. Кодирование подпрограмм.....................................154
5.10. Программирование выдержки времени..........................156
Глава 6. Коррекция инструмента
6.1. Коррекция длины и положения инструмента.....................157
6.2. Коррекция радиуса инструмента...............................160
Глава 7. Размерная настройка станков с ЧПУ
7.1. Размерные связи, возникающие при обработке деталей . . . . 164
7.2. Настройка станков по координатам............................165
7.3. Системы размерной настройки.................................168
7.4. Приборы для настройки инструмента вне станка................173
7.5. Контроль обрабатываемых деталей и режущего инструмента непо-
средственно на станке............................................179
Г л а в а 8. Ввод и редактирование управляющих программ
8.1. Программоносители управляющей информации....................184
8.2. Ввод управляющих программ на перфоленте.....................184
8.2.1. Структура программоносителя...............................184
8.2.2. Устройства подготовки данных на перфоленте................188
8.3. Запись, контроль и редактирование управляющих программ . . 189
8.4. Ввод и редактирование управляющих программ с пульта оператора 191
8.4.1. Символы на пультах управления.............................191
8.4.2. Порядок ввода и редактирования УП.........................195
8.4.3. Диалоговые методы программирования на УЧПУ .... 202
Глава 9. Системы автоматизированного программирования
9.1. Классификация ..............................................204
9.2. Структура и состав САП......................................208
9.3. Структурная организация постпроцессоров.....................212
9.4. Промежуточный язык «процессор — постпроцессор»..............216
9.5. Организация массивов данных CLDATA на внешних носителях 221
9.6. Показатели оценки уровня САП................................222
9.7. Основные характеристики современных САП.....................222
9.8. Задание исходной информации.................................227
Глава 10. Технологическая документация, используемая при разработке
и внедрении управляющих программ
10.1. Виды и комплектность документов............................236
10.2. Правила оформления документов..............................237
Глава 11. Режимы резания и нормирование работ на станках с ЧПУ . 271
.^11.1. Общие положения . ...................................244
у 11.2. Токарная обработка .........................................245
11.3. Сверление, зенкерование, развертывание.....................249
11.4. Нарезание резьбы...........................................255
11.5. Фрезерование...............................................255
11.6. Нормирование операций, выполняемых на станках с ЧПУ . 260
11.7. Расчет экономической эффективности внедрения станков с ЧПУ 262
Литература..........................................................264
Предметныйуказатель.................................................267
Справочное издание
Каштальян Иван Алексеевич,
Клевзович Виктор Иванович
ОБРАБОТКА НА СТАНКАХ С ЧИСЛОВЫМ
ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Справочное пособие
Заведующий редакцией В. Г. Самарина
Редактор Э. Н. Капрова
Младший редактор Я. В. Валшиева
Художник переплета В. А. Фандулев
Художественный редактор Я. А. Демковский
Технический редактор Г. М. Романчук
Корректоры В. В. Неверно, В, П. Шкредова
ИБ № 2693
Сдано в набор 24.05.88. Подписано в печать 16.12.88. АТ 12726. Формат
60х90/1в. Бумага кн. жури. Гарнитура литературная. Высокая печать.
Усл. печ. л. 17. Усл. кр.-отт. 17. Уч.-изд. л. 17,13. Тираж 13 000 экз.
Заказ 1470. Цена 1 р. 30 к.
Издательство «Вышэйшая школа» Государственного комитета БССР по
делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 220048, Минск,
проспект Машерова, 11.
Минский ордена Трудового Красного Знамени полиграфкомбинат
МП ПО им. Я. Коласа. 220005, Минск, ул. Красная, 23.