Станки с ЧПУ, как новый вид рабочих машин. Система координат станков с ЧПУ

Лекция 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1  Станки с ЧПУ, как новый вид рабочих машин

Впервые станок с ЧПУ был представлен на Всемирной выставке в Брюсселе в 1959 году. Это был станок созданный в ЭНИМСе (г. Москва) на базе универсального вертикально-фрезерного станка Горьковского завода фрезерных станков.

Несмотря на примитивность его конструкции с позиции современного представления о подобных станках, ему был присужден «ГРАН-ПРИ» этой выставки.

С этого времени начинается широкое применение числового программного управления для различных рабочих машин (станки, прессы, литейные машины, контролирующие машины и т.д.).

В чем причина столь широкого применения ЧПУ?

Дело в том, что с возникновением автоматизированных средств производства между степенью автоматизации и мобильностью средств производства появилось неразрешимое противоречие.

Чем выше степень автоматизации, тем менее мобильное производство. Так как это связано с большими капиталовложениями и пока они не окупится менять автоматизированные средства неразумно и не выгодно. Поэтому стараются все новые разработки положить под сукно. Тому много примеров в истории техники (ГАЗ).

Самым мобильным является производство оснащенное универсальным оборудованием, так как его легко перестроить на выпуск новой продукции. Но оно мало производительно, энергоемко. Требует большие производственные площади и много высококвалифицированной рабочей силы. Что тоже является не выгодным ходом развития.

Современное же состояние развития техники требует очень частой смены объектов производства и быстрого насыщения новой продукцией рынка.

Например: самолет устаревает через 3 года, модель автомобиля должна обновляться через 2-3 года и т. д.

Появление оборудования с числовым управлением  позволило создавать мобильные высокоавтоматизированные производства, так как в основе такого оборудования лежит универсальная рабочая машина , со всеми ее достоинствами , а ею управляет тоже универсальная электронно-вычислительная машина.

Если теперь к такой рабочей машине добавить универсальную транспортно – загрузочную машину (робот), то в результате мы будем иметь гибкий технологический модуль. Группа таких модулей с добавлением автоматических складов заготовок, деталей, инструмента и приспособлений и с управлением от центральной ЭВМ будет представлять автоматизированный участок, цех, завод. Так создаются производства с безлюдной технологией.

Отличие их от обычных заводов автоматов (подшипниковые и др.) состоит в том, что эти производства остаются высокомобильными, так как для смены объекта производства достаточно заменить управляющие программы, режущий инструмент и оснастку.

И так первый признак, что оборудование с ЧПУ это принципиально новый вид рабочих машин состоит в том, что оно позволило разрешить противоречие между степенью автоматизации производства и его мобильностью.

Второй признак заключается в том, что ответственность за качество продукции и производительность перекладывается с рабочего на инженера. От того насколько качественно разработаны управляющие программы, насколько оптимальны режимы обработки и грамотно составлена технология обработки будет зависеть и качество продукции и производительность труда. При этом рабочий практически не вмешивается в процесс обработки.

Третий признак – это понижение требований к уровню квалификации оператора станка с ЧПУ. А это в свою очередь ведет к снижению потребности в высококвалифицированных рабочих, подготовка которых весьма дорогостоящее удовольствие.

Четвертый признак – это стабилизация качества продукции и удешевление процесса сборки за счет исключения пригоночных работ.

 И, наконец, пятый признак – это повышение культуры производства. Управляющая машина, которая находится у станка, это такая же ЭВМ, как и те что находятся в вычислительных центрах. Поэтому в цехе должны создаваться такие же комфортные условия для надежной работы ЧПУ, как и на ВЦ.

Для нормальной работы станков требуются стабильные размеры и качество заготовок, следовательно повышаются требования к культуре заготовительного производства.

Ремонт станков с ЧПУ и их управляющих машин требует высокой квалификации ремонтной службы и появления на обычных машиностроительных предприятиях отделов электроники и т. д.

Для разработки управляющих программ требуются не просто технологи, а технологи – программисты, умеющие строить числовые модели технологического процесса с использованием математических методов и вычислительной техники.

И, наконец, технология машиностроения из науки, носившей по преимуществу качественный характер, стала превращаться в точную науку.

Программирование технологических процессов обработки деталей для станков с ЧПУ – качественно новый этап, на котором выполняется значительная часть работы, перенесенная из сферы производства в область его технологической подготовки. То есть действия квалифицированного рабочего, обрабатывающего заготовку на обычном станке, заменяется на станке с ЧПУ обработкой по управляющей программе без вмешательства человека.

2. Термины и определения

Стандартом ГОСТ20523-80 установлены основные термины и определения, которые мы здесь частично рассмотрим.

Управляющая программа (УП) – полный объем геометрической, технологической, вспомогательной и другой информации, необходимой для автоматической обработки заготовки на данной установке.

Числовое программное управление (ЧПУ) – управление обработкой заготовки на станке по УП, в которой все данные заданы в цифровой форме.

Позиционное ЧПУ – рабочие органы станка перемещаются в заданные точки по неконтролируемым траекториям. Цель ЧПУ – вывести инструмент в заданную точку с заданной точностью (сверлильные, расточные станки).

Контурное ЧПУ – рабочие органы станка перемещаются по заданной траектории и с заданной скоростью. Цель такого управления не только привести инструмент в заданную точку, но и обеспечить такую траекторию движения формообразующей точки инструмента, которая бы обеспечила заданную фору и размеры обрабатываемого при этом элемента детали.