Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ современного состояния процесса обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением 9
1.1 Основные этапы процесса обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением 9
1.2 Особенности технологического этапа программирования для повышения эффективности процесса обработки деталей и заготовок на станках с ЧПУ 16
1.3 Расчеты и анализ этапа программирования для определения погрешностей процесса обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением 26
1.4 Выбор параметров режима процесса резания при токарной обработке с учетом особенностей параметров обрабатываемой детали 32
Глава 2. Исследование путей повышения эффективности процесса обработки на станке с числовым программным управлением 39
2.1 Особенности процесса обработки деталей и заготовок на станках с ЧПУ 39
2.3 Повышение качества процесса обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением 54
2.3.1 Учет факторов, влияющих на точность обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением 58
2.3.2. Учет факторов, влияющие на точность системы управления процессом обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением62
2.4 Разработка методов исследования и контроля точности обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением 77
2.5 Разработка методов обеспечения точности обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением 99
Глава 3. Повышение эффективности обработки деталей на программируемых станках с числовым программным управлением 111
3.1 Критерии повышения эффективности обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением 111
3.2 Критерии повышения производительности обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением 117
3.3 Основные направления повышения эффективности процесса обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением 127
Глава 4. Разработка методик и алгоритмов повышения эффективности процесса обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением 142
4.1 Подготовка управляющих программ для станков с ЧПУ токарной группы 142
4.2 Особенности расчета траектории и коррекции инструмента при
программировании 147
4.3 Особенности программирования управляющих программ для токарных станков с ЧПУ Haas. 160
4.3.1. Исследование коррекций при токарной обработке деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением 160
4.3.2. Использование дополнительных параметров при токарной обработке для повышения точности процесса обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением 179
4.4 Обработка деталей с использованием базы данных разрабатываемых типовых подпрограмм и их вложением в код основной управляющей программы 187
4.5 Повышение эффективности использования станков с числовым программным управлением при обработке корпусных деталей 201
Заключение 209
Список литературы: 212
- Особенности технологического этапа программирования для повышения эффективности процесса обработки деталей и заготовок на станках с ЧПУ
- Учет факторов, влияющие на точность системы управления процессом обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением
- Критерии повышения производительности обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением
- Особенности программирования управляющих программ для токарных станков с ЧПУ Haas
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время в промышленном производстве широко применяют станки с числовым программным управлением (ЧПУ), в условиях мелкосерийного производства изготавливается 70—75% всей номенклатуры деталей общемашиностроительного применения.
Изыскания и трудоемкий практический опыт влиятельных ученых, в том числе Елиферова В.Г., Горюшкина В.И., Звягинцева Ю.Е., Калянова Г.Н., Пшенникова В.В. свидетельствуют об изменении характеристик процесса резания именно во время механической обработки. Первопричинами нестабильности процесса резания являются нарастающий во времени износ резца, перемена реальных геометрических параметр ов инструмента, диаметра обработки, жесткости системы резания вдоль обрабатываемой плоскости. Таким образом, применение постоянных режимных условий не могут являться оптимальными на протяжении всего процесса обработки анализируемой плоскости при нестабильных процессах резания.
Недостаток существующих методов создает трудности в решении практической
задачи по оптимизации процесса обработки деталей. Все это обуславливает актуальность
проведения исследования проблемы повышения эффективности мелкосерийного
производства в условиях применения станков с ЧПУ.
Решение данной задачи возможно на основе разработки методов и алгоритмов оптимизации процесса обработки деталей и заготовок на станках с ЧПУ, и является важным научно-прикладным исследованием.
Целью диссертационной работы является разработка методов и алгоритмов оптимизации и повышения эффективности процесса обработки деталей и заготовок на станках с ЧПУ.
Поставленная цель потребовала решения следующих задач:
-
Анализ состояния процесса программируемой обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением;
-
Исследование путей повышения эффективности процесса обработки деталей и заготовок на станке с числовым программным управлением;
-
Оптимизация процесса программируемой обработки деталей и заготовок и повышение эффективности обработки деталей на программируемых станках с ЧПУ;
-
Разработка методов и алгоритмов повышения эффективности процесса обработки на станках с числовым программным управлением.
Объект исследования - системы управления обработки информации при программировании процессов обработки деталей на станках с ЧПУ.
Предметом исследования являются модели, методы и алгоритмы, позволяющие повысить эффективность процесса обработки деталей и заготовок на станках с ЧПУ
Методы исследования. Для решения поставленных задач достижения цели исследования использованы: методы системного анализа, методы математического анализа, методы математического моделирования, методы линейного программирования, симплекс-метод.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
-
Разработана математическая модель процесса программируемой обработки деталей на станке с числовым программным управлением, обеспечивающая достижение требуемой точности технологического процесса обработки деталей и заготовок на станке с ЧПУ;
-
Разработаны методы и алгоритмы, позволяющие обеспечить оптимальное управление параметрами для повышения эффективности процесса обработки деталей и заготовок на станках с ЧПУ;
-
Разработаны новые методы контроля и обеспечения точности обработки деталей на станках с ЧПУ, основанные на математических свойствах рассеяния размеров деталей;
-
Предложен подход к определению уровней анализа системы при программировании процесса обработки для станков с ЧПУ, позволяющий оптимизировать эффективность обработки деталей и заготовок на станках с ЧПУ.
Практическая значимость работы состоит в следующем:
-
Реализация разработанных алгоритмов позволяет существенно сократить время простоя станка, обеспечить стабильность качества используемого инструмента, повысить надежность производственной системы за счёт увеличения рационального времени безостановочной и безотказной работы с ЧПУ;
-
Оптимизированы основные этапы программирования процесса обработки деталей и заготовок на станках с ЧПУ с учетом коррекции, возникающей в условиях мелкосерийного производства;
-
Разработанные методы оптимизации программного кода управляющей программы процесса обработки на станках с ЧПУ путем ввода дополнительных параметров обработки, позволяют значительно повысить эффективность работы станка;
-
Результаты диссертации получили внедрение в промышленное производство. Разработанные методы, алгоритмы и комплекс типовых программ приняты к использованию на предприятии ОАО «НПО «Бином» (г. Владикавказ) с экономическим эффектом 683тыс.рублей. Отдельные материалы и результаты работы используются в учебном процессе СКГМИ (ГТУ).
Реализация результатов работы. Анализ эмпирических данных, полученных по результатам внедрения разработанных методов и средств оптимизации процесса программируемой обработки деталей на станке с ЧПУ, свидетельствует о корректности предложенных подходов к описанию и исследованию системы управления станком и обработки информации линейными моделями, а также об эффективности применения разработанных схем работы на производстве для дальнейшей оптимизации процесса обработки деталей на станках с ЧПУ.
Обоснованность и достоверность научных положений обеспечивается
полученными в ходе вычислений и многочисленных экспериментальных исследований результатами, соответствием полученных результатов, как в ходе теоретических, так и в ходе экспериментальных исследований, а также положительными данными практических результатов внедрения научных исследований в реальное промышленное производство.
На защиту выносятся:
-
Математическая модель процесса обработки деталей на станке с числовым программным управлением, обеспечивающая достижение требуемой точности технологического процесса обработки деталей и заготовок на станке с ЧПУ;
-
Методы и алгоритмы, позволяющие обеспечить оптимальное управление параметрами, выбор наиболее оптимальных параметров управления системы процессов обработки (резания), который обеспечивает повышение эффективности процесса обработки деталей и заготовок на станках с ЧПУ;
-
Методы контроля и обеспечения точности программируемой обработки деталей на станках с ЧПУ, основанные на математических свойствах рассеяния размеров деталей;
-
Основные уровни анализа системы при программировании процесса обработки деталей и заготовок на станках с ЧПУ с учетом коррекции, возникающей в условиях мелкосерийного производства;
-
Методы и алгоритмы оптимизации программного кода управляющей программы процесса обработки на станках с ЧПУ путем ввода дополнительных
параметров обработки, позволяющих значительно повысить эффективность работы станка.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на III М еждународной заочной научно-практической конференции «Наука вчера, сегодня, завтра» (21.08.2013), г. Новосибирск, II Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы современной науки в 21 веке» (30.08.2013), г. Махачкала, X М еждународной научно-практической конференции «Техника и технология: новые перспективы развития» (28.08.2013), Естественные и технические науки, г. Москва.
Публикации. Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 13 печатных трудах, из них 3 в изданиях, которые входят в перечень рекомендованных ВАК РФ.
Личный вклад. Все результаты, составляющие основное содержание
диссертационной работы получены автором самостоятельно.
Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 221 страниц машинописного текста, 57 рисунков, 13 таблиц, 12 приложений. Список литературы состоит из 98 наименований.
Особенности технологического этапа программирования для повышения эффективности процесса обработки деталей и заготовок на станках с ЧПУ
Технологический процесс обработки деталей состоит из отдельных операций. Операция – это часть технологического процесса, выполнимая на одном станке одним рабочим по обработке одной детали. Технологический процесс обработки на станках с ЧПУ имеет две особенности: ограниченное число операций в маршрутной технологии вследствие концентрации обработки, детальную разработку операционной технологии (рис.1.1). с ЧПУ Анализируя исходный технологический процесс[33] необходимо его перестроить таким образом, чтобы максимальное число операций объединить в одну. Важной особенностью разработки технологического процесса для станков с ЧПУ является высокая степень ее детализации. Успех обработки во многом зависит от того, насколько правильно и рационально будет При обработке на станках с ЧПУ точность первых изделий партии получают, используя метод пробных проходов. Этот метод реализуется в процессе настройки станка на размер, когда согласовывают установку настроенного режущего инструмента, рабочих элементов станка и базирующих элементов приспособлений. В результате настройки инструмент должен занять положение, при котором с учетом явлений, происходящих в процессе обработки, обеспечивается получение требуемого размера в пределах допуска на изготовление. Чтобы настроить станок, первые детали партии обрабатывают обычно несколько раз: сначала, отодвинув инструмент от заготовки с помощью корректоров, затем деталь измеряют и по результатам измерения перемещают инструмент так, чтобы при повторной обработке этой же поверхности получить размер в пределах допуска[12]. Следующую заготовку (иногда несколько) обрабатывают в автоматическом цикле, измеряют и дополнительно корректируют положение инструмента. Все последующие заготовки партии обрабатывают в автоматическом цикле, периодически измеряя деталь и корректируя положение, чаще всего чистового, инструмента. Анализируя исходный технологический процесс, нужно так его перестроить, чтобы максимальное число операций объединить в одну и выполнять ее на станке с ЧПУ, при этом на одном станке производить сверление, зенкерование, развертывание, нарезание резьбы, а если позволяют технологические возможности станка, то и растачивание, фрезерование корпусных деталей с разных сторон и др. Для разработки траектории инструмента определяют: поверхности детали, которые должны быть обработаны на станке, величину припусков по каждому из переходов, режущий инструмент, режимы резания, число проходов по каждой из поверхностей, исходное положение инструмента, траекторию движения инструмента. Важной особенностью разработки технологического процесса для станков с ЧПУ является высокая степень ее детализации. При обработке на универсальных станках излишняя детализация не нужна. Рабочий, обслуживающий эти станки, имеет высокую квалификацию, он самостоятельно принимает решение о необходимом числе переходов и проходов, их последовательности, выбирает требуемый инструмент, назначает режимы обработки, корректирует ход обработки в зависимости от реальных условий производства. Погрешности зависят от большого числа различных факторов. Для всех типов металлорежущих станков эти погрешности определяются неточностью станка; погрешностями установки и закрепления заготовок; ошибками настройки инструмента и станка на размер; погрешностями, возникающими в результате погрешностей формы и размера инструмента, а также его изна шивания; погрешностями теплового деформирования заготовки, инструмента, станка; деформациями, возникающими под влиянием внутренних напряжений в материале заготовки, ошибками наладчика, оператора и погрешностями средств измерения. Для станков с ЧПУ погрешности дополнительно зависят от ошибок интерполятора (блока УЧПУ, обеспечивающего функциональную зависимость между перемещениями по координатным осям) и режима[6] интерполяции; геометрических ошибок управляющей программы, из которых наиболее существенной является погрешность аппроксимации (метода приближенного построения траекторий движения). Последняя ошибка относится к систематическим погрешностям[17]. Все эти погрешности можно разделить на две группы: возникающие от непостоянства сил резания, действующих на технологическую систему, и от непостоянства взаимного положения заготовки и инструмента без нагружения технологической системы силами резания.
Для операций, выполняемых на станках с ЧПУ, требуется обязательная разработка операционных расчетно-технологических карт (РТК) и карт эскизов и схем. На стадии разработки технологического процесса необходимо выбрать число переходов и проходов, установить их последовательность и определить траекторию движения инструмента в процессе обработки. Без этого невозможно рассчитать координаты опорных точек. Цель РТК — точная размерная увязка траектории инструмента с системой координат станка, исходной точкой положения инструмента и положением заготовки. Успех обработки во многом зависит от того, насколько правильно и рационально будет составлена траектория движения инструмента.
Для разработки траектории инструмента определяют:
1) поверхности детали, которые должны быть обработаны на станке;
2) величину припусков по каждому из переходов (заготовка уже выбрана);
3) режущий инструмент;
4) режимы резания;
5) число проходов по каждой из поверхностей;
6) исходное положение инструмента;
7) траекторию движения инструмента. Выбор координатных осей. Траектория инструмента должна быть увязана с системой координат станка. Для станков с ЧПУ принята правосторонняя прямоугольная система координат (рис.1.2, а). В этой системе рассматривают перемещение инструмента относительно детали[14,51]. Если перемещение осуществляется деталью относительно неподвижного инструмента, то знак соответствующей величины нужно поменять на противоположный либо изменить положительное направление осей координат. Можно систему координат представить так, как показано на рис.1.2, б, то есть поменять направление двух осей на противоположное и обозначить их X , Y . В этом случае можно условно считать, что все перемещения совершаются инструментом при неподвижной заготовке.
Учет факторов, влияющие на точность системы управления процессом обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением
Ошибки интерполятора и режима интерполяции. Интерполятор вносит определенные погрешности в обработку. Для интерполяторов характерны некоторые отклонения отрабатываемой траектории от заданной. Отклонение (геометрическая погрешность) зависит от угла наклона траектории к координатным осям, и не превышает цены импульса (дискреты) А на участке любой протяженности в одну из сторон от заданной траектории или ±0,707 на ограниченном участке в обе стороны от заданной траектории [19]. Станкам первого поколения с дискретой до 0,1 мм и более были присущи значительные погрешности обработки, связанные с работой интерполятора. Геометрическая погрешность интерполяции современных станков с ценой един импульсов 0,001—0,002 мм является величиной малой, не оказывающей существенного влияния на точность обработки, но проявляющейся в виде отклонений микрогеометрии, т. е. шероховатости обработанной поверхности.
Весьма существенны погрешности, не зависящие от интерполятора, но проявляющиеся в режиме интерполяции. Их причиной являются циклические ошибки в передаче движения приводами подач. Эти ошибки возникают от осевых биений и внутришаговых ошибок ходовых винтов, накопленных ошибок в зубчатых колесах редукторов и передачах к датчикам обратной связи, несоосности валов в кинематической цепи двигатель привода подач — редуктор — ходовой винт — датчик. При работе только по одной координате такие ошибки проявляются в виде некоторой неравномерности движения рабочих органов и не отражаются на результатах обработки, так как незначительные изменения подачи (в пределах малых долей от номинального значения) практически не приводят к микро- и макропогрешностям обработанной поверхности. Совсем иная картина получается при одновременном перемещении рабочих органов в режиме интерполяции по нескольким осям. В этом случае неравномерность движения даже по одной из координат приводит к погрешности обработки траектории и волнистости обработанной поверхности. Допустим, в двухкоординатной системе XZ (рис. 2.6) неравномерность на каждый оборот ходового винта проявляется при движении по координате Z, а движение по координате X осуществляется равномерно. Обозначим через Рzи Рх шаги ходовых винтов соответственно по осям Z и X.
Сначала представим, что выполняется линейная интерполяция, например протачивание конической поверхности на токарном станке под углом 1 к продольной оси Z. В связи с цикличностью ошибки по оси Z через полоборота ходового винта каретка пройдет путь, больший, чем половина шага, на некоторую величину Рz, и рабочий орган вместо точкиА окажется в точке А1. На обработанной поверхности возникает волнистость с высотой
. Отсюда ясно, как, оценивая шаг и высоту волны на обработанной поверхности, выявить элемент или группу элементов, порождающих циклическую погрешность перемещения. Надо обработать две поверхности под углами 1 и 2. Если при малом угле наклона траектории к одной из осей (угол 1) высота 1 и шаг 1 волны меньше, чем 2 и 2 при большом угле 2, то основное воздействие на погрешность оказывают элементы привода, расположенные и работающие по той же оси. Если элемент, порождающий ошибку, связан с ходовым винтом зубчатыми передачами с коэффициентом редукции i, то проекция волны на ось будет иметь шаг, равный .
Погрешности аппроксимации и установки заготовки.При использовании УЧПУ с линейными интерполяторами для обработки деталей по круговому контуру, при расчете координат опорных точек в процессе подготовки управляющей программы применяют аппроксимацию окружностей, что связано с погрешностью. Путь повышения точности в указанном случае лежит в уменьшении шага аппроксимации (угла ), поскольку уменьшение дуги в два раза уменьшает погрешность аппроксимации в четыре раза. Погрешность установки 8у определяется суммой погрешностей базирования 8б и закрепления 63. Погрешности являются векторами, и указанное суммирование выполняют геометрически. Погрешность базирования возникает вследствие несовмещения установочной базы с измерительной.
Корпусную деталь, у которой измерительными базами являются поверхности K и L, согласно традиционным представлениям о достижении максимальной точности надо базировать по тем же поверхностям (рис. 2.7), при этом происходит совмещение технологических и измерительных баз, от которых проставлены размеры a, b, с, d. Однако для станков с ЧПУ имеется возможность достижения более высоких точностей, когда за один установ обрабатывают измерительные базы и все остальные поверхности, размеры которых отсчитаны от этих баз (рис. 2.7). При базировании детали по этой схеме сначала обрабатывают поверхностиК и L, а потом все остальные (на рис. 2.7— два отверстия). Возможен и обратный вариант[29], когда последними обрабатываются поверхностиК и L. При этом в качестве технологических баз выбирают менее ответственные поверхности, зачастую необработанные, что особенно характерно для обработки на многоцелевых станках.
Рисунок2.7 - Погрешности базирования и закрепления корпусной детали: а — базирование при совмещении технологических и измерительных баз; б — базирование при обработке за один установ; в — возникновение погрешности закрепления При закреплении заготовки 1 (рис. 2.7) возможны ее смещения под действием зажимных сил Qt и Q2, т. е. может появиться погрешность: закрепления 83. Смещение заготовки из положения, определяемого установочными элементами приспособления, происходит вследствие деформаций отдельных звеньев цепи: заготовки 1-83, установочных элементов 2-Sy, корпуса приспособления 3-5П. Особенно велики деформации в местах контакта базовых поверхностей заготовки с установочными элементами приспособлений.
Если бы деформация поверхностей слоев всех заготовок партии была одинаковой, то ее можно было бы учесть при наладке станка и компенсировать с помощью коррекции инструмента или другими доступными наладчику методами. Однако в связи с неоднородностью качества поверхностей и нестабильностью удельных нагрузок будет возникать различная по величине для всех заготовок партии осадка. Погрешность закрепления равна разности между предельными (наибольшим и наименьшим) смещениями измерительной базы и партии обработанных деталей.
Критерии повышения производительности обработки деталей и заготовок на станках с числовым программным управлением
Повышение производительности труда станочника при обработке деталей на станке с ЧПУ новой конструкции по сравнению с базисным оценим коэффициентом относительного повышения производительности труда станочника: Кт = Кспс77вх где Кс — коэффициент относительного повышения производительности нового станка с ЧПУ по сравнению с базисным; пс— количество станков с ЧПУ, обслуживаемых одним оператором-станочником при полном использовании оперативного фонда времени;77вс— коэффициент относительного использования оперативного времени станка; где Гоп1 и Гоп2— соответственно оперативное время работы станков по новому (с ЧПУ) и базисному вариантам.
В исключительных случаях, когда не полностью используется фонд времени станков с ЧПУ, обслуживаемых одним оператором - станочником, формула коэффициента относительно использования оперативного времени станков будет иметь вид где Гоп2;— годовое оперативное время і-го нового станка с ЧПУ при многостаночном обслуживании.
Коэффициент относительного повышения производительности труда оператора-многостаночника
К Т = пТоп1 Одним из существенных направлений повышения эффективности обработки на станках с ЧПУ является повышение коэффициента использования оперативного времени 77вспутем увеличения годового фонда оперативного времени нового станка с ЧПУ в результате сокращения потерь времени. Годовой фонд оперативного времени одного станка при двухсменной работе где Гном — номинальный годовой фонд времени станка при двухсменном режиме равен 4140ч;Гнл — время наладки станка за год; Т р.о.п — сумма годового времени простоя станка в ремонте (Грем), при обслуживании рабочего места и перерывах в работе на отдых и личные надобности (Гоб) и по организационно-техническим причинам (Готп):
Согласно методике, приведенной в работе [26], эти три составляющие могут быть приняты в процентах от Гном. Так, для станков с ЧПУ с группой ремонтной сложности свыше 30 единиц Грем = 0,06 Гном, а для остальных станков с ремонтной сложностью менее 30 единиц 7рем = 0,03 Гном. По нормативам Гоб = 0,07 Гном и Готп = 0,10 Гном. Отсюда для новых станков с ЧПУ 7р.оп = 0,23 Гном= 954ч и для базисных станков с ремонтной сложностью менее 30 единиц 7ро п = 0,20 Гном= 828ч. После подстановки числовых значений годовой фонд оперативного времени нового станка с ЧПУ при двухсменной работе Гоп = 3200 - Гнл Согласно работе [42] время наладки станка за год определяют по формуле: Гнл = tот + ан + tнлaSn где tот — среднее время отладки программы по новой детали; ан — количество наименований новых деталей, осваиваемых в течение года;ґнл— среднее время наладки на освоенную деталь; а — количество наименований деталей, обрабатываемых на станке в течение года; Sn — среднее число запусков партий в год по одному наименованию. Среднее время отладки программы по новой детали и время наладки станка принимают по нормативам. В частности, для одношпиндельного сверлильного станка с ЧПУ среднее время отладки программы tот = 54 мин, а наладки станка tнл = 29 мин. По данным заводской практики (предприятие ОАО НПО «Бином») среднее время наладки токарного станка с ЧПУ составляет 45—60 мин. 119 Среднее время наладки токарного станка с ЧПУ модели HaasAutomationEuropeSL20 с учетом внедрения в программный код управляющей программы дополнительных параметров обработки составляет 15—20 мин. Время отладки новых программ обработки деталей на станках с ЧПУ зависит от сложности программ, трудоемкости обработки, организации и технического уровня подготовки и внедрения программ. Для токарных и фрезерных станков время отладки достигает 4—8 ч и более.
Сокращения затрат времени на наладки достигают оптимизацией количества наладок (партий запуска деталей) в течение года. По описанной выше методике в условиях мелкосерийного (выпуск 11— 150 деталей в год) и серийного (151—600 деталей в год) производства разрешается количество партий запуска 4; 6; 12 и 24 в год, а в условиях среднесерийного (600—1200 деталей в год) — 12 партий в год. Размер партии запуска зависит от годовой программы (условий производства), штучного времени обработки детали и допускаемого количества переналадок, отнесенных к одной смене. Размер партии запуска влияет на экономическую эффективность обработки на станках с ЧПУ и производительность. При уменьшении размера партии запуска увеличиваются затраты времени на переналадки, снижается производительность труда; при увеличении партии запуска удлиняется производственный цикл, увеличивается незавершенное производство и связанные с этим расходы. Оптимальным считается восемь—десять запусков в году при величине партии 30—80 деталей.
Наблюдения за работой станков с ЧПУ, например участка из трех фрезерных станков, показали, что оперативное время ко времени наблюдения составляет 60%, итоговое время, связанное с выполнением производственных заданий, ко всему времени наблюдения составляет 77%, а простои станков и систем составляют 23%. Близкие к перечисленным выше показателям использования станков с ЧПУ по времени были получены лично автором. Для учета простоев станков 120 с ЧПУ разработаны методика и формы наблюдения за их работой. На каждый станок заведена карта учета, в которой указывались; модель и номер станка, цех, участок, дата наблюдения, смена, фамилия рабочего, номера обра батываемых деталей, номера программ, заданное и фактически изготовленное количество деталей, начало, конец, продолжительность и причина простоя и его шифр; фамилия мастера и специалиста, проводившего наладку или ремонт. По карте учета ежедневно заполнялась таблица, по которой составляли ведомость учета работы и простоев станков с ЧПУ. Для учета простоев составлена и закодирована классификация простоев: организационных и технических[26,43,82]. Организационные простои были подразделены по причинам простоя на следующие восемь групп: отсутствие заготовок, отсутствие рабочего, досрочный уход рабочего, отсутствие наладчика, отсутствие оснастки, отсутствие инструмента, уборка станка. Технические простои были подразделены на несколько групп: неисправность устройства ЧПУ; неисправность станка и его электрооборудования; поломка и износ инструмента; наладка и контроль детали. Каждая из перечисленных групп технических простоев была подразделена на подгруппы по причинам простоев. Перечислим их классификационные признаки. Неисправность устройства ЧПУ классифицирована по причинам: перегрев устройства, обрыв проводов, неисправности панелей устройства, срабатывание защиты. Неисправность станка и его электрооборудования классифицирована по причинам неисправности: шагового двигателя, электродвигателя станка, привода, электромеханического преобразователя, электрооборудования станка, конечных выключателей, гидродвигателя, гидросистемы, системы охлаждения, подшипников шпинделя, поломка и износ деталей станка, зазор в передачах, неисправность и поломки приспособления, техническое обслуживание станка, ремонт станка. 121 В технические простои по наладке станка и контролю детали включены: наладка на новую деталь, переналадка на другую программу, подналадка, проверка программы и ее отладка, контроль детали и внедрение новой программы. Наблюдения показали, что простои станков и систем составляют от 26 до 35%. Основными причинами технических простоев являются: наладка станка (53,01% времени технических простоев), неисправность станка и его электрооборудования (23,47%), неисправность устройства ЧПУ (14,38%). Среднее время восстановления находится в пределах 1,34 ч. Для сокращения потерь станки с ЧПУ оснащенные приборами, учитывающими время их работы, находятся в постоянном пооперационном автоматическом контроле. Это позволяет установить коэффициент эффективности загрузки станков, причины простоев и определить мероприятия по их устранению. На заводах с высоким организационно-техническим уровнем станки с ЧПУ оснащаются датчиками, которые не только фиксируют время работы и простоев станка, выполнение задания, но и передают об этом информацию соответствующим рангам иерархической структуры управления. Все эти мероприятия обеспечивают повышение коэффициента использования времени станка.
Особенности программирования управляющих программ для токарных станков с ЧПУ Haas
Программирование для токарных станков, оснащенных УЧПУ класса CNC, имеет определенные особенности. При разработке УП для таких станков возможно широкое использование подпрограмм различного вида, упрощенных схем задания интерполяции и др.
Подпрограммы, используемые в программировании, могут быть стандартами (вложенными в память ЭВМ УЧПУ) или составляемыми в процессе программирования (формируемыми) при разработке каждой конкретной УП. Формируемые подпрограммы используют для задания многократно повторяющихся в определенной последовательности движений и функциональных процессов по ходу разработки основной УП. Формируемые подпрограммы можно вводить со съемного программоносителя одновременно с основной программой или в память УЧПУ путем ручного ввода (рис. 4.5).
Нумерованные программы можно скопировать из блока ЧПУ на персональный компьютер (ПК) и обратно. Оптимальным вариантом является сохранение программ в файле с расширением ".txt". Такие программы будут распознаваться любым компьютером как простые текстовые файлы. Для переноса программ можно использовать разные способы, например, интерфейс USB, RS-232 и дискету. Аналогичным образом можно переносить между блоком ЧПУ и ПК настройки, компенсации и макропеременные.В случае получения блоком ЧПУ поврежденных данных они преобразуются в комментарии, сохраняются в программе и выдается сообщение об ошибке. Несмотря на наличие ошибок, данные будут загружены в блок управления.
Устройство хранения данных USB подключается к порту, и каталог с его содержанием выдается в меню «Program» (программа) системы управления. Система управления Haas включает диспетчера устройств, который показывает устройства хранения данных, подключенных к станку. Выбранная программа в памяти показана с " ". Выбранный файл будет также показан в поле "Source" (источник)
Программировать следует в приращениях. При кодировании основной УП разработанные подпрограммы (рис. 4.6) и должны быть или введены под соответствующими номерами в память УЧПУ с его пульта, или записаны на съемный носитель вместе с основной УП.
С учетом использования подпрограмм основная УП для обработки детали, показанной на рис. 37, будет иметь в своем коже следующие строки:
В кадре N1 заданы общие условия обработки: G90 — размеры в абсолютных значениях; G94 — подача в мм/мин; частота вращения шпинделя 450 об/мин; резец с кодовым номером Т15 и с корректором 02.
Кадром N2 инструмент выводится в Tkl.
Кадр N3 вызывает подпрограмму L123 и указывает, что она имеет один прогон.
Кадром N4 инструмент позиционируется из Тк5 в Тк7, а в Тк5 он приходит после отработки подпрограммы L123. Здесь обязательно указание ежима G90, так как подпрограммы почти всегда предполагают работу в приращениях.
Кадр N5 опять вызывает подпрограмму L123. После отработки кадра N5 инструмент приходит в Tkl 1.
Кадром N6 смещают начало координат по оси X на 10 мм. Это позволяет при обработке канавки с диаметром 50 мм использовать подпрограмму L124.
Кадром N7 инструмент позиционируется в Tk13, которая (с учетом смещения начала координат по оси X), будет расположена фактически на диаметре 82 мм.
Рисунок 4.7 - Построение траектории инструмента при обработке канавок с использованием подпрограмм
Кадром N8 вызывается подпрограмма L124 с двойным прогоном. При отработке кадра инструмент последовательно из Tk 13 проходит точки 14, 15, 14, 16, 17, 16.
Задание ограничений. При программировании токарной обработки в ряде случаев ограничивают рабочую зону (рис. 4.7). Это делается для защиты станка от повреждений при ошибках программиста или оператора. Введенные в УП ограничения действуют как программные концевые выключатели (рис. 4.8). Кадры с указанием ограничений обычно приводятся в начале УП. Ограничения задают с помощью подготовительных функций [8,78,79]G25 (минимальное ограничение рабочей зоны) и G26 (максимальное ограничение рабочей зоны) (рис.4.9).
