Начинаю освоение станка с нуля. Осуществление наладки станков с системой чпу Регулировка центров токарных станков с чпу

ЧПУ - числовое программное управление, позволяющее станку выполнять обработку изделий в автоматическом режиме, заданном специальной программой, заложенной в цифровом коде. Первые токарные и фрезерные станки с числовым программным управлением появились в нашей стране еще в советскую эпоху. По качеству автоматизации, это были довольно примитивные устройства, чего не скажешь о самой конструкции технических объектов, оснащенных ЧПУ.

С развалом СССР, за время становления рыночной экономики, очень многие разработки отечественных инженеров, были незаслуженно забыты, и в их числе станкостроение с ЧПУ. В 90-х годах прекратилось развитие данной сферы, и, по мнению большинства аналитиков, не восстановлено вплоть, до нынешних времен. Это значит, что отечественное производство не выпускает конкурентоспособных станков с ЧПУ, а приобретение западного оборудования многим предприятиям не по средствам.

Между тем, общеизвестен факт, что развитие числового программного управления напрямую связано с продвижением и процветанием промышленности. Ситуация складывается таким образом, что, наследие советской эпохи износилось и устарело, а представители нового поколения не всем доступны по цене. Установка системы ЧПУ на станок - это одно из направлений модернизации оборудования, предлагаемое в Коломне нашим предприятием, ООО КБ-МПО, основанном на базе Коломенского Завода Тяжёлого Станкостроения (см. " ").

Установка системы ЧПУ на станок предполагает оснащение обычного металлорежущего станка современным числовым программным управлением. Стандартная комплектация данного вида оборудования предусматривает стойку управления и шаговые двигатели с приводами. Стойка управления представляет собой компьютерный блок с программным обеспечением CNC. По желанию клиента, станки могут оснащаться двух- или трехкоординатными системами.

Установка ЧПУ с двухкоординатной системой применяется для станков, рассчитанных на автоматическую обработку деталей вращения. Трехкоординатные системы ЧПУ позволяют получать сложные несимметричные изделия, выполняя, в том числе и фрезеровальные операции, как на цилиндрической, так и на произвольной поверхности.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Санкт-Петербургский институт машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ)

А.М.Александров

НАЛАДКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СТАНКОВ С ЧПУ

Учебное пособие

Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области автоматизации машиностроения (УМО АМ) в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям: «Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных производств», «Автоматизированные технологии и производства» и по специальностям «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и комплексы», «Автоматизация технологических процессов и производств в машиностроении

Санкт-Петербург

УДК 621.9.06 – 52

А.М.Александров Наладка и эксплуатация с ЧПУ: Учебное пособие. – СПб.: Изд-во ПИМаш, 2009. - 124 с.

В учебном пособии рассмотрены вопросы наладки и эксплуатации станков с ЧПУ, включая управление станками в различных режимах, технологическую наладку и размерную настройку, а также автоматизацию контроля процесса обработки.

Пособие предназначено для студентов технологических специальностей, а также для специалистов в области эксплуатации станков с ЧПУ.

Ил.- 69, библ.- 35 назв.

Рецензенты: д.т.н., проф. В.В.Максаров (СЗТУ) к.т.н., доц. Р.Н.Битюков (ПИМаш)

© СанктПетербургский институт машиностроения 2009

ВВЕДЕНИЕ

Наладка станков с ЧПУ является завершающим этапом технологической подготовки автоматизированного производства, который подводит итог всей предыдущей работе по проектированию технологической операции и составлению управляющих программ.

Для успешной наладки и эффективной эксплуатации станка с ЧПУ от наладчика требуется высокая квалификация в различных областях техники. Наладчик должен в совершенстве знать конструкцию своего станка и уметь им управлять во всех режимах. Он должен хорошо ориентироваться в технологической оснастке - приспособлениях, режущих и вспомогательных инструментах. При внедрении новых программ наладчик, зачастую, оказывается в роли технолога-программиста, а в процессе повседневной эксплуатации станка выполняет функции специалиста по электронике и по механике.

Без преувеличения можно сказать, что в современном производстве наладчик станков с ЧПУ является одной из центральных фигур. Это специалист широкого профиля (желательно с высшим образованием), обладающий глубокими знаниями и практическими навыками по технологии машиностроения, программированию, электронике и вычислительной технике. В профессии наладчика не обойтись без таких качеств, как творческая активность и умение самостоятельно работать с технической литературой. Этого требует оригинальный характер решаемых задач, а также постоянное совершенствование станков с ЧПУ и различных вспомогательных устройств.

Особенно важна роль наладчика при эксплуатации ГПС, где кроме наладки самих станков необходимо обеспечить четкое взаимодействие всех производственных модулей, включая транспортно-загрузочные устройства и средства автоматического контроля.

Учебное пособие не претендует на полноту описания всего комплекса задач, связанных с наладкой автоматизированного оборудования. Изложение материала ограничено наладкой станков с ЧПУ, как отдельных технологических модулей. В разделах 1 и 2 рассмотрены вопросы технологической наладки и размерной настройки. В разделе 3 отражены особенности автоматизированного контроля процесса обработки.

1. НАЛАДКА СТАНКОВ С ЧПУ

1.1. Основные этапы наладки

Стандартами ЕСТД (ГОСТ 3.1109-82 и др.) установлено два термина: наладка и подналадка.

Наладка - подготовка технологического оборудования и технологической оснастки к выполнению технологической операции.

Подналадка - дополнительная регулировка технологического оборудования и (или) технологической оснастки при выполнении технологической операции для восстановления достигнутых при наладке значений параметров.

Применительно к станкам с ЧПУ наладка включает в себя подготовку приспособления и инструментов, выход рабочих органов станка в фиксированное положение, установку смещений нуля программы и коррекций на инструмент, пробную обработку первой детали, исправление погрешностей и недочетов в управляющей программе. Подналадка заключается, главным образом, в своевременном внесении коррекций на инструмент (в связи с размерным износом или заменой затупившегося инструмента). При этом подразумевается, что станок с ЧПУ находится в исправном состоянии и не требует "электронной" наладки, которую выполняют представители соответствующих инженерных служб или сервисных организаций.

В технологической наладке станка с ЧПУ можно выделить следующие основные этапы:

- выход в фиксированное положение;

- установка приспособления и инструментов;

- размерная настройка;

- ввод управляющей программы;

- пробная обработка;

- оценка программы и ее корректировка (для новой УП).

Наиболее ответственным этапом является размерная настройка, которая заключается в согласовании систем координат станка, программы и инструмента. Методика размерной настройки требует более детального изучения и подробно рассмотрена в разделе 2.

Для приближенной оценки затрат времени на наладку станков с ЧПУ можно использовать упрощенные формулы (табл. 1.1), которые устанавливают связь подготовительно-заключительного времени ТПЗ (мин) с числом инструментов в наладке К (шт) и длительностью автоматического цикла работы tЦ (мин). При наладке робото-технологических комплексов (РТК) или гибких производственных модулей (ГПМ) рекомендуется увеличивать нормативные значения ТПЗ на 5% .

Таблица 1.1 Формулы для расчета подготовительно-заключительного времени

на наладку станков с ЧПУ

1.2. Выход в фиксированное положение

Среди базовых (характерных) точек станка с ЧПУ следует выделить фиксированное положение (ФП) и нуль станка* .

Фиксированное положение является реперной точкой измерительной системы и определяется специальными устройствами (путевые упоры, конечные выключатели, датчики положения и др.), которые жестко закреплены на направляющих станка. Как правило, датчики ФП устанавливают на пределе хода по каждой координате.

Нуль станка соответствует началу координатной системы станка. В конечном итоге все запрограммированные перемещения преобразуются к станочной системе и отрабатываются следящими приводами именно от нуля станка.

Для некоторых станков ФП и нуль станка совпадают, что является причиной смешивания этих понятий во многих руководствах. Однако, в общем случае ФП и нуль станка отличаются друг от друга и должны рассматриваться отдельно (рис. 1.1).

Рис.1.1. Примеры взаимного расположения нуля станка и ФП:

а - для токарного станка; б - для фрезерного станка

* В зависимости от конструкции станка к базовым точкам от-

носят также позицию смены инструмента, позицию смены столов-

спутников, контрольную позицию и др.

Например, для токарных станков (рис.1.1, а) нуль станка М совмещают с осью вращения шпинделя (ось Z), а ФП располагают на пределе хода по координате X. Для фрезерных станков (рис.1.1, б) может оказаться удобным принять нуль станка М в центральном положении стола, которое не совпадает с ФП по двум координатам X и Y. Связь между нулем станка

и ФП устанавливают в виде станочных параметров Х ФП , YФП , ZФП, значения которых записывают в энергозащищенную память станка. Регулировку

и закрепление датчиков ФП выполняют на заводе изготовителе. Дополнительная регулировка датчиков в процессе повседневной эксплуатации допускается лишь в случае крайней необходимости. Обычно ограничиваются изменением значений параметров Х ФП , YФП , ZФП , c помощью которых можно расположить нуль станка в любой точке рабочего пространства.

После включения станка и УЧПУ наладчик должен вывести рабочие органы в ФП по каждой координате. Это необходимо для привязки станочной системы координат к измерительной системе станка. Команду выхода в ФП задают в ручном режиме путем нажатия специальных кнопок на пульте управления. Обычно для каждой координаты предусмотрена своя кнопка выхода в ФП. В некоторых моделях УЧПУ для выхода в ФП нужно задать не только координату, но и направление движения ("+" или "-"). Применяется также и автоматический выбор последовательности и направления выхода в ФП. В этом случае на пульте предусмотрена только одна кнопка независимо от числа координат. Выход рабочих органов в ФП по каждой координате подтверждается световой индикацией или специальным сообщением на экране дисплея. В большинстве современных УЧПУ существует возможность выхода в ФП не только в ручном, но и в автоматическом режиме с помощью специальной G-команды.

Движение рабочих органов в ФП осуществляется, как правило, на быстром ходу с торможением при подходе к датчику точного останова. Кроме того, станок оснащают датчиками предупредительного и аварийного

останова. Один из вариантов конструктивной реализации этих остановов показан на рис. 1.2. На направляющих станка закреплена линейка 5 с пазами, а на подвижном органе - блок конечных выключателей 4. В пазах линейки установлены аварийные кулачки I и 7, предупредительные кулачки 2 и 6, а также кулачок точного останова 3.

Рис.1.2. Линейка с путевыми кулачками и блок конечных выключателей

Воздействие кулачка 3 на соответствующий конечный выключатель дает команду замедления скорости перемещения (подготовки к точному останову). Сам останов происходит от сигнала нулевой метки датчика обратной связи. Между двумя соседними сигналами нулевой метки имеется промежуток от 2 до 10 мм хода в зависимости от типа датчика. В связи с этим небезразлично, в какой момент по отношению к сигналу точного останова произойдет срабатывание конечного выключателя от кулачка 3 для замедления скорости движения.

На рис. 1.3. изображен график скорости движения V рабочего органа от его пути S, поясняющий различные условия останова в зависимости от интервала между командой на торможение и сигналом точного останова.

Рис.1.3. График изменения скорости движения рабочего органа при выходе в фиксированное положение

В начале движения на участке ОА происходит увеличение скорости до заданного значения V. Точный останов по сигналу датчика обратной связи должен быть осуществлен в точке В. Нормативные условия торможения и точного останова будут выполнены, если команда на замедление скорости произойдет в точке Б.

При преждевременной выдаче команды на торможение в точке Б1 рабочий орган будет долго двигаться на малой скорости и может остановиться в точке В1 вместо точки В (из-за неустойчивого и скачкообразного характера движения на малых скоростях).

При опоздании команды на замедление (в точке Б2 ), несмотря на резкое торможение, рабочий орган перебежит точку В и только после реверса движения в точке В2 достигнет заданной точки В. При этом из-за нечеткости срабатывания конечного выключателя реверс может и не произойти. Рабочий орган пойдет на медленной скорости дальше до следующего по счету сигнала нулевой метки.

Такая ситуация недопустима, поскольку расположение ФП (а значит и нуля) станка становится неопределенным. Рабочий орган останавливается то в одном, то в другом ФП, расстояние между которыми равно шагу между сигналами нулевой метки. Выйти из этой неопределенности следует за счет небольшого смещения кулачка точного останова вдоль паза линейки.

На границах рабочего хода рабочего органа предусмотрены аварийные остановы, предохраняющие гайки ходовых винтов от наезда на опоры, винтовые пары качения от рассыпания шариков, столы и суппорты от съезда с направляющих и др. Но срабатывание конечного выключателя от кулачков I или 7 (см. рис. 1.2) само по себе уже является аварийной ситуацией, поскольку на станке предусмотрено два вида предупредительных остановов: от кулачков 2 и 6 или путем ограничения рабочей зоны с помощью параметров настройки. В некоторых случаях приходится изменять положение предупредительных остановов, например, при замене патрона иди перемещении задней бабки для токарных станков. В то же время не следует изменять положение кулачка точного останова, особенно, если в станке проведена компенсация погрешности ходовых винтов.

1.3. Установка приспособления и инструментов

При установке приспособления и инструментов наладчик руководствуется следующим перечнем технологических документов:

- карта наладки (КН/П);

- операционная карта (ОК);

- карта эскизов (КЗ);

- карта кодирования информации (ККИ).

Основными документами здесь являются карта наладки и карты эскизов, которые иллюстрируют процесс наладки. Следует отметить, что стандартная форма КН/П (ГОСТ 3.1404-86) не вполне пригодна для современных станков с ЧПУ, наладка которых отличается повышенным уровнем

– комплекс действий, направленных на приведение в работоспособное состояние станочного оборудования с числовым программным управлением. Наладка станков с системой ЧПУ – завершающий этап настройки прибора. После того, как она будет проведена, аппарат можно будет использовать в автоматическом или полуавтоматическом режиме. К наладочным действиям можно приступать в том случае, если программное обеспечение уже установлено.

Кто осуществляет наладку

Наладка станка с ЧПУ на обработку – сложная задача, выполнением которой занимается квалифицированные сотрудник, имеющий техническую подготовку.

Для успешной настройки станочного оборудования, требуется:

• знание на профессиональном уровне конструкции инструментального прибора;
• умение управлять аппаратом в разных режимах;
• умение использовать технологическую оснастку и другие инструменты фрезерного станка.

В обязанности наладчика входит программирование и запуск управляющих систем, а также проверка электроники и механики настраиваемых аппаратов в процессе эксплуатации. Он должен не только иметь теоретические знания о том, как настроить аппарат, но и обладать практическим опытом.

На должность наладчика обычно принимают людей с высшим образованием в области:

• машиностроения;
• программирования;
• электроники и вычислительной техники.

Наладчикам периодически необходимо проходить повышение квалификации. Это условие требуется в связи с периодическим обновлением станочных токарных приборов, их модернизацией, а также выпуском новых моделей.

Режимы работы ЧПУ

Осуществляя наладку управляющей программы и программного обеспечения, использует режимы, чтобы выполнить корректировку работы станочного прибора. Выделяется несколько режимов, которые используются оператором:

• ввод информации – внедрение программы управления обработкой, ее анализ, поиск и устранение ошибок;
• автоматическая работа – процесс фрезерной обработки детали, регулировка действий, сохранение параметров;
• вмешательство наладчика – коррекция настроек, внесение новой информации без использования автоматического управления фрезерными станками;
• ручные действия – создание управляющей программы путем осуществления ручной обработки детали и сохранения необходимых параметров;
• редактирование – устранение ненужных кадров, ухудшающих качество обработки деталей;
• вывод информации – перенос загруженной программы на съемный носитель или другое устройство через подключение к сети;
• вычисление – получение нужных параметров на основе использования формул;
• использование дисплея – вывод обработки детали на экран в момент осуществления данной задачи;
• диагностика – проверка аппарата, после которой выводится предупреждение о возможных проблемах или сообщение об аварийном состоянии.

Особенность наладки заключается в том, что ее невозможно выполнить профессионально, используя всего один режим. Оператору приходится пользоваться несколькими режимами одновременно или поэтапно, чтобы выполнить осуществить настройку станочного прибора для выполнения необходимой задачи.

Схема наладки

Настройка выполняется пошагово в несколько этапов. Последовательность этапов изменять запрещено, иначе задача будет выполнена неправильно. Выделяется шесть основных этапов наладки:

• установка оборудования в фиксированное положение;
• монтаж приспособлений и рабочих механизмов;
• выполнение размерной настройки;
• ввод программы управления;
• обработка пробной заготовки;
• оценка работы управляющей программы и внесение коррекций.

Следует учитывать, что даже опытный наладчик не может настроить металлорежущие устройства без необходимости внесения изменений. Этот процесс называется подналадка. Он представляет дополнительную регулировку с целью повышения качества обработки. Если станок настраивал профессионал, он обязательно проведет подналадку, и детально рассмотрит ошибки.

Установка инструмента

Первый этап наладки – установка инструментов. Но начинать с установки можно только после очистки комплектующих от пыли, стружки и других загрязнений компоненты оборудования. Для этого рекомендуется использовать:

• ветошь;
• кисточки;
• зубную щетку.

Затем необходимо поместить заглушки в гнезда и отверстия с резьбой, использование которых не планируется. После этого следует убедиться, что винты находятся в исправном состоянии. Затягивая кулачки, нужно заблокировать вращение патрона. Это условие обеспечивается при помощи привода. Ключи, используемые для закрепления оборудования при установке, должны находиться в исправном состоянии.

Привязка инструмента

На втором этапе осуществляется привязка инструмента. Данная задача является одной из самых важных при наладке, которые выполняет оператор. От того, насколько правильно была понята теория, и не было ли допущено ошибок при привязке, зависит бесперебойная работа оборудования.

Привязка осуществляется с определением перемещений осей X и Z, по которым были зафиксированы вылеты. Для измерения используются не только программы, но и штангенциркуль. Рекомендуется использовать модель «колумбус». Также используются специальные датчики, позволяющие максимально точно определить вылеты. Предполагаемые значения вылетов вносятся в таблицу, после чего легче определить предполагаемую траекторию перемещения рабочего инструмента. Если она уже настроена, можно переходить к следующему этапу.

Определение нуля заготовки

Это значение определяется после того, как фрезерные станки будут привязаны. Оно укажет на зону поверхности заготовки, с которой начнется обработка. В большинстве случаев используется торцевая часть детали. Она имеет физическую поверхность, которой может коснуться инструмента. Если он не достает до заготовки, необходимо выбрать другую зону. Станок не переместит фрезу на нужно место автоматически, поэтому сделать это должен оператор.

Важно! Начинать обработку детали с холостым перемещением нельзя.

Для определения этого значения в наладочной системе числового программного управления предусмотрены две функции:

• первая рассчитана на разовую обработку, и после выключения ЧПУ станка не сохраняет значение нуля;
• вторая предназначена для серийной обработки, и обеспечивает сохранение данных после выключения аппарата.

Выбор функции осуществляется в зависимости от того, планируется ли производить несколько идентичных деталей.

Ввод и вывод программ управления

Ввод и вывод управляющей программы – одно из самых простых действий при работе со станком с ЧПУ. Для выполнения этой задачи необходимо подключить фрезерный прибор к управляющему устройству. В качестве него может выступать:

• стационарный компьютер;
• управляющий терминал;
• ноутбук.

Если используется компьютер или ноутбук, на него необходимо предварительно установить программу для станков. Указанные действия выполняются нажатием соответствующих клавиш. Они также могут быть подписаны на английском языке. Дополнительно после выбора задачи необходимо нажать клавишу «выполнить». Действия можно выполнять только при выключенном фрезерном станке.

Графический контроль за программой управления

Это действие необходимо в том случае, если ввод управляющей программы осуществлялся ручным способом, или в режиме корректировки вносилось большое количество изменений. Для включения графического контроля также предусмотрена специальная клавиша.

Данная функция позволяет следить за перемещениями фрезера, и фиксировать, по какой настроенной траектории он движется. Но она не берет во внимание коррекцию. Процесс обработки на станках выводится на экран, где за ним может наблюдать оператор. Эта особенность позволяет не только следить за работой фрезерных устройств, работающих с перебоями, но и исправных инструментальных приборов. Она позволяет свести к минимуму вероятность возникновения ошибки.

Важно! Перед запуском функции необходимо внести параметры заготовки, а также выставить значение нуля. Если этого не сделать, станок может выйти из строя, и ему потребуется ремонт.

Наладка в автоматическом режиме

Автоматический режим предполагает автономное движение инструмента, и контроль за ним покадрово. Если фрезерная обработка выполняется непрерывно, перемещать заготовку самостоятельно не нужно, но необходимо наблюдать за звуками. При малейшем изменении стандартного звука, следует нажать кнопку выключения. Для этого рекомендуется при управлении держать руку на клавише выключения. В противном случае будет нанесен вред заготовке, а станок может поломаться.

Программу не обязательно запускать с самого начала. Но она должна начинаться точкой смены инструмента. На большинстве управляющих программ не предусмотрена функция перезапуска. Запуск выполняется на компьютере или контроллере после выбора нужного кадра.

В наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Для системы ЧПУ типа CNC характерны следующие режимы работы.

Режим ввода информации . ввод управляющей программы (УП) или исходных данных для нее с внешнего носителя вручную либо по каналу связи; анализ информации; вывод ошибок на устройства индикации; размещение УП в памяти системы.

Автоматический режим : обработка детали по УП; автоматическое регулирование подачи; ускоренная отработка УП; накопление эксплуатационной информации (счет числа деталей, регистрация времени обработки и др.).

Режим вмешательства оператора в процесс автоматического управления: выполнение операции технологического останова, пропуск кадров УП и их отработка без выдачи управляющих команд, а также коррекция технологических режимов, кодов инструментов и кодов спутников.

Ручной режим : настройка станка и ручное управление перемещениями; отладка УП; отработка перемещений инструмента при задании скорости перемещения вручную; набор и отработка кадра УП, его запоминание и хранение; формирование УП из отдельных кадров, визуализация кадров, ввод коррекции различных видов, диагностирование механизмов станка, инструмента, системы ЧПУ и др.

Режим редактирования : поиск нужного кадра УП и вывод его на устройство индикации, коррекция кадров, их замена, вставка и удаление.

Режим вывода информации УП на внешние устройства - перфоратор, печатающее устройство, компакт-кассету, во внешнюю память, а также на ЭВМ высшего ранга или в локальную вычислительную сеть.

Режим вычислений требуемых величин по формулам (например, параметров режима резания и геометрических преобразований), формирование УП на основе входной информации и др.

Дисплейный режим , когда выполняются выделение и визуализация информации, ведение диалога и др.

Режим диагностирования , в процессе которого автоматически формируются аварийные и диагностические предупреждения.

При наладке программы работы станка оператор пользуется соответствующими режимами, вводя корректировки, необходимые для обработки.

Особенности наладки станков с ЧПУ определяет система управления, так как механическая, гидравлическая, пневматическая и электрическая системы те же, что у аналогичных станков с традиционными системами управления.

Специфика наладки станков с ЧПУ заключается в том, что в процессе эксплуатации приходится периодически (при переходе на обработку новой заготовки) выполнять настройку необходимых характеристик гидравлических, пневматических, механических узлов, электрических аппаратов, электронных устройств, блоков ЧПУ, систем автоматической регулировки, регулируемых приводов подач.

На рабочем пульте оператора или панели станка расположены программируемые функциональные клавиши. Применяемые современные языки программирования обеспечивают оператору диалоговый режим. Оператор использует при работе возможность программирования на рабочем месте и визуализацию на экране системы ЧПУ траекторий перемещений рабочих органов в заданных и текущих координатах в форме, удобной для оператора и технолога, В соответствии с технологической картой оператор устанавливает технологические параметры обработки (скорость резания, подачи и др.).

Наладку простейших элементов выполняет рабочий-оператор. Он пользуется картой, в которой приведены исходные данные для настройки инструментов (их длины и вылета) и приспособления. Если при обработке требуется обеспечить 8-й (и более) квалитет точности, наладку на обработку первой заготовки осуществляют методом пробных проходов.

В процессе наладки электронных и электрических аппаратов систем управления станками с ЧПУ наладчик проводит осциллографирование напряжения и формы сигналов, а также переходных процессов. Он выполняет наладку УЧПУ последовательно по каждому устройству, блоку, узлу (например, устройства считывания, ввода, арифметическое устройство, блоки индикации, интерполяции, памяти, узел задания скорости и др.). Не изменяя схемы узла, блока, устройства, получают оптимальные значения выходных сигналов, обеспечивающих точность и работоспособность устройства в целом. Наладку выполняют с помощью настроечных элементов, предусмотренных в конструкции, схеме блока, узле, устройстве (например, с помощью переменного резистора), или путем подбора какого-либо из элементов схемы, влияющего на выходной параметр.

В УЧПУ выполнение наладочных работ связано с разнообразными, проводимыми в контрольных точках, измерениями, по результатам которых оценивают выходные параметры узла, блока и устройства в целом. Наладка УЧПУ считается законченной после проверки функционирования станка с ЧПУ в различных режимах и в соответствии с заданной программой.

Рабочий-оператор осуществляет проверку функционирования станка с ЧПУ после наладки в три этапа.

1. Проверка программы без инструмента, оснастки и заготовки. С помощью ручного управления узлы станка устанавливают в исходное положение, а затем включают автоматическое управление по программе. Контролируют перемещение всех узлов и их возвращение в исходное положение. Контроль осуществляют по лимбам с помощью упоров, индикаторов и т.д.

2. Обработка макетной заготовки, выполненной в отдельных случаях из листового металла, пластмассы и др. Обычно такую операцию выполняют, если заготовки сложны и количество их ограничено.

3. Обработка контрольной (эталонной) детали. Комплексной проверкой точности обработки на станке с ЧПУ является проверка эталонной детали (эталона), обработанной по УП. На рис. 9.21, а изображен чертеж эталона для комплексных испытаний качества наладки многоцелевого станка с ЧПУ. Для станков с горизонтальным шпинделем эталон может быть выполнен в виде угольника. Для горизонтальных станков при отношении максимальных перемещений по осям Х и Z более 1:6 и для вертикальных станков при том же отношении максимальных перемещений по осям Хи У рекомендуется использовать два эталона. Эталон окончательно обрабатывают по базовым поверхностям с точностью, в два раза превышающей допуски на проверяемые поверхности.

Кроме комплексной проверки, необходима проверка точности межосевых расстояний обработанных отверстий. Для этого по программе в эталоне сверлят и растачивают пять отверстий по квалитету Н7. Длина отверстий должна превышать диаметр или быть равной ему. Возможно растачивание отверстий для проверки межосевых расстояний и на эталоне для комплексной проверки. Проверку проводят с использованием микроскопа или приспособления, предназначенного для измерения межосевых расстояний.

Для горизонтальных станков проверяют отклонение от соосности отверстий, обработанных с поворотом стола. Измерение выполняют дважды, принимая за базовое каждое из расточенных отверстий. Отклонение от соосности проверяемых осей равно наибольшему из полученных отклонений.

На рис. 9.21, б показан эталон для токарного станка с ЧПУ. Деталь обрабатывают, соблюдая технические параметры (режим резания, материал, геометрию режущих инструментов, СОЖ), рекомендуемые заводом-изготовителем оборудования.

На станках с ЧПУ выполняют испытания на максимальные нагрузки и уточняют режимы резания для характерных видов обработки и инструмента. При испытаниях на максимальное усилие привода главного движения и приводов подач осуществляют сверление инструментом наибольшего диаметра и фрезерование торцовыми фрезами.

Особенности наладки токарных станков с ЧПУ

В начале смены проверяют основные функции движения станка. В целях тепловой стабилизации станка и устройства ЧПУ включают на холостом ходу вращение шпинделя со средней частотой и питание устройства ЧПУ в течение 20...25 мин (при этом станок прогревается).

Согласно карте наладки подбирают режущий инструмент и оснастку для крепления заготовки. Проверяют состояние инструмента. Устанавливают инструмент в соответствующие позиции суппорта револьверной головки, указанные в карте наладки.

Настраивают кулачки, ограничивающие перемещения суппорта и его нулевое (исходное) положение. Вводят УП с пульта УЧПУ с бланка или из кассеты внешней памяти. Проверяют УП сначала в покадровом режиме, а затем - в автоматическом, наблюдая за правильностью ее осуществления.

Закрепляют заготовку в соответствии с картой наладки. Выполняют размерную настройку режущего инструмента. Обрабатывают заготовку по УП. Определяют размеры готовой детали и вводят необходимые коррекции с пульта управления УЧПУ (при обработке партии заготовок периодически проверяют размеры деталей и при необходимости вводят коррекции).

При обработке первой заготовки необходимо наблюдать за процессом резания (особенно за стружкообразованием и шероховатостью обработанной поверхности); при необходимости следует вводить коррекции режимов резания (с пульта управления УЧПУ).

Особенности наладки многоцелевых станков с ЧПУ. Установка зажимного приспособления

Ее можно выполнить непосредственно на столе станка или на приспособлении-спутнике (ПС).

На ПС устанавливают базовые элементы, ориентируя относительно них заготовку. Расположение базовых и крепежных элементов должно соответствовать карте наладки, так как от этого зависят погрешности установки. Если на станке впервые отрабатывается программа обработки заготовки с нескольких сторон, то необходимо определить координаты центра стола от абсолютного нуля по оси X. Эта координата для данного станка является величиной постоянной и может быть использована при настройке баз для других наладок. Положение ПС, а следовательно, и заготовки задается заранее технологом (программистом), который разрабатывает программу в абсолютных (по отношению к нулю станка) или относительных координатах с учетом положения нуля заготовки по отношению к нулю станка. (Нуль станка - это исходное положение стола и шпинделя станка, при котором все датчики перемещений показывают нуль.)

Базовые поверхности заготовки и опорные поверхности ПС, на которые она устанавливается, образуют систему координат, начало которой называют нулем заготовки (рис. 9.22, а). Если задать положение заготовки по отношению к системе координат станка размерами X" и У", то при обработке (например, отверстия 1) в программе может быть задано перемещение по осям Х и Y и т.д. Перемещения по осям Х0, Y0, Z0 можно получать за счет имеющегося на станке устройства смещения нуля, набирая значения координат на пульте управления при наладке станка на данную операцию.

Иногда базирование корпуса ПС 4 осуществляют с помощью базовых планок Б 1 и Б 2 (рис. 9.22, б). Эти планки образуют систему координат ПС, положение которого по отношению к системе координат данного станка известно и может быть учтено при составлении программы.

В некоторых случаях (рис. 9.22, в) базовые элементы устанавливают параллельно движениям стола по координатам, выверяя с помощью индикатора, закрепляют (в общем случае в таком месте стола, где удобнее всего разместить заготовку), а затем находят положение системы координат заготовки по отношению к нулю станка. Для этого в шпиндель вставляют оправку диаметром d (рис. 9.22, г) и перемещают стол в положение, при котором оправка касается базовых планок Б 1 и Б 2 . На пульте индикации высвечиваются значения координат, которые затем используют для контроля смещения нуля.

Можно расставить установочные элементы с базовыми планками Б 1 , Б 2 , Б 3 по пазам стола, находящегося в положении нуля станка, и измерить расстояния X (до мерной оправки) и Z (до базовой торцовой поверхности шпинделя). Эти расстояния (с учетом диаметра оправки) принимают во внимание при смещении нуля станка (см. рис. 9.22, в).

После установки ПС необходимо произвести ввод базовых координат, который осуществляют путем совмещения оси шпинделя с базовой поверхностью или осью заготовки. Одновременно фиксируют расстояние от базовых элементов до абсолютных нулей по всем координатам. Для введения базовых координат используют вспомогательный инструмент, устанавливаемый в шпиндель станка, и концевые меры. Если базирование осуществляется по отверстию, то базовые координаты вводят, используя центро-искатель, устанавливаемый в шпиндель с помощью оправки. После совмещения оси шпинделя с осью отверстия базовые координаты вводятся корректорами плавающих нулей.

Установка режущих и вспомогательных инструментов в магазин

Измерения длин и диаметров, на которые настроен инструмент, проводятся вне станка. Оператор вводит эти данные в корректор системы ЧПУ.

Дополнительную поднастройку некоторых инструментов выполняют в случае необходимости непосредственно на станке по результатам контрольных измерений обработанных поверхностей. Изменение некоторых размеров обрабатываемых поверхностей возможно за счет введения коррекции на пульте управления. Проще всего корректируется длина обработки по координате Z Часто коррекцию вводят на радиус фрезы при работе в режиме круговой интерполяции (например, при обработке отверстий, криволинейного наружного контура и в других случаях).

Расстановку инструментов в гнезда магазина, револьверной головки и др. выполняют в соответствии с программной картой. При этом необходимо тщательно сверить номер инструмента (оправки) с номером гнезда магазина, а на станках, где кодируется номер инструмента, установить соответствующую кодовую комбинацию на хвостовике оправки.

При установке в магазин особое внимание необходимо обращать на инструмент, работающий с первоначально ориентированным шпинделем, так как он должен быть установлен в ячейку определенным образом. Кроме того, необходимо проверить: заточку инструмента; крепление сверлильных патронов на конусе оправки и сверл в патроне; крепление концевых фрез в переходных втулках; крепление инструмента в цанговых патронах; настройку резьбонарезных патронов и закрепление метчика в переходной втулке; крепление насадных зенкеров и разверток на плавающих оправках; биение сверл и метчиков при установке в патроны с целью его уменьшения.

Если прибор для настройки инструмента вне станка отсутствует, длину инструмента определяют на станке. В зависимости от значения координаты Z измеряют длину инструмента от торца шпинделя до вершины режущей кромки или определяют отклонение действительной длины инструмента от запрограммированной.

При обработке с применением СОЖ необходимо проверить состояние защитных элементов станка, отсутствие щелей между элементами защиты, работу насоса и наличие СОЖ в системе.

Комплексной проверкой качества наладки на станке с ЧПУ является изготовление по УП годной детали, качество которой оценивает измерительная лаборатория.

При нормальной эксплуатации станка с ЧПУ в случае повторной обработки заготовки необходимо не реже раза в неделю пропустить тест-программу. В случае брака детали при работе по УП также вводят тест-программу, позволяющую установить ошибки при составлении программы, неисправность ЧПУ, неудовлетворительную работу приводов подачи, нарушение последовательности технологических команд и другие дефекты в функционировании станка.

По оценке результатов прогонки тест-программы определяют с участием наладчика или технолога неисправность в цепи, блоке или группе блоков. Дальнейшие действия характерны для конкретной конструкции УЧПУ и указаны в технической документации.

1. Установка инструмента:

*перед установкой инструмента необходимо тщательно протереть инструмент и гнезда револьверной головки ветошью;

*в неиспользуемые гнезда для осевого инструмента установить заглушки, а также установить заглушки в неиспользуемые резьбовые отверстия;

*законтрить в держателях осевого инструмента винты зажима инструмента;

*при установке (замене) пластин очистить посадочные места и элементы крепления от стружки;

*при установке кулачков необходимо очистить зубчатую поверхность реек патрона и кулачков кисточкой или зубной щеткой;

*чтобы затянуть винты кулачков, в режиме MDI задайте команду М19 -ориентация шпинделя: привод не даст вращаться патрону и кулачки можно надежно затянуть;

*при закреплении инструмента пользоваться исправными ключами и не применять приспособления, усиливающие зажим.

2. Привязка инструмента:

Привязка инструмента является одной из наиболее ответственных работ, выполняемых наладчиком станка. От правильного понимания теории и аккуратного безошибочного выполнения процесса привязки зависит безаварийная работа станка.

Привязка инструмента заключается в определении и занесении в таблицу корректоров (MENU OFFSET) вылетов инструментов по осям X и Z.

В настоящее время практически все токарные станки оснащаются датчиками (Tool setter) фирмы Renishaw. У станков, не имеющих датчика, привязка осуществляется в традиционным методом - протачиванием заготовки по диаметру и подрезкой торца. Привязка с помощью датчика достаточно полно описана в «Руководстве по программированию для станков с Fanuc» Н-2000-6030-0В-А, методика привязки протачиванием - в «Руководстве оператора Fanuc серия 0i-TB» В-63834. Поэтому далее будут изложены принципы определения вылетов инструмента, т.к. в зависимости от этого производится как калибровка датчика, так и привязка инструмента методом протачивания заготовки.

В качестве начала координат для измерения вылетов инструмента предлагается использовать:

По оси Х - центр отверстия держателя осевого инструмента.

По оси Z - торец револьверной головки. Для станков с державками VDI по DIN 69880 - торец резцовой державки типа «В», например В3-30х20.

Внимание: направление осей вылета инструмента никак не связано с осями координат станка.

Хин и Zин - вылеты инструмента соответственно по осям X и Z, которые заносятся в таблицу корректоров.

Такой принцип отсчета вылетов инструмента обусловлен следующими соображениями:

1. Центр отверстия держателя осевого инструмента в токарных станках ВСЕГДА находится на оси вращения детали, поэтому корректор по Х для сверл, метчиков и другого аналогичного осевого инструмента ВСЕГДА равен 0. Кроме того, для расточных резцов в каталогах инструмента, выполненного по стандарту ISO, указывается расстояние от центра круглой державки до вершины режущей пластины, поэтому эту величину (удвоенную) по Х можно сразу ввести в таблицу корректоров.

2. В обычной револьверной головке крепление наружных резцов, выполненных по стандарту ISO, осуществляется клином и боковая поверхность державки практически заподлицо с торцом револьверной головки. В каталогах инструмента указывается расстояние от боковой поверхности державки до вершины режущей пластины, таким образом, величину вылета по Z также можно сразу внести в таблицу корректоров.

3. Ориентировочные вылеты осевого инструмента по Z удобно измерять штангенциркулем - «колумбусом».

4. Занесение предварительно измеренных или определенных из каталогов значений вылетов в таблицу корректоров при наличии датчика (Tool setter) привязки инструмента позволяет пользоваться программой автоматической привязки, что существенно сокращает время наладки станка.

Таким образом, глядя на величину и знак корректоров по Х и Z в таблице корректоров, легко определить тип инструмента, визуально проверить правильность установки инструмента в соответствующие позиции. При этом естественно подразумевается, что номер корректора равен номеру инструмента. ПРИМЕЧАНИЕ: При привязке инструмента методом протачивания корректор должен быть включен, т.е. для инструмента, установленного в гнезде 1 - Т0101.

3. Определение нуля детали;

Необходимо заметить, что нуль детали и корректора на инструмент формально никак не связаны. Определение нуля детали производится ПОСЛЕ привязки инструмента. Поверхность, выбранная в качестве плоскости нуля детали должна быть физической, чтобы ее можно было коснуться инструментом, обычно это торец детали.

Существует два способа определения нуля детали:

1. С помощью функции G50, при этом нуль детали при выключении станка системой ЧПУ не запоминается.

2. С помощью функций G54 - G59, при этом способе нуль детали сохраняется в памяти системы ЧПУ.

4. Ввод и вывод управляющих программ;

Ввод и вывод УП не представляет каких-либо трудностей и осуществляется в режиме EDITс помощью последовательного нажатия программных клавиш READ (ввод) или PUNCH (вывод) и программной клавиши EXEC (выполнить). К разъему RS232 станка должен быть подключен специальный кабель (обязательно при выключенном питании), соединяющий станок с устройством ввода - вывода. Таким устройством может быть персональный компьютер, имеющий специальную программу приема - передачи управляющих программ, специальный DNC - терминал или другое подобное средство. При выполнении ввода - вывода ключ защиты программ должен быть выключен.

5. Графический контроль управляющих программ;

Эта процедура применяется в случаях, если программа вводилась вручную с пульта системы ЧПУ, в рабочую программу вводилось большое количество изменений, т.е. во всех случаях, когда происходило РУЧНОЕ изменение программы. При этом часто не дожимаются или не нажимаются клавиши буквенно-цифровой информации, клавиши редактирования. И это соответственно приводит к неправильной работе станка, поломки его и инструмента. Необходимо иметь ввиду, что режим графического контроля отображает только траекторию движения БЕЗ УЧЕТА коррекции на инструмент. Режим графического контроля включается кнопкой AUX GRAPH.

Необходимо в окне графических параметров ввести диаметр и длину детали в ДИСКРЕТАХ, например Ш 40 соответствует 40000. Система ЧПУ сама установит масштаб отображения. ЧПУ последних моделей (Fanuc 0i-TD) имеет программные клавиши, позволяющие запускать режим контроля и видеть на экране процесс обработки, но при этом не происходит вращения шпинделя, смены инструмента, движения суппорта. Переключатель режимов при этом необходимо установить в положение AUTO и нажать на кнопку START. На предыдущих моделях систем таких клавиш не было и для запуска режима графического контроля необходимо нажать клавишу MACHINE LOCK, включить режим AUTOи нажать кнопку START. Дополнительно можно нажать кнопку AUX LOCK - функции M, S, T выполняться не будут.

ВНИМАНИЕ! Не забудьте после работы в режиме MACHINE LOCK обязательно выйти в нуль станка в режиме HOME. Если этого не сделать, то, вследствие изменения системы отсчета, при запуске станка в автоматическом режиме может возникнуть аварийная ситуация (поломка станка и инструмента).

6.Особенности работы в автоматическом режиме.

Отработку новой управляющей программы необходимо производить в покадровом режиме (SINGLE BLOCK)на скорости быстрых перемещений F0. При непрерывном выполнении программы нужно прислушаться к звукам резания и держать руку на кнопке FEED HOLD, чтобы при малейшем нарушении процесса обработки успеть ее нажать и не допустить поломки инструмента. Если произошло нарушение процесса и была нажата кнопка FEED HOLD, то далее должна быть нажата кнопка RESET. В памяти системы ЧПУ хранится следующий для исполнения кадр управляющей программы и если не нажать кнопку RESET, перейти в режим MDI или AUTO и выполнять какую-либо команду, сначала будет выполнена команда, хранящаяся в памяти и движение рабочих органов станка не будет соответствовать ожидаемым.

Начать выполнение управляющей программы можно с любого кадра. Поскольку размер управляющих программ для токарных станков невелик, в большинстве систем ЧПУ отсутствует функция рестарта программы. Запуск программы необходимо производить с начала инструментального блока - точки смены инструмента.

Для этого необходимо перейти в режим EDIT, найти нужный кадр и установить на нем курсор, перейти в режим AUTO и нажать кнопку START.

Программа начнет выполняться с выбранного кадра.