К современным станкам и комплексам предъявляют различные эксплуатационные свойства, такие как: простота и быстрота обслуживания и надежность эксплуатации, высокий уровень точности и производительности, удобность в использовании, быстрота и удобность манипулирования и автоматизации. Все эти свойства зависят от того насколько качественно, удобно, и удачно разработана система управления тем или иным станком или автоматическим центром.
В современных системах управления станком применяют множество различных устройств, которые выполняют различные заданные им функции и совместные комбинации. К данным устройствам можно отнести гидравлические, электрические, пневматические, механические, электронные. Они могут работать как независимо друг от друга так и сообща.
В последние годы появляется множество различных станков с числовым программным управлением и большинство из них осуществляют свою работу используя различные виды циклы работы станка, которые осуществляются по определенному закону или системе.
Одной из важнейших целей на сегодняшний день является уменьшение числа органов станка, которое можно значительно сократить используя объединение функций однотипных, а так же различных механизмов, приводя их в действие к примеру одним маховиком или рукояткой, а не несколькими.
Все современные системы управления механизмами станка состоят из следующего стандартного для всех ряда:
управляющего органа - это орган, который действует непосредственно под воздействием на него оператора, с помощью руки или ноги, от кулачков или упоров, в некоторых случаях копира. Данный орган может представлять собой кнопку, концевой выключатель, рукоятку, маховик, рычаг.
Передающего органа - он может представлять собой как пневматическую, так и гидравлическую передачу, а так же механическую, электронную или электрическую.
Исполнительного механизма - который может представлять собой различные виды вилок, реек, рычагов.
Все элементы и узлы станка совершенствуются с целью ускорения развития предприятий и производств страны на базе научно технического прогресса.
Системы циклового программного управления
Самые первые металлорежущие станки, так называемы станки первого поколения, имели программное управление, построенное по принципу циклового программного управления. Идея заключалась в том, что бы выполнять обработку определенными, отдельными циклами, каждый из которых соответствовал одному конкретному переходу. Цикловое программное управление могло позволить полностью или частично запрограммировать станок на определенный цикл работы, смену инструмента, смену режима и скоростей обработки, а так же задавать скорости и величины перемещений различных узлов станка и исполнительного органа.
Цикл работы станка - это сумма всех возможных движение и перемещений в работе станка, которые необходимы для обработки деталей, а так же заготовок по определенному циклу или последовательности. В некоторых станка, в которых используется система циклового программного управления не представляется возможным запрограммировать режимы резанья, поэтому их приходится изменять вручную непосредственно оператору, а в некоторых случаях может вообще отсутствовать автоматическая смена инструмента.
Системы циклового программного управления, как правило, представляют собой замкнутые системы, которые построены на аналоговом принципе управления различными величинами исполнительных органов станка и их позиционировании. Данные системы могут быть достаточно гибкими в реализации различных способов управления циклами обработки.
Системы цикловых программных управлений могут позволить быстро и легко изменить последовательность и схему выключения/включения различной аппаратуры, такой как электронная, электрическая, пневматическая и гидравлическая и так далее, управляющего элементами цикла. Схема циклового программного управления как правило должна включать в себя следующие элементы, такие как: исполнительное устройство, программаторы циклов, устройства обратной связи, а так же схема автоматики.
У станков с цикловым программным управление есть ряд преимуществ, которые делают их применение актуальным в серийном, крупносерийном, а так же в массовом производстве. К преимуществам можно отнести следующее: они достаточно простые и дешевые, для работы на них и при их обслуживании не требуется персонал с большим опытом работы и высокой квалификацией.
Системы с цикловым программным управление применяются на различном оборудовании, например, на токарных станках, токарно-копировальных, токарно-револьверных, лоботокарных, фрезерных, фрезерно-копировальных, вертикально сверлильных, а так же на других типах станков. Так же использование систем циклового программного управления можно увидеть при использовании на промышленных роботах, в автоматических машинах, и агрегатных станках. Системы циклового программного управления применяются преимущественно в станках токарной группы приблизительно семьдесят процентов, в станках фрезерной группы двадцать пять процентов, остальные пять приходятся на все остальные группы.
На мой взгляд создание и использование систем с цикловым программным управление было отправной точкой, следующим шагом, в создании систем с числовым программным управление, которые на сегодняшний день являются актуальными, широко применяются, создаются и постоянно совершенствуются.
Роль приводов в системах управления
Современное производство, а тем более машиностроение тяжело представить без универсальных станков, станков с ЧПУ, автоматизированных линий, промышленных роботов, станочных комплексов и различного автоматизированного и автоматического оборудования.
В свою очередь любое оборудование на предприятиях как правило оснащено, как минимум одним электрическим приводом. Электрический привод представляет собой целую электромеханическую систему, которая создавалась и была предназначена для того, что бы преобразовывать электрическую энергию в механическую, а так же обратно, и управления этим процессом.
Долговечность и производительность работы современных электроприводов во многом зависит от правильности выбора электрического двигателя. Это в свою очередь должно обеспечить бесперебойную, надежную и долговечную эксплуатацию электропривода и его эффективность при использовании на различных видах производства, а так же в строительной области, области автостроения и многих других областях.
На сегодняшний день на отечественных станках преимущественно установлены двигатели постоянного тока. Они имеют ряд преимуществ, таких как, неприхотливость в эксплуатации и относительно высокая надежность. Однако данные преимущества нельзя отнести к их изнашивающихся частям, таким как, щёточки, которые требуют регулярного обслуживания и контроля со стороны обслуживающего персонала.
Но в тоже время настройка приводов постоянного тока является очень сложной операцией и без высококвалифицированного специалиста не представляется возможной. И если такой специалист по какой либо причине на производстве отсутствует, к примеру, в командировке, отпуске, заболел, уволился, то оборудование на котором, произошел сбой несет значительные убытки предприятию, а связанно это с тем, что оборудование простаивает, и вместо прибыли приносит убытки.
В настоящее время выбор электроприводов очень разнообразен, на рынке можно насчитать не менее ста производителей станочных приводов. Какого выбрать производителя и какой выбрать электропривод решать нам, но при выборе привода для производственного оборудования нужно отталкиваться и руководствоваться следующими рекомендациями:
Во-первых выбор электрического двигателя должен быть экономически обоснован, то есть он должен быть экономичным, надежным, простым и удобным в эксплуатации и ремонте. Так же не следуют выбирать двигатель с большим запасом мощности, если этого не требуется для режимов оборудования, так как это значительно увеличивает его цену и габаритные размеры.
Во-вторых двигатель выбирается исходя из номенклатуры проводимых работ, выбор будет осуществляется по роду тока, по максимально вырабатываемой мощности, по частотам вращения, по способности работать в различных экстремальных условиях и перегрузках, различных регулировочных и тормозных свойств, а так же пусковых, а так же важную роль играет габаритный размер двигателя и его техническое исполнение, крепление, способ монтажа.
В третьих электродвигатель выбирается исходя из условий окружающей среды в которой он будет работать, а так же исходя из требований безопасности работы для рабочего персонала.
Если правильно подобрать электродвигатель то его эксплуатация будет не только долговечной, безопасной? но и экономические показатели всего электропривода и агрегатов возрастут.
Прогресс не стоит на месте, и это привело к созданию микроконтроллеров, однокристальных электронно-вычислительных машин, из которых и состоит программируемое ядро станков с числовым программным управлением. В свою очередь это дало возможность сейчас управлять автоматически множеством технологических и геометрических операций. А так же это позволило осуществлять непосредственное прямое управление системой электроприводов и всей автоматикой.
В приводах для станков с числовым программным управление используют синхронные или асинхронные двигатели. Синхронные двигатели получили наибольшее распространение и применение нежели асинхронные. Так как в приводе главного движения для станков с числовым программным управление для передачи больших мощностей используют двигатели переменного тока, а для передачи меньших мощностей двигатели постоянного тока.
Широкое применение нашли двигатели трехфазные четырех полостные так как они способны работать при значительном наличии в окружающей среде металлической и неметаллической пыли, стружки, различных масел, и тому подобное, а самое главное они способны воспринимать большие перегрузки.
На сегодняшний день приводы в большинстве своем исполняют на базе, зарекомендовавших себя, надежных электродвигателей переменного тока с частотным управлением, которое осуществляется по средствам цифрового регулирования. Почти каждая типовая схема электропривода оснащается следующими функциональными блоками, такими как:
силовой преобразователь частоты, который служит для преобразования электроэнергии промышленной сети в ток с трехфазным напряжением питания электродвигателя, с необходимой частотой в герцах, и амплитудой.
микроконтроллер задачей которого является управление устройством и он же формирует задания.
Исполнительный электродвигатель
В Современных станках электропривод главного движения обеспечивает заданное усилие резанья при установленных режимах обработки, таких как скорость вращения, поэтому приоритетной задачей для него ставится поддержание постоянной мощности. Необходимый диапазон в котором происходит регулирование зависит от множества факторов таких как диаметры обрабатываемых заготовок, используемых инструментов, различных механических свойств обрабатываемых материалов и множество других.
В свою очередь современные станки с числовым программным управлением способны выполнять сложные операции и функции такие как нарезание метрической, трапецеидальной, питчевой, и других видов резьб, выполнение совмещенных функций, к примеру на токарном центре функции фрезерования. Это подводит нас к тому что привод должен быть способен обеспечить очень большой диапазон в котором возможно регулировать его скорость, а так же возможно применение реверсного привода.
В современных многооперационных станках и центрах диапазоны изменения скорости могут составлять тысячи и больше. К таким приводам предъявляется ряд основных требований таких как:
Максимально возможная максимальная скорость;
Способность работать при больших перегрузках;
Большой диапазон в котором возможно регулирование скорости;
Высокая точность при позиционировании, максимально возможное быстродействие при резком разгоне, а так же торможении;
Стабильная работа при изменениях температуры окружающей среды.
Всем перечисленным требованиям способствует разработка адаптируемой системы автоматического управления.
Датчики обратных связей в системах управления
Во всех современных станках с числовым программным управлением используется большое количество различных датчиков, каждый из которых отвечает за работу определенных узлов и агрегатов. Благодаря этому они имеют огромное количество преимуществ перед обычными станками, это позволяет автоматизировать как управление станком так и производство. В данном докладе я рассмотрю несколько видов датчиков таких как:
Бесконтактный фото датчик- принципом работы данного датчика заключается в том что, датчик состоит из двух частей таких как источник светового луча и фотоприемника. Он приходит в действие когда двумя этими частями будет находится какой-либо предмет. С его помощью контролируют перемещение деталей и их наличие или отсутствие.
Датчик определения угла поворота - данный датчик состоит из двух частей, светового луча и диска с отверстиями играющего роль фотоприемника, принципом работы данного датчика является то, что он срабатывает когда лучи проходят через отверстия на диске. С его помощью определяют угол наклона валов.
Концевые датчики - принцип работы данного датчика заключается в том, что он срабатывает когда какой-то предмет касается его поверхности. Данные датчики используются для того чтобы иметь возможность проконтролировать близость заготовки или движущихся частей станка, по отношению к другим конструкциям и во избежание аварийных ситуаций.
Датчики положения инструментов - принцип его работы заключается в следующем, он срабатывает , когда касается поверхности. Он используется для поиска и настройки режущего инструмента.
Датчик высоты - по принципу схож с датчиком положения инструментов, но используется он для поиска граней обрабатываемой детали. Крепится к подвижной оси Z.
Так же существуют датчики для измерения уровня масла, контроля температуры в зоне резанья и окружающей среды, а так же есть датчики которые контролируют температуру исполнительных органов.
