Модерните цифрово-програмни управления
Начало > Автоматизация > Статии > Сп. Инженеринг ревю - брой 4, 2010
Самодиагностика и оптимизация на времето за настройка
и програмиране
Съвременните цифрово-програмни управления (ЦПУ) предлагат разширени възможности за повишаване на производителността, качеството и прилагане на индивидуален подход към всяко задание. Основно място сред тях заема софтуерът за програмиране и комуникация, базиран на диалогов принцип, който бе детайлно разгледан в предходна статия, публикувана в сп. Инженеринг ревю. Обект на настоящата статия са възможностите за самодиагностика на всички системи и устройства в дадена машина, допълнителните устройства с обратна връзка, които оптимизират в максимална степен междуоперационните времена и времето за настройка и програмиране, новите изчислителни възможности на машините и други.
Самодиагностика на системите и устройствата
Съвременните ЦПУ извършват автодиагностика на всички системи и устройства в дадена машина. Следенето на параметрите започва по време на първоначалните етапи на програмиране и изграждане на машината. При констатация на програмна грешка по време на симулацията на процеса на обработка се изписва съобщение, на чиято база се отстранява възникналият проблем, като се използват и обясненията за получената аларма от списъка с аларми към техническата документация на всяка машина с ЦПУ. При изработката на детайла в следствие на констатирана повреда или поради излизане извън зададените граници на параметрите на машината също възникват сигнали за грешки. Съществува и активно следене на цяла група параметри, свързани с геометрията на самата машина и при излизане от фабрично зададените им граници, веднага се алармира операторът за възникналия проблем чрез съобщение на екрана. По този начин превантивно се избягват, предотвратяват или в най-лошия случай се намаляват значително пораженията вследствие на човешка грешка, като същевременно се предоставят решения на възникналите проблеми чрез локализацията и конкретизирането им.
Освен да сигнализират при възникване на проблем, съвременните ЦПУ постоянно следят и състоянието на всички системи на машината. Следи се нивото на маслото служещо за смазване и охлаждане на шпиндела, маслото за смазване на паралелите, техните температури, нивото на охлаждащата течност, чистотата на подавания компресиран въздух и нивото на неговото налягане. По отношение на профилактиките модерните ЦПУ следят работните часове на машината и чрез текстово съобщение алармират оператора за нуждата от планова профилактика. Основно се следи за смени на маслата и филтрите на машината, както и за проверка на точността и геометрията на машината. Изписаните съобщения остават, докато не се предприемат необходимите действия по поддръжката.
Автоматизация с допъл-нителни устройства
Чрез управление на допълнителни устройства с обратна връзка е възможно да се оптимизират в максимална степен междуоперационните времена и най-вече времето за настройка и програмиране. На фиг. 1 и фиг. 2 са показани две устройства за измерване на дължините/височините на инструментите съответно на стругов и фрезов център. Чрез специален измервателен цикъл, интегриран в софтуера на машината, тя самостоятелно измерва дължините/височините на обработващите инструменти. Информацията от тези устройства постъпва към ЦПУ, което я записва автоматично и я залага към параметри в желаните от оператора програми. По този начин процесът се автоматизира и улеснява значително.
Друго управляемо устройство от подобен тип може да се види на фиг. 3. Това е измервателен накрайник, свързан с ЦПУ на машината, който се поставя в нейния шпиндел и служи за замерване на бази на заготовки или приспособления за фиксиране на детайлите към машината (менгемета, универсали, различни видове стеги, скоби и т.н). В зависимост от класа на машината, това устройство може да се използва не само за измерване на бази, но и за реални измервания на обработени повърхнини на детайли, без да се мести обработваният детайл. То директно прехвърля измерената информация в ЦПУ, което от своя страна може директно да запише резултатите като корекция на обработващите инструменти, така че да се постигне желаната точност на изработка на дадената повърхнина. За улеснение на измерването, в машините има заложени специални измервателни цикли за най-често срещаните ситуации, които автоматично правят замерването. При някои съвременни ЦПУ отпада необходимостта от измерване на положението на фиксиращите приспособления на заготовките, защото самият софтуер завърта автоматично работната координатна система спрямо измерената заготовка.
Контрол на обработващите инструменти
В по-високия клас металообработващи машини има вградени устройства за активен контрол на износването на обработващите инструменти. След всяка обработка инструментът преминава през определена зона в машината, в която се измерва преди да се прибере в магазина за инструменти. Резултатът от измерването се сравнява със старата стойност, записана в ЦПУ и при констатиране на разлика се въвежда корекция в износването на инструмента, така че да се поддържа повторяемост на точността на обработка. Тази функция е много полезна и при счупване на инструмент, защото машината директно спира и предотвратява бъдещи проблеми, породени от подобно нежелано събитие.
Съществуват и специални устройства за регулиране на посоката и силата на струята на външното охлаждане спрямо дължината на инструмента. По този начин инструментът се охлажда точно в зоната на рязане и по този начин се увеличава животът му. Друг тип устройства служат за отвеждане на стружките от работната зона. Това са т.нар. лентови конвейри или шнекове за стружки. Те също се управляват от ЦПУ на машината.
Синхронизация на осите
Много от устройствата за закрепване на заготовките към машините се управляват от ЦПУ. Сред тях са пневматичните патронници, задните седла и вторите шпиндели при струговите центри. По-високият клас ЦПУ също така синхронизира работата на прътоподаващите устройства с работата на самата машина. При фрезовите центри е налична и функция за управление на магазина за инструменти и синхронизация посредством ЦПУ на делителни апарати и допълнително поставени оси с основните движения на машината. В случая не става въпрос за многоосни машини. При високия клас машини с ЦПУ може да се постигне синхронизация на над петдесет броя работни оси, като в случая става въпрос по-скоро за поточни автомати. Освен това може да се синхронизира и работата на няколко работни маси, което е особено важно за производствата с непрекъснат цикъл.
Оптимизирани изчисли-телни възможности
Съвременните ЦПУ разполагат с мощни изчислителни възможности, които позволяват в програмите допълнително да се залагат логически изчисления. Пресмятанията се осъществяват директно от машината, а не предварително от оператора. Това се отнася за т. нар. параметрично записване, при което се използват логически функции за описване на сложни контури без посочване на координатите на всички знакови точки от контура. Процесът се изпълнява чрез прости геометрични описания. По този начин е възможно да се изпълняват големи по обем и сложност програми за обработка на сложни детайли, без да се налага програмите да се разделят на части или да се ползва външно устройство.
Чрез повишените изчислителни възможности на днешните ЦПУ се избягва забавянето. Повишените изчислителни възможности на ЦПУ позволяват съхранението на информация, която е в пъти по-голяма като обем без да се нарушава нейния изчислителен потенциал, както и разширение на броя на стандартните цикли заложени в нея.
Нови цикли в обработката
Функцията стандартен цикъл е позната от десетилетия в машините с ЦПУ, но към момента съществуват три основни нововъведения. Първо, значително е увеличен броят на циклите и техните възможности. В стандартните цикли на пробиване вече е възможно да се залагат различни стъпки за пробиване, а също така може да се добави и време за изчакване. Добавени са нови цикли за резбофрезоване, хексагонално фрезоване и рампиране, които да отговорят на съвременните тенденции във възможностите на инструментите и методите за обработка. Второ, добавени са съвсем нов тип цикли, а именно измервателните цикли (фиг. 4). Те са свързани с операции по измерване на дължините/височините на инструментите, замерването на базите на детайли и точността на изработка. След измерване на обработена повърхнина, информацията може да се използва за коригиране на износването на инструмента, за гарантиране на желания размер или за корекция на инструмента. Така се избягва възможността от човешка грешка. Трето, вече реално могат да се приложат т.нар. подходи при обработката, които представляват стратегия на обработка при избрана технология. Например, за избор на заход при започване на обработката, траектория на движение на обработващия инструмент при отнемане на голямо количество материал, оптимизация на самите движения на инструмента с цел намаляване на времето за изработка, процентът на ангажираност на инструмента в материала, използване на оптимален брой инструменти с цел намаляване на времето за обработка и т.н. Зад тези термини се крият нововъведения, свързани с теорията на рязането в модерните ЦПУ, които по принцип са известни от десетки години, но до този момент бе изключително трудоемко да се програмират. Така например изборът на правилен заход
при различните типове фрезоване довежда до по-голяма точност на обработката и до по-малко натоварване на самата машина, защото инструментът е в оптимален режим на рязане.
От друга страна, при изпразване на контури при фрезоване, инструментите с различни диаметри фрезоват само там, където е възможно за тях, като оптимизират движенията си с цел отстраняване на излишни спомагателни премествания. Също така, при фрезоване се използват наличните инструменти, заложени в програмата, а именно - инструментите с по-голям диаметър да отнемат максималното количество материал, като оставят възможно най-малко материал за обработка на инструментите с малък диаметър. Така се удължава животът на инструментите и се повишава производителността, без да се нарушава качеството. Освен това е възможно да се зададе на инструментите да поддържат еднаква скорост на рязане във всички участъци, а именно да са постоянно в оптимален режим на рязане.
Съвременните ЦПУ разполагат и с възможност за директно разпознаване на някои формати 2D чертежи. По този начин се осигурява директно прескачане на няколко етапа от процеса, стартиращ с конструиране и завършващ с изработката на крайните детайли на едно изделие. В тези случаи може въобще да не се описва контурът за обработка, а директно върху чертежа да се посочат обработваемите повърхнини.
Възможности за комуникация
Модерните ЦПУ притежават и функционални възможности за връзка в Ethernet мрежа, чрез RS сериен порт или USB. Посредством използване на постпроцесори могат да се генерират сложни програми, без да се използва стандартният софтуер на ЦПУ. Дори не е нужно да се създава стандартен чертеж на детайлите. Просто се използва 3D обектът на детайла, като се посочва начина на обработка заедно с всички инструменти и съответните им режими на рязане, като се имплементират вече споменатите стратегии на обработка и на тази база се генерира NC програма чрез съответния постпроцесор, която машината може да прочете. Така за оператора остава само да дефинира положението на заготовката спрямо машината и да постави нужните инструменти. Освен това по този начин може да се направи база данни за инструментите в целия участък, цех или завод, така че да не зависи от коя машина се използват. Това може да стане чрез специална машина за измерване на параметрите на инструментите, свързана в локална мрежа с всички металообработващи машини в производството. Данните от измерванията могат да се изпращат към всяка една от машините в мрежата и по този начин дори настройката на инструментите от страна на оператора да отпадне.
Вижте още от Автоматизация
Новият брой 9/2024
