Лабораторна робота №10. Керування статичним налагодженням верстатів з чпк

Мета роботи: вивчити мету корекції точності статичного налагодження положення інструмента при обробці на верстатах з ЧПК, загальну структуру та послідовність роботи автоматизованих систем для її здійснення, одержати практичні навички перевірки точності статичного налагодження та дослідного визначення величини її необхідної корекції з метою компенсації температурних деформацій в системі ВПІД.

Обладнання, пристрої, інструменти: універсальний токарно-гвин-торізний верстат моделі 1А616, магнітний стояк, індикатор годинникового типу, заготовка деталі типу „втулка”.

9.1. Теоретичні відомості

Основною умовою досягнення необхідної точності статичного нала-годження верстатів, що працюють в автоматичному циклі, зокрема, осна-щених системами ЧПК, є забезпечення відповідності фактичних розмірів заготовки, одержуваних після її пробної обробки, розмірам, заданим на ро-бочому кресленні та в програмі. Виконання вказаної умови залежить від збереження установленого при налагодженні положення різальних кромок інструмента та баз верстата відносно початку відліку (нуля програми), у зв’язку із чим, слід якнайбільше компенсувати похибки статичного нала-годження, що розвиваються в результаті зношування або заміни різаль-ного інструмента, температурних деформацій в системі ВПІД та перемі-щення виконавчих елементів верстата у нове вихідне положення.

Для розв’язання даної задачі використовують автоматичні системи корекції точності статичного налагодження у вихідному положенні, прин-ципова схема одної з яких зображена на рис. 10.1. Система включає вимі-рювальний пристрій, задавальний пристрій та блок корекції. За допомогою вимірювального пристрою, що складається з одного або декількох датчи-ків, вимірюються фактичні відстані від вершини різальної кромки інстру-мента та нуля верстата до нуля програми. Вказана перевірка проводиться перед обробкою чергової партії заготовок, при цьому виконавчі елементи верстата повинні знаходитись у вихідному положенні або бути виведені згідно із програмою у певну контрольну позицію. з вимірювального при-строю інформація про фактичні параметри статичного налагодження над-ходить у блок корекції, куди від пристрою, що задає подаються також сиг-нали про задані параметри налагодження. Одержуваний в результаті порів-няння сигнал розузгодження, відповідний похибці статичного налагод-ження, надходить в ПЧПК верстата, в якому керуюча програма згідно із отриманими даними автоматично корегується. Таким чином, подальша обробка всіх заготовок партії здійснюється із заданою точністю.

Крім цього, корекція точності статичного налагодження у вихідному положенні обов’язково проводиться і при переналагодженні верстата, а та-кож безпосередньо в процесі обробки партії заготовок, після виконання од-

н ого або декількох циклів. Це дозволяє підвищити точність виготовлення деталей за рахунок зменшення впливу систематично діючих чинників.

Верстати з ЧПК оснащують спеціальною системою керування точ-ністю, принцип дії якої оснований саме на корекції статичного налагод-ження. Регульованим параметром в даному випадку є точність дотримання заданих розмірів оброблюваної заготовки, а еталонним параметром корек-ції – точність, що може бути теоретично досягнута на верстаті. Розглянемо роботу деяких з таких систем.

Система автоматичної корекції положення нульової точки

Виконавчим елементом системи є однокоординатний вимірювальний щуп, що установлюється замість різального інструмента в одній з позицій револьверної головки токарного верстата з ЧПК і служить для автоматич-ного отримання інформації про похибку статичного налагодження. Під час перевірки у контакт з вимірювальним щупом вводиться контрольний па-лець, який залежно від умов розв’язуваної технологічної задачі установ-люється в патроні верстата, або закріплюється на торці заготовки після здійснення його чистової обробки. Вимірювальний щуп в автоматичному циклі з керуванням від системи корекції положення нульової точки перемі-щується у позицію контролю. Траєкторія руху вимірювального щупа, так само як траєкторія переміщення різального інструмента, повинні бути за-програмовані наперед і задані у керуючій програмі. Послідовність роботи системи автоматичної корекції показана на рис. 10.2.

Перед обробкою заготовок нової партії корегується положення ну-льової точки (позиція І). З цією метою перед установленням заготовки ре-в ольверна головка 1, відповідно до заданої програми, забезпечує виведення вимірювального щупа 2 в контрольну позицію. Щуп упирається в закріп-лений у патроні контрольний палець, фіксуючи відхилення від заданого ра-діального зазору між віссю шпинделя та вершиною різального інструмен-та, що обумовлені температурними деформаціями елементів системи ВПІД. Відповідно до результату вимірювання система забезпечує виконан-ня автоматичної корекції шляхом зсуву точки початку відліку. Далі в пат-рон установлюється заготовка 3 та здійснюється її попереднє обточування по контуру.

П еред чистовою обробкою виконується повторна корекція, для чого згідно із програмою здійснюється пробне обточування чистовим різцем 4 короткої ділянки циліндричної поверхні заготовки (позиція ІІ).

Після цього револьверна головка переміщується по прямокутній тра-єкторії, внаслідок чого вимірювальний щуп виводиться у наступну кон-трольну позицію, в якій вимірюється точність розміру l (позиція ІІІ). В ре-зультаті описаних вимірювань визначаються відхилення від точності ста-тичного налагодження, що обумовлені похибками настройки положення інструмента та його розмірним зносом. Далі з врахуванням установлених відхилень у програму автоматично вводиться додаткова корекція точності статичного налагодження для відповідного різального інструмента. Таким чином, наступні заготовки після внесення всіх необхідних поправок у положення елементів технологічних ланцюгів системи ВПІД обробляються з підвищеною точністю.

За допомогою перемикача, установленого на пульті керування, опе-ратор має нагоду заздалегідь настроїти верстат на роботу згідно із заданим циклом програмної обробки заготовки. В такому циклі можуть бути пе-редбачені: корекція положення нульової точки відносно осі обертання шпинделя; корекція розмірів, що дотримуються при відносній зовнішній та внутрішній токарній обробці; послідовне виконання першої і другої корек-цій після декількох пробних проходів.

В циклах обробки всіх наступних заготовок партії також може бути передбачене проведення необхідної корекції статичного налагодження, що забезпечує задану точність при одночасному підвищенні продуктивності. Останнє досягається в результаті зменшення простоїв обладнання та ско-рочення допоміжного часу, необхідного для підналагодження верстата та відпрацьовування керуючої програми.

Описана система керування точністю статичного налагодження (див. рис. 10.2) застосовується при обробці на токарно-револьверних напівавто-матах з ЧПК, оснащених револьверними головками, що мають горизон-тальну вісь обертання, а також на токарних напівавтоматах з ЧПК та 12-по-зиційними револьверними головками, які мають вертикальну вісь обертан-ня.

Система автоматичної корекції точності статичного налагод-ження

Н а рис. 10.3 показаний вимірювальний пристрій, що використо-вується для корекції точності статичного налагодження у вихідному поло-женні при обробці на токарному верстаті з ЧПК. Даний пристрій дозволяє визначити відхилення вершини різальної кромки інструмента, обумовлене його розмірним зношуванням, температурними деформаціями або заміна-ми пластин. Відхилення фактичного положення вершини різальної кромки різця від її заданого положення вимірюється в осьовому та радіальному напрямках. Пристрій установлюється на подовжніх полозках супорта вер-стата (рис. 10.3, а). Він включає два індуктивні датчики 1 і 2, що нерухомо закріплені на кронштейні 5, оснащеному напрямними, а також гідроци-ліндр 6, який забезпечує переміщення кронштейна з датчиками в осьовому напрямку. В отворі кутника 4, що жорстко пов’язаний з кронштейном, пе-реміщується калібрована оправка 3, яка служить для настроювання зада-ного вихідного положення датчиків. З цією метою оправку опускають із верхнього початкового у нижнє робоче положення, в якому до неї впритул підводяться вимірювальні наконечники датчиків. Сам процес вимірювання здійснюється згідно із спеціальною програмою після установлення інстру-мента у вихідному для початку обробки положенні.

При подачі команди від системи ЧПК револьверна головка виво-диться у певну проміжну позицію відносно датчиків пристрою (рис.10.3,б). За допомогою гідроциліндра 6 кронштейн з датчиками переміщується на відстань l₁ (рис. 10.3, в), після чого здійснюється додаткове установлю-вальне переміщення револьверної головки відносно осі Х на відстань l₃ + l₄ (рис. 10.3, г). В даній позиції різець натискає різальною кромкою на вимі-рювальний наконечник датчика 1, що фіксує відхилення від розміру ста-тичного налагодження в осьовому напрямку. Далі револьверна головка від-водиться по осі Х на відстань l₄ (рис. 10.3, д) і подається команда на під-ведення кронштейна з датчиками на відстань l₂ (рис. 10.3, е). При цьому ін-ший вимірювальний наконечник упирається у вершину різальної кромки інструмента і датчик 2 забезпечує вимірювання відхилення розміру ста-тичного налагодження в радіальному напрямку.

Описаний пристрій дозволяє контролювати відхилення відносного положення різальної кромки різців різних типів, установлених в револь-верній головці, при цьому час на контроль точності статичного налагод-ження одного інструмента не перевищує 12 с.

при необхідності на підставі результатів вимірювання здійснюється автоматична корекція положень інструментів (керування даним процесом забезпечує ПЧПК), що дозволяє компенсувати не передбачену програмою зміну положення їх різальних кромок.

В реальних виробничих умовах корекція точності статичного нала-годження проводиться, як правило, перед остаточним проходом інструмен-та. В результаті підвищуються точність та продуктивність обробки, оскіль-ки відпадає необхідність у здійсненні пробних проходів та проміжних об-мірювань заготовки.