CC BY
9
УДК 62-503.55
Федоров В.Е.,
доцент кафедра АТПиП Глушков Г.Е. ст. преподаватель кафедра АТПиП ГОУПГУ им. Т.Г. Шевченко филиал в г. Рыбница Приднестровье, г. Рыбница МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЕМ ИЗДЕЛИЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДАТЧИКОВ
КОНТАКТНОГО ТИПА
Рассмотрены основные методы настройки инструмента для современных станков с ЧПУ и особенности настройки оборудования с ЧПУ, на примере вертикально-фрезерного обрабатывающего центра Quaser MV154EL с датчиком активного контроля контактного типа Renishaw TS27R при организации производства новых партий корпусных деталей корбчатого типа. Разработана диаграмма прецедентов процесса измерения. Проведен ряд экспериментов, направленных на определение погрешностей при измерении инструмента и настройке оборудования. Предложена новая методика определения геометрических параметров инструмента при использовании оборудования с ЧПУ. Описана структурно-функциональная схема программного комплекса определения величины коррекции на инструмент для обрабатывающих центров.
Ключевые слова: датчики контактного типа, погрешность измерения, инструмент для фрезерной обработки, систематическая погрешность, современные станки с ЧПУ.
Fedorov V.E. Glushkov G.E.
The basic methods of setting tool for modern CNC machine tools and customization features of CNC equipment, the example of vertical milling machining center Quaser MV154EL the sensor active monitoring of the contact type Renishaw TS27R in the organization of production of a new batch of products. Developed a use case diagram of the measurement process. A number of experiments aimed at detecting errors in the measurement instrument and setting up equipment. A new method of determining the geometric parameters of the tool when using this type of equipment. Established structure-function diagram software package determining the value of the tool offset for machining centers.
Keywords: contact type sensors, measurement error, a tool for milling applications, the systematic error, the CNC
С каждым годом в машиностроении повышаются требования к
качеству выпускаемых изделий: повышаются требования по точности и качеству получаемых поверхностей, а парк металлорежущего оборудования большинства предприятий существенно отстает по технологическому оснащению. Многие организации не имеют возможности для приобретения очень дорогостоящего оборудования с ЧПУ, но возможность оснастить производство станками среднего класса у большинства из них есть. Станки этой группы представляют собой небольшие обрабатывающие центры с ЧПУ с точностью позиционирования до 1 мкм. Данное оборудование, оснащают датчиками активного контроля инструмента контактного типа, позволяющими сократить время настройки инструмента для обработки новой партии изделий. Датчики в свою очередь характеризуются такой величиной как повторяемость результатов измерений - характеристика результатов испытаний, определяемая близостью результатов испытаний одного и того же объекта по одной и той же методике в соответствии с требованиями одного и того же нормативного документа в одной и той же лаборатории одним и тем же оператором с использованием одного и того же экземпляра оборудования в течение короткого промежутка времени, обозначаемая как г и измеряемая в миллиметрах. У большей части таких устройств значение данной характеристики колеблется от 1 до 5 мкм, соответственно и точность изделия с учетом суммарной погрешности обработки будет составлять не менее чем 0,05... 0,75 мм.
На сегодняшний день выделяют следующие методы настройки инструмента для станков с ЧПУ: -по пробным деталям; -по эталонам; -по индикаторам;
-с использованием специальных датчиков контактного типа, оптических и других приборов[1].
Был проведен анализ указанных методов настройки инструмента. Метод наладки по пробным деталям заключается в том, что необходимо предварительно рассчитать настроечный размер, а затем после обработки проверять его при измерении первых 3-5 обработанных на данном оборудовании деталей. Если среднее арифметическое значение заданного размера попадает в заданный интервал, то настройка признается правильной. Недостатком данного метода является то, что требуется значительное количество времени на расчет размера пробных деталей и настроечного размера[4].
Метод наладки по эталону используется при наличии уже готового изделия. Согласно данному методу, готовое изделие - эталон устанавливают на неработающем станке так, чтобы инструмент мог соприкоснуться с ним.
Метод настройки инструмента на размер по индикаторам предполагает настройку инструмента на оборудовании, расположенном вне станка (на внешнем оборудовании)[3]. В этом случае инструмент закрепляется в специальном приспособлении и выставляется с
использованием вертикальных и горизонтальных индикаторов на заданный размер. Недостатком данного метода является потеря рабочего времени при наладке станка.
Четвертый рассматриваемый метод, широко применяемый на современном оборудовании с ЧПУ, - автоматизированная настройка инструмента с помощью специального оборудования внутри станка с ЧПУ с использованием датчиков контактного типа, оптических, лазерных и т.п. Применение этих устройств активного контроля инструмента позволяет в достаточно короткий срок определить геометрические параметры инструментов, находящихся в магазине станка[2]. Принцип работы этого метода таков. На станке с ЧПУ запускается программа, в которой заранее задается, какие параметры инструмента необходимо определить (диаметр или вылет инструмента или и то и другое одновременно). Как только инструмент касается датчика (или лазерного луча), данные об инструменте фиксируются и заносятся в соответствующую ячейку памяти числового программного управления. Далее при запуске программы обработки изделия используется информация, полученная в результате описанных измерений. Недостатком данного метода является ограничение на настройку инструмента измерительными возможностями датчиков.
Первые три метода настройки инструмента являются более трудоемкими по сравнения с последним из выше перечисленных. Практика показывает, что на большей части современного оборудования с числовым программным управлением стоят датчики активного контроля инструмента контактного типа. Возникает вопрос: как на имеющемся оборудовании с минимальными затратами получить изделия более высокой точности?
Для решения этой проблемы был проведен ряд исследований на примере вертикально-фрезерного обрабатывающего центра Quaseг MV154EL (рис. 1) с датчиком активного контроля контактного типа Renishaw TS27R (рис. 2).
Рис.1-Фрезерный обрабатывающий центр Рис.2. - Измерительная система с
Quaser MV154 контактным датчиком TS27R
В используемом устройстве инструмент подводится к щупу 1 датчика по оси Ъ для измерения вылета инструмента. Диаметр инструмента измеряется при его вращении по осям X и Y. Данные от щупа в виде
электрического сигнала передаются в интерфейсный блок и затем, в обработанной форме, в память числового программного управления станка.
Целью данного исследования являлось построение и исследование математической модели, позволяющей определять погрешность при формировании точности настройки режущего инструмента на станках с ЧПУ при обработке корпусных изделий коробчатого типа. Для этого был проведен анализ величин, влияющих на оценку точности настройки режущего инструмента, и разработана, на основе полученных данных, алгоритмическая структура программного комплекса с формированием отдельных модулей математической модели системы.
В рамках исследования была разработана диаграмма прецедентов, показывающая взаимосвязь основных участников процесса измерения инструмента на оборудовании с ЧПУ с датчиками активного контроля инструмента контактного типа (рис.3). Первым этапом является снятие и обработка сигналов, поступающих с датчика из зоны резания, который собирает данные о геометрических параметрах инструмента и составляет OFFSET таблицу. На втором этапе происходит предварительная обработка сигналов. Осуществляется интерпретация значений из стойки ЧПУ в основное тело программы и запись в массив данных. На третьем этапе выполнение алгоритма расчета истинного значения вылета инструмента. На основании расчетов формируются управляющие сигналы, которые в дальнейшем передаются в систему ЧПУ.
Для достижения этих результатов в рамках исследования был проведен ряд экспериментов, направленных на выявление погрешностей при измерении инструмента и настройке оборудования с ЧПУ. На первом этапе работы, были создан план эксперимента и определены статистические методы анализа результатов измерений.
Созданная система позволяет для конкретных видов измерительных устройств вычислять коррекцию на инструмент, учитывающую различные факторы и влияющую на формирование погрешностей, и вносить определенную коррекцию управляющих программ для станков с ЧПУ, оснащенных системами активного контроля режущего инструмента.
Рис.3.- Структурно-функциональная схема работы программного комплекса
Проведенное исследование позволяет сделать следующие выводы:
1) При измерении инструмента датчиками активного контроля типа Renishaw существует систематическая погрешность, значение которой можно установить эмпирическим путем.
2) В результате проведенных исследований повышается точность измерения инструмента с помощью датчиков контактного типа на оборудовании с ЧПУ на 3мкм, при этом значение погрешности является постоянной.
3) Созданная на основе разработанной методики автоматизированная система позволяет управлять точностью обработки изделий, сократить количество бракованных деталей, уменьшить время настройки при запуске новой партии изделий.
Использованные источники:
1. Аверченков, В.И. Автоматизация подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ: учеб. пособие для вузов/ В.И. Аверченков, А.А. Жолобов, Ж.А. Мрочек, А.В. Аверченков, В.А. Шкаберин, , М.В. Терехов, Л.Б. Левкина-Брянск: БГТУ, 2010. - Ч. 2. - 213 с.
2. Аверченков, В.И Исследование точности позиционирования объектов при оптической микроскопии с управлением через Интернет / В.И. Аверченков,
B.В. Спасенников, Р.А. Филиппов // «Вестник БГТУ». Выпуск №1.2012. -Брянск: 2012. - С. 125-130
3. Аверченков, В.И. Оценка точности автоматизированной настройки режущего инструмента при обработке на станках с ЧПУ/ В.И. Аверченков, Л.Б. Филиппова// Материалы 11 -й Международной научно-технической конференции «Инженерия поверхности и реновация изделий».- Ялта, 2011.-
C.6-8.
4. Аверьянов, О.И. Технология фрезерования изделий машиностроения: учеб. пособие/ О.И.Аверьянов, В.В. Клепиков.- М.:ФОРУМ, 2008.-432 с.
5. Аверченков, В.И. Инновационные центры высоких технологий в машиностроении: монография/ В.И. Аверченков, А.В. Аверченков, В.А. Беспалов, В.А. Шкаберин, Ю.М. Казаков, А.Е. Симуни, М.В. Терехов; под общ. ред. В.И. Аверченкова, А.В. Аверченкова - Брянск: БГТУ, 2009. - 180 с.
УДК 658.012.011.56:658.512
Федоров В.Е.,
доцент кафедра АТПиП Глушков Г.Е. ст. преподаватель кафедра АТПиП ГОУПГУ им. Т.Г. Шевченко филиал в г. Рыбница Приднестровье, г. Рыбница
АВТОМАТИЗАЦИИ СБОРКИ ИЗДЕЛИЯ ИЛИ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
Под технологическим процессом автоматической сборки изделия или сборочных единиц понимают часть производственного процесса, выполняемую в автоматическом режиме на отдельной машине или линии.
Ключевые слова: автоматическая сборка, комплексная автоматизация, загрузочное устройство, механизация, робототехника, сборочные автоматы.
Fedorov V.E. Glushkov G.E.
Technical means of automating assembly of a product or assembly units.
Under the technological process of automatic assembly of a product or assembly units is understood a part of the productionprocess performed in an automatic mode on a separate machine or line.
Key words: automatic assembly, complex automation, loading device, mechanization, robotics, assembly automata.
В состав автоматической сборки могут входить различные по характеру технологические операции и приемы, выполняемые в определенной последовательности и связанные единством поставленной задачи и организации производства. Автоматическая сборка представляет собой технологический процесс, в котором все основные и вспомогательные работы по сборке изделия, а также транспортировка собираемого изделия и входящих в его состав деталей в процессе сборки выполняются без непосредственного участия рабочего. Признаком, определяющим автоматическую сборку, является отсутствие рабочего, непрерывно
