Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Информационные технологии, Машиностроение, Техника
Размещена 31.01.2014. Последняя правка: 31.01.2016.

Оптимизация координатного пространства токарно-револьверного станка с системой ЧПУ Sinumerik 802D

Полушин Александр Николаевич

Бакалавр техники и технологии

ФГБОУ ВПО "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ"

Магистрант

Ханнанов И.И., Дмитриев А.О., Теляшов Д.А.; Научный руководитель: к.т.н., доцент Юсупов Жорес Ахметович


Аннотация:
В связи с повышенной трудоемкостью технологической наладки, возникла необходимость исследования координатного пространства токарно-револьверного станка с системой ЧПУ Sinumerik 802 D, установленного после штатной пусконаладки фирмой поставщиком. Данная работа посвящена упрощению технологической наладки, в частности определению нулевой точки программы (детали) относительно нулевой точки станка. Цель работы исследовать координатное пространство токарно-револьверного станка с системой ЧПУ Sinumerik 802 D, установленного после штатной пусконаладки фирмой поставщиком, определить нулевую точку программы (детали) относительно нулевой точки станка и произвести переопределение системы координат.


Abstract:
Due to increased labor-intensive process of adjustment, it became necessary to coordinate space research Turret lathes with CNC Sinumerik 802 D, installed after the regular commissioning by the supplier. This work is dedicated to simplifying the process of adjustment, in particular the definition of the zero the program (details) relative to the zero point of the machine. Objective to investigate the coordinate space Turret lathes with CNC Sinumerik 802 D, installed after the regular commissioning by the supplier to determine the zero point of the program (details) relative to the zero point of the machine and make a redefinition of the coordinate system.


Ключевые слова:
Система ЧПУ, станок, оптимизация

Keywords:
TNC, machine, optimization


УДК 67.05

 

Токарно револьверный станок с системой ЧПУ Sinumerik 802 D

Правильный выбор для каждой технологической операции типа и модели оборудования предполагает выполнение следующих условий: габариты и основные размеры станка должны соответствовать габаритным размерам детали; выбранная модель оборудования должна обеспечивать заданные требования по точности и качеству поверхности; мощность, жесткость и кинематические возможности станка должны позволять вести обработку на оптимальных режимах резания; производительность станка должна соответствовать программе выпуска.

Основным принципом выбора станка является экономичность процесса обработки. Необходимо применять ту модель станка, которая обеспечивает наименьшую трудоемкость и себестоимость обработки. Для выбора оборудования необходимо пользоваться паспортами станков, каталогами или номенклатурными справочниками.

 

 

 Описание и конструктивные особенности станка

   Токарные станки с ЧПУ серии CKE 6150Z предназначены для патронной и центровой обработки   с   высокой   точностью в один или несколько проходов наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилем, различной сложности, включая нарезания резьб. Обработку можно производить в один или несколько проходов в замкнутом полуавтоматическом цикле одновременно по двум координатам.

   На станках по программе можно производить токарную обработку в патроне: обточку, расточку, обработку конических и фасонных поверхностей, подрезку торцев, проточку канавок, нарезание резьбы резцом, обработку деталей типа крышек, фланцев, втулок, валиков, коротких осей, мелких корпусов, стаканов, полумуфт,  обработку внутренних поверхностей центровым инструментом.

   Станок оснащен системой ЧПУ Sinumerik (типа CNC), количество осей управления - 2+1шпинд (2D). Скомплектован 8-позиционной револьверной головкой, наличие на станке револьверной головки позволяет значительно расширить технологические возможности станка, увеличить производительность, повысить качество обрабатываемых деталей.

   Рабочее пространство закрывается защитными кожухами. Станок имеет удобный доступ к подвижному пульту ЧПУ.

   Материал обрабатываемых деталей: все виды сталей, чугуны, легкие сплавы, цветные металлы.

 

Технические характеристики

 

Обоснованием выбора именно этого  токарно-револьверного станка с ЧПУ является то, что именно на этом станке ведется работа на кафедре «Технология машиностроительных  производств», а также он часто используется в производстве и идеально подходит для поставленных задач. 

Токарно-револьверный станок DMTG CKE6150Z с системой ЧПУ Sinumerik 802D оснащен инкрементальными датчиками измерения координатных перемещений. В этом случае для единообразного отсчета координат револьверного суппорта в абсолютных значениях после каждого  включения станка необходимо установить для системы ЧПУ начало отсчета координатных перемещений, эта процедура называется реферированием.

 

Основной проблемой токарно-револьверного станка с ЧПУ Sinumerik 802 D является технологическая наладка, выполняемая при запуске новой номенклатуры деталей.  После штатной пуско-наладки фирмой- поставщиком технологическая наладка при запуске новой номенклатуры детали является трудоемкой.  Как известно, программирование обработки на станках с ЧПУ осуществляется в системе координат программы, которую обычно совмещают с системой координат детали. Для идентификации запрограммированных (в управляющей программе)  и фактических относительных положений инструмента и заготовки детали при отработке УП должно учитываться смещение начала координат программы относительно нулевой точки станка. Указанное смещение определяется в процессе технологической наладки станка с ЧПУ,  вводится в память устройства ЧПУ, считывается  и учитывается при отработке УП.

Положение нулевой точки станка обычно определяется установками, выполненными  при начальной пуско-наладке  системы ЧПУ.

При оптимальном положении  нулевой точки в координатном пространстве токарно-револьверного станка с ЧПУ можно существенно уменьшить трудоемкость технологической наладки, выполняемой при запуске новой номенклатуры деталей. 

 

Мы выполнили ряд экспериментов и работ для того, что бы уменьшить трудоемкость технологической наладки, одна из которых (самая оптимальная)  описана ниже.

 

На рис. 1 показано координатное пространство токарно-револьверного станка с системой ЧПУ Sinumerik 802D, установленное при пусконаладке станка фирмой-поставщиком. Начало отсчета MR системы координат станка XMRMRZM (от которого система ЧПУ отсчитывает координаты текущего положения револьверной головки  XMR,ZMR  как координаты ее базовой точки F) устанавливается  реферированием,  выполняемым для  обеспечения единообразного  начала отсчета после каждого включения станка с инкрементальными датчиками обратной связи.  В  эту точку физически выходит револьверная головка (ее базовая точка F) на завершающем этапе  реферирования, поэтому эта точка выбирается вне зоны размещения заготовки детали. Координаты XMRW, ZMRW определяют смещение нулевой точки детали (программы) W относительно нулевой (референтной) точки  станка, они должны быть определены и введены в память устройства ЧПУ перед отработкой УП, при этом смещение по оси ZMR каждый раз приходится определять и устанавливать  в процессе технологической наладки перед запуском новой номенклатуры деталей.

 

 

          Рис. 1

          Рис. 2

Целесообразно нулевую точку станка установить в точке пересечения торцем шпинделя с его осью. Таким образом  оптимизацию координатного пространства осуществили  переопределением  нулевой  (референтной) точки станка MR относительно точки  M  пересечения базового торца  шпинделя с его осью (рис. 2) с тем, чтобы точка M  стала  нулевой точкой станка.  Относительно точки M  непосредственно  определили положение станочного приспособления (патрона) и заготовки детали.

 Далее определили смещение  точки  M   относительно  точки  MR. Для этого было необходимо  рассмотреть условие совмещения базовой точки инструмента PT с некоторой точки PW  заготовки  детали (рис. 2). Точка PT  определена в системе координат инструмента  XT T ZT, а точка PW – в системе координат детали (программы) XWW ZW. Мы использовали известные правила преобразования систем координат и  записали:

 XMRPW=XWPW+XMW+XMRM, XMRPT=XTPT+XFT+XMRF;

 ZMRPW=ZWPW+ZMW+ZMRM, ZMRPT=ZTPT+ZFT+ZMRF. 

Из  условия  совмещения точек  PW и PT (XMRPW=XMRPT,ZMRPW=ZMRPT), опуская слагаемые с заведомо нулевыми значениями,  получили выражения, определяющие  смещение   нулевой точки станка M относительно нулевой (референтной) точки MR:

XMRM=XTPT+XMRF -XWPW                                                 (1)

ZMRM=ZTPT+ZMRF-(ZWPW+ZMW)                      (2)

 

Для определения смещения согласно (1) и (2) использовали встроенное  программное обеспечение системы ЧПУ  Sinumerik 802D токарно-револьверного станка, на рис. 3 показаны его диалоговые окна.  В строку  Save in занесли (в виде подготовительных  функций из группы G54-G59)  адрес области памяти параметров УЧПУ, в которую были занесены установленные координаты  смещения начала отсчета.

Для определения смещения начала отсчета XMRM (рис. 2) произвили обточку заготовки детали (диаметр обработки произвольный) и затем в поле Distance (рис. 3,а) занесли фактический радиус обработанной детали. После директивы  Set work offset в системе ЧПУ автоматически рассчиталось  по выражению (1) смещение начала отсчета XMRM  и  отобразились в поле  Offset диалогового окна, а также автоматически  занеслись в адресуемую область  памяти параметров УЧПУ. При этом  в качестве XMRF  считывается  текущая координата револьверной головки, отображаемая в  поле X1 диалогового окна,  в качестве XTPT– значение вылета Length1 (со знаком минус)  рабочего инструмента, номер которого отображен  в поле T  диалогового окна, а в качестве  XWPW– радиус обработанной детали, занесенный в поле   Distance  диалогового окна.

   

а)

б)

                                                   Рис. 3

Для определения смещения начала отсчета ZMRM  произвели подрезку торца (рис. 3, б), который  был принят в качестве координатной плоскости ZW=0.  Параметр Distance  здесь определяет положение подрезаемого  торца относительно плоскости ZM =0 (рис. 2), то есть этому параметру следует придать значение (ZWPW+ZMW) , при этом ZWPW=0, а ZMW=ZMA+ZAW – определяется схемой базирования заготовки детали в станочном приспособлении (патроне).   После директивы Set work offset в системе ЧПУ автоматически рассчитывался по выражению (2) смещение начала отсчета ZMRM и отобразился  в поле  Offset диалогового окна, а также автоматически записалась  в  адресуемую область памяти параметров  УЧПУ окна, а также автоматически записалась в  адресуемую область памяти параметров  УЧПУ.

 

                                     Рис.4

 

             На заключительном этапе инверсные значения  рассчитанных координат XMRM и ZMRM смещения  занесли в качестве  параметра  машинных данных  MD 34100[0] системы ЧПУ  Sinumerik 802D. Этими машинными  данными произвели переопределение позиции револьверной головки, находящейся в нулевой (референтной) точке  MR,  как позиции с координатами XMMR и ZMMR , отсчитываемыми уже относительно  начала отсчета M (рис. 4).   В результате координаты текущих  позиций револьверной головки при отработке управляющей программы будут отсчитываться  от  начала отсчета M.  Технологическая наладка  по согласованию   систем координат  при  запуске  новой   номенклатуры деталей упростилась  и заключалась  лишь во вводе в область памяти  параметров устройства ЧПУ в качестве смещения нулевой точки детали (программы) ZMW  которая заранее была  известной по условиям базирования заготовки детали в станочном приспособлении (патроне) величины      ZMW=ZMA+ZAW                 (3)  

 

Выводы: В результате проделанных нами экспериментов и работ технологическая наладка при запуске новой номенклатуры деталей упростилась и заключалась лишь во вводе в область памяти параметров устройства ЧПУ координаты Z, смещение нулевой точки W, относительно М, которое заранее известно и определяется по элементарной формуле (3).

 

                           

Библиографический список:

1. Брон Л. С, Земляной В. В. Переналаживаемые автоматические линии. М.: НИИмаш, 1982. 32 с.
2. Долматовский Г. А. Справочник технолога по обработке металлов резанием. М. : Машгиз ,1962. 1240 с.
3. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К. и др.: «Справочник технолога-машиностроителя.», т.2,М.,Маш-е,1986г.,496с.
4. Наладка станков с программным управлением/А. Н. Ковшов, В. А. Ратмиров, И. А. Вульфсон и др. М.: Высшая школа, 1976. 280 с.
5. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник / Под ред. В. И. Баранчикова . М. : Машиностроение , 1990.,400.с
6. Справочник технолога-машиностроителя. Т. 2.Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. М.: Машиностроение , 1985. 496.с




Рецензии:

3.02.2014, 21:20 Назарова Ольга Петровна
Рецензия: Это не статья, а инструкция по применению! Не рекомендуется к печати. Сделайте сноски на литературу, после чего можно рекомендовать к печати.

10.02.2014 8:08 Ответ на рецензию автора Полушин Александр Николаевич:
Спасибо за критику, статья была поправлена и теперь отвечает требованиям научных публикаций.

7.07.2014, 18:06 Каменев Александр Юрьевич
Рецензия: Аннотация и выводы должны чётко указывать вклад автора (разработано, предложено, проведён анализ и т.д.). Рисунки и таблицы не подписаны по ГОСТу. Статья не структурирована (нет введения, основной части). После доработки рекомендовать к печати.
11.01.2015 19:19 Ответ на рецензию автора Полушин Александр Николаевич:
Благодарю за рецензию, статья была поправлена и теперь отвечает требованиям научных публикаций.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх