Основные преимущества станков с чпу
- По одной и той же программе можно выпускать крупные партии абсолютно идентичных изделий с неизменно высоким уровнем точности и качества их изготовления.
- Быстрая и удобная перенастройка оборудования с изготовления одного изделия на другое. Для этого необходимо выбрать соответствующую управляющую программу из списка программ, который хранится в памяти ЧПУ. Управляющую программу можно использовать неограниченное количество раз. Станки с ЧПУ, выполняющие механическую обработку, оснащены автоматической револьверной головкой, в которой закреплено несколько инструментов. Она позволяет станку самостоятельно менять рабочие инструменты. В лазерных станках универсальным рабочим инструментом является сфокусированный лазерный луч, при помощи которого выполняется большое разнообразие производственных операций.
- Более высокая скорость обработки изделий по сравнению с обычными станками.
- Производительность в 2-5 раз выше по сравнению со станками с ручным управлением.
- Высочайшая точность обработки, которую невозможно достигнуть на станках с ручным управлением. Оборудование с ЧПУ позволяет обрабатывать самые мелкие детали, изготавливать изделия сложной формы. Точность сохраняется при многократном запуске управляющей программы.
- Возможность изготовления изделий, имеющих особо сложную конфигурацию или крупные размеры. Такие изделия проблематично или вовсе невозможно производить на обычных станках.
- Работа станка по управляющей программе позволяет более точно рассчитывать сроки изготовления конкретной партии изделий и, соответственно, максимально полно задействовать оборудование в производственном процессе.
- Возможность обеспечить полную автоматизацию производства путем объединения нескольких станков с ЧПУ в производственную линию по типу конвейера.
- Участие человека сведено к минимуму, что дает возможность сократить количество персонала и расходы на оплату его труда. Функции оператора сводятся, в основном, к ежедневному техобслуживанию станка, а также к подготовительным и заключительным производственным операциям: установка материала или заготовки для обработки, выбор управляющей программы, снятие готовых изделий и т.д. Один оператор может обслуживать несколько станков с ЧПУ.
- Поскольку управление станком осуществляется автоматически, а не вручную, минимизирован риск брака вследствие ошибок персонала. Выпуск бракованных изделий может быть при некорректном составлении программы. В этом случае производство нужно остановить, исправить программу и запустить процесс заново.
В чём недостатки любительских чпу?
а можно я, можно я? я скажу?
:))
дело в том, что как раз постигаю теорию. Потому как теоретик могу сказать, что дело в математике.
Как практик я пока никакой, только строю свою первую систему. Потому не судите строго — пишу «чиста тиоритичиски» :)) Гуру — правьте. Но тема очень интересна, хочу продолжения :))
Так об этой, об математике.
Сначала — умение быстро думать. Берем Кфлоп — tragektory planner. Выясняется, что «скруглить» круг мы может только до определенных пределов, иначе будет очень медленно. Как считать, так и ползать. Ведь система по умолчанию может только считать шаги… соответственно, любая кривая бьется контроллером на отрезки.
Далее. Точность. И — «плавающая точка». Всем известно, что константа «отношение длины окружности к диаметру» бесконечна. Могу только предположить, что в «бытовой» версии она округляется, скажем, до «signed short int» — больше не нужно. А в промке оно просто обязано быть немного точнее. unsigned long, к примеру. Иначе — тот же Кфлоп не уложится в объявленные 90мс на ответ. Зачем — наверное, при накоплении нескольких таких округлений мажем выйти и в допуск в тысячные. Для любителей — простительно, для промки — наверное, нет. Конечно, на практике линейки поправят это. Но линейки отдельно, а математика отдельно.
Еще — безглючность, отработка нестандартных ситуаций. К примеру, Hanter описывал несовместимость пары плат Mesa. Не уверен, что исправлено и ныне. Во всяком случае (насколько понял), человек просто забил на Mesa и вообще на LinuxCNC. Предположу, что в промке такая ситуация приведет к самоубийству разработчика :))
ps. я — в баню. Читать буду, отвечать неа :))
§
Вы слишком много предполагаете, в некоторых случаях надо просто знать.
escuse me, chief :)) чесслово, допью безалкогольные напитки — обязуюсь перестать предполагать.
Леш, не превращай форум в горячую линию техподдержки. Смотри, все затихли, никто никуда не торопится (в смысле, глупые вопросы не задает).
То, чего я нахватался за пару месяцев — явно недостаточно для профессионального понимания этой темы. Но — вполне для «предположить». Грамотные — поправят, и всех делов.
Хотя не… только скажи — и я реально перестану предполагать. И такие как я (99,9%) — тоже (наверное). Таких как тыВы — максимум десятка три на весь форум. Показ тридцати баннеров не принесет прибыли этому ресурсу :))
ps. и ваще… по другой теме я, но слишком уж она «узкая», в рф форумов вообще нет. Торкнуло заняться этой — интересно. Вотысё :))
pps. вот сделал своими руками одну штуку — профи (по моей теме) сказал, нужно патентовать. И никто, кроме меня, не понимает, насколько она корява… так о чем это я? Ааа — да просто не верю, что команда разработчиков, штатом в 5 чел (включая клиринг-манагеров), не делая из этого open-source, может заменить полноценное КБ. Где-то это должно выявиться.
§
тут тема : чем отличаются любительские чпу от промышленных,а из любительских больше всего про емс))
про остальные мало — «остальных» почти нет 🙂
так как я из секты емс — скажу за емс пару слов…
многие знают,может некоторые нет — емс был разработан не любителями,и не бесплатно…
это разработка коллектива Национальный институт стандартов и технологий США
https://ru.wikipedia…ов_и_технологий
очень интересна и цель появления финансирования такого проекта, она озвучена разработчиками в неофициальной переписке…
—————
сейчас этот проект развивается может быть не так ,как кому то хотелось,но и не хаотично…
есть команда, конечно чисто условно, но она сообща решает — какие изменения вносить и как дальше развивать проект:
https://sourceforge….p/emc/_members/
—————
по поводу ,что сейчас в программе никто не разбирается 🙂 :
специалистов хватает,другое дело ,что безоплатно особо много времени не потратишь)))
в подтверждение этой выкладки пара примеров с конкретными именами:
Robert Ellenberg — написал практически новый планировщик с предпросмотром ,если не ошибаюсь —
финансировала производственная фирма Tormach
Michael Haberler — отделился от команды со своим проектом Machinekit
http://www.machinekit.io/
это ,грубо говоря,тот же емс ,базирующийся на разных платформах
это так ,навскид…кому интересно — могу поделиться подробней…
пообщайтесь с этими людьми,прежде чем писать необоснованные доводы…
===============
ну и пару слов непосредственно по теме:
мне кажеться,основная проблема любительских систем — отсутствие законченных продуктов…
как только появится больше решений,подобных станкам Tormach, так холиваров станет на порядок меньше…
сейчас же тот же емс — конструктор …
сравнивать конструктор с законченными проектами почти бессмысленно…
Изменено 05.02.2022 12:27 пользователем desti
Лазерные станки с чпу
Рабочим инструментом такого станка является лазерный луч, сфокусированный в точку очень малого диаметра. Он воздействует на материал бесконтактным способом исключительно в зоне обработки, поэтому в материале не возникают деформации и другие повреждения.
В нашей стране наиболее распространены лазерные станки с волоконными и газовыми (СО2) источниками лазерного излучения. Волоконные источники генерируют излучение с длиной волны 1,064 мкм. Оно прекрасно поглощается металлами, поэтому волоконные лазерные станки чаще всего применяют для обработки всех видов металлов. Их также используют для работы с камнем, керамикой, резиной, некоторыми видами пластмасс и полимерных материалов.
Волоконные лазерные станки с ЧПУ выполняют широкий спектр производственных операций:
Резка материалов. Станки обеспечивают очень высокие скорость и точность резки, формируют идеально гладкие края разрезов, не требующие дополнительной обработки, вырезают детали сложной и уникальной конфигурации, создают микроскопические вырезы, которые невозможно выполнить на другом оборудовании.
Для резки применяют два метода:
- плавление – металл нагревается лазерным лучом до температуры плавления, и вспомогательный газ выдувает из зоны реза образовавшийся расплав. Газ охлаждает кромки разреза, препятствуя их деформации, а также выполняет другие технологические функции. Кислород вступает в реакцию окисления с нагретым металлом, в результате чего в зоне реза выделяется дополнительное тепло, которое помогает увеличить скорость резки и толщину разрезаемого материала. С кислородом режут нелегированные стали и черные металлы. Инертные газы (азот, аргон) предотвращают окисление кромок разреза, так как препятствуют поступлению в зону реза атмосферного воздуха, в котором содержится кислород. Кромки остаются безупречно гладкими и чистыми. Аргон используют для резки титана, а азот – для нержавеющей и других видов легированной стали, цветных металлов и их сплавов.
- испарение – лазерный луч разогревает металл в зоне реза до температуры кипения, и материал испаряется. Этот метод требует высоких энергозатрат, поэтому его используют реже, чем метод плавления. Сферу его применения составляют вырезание тонких деталей и резка листов малой толщины.
Гравировка. Эта технология обработки предполагает удаление верхнего слоя материала на заданную глубину. Луч движется по установленной в программе траектории и создает на поверхности материала любые изображения: от самых простых до сложнейших, таких как фотография или картина.
Сварка. Тончайший лазерный луч обеспечивает высокоскоростную сварку с созданием глубоких сварных швов. Волоконный лазер позволяет сваривать не только металлы, но и неметаллические и даже разнородные материалы, которые невозможно соединить другими методами сварки.
На волоконных лазерных станках можно выполнять и другие операции, в том числе:
Волоконные лазерные станки с ЧПУ легко перенастроить с одной операции на другую. Эти станки достаточно просты в управлении, отличаются высокой надежностью и долговечностью. Срок эксплуатации волоконного лазерного источника составляет 100 тысяч часов.
Газовые (СО2) лазерные источники генерируют излучение с длиной волны 10,6 мкм, которое хорошо подходит для резки и гравировки неметаллических материалов: древесина, фанера, картон, бумага, стекло и оргстекло, пластмасса, акрил, резина, ткань, кожа. Для работы с металлами СО2 лазерные станки не подходят, так как поверхность металлов отражает коротковолновое излучение.
Если вы планируете оснастить производство лазерным станком с ЧПУ, это оборудование можно приобрести по приемлемым ценам на маркетплейсе stanki-doma.ru. В нашем каталоге представлены станки на базе волоконного и СО2 лазера, комплектующие и большой выбор расходных материалов.
Сфера применения станков с чпу
Числовым программным управлением оснащены различные виды станков, в том числе, фрезерные, токарные, шлифовальные, лазерные, электроэрозионные, станки гидроабразивной и плазменной резки, универсальные и многие другие. Благодаря большому разнообразию станки с ЧПУ применяют во многих отраслях промышленности, а именно:
- металлообработка: 2D и 3D фрезерование деталей, нарезание резьбы, сверление отверстий, изготовление объемных деталей сложной формы, изготовление пресс-форм для литья, токарная обработка, резка металла, гравировка серийных номеров и штрих-кодов;
- изготовление высокотехнологичного оборудования для аэрокосмической отрасли: деталей двигателей и крыльев, элементов шасси, компонентов редукторов и разъемов, втулок, коллекторных труб, титановой обшивки;
- производство оборудования для энергетики: паровых и газовых турбин, элементов корпуса и трубопроводов АЭС и т.д.;
- изготовление оборудования для нефтяной и газовой промышленности;
- станкостроение;
- автомобилестроение: изготовление деталей двигателей, коробки передач, ведущих мостов и других деталей, обработка поверхностей, хонингование цилиндров, нарезка резьбы и т.д.;
- электроника: изготовление печатных плат, корпусов и лицевых панелей, охлаждающих радиаторов, фрезерование технологических отверстий и т.д.;
- производство мебели: фасадов, ножек, опор, художественная резьба, сверление отверстий под крепежные элементы и фурнитуру, раскрой листовых материалов (МДФ, ДВП, ДСП);
- серийное производство входных и межкомнатных дверей и изготовление уникальных дверей по индивидуальным заказам;
- изготовление наличников в различных техниках резьбы;
- производство интерьерных украшений: резных потолочных и настенных панелей, колонн, имитации лепнины и т.д.;
- изготовление художественного паркета;
- создание архитектурных 3D макетов;
- изготовление малых архитектурных форм;
- изготовление моделей и прототипов изделий;
- производство рекламной продукции: вывесок, рекламных конструкций, раскрой листовых материалов и т.д.;
- изготовление элементов фирменного стиля;
- изготовление сувенирной продукции и ее гравировка;
- нанесение гравировки на ювелирные украшения, эксклюзивное оружие, награды и кубки, посуду, предметы интерьера, одежду и т.д.;
- изготовление печатей и штампов;
- производство тары и упаковки из различных материалов.
Токарные станки
Токарная обработка представляет собой вытачивание изделия или детали из вращающейся заготовки методом снятия стружки при помощи резца. Для фиксации заготовки используется патрон, закрепленный на шпинделе. Ось шпинделя может быть расположена горизонтально или вертикально.
Токарные станки с ЧПУ классифицируют по типу выполняемых работ:
- центровые – предназначены для вытачивания деталей прямо- и криволинейной, цилиндрической, конической форм;
- патронные – применяются для резки деталей сложной формы, нарезания резьбы, сверления, зенкеровки, обтачивания под фланцы, втулки, шестерни и диски. Обработка заготовок производится как изнутри, так и снаружи;
- патронно-центровые (комбинированные) – используются для наружной и внутренней обработки особо сложных изделий. Станки совмещают функции патронных и центровых моделей;
- карусельные – применяются для обработки заготовок, имеющих неправильную форму или крупные размеры. На одностоечных карусельных станках обрабатывают заготовки диаметром до 2 метров, для работы с заготовками большего размера предназначены двухстоечные станки.
На токарных станках с ЧПУ обрабатывают металлы, древесину. В основном токарная обработка применяется для деталей, имеющих форму тел вращения.
Чпу. мифы и реальность
В разделе Wiki мной размещена моя статья ЧПУ, Мифы и Реальность Содержит общий обзор отказов систем с ЧПУ и различий стоек различных поколений. Предназначена в первую очередь для молодежи, знакомой с предметом только из учебников. Но очень хочется, чтоб с ней ознакомились и опытные форумчане- ЧПУшники, и высказали свои комментарии и замечания, которые будут внесены в текст статьи. Замечания лучше писать прямо в этой теме. Кроме того предлагаю вам принять участие и написать чтонибудь на темы, поднятые в этой статье более развернуто, основываясь на личном опыте.
ЧПУ. Мифы и реальность.
Побудительным толчком, а вернее последней каплей, написания этой статьи стала фраза господина Технического Директора: « Зачем нам программисты, ведь сейчас ввел чертеж в станок, и он сам все сделает». Причем эта фраза присовокуплялась к другой «Зачем нам конструктора и технологи, ведь, компьютеры, сейчас все могут спроектировать».
Несколько позже мне стало ясно, откуда растут ноги у таких рассуждений. Попала мне в руки книга, которую безусловно читал топ — менеджмент предприятия. Книга «Основы инженерного консалтинга». Ни в коей мере не собираюсь полемизировать с этой книгой. Во-первых, потому что не являюсь специалистом в области инженерного консалтинга. А во-вторых, книга мне понравилась, поскольку содержит трезвые мысли, вполне реальные рассуждения, подкрепленные практикой и в целом не расходящиеся с моим личным опытом. Просто господин Технический Директор ее не понял, истолковал превратно, может просто невнимательно читал. Но главное, что он не представляет, как и большинство руководителей, что есть реальность станков с ЧПУ. Объясняется такое положение вещей просто. Отсутствие практики работы с ЧПУ, заменяется обычно изучением теории. Большинство учебников для вузов, посвященные практической автоматизации, не отражают реальную действительность. Содержат, либо устаревший материал, либо информацию не проверенную фактами. И по этой причине я задался целью собрать информацию, по реальности применения станков с ПУ на производстве, скомпоновав ее таким образом, чтоб она была пригодна как руководителям различного звена, так и молодым инженерам и студентам, которым так или иначе предстоит столкнуться с реальным производством. Причем предполагается, что студенты и инженеры, читающие эту статью, изучали программное управление станков хотя бы в том вузовском объеме, который я выше называл недостаточным. Поскольку это не учебник, то читающий должен понимать смысл определений «Программное управление», G-код, «Референтная точка», транзистор, БИС, ИС, СБИС хотя бы в общих чертах.
Итак. Современный парк станков ЧПУ на производстве представляет довольно разнообразное зрелище. Морально и технически устаревшие Н33 соседствуют с современными обрабатывающими центрами.
Надежность станков с ЧПУ.
Станок с ЧПУ, не зависимо от года его выпуска представляет собой достаточно сложную электромеханическую систему. Не надо быть профи в Теории диагностики и надежности (ТДН), чтобы понимать, насколько эта система подвержена сбоям с течением времени эксплуатации. Однако для многих инженеров и руководителей такой постулат может быть непонятным. Сама по себе «Диагностика и Надежность» введена в вузовские курсы уже достаточно давно. При этом она опирается на математический аппарат, и вообще говоря, является подразделом Теории вероятности и Математической статистики.
Весьма желательно чтобы читатель почерпнул из ТДН основные определения: надежность, безотказность, сохраняемость, восстанавливаемость и ремонтопригодность. Причем этого будет совершенно достаточно, поскольку дальнейшее углубление в ТДН нужно лишь только конструкторам и проектировщикам.
На рисунках вертикально фрезерные стаки Горьковского завода, оснощаемые ЧПУ Н33 и 2С65
И для сравнения аналогичный по назначению станок Fadal 2005 года выпуска
Как я уже сказал, станок с ЧПУ (как, впрочем любой станок, и шире, любая машина) представляет сложную электромеханическую систему.
На протяжении всей эксплуатации, станок, естественно ухудшает свои технические параметры. Если говорить о нарушении геометрии, имеется в виду нарушение параллельности, осей и направляющих, их взаимного расположения, жесткости, то это сказывается на качестве изделия. Точность станка снижается. О снижении на конкретные величины можно судить в результате специальных проверок на точность, регламентированных ГОСТами. Возникновения люфтов тоже серьезная болезнь станков. Причем системы ЧПУ выпускаемые с конца 80-х позволяют компенсировать люфты либо программно, либо специальными параметрами станка. Само понятие «параметр» означает некую переменную, записанную в УЧПУ и характеризующую величину перемещений, результат выполнения некоторых процессов. Подробнее «параметры» будут рассмотрены ниже. В любом случае, станок с нарушенной геометрией не следует использовать для изготовления точных деталей.
Кроме нарушения геометрии, существенная проблема- механический износ узлов, влияющий как на точность, так и на производительность
Если брать по отдельности узлы станка, то наиболее ненадежными будут привода и гидравлическая система. Применявшиеся на старых станках двигатели постоянного тока, нуждаются в регулярном уходе, чистке щеток. Естественно они это не получали, что приводит к выходу двигателя из строя, или более мелким, но частым проблемам (двигатель глохнет, стопорится, процесс пуска и разгона значительно затягивается).
Датчики рассогласования следящих приводов теряют точность, в результате увеличивается ошибка рассогласования, которая проявляется либо в ошибочных перемещениях, либо остановки работы. К примеру, на станках с НЦ-31 нередки случаи, когда при ускоренном перемещении станок зависает из-за ухудшения работы датчиков положения (датчик не успевает отследить перемещение). В целом, на станках, выпущенных более 20 лет назад приходится режимы резания снижать в среднем на 30% по сравнению с их паспортными данными.
Ошибочно считается, что станок 80х годов выпуска, простоявший без работы лет 10, находится в лучшем состоянии, чем такой же, но эксплуатировавшийся. Упускается из виду такое понятие как сохраняемость. Сам процесс пуска станка после длительного простоя будет рассмотрен ниже.
Кроме неточности работы двигателей и кинематических цепей, на большинстве станков, со сроком эксплуатации более 15 лет (как отечественных, так и зарубежных), в первую очередь фрезерных, существует проблема с устройством смены инструмента. Как правило, не исправен либо поворотный магазин, либо манипулятор. Такие станки используются обычно в режиме «одного инструмента». Этот режим, как правило, требует больше времени на вспомогательные операции, То есть в партии деталей обрабатываемых несколькими инструментами нужно каждую деталь устанавливать по несколько раз.
Гидро- и Пневмосистемы также часто выходят из строя. Вообще говоря, гидравлика и пневматика – играют существенную роль в станках с ЧПУ. Это и гидроусилители приводов, гидро- и пневмозажимы патронов, приспособлений, пневматический люнет и пневматическая задняя бабка. Кроме того сжатый воздух используется для охлаждения или сдува стружки. И конечно подача СОЖ для охлаждения инструмента. Разберемся по порядку. Гидросистема (гидравлика) станков использует в качестве рабочего тела машинное масло. Первая неприятность с его применением заключается в том, что всевозможные сальники, уплотнители, прокладки трескаются, разрушаются, масло начинает протекать. Растекается вокруг станка, создавая угрозу работнику. Масло стекает в бак для СОЖ, смешиваясь с ней, вызывая изменение ее характеристик. Более густая СОЖ хуже прокачивается насосом, напор падает. На старых станках зачастую отсутствуют датчики наличия масла в гидросистеме, поэтому станок продолжает работу. В это время прекращается централизованная смазка, что влечет к увеличению износа трущихся поверхностей, и может вызвать заклинивание и разрушение узлов станка. Кроме того падение давление в гидросистеме сказывается на работе приводов. Зажим детали оказывается более слабым, что может привести к ее выбиванию и, соответственно, аварии. Ухудшается работа приводов, происходят сбои. Часто старые насосы в гидростанциях сгорают, причем в самый неподходящий момент. Кроме того масло может быть залито не той марки, которая допускается. Кроме того, в помещении может быть холодно, вязкость масла увеличится. В этом случае насос так же не может создать требуемое давление в гидросистеме. Если система более современная, то срабатывают различные датчики, и работа останавливается. Если система более старая, то может либо сгореть двигатель насоса, либо начнутся сбои приводов, описанные выше.
Причем проблема с прокачкой масла более вязкого, за счет холодной температуры помещения, либо неправильной заливки, присуща и современным станкам.
В пневмосистеме, узким местом является нагнетающий компрессор. Все будет зависеть от его надежности.
СОЖ является важным фактором, определяющим производительность станка. На старых станках как правило устанавливались слабые насосы, не обеспечивающие требуемый напор. Кроме того постепенное засорение магистралей снижает напор СОЖ даже при более мощных насосах. Отсутствие достаточного охлаждения на станке вызывает необходимость снижать режимы резания. Часто исключая возможность использования современного режущего инструмента. Либо использовать его не на всю мощь, что сказывается на себестоимости детали.
Перечисленные узлы и системы характерны не только для станков с ЧПУ, но и для любых других. И естественно теперь рассмотреть непосредственно надежность Систем ЧПУ.
СЧПУ включают в себя устройства ЧПУ, а так же различные датчики, характерные только для этих систем, силовые преобразователи, обеспечивающие регулирование скоростных режимов работы двигателей. В данной работе не ставится целью рассмотрение конструкций электроприводов, тем более что их количество весьма велико.
Наименее надежны СЧПУ. Которые встречаются до сих пор на производстве, те которые наиболее старые. И это естественно. Вспомните, работу своего старенького телевизора, выпущенного в 70-е годы.
2П32-3 Система управления сверлильного станка. 70-е годы
Как долго он вам прослужил, как много сбоев и поломок было под конец его жизни? Системы ЧПУ строились на похожей базе РЭА. Конечно, к ним предъявлялись повышенные требования по надежности и безотказности. Но и работает система в несколько других, более жестких условиях. Это и повышенные вибрации, загрязненность, перепады температуры и влажности, скачки напряжения в питающей сети, с которыми не всегда справляются фильтры, сами по себе не слишком совершенные. И кроме того отсутствие должного сервиса и обслуживания.
Плюс конструктивные несовершенства самих систем. О конструктивности и продуманности системы лучше всего судить по реализации диагностики ошибок и сбоев.
Наиболее старые в нашем обзоре- СЧПУ Н-55 и ее клоны (Н-33, Н -51, Н-55М прочие).
На рисунках системы Н33-1м и Н33-2М
Внутренности стойки
Индикация сбоев осуществляется несколькими лампочками и все. Система контролирует работу всего нескольких параметров и работа на станке с такой ЧПУ подобна игре в Русскую Рулетку. Сбой, часто немотивированный, может произойти в любой момент работы. Невозможность отображения введенной программы исключает возможность проконтролировать ее на ошибки чтения. Программа на такие системы вводится с перфоленты. Конечно, реализована некоторая защита, а именно контроль на четность. Но это не обеспечивает 100% верности чтения перфоленты.
На рисунке устройство чтения перфолент «Консул»
Системы Н-55 реализованы на Транзистор — Транзисторной Логике, с использованием RLC цепей(сопротивления-индуктивности-конденсаторы).
Типичная плата применяемая в стойках тех лет.
Применялись и ИС, но в незначительном количестве. Естественно элементы РЭА с течением времени претерпевали ухудшение своих параметров. Особенно ненадежны конденсаторы, средний срок жизни которых не превышает 10 лет. Да и полупроводниковые элементы так же работают на грани своего ресурса.
Более новые системы, это:
НЦ-31
различные модификации 2Р22, 2С65, 2С42
и их зарубежные аналоги, например
Sinumerik 8 на 4-координатном ОЦ
Sinumerik 880 на станке вихревого фрезерования коленвалов
Unumerik CNC600
и Unumerik CNC700
Другие системы, выпускавшиеся в 80-е годы построены на той же ТТЛ логике, но с активным применение ИС, БИС, СБИС. Отличаются несколько большей надежностью (хотя те же конденсаторы и здесь оказывают свое влияние ). Исключением по надежности могут быть только отечественные системы, произведенные под конец Перестройки (89-91 год), так как в тот период вообще отечественной промышленности вообще было свойственно снижение качества выпускаемой продукции. Как бы то ни было, в системах 80-х годов заложена возможность контролировать большее количество параметров своей работы. Об этом можно судить по так называемой таблице кодов ошибок. Число таких кодов, выводящихся на экран, или пульт оператора (в НЦ-31), может достигать сотни, в зависимости от модели. Причем в более старой НЦ 31 реализовано даже больше кодов, чем в более новой 2С65. Возможность просмотреть текст программы так же снижает вероятность аварийной ситуации. Тем более, что в этих системах, в отличии от Н55, реализована возможность редактировать текст программы прямо с пульта станка.
Правда возникла другая проблема- клавиатура. На НЦ-31 клавиши залипают и заедают. Что может привести к серьезной проблеме с работой станка, и требует от оператора повышенного внимания. Особенно опасно залипание клавиши быстрого хода, тогда при нажатии клавиши перемещения, когда оператор уверен, что станок будет перемещаться с заданной подачей, происходит движение на ускоренном ходу, часто заканчивающееся столкновением инструмента с деталью и его поломкой. Хотя возможны и другие варианты неполадок. На других системах клавиши частенько просто отваливаются, причем в самый неподходящий момент.
Еще с появлением этих систем связано и понятие «параметров станка», иначе называемых «машинными данными». Параметры- набор переменных, записанных в ППЗУ и обеспечивающих программное сопряжение СЧПУ с аппаратной составляющей станка. С помощь параметров можно настроить скорость быстрого перемещения, дискретность, рабочую зону и многое другое. Параметры стоит рассматривать только в привязке к конкретной ЧПУ. Но если говорить о надежности, то стоит остановится на следующем.
Большая часть параметров сохраняются в ПЗУ станка заводом изготовителе. Но некоторые из ни нужно забивать в ручную. Они сохраняются в энергозависимой ППЗУ, питающейся от аккумуляторов. В случае сбоя питания может произойти стирание не только программы, но и параметров, что будет обнаружено при самотестировании СЧПУ. В более худшем варианте может произойти изменение значения этих параметров или текста программы, что может привести к серьезному сбою в работе станка. Забивание параметров по новой- весьма трудоемкое занятие, отнимает время у рабочего.
В 90-е годы на сцену выходят новые СЧПУ, являющиеся уже полностью микропроцессорные. Это отечественные НЦ 110
и ее клоны(последняя НЦ210), модификация НЦ 31М, аналогичная интерфейсу достаточно удачной НЦ 31, но построенная на микропроцессорных комплектующих.
А кроме того зарубежные СЧПУ Sinumerik, Fanuk, Mazak и другие.
Sinumerik 810c c подключенным дополнительным монитором
Sinumerik 810C на 5-ти координатном ОЦ и токарнофрезерном станке
810D
Применение микропроцессоров и СБИС в сочетании с цифровыми приводами, более совершенными датчиками делает эти системы значительно более надежными.
(Правда и здесь встречаются глюки, как на рисунке ниже)
На смену кодов ошибок приходит понятие алармов- предупредительных сообщений, содержащих не только числовой код ошибки но и ее краткое описание. Если перечень ошибок системы 2с65 умещался на 1-2-х листах, то перечень алармов занимает не занимает десятки страниц, а само число переваливает за тысячу. Такое число алармов свидетельствует о том, что система контролирует значительное число параметров работы узлов и агрегатов станка, предотвращая серьезные сбои, облегчая диагностику и ремонт. В том числе и контролируя правильность программы. Ведется учет техобслуживания и выводятся предупреждения о необходимости той или иной профилактики.
В завершении обзора надежности систем ЧПУ, нужно сказать длительном простои оборудования. Не секрет, что на запуск после простоя приходится пик отказов. Причем это свойственно не только старым системам но и новым. При запуске станка, простоявшего несколько недель, не говоря уже о годах следует придерживаться следующего алгоритма. Поэтапно включив все системы (электроснабжение, гидравлику, пневматику, систему управления) нужно некоторое время дать станку постоять. Просто постоять около 1 часа. За это время пройдут программы самотестирования, прогреются схемы, прочистится смазочная цепь. После этого нужно нагружать станок в холостом режиме. Вручную осуществить перемещение осей, включение шпинделя, набор им номинальных оборотов, а потом и максимальных, запустить несколько раз смену инструмента. Вполне вероятно, что во время этих действий произойдет какой ни будь сбой, но это лучше, чем сбой при обработки детали. Если все хорошо, то следует запустить обработку в тестовом режиме, то есть без перемещения по осям- эта функция доступна и в старых системах, типа НЦ-31, не говоря уже о новых. Даже если программа была предварительно отработана. Проверить привязку инструмента. Потом можно запустить программу отработки с перемещениями, но не устанавливая деталь. После холостого прогона можно начать обработку, но желательно, на более низких режимах. И только на второй день эксплуатации можно выходить на запрограммированные режимы.
Такая перестраховка занимает много времени, но снижает вероятность серьезной аварии, с поломкой не только инструмента но и узлов станка.
Таким образом при проектировании обработки на станке с СЧПУ следует обязательно учитывать его техническое состояние, к каждому станку подходить индивидуально.
Теперь можно рассмотреть, что могут и чего не могут станки с ЧПУ.
Естественно их возможности разнятся в зависимости от модели станка и СЧПУ.
Начнем с самых старых. Собственно самые древние мы рассматривать не будем, а вот системы Н33, властвовавшие в 70-е годы до сих пор используются на производстве.
Это большая линейка систем для токарных и фрезерных станков, обрабатывающих центров. Представлена моделями Н22, Н33-1М, Н33-2М, Н55 и другими, схожими по названию. Представляют собой систему класса NC. Отличаются медлительностью, ненадежность, неудобством управления. Собственно пульта правления как такового и нет. Коррекция инструмента возможна декадными переключателями, путевая информация выводится на сегментный индикатор. Ввод программы через перфоленту. Наладка станка занимает значительное время. Включенный в технологическую линию станок будет серьезно тормозить весь производственный процесс. При этом программирование и обслуживание этой системы до совсем недавнего времени продолжали изучать в профильных ПТУ, Техникумах, ВУЗах.
Свет в конце туннеля наступил в начали 80-х с появлением для токарных станков системы «Электроника НЦ-31» и ее последующих модификаций. Полноценная CNC система, с возможность оперативного вмешательства в процесс обработки, редактирования программы, расширенной памятью до 1000 кадров. Достаточно удобная, с широкими возможностями ручного управления, большим набором программируемых функций и циклов, применялась на токарных станках. Существенными минусами можно назвать интерфейс системы. Информация выводится на семисегментный индикатор покадрово, что затрудняет процесс редактирования, кроме того в одном кадре можно запрограммировать только одну команду какой-то конкретной группы, перемещение только по одной оси. Правда через циклы можно расширять возможность программирования. Эти минусы были устранены в более поздних системах типа 2Р22, за счет применения экрана на ЭЛТ. Однако система НЦ-31 оказалась все равно очень удачной и живучей, используется до сих пор на многих производствах. Ее популярность привела к тому, что недавно была создана модификация НЦ-31М, построенная на современной элементной базе, но внешне и функционально идентичная старой системе. Семисегментные индикаторы выглядят несколько неестественно в сочетании с микропроцессорным управлением, но повторюсь что классическая НЦ-31 была весьма популярна у операторов, и для них сохранили привычный вид.
Время наладки станка значительно сократилось, однако все же проигрывало по сравнению с токарно-универсальными станками, что впрочем компенсировалось сокращением времени обработки. Морально устаревшая система неплохо себя чувствует в соседстве с суперсовременными Синумериками. А применяющееся в ней программирование в G-коде в последствии претерпело не очень существенные изменения, поэтому переобучение оператора с НЦ -31 на новую систему гораздо короче, по сравнению с Н33. Кроме того умение программировать в G – коде в ручную, это полезный навык, в подготовке оператора- программиста его можно сравнить с курсом Римского права в юриспруденции.
За рубежом выпускались аналогичные по исполнению системы, как для токарных станков, так и для фрезерных, и ОЦ. Венгерская Unumerik, Сименсовская Sinumerik 8, и другие.
Дальнейшее развитие оперативных ЧПУ вылилось в появление 2С65 и ее клонов. Система с экраном, выводящим несколько строк программы, причем в одной строке можно запрограммировать перемещение по всем осям, и несколько команд, не противоречащих, впрочем, друг — другу. Появилось возможность регулировать режимы обработки потенциометром (до этого на НЦ-31 приходилось набирать в ручном режиме команду с требуемой подачей или скоростью резания). Расширились возможности программирования, и объемы памяти. В месте с тем отсутствие графического представления делали такие системы не слишком удобными, несколько громоздкими. Кроме того применение перфолент так же снижало возможности системы. Несколько позднее появились различные электронные приставки, подключаемые к станку, имеющие дисковод и позволяющие вводить программу через дискету.
На рисунке система С-300 для ввода программы с дискеты
Кроме того наличие ЖК экрана открывало второе дыхание для систем типа Н33,
делая их полноценными СNС системами, с возможностью редактирования программы на станке, в прочем не давая возможности оперативно вмешиваться в обработку, и поэтому продлевая их агонию на производстве.
На рисунках С-300 с системой Н33 и в шкафу пульта 2С65
На зарубежных аналогичных системах, типа Sinumerik 880 увеличили память для хранения программ. В целом эти УЧПУ продолжают активно использовать на производстве. Иногда умудряясь соединять станки с локальной сетью, что облегчает передачу программ.
После 91 года наши разработчики на время сошли со сцены, но очень скоро вернулись.
Во — первых с уже упомянутой НЦ31-М. Во – вторых с разработанной в 1996 году системой НЦ100, и ее последующих версий. Системы типа НЦ 100-НЦ210 не имеют ничего общего с классической НЦ-31, не по исполнению (построены на микропроцессорной платформе ), не по интерфейсу. При этом система НЦ100 представляет собой подобие зарубежных аналогов, не во всем удачное, но как бы то ни было, доказавшее свою живучесть. В большинстве же своем представленные на отечественном рынке системы ЧПУ зарубежного производства, даже если станок отечественный. Практика установки импортной электроники на отечественные станки была заложена, как это не странно еще в 70-е годы Ивановским заводом. Такой симбиоз оказался настолько удачным, что обрабатывающие центра ИР-500, ИР-800 и другие снабженные СЧПУ и приводами Fanuk и Sinumerik пользовались спросом и за рубежом.
На рисунке станок ИР-300
С пультом Фанук
И двигатель подачи той же фирмы
Стойка Bosh на Гомельском станке
Естественно что возможностей у этих систем гораздо больше, чем у предшественников.
Если перечислять Сименс, то это Sinumerik 802/810/840 и их различные модификации. Последняя самая навороченная
Sinumerik 840D Power Line.
Не отстают и другие производители, например Mazak c Mazatrol Matriks,
и многие другие.
Так вот очень важно отличать возможность этого поколения, от старых систем, поскольку требовать от НЦ 31 то что может 840D крайне глупо. Кроме возросшего быстродействия, повышенной надежности, расширенной памяти для хранения программ, появилась возможность редактировать программу в процессе обработки детали (правда по другой программе.) Системы построены с интеграцией ЭВМ типа IBM-PC, поэтому являются многозадачными. Появилось возможность отображения графической информации, в том числе и трехмерной, вывод контекстной справки, графических подсказок, программирование в графическом и диалоговом режимах.. Это сложные, но интересные системы и удобные системы, с постоянно расширяющимися возможностями. Однако поставщики этих систем используют понятие «опционарность» когда возможности программирования разбиваются на опции, которые нужно клиенту выбирать и заказывать отдельно, поскольку заказчик не ориентируется в современных системах, то часто не заказывает нужное, заказывая совершенно лишнее. Часто руководство желает объединить станки в локальную сеть, при этом на станках отсутствуют сетевые интерфейсы. Кроме того интеграция станка в SCADA систему, как правило не решит проблему с организацией производства, поскольку, не учитывается наличие технологической цепочке обычных станков. Кроме того при мелкосерийном производстве в наладке требуется непосредственное участие оператора, наладчика и технолога программиста, потому что программа, составленная с помощью CAD-САМ систем как правило требует корректировки. Сам станок не может по чертежу написать программу.
Особенности наладки станка с ЧПУ в современном производстве я намерен посвятить отдельную статью, поскольку это крайне большой материал. При этом он обычно совсем незнаком молодым инженерам.
§
2 Dimas:
Почитал статью. Нихрена не понял. Вообще. Рекламная брошюра «Основы инженерного консалтинга» должна быть засунута в глубину этого самого консалтинга до упора. Вредная книга, особенно для неспециалистов, хотя много лучше, чем ничего.
Сам я инженер-конструктор но тут приходится осваивать или хорошо понимать смежные профессии.
Работаю я на предприятии, станочный парк которого вывезен из Восточной Германии и из ее окрестностей в период с 1995 по 2008г.г . Соответственно, станки 1950-1987г.в. Много ЧПУ, построенных на релейной логике. Есть и вообще наши самоделки с ЧПУ(лично делал для них механику, да 🙂 ).
Ввод в эксплуатацию простоявшего 10-15 лет станка начинается с его переборки. Мозги — электрикам и электронщикам, железо — механикам. Все промыть, очистить, прозвонить. Все проверить по отдельности а потом в сборе узнать, где мозги ног не видят. Я не знаю ни одного случая, чтобы станок через 15 лет простоя вообще включился без проблем (обычно, как минимум, крадут автоматы в его силовом ящике 🙂 ).
Я в ванне электроэррозионного станка один раз здоровых и веселых улиток в дождевой воде видел а его станина мхом поросла по гнилой ветоши, которую забыли в 1991г .
То, что станок прогнать надо во всех режимах, включая вообще сначала проверку стойки, системы смазки, пневматики, СОЖ я полностью поддерживаю. Нормальные люди башку станку меняют сразу ибо старая башка=непредсказуемый простой=брак=убытки.
А то, что к каждому станку надо индивидуально подходить — непонятно. Есть нормы точности и машина должна им соответствовать. Индивидуальный подход = непорядок на заводе. Лечится ведерной клизмой скипидара в менеджмент и прочую спильноту. Или это кустарная мастерская 🙂 что тоже часто присутствует в нашей жизни…
Если управленцы не понимают, что такое ЧПУ и знать-понимать не хотят — это не лечится. Даже ректальным криптоанализатором.
Всех управленцев мы всегда настраивали на то, что _исправная_ система ЧПУ — это тупой но исполнительный работник своеобразных возможностей, который послушно раз за разом выполняет все приказы, включая неправильные или идиотские. И он почти всегда трезв, здоров и рад любой работе. А дальше — звезды в небе и финансовые вложения.
Гуляющих в 100-200м от станка операторов я никогда не видел т.к за поломку инструмента и приспособлений(излом исправного сверла/фрезы/развертки/сбитые губки у тисков или разбитый стол) с них высчитывают деньгу за ремонт. И поэтому операторы за мозгами и железом станка следят сами как могут.
Хотя аппаратные и программные глюки управленцев страшнее любых глюков древних стоек…
И сколько видел проблем со станками — большая часть происходит от человека. Сейчас я работаю с квалифицированными людьми и за год могу вспомнить один отказ стойки(огнем сгорела посреди цеха) и один раз после полусекундного отключения питания стол с деталью поехал в ноль через инструмент.
ЗЫ: А что там у вас за инженеры такие непонятливые? Может они недоедают и в КБ зимой 0… 5С?
Они что, — про количество осей обработки, вид системы ЧПУ, дискретность, тип контура управления знать не хотят? Или в цеху им рассказывают про отваливающиеся кнопки и отпавший текстолит со стойки и поголовный брак из-за этого а они вам совершенно правильно заявляют, что это не их проблемы (это шутка такая, на конкретные личности не переходящая)?
Изменено 23.08.2009 13:36 пользователем TZE
§
2 SemOdeskiy:
Стойки WL — есть более-менее точное подобие стоек Fanuc конца 80-х г.г. Фирма WL постоянно чего-то там крутит, мутит и дудит, создавая все новые и новые образцы своей продукции.
Проблема была в самом тэфлексе. Вот какую геометрию он там себе «представлял» — такую в металл и выдавал. У него, бывало, внутри твердотельной модели сложной конфигурации находились пустоты и он их выполнял в программе…а потом они пропадали но потом находились опять. Причем с винтовыми сложными поверхностями проблемы _разной_ степени запущенности и у SW, AI, Компас, T-Flex, MDT, Mastercam, Adem. Чуть где смоделировал «не так» и все. Причем, где «не так» не знают и многие представители этих брендов в Украине. «Для мясорубки» шнек все они спокойно отрабатывают.
Дальше — у нас хоть программисты и операторы молодые но свистелки и перделки в специальных
М,G-командах их настораживают. Чаще всего программа пишется вообще для самой дубовой стойки, которая понимает самые простые коды ИСО (ну и интерполяцию линейную, круговую, дуги, эквидистанты).
Еще мы любим эмуляторы Fanuc, Sinumeric с их базовыми функциями и, особенно, ISO-7bit (авторы ПО ответственности за работу станка с неизвестным устройством ЧПУ не несут и просят всех при пуске программы спрятаться 🙂 )
К предустановленным циклам как минимум при первом пуске программы в воздух или в буратину — особое внимание и рука на грибке. Ну нет у нас суперстанков 🙂 с приводным инструментом, 2 шпинделями и прочими причиндалами, например, для HSM и нам оно не так нужно. А когда нужно — мы думаем.
Про датчик — никто ничего не понял. Его заменили (а ему было 20 лет и провода с клеммами стояли родные) и теперь все нормально.
Про делительную головку — теперь после энного количества полных оборотов ее обнуляют. Обычно этого с головой хватает, да и даже без этого она почти не выделывается (стойка начинает активно глючить при приближении к полному количеству переменных высоты инструмента, корректоров, точек привязки в ее памяти — лечится периодическим поддержанием порядка со стиранием ненужного мусора из памяти стойки).
Накопленную ошибку при делении определили зажав точный шлифованный брусок и определив отклонение граней бруска от параллельности(индикатор МИГ-1) относительно стола за разное количество оборотов с разной скоростью. Она оказалась вполне в норме и не особенно противоречила показателям стойки. Там хуже то, что один из кулачков износился и от железа идет погрешность базирования. Вот там зло много большее, чем от стойки…всегда обстукивать, поджимать, выставлять по индикатору.
УП на шнеки даже с макросами много больше, чем в этой книге.
ЗЫ: Когда той зимой после фейерверка и гудежа с задымлением электрику механического участка совсем развели с сварочными участками — фокусов ЧПУ стало в разы меньше.
§
да практически всё что мог сказать я в предыдущем посту и написал, я в 82м как раз с 16К20Т1 переквалифицировался на Примуса (Weiler Primus CNC) по тем временам было круче космоса,
делали деталюшки для нового синхрофазатрона с допуском в 1,2 мкм, из 5 алмазных резцов (по цене 5т. советских рублей) 3 браковали практически сразу, и эти Примуса пахали в 3 смены с короткими перерывами
на профилактику-обслуживание до конца девяностых, потом народ разбежался стали работать только в 1 смену, в соседнем цеху работал Идекс 30-й, тот вообще токарно-фрезерный с 2-мя независимыми
головами на 12 и 8 инструментов, но он был по капризнее, и ушатали его быстро, сейчас пытаются как лом продать …