Розробка принципової схеми керування технологічною лінією обробки листового металу з використанням датчиків адаптивного керування для підвищення якості

Abstract

Об’єкт дослідження – різальні верстати з ЧПУ, автоматичні гільйотинні ножиці.

Мета роботи – підвищення якості обробки металу різанням з використанням датчиків адаптивного керування та розробка принципової схеми керування технологічною лінією обробки листового металу з використанням датчиків адаптивного керування.

Різання металу гільйотиною відбувається за принципом «ножиці», коли оброблюваний матеріал подається з рольгангів в робочу зону і, на відведену заздалегідь відстань, опускається масивний ніж гільйотини. Загальним для більшості існуючих систем адаптивного управління при обробці металевих виробів на верстаті з ЧПУ є використання в якості каналу регулювання тільки приводу подачі.

Специфіка технологічних процесів різання та контурної обробки деталей на верстатах з ЧПУ визначає вимоги, що висуваються до адаптивної системи – поєднання чорнової і чистової обробок в одній програмі, тобто – виконання чорнової обробки при максимальному навантаженні на інструмент за критерієм його міцності та виконання чистової обробки при максимальній швидкості з забезпеченням точності розміру поверхонь деталей, що формуються.

Розглядаючи розроблену адаптивну систему числового програмного керування контурною обробкою на верстатах типу Haas SF, Haas VL, можна помітити, що система по каналах головного руху і подачі контурною обробкою забезпечує одночасне граничне регулювання швидкості приводу головного руху в межах, що обмежуються нормативною стійкістю, і подач за критерієм точності розміру деталі при максимальному використанні потужності приводу токарно-револьверного верстата з ЧПУ з кроковим приводом.

При контурному точінні підрізними різцями специфічним є також та обставина, що часто чорнова вибірка маси металу супроводжується чистовим формуванням поверхні, що обробляється торцем інструмента. З огляду на те, що специфіка деформації інструменту тягне за собою розворот площини його торця щодо оброблюваної поверхні, необхідно в цьому випадку за критерій обробки приймати не міцність інструменту, а якість формованої чистової поверхні.

Отже, адаптивна система ЧПУ повинна підтримувати на заданому рівні навантаження на інструмент за критерієм міцності для чорнової обробки і за критерієм точності при чистовій обробці з максимальним використанням потужності регульованого приводу головного руху в межах нормативної стійкості і подач в межах заданих обмежень .

Зазначені вимоги диктують необхідність контролю поточних значень параметрів, пов'язаних з процесом регулювання потужності, величини подачі на зуб, частоти обертання і навантаження на інструмент в чорновому і чистовому режимах із заданням відповідних обмежень.

В адаптивних системах ЧПУ верстатами використовують датчики поточної інформації значень обраних параметрів обробки. При управлінні чорновою обробкою застосовують силові датчики: крутного моменту, сили різання і її складових, амплітуди коливань, пружної деформації інструменту і виконавчих органів, наприклад, шпинделя верстата. Адаптивне управління є дієвим методом підвищення ефективності обробки на верстатах з ЧПУ.

Застосування в адаптивних системах редагування коду на програмному рівні дозволяє істотно розширити і ускладнити алгоритми оптимального та граничного регулювання без значного збільшення витрат і зменшення необхідності в спеціальній апаратурі.

Объект исследования – режущие станки с ЧПУ, автоматические гильотинные ножницы.

Цель работы – повышение качества обработки металла резанием с использованием датчиков адаптивного управления и разработка принципиальной схемы управления технологической линией обработки листового металла с использованием датчиков адаптивного управления.

Резка металла гильотиной происходит по принципу «ножницы», когда обрабатываемый материал подается с рольгангов в рабочую зону, на отведенное заранее расстояние, опускается массивный нож гильотины.

Общим для большинства существующих систем адаптивного управления при обработке металлических изделий на станке с ЧПУ является использование в качестве канала регулирования только привода подач.

Специфика технологических процессов резки и контурной обработки деталей на станках с ЧПУ определяет требования, предъявляемые к адаптивной системе: сочетание черновой и чистовой обработки в одной программе; выполнение черновой обработки при максимальной нагрузке на инструмент по критерию его прочности; выполнение чистовой обработки при максимальной скорости с обеспечением точности размера формируемых поверхностей деталей.

Рассматривая разработанную адаптивную систему числового программного управления контурной обработкой станках типа Haas SF, Haas VL можно заметить, что система по каналам главного движения и подачи контурной обработкой обеспечивает одновременное предельное регулирование скорости привода главного движения в пределах, ограничивающих нормативную устойчивостью и подачу по критерию точности размера детали при максимальном использовании мощности привода токарно-револьверного станка с ЧПУ с шаговым приводом.

При контурном точении под разными резцами специфическим является также то обстоятельство, что часто черновая выборка массы металла сопровождается чистовым формированием обрабатываемой поверхности торцом инструмента. Учитывая то, что специфика деформации инструмента влечет за собой разворот плоскости его торца относительно обрабатываемой поверхности, необходимо в этом случае в качестве критерия обработки принимать не прочность инструмента, а качество формируемой чистовой поверхности.

Итак, адаптивная система ЧПУ должна поддерживать на заданном уровне нагрузки на инструмент по критерию прочности для черновой обработки и по критерию точности при чистовой обработке с максимальным использованием мощности регулируемого привода главного движения в пределах нормативной устойчивости и подач в пределах заданных ограничений .

Указанные требования диктуют необходимость контроля текущих значений параметров, связанных с процессом регулирования мощности, величины подачи на зуб, частоты вращения и нагрузки на инструмент при черновом и чистовом режимах с задачей соответствующих ограничений.

В адаптивных системах ЧПУ станками используют датчики текущей информации значений выбранных параметров обработки. При управлении черновой отделкой применяют силовые датчики: крутящего момента, силы резания и ее составляющих, амплитуды колебаний, упругой деформации инструмента и исполнительных органов, например, шпинделя станка.

Адаптивное управление является действенным методом повышения эффективности обработки на станках с ЧПУ.

Применение в адаптивных системах редактирования кода на программном уровне позволяет существенно расширить и усложнить алгоритмы оптимального и предельного регулирования без значительного увеличения расходов и уменьшения необходимости в специальной аппаратуре.

Object of study – cutting machines, CNC automatic guillotine shears.

Purpose – improving the quality of metal cutting using sensors and adaptive control of the development of the concept of management of technological line processing of sheet metal using adaptive control sensors.

Metal cutting guillotine is on a "scissors" when the material is processed with roller table in the work area, the pre-designated distance falls massive than guillotine Common to most of the existing systems of adaptive management in the processing of metal products for CNC machine is used as a channel regulation only subject innings.

The specificity of the processes of cutting and contour machining of parts on CNC machines specifies requirements for adaptive system: a combination of roughing and finishing in one program; performance roughing at maximum load on the tool by the criterion of its strength; performance finishing at maximum speed with providing precision molded surfaces of size. Considering the developed adaptive system numerical control contouring machines such Haas SF, Haas VL can see the system through the main movement and feed contouring provides simultaneous limiting speed control over the main movement within the limited regulatory resistance, and feeds the criterion of accuracy size details at maximum power use over-revolving lathe CNC with stepper drive.

When contour turning cutters cutting specific is also the fact that the often rough sample mass of metal finishing is accompanied by the formation surface of the treated end face of the instrument. Given the fact that the specific deformation tool entails turning the plane of its end on the treated surface, it is necessary in this case, a criterion not accept treatment tool strength and quality of the formed surface finishing.

Thus, adaptive CNC system must be maintained at a given level of load on the tool by the criterion of strength for roughing and the criterion of accuracy when finishing with the maximum use of capacity controlled drive head movement within the limits of sustainability and feed within the specified limits.

These requirements dictate the need for ongoing monitoring parameters associated with the process of power control, the value of applying for a tooth, speed and load on the tool in draft mode and finish the task the relevant restrictions.

In adaptive systems CNC machines use current sensor data values selected processing parameters. In managing roughing used force sensors, torque, cutting force and its components, amplitude, elastic deformation tool and executive bodies, such as the spindle of the machine. Adaptive management is an effective method of improving the efficiency of processing on CNC machines. The use of adaptive systems code editing in software can significantly extend and complicate algorithms are optimal and marginal adjustment without significantly increasing costs and reducing the need for special equipment.