Технологические возможности станков с ЧПУ

Классификация и виды промышленных роботов

Промышленный робот (ПР) – это автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.

Благодаря быстрой переналадке промышленные роботы обеспечивают наибольший эффект в условиях частой смены объектов производства, а также при автоматизации ручного низкоквалифицированного труда. Применение промышленных роботов в массовом производстве позволяет в короткие сроки комплектовать средствами автоматизации автоматические линии. Как показывает опыт, комплексное применение промышленных роботов позволяет повысить производительность труда, сменность работы оборудования, а также существенно улучшить ритмичность и общую культуру производства. Применение роботов открывает широкие перспективы создания принципиально новых технологических процессов, не связанных с ограничениями, налагаемыми непосредственным участием человека.

Управляемое устройство или машина для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям руки человека, при перемещении объектов в пространстве, оснащенное рабочим органом, называется манипулятором. В зависимости от метода управления манипуляторы могут быть с ручным, автоматическим и интерактивным (комбинированным) управлением. Манипулятор с ручным управлением – устройство, в процессе управления которым участвует оператор. Манипулятор с интерактивным управлением − устройство, в процессе управления которым автоматический и ручной методы управления чередуются во времени. Автоматический манипулятор обеспечивает выполнение двигательных функций без участия оператора. Автооператор – это не перепрограммируемый автоматический манипулятор.

Основными структурными составными частями промышленного робота являются: исполнительное устройство, система управления и информационная система. Исполнительное устройство промышленного робота выполняет его двигательные функции. В состав промышленного робота входят манипулятор и система передвижения.

Система управления – совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих средств управления, обеспечивающих обучение (программирование), сохранение программы и ее воспроизведение (считывание информации и передача управляющих сигналов исполнительным органам промышленного робота).

Информационная система – совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих технических средств, обеспечивающих получение, преобразование, обработку и передачу информации о состоянии промышленного робота и внешней среды.

В зависимости от выполняемых функций промышленные роботы (ПР) подразделяются на подъемно-транспортные (вспомогательные), производственные (технологические) и универсальные.

Подъемно-транспортный ПР предназначен для выполнения вспомогательных переходов или операций перемещения: выполняет действия типа «взять − положить» при обслуживании основного технологического оборудования на операциях транспортирования, установки заготовок и снятия деталей, инструмента и приспособлений, а также на траспортно-складских операциях.

Производственный (технологический) ПР предназначен для выполнения технологических операций переходов. Он непосредственно участвует в технологическом процессе в качестве производящей или обрабатывающей машины, выполняющей основные технологические операции (гибку, сварку, окраску, сборку и т. д.).

Универсальный ПР может выполнять функции подъемно-транспортного (вспомогательного) и производственного (технологического) роботов.

Возможности ПР определяются типом системы программного управления (СПУ) и характером отработки программ.

В ПР применяют три системы СПУ, классифицируемые в соответствии с характером и дискретностью перемещений, степеней подвижности: позиционные – от точки к точке; контурные – по непрерывной траектории, когда положение рабочих органов определено в каждый момент времени; комбинированные (универсальные).

По способу представления задающей информации СПУ делятся на следующие виды: электромеханические, цикловые (ЦПУ), аналоговые (АПУ), числовые (ЧПУ) и аналого-числовые (гибридные).

В электромеханических системах информация задается положением упоров, настройкой реле времени, кулачками распределительного механизма, копирами и т. д.

В системах ЦПУ управляющие команды задаются в числовом виде, а геометрическая информация – положением механических упоров или подключением конечных выключателей.

В аналоговых СПУ информация задается в виде потенциалов. В качестве элементной базы в них используются решающие и операционные усилители постоянного тока.

В системах ЧПУ (позиционных и контурных) информация представлена в виде числовых кодов, хранящихся на быстросменных носителях.

В гибридных СПУ может использоваться информация, представленная в различном виде – числовом, аналоговом и т. д.

Основными техническими показателями ПР являются:

грузоподъемность – наибольшее значение массы предметов производства или технологической оснастки (включая массу захватного устройства), при которой гарантируется их удержание и обеспечение установленных эксплуатационных характеристик;

зона обслуживания – пространство, в котором выполняет свои функции рабочий орган;

число степеней подвижности;

погрешность позиционирования;

траектория движения рабочего органа.

По ГОСТ 25204-82 установлен ряд номинальных грузоподъемностей ПР и разделение их на группы: сверхлегкие (0,08 … 1,0 кг); легкие (1,25… 10 кг); средние (12,5 … 200 кг); тяжелые (250 … 1000 кг); сверхтяжелые ПР (более 1250 кг).

Числом степеней подвижности называется число степей свободы звеньев кинематической цепи относительно звена, принятого за неподвижное. В ПР число степеней подвижности определяется как сумма возможных координатных движений объекта манипулирования относительно неподвижного звена (стойки, опорной системы, основания и т. д.).

Под погрешностью позиционирования понимается отклонение положения рабочего органа ПР от заданного управляющей программой.

Объем памяти запоминающего устройства – наибольшее количество информации, которое может в нем храниться. Для систем ЧПУ объем памяти определяется числом машинных слов или двоичных знаков.

В зависимости от конструктивно-компоновочной схемы и объекта манипулирования ПР может находиться в рабочем объеме, имеющим ту или иную форму, а его перемещения осуществляться в различных системах координат. Система координатных перемещений ПР определяет кинематику основных движений механической системы робота и форму рабочей зоны.

Технологические возможности станков с ЧПУ обусловлены их универсальностью, повышенной жесткостью, мощностью привода и точностью, многоинструментальностью, автоматизацией цикла технологических операций, широким диапазоном частот вращения шпинделя и подач, наличием корректоров положения инструментов, возможностью ручной коррекцией подач, режимов интерполяции, сокращением вспомогательного времени благодаря высоким скоростям холостых ходов и малым затратам времени на смену инструмента.

Автоматизация цикла технологических операций на станках с ЧПУ, в том числе загрузка – выгрузка при использовании ПР, поворотных столов и других устройств, позволяет применять многостаночное обслуживание. Технические характеристики станков с ЧПУ обеспечивают обработку заготовок в широком диапазоне размеров из различных материалов и применения инструментов из различных инструментальных материалов.

Режим интерполяции и многоинструментальность позволяют комплексно обрабатывать заготовки сложной формы.

Дальнейшее расширение технологических возможностей станков с ЧПУ связано с совершенствованием системы управления. Все большее применение находят самоприспосабливающиеся системы программного управления (с автоматическим управлением, адаптивные), изменяющие режимы работы станка в зависимости от условий резания. Адаптивные системы управления повышают производительность работы станка, точность обработки, предохраняют режущие инструменты от случайных поломок, исключая чрезмерные нагрузки на них.

Одним из определяющих факторов технологических основ применения станков с ЧПУ является координатное пространство, т. е. область, ограниченная размерам наибольших координатных перемещений, например ХYZ. Вместе с шириной В и длиной l рабочей поверхности стола размеры координатного пространства наибольшие возможные размеры обрабатываемых заготовок и мест обработки. Кроме того, величины наибольших координатных перемещений в сочетании с дискретностью отсчета характеризуют пределы использования точностных и размерных возможностей устройства ЧПУ.

Общим ограничением технологических возможностей станков с ЧПУ, и особенно многооперационных, является состав режущих инструментов, установленных непосредственно в шпинделе станка, револьверной головке или инструментальном магазине. Режущий инструмент может быть унифицированным и специальной конструкции.

Инструмент, предназначенный для обработки только отдельных заготовок, считается специальным. К нему относится комбинированный, фасонный и другой инструмент. Комбинированный инструмент изготавливают на базе применения элементов унифицированных конструкций.

Дата добавления: 2014-01-07