Шлифовальные станки с ЧПУ , сточки зрения обработки металла, выполняют те же виды работ, что и шлифовальный станок с ручным управлением. В станках с ЧПУ применяют тот же режущий инструмент, те же скорости резания, СОЖ и т.д. Повышение производительности и расширение технологических возможностей станков с ЧПУ обеспечиваются не за счет процессов, связанных со съемом металла, а лишь за счет управления и сокращения вспомогательного времени обработки.

Системами ЧПУ оснащают поскошлифовальные, кругло- и бесцентрово-шлифовальные и другие станки. При создании шлифовальных станков с ЧПУ возникают технические трудности, которые объясняются следующими причинами. Процесс шлифования характеризуется, с одной стороны, необходимостью получения высокой точности и качества поверхности при минимальном рассеянии размеров, с другой стороны, - особенностью, заключающейся в быстрой потере размерной точности шлифовального круга вследствие его интенсивного изнашивания в процессе работы. В этом случае в станке необходимы механизмы автоматической компенсации изнашивания шлифовального круга. ЧПУ должно компенсировать деформации системы СИД, темпиратурные погрешности, различия припусков на заготовках, погрешности станка при перемещении по координатам и т.д. Измерительные системы должны иметь высокую разрешающую способность, обеспечивающую жесткие допуски на точность позиционирования. Например, в круглошлифовальных станках такие приборы обеспечивают неприрывное измерение диаметра заготовки в процессе обработки с относительной погрешностью не более 2·10 -5 мм. Контроль продольного перемещения стола осуществляется с погрешностью не более 0,1 мм.

Для шлифовальных станков используют системы типа CNC с управлением по трем-четырем координатам, но в станках, работающих несколькоми кругами, возможно управление по пяти-шести и даже по восьми координатам. Взаимосвязь между оператором и системой ЧПУ (CNC) шлифовального станка в большинстве случаев осуществляется в диалоговом режиме с помощью дисплея. В системе упраления применяются встроенные диагностические системы, повышающие надежность станков.

Наиболее распространены круглошлифовальные станки с ЧПУ , дающие максимальный эффект при обработке с одной установки многоступенчатых деталей типа шпенделей, валов электродвигателей, редукторов, турбин и т.д. Производительность повышается в основном в результате снижения вспомогательного времени на установку заготовки и съем готовой детали, на переустановку для обработки следующей шейки вала, на измерение и т.д. При обработке многоступенчатых валов на круглошлифовальном станке с ЧПУ достигается экономия времени в 1,5-2 раза по сравнению с ручным управлением.

Бесцентровые круглошлифовальные станки эффективно применяют при обработке деталей малого и большого диаметров без ограничения длины, либо тонкостенных деталей, а также деталей, имеющих сложные наружные профили (поршень, кулак и т.д.). В условиях массового производства эти станки характеризуются высокой производительностью и точностью обработки. В мелкосерийном и индивидуальном производстве приминение таких станков ограничено из-за трудоемкости переналадки. Расширение областей приминения сдерживают два фактора: большие затраты времени на правку кругов и сложность наладки станка, что требует значительных затрат времени и высокой квалификации персонала. Это объясняется тем, сто в конструкции этих станков существуют шлифовальный и ведущий круги; устройства правки, обеспечивающие придание соответствующей формы поверхностям шлифовального и ведущего кругов; возможность установки положения опорного ножа; механизмы компенсационных подач шлифовального круга на обрабатываемую деталь и на правку, а также ведущего круга на деталь и правку; установка положения загрузочного и разгрузочного устройств.

Приминение систем ЧПУ позволило управлять многокоординатным функционированием бесцентровых круглошлифовальных станков . В системе управления станком используют программные модули, которые рассчитывают траектории инструмента (круга, алмаза), его коррекцию и взаимодействие с человеком. Для обработки деталей с различными геометрическими формами (конус, шар и др.) создается програмное обеспечение: диспетчер режимов, интерполятор и модуль управления приводами.

При обработке и правке число сочетаемых управляемых координат может доходить до 19, в том числе по две-три координаты отдельно для правки шлифовального и ведущего кругов.

В условиях серийного производства приминение систем ЧПУ обеспечивает гибкое построение цикла шлифования и правки, что позволяет быстро переналаживать станки на обработку других изделий.

Наличие многокоординатной системы ЧПУ обеспечивает большую универсальность станка, малые величины подачи кругов, что позволяет эффективно управлять процессами шлифования и правки.

Системы ЧПУ бесцентровых круглошлифовальных станков строится по агрегатному принципу (например. на станках японских фирм). На станке возможна установка любого из четырех вариантов управления станком от системы ЧПУ:

• одна управляемая координата-поперечная подача шлифовального круга;
• две управляемые координаты-поперечная подача шлифовального круга и правящего аламаза в целях их синхронизации;
• три управляемые координаты-поперечная подача шлифовального круга, а также поперечная и продольная подача алмаза при его правке;
• пять управляемых координат-поперечная подача шлифовального круга, а каже поперечная и продольная подача алмазов при правке шлифовального и ведущего кругов.

Использование СЧПУ для управления бесцентровыми круглошлифовальными станками позволяет существенно упростить конструкцию ряда механических узлов: устройств правки (в результате отказа от копирных линеек, механизмов подачи алмазов и т.д.), приводов продольного перемещения устройств правки, механизмов тонкой подачи шлифовального и ведущего кругов, контрольных и контрольно-подналадочных устройств и др.

Круглошлифовальный полуавтомат 3М151Ф2 с ЧПУ.

Плоскошлифовальный станок 3Е711ВФЗ-1 с ЧПУ профилирования круга.

Следующая страница>>

ГЛАВА 17. ШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ.

§ 1. НАЗНАЧЕНИЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ШЛИФОВАЛЬНЫХ СТАНКОВ.

Системами ЧПУ оснащают круглошлифовальные, внутри-шлифовальные, плоскошлифовальные, бесцентрово-шлифовальные, контурошлифовальные и другие станки. При этом возникают технические трудности, которые объясняются следующими причинами. Процесс шлифования характеризуется, с одной стороны, необходимостью получения высокой точности и качества поверхности при минимальном рассеянии размеров, с другой стороны - особенностью обрабатывающего инструмента, заключающейся в быстрой потере размерной точности шлифовального круга вследствие его интенсивного изнашивания в процессе работы. Следовательно, в станке необходимы механизмы автоматической компенсации изнашивания шлифовального круга. Система ЧПУ должна быть замкнутой для компенсации деформаций системы СПИД, температурных погрешностей, разных припусков на заготовках, неточностей станка и т. д. Измерительные системы должны иметь высокую разрешающую способность, обеспечивающую жесткие допуски на точность позиционирования, например, в круглошлифовальных станках такие приборы обеспечивают непрерывное измерение диаметров в процессе обработки с относительной погрешностью не более 2 X 10 -5 мм. Контроль продольных перемещений стола должен осуществляться с погрешностью не более 0,1 мм для круглошлифовальных станков и 0,02-0,03 мм для торцекруглошлифовальных.

Из-за большого количества неопределенной технологической информации, содержащейся в программе, нецелесообразно использовать программоноситель на перфоленте. Поэтому для шлифовальных станков часто используют системы типа CNC. Для этих систем характерно управление по 3-4 координатам, но в станках, работающих несколькими кругами, возможно управление по 5-6 и даже 8 координатам. Взаимосвязь между оператором и системой ЧПУ (CNC) шлифовального станка в большинстве случаев осуществляется в диалоговом режиме с помощью дисплея. Имеется также возможность дистанционного ввода программ от центральной ЭВМ при включении станка в автоматизированный участок. Применяются встроенные диагностические системы, повышающие надежность станков.

Наиболее распространены круглошлифовальные станки с ЧПУ, дающие максимальный эффект при обработке с одной установки многоступенчатых деталей типа шпинделей, валов электродвигателей, редукторов, турбин и т. д. Производительность повышается в основном в результате снижения вспомогательного времени на установку заготовки и съем готовой детали, на переустановку для обработки следующей шейки вала, на измерение и т.д. При обработке многоступенчатых заготовок на круглошлифовальном станке с ЧПУ достигается экономия времени в 1,5-2 раза по сравнению с ручным управлением.

Профилешлифовальные станки с ЧПУ в отличие от оптических профилешлифовальных станков имеют высокую производительность и не требуют для обслуживания высококвалифицированных операторов. Станки этого типа выпускают с вертикальным шпинделем (контурно-шлифовальные) и с горизонтальным шпинделем (профилешлифовальные).

В профилешлифовальном станке 3Г95Ф3 формообразующие движения для обработки профиля А-Б (рис. 130) заготовки 1 осуществляются с помощью шаговых двигателей ШД5-Д1 через червячные редукторы и передачи винт-гайка качения. Обеспечивается перемещение стола по координатам X"-Y" с дискретностью 0,00025 мм. Ориентация круга 3 относительно оси 0-0 задается программируемым шаговым двигателем. Правка круга алмазным инструментом 2 осуществляется по команде от программы. Шлифовальный круг подается при правке с помощью храпового механизма, одновременно от привода осуществляется поворот круга. Имеется осветитель и проектор для наблюдения и контроля готовой детали. Станок обеспечивает шероховатость поверхности Ra=0,32-:-0,16 мкм и точность профиля около 10 мкм.

Рис. 130. Схема обработки на профилешлифовальном станке с ЧПУ

Наметилась тенденция к созданию многоцелевых шлифовальных станков для обработки в патроне с одного установа внутренних и внешних поверхностей заготовок типа тел вращения. Такие станки часто имеют несколько шлифовальных шпинделей и могут входить в гибкий производственный модуль, обслуживаемый промышленным роботом. В этом случае станок должен иметь автоматическую смену инструмента либо с целью замены изношенного круга, либо круга, соответствующего обрабатываемому отверстию. Вместимость магазина инструментов 12-18 шт.

Эти станки предназначены для продольного и врезного шлифования наружных цилиндрических, пологих конических и торцовых по­верхностей заготовок, устанавливаемых в центрах или в патро­не. Станок оснащают приборами активного контроля размеров обрабатываемой детали в процессе шлифования, что обеспечи­вает автоматический останов станка по достижении заданных размеров.

Универсальный круглошлифовальный полуавтомате ручным управлением показан на рисунок 13. На направляющих станины 19 смонтирован нижний стол 18, несущий на себе поворотный верхний стол 17с установленными на нем передней 2 и задней 12 бабками. В задней бабке предусмотрена рукоятка 11 для руч­ного зажима пиноли. Верхний стол 17 при шлифовании кону­сов может поворачиваться вокруг оси, закрепленной на нижнем столе 18. Перемещение нижнего стола по направляющим ста­нины вручную выполняется с помощью маховика 16 и специ­ального механизма. При автоматизированном цикле обработки перемещение осуществляется от гидравлического цилиндра, находящегося в станине.

На задней стороне станины на поперечных направляющих смонтирована шлифовальная бабка 7 с механизмом быстрого подвода к обрабатываемой заготовке. На корпусе шлифоваль­ной бабки закреплен механизм 8 поперечной подачи с махови­ком 6, с помощью которого осуществляется поперечное движе­ние вручную, и рукоятками для автоматического включения подач. Для регулирования скорости черновой и чистовой подач используются дроссели. На корпусе шлифовальной бабки уста­новлено также устройство 5 автоматической правки круга.

1- шкаф электрооборудования; 2 - передняя бабка; 3 - рукоятка подачи СОЖ; 4 - люнет; 5 - устройство автоматической правки круга; 6, 16 - ма­ховики; 7 - шлифовальная бабка; 8 - механизм поперечной подачи; 9 - пульт управления; 10 - гидростанция; // - рукоятка ручного зажима пиноли задней бабки; 12 - задняя бабка; 13 - рукоятка под вода от вода шлифовальной бабки; 14 - панель гидроуправления; /5 - педаль гидравлического отвода пиноли задней бабки; /7 - верхний стол; 18 - нижний стол; 19 -станина.

Рисунок 13 - Общий вид круглошлифовального станка

На лицевой стороне станины расположена панель гидро­управления 14 с рукояткой 13 быстрого подвода и отвода шлифо­вальной бабки и дросселями регулирования реверса и скорос­ти стола. Педалью 15 производится гидравлический отвод пиноли задней бабки 12.

На стойке смонтирован пульт управления 9 с пусковыми кнопками и переключателями. С левой стороны станка распо­ложен шкаф 1 электрооборудования, а с правой - гидростан­ция 10. Включение подачи СОЖ осуществляется рукояткой 3. При необходимости на станке может быть установлен люнет 4.

Ответственным узлом станка является бабка шлифовально­го круга в корпусе которой смонтирован шпиндель на двух гидродинамических подшипниках скольжения, име­ющих три вкладыша. В осевом направлении шпиндель устанав­ливается по буртику между сферическими кольцами, закрепленными в неподвижной обойме с помощью гайки и контргайки.

Вращение шпинделю шлифовального круга сообщается от электродвигателя через клиноременную передачу на шкив.

Поперечное движение подачи шлифовальной бабки по направ­ляющим качения станины осуществляется от механизма по­перечных подач, установленного на станине.

На шлифовальной бабке устанавливается устрой­ство правки шлифовального круга. Копирная система обеспе­чивает правку наружной поверхности круга по заданному про­филю. Устройство включается автоматически при срабатывании реле счета обработанных заготовок или вручную - при нажа­тии кнопки.

Внутришлифовальные станки

Назначение и классификация. Внутришлифовальные стан­ки с ручным управлением предназначены для шлифования от­верстий цилиндрической и конической форм, а также торцов заготовки. Эти станки делятся на обычные и планетарные; по­следние используются для обработки крупных или несиммет­ричных заготовок.

При обработке заготовок на внутришлифовальных станках осуществляются следующие движения: главное - вращение шлифовального круга; круговой подачи - вращение заготовки; продольной подачи - возвратно-поступательное перемещение стола; поперечной подачи (врезание) - перемещение шлифо­вальной бабки в радиальном по отношению к заготовке направ­лении. Врезание большей частью используется для шлифования закрытых и коротких открытых отверстий. В целях равномерно­го изнашивания кругу сообщается осциллирующее движение.

Для обработки больших отверстий в заготовках крупных кор­пусных деталей применяют внутришлифовальные станки пла­нетарного типа. В этом случае заготовка на станке устанавлива­ется неподвижно, а шлифовальный шпиндель с вращающимся кругом совершает планетарное движение вокруг оси обрабаты­ваемого отверстия.

Основным параметром, характеризующим внутришлифо­вальные станки, является наибольший диаметр шлифуемого от­верстия.

Патронный внутришлифовальный станок. Для обработки цилиндрических и конических отверстий (диаметром 50... 200 мм и длиной до 200 мм) в мелкосерийном и среднесерийном производстве используются патронные внутришлифовальные станки.

Станина 18 (рисунок 14), на направляю­щих которой смонтирован стол 17с Шлифовальной бабкой 14 и шпиндель с шлифовальным кругом 11. Шлифовальная бабка перемешается по поперечным верхним направляющим качения механически или вручную от маховика 13. С левой стороны станины на салазках 5 моста 3 установлена бабка 6 со шпинде­лем и патроном 8 для установки заготовки. Посредством сала­зок бабка изделия получает установочное поперечное переме­щение от винта 4, а также при необходимости поворот на угол для шлифования конических отверстий.

Продольное перемещение стола осуществляется от гидро­привода, расположенного в станине и управляемого от панели рукояткой 20. Ручное продольное движение стола производит­ся маховиком 19. Торцешлифовальное устройство 12, установ­ленное на бабке 6, может поворачиваться из верхнего положения в рабочее - механически или с помощью маховика 7; оно предназначено для возможности обработки с одной установки кругом 9 торца заготовки. Ручное перемещение круга на вреза­ние может осуществляться от маховика 10. Охлаждающая жид­кость подается электронасосом 2 из бака 1. Электроаппаратура с пультом управления15 расположена в электрошкафу 16.

В процессе шлифования вращаются заготовка и шлифоваль­ный круг с одновременным возвратно-поступательным переме­щением стола. Шлифовальной бабке периодически сообщает­ся поперечное движение подачи.

Контроль заданного размера шлифуемого отверстия на стан­ке производится либо по лимбу механизма поперечной подачи шлифовальной бабки, либо измерительным прибором.

1 - бак (поддон); 2 - насос; 3 - мост; 4 - винт; 5 ~ салазки; 6 - бабка изделия; 7, 10, /3, 19- маховики; 8- патрон; 9, //- шлифовальные круги; 12 - устройство для шлифования торцов; 14 - шлифовальная бабка; 15 - пулы управления; 16- шкаф электрооборудования; 17- стол; 18 - станина; 20 - рукоятка

Рисунок 14 - Внутришлифоиальный станок

Плоскошлифовальные станки с ручным управлением.

Шлифование плоских поверхностей заготовок производится периферией круга или его торцом на плоскошлифовальных станках с прямоугольным и круглым столами. Расположение шпинделя со шлифовальным кругом может быть горизонталь­ным или вертикальным. В массовом производстве наибольшее распространение получили вертикальные станки с круглым сто­лом, а также двусторонние торцешлифовальные станки с гори­зонтальным и вертикальным расположением шпинделей.

Плоскошлифовальный станок с прямоугольным столом представлен на рисунок 15. На направляющих станины 2 станка установлен стол 5, совершающий возвратно-поступательное движение, которое он получает от гидроцилиндра, расположен­ного в станине. Обычно заготовки закрепляются с помощью магнитной плиты 12, привинченной к столу. На станине смон­тирована стойка 9, несущая шлифовальную бабку 10 с горизон­тальным шпинделем шлифовального круга 2, закрытого кожу­хом 7. От механизмов подач, находящихся в станине, шлифовальной бабке сообщаются поперечное движение подачи (пос­ле каждого одинарного или двойного хода стола) и вертикальное движение подачи (после каждого рабочего хода по снятию припуска со всей обработанной поверхности заготовки). Шпин­дель вращается от электродвигателя, встроенного в шлифоваль­ную бабку. Работа механизмов подач осуществляется от гидроцилиндров, масло в которые поступает от гидростанции 13, управляемой с панели 2. Установочные ручные перемещения стола (в продольном направлении) выполняют с помощью маховика 3, а шлифовальной бабки (в вертикальном направле­нии) - маховика 8. Включение и выключение станка произво­дится с пульта управления 4. Во время работы магнитная плита с заготовкой закрывается кожухом 6.

1-станина; 2 - гидропанель управления; 3,8 - маховики ручного переме­щения стола и шлифовальной бабки; 4 - пульт управления; 5 - стол; 6, 7 - кожухи; 9 - стойка; 10 - шлифовальная бабка; 11 - шлифовальный круг; 12 - магнитная плита; 13 - гидростанция; 14 - насос подачи СОЖ

Рисунок 15 - Плоскошлифовальный станок с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем

Перспективной целью развития машиностроения является созда­ние комплексно-автоматизированных систем производства. Создание станков с ЧПУ позволяет создать комплексно-автоматизированные системы не только в сфере массового производства, но и при серийном производстве.

Под системой числового программного управления в соответствии с ГОСТ 20523-80 понимается совокупность специализированных устройств, методов и средств, необходимых для осуществления числового программного управления работой станков.

Числовое программное управление - управлений обработкой на станке по программе, заданной в специальном коде. Кодом назы­вают совокупность буквенных и цифровых символов, посредством которых информация может быть представлена в форме, удобной для передачи. на расстояние. Регулирование перемещений исполни­тельных органов станка, рабочих и холостых ходов инструмента, команды на смену инструмента и т. п. вводится в станок в виде управляющей программы.

Под управляющей программой понимают последовательность команд, обеспечивающих заданное функционирование рабочих орга­нов станка. Наибольшее распространение получил код ISO - 7bit. Управляющая программа записывается на программоноситель, кото­рым является перфорированная бумажная или магнитная лента. Устройство системы управления, служащее для храпения информа­ции, обычно называют блоком памяти. При получении информации система управления выдает команды на станок в виде электри­ческих импульсов. Каждый импульс соответствует определенному значению перемещения, называемого разрешающей способностью системы - ценой импульса. Одним из достоинств применения перфо­рированных лент является то, что в них легко вносить изменения программы, связанные с уточнением размеров заготовки или с совершенствованием технологического процесса.

Харьковским станкостроительным заводом им. С. В. Косиора выпускается круглошлифовальпый полуавтомат с ЧПУ модели ЗМ151Ф2, предназначенный для шлифования с одной установки ступенчатых валов с гладкими и прерывистыми цилиндрическими поверхностями. Обработка ступеней ведется последовательно одним кругом.

Краткая техническая характеристика станка

детали, мм……………………………………………………………… 200

Размеры шлифовального круга: диаметр,

высота, мм…………………………………………………………… 600X80

Диаметр детали, мм……………………………. 15-85

0,1-0,6 0,02-0,12 10

Гидросистема станка выполняет следующие функции: продольное реверсирование перемещений стола с 10 фиксиро­ванными скоростями;

развод губок измерительной скобы;

продольное перемещение измерительной скобы;

подвод и отвод щупа механизма осевой ориентации;

ввод и вывод измерительных приборов;

быстрый подвод шлифовальной бабки;

отвод пиноли задней бабки;

управление прибором правки круга;

перемещения шпинделя шлифовальной бабки для подторцовки. Конструктивные особенности станка. Полуавтомат мод ЗМ151Ф2 более чем на 60% унифицирован с полуавтоматом мод ЗМ151. В отличие от полуавтомата мод ЗМ151 на полуавтомате мод ЗМ151Ф2 пиноль задней бабки перемещается в направляющих ка­чения с предварительным натягом. На задней бабке смонтирован механизм для автоматического устранения конусности на шлифуемой поверхности. В качестве привода механизма поперечных подач используется электрический привод с двигателем постоянного тока. Быстрое установочное перемещение шлифовальной бабки на задан­ный размер осуществляется от электродвигателя. Длинные шли­фуемые поверхности обрабатываются уступами. Вращение изделия регулируется бесступенчато в диапазоне 50-500 об/мин. Компенса­ция износа шлифовального круга производится автоматически вводом коррекции командами измерительного прибора Для устране­ния конусности верхний стол может быть повернут на требуемый угол. Скорость подачи шпинделя шлифовальной бабки определяется настройкой дросселя. Механизм поперечных подач установлен на корпусе шлифовальной бабки. Станок оснащен механизмом осевой ориентации, который предназначен для установки базового торца изделия.

Полуавтомат ЗМ151Ф2 оснащен широкодиапазонным измери­тельным прибором активного контроля, который автоматически перестраивается при переходе с одного шлифуемого диаметра на другой. Измерительный прибор контролирует гладкие шлифуемые поверхности. Шлифование прерывистых поверхностей осуществляется по датчику-преобразователю, который контролирует перемещение шлифовальной бабки.

Полуавтомат обеспечивает точность размера по 6-му квалитету, шероховатость цилиндрических шлифованных поверхностей Ra = 0.32 мкм, торцовых поверхностей /?0=1,25 мкм.

Кроме автономных устройств управления станками с ЧПУ все большее значение приобретают системы с групповым управлением участком станков от центральной ЭВМ.

Характерным для общего направления развития машинострое­ния в условиях научно-технического прогресса является сокращение

сроков внедрения новых разработок в серийное производство, Сочетание высокой производительности, присущей специальным стан­кам, с гибкостью, свойственной универсальному оборудованию, сделало станки с ЧПУ одним из основных средств комплексной автоматизации серийного производства.

Числовое программное управление позволяет получать сложные движения механизмов не за счет кинематических связен, а благо­даря управлению независимыми координатами механизма по програм­ме, заданной в числовом виде. Требуемые параметры движения по каждой координате и согласование переметений обеспечиваются устройством ЧПУ. Повышение эффективности обработки при приме­нении станков с ЧПУ достигается за счет:

автоматизации управления циклом обработки, что создает возможность обслужить одним рабочим нескольких станков;

сокращения вспомогательного времени (перекрытия времени установки и закрепления деталей, ускорение холостых и установочных перемещений, установки инструмента на размер вне станка и др.); снижения затрат времени на настройку системы управления; сокращения и упрощения технологической оснастки; повышения точности обработки путем исключения переустановок заготовок, точной индексации стола, что дает меньшие погрешности, чем переустановки инструментов;

сокращения времени обработки применением устройств для от­счета перемещений. Станки с ЧПУ оснащаются устройствами цифро­вой индикации, на табло выводится информация не только о достигну­том размере, но также номер отрабатываемого кадра и номер коррекции.

Важным этапом в развитии систем ЧПУ было применение с 1966 г. интегральных схем. Интегральная схема - микроэлектрон­ный блок в виде цельного корпуса, содержащий то или иное коли­чество элементов схем и связей между ними, образованных за счет технологического процесса изготовления. Микроэлектроника - об­ласть электроники, охватывающая комплекс проблем по созданию надежных, экономичных микроминиатюрных устройств. С появлением больших интегральных схем (БИС) стало возможным монтировать все вычислительное устройство в одном микропроцессоре. Создание БИС в одном кремниевом кристалле позволило включить в себя тысячи транзисторов, которые, например, монтируются на площади менее 6,5 см2 и имеют около 40 выводов.

Шлифование на станках с адаптивным управлением. Совер­шенствование металлорежущих станков идет в направлении повы­шения эффективности использования машинного времени путем фор­сирования и оптимизации режимов обработки с учетом фактической твердости заготовки, припуска, изменения стойкости и режущей спо­собности инструмента н т. д. На таких станках обработка заготовок происходит не в полном соответствии с первоначально заданными в программе режимами, последовательностью и величиной перемеще­ний, а автоматически корректируется в зависимости от изменения условий в процессе обработки. Для определения этих условий станки оснащаются различными преобразователями: мощности, сил резания, температуры, вибраций и т. д, сигналы которых используются для изменения параметров обработки

Под адаптивной системой понимается устройство управления работой станка, позволяющее производить изменение определенных параметров процесса обработки (подачи, скорости главного привода и др.) в зависимости от текущих значений измеряемых величин. Адаптивное управление работой станка - система с автоматическим регулированием применительно к конкретным условиям обработки. При обычном управлении входные величины влияют на процесс без компенсации воздействия возмущений на управляющие па­раметры.

Применение адаптивных систем в станках с ЧПУ облегчается, так как в последних имеются регулируемые приводы подачи и главного движения. В современных адаптивных системах в качестве исходных могут быть использованы параметры:

точность размеров обрабатываемой заготовки, замеры которых производятся в процессе обработки (результаты измерений исполь­зуются для команды на подналадку положения шлифовального круга);

параметр шероховатости шлифуемой поверхности (измерение используется для подналадки скоростей и подач): в отдельных случаях шероховатость поверхности зависит от вибраций основных узлов станка, которые могут быть измерены акселерометром и использованы для подналадки режимов шлифования;

максимальный съем металла, который в ряде случаев огра­ничивается допустимым крутящим моментом на шпинделе станка или величиной упругого отжатия последнего;

максимальная производительность станка, которая иногда ог­раничивается износом и стойкостью режущего инструмента;

минимальная стоимость обработки; этот параметр наряду со стремлением к наибольшей производительности является основным при создании адаптивных систем управления.

Имеется два типа систем адаптивного управления: с предельным и с оптимальным регулированием.

Предельное регулирование обеспечивает постоянное протекание процесса резания несмотря на различные возмущения. В процессе обработки фиксируются один или несколько параметров и сравни­ваются с заданными граничными значениями. В зависимости от результатов этого сравнения путем изменения соответствующих вход­ных величин выравниваются фактическое и заданное значения основ­ного параметра. При черновой обработке в системах с предельным регулированием в основу принимаются составляющие силы резания, крутящий момент, мощность резания. При чистовой обработке критерием оценки служат достигаемые качество поверхности, точность размеров и формы заготовок.

Шлифовальный станок с адаптивным управлением обеспечи­вает следующие элементы автоматизации:

регулируемую подачу шлифовальной бабки, с тем чтобы усилие шлифования, приходящееся на единицу ширины круга, всегда оста­валось оптимальным (шлифование с управлением по усилию шли­фования);

автоматическую правку круга;

оптимальное управление числом оборотов заготовки произво­дится в зависимости от диаметра и материала заготовки.

Система адаптивного регулирования целесообразно сочетается с ЧПУ. В этом случае, кроме преимуществ по предельному или оптимальному регулированию, снижаются объем и стоимость программирования. Сочетание двух контуров управления - по точ­ности и по режимам резания позволяет назначать оптимальные режимы обработки при сохранении заданной точности. Возможно применение систем предельного регулирования совместно с системами управления от ЭВМ, которые могут производить расчет регулирующих параметров и граничных значений, запоминать фактический путь инструмента при комбинированном регулировании подачи и глубины. В более совершенных системах ЧПУ содержатся блоки адаптивного управления, при этом упрощается программирование. Технологи

приближенно задают подачу, а система, определив с помощью специальных датчиков условия резания, сама изменяет ее до опти­мального значения. В качестве примера оптимизация поперечной подачи может быть реализована за счет системы адаптивного управ­ления, разработанной в Вильнюсском филиале ЭНИИМСа. В основу конструкции системы адаптивного управления положены следующие соображения. На этапе чернового шлифования режим обработки ограничивается технологическими факторами, на этапе чистовой обработки - требованиями к точности обработки. В круглошлифо­вальном станке с помощью системы автоматического управления

используется информация о текущем размере заготовки и погреш­ности формы, получаемая с помощью настольной скобы индуктив­ного измерительно-управляющего устройства (рис. 59) с дополни­тельным датчиком / для замера радиуса обрабатываемой заготовки. На этапе чернового шлифования поддерживается постоянная мощ­ность привода круга, измеряемая с помощью датчика активной мощности 4. Сигналы от датчиков поступают в блок 7 и управляют механизмом поперечной подачи посредством следящего золотника 6. В начале цикла шлифования происходят ускоренное врезание до на­бора заданной мощности и шлифование с постоянной мощностью до тех пор, пока текущее значение погрешности формы заготовки в поперечном сечении, определенное как сумма амплитуды колеба­ний верхней губки измерительной скобы и фактической подачи на оборот детали, не станет больше заданного значения оставшегося припуска, измеренного с помощью ИУУ. Затем подача уменьшается таким образом, чтобы выдержать заданный оптимальный закон, обес­печивающий получение заготовки с заданной иекруглостью. На заключительном этапе текущий размер и погрешность формы в попе­речном сечении заготовки непрерывно контролируются. Сигнал, про­порциональный размеру, поступает от ИУУ, а для получения сигнала, пропорционального погрешности формы детали, используют дополнительный датчик, установленный на скобе прибора. Испытания системы показали, что благодаря сокращению времени черновой и чистовой обработки общее время цикла сокращается примерно на 50 % при стабилизации некруглости в партии обработанных заготовок.