Importancia de la invención de la máquina automática. Maquina giratoria. Historia de la invención y la producción. Los éxitos y fracasos de Joseph Jacquard

De hecho, algo similar ya se conocía en la Hélade esclavista varios cientos de años antes de nuestra era. El principio de obtener cuerpos de revolución, en los que es necesario girar la pieza de trabajo, tocando su superficie con un objeto más fuerte y afilado, fue fácil de encontrar.

No hubo problemas con la fuente de energía, ya que los esclavos sanos y fuertes estaban presentes en abundancia. En tiempos más civilizados, el accionamiento de una máquina de este tipo se realizaba mediante una cuerda de arco muy tensa. Pero aquí había una limitación significativa: la velocidad de las revoluciones disminuyó cuando se desenroscó la cuerda del arco, por lo que en la Edad Media aparecieron modelos de tornos con accionamiento de pie.

Dispositivo y principio de funcionamiento. torno CNC

Muy remotamente, se parecían a una máquina de coser, porque incluían un mecanismo de manivela tradicional. Esto resultó ser un desarrollo muy positivo: la pieza de trabajo giratoria ahora no tenía movimientos oscilatorios acompañantes, lo que complicaba significativamente el trabajo del maestro y empeoraba la calidad del procesamiento.

Sin embargo, a principios del siglo XVI, el torno todavía tenía una serie de limitaciones importantes:

• Era necesario sostener el cortador manualmente, por lo tanto, durante el procesamiento prolongado de metales, la mano del tornero estaba muy cansada.
• La luneta, que soportaba piezas de trabajo largas, se instaló por separado de la máquina y, por lo tanto, su instalación y verificación fueron bastante largas.
• El problema de la eliminación de las virutas nunca se resolvió: se requería un aprendiz, que de vez en cuando quitaba las virutas de la mano del maestro.
• El problema del movimiento uniforme del cortador durante el procesamiento tampoco se resolvió: todo estaba determinado por las calificaciones y la experiencia del maestro.

Los siguientes cientos de años se dedicaron al diseño del accionamiento de rotación del centro móvil de la máquina, en el que se unía la pieza de trabajo. El más exitoso fue el diseño de Jean Besson, quien fue el primero en utilizar un impulsor de agua para estos fines.

La máquina resultó ser bastante voluminosa, pero fue en ella donde se cortó el hilo por primera vez. Esto sucedió a mediados del siglo XVI, y unos años más tarde, el mecánico de Peter I, Andrei Nartov, inventó una máquina herramienta mecanizada que podía cortar hilos con una velocidad variable de rotación del centro móvil. Un rasgo característico de la máquina de Nartov fue también la presencia de un bloque de engranajes reemplazable.

¿Quién inventó el calibrador?

El calibrador es un nodo clave del torno moderno, todo lo demás podría tomarse prestado en un grado u otro de otros mecanismos. Al mismo tiempo, al tener un dispositivo para el movimiento preciso de una herramienta de corte de metal a lo largo de la superficie a mecanizar, y en las tres coordenadas, se podría hablar de una máquina para tornear completamente funcional. Pero, como en la mayoría de los otros casos de la historia de la tecnología, no se puede establecer la autoría exclusiva de la invención del calibrador.

¿Qué dice sobre la prioridad de Andrey Nartov?

• En la copiadora de Nartov, apareció una pinza autopropulsada en 1712, mientras que Henry Maudsley introdujo su versión solo en 1797.
• El movimiento conjunto de la copiadora y el calibrador en la versión de la máquina Nartov se realizó por primera vez utilizando un mecanismo: el tornillo de avance.
• El cambio en la velocidad de avance transversal estaba técnicamente garantizado por diferentes pasos de rosca en el tornillo de avance.

El término "calibrador" (de la palabra francesa support - I support) fue introducido por primera vez por Charles Plumet, y ya la máquina construida por su compatriota Jean Vaucanson era casi como aquella con la que ahora trabajan todos los torneros.

Este mecanismo tenía guías en forma de V que eran precisas para su época, y la pinza tenía la capacidad de moverse no solo en dirección transversal, sino también en dirección longitudinal. Sin embargo, aquí tampoco todo estaba en orden; en particular, no había ningún cartucho donde se fijara la pieza de trabajo.

Esto redujo significativamente las capacidades tecnológicas del equipo: por ejemplo, era imposible tornear piezas de trabajo que tenían diferentes longitudes. Y en general, realizar cualquier otra operación, excepto roscar tornillos, pernos, etc.

Y entonces Henry Maudsley aparece en el escenario histórico.

Torno universal - ha llegado el momento

En muchas áreas de la actividad creativa humana, la palma es para quien no solo inventó algo, sino que también pudo generalizar analíticamente correctamente la experiencia de generaciones anteriores. Henry Maudsley no es una excepción.

No hay razón para afirmar que Maudsley robó primitivamente el circuito de la pinza de Andrey Nartov. Sí, en la época de Pedro I, los lazos con Inglaterra no eran especialmente bienvenidos, pero las relaciones con Holanda eran fuertes. Pero teniendo en cuenta que los holandeses, a su vez, solían albergar a empresarios ingleses y artesanos, es probable que el invento de Nartov se diera a conocer muy pronto en las costas de la brumosa Albion (aunque el propio Maudsley podría haber aprendido sobre la máquina de Nartov, porque en esos años él era se dedica a la construcción de máquinas de vapor para Rusia).

La grandeza de Henry Maudsley es diferente: presentó a la corte de las partes interesadas (y en Inglaterra en ese momento la revolución industrial estaba en pleno apogeo) el concepto del primero, verdaderamente máquina universal para realizar diversas operaciones de torneado. Equipo, en el que todos los problemas del método de torneado de procesamiento de productos se resolvieron orgánicamente.

Al agregar un conjunto de engranajes intercambiables a la máquina más tarde, Maudsley logró lo que ahora es inherente a cualquier torno: versatilidad y conveniencia tecnológica de trabajo.

Vídeo: Control de torno

Durante muchos años, las tarjetas perforadas han servido como el medio principal para almacenar y procesar información. En nuestra mente, una tarjeta perforada está firmemente asociada con una computadora que ocupa una habitación entera y con un heroico científico soviético que hace un gran avance en la ciencia. Las tarjetas perforadas son los antepasados ​​de los disquetes, disquetes, discos duros, memorias flash. Pero no aparecieron en absoluto con la invención de las primeras computadoras, sino mucho antes, a principios del siglo XIX ...

Máquina Falcon Jean-Baptiste Falcon creó su máquina sobre la base de la primera máquina diseñada por Basile Bouchon. Fue el primero en idear un sistema de tarjetas perforadas de cartón conectadas en cadena.

Alejandro Petrov

12 de abril de 1805 El emperador Napoleón Bonaparte y su esposa visitan Lyon. El centro de tejido más grande del país en los siglos XVI-XVIII resultó gravemente dañado por la Revolución y se encontraba en un estado deplorable. La mayoría de las fábricas quebraron, la producción se detuvo y el mercado internacional se llenó cada vez más con textiles ingleses. Queriendo apoyar a los maestros de Lyon, en 1804 Napoleón hizo un gran pedido de telas aquí, y un año después llegó personalmente a la ciudad. Durante la visita, el emperador visitó el taller de un tal Joseph Jacquard, un inventor, donde se le mostró al emperador una máquina asombrosa. Instalado encima de un telar ordinario, el bulto tintineaba como una larga cinta de placas de hojalata perforadas, y del telar se estiraba, enrollándose en un eje, una tela de seda con un dibujo exquisito. Al mismo tiempo, no se requería un maestro: la máquina funcionaba sola y, como le explicaron al emperador, incluso un aprendiz podría servirla.

1728. Máquina Falcon. Jean-Baptiste Falcon creó su máquina sobre la base de la primera máquina de este tipo diseñada por Basile Bouchon. Fue el primero en idear un sistema de tarjetas perforadas de cartón conectadas en cadena.

A Napoleón le gustó el coche. Unos días después, ordenó que la patente de Jaccard para una máquina de tejer se transfiriera al uso público, y el propio inventor debería recibir una pensión anual de 3.000 francos y el derecho a recibir una pequeña deducción de 50 francos de cada telar en Francia en que estaba su máquina. Sin embargo, al final, esta deducción ascendió a una cantidad significativa: en 1812, 18,000 telares estaban equipados con un nuevo dispositivo, y en 1825, ya eran 30,000.

El inventor vivió el resto de sus días en la prosperidad, murió en 1834, y seis años más tarde, los agradecidos ciudadanos de Lyon erigieron un monumento a Jaccard en el mismo lugar donde había estado su taller. La máquina Jacquard (o, en la transcripción antigua, "Jacquard") fue un componente importante en la base de la revolución industrial, no menos importante que Ferrocarril o Caldera de vapor. Pero no todo en esta historia es simple y sin nubes. Por ejemplo, el "agradecido" Lyons, que luego honró a Jacquard con un monumento, rompió su primer telar inacabado y atentó varias veces contra su vida. Y el automóvil, a decir verdad, no fue inventado por él en absoluto.

1900. Taller de tejido. Esta fotografía fue tomada hace más de un siglo en Darwell Weaving Mill, East Ayrshire, Escocia. Muchas tiendas de tejidos se ven así hasta el día de hoy, no porque los propietarios de las fábricas ahorren dinero para la modernización, sino porque los telares jacquard de esos años siguen siendo los más versátiles y convenientes.

Cómo funcionaba la máquina

Para entender la novedad revolucionaria de un invento, es necesario en términos generales Describe el principio de funcionamiento de un telar. Si observa la tela, puede ver que consiste en hilos longitudinales y transversales estrechamente entrelazados. En el proceso de fabricación, los hilos longitudinales (urdimbre) se tiran a lo largo de la máquina; la mitad de ellos están unidos a través de uno al marco de "silla de montar", la otra mitad, al otro mismo marco. Estos dos marcos se mueven hacia arriba y hacia abajo entre sí, extendiendo los hilos de urdimbre, y una lanzadera tira del hilo transversal (trama) hacia adelante y hacia atrás en el cobertizo resultante. El resultado es un lienzo simple con hilos entrelazados a través de uno. Puede haber más de dos marcos de eje, y pueden moverse en una secuencia compleja, subiendo o bajando los hilos en grupos, por lo que se forma un patrón en la superficie de la tela. Pero el número de fotogramas sigue siendo pequeño, rara vez más de 32, por lo que el patrón es simple y se repite regularmente.

No hay marcos en absoluto en el telar jacquard. Cada hilo se puede mover por separado de los demás con la ayuda de una varilla con un anillo que lo atrapa. Por lo tanto, en el lienzo, puede tejer un patrón de cualquier grado de complejidad, incluso una imagen. La secuencia de los hilos se establece mediante una cinta de bucle largo de tarjetas perforadas, cada tarjeta corresponde a un paso de la lanzadera. La tarjeta se presiona contra las sondas de alambre de "lectura", algunas de ellas entran en los agujeros y permanecen inmóviles, el resto se empotra con la tarjeta hacia abajo. Las sondas están conectadas a varillas que controlan el movimiento de los hilos.

Los lienzos con patrones intrincados se podían tejer incluso antes de Jacquard, pero solo los mejores maestros y el trabajo era infernal. Un tirador se subió al interior de la máquina y, a las órdenes del maestro, levantó o bajó manualmente hilos de urdimbre individuales, cuyo número a veces se contaba por cientos. El proceso era muy lento, requería atención constante y los errores eran inevitables. Además, el reequipamiento de la máquina de un lienzo con patrones intrincados a otro trabajo a veces se prolongó durante muchos días. La máquina de Jacquard hizo el trabajo rápidamente, sin errores, y por sí misma. Lo único difícil ahora era rellenar las tarjetas perforadas. Llevó semanas producir un juego, pero una vez que se hicieron las tarjetas, se podían usar una y otra vez.

antecesores

Como ya se mencionó, la "máquina inteligente" no fue inventada por Jacquard, solo finalizó las invenciones de sus predecesores. En 1725, un cuarto de siglo antes del nacimiento de Joseph Jacquard, el tejedor de Lyon Basile Bouchon creó el primer dispositivo de este tipo. La máquina de Bouchon estaba controlada por una cinta de papel perforada, donde cada paso de la lanzadera correspondía a una fila de agujeros. Sin embargo, había pocos agujeros, por lo que el dispositivo cambió la posición de solo una pequeña cantidad de hilos individuales.

El siguiente inventor que intentó mejorar el telar se llamó Jean-Baptiste Falcon. Reemplazó la cinta con pequeñas hojas de cartón atadas en las esquinas en una cadena; en cada hoja, los agujeros ya estaban dispuestos en varias filas y podían controlar una gran cantidad de hilos. La máquina Falcon resultó ser más exitosa que la anterior, y aunque no fue muy utilizada, el maestro logró vender unas 40 copias durante su vida.

El tercero que se encargó de perfeccionar el telar fue el inventor Jacques de Vaucanson, quien en 1741 fue nombrado inspector de fábricas de tejidos de seda. Vaucanson trabajó en su máquina durante muchos años, pero su invento no tuvo éxito: el dispositivo, demasiado complejo y costoso de fabricar, aún podía manejar una cantidad relativamente pequeña de hilos, y la tela con un patrón simple no pagaba el costo de el equipamiento.

1841. Taller de tejido Carkill. Un dibujo tejido (realizado en 1844) representa una escena que tuvo lugar el 24 de agosto de 1841. Monsieur Carkill, propietario del taller, obsequia al duque de Omal un lienzo con un retrato de Joseph Marie Jacquard, tejido de la misma manera en 1839. La sutileza del trabajo es increíble: los detalles son más pequeños que en los grabados.

Los éxitos y fracasos de Joseph Jacquard

Joseph Marie Jacquard nació en 1752 en los suburbios de Lyon en una familia de canutos hereditarios, tejedores que trabajaban con seda. Le enseñaron todas las complejidades del oficio, ayudó a su padre en el taller y, después de la muerte de su padre, heredó el negocio, pero no se dedicó a tejer de inmediato. Joseph logró cambiar muchas profesiones, fue juzgado por deudas, se casó y, después del asedio de Lyon, partió como soldado con un ejército revolucionario, llevándose consigo a su hijo de dieciséis años. Y solo después de que su hijo muriera en una de las batallas, Jacquard decidió regresar al negocio familiar.

Regresó a Lyon y abrió un taller de tejido. Sin embargo, el negocio no tuvo mucho éxito y Jacquard se interesó por la invención. Decidió hacer una máquina que superara las creaciones de Bouchon y Falcon, que fuera lo suficientemente simple y barata, y que al mismo tiempo pudiera hacer tela de seda que no fuera inferior en calidad a la seda tejida a mano. Al principio, los diseños que salían de debajo de sus manos no tenían mucho éxito. La primera máquina de Jaccard, que funcionaba como debía, no hacía seda, sino... redes de pesca. Leyó en el periódico que la Royal Society for the Support of the Arts de Inglaterra había anunciado un concurso para la fabricación de tal dispositivo. Nunca recibió un premio de los británicos, pero Francia se interesó en su creación e incluso fue invitada a una exposición industrial en París. Fue un viaje histórico. En primer lugar, prestaron atención a Jacquard, adquirió las conexiones necesarias e incluso obtuvo dinero para seguir investigando, y en segundo lugar, visitó el Museo de Artes y Oficios, donde se encontraba el telar de Jacques de Vaucanson. Jacquard lo vio, y las partes faltantes encajaron en su imaginación: comprendió cómo debería funcionar su máquina.

Con sus desarrollos, Jacquard atrajo la atención no solo de los académicos parisinos. Los tejedores de Lyon se dieron cuenta rápidamente de la amenaza que representaba el nuevo invento. En Lyon, cuya población a principios del siglo XIX era de apenas 100.000 habitantes, más de 30.000 personas trabajaban en la industria del tejido, es decir, uno de cada tres habitantes de la ciudad era, si no maestro, empleado o aprendiz en una tejeduría. taller. Un intento de simplificar el proceso de fabricación de telas privaría a muchos del trabajo.

La increíble precisión del telar Jacquard

El famoso cuadro “Visita del Duque d’Omal al taller de tejido del Sr. Carkill” no es en absoluto un grabado, como pudiera parecer, el dibujo está completamente tejido en un telar equipado con una máquina jacquard. El tamaño del lienzo es de 109 x 87 cm, la obra fue realizada, de hecho, por el maestro Michel-Marie Carkill para la firma Didier, Petit and C. El proceso de mis en carte -o programación de la imagen en tarjetas perforadas- duró muchos meses, y varias personas estuvieron involucradas en esto, y la producción del lienzo en sí tomó 8 horas. Una cinta de 24.000 (más de 1.000 celdas binarias cada una) tarjetas perforadas tenía una milla de largo. La imagen fue reproducida solo por pedidos especiales, se conocen varios lienzos de este tipo, almacenados en varios museos de todo el mundo. Y un retrato de Jacquard tejido de esta manera fue encargado por Charles Babbage, Decano del Departamento de Matemáticas de la Universidad de Cambridge. Por cierto, el duque de Omal representado en el lienzo no es otro que el hijo menor del último rey de Francia, Luis Felipe I.

Como resultado, una buena mañana, una multitud llegó al taller de Jaccard y rompió todo lo que estaba construyendo. El propio inventor fue severamente castigado por dejar lo desagradable y dedicarse a un oficio, siguiendo el ejemplo de su difunto padre. Contrariamente a las exhortaciones de los hermanos en la tienda, Jacquard no abandonó su investigación, pero ahora tenía que trabajar en secreto, y terminó el próximo automóvil solo en 1804. Jacquard recibió una patente e incluso una medalla, pero tuvo cuidado de no comercializar máquinas "inteligentes" por su cuenta y, siguiendo el consejo del comerciante Gabriel Detille, pidió humildemente al emperador que transfiriera el invento a la propiedad pública de la ciudad. de Lyon. El emperador concedió la solicitud y recompensó al inventor. Conoces el final de la historia.

La era de las cartas perforadas

El principio mismo de la máquina jacquard, la capacidad de cambiar la secuencia de la máquina cargando nuevas tarjetas en ella, fue revolucionario. Ahora lo llamamos la palabra "programación". La secuencia de acciones para la máquina jacquard estaba dada por la secuencia binaria: hay un agujero, no hay ningún agujero.

1824. Motor diferencial. Babbage El primer intento de Charles Babbage de construir una máquina analítica no tuvo éxito. El engorroso dispositivo mecánico, que es una combinación de ejes y engranajes, se calculó con bastante precisión, pero requería un mantenimiento y unas condiciones demasiado complicados. altamente calificado operador.

Poco después de que la máquina jacquard se generalizara, las tarjetas perforadas (así como las cintas y discos perforados) comenzaron a usarse en una variedad de dispositivos.

máquina de transporte

A principios del siglo XIX, el principal tipo de dispositivo de tejido automático era un telar de lanzadera. Estaba dispuesto de manera bastante simple: los hilos de la urdimbre se estiraban verticalmente y una lanzadera en forma de bala volaba entre ellos de un lado a otro, arrastrando un hilo transversal (trama) a través de la urdimbre. Desde tiempos inmemoriales, la lanzadera se arrastraba a mano, en el siglo XVIII se automatizó este proceso; el transbordador fue "disparado" de un lado, tomado por el otro, dado la vuelta, y el proceso se repitió. Zev (la distancia entre los hilos de urdimbre) para el vuelo de la lanzadera se proporcionó con la ayuda de una caña, un peine de tejido, que separó una parte de los hilos de urdimbre de la otra y la levantó.

Pero quizás el más famoso de estos inventos, y el más icónico en el camino del telar a la computadora, es el motor analítico de Charles Babbage. En 1834, Babbage, un matemático inspirado por la experiencia de Jaccard con tarjetas perforadas, comenzó a trabajar en un dispositivo automático para realizar una amplia gama problemas matematicos Antes de esto, había tenido la mala experiencia de construir un "motor diferencial", un voluminoso monstruo de 14 toneladas lleno de engranajes; el principio de procesamiento de datos digitales con la ayuda de engranajes se ha utilizado desde la época de Pascal, y ahora iban a ser reemplazados por tarjetas perforadas.

1890. Tabulador Hollerith. La máquina tabuladora de Herman Hollerith fue construida para procesar los resultados del Censo All-American de 1890. Pero resultó que las capacidades de la máquina van mucho más allá del alcance de la tarea.

El motor analítico contenía todo lo que está en computadora moderna: procesador para realizar operaciones matemáticas ("molino"), memoria ("almacén"), donde se almacenaban los valores de las variables y los resultados intermedios de las operaciones, había un dispositivo de control central que también realizaba funciones de entrada-salida. El motor analítico tenía que utilizar dos tipos de tarjetas perforadas: una de gran formato para almacenar números y otra más pequeña para el software. Babbage trabajó en su invento durante 17 años, pero nunca pudo terminarlo: no había suficiente dinero. El modelo actual del "motor analítico" de Babbage se construyó solo en 1906, por lo que el predecesor inmediato de las computadoras no fue él, sino dispositivos llamados tabuladores.

Un tabulador es una máquina para procesar grandes cantidades de información estadística, textual y digital; La información se ingresó en el tabulador usando enorme cantidad tarjetas perforadas Los primeros tabuladores se diseñaron y crearon para las necesidades de la Oficina del Censo de EE. UU., pero pronto se utilizaron para una variedad de tareas. Desde el principio, uno de los líderes en este campo fue la empresa de Herman Hollerith, el hombre que inventó y fabricó en 1890 la primera máquina tabuladora electrónica. La empresa de Hollerith pasó a llamarse IBM en 1924.

Cuando los tabuladores fueron reemplazados por las primeras computadoras, aquí se conservó el principio de control mediante tarjetas perforadas. Era mucho más conveniente cargar datos y programas en la máquina usando tarjetas, en lugar de cambiar numerosos interruptores de palanca. En algunos lugares se utilizan hasta el día de hoy las tarjetas perforadas. Así, durante casi 200 años, el idioma principal en el que una persona se comunicaba con las máquinas "inteligentes" era el idioma de las tarjetas perforadas.

El artículo "El telar, el bisabuelo de las computadoras" fue publicado en la revista Popular Mechanics (

Por debajo administración se acostumbra entender la máquina herramienta como un conjunto de influencias sobre sus mecanismos que aseguran que estos mecanismos realicen el ciclo tecnológico de procesamiento, y bajo sistema de control- un dispositivo o un conjunto de dispositivos que implementan estos efectos.

Manual la gestión se basa en el hecho de que la decisión de utilizar ciertos elementos del ciclo de trabajo la toma una persona, el operador de la máquina. El operador, en base a las decisiones tomadas, enciende los mecanismos correspondientes de la máquina y establece los parámetros de su trabajo.

Las operaciones de control manual se llevan a cabo tanto en máquinas no automáticas universales y especializadas para diversos fines como en máquinas automáticas. En máquinas automáticas, el control manual se utiliza para implementar modos de configuración y elementos especiales del ciclo de trabajo.

En las máquinas automáticas, el control manual se combina a menudo con la indicación digital de la información proveniente de los sensores de posición de los órganos ejecutivos.

Control automático radica en el hecho de que las decisiones sobre el uso de elementos del ciclo de trabajo son tomadas por el sistema de control sin la participación del operador. También emite comandos para encender y apagar los mecanismos de la máquina y controla su funcionamiento.

ciclo de procesamiento llamado el conjunto de movimiento de los cuerpos de trabajo, repetido durante el procesamiento de cada pieza de trabajo. El complejo de movimientos de los cuerpos de trabajo en el ciclo de la máquina se lleva a cabo en una secuencia determinada, es decir, de acuerdo con el programa.

Programa de control - este es un conjunto de comandos correspondientes a un algoritmo dado para el funcionamiento de la máquina para procesar una pieza de trabajo en particular.

Algoritmo nombre una forma de lograr el objetivo (solución del problema) con una descripción inequívoca del procedimiento para su implementación.

Por propósito funcional, el control automático se puede dividir de la siguiente manera:

control de ciclos de procesamiento repetitivos constantes (por ejemplo, control de máquinas modulares que realizan operaciones de fresado, taladrado, mandrinado y roscado mediante la realización de ciclos de movimiento de cabezales de potencia multihusillo);

control de ciclos automáticos variables, que se configuran en forma de modelos-analógicos de materiales individuales para cada ciclo (copiadoras, juegos de levas, sistemas de parada, etc.) y etc.;

CNC, en el que el programa se especifica en forma de matriz de información grabada en uno u otro soporte. La información de control para las máquinas CNC es discreta y su procesamiento en el proceso de control se lleva a cabo mediante métodos digitales.

Control de programa cíclico (CPU)

El sistema de control de programa cíclico (CPU) le permitirá programar parcial o completamente el ciclo de la máquina, el modo de procesamiento y el cambio de herramienta, así como establecer (mediante el ajuste preliminar de las paradas) la cantidad de movimiento del ejecutivo de la máquina. cuerpos. Es un sistema de control analógico en lazo cerrado (Figura 1) y tiene una flexibilidad suficientemente alta, es decir, proporciona un fácil cambio en la secuencia de conmutación de los equipos (eléctricos, hidráulicos, neumáticos, etc.) que controlan los elementos del sistema. ciclo.

Foto 1– Dispositivo de control de programa cíclico

El programador de ciclos contiene el bloque 1 para configurar el programa y el bloque 2 para su entrada por fases (una etapa del programa es una parte del programa que se ingresa simultáneamente en el sistema de control). Desde el bloque 1, la información ingresa al circuito de automatización, que consta del bloque 3 para controlar el ciclo de la máquina y el bloque 4 para convertir las señales de control. El circuito de automatización (que, por regla general, se realiza en relés electromagnéticos) coordina el trabajo del programador de ciclos con los órganos ejecutivos de la máquina y el sensor de retroalimentación; fortalece y multiplica equipos; puede realizar una serie de funciones lógicas (por ejemplo, garantizar la ejecución de ciclos fijos). Desde el bloque 3, la señal ingresa al actuador, que asegura el procesamiento de los comandos especificados por el programa e incluye los actuadores 5 (accionamientos de los órganos ejecutivos de la máquina, electroimanes, embragues, etc.). Estos últimos resuelven la etapa del programa. El sensor 7 controla el final del procesamiento y, a través del bloque 4, instruye al bloque 2 para que active la siguiente etapa del programa. El sensor 7 controla el final del procesamiento y, a través del bloque 4, instruye al bloque 2 para que active la siguiente etapa del programa. Para controlar el final de un paso del programa, a menudo se utilizan interruptores de viaje o relés de tiempo.

En los dispositivos de control cíclico en forma numérica, el programa contiene información solo sobre el ciclo de los modos de procesamiento, y la cantidad de movimiento de los cuerpos de trabajo se establece configurando las paradas.

Las ventajas del sistema CPU son un diseño y mantenimiento simples, así como un bajo costo; la desventaja es la complejidad del ajuste dimensional de topes y levas.

Es conveniente utilizar máquinas CNC en condiciones de producción en serie, a gran escala y en masa de piezas de formas geométricas simples. Los sistemas CNC están equipados con torretas de torneado, torneado-fresado, taladradoras verticales, máquinas modulares, robots industriales (IR), etc.

El sistema CPU (Figura 2) incluye un programador de ciclos, un circuito de automatización, un actuador y un dispositivo de retroalimentación. La propia CPU consta de un programador de ciclos y un circuito de automatización.

Figura 2 -

Sobre la base de los logros de la cibernética, la electrónica, la tecnología informática y la instrumentación, se han desarrollado sistemas de control de software fundamentalmente nuevos: sistemas CNC que se utilizan ampliamente en la construcción de máquinas herramienta. En estos sistemas, el valor de cada carrera del cuerpo ejecutivo de la máquina se establece mediante un número. Cada unidad de información corresponde a un movimiento discreto del órgano ejecutivo por una cantidad determinada, denominada resolución del sistema CNC o precio del impulso. Dentro de ciertos límites, el órgano ejecutivo puede ser movido por cualquier cantidad, múltiplo de la resolución. El número de pulsos que se deben aplicar a la entrada del variador para realizar el desplazamiento L requerido está determinado por la fórmula N = L/q, dónde q es el precio del impulso. El número N, escrito en un determinado sistema de codificación en un soporte de información (cinta perforada, cinta magnética, etc.), es un programa que determina la cantidad de información dimensional.

Bajo la máquina CNC se entiende el control (según un programa especificado en un código alfanumérico) por el movimiento de los órganos ejecutivos de la máquina, la velocidad de su movimiento, la secuencia del ciclo de procesamiento, el modo de corte y varias funciones auxiliares.

sistema CNC es un conjunto de dispositivos, métodos y herramientas especializados necesarios para la implementación de CNC por una máquina herramienta. El dispositivo CNC (CNC) es una parte del sistema CNC diseñado para emitir acciones de control por parte del órgano ejecutivo de la máquina de acuerdo con el programa de control (CP).

esquema estructural El sistema CNC se muestra en la Figura 3.

Dibujo detallado (BH), para ser procesado en una máquina CNC, ingresa simultáneamente al sistema preparación del programa s (SPP) y sistema de preparación tecnológica (STP). STP proporciona SPP datos sobre el proceso tecnológico desarrollado, modo de corte, etc. En base a estos datos, se desarrolla un programa de control (ARRIBA). Los ajustadores instalan accesorios y herramientas de corte en la máquina de acuerdo con la documentación desarrollada en STP. La instalación de la pieza de trabajo y la eliminación de la pieza terminada la realiza el operador o el cargador automático. Lector (SU) lee la información del portador del programa. La información va a CNC, emite comandos de control a los mecanismos de destino (CM) máquina, realizando los movimientos principales y auxiliares de elaboración. Sensores de retroalimentación (hacer) sobre la base de la información (posiciones reales y velocidad de movimiento de las unidades de accionamiento, el tamaño real de la superficie tratada, parámetros térmicos y de potencia del sistema tecnológico, etc.) controlar la cantidad de movimiento CM. La máquina contiene varios CM, cada uno de los cuales incluye: un motor (DV), que es una fuente de energía; transferir PAGS, sirviendo para convertir la energía y transferirla desde el motor al órgano ejecutivo ( Y SOBRE); correcto Y SOBRE(mesa, patín, pie de rey, husillo, etc.) que realiza los movimientos de coordenadas del ciclo.

figura 3– Diagrama estructural del sistema CNC

Los sistemas CNC universales brindan al usuario y al operador grandes posibilidades. Se pueden adaptar mediante programación a una amplia clase de objetos, incluidas diferentes máquinas; al mismo tiempo, proporcionan todo tipo de interpolación: lineal, circular, parabólica, etc., así como la preparación y depuración del programa de control directamente en la máquina en modo interactivo. El programa de control puede almacenarse en la memoria y leerse de ella durante el procesamiento, lo que en algunos casos hace posible prescindir de la entrada preliminar del programa leyéndolo del soporte del programa. Los sistemas CNC tienen amplias oportunidades para editar el programa, brindan la capacidad de corregir automáticamente (desde la memoria) sin usar los correctores de la consola. Cabe señalar que existen programas de diagnóstico especiales para verificar el funcionamiento de los nodos para identificar las fuentes de mal funcionamiento, así como la posibilidad de almacenar en la memoria información sobre los errores sistemáticos de las cadenas cinemáticas y eliminar o compensar estos errores al reproducir un perfil dado; la posibilidad de introducir restricciones en la zona de procesamiento en el sistema para evitar el matrimonio o la avería de la máquina; regresar a cualquier punto donde se interrumpió el procesamiento. Los sistemas CNC universales trabajan en coordenadas lineales y polares, proporcionando la transformación de ejes de coordenadas, por ejemplo, cuando se utilizan programas compilados para fresadoras verticales en fresadoras horizontales.

El principal modo de funcionamiento del dispositivo CNC es el modo automático. En el proceso de procesamiento automático del programa de control, se resuelve una amplia gama de tareas de diferentes niveles de complejidad: sondear los botones de la consola del operador; distribución y emisión de datos para indicación en la consola del operador; cálculo de la posición actual por coordenadas y emisión de información a la consola del operador; cálculo de ciclos de procesamiento; cálculo del desplazamiento equidistante; introducción de la corrección; compensación de errores; interrogación de sensores electroautomáticos; interrogación de señales de disponibilidad de dispositivos de entrada y salida; interpolación; cálculo de velocidad; cálculo de modos de aceleración-desaceleración; sensores de retroalimentación de sondeo; emisión de acciones de control sobre equipos tecnológicos; análisis de la hora actual; control de tiempo del programa de control; análisis de la ejecución del programa contenido en este marco; preparación de la información inicial para procesar el siguiente cuadro.

El sistema CNC se puede modificar según el tipo de soporte del programa, el método de codificación de información en el NC y el método de su transferencia al sistema CNC.

Control numérico (CNC)- este es un control en el que el programa se configura en forma de una matriz de información registrada en algún medio. La información de control para los sistemas CNC es discreta y su procesamiento en el proceso de control se realiza mediante métodos digitales. La gestión de los ciclos tecnológicos se realiza casi universalmente mediante lógica programable controladores, implementado sobre la base de los principios de los dispositivos de computación electrónica digital.

Controladores programables

Controlador programable (PC ) - Es un dispositivo para controlar la electroautomática de una máquina mediante ciertos algoritmos implementados por un programa almacenado en la memoria del dispositivo. Un controlador programable (comandante) puede usarse de forma autónoma en el sistema de la CPU o ser parte de sistema común sistemas de control (por ejemplo, sistemas de control de módulos de producción flexibles) (GPM)), así como para el control de equipos de líneas automáticas, etc. El diagrama de bloques se muestra en la Figura 4.

Figura 4- Diagrama estructural de un controlador programable:

1 - procesador; 2 - temporizador y contadores; 3 - memoria reprogramable; 4 - memoria de acceso aleatorio (RAM); 5 - bus común para comunicación en bloque; 6 - unidad de comunicación con el dispositivo CNC o computadora; 7 - bloque para conectar el control remoto para programación; 8 – módulos de entrada; 9 - interruptor de entrada-salida; 10 - módulos de salida; 11 – consola de programación con teclado y display.

La mayoría de los PLC tienen un diseño modular que incluye una fuente de alimentación, una unidad de procesamiento y una memoria programable, así como varios módulos de E/S. Los módulos de entrada (módulos de entrada) generan señales desde varios dispositivos periféricos (interruptores de límite, dispositivos eléctricos, relés térmicos, etc.). Las señales de entrada tienen, por regla general, dos niveles "O" y "1". Los módulos de salida (módulos de salida) suministran señales a los actuadores controlados de la automatización eléctrica de la máquina (contactores, arrancadores, electroimanes, lámparas de señalización, embragues electromagnéticos, etc.). Con una señal de salida de "1", el dispositivo correspondiente recibe un comando para encender y con una señal de salida de "O", para apagar.

El procesador con memoria resuelve las tareas lógicas de control de los módulos de salida en base a la información recibida por los módulos de entrada y los algoritmos de control ingresados ​​en la memoria. Los temporizadores están configurados para proporcionar retrasos de acuerdo con los ciclos de trabajo. ORDENADOR PERSONAL. Los contadores también resuelven las tareas de implementación de un ciclo de trabajo. ORDENADOR PERSONAL.

El ingreso del programa en la memoria del procesador y la depuración se realizan mediante un control remoto portátil especial, conectado temporalmente a ORDENADOR PERSONAL. Este control remoto, que es un dispositivo de grabación de programas, puede servir para varios ORDENADOR PERSONAL. Durante la grabación del programa, la pantalla del control remoto muestra el estado actual del objeto controlado en símbolos de relé o leyendas. La entrada del programa también se puede realizar a través de una unidad de comunicación con un dispositivo CNC o una computadora.

Todo el programa almacenado en la memoria se puede dividir en dos partes: la principal, que es un algoritmo de control de objetos, y la de servicio, que asegura el intercambio de información entre ordenador personal y objeto gestionado. El intercambio de información entre la PC y el objeto controlado consiste en sondear entradas (recibir información del objeto controlado) y conmutar salidas (emitir una acción de control al objeto controlado). De acuerdo con esto, la parte de servicio del programa consta de dos etapas: entradas de sondeo y salidas de conmutación.

Uso de controladores programables varios tipos de memoria , que almacena el programa electroautomático de la máquina: memoria no volátil reprogramable eléctricamente; RAM con libre acceso; borrable por radiación ultravioleta y eléctricamente reprogramable.

El control programable cuenta con un sistema de diagnóstico: entradas/salidas, errores en el funcionamiento del procesador, memoria, batería, comunicación y otros elementos. Para simplificar la resolución de problemas, los módulos inteligentes modernos tienen autodiagnóstico.

Controlador lógico programable (PLC) es un sistema de microprocesador diseñado para implementar algoritmos de control lógico. El controlador está diseñado para reemplazar los circuitos de contactos de relé ensamblados en componentes discretos: relés, contadores, temporizadores, elementos lógicos duros.

Moderno SOCIEDAD ANÓNIMA puede procesar señales discretas y analógicas, válvulas de control, motores paso a paso, servoaccionamientos, convertidores de frecuencia y regular.

El alto rendimiento hace que valga la pena usarlo SOCIEDAD ANÓNIMA dondequiera que se requiera un procesamiento lógico de las señales de los sensores. Solicitud SOCIEDAD ANÓNIMA asegura una alta confiabilidad de operación del equipo; mantenimiento simple de los dispositivos de control; instalación acelerada y ajuste de equipos; actualización rápida de algoritmos de control (incluso en equipos operativos).

Además de los beneficios directos de usar SOCIEDAD ANÓNIMA, Debido al bajo precio y la alta confiabilidad, también existen los indirectos: es posible implementar funciones adicionales sin complicar y sin aumentar el costo de los productos terminados, lo que ayudará a aprovechar al máximo las capacidades del equipo. un gran surtido SOCIEDAD ANÓNIMA hace posible encontrar soluciones óptimas tanto para tareas simples como para la automatización compleja de la producción.

Portadores de software

El programa de trabajo de los órganos ejecutivos de la máquina se establece utilizando el programa portador.

portador del programa es el medio de almacenamiento en el que se graba el programa de control.

El software puede contener geométrico, asi que información tecnológica. Información tecnológica proporciona un determinado ciclo de la máquina, contiene datos sobre la secuencia de puesta en funcionamiento de varias herramientas, sobre el cambio del modo de corte y el encendido del fluido de corte, etc., y geométrico - caracteriza la forma, las dimensiones de los elementos de la pieza de trabajo y la herramienta que se procesa y su posición relativa en el espacio.

La mayoría portadores de software comunes son:

tarjeta - de cartón, tiene forma de rectángulo, uno de cuyos extremos está recortado para orientarse al introducir la tarjeta en el lector. El programa se graba perforando agujeros en lugar de los números correspondientes.

cintas perforadas de ocho pistas (Figura 5) 25,4 mm de ancho. La pista de transporte 1 sirve para mover la cinta (usando el tambor) en el lector. Los orificios de trabajo 2, que transportan información, se perforan en un dispositivo especial llamado perforador. La información se aplica a la cinta perforada en marcos, cada uno de los cuales es una parte integral del UE. En un marco, solo se puede registrar un conjunto de comandos de este tipo, en el que a cada órgano ejecutivo de la máquina no se le da más de un comando (por ejemplo, en un marco es imposible establecer el movimiento del IO tanto a la derecha y a la izquierda);

Figura 5- Cinta perforada de ocho pistas

1 - pistas de código; 2 - borde base; 3 – número de pista de código; 4 - número de serie de bits en la combinación de códigos

cinta magnética - una composición de dos capas que consta de una base de plástico y una capa de trabajo de material ferromagnético en polvo. La información se graba en una cinta magnética en forma de golpes magnéticos aplicados a lo largo de la cinta y ubicados en el marco del UE con un cierto paso correspondiente a la velocidad IO especificada. Al leer el UE, los golpes magnéticos se convierten en pulsos de control. Cada golpe corresponde a un impulso. Cada impulso corresponde a un cierto movimiento (discreto) del IO; la duración de este movimiento está determinada por el número de pulsos contenidos en el marco de la cinta magnética. Tal registro de comandos para mover el IO llamado decodificado .

La decodificación se realiza mediante un interpolador. , que convierte la información geométrica codificada sobre el contorno de la pieza de trabajo ingresada (en una cinta perforada o desde una computadora) en una secuencia de pulsos de control correspondientes a movimientos elementales del IO. La grabación del programa decodificado en cinta magnética se lleva a cabo en un dispositivo especial, que incluye: un dispositivo de interpolación con una salida destinada a la grabación; mecanismo de unidad de cinta con cabezales magnéticos para borrar, grabar y reproducir.

La información en forma decodificada se registra, por regla general, en una cinta magnética, y en forma codificada, en una cinta perforada o una tarjeta perforada. Las cintas magnéticas se utilizan en tornos con motores paso a paso que requieren una vista decodificada del programa.

La interpolación es el desarrollo de un programa para el movimiento del cuerpo de trabajo (herramienta), a lo largo del contorno de la superficie de la pieza de trabajo, sucesivamente en secciones separadas (marcos).

Interpolador es un bloque del CNC encargado de calcular las coordenadas de los puntos intermedios de la trayectoria que debe pasar la herramienta entre los puntos especificados en la CN. El interpolador tiene como datos de entrada un comando NC para mover la herramienta desde el punto inicial hasta el final a lo largo del contorno en forma de segmento de línea recta, arco circular, etc.

Para garantizar la precisión de la reproducción de la trayectoria del orden de 1 µm (la precisión de los sensores de posición y la precisión de posicionamiento del calibrador son de aproximadamente 1 µm), el interpolador genera pulsos de control cada 5 a 10 ms, lo que requiere una alta velocidad. .

Para simplificar el algoritmo del interpolador, el contorno curvilíneo dado generalmente se forma a partir de segmentos de líneas rectas o arcos de círculos y, a menudo, los pasos de movimiento a lo largo de diferentes ejes de coordenadas no se realizan simultáneamente, sino alternativamente. Sin embargo, debido a la alta frecuencia de emisión de acciones de control y la inercia de las unidades de accionamiento mecánico, la trayectoria rota se suaviza hasta un contorno curvilíneo suave.

Interpolador, que forma parte del sistema CNC, realiza las siguientes funciones:

en base a los parámetros numéricos de la sección del contorno procesado (coordenadas de los puntos inicial y final de la recta, valor del radio del arco, etc.) especificados por el UE, calcula (con cierta discreción) las coordenadas de los puntos intermedios de esta sección del contorno;

genera impulsos eléctricos de control, cuya secuencia corresponde al movimiento (a la velocidad requerida) del cuerpo ejecutivo de la máquina a lo largo de la trayectoria que pasa por estos puntos.

en sistemas CNC se utiliza principalmente lineal y lineal-circular interpoladores; los primeros proporcionan el movimiento de la herramienta entre puntos de referencia adyacentes a lo largo de líneas rectas ubicadas en cualquier ángulo, y los segundos, tanto a lo largo de líneas rectas como a lo largo de arcos de círculos.

Interpolación linear– las secciones entre coordenadas discretas se representan mediante una línea recta situada en el espacio de acuerdo con la trayectoria de la herramienta de corte.

interpolación circular- prevé la representación de una sección del contorno de procesamiento en forma de arco del radio correspondiente. Las capacidades de los dispositivos CNC hacen posible proporcionar interpolación al describir una sección del contorno con una ecuación algebraica compleja.

interpolación helicoidal- una hélice consta de dos tipos de movimientos: circular en un plano y lineal perpendicular a este plano. En este caso se puede programar tanto el avance del movimiento circular como el avance lineal de las tres coordenadas (ejes) máquina utilizadas.

La característica técnica más importante del sistema CNC es ella resolución o resolución .

discreción- esta es la cantidad mínima posible de movimiento (lineal o angular) del cuerpo ejecutivo de la máquina, correspondiente a un pulso de control.

La mayoría de los sistemas CNC modernos tienen una resolución de 0,01 mm/pulso. Dominado en la producción de sistemas con una resolución de 0,001 mm/pulso.

El sistema CNC reemplaza prácticamente a otro tipo de sistemas de control.

Clasificación de los sistemas CNC

Por capacidades tecnológicas y la naturaleza del movimiento de los cuerpos de trabajo. Los sistemas CNC se dividen en tres grupos:

Sistemas posicionales proporcionar movimiento rectilíneo del cuerpo ejecutivo de la máquina a lo largo de una o dos coordenadas. El IO se mueve de una posición a otra a la velocidad máxima, y ​​su aproximación a la posición dada es a la velocidad mínima ("progresiva"). Las máquinas taladradoras y mandrinadoras están equipadas con dichos sistemas CNC.

sistemas de contorno están diseñados para realizar movimientos de trabajo a lo largo de una determinada trayectoria a una velocidad dada de acuerdo con el programa de procesamiento. Los sistemas CNC que proporcionan formas rectangulares, rectilíneas y curvilíneas pertenecen a los sistemas de contorno (continuos), ya que permiten procesar una pieza a lo largo de un contorno. En los sistemas CNC con forma rectangular, el IO de la máquina se mueve alternativamente a lo largo de los ejes de coordenadas, por lo que la trayectoria de la herramienta tiene una forma escalonada, y cada elemento de esta trayectoria es paralelo a los ejes de coordenadas. Número de coordenadas controladas en tales sistemas llega a 5 , a número de ejes controlados simultáneamente 4 . En los sistemas CNC con conformación rectilínea, se distingue el movimiento de la herramienta durante el corte a lo largo de dos ejes de coordenadas (X e Y). En estos sistemas, se usa un interpolador de dos coordenadas, que emite pulsos de control a dos unidades de alimentación a la vez. General número de coordenadas controladas 2–5. Los sistemas CNC con forma curvilínea le permiten controlar el procesamiento de piezas planas y tridimensionales que contienen áreas con contornos curvilíneos complejos. Los sistemas de contorneado CNC tienen un motor paso a paso. Dichos sistemas están equipados con máquinas de torneado, fresado y taladrado.

Sistemas combinados (universales) tienen las características de los sistemas posicionales y de contorno y son los más típicos para máquinas multipropósito (taladrado-fresado-mandrinado).

En máquinas con sistemas CNC, el control se lleva a cabo desde un programa portador, en el que se ingresa información geométrica y tecnológica en forma numérica.

En un grupo separado, se asignan máquinas con indicación digital y un preajuste de coordenadas. Estas máquinas tienen una electrónica dispositivo para establecer las coordenadas de los puntos deseados (preajuste de coordenadas) y una mesa cruzada equipada con sensores de posición, que da órdenes para moverse a la posición deseada. Donde cada posición actual de la tabla se muestra en la pantalla (indicación digital) . En tales máquinas, puede usar un preajuste de coordenadas o una indicación digital; el programa de trabajo inicial lo establece el operador de la máquina.

En los modelos de máquinas herramienta con PU se añade la letra F con un número para indicar el grado de automatización:

F 1– máquinas con indicación digital y preselección de coordenadas;

F 2– máquinas con sistemas CNC rectangulares y posicionales;

F 3– máquinas con sistemas CNC de contorno rectilíneo y curvilíneo;

F 4– máquinas con sistema CNC universal para contorneado posicional.

Además, se pueden agregar los prefijos C1, C2, C3, C4 y C5 a la designación del modelo de máquina CNC, lo que indica diferentes modelos de sistemas CNC utilizados en máquinas herramienta, así como diversas capacidades tecnológicas de las máquinas. Por ejemplo, la máquina herramienta modelo 16K20F3S1 está equipada con el sistema CNC "Kontur 2PT-71", la máquina herramienta modelo 16K20F3S4 está equipada con el sistema CNC EM907, etc.

Para máquinas con sistemas cíclicos PU ingresado en la designación del modelo índice C , Con sistemas operativos – índice T (por ejemplo, 16K20T1). El CNC proporciona el control del movimiento de los cuerpos de trabajo de la máquina y la velocidad de su movimiento durante la conformación, así como la secuencia del ciclo de procesamiento, el modo de corte y varias funciones auxiliares.

Para caracterizar las máquinas CNC, se utilizan los siguientes indicadores:

Clase de precisión :H- precisión normal, PAGS– mayor precisión, A- alta precisión, PERO– precisión especialmente alta, DE– ultra alta precisión (máquinas maestras);

Operaciones tecnológicas , realizado en la máquina : torneado, taladrado, fresado, rectificado, etc.;

Principales parámetros de la máquina. : para máquinas de sujeción- el mayor diámetro del producto a instalar sobre la cama; para máquinas de centro y mandril- el diámetro más grande de la pieza de trabajo sobre el calibre; para decoletaje máquinas herramienta: el diámetro más grande de la barra procesada; para fresado y mandrinado máquinas herramienta: dimensiones generales (largo, ancho) de la superficie de trabajo de la mesa, el diámetro de la superficie de trabajo de la mesa giratoria redonda; para taladrar máquinas herramienta: el diámetro de perforación más grande, el diámetro del husillo retráctil, etc .;

La magnitud del movimiento de los cuerpos de trabajo de la máquina. - un calibre en dos coordenadas, una mesa en dos coordenadas, un conjunto de husillo en coordenadas lineales y angulares, etc.;

valor discreto (precio de división) tarea mínima de moverse a lo largo del programa (paso);

Precisión y repetibilidad del posicionamiento por coordenadas controladas ;

Accionamiento principal – tipo, valores de potencia nominal y máxima, límites de velocidad del husillo (escalonada o continua), número de velocidades de funcionamiento, número de velocidades conmutadas automáticamente;

Accionamiento de avance de máquina – coordenada, tipo, momentos nominales y máximos, límites de velocidades de avance de trabajo y número de velocidades de avance de trabajo, velocidad de movimiento rápido;

Número de herramientas - en el portaherramientas, torreta, almacén de herramientas;

Tipo de cambio de herramienta – automático, manual;

Dimensiones totales de la máquina y su peso. .

Según el método de preparación y entrada del programa de control distinguir:

sistemas operativos CNC(en este caso, el programa de control se prepara y edita directamente en la máquina, en el proceso de procesamiento de la primera parte del lote o simulando su procesamiento);

sistemas adaptativos, para el que se está preparando el programa de control, independientemente de dónde se procese la pieza. Además, la preparación independiente del programa de control se puede realizar utilizando tecnología informática que forma parte del sistema CNC de esta máquina, o fuera de él (manualmente o utilizando un sistema de automatización de programación).

Según el nivel de capacidades técnicas en práctica internacional Se aceptan las siguientes designaciones para los sistemas de control numérico:

CAROLINA DEL NORTE(Control numérico por computadora) - CNC;

HNC(Control numérico manual): una especie de dispositivo CNC con la configuración de un programa de procesamiento por parte del operador desde el control remoto mediante teclas, interruptores, etc .;

SNC(Control Numérico Speiher) - un dispositivo CNC que tiene una memoria para almacenar todo el programa de control (el programa se almacena en la memoria interna);

CNC- El dispositivo CNC le permite controlar una máquina CNC; el dispositivo corresponde a la estructura de la minicomputadora o procesador de control; amplía la funcionalidad del control del programa, es posible almacenar el UE y editarlo en el lugar de trabajo, dialogar con el operador, amplias posibilidades de corrección, la posibilidad de cambiar el programa durante su funcionamiento, etc .;

DNC(Control numérico directo): sistemas de nivel superior que proporcionan: control de un grupo de máquinas a la vez desde una computadora común; almacenamiento en memoria de un número muy significativo de programas; interacción con sistemas auxiliares del GPS (transporte, almacenamiento); selección de la hora de inicio para el procesamiento de una parte en particular; contabilizar el tiempo de funcionamiento y el tiempo de inactividad del equipo, etc.

Por el número de flujos de información Los sistemas CNC se dividen en cerrados, abiertos y adaptables.

Sistemas abiertos se caracterizan por la presencia de un flujo de información que llega del lector al órgano ejecutivo de la máquina. En los mecanismos de tales sistemas, se utilizan motores paso a paso. Es un dispositivo maestro, cuyas señales se amplifican de varias maneras, por ejemplo, utilizando un amplificador de par, cuyo eje está conectado al tornillo de avance del accionamiento de alimentación. En un sistema abierto, no hay sensor de retroalimentación y por lo tanto no hay información sobre la posición real de los actuadores de la máquina.

sistemas cerrados Los CNC se caracterizan por dos flujos de información: del lector y del sensor de retroalimentación a lo largo del camino. En estos sistemas, la discrepancia entre los valores dados y reales de los desplazamientos de los órganos ejecutivos se elimina debido a la presencia de retroalimentación.

Sistemas adaptativos Los CNC se caracterizan por tres flujos de información: 1) del lector; 2) del sensor de retroalimentación en el camino; 3) de sensores instalados en la máquina y que controlan el proceso de procesamiento en términos de parámetros tales como desgaste de la herramienta de corte, cambios en las fuerzas de corte y fricción, fluctuaciones en la tolerancia y dureza del material de la pieza de trabajo, etc. Estos programas le permiten ajuste el programa de procesamiento teniendo en cuenta las condiciones reales de corte.

El uso de un tipo específico de equipo CNC depende de la complejidad de la pieza fabricada y de la producción en serie. Cuanto menor sea la producción en serie, mayor será la flexibilidad tecnológica que debe tener la máquina.

Cuando se fabrican piezas con perfiles espaciales complejos en una sola producción a pequeña escala, el uso de máquinas CNC es casi la única solución técnicamente justificada. También es recomendable utilizar este equipo si no es posible fabricar equipos rápidamente. En la producción en serie, también es recomendable utilizar máquinas CNC. Recientemente, las máquinas CNC autónomas o los sistemas de tales máquinas se han utilizado ampliamente en condiciones de producción reconfigurada a gran escala.

La característica fundamental de la máquina CNC es el trabajo de acuerdo con el programa de control (CP), en el que se registran el ciclo de operación del equipo para procesar una pieza específica y los modos tecnológicos. Al cambiar la pieza procesada en la máquina, solo necesita cambiar el programa, lo que reduce la laboriosidad del cambio en un 80 ... 90% en comparación con la laboriosidad de esta operación en máquinas con control manual.

Principal Ventajas de las máquinas CNC:

la productividad de la máquina aumenta de 1,5 a 2,5 veces en comparación con la productividad de máquinas similares con control manual;

la flexibilidad de los equipos universales se combina con la precisión y productividad de una máquina automática;

se reduce la necesidad de trabajadores calificados: los operadores de máquinas se reducen y la preparación de la producción se transfiere al campo del trabajo de ingeniería;

piezas hechas de acuerdo con un programa. Son intercambiables, lo que reduce el tiempo de trabajo de montaje durante el proceso de montaje;

se reduce el tiempo de preparación y transición a la fabricación de nuevas piezas, gracias a Pre-entrenamiento programas, equipos tecnológicos más sencillos y versátiles;

se reduce la duración del ciclo de fabricación de piezas y se reduce el stock de obra en curso.

Preguntas de prueba:

¿Qué es el software de control de máquinas? ¿Qué tipo de máquinas herramienta de PU conoce?

¿Qué significan las máquinas CNC?

¿Qué es una máquina herramienta CNC? ¿Qué sistemas CNC conoces?

¿Cuál es la característica fundamental de las máquinas CNC?

¿Enumere las principales ventajas de usar máquinas CNC?

Ejes de coordenadas y estructuras de movimiento de máquinas CNC

Para todas las máquinas CNC se aplican sistema único notación de coordenadas, recomendada por la norma ISO - R841: 1974. Las coordenadas indican la posición del eje de rotación del husillo de la máquina o la pieza de trabajo, así como los movimientos de avance rectilíneos o circulares de la herramienta o la pieza de trabajo. En este caso, la designación de los ejes de coordenadas y la dirección del movimiento en las máquinas se establecen de modo que la programación de las operaciones de procesamiento no dependa de si la herramienta o la pieza se mueve o no. La base es el movimiento de la herramienta en relación con el sistema de coordenadas de la pieza de trabajo estacionaria.

El sistema de coordenadas estándar es un sistema rectangular de mano derecha asociado con la pieza de trabajo, cuyos ejes son paralelos a las guías rectas de la máquina.

Todos los movimientos rectilíneos se consideran en el sistema de coordenadas X , Y , Z . Movimiento circular con respecto a cada uno de los ejes de coordenadas denotado por letras mayúsculas del alfabeto latino : A B C (Figura 6) En todas las máquinas, el eje Z coincide con el eje del cabezal del movimiento principal, es decir, el cabezal que hace girar la herramienta (en máquinas del grupo taladrado-fresado-mandrinado), o el cabezal que gira la pieza de trabajo (en máquinas del grupo de torneado). Si hay varios husillos, el husillo perpendicular a la superficie de trabajo de la mesa en la que se une la pieza de trabajo se elige como el principal.

Figura 6- Sistema de coordenadas estándar en máquinas CNC

movimiento del eje Z en una dirección positiva debe coincidir con la dirección extracción de la herramienta de la pieza de trabajo . En las máquinas taladradoras y mandrinadoras, el mecanizado ocurre cuando la herramienta se mueve en dirección negativa a lo largo del eje Z.

Eje X preferiblemente debe ser horizontal y paralelo a la superficie de montaje de la pieza de trabajo. En máquinas con pieza de trabajo giratoria (tornos), el movimiento del eje X se dirige a lo largo del radio de la pieza de trabajo y paralelo a las guías transversales. Movimiento del eje positivo X ocurre cuando la herramienta , instalado en el portaherramientas principal del carro transversal, se aleja del eje de rotación espacios en blanco

En máquinas con herramientas rotativas (fresado, taladrado) con un eje Z horizontal movimiento del eje positivo X se dirige hacia la derecha cuando se ve desde el husillo de la herramienta principal hacia la pieza de trabajo. Con un eje Z vertical, movimiento positivo a lo largo del eje X hacia la derecha para máquinas de una sola columna y para máquinas de dos columnas, desde el husillo de la herramienta principal hasta el bastidor izquierdo.

Dirección del eje positivo Y debe elegirse de modo que el eje Y, junto con los ejes Z y X, formen un sistema de coordenadas rectangulares a la derecha. Para hacer esto, uso la regla de la mano derecha: el pulgar es el eje X, el dedo índice es el eje Y, el dedo medio es el eje Z ( imagen).

Si, además de los movimientos rectilíneos principales (primarios) a lo largo de los ejes X, Y y Z, hay movimientos secundarios paralelos a ellos, entonces se designan respectivamente U, V, W. Si hay movimientos terciarios, se designan P, Q y R.

Los movimientos primarios, secundarios y terciarios de los cuerpos de trabajo de la máquina se determinan en función de la distancia de estos cuerpos al husillo principal.

Los movimientos de rotación secundarios, paralelos o no a los ejes A, B y C, se designan como D o E.

Métodos y origen de coordenadas

Al configurar una máquina CNC, cada cuerpo ejecutivo se establece en una determinada posición inicial, desde la cual se mueve durante el procesamiento de la pieza de trabajo a distancias estrictamente definidas. Esto permite que la herramienta pase por los puntos de referencia definidos de la ruta. La magnitud y la dirección del movimiento del cuerpo ejecutivo de una posición a otra se establecen en el UE y se pueden realizar en la máquina de diferentes maneras, según el diseño de la máquina y el sistema CNC. En las máquinas CNC modernas, se utilizan dos métodos para contar los desplazamientos: absoluto y relativo (en incrementos).

Manera absoluta de contar coordenadas. – la posición del origen de coordenadas es fija (estacionaria) para todo el programa de procesamiento de piezas. Al compilar el programa, se registran los valores absolutos de las coordenadas de los puntos ubicados sucesivamente, especificados desde el origen. Al procesar un programa, las coordenadas se cuentan cada vez desde este origen, lo que elimina la acumulación de errores de desplazamiento en el proceso de procesamiento del programa.

Manera relativa de contar coordenadas – se toma como posición cero cada vez la posición del órgano ejecutivo que ocupa antes de iniciar el desplazamiento hacia el siguiente punto de referencia. En este caso, los incrementos de coordenadas se escriben en el programa para el movimiento secuencial de la herramienta de un punto a otro. Este método de referencia se utiliza en sistemas de contorneado CNC. La precisión de posicionamiento del cuerpo ejecutivo en un punto de referencia dado está determinada por la precisión del procesamiento de las coordenadas de todos los puntos de referencia anteriores, comenzando desde el inicial, lo que conduce a la acumulación de errores de movimiento durante el procesamiento del programa.

Para la conveniencia de programar y configurar máquinas CNC, en algunos casos, el origen de las coordenadas se puede seleccionar en cualquier lugar dentro de los trazos de los órganos ejecutivos. Este origen de coordenadas se llama cero flotante" y se utiliza principalmente en máquinas perforadoras y mandrinadoras equipadas con sistemas de posicionamiento CNC.

Desarrollo de programas de control.

Al desarrollar un programa de control, es necesario:

diseñar una tecnología de procesamiento de ruta en forma de una secuencia de operaciones con una selección de herramientas y dispositivos de corte y auxiliares;

desarrollar una tecnología operativa con el cálculo de las condiciones de corte y la determinación de las trayectorias del movimiento de las herramientas de corte;

determinar las coordenadas de puntos de referencia para las trayectorias de las herramientas de corte;

elaborar un mapa de asentamiento y tecnológico y un mapa para la instalación de una máquina;

codificar información;

coloque información en el portador del programa y envíela a la memoria de la máquina CNC o escríbala manualmente en el panel de control del dispositivo CNC;

comprobar y, si es necesario, corregir el programa.

Para la programación se necesita un dibujo de la pieza, un manual de máquina, instrucciones de programación, un catálogo de herramientas de corte y estándares de datos de corte.

De acuerdo con GOST20999-83, los elementos del programa se registran en un cierto orden como una secuencia de cuadros y utilizando los símbolos correspondientes (ver tabla 1).

Tabla 1 Significados de los caracteres y signos de control

Bloque de programa (frase)- una secuencia de palabras dispuestas en un cierto orden y que contienen información sobre una operación de trabajo tecnológico (Figura 8).

Palabra del programa- una secuencia de caracteres que están en cierta conexión como un todo.

Figura 8– Bloque de programa

Cada bloque del programa de control debe contener:

la palabra "Número de cuadro";

palabras de información o una palabra (se permite no usar);

símbolo "Fin del cuadro";

carácter de tabulación (no se puede utilizar). Cuando se utilizan estos símbolos, se colocan antes de cada palabra en la trama del UE, excepto por la palabra "Número de trama".

la palabra (o palabras) "Función preparatoria";

las palabras "Movimientos dimensionales", que se recomienda escribir en la siguiente secuencia de caracteres: X, Y, Z, U, V, W, P, Q, R, A, B, C;

las palabras "Parámetro de interpolación" o "Paso de rosca" I, J, K;

la palabra (o palabras) "Función de avance", que se refieren únicamente a un eje específico y deben seguir inmediatamente a las palabras "Movimiento dimensional" a lo largo de ese eje; la palabra "función de avance", que se refiere a dos o más ejes, debe seguir a la palabra "movimiento dimensional";

la palabra "Función del movimiento principal";

la palabra (o palabras) "Función de herramienta";

la palabra (o palabras) "Función auxiliar".

El orden y multiplicidad de palabras de escritura con direcciones D, E, H, U, V, W, P, Q, R, utilizadas en valores distintos a los aceptados, se indican en forma de un dispositivo CNC específico.

Dentro de un bloque UE, las palabras "Desplazamientos dimensionales" y "Parámetro de interpolación" o "Paso de rosca" no deben repetirse; no deben utilizarse las palabras "Función preparatoria", incluidas en el mismo grupo.

Después del símbolo "Main frame" (:), el UE debe contener toda la información necesaria para iniciar o reanudar el procesamiento. Este carácter se utiliza para identificar el inicio de un programa en un soporte de datos.

Cada palabra en el marco NC debe constar de un símbolo de dirección (letra mayúscula del alfabeto latino según la tabla), un signo matemático "+" o "-" (si es necesario), una secuencia de números.

Las palabras en NC se pueden escribir de una de dos maneras: sin el uso de un punto decimal (la posición del punto decimal está implícita) y con su uso (la posición explícita del punto decimal). Un punto decimal explícito se indica con el símbolo "DS". La posición implícita del punto decimal debe estar definida en las especificaciones del CNC en particular.

Cuando se escriben palabras con punto decimal, las palabras que no tienen punto decimal deben ser tratadas por el CNC como números enteros. En este caso, se pueden omitir los ceros no significativos antes y (o) después del signo: X.03 significa que el tamaño es de 0,03 mm a lo largo del eje X; X1030: tamaño 1030,0 mm a lo largo del eje X.

Actualmente, cuando se programa, el método de dirección para grabar información en cinta perforada se usa con más frecuencia. La información de cada cuadro se divide en dos tipos: 1) una letra (dirección), indica el órgano ejecutivo del sistema CNC (o máquina), al cual se le da el comando; 2) el número que sigue a la dirección e indica la cantidad de movimiento del cuerpo ejecutivo de la máquina (con el signo "+" o "-") o una entrada de código (por ejemplo, la cantidad de alimentación, etc.). La letra seguida del número es la palabra. Un bloque de programa consta de una, dos o más palabras.

El registro codificado de una serie de tramas de UE para procesar una pieza de trabajo en un torno puede tener la siguiente forma:

No. 003 X +000000 - mover el cortador al punto cero a lo largo del eje X;

№ 004 Z +000000 - mover el cortador al punto cero a lo largo del eje Z;

No. 005 G26 - comando para trabajar en incrementos

N° 006 G10 X -006000 - G10 - interpolación lineal (rectilíneo

ruta de viaje)

Nº 007X-014000 F10080

Nº 008 Z +000500 F10600

Nº 009 X +009500 F70000

Nº 010 X +002000 Z -001000 F10100

………………………………………………………..

…………………………………………………………….

No…………M102

Los números después de las letras determinan el número de dígitos de la parte numérica de la palabra dada. Los corchetes de dirección X,Z,I,K indican posibles dígitos de números que expresan información geométrica en varios modos de operación CNC. Esta información se registra como el número de pulsos (el número de milímetros de movimiento IO dividido por la discreción de su procesamiento).

Palabra (o palabras ) "Función preparatoria" debe expresarse como un símbolo de código de acuerdo con la Tabla 2.

Tabla 2 - Funciones preparatorias

Nota: G07, G10-G16, G20, G32, G36-G39, G60-G62, G64-G79, G98, G99 son códigos reservados.

Todos los movimientos dimensionales deben especificarse en valores absolutos o incrementos. El método de control debe ser seleccionado por una de las funciones preparatorias: G90 (tamaño absoluto) o G91 (tamaño incremental ).

La dirección de cada palabra "Movimiento dimensional" va seguida de dos dígitos, el primero de los cuales muestra la cantidad de dígitos antes del punto decimal implícito que separa la parte entera del número de la fracción, el segundo, la cantidad de dígitos después del decimal punto. Si es posible omitir los ceros antes del primer dígito significativo y después del último en las palabras "Movimientos dimensionales", la dirección "Movimiento dimensional" debe ir seguida de tres dígitos. Si se omiten ceros antes del primer dígito significativo, entonces el primer dígito debe ser cero. Si se omiten ceros después de un dígito significativo, el último dígito debe ser cero.

Todos los movimientos lineales deben expresarse en milímetros y sus fracciones decimales. Todas las dimensiones angulares se dan en radianes o grados. Se permite la expresión de dimensiones angulares en fracciones decimales de una revolución.

Si el CNC permite especificar las dimensiones en valores absolutos (positivos o negativos) según el origen del sistema de coordenadas, entonces el signo matemático ("+" o "-") es parte integrante de la palabra "Movimiento dimensional " y debe preceder al primer dígito de cada dimensión.

Si las dimensiones absolutas son siempre positivas, entonces no se pone ningún signo entre la dirección y el número que le sigue, y si son positivas o negativas, entonces se pone el signo.

Si el CNC permite cotas incrementales, entonces un signo matemático debe preceder al primer dígito de cada cota para indicar el sentido del movimiento.

El movimiento de la herramienta a lo largo de una trayectoria compleja lo proporciona un dispositivo especial: un interpolador. La interpolación de segmentos lineales y de arco se realiza por separado para secciones de una trayectoria determinada. Cada una de las secciones se puede grabar en uno o más cuadros del programa de control.

La naturaleza funcional de la sección interpolada de la trayectoria (recta, circular, parábola o curva de orden superior) viene determinada por la correspondientefunción preparatoria (G01 - G03, G06). Para configurar los parámetros de interpolaciónaplicar direcciones I, J, K, utilizándolos para determinar las características geométricas de las curvas (por ejemplo, el centro de un arco de círculo, radios, ángulos, etc.). Si se va a escribir un signo matemático ("+" o "-") junto con los parámetros de interpolación, debe seguir al carácter de dirección y antes de los caracteres numéricos. Si el signo está ausente, se asume el signo "+".

El punto inicial de cada tramo de interpolación coincide con el punto final del tramo anterior, por lo que no se repite en el nuevo bloque. Cada punto subsiguiente que se encuentra en esta sección de interpolación y que tiene ciertas coordenadas corresponde a un marco de información separado con las direcciones de los movimientos. X, Y o Z.

Los CNC modernos tienen funciones "incorporadas" en su software para realizar la interpolación más simple. Entonces, en tornos CNC, el chaflán en un ángulo de 45 ° viene dado por la dirección DE con un signo y un tamaño final a lo largo de la coordenada en la que se procesa la pieza antes del biselado. El letrero debajo de la dirección. DE debe coincidir con el signo de procesamiento a lo largo de la coordenada X (figura, a). La dirección a lo largo de la coordenada Z se establece solo en la dirección negativa.

Para especificar un arco, las coordenadas del punto final del arco y el radio bajo la dirección R se especifican con un signo positivo cuando se mecaniza en el sentido de las agujas del reloj y un signo negativo cuando se mecaniza en el sentido contrario a las agujas del reloj (Figura 9).

Figura 9- Programación de chaflanes (a) y arcos (b) en un torno CNC

El avance y la velocidad del movimiento principal están codificados por números, cuyo número de dígitos se especifica en el formato de un dispositivo CNC específico. Eleccióntipo de alimentación G93 (función avance en tiempo inverso), G94 (avance por minuto), G95 (avance por revolución).

Eleccióntipo de movimiento principal debe llevarse a cabo por una de las funciones preparatorias:G96 (velocidad de corte constante) o G97 (rpm).

El método de notación directa se utiliza como método principal para codificar el feed, en el que se deben usar las siguientes unidades: milímetro por minuto: el avance no depende de la velocidad del movimiento principal; milímetro por revolución: el avance depende de la velocidad del movimiento principal; radianes por segundo (grados por minuto): el avance se refiere solo al movimiento circular. Al codificar directamente la velocidad del movimiento principal, el número indica la velocidad angular del husillo(radianes por segundo o revoluciones por minuto) o velocidad de corte (en metros por minuto). Por ejemplo, si el programa especifica la velocidad del eje como S - 1000, esto significa que el eje gira en el sentido de las agujas del reloj a una velocidad de 1000 rpm.(Si no hay menos, entonces el husillo está girando en sentido contrario a las agujas del reloj).

La palabra "Función de herramienta" se utiliza para seleccionar la herramienta . Se puede utilizar para corregir (o compensar) la herramienta. En este caso, la palabra "Función de herramienta" constará de dos grupos de números. El primer grupo se usa para seleccionar una herramienta, el segundo grupo se usa para la corrección. Si se utiliza una dirección diferente para escribir el corrector de herramienta (compensación), se recomienda utilice el símbolo D o H.

Número de dígitos siguientes direcciones T, D y H , se especifica en el formato de un dispositivo CNC específico.

Palabra (o palabras) "Función de ayuda" expresado como un número de código de acuerdo con la Tabla 3.

Tabla 3 - Funciones auxiliares

El valor del paso de rosca debe expresarse en milímetros por revolución del husillo. El número de dígitos en las palabras que definen el paso de rosca se define en el formato de un dispositivo CNC específico. Al cortar un hilo con un paso variable, las palabras debajo direcciones I y K debe especificar las dimensiones del paso de rosca inicial.

La palabra "Función de avance" no debe programarse con un paso de rosca constante.

Cada programa de control debe comenzar con el símbolo "Inicio del programa", después del cual debe aparecer el símbolo "Fin de bloque", y luego un bloque con el número correspondiente. Si es necesario designar el programa de control, esta designación (número) debe ubicarse inmediatamente después del símbolo "Inicio del programa" antes del símbolo "Fin del bloque".

El programa de control debe terminar con el símbolo "Fin del programa" o "Fin de la información". La información colocada después del símbolo "Fin de la información" no es aceptada por el CNC. Antes del símbolo "Comienzo del programa" y después del símbolo "Fin del programa" y "Fin de la información" en la cinta perforada, se recomienda dejar secciones con el símbolo PUS ("Vacío").

Depuración y corrección del programa.

Al preparar un programa de control, un punto importante es el desarrollo trayectorias de la herramienta de corte relativas a la pieza y sobre esta base, una descripción de los movimientos de los órganos correspondientes de la máquina. Para ello, se utilizan varios sistemas de coordenadas.

Sistema de liquidación principal – sistema de coordenadas de la máquina , que define los desplazamientos y posiciones límite de sus cuerpos de trabajo. Estas posiciones se caracterizan puntos base , que se seleccionan en función del diseño de la máquina . Por ejemplo, para montaje de husillo el punto base es el punto de intersección de la cara frontal del husillo con el eje de su rotación, para la mesa cruzada es el punto de intersección de sus diagonales, para tocadiscos- el centro de rotación en el espejo de la mesa, etc. La posición de los ejes y sus direcciones en el sistema de coordenadas estándar se discutieron anteriormente.

El origen del sistema de coordenadas estándar suele estar alineado con el punto base del nodo que lleva la pieza de trabajo. En este caso, el conjunto se fija en una posición en la que todos los movimientos de los cuerpos de trabajo de la máquina ocurren en una dirección positiva.(Figura 10). A partir de este punto de partida,llamado cero herramienta de máquina , se determina la posición de los órganos de trabajo, si se pierde información sobre su posición (por ejemplo, debido a un corte de energía de emergencia). Los cuerpos de trabajo se mueven al cero de la máquina presionando los botones correspondientes en el panel de control o usando los comandos del programa de control. Los sensores de posición cero proporcionan una parada precisa de los cuerpos de trabajo en la posición cero para cada una de las coordenadas. Por ejemplo, al girar, el cero de la máquina se establece con un desplazamiento para evitar un accidente.

Sistema de coordenadas de la pieza con un punto base, se considera al fijar la pieza de trabajo en la máquina, para determinar la posición de este sistema y el sistema de coordenadas de la máquina entre sí (Figura 9). A veces, esta conexión se realiza utilizando el punto base del accesorio.

Sistema de coordenadas de herramienta está diseñado para establecer la posición de su parte de trabajo en relación con el soporte. La herramienta se describe en la posición de trabajo ensamblada con el soporte. En este caso, los ejes del sistema de coordenadas de la herramienta son paralelos a los ejes correspondientes del sistema de coordenadas estándar de la máquina y están dirigidos en la misma dirección. El punto base se toma como el origen del sistema de coordenadas de la herramienta. bloque de herramientas seleccionado teniendo en cuenta las características de su instalación en la máquina.

La posición de la punta de la herramienta viene dada por el radio. r y las coordenadas X y Z de su punto de ajuste. Este punto se suele utilizar cuando se define una trayectoria cuyos elementos son paralelos a los ejes de coordenadas. Con una trayectoria curva, el centro de redondeo en la punta de la herramienta se toma como punto de diseño. La relación entre los sistemas de coordenadas de la máquina, la pieza de trabajo y la herramienta es fácil de seguir en la Figura 9.

Figura 9- Sistemas de coordenadas de la pieza cuando se procesa en máquinas CNC de fresado (a) y torneado (b)

Al desarrollar un programa de control y procesar una pieza utilizar el sistema de coordenadas del programa. Sus ejes son paralelos a los ejes de coordenadas de la máquina y están dirigidos de la misma manera.

El origen de coordenadas (el punto de partida de la máquina) se elige en función de la conveniencia de medir las dimensiones. Para evitar movimientos de ralentí significativos, la posición inicial desde la que se inicia el mecanizado y en la que se cambian las herramientas y las piezas de trabajo se establece de modo que las herramientas estén lo más cerca posible de la pieza de trabajo.

Para "vincular" en el espacio del sistema de medición de desplazamiento de la máquina, se utiliza un punto de referencia cero (base). Cada vez que se enciende la máquina, este punto “enlaza” el sistema de medición con el punto cero de la máquina.

Al cambiar las herramientas de corte durante el procesamiento de piezas, puede ocurrir una discrepancia entre los resultados del procesamiento y los requisitos para el mismo (pérdida de precisión, aumento de rugosidad, vibración, etc.). En este caso, debe hacerlo de inmediato corregir el programa. Pueden ocurrir errores de mecanizado que requieren corrección al taladrar orificios, tornear superficies cónicas y con forma debido a la presencia de un radio de punta en los cortadores.

Son posibles dos tipos de compensación: para la longitud y para el radio de la herramienta.

En el primer caso, la corrección de la longitud de la broca o del voladizo del portafresa se realiza mediante equipo h con un conjunto de números correspondientes al valor de corrección. Por ejemplo, marco N 060 T 02 H 15

Indica la introducción de un desplazamiento de longitud de 15 mm para la herramienta No. 2.

El segundo caso proporciona corrección del radio de la herramienta y se debe al hecho de que al tornear superficies cónicas y perfiladas al fresar contornos, la trayectoria del centro de la superficie del radio de la herramienta debe ser equidistante con respecto a la forma de la superficie (Figura 11) .

Aquí hay un fragmento del programa para la compensación del radio del cortador:

Un fragmento del programa, previendo el fresado a lo largo de la equidistante (Figura 12)

N 005 G 90 G 00 X 0 Y 0 S 1000 T01 M 03

N 006 G 41 G 01 X 220 Y 100 F 100

N 007 X 220 Y 430 F 50

N 008 G 02 G 17 X 370 Y 580 I 370 J 430

N 009 G 01 X 705 Y 580

N 010 X 480 Y 190

N 011 X 220 Y 190

N 012 G 00 X 0 Y 0 05M

La función G 41 (compensación del diámetro de la fresa si la fresa está a la izquierda de la pieza) en el bloque N 006 asegura que el centro de la fresa se desplace equidistantemente respecto a la superficie a mecanizar.

En algunos casos, es necesario ajustar el avance para reducir la rugosidad de la superficie mecanizada, eliminar vibraciones, etc. Para ello, es necesario configurar un nuevo valor de avance en el panel de control e ingresarlo en la memoria. del dispositivo CNC.

Figura 12- Movimiento de fresa equidistante al fresar un contorno exterior

Características de diseño de las máquinas CNC.

Las máquinas CNC tienen capacidades tecnológicas avanzadas mientras mantienen una alta confiabilidad. El diseño de las máquinas CNC debe, por regla general, garantizar la combinación de varios tipos de procesamiento (torneado - fresado, fresado - rectificado), facilidad de carga de piezas de trabajo, descarga de piezas (lo que es especialmente importante cuando se utilizan robots industriales), automático o remoto control de herramientas intercambiables, etc.

Un aumento en la precisión del mecanizado se logra mediante una alta precisión de fabricación y rigidez de la máquina, que supera la de una máquina convencional para el mismo propósito. ¿Por qué reducen la longitud de sus cadenas cinemáticas? Cambiarán los accionamientos autónomos, si es posible, reducirán la cantidad de engranajes mecánicos. Los accionamientos de las máquinas CNC también deben proporcionar alta velocidad.

La mejora de la precisión también se ve facilitada por la eliminación de espacios en los mecanismos de transmisión de los accionamientos de alimentación y la reducción de las pérdidas por fricción de las guías y otros mecanismos. Mejora de la resistencia a vibraciones, reducción de deformaciones térmicas, uso de sensores de realimentación en máquinas herramienta. Para reducir las deformaciones térmicas, es necesario garantizar un régimen de temperatura uniforme en los mecanismos de la máquina, lo que, por ejemplo, se ve facilitado por el precalentamiento de la máquina y su sistema hidráulico. El error de temperatura de la máquina también se puede reducir introduciendo una corrección en el accionamiento de alimentación a partir de las señales del sensor de temperatura.

Las partes de la base (camas, columnas, bases) se hacen más rígidas mediante la introducción de refuerzos adicionales. Los elementos de apoyo móviles (calibradores, mesas, patines) también tienen mayor rigidez. Las mesas, por ejemplo, se construyen en forma de caja con formas longitudinales y transversales. Las piezas de la base están fundidas o soldadas. Ha habido una tendencia a fabricar dichas piezas con hormigón polímero o granito sintético, lo que aumenta aún más la rigidez y la resistencia a las vibraciones de la máquina.

Las guías de las máquinas CNC tienen alta resistencia al desgaste y baja fuerza de fricción, lo que permite reducir la potencia del servoaccionamiento, aumentar la precisión de los movimientos y reducir el desajuste del servosistema.

Para reducir el coeficiente de fricción, las guías deslizantes del marco y la pinza se crean en forma de un par deslizante "acero (o hierro fundido de alta calidad) - revestimiento de plástico (fluoroplasto, etc.)"

Las guías de rodadura tienen una alta durabilidad, se caracterizan por una baja fricción y el coeficiente de fricción es prácticamente independiente de la velocidad de movimiento. Los rodillos se utilizan como elementos rodantes. La precarga aumenta la rigidez de las guías en 2 .. 3 veces, se utilizan dispositivos de ajuste para crear la precarga.

Accionamientos y convertidores para máquinas CNC. En relación con el desarrollo de la tecnología de microprocesadores, los convertidores se utilizan para accionamientos de avance y movimiento principal con control completo por microprocesador: convertidores digitales o accionamientos digitales. Los accionamientos digitales son motores eléctricos que funcionan con corriente continua o alterna. Estructuralmente, los convertidores de frecuencia, los servoaccionamientos y los dispositivos principales de arranque y marcha atrás son unidades de control electrónico separadas.

Accionamiento de avance para máquinas CNC. Como accionamiento se utilizan motores, que son máquinas síncronas o asíncronas controladas por convertidores digitales. Los motores síncronos (válvulas) sin colector para máquinas CNC se fabrican con un imán permanente basado en elementos de tierras raras y están equipados con sensores de retroalimentación y frenos. Los motores asíncronos se utilizan con menos frecuencia que los motores síncronos. El accionamiento de movimiento de avance se caracteriza por los espacios mínimos posibles, tiempos cortos de aceleración y desaceleración, grandes fuerzas de fricción, calentamiento reducido de los elementos de accionamiento y un amplio rango de control. Garantizar estas características es posible gracias al uso de reductores de bolas y de husillo hidrostático, guías de rodadura y guías hidrostáticas, reductores sin holgura con cadenas cinemáticas cortas, etc.

Los accionamientos de movimiento principal para máquinas CNC suelen ser motores de CA para potencias altas y motores de CC para potencias bajas. Los accionamientos son motores asíncronos trifásicos de cuatro polos que perciben grandes sobrecargas y funcionan en presencia de polvo metálico, virutas, aceite, etc. en el aire. por lo tanto, se proporciona un ventilador externo en su diseño. Varios sensores están integrados en el motor, como un sensor de posición del husillo, que es necesario para la orientación o para proporcionar una coordenada independiente.

Los convertidores de frecuencia para controlar motores asíncronos tienen un rango de control de hasta 250. Los convertidores son dispositivos electrónicos Construido sobre la base de la tecnología de microprocesador. La programación y parametrización de su trabajo se lleva a cabo desde programadores incorporados con una pantalla digital o gráfica. La optimización del control se logra automáticamente después de ingresar los parámetros del motor. El software incluye la capacidad de configurar el variador y ponerlo en funcionamiento.

Los husillos de las máquinas CNC se hacen más precisos, rígidos y con una mayor resistencia al desgaste de los cuellos, las superficies de asiento y ubicación. El diseño del husillo es mucho más complicado debido a los dispositivos incorporados para el desbloqueo y sujeción automáticos de la herramienta, los sensores utilizados en el control adaptativo y el diagnóstico automático.

Los cojinetes del husillo deben garantizar la precisión del husillo durante mucho tiempo en condiciones de funcionamiento variables, mayor rigidez y pequeñas deformaciones por temperatura. La precisión de la rotación del husillo está garantizada principalmente por la fabricación de alta precisión de los rodamientos.

La mayoría de las veces en los rodamientos de los husillos utilizo rodamientos. Para reducir la influencia de los juegos y aumentar la rigidez de los soportes, los rodamientos se suelen instalar con precarga o se aumenta el número de elementos rodantes. Los cojinetes lisos en cojinetes de husillo se usan con menos frecuencia y solo si hay dispositivos con ajuste de juego periódico (manual) o automático en la dirección axial o radial. En las máquinas de precisión se utilizan cojinetes aerostáticos, en los que se ubica aire comprimido entre el cuello del eje y la superficie del cojinete, lo que reduce el desgaste y calentamiento del cojinete, aumenta la precisión de rotación, etc.

El accionamiento de posicionamiento (es decir, mover el cuerpo de trabajo de la máquina a la posición requerida de acuerdo con el programa) debe tener una alta rigidez y garantizar un movimiento suave a bajas velocidades, alta velocidad de movimientos auxiliares de los cuerpos de trabajo (hasta 10 m / min y más).

El mecanismo auxiliar de las máquinas herramienta CNC incluye cambiadores de herramientas, eliminación de virutas, sistema de lubricación, dispositivos de sujeción, dispositivos de carga, etc. este grupo de mecanismos en máquinas CNC difiere significativamente de mecanismos similares utilizados en máquinas universales convencionales. Por ejemplo, como resultado del aumento de la productividad de las máquinas CNC, hubo un fuerte aumento en la caída de chips por unidad de tiempo y, por lo tanto, surgió la necesidad de crear dispositivos especiales para eliminar los chips de la zona de procesamiento. Para reducir la pérdida de tiempo durante la carga, se utilizan dispositivos que le permiten instalar la pieza de trabajo y retirar la pieza simultáneamente durante el procesamiento de otra pieza de trabajo.

Los dispositivos para el cambio automático de herramientas (almacenes, operadores automáticos, torretas) deben garantizar un tiempo mínimo dedicado al cambio de herramientas, alta confiabilidad en la operación, estabilidad de la posición de la herramienta, es decir, la constancia del tamaño del voladizo y la posición del eje durante repetidos cambios de herramienta, para tener la capacidad necesaria del almacén o torreta.

La torreta es el cambiador de herramientas más sencillo: la instalación y sujeción de la herramienta se realiza manualmente. En la posición de trabajo, uno de los husillos es accionado por el accionamiento principal de la máquina. Las torretas se instalan en máquinas multipropósito de torneado, taladrado, fresado, CNC; En el cabezal se fijan de 4 a 12 herramientas.

Preguntas de prueba:

¿Cuáles son las principales características de diseño de las máquinas CNC?

Enumere las características de diseño de las piezas base, los accionamientos del movimiento principal y el movimiento de avance, así como los mecanismos auxiliares de las máquinas CNC.

Tornos CNC.

Los tornos CNC están diseñados para el procesamiento externo e interno de piezas de trabajo complejas, como cuerpos de revolución. Constituyen el grupo de productos más grande del parque de máquinas CNC. En tornos CNC, se realiza un complejo tradicional de operaciones tecnológicas: torneado, corte, taladrado, roscado, etc.

La clasificación de los tornos CNC se basa en las siguientes características:

ubicación del eje del husillo (máquinas horizontales y verticales);

la cantidad de herramientas utilizadas en el trabajo (una y muchas máquinas de herramientas);

formas de fijarlos (en la pinza, en la torreta, en el almacén de herramientas);

tipo de trabajo realizado (máquinas de centro, cartucho, cartucho-centro, carrusel, barra;

grado de automatización (semiautomático y automático).

Las máquinas de centro CNC se utilizan para procesar piezas de trabajo como ejes con contornos rectilíneos y curvilíneos. En estas máquinas, puede cortar el hilo con un cortador de acuerdo con el programa.

Los tanques de cartucho con CNC están diseñados para procesamiento, taladrado, escariado, avellanado, avellanado, roscado en orificios axiales de piezas como bridas, engranajes, tapas, poleas, etc.; es posible cortar hilos internos y externos con un cortador de acuerdo con el programa.

Las máquinas de centro de mandril CNC se utilizan para el procesamiento externo e interno de varias piezas de trabajo complejas, como el polipasto de rotación, y tienen las capacidades tecnológicas de las máquinas de torneado central y de mandril.

Las máquinas CNC de carrusel se utilizan para procesar piezas de trabajo de cuerpos complejos.

Los tornos CNC (Figura 12) están equipados con torretas o un almacén de herramientas. Las torretas son de 4, 6 y doce posiciones, y cada posición puede equiparse con dos herramientas para el procesamiento externo e interno de la pieza de trabajo. El eje de giro del cabezal puede ser paralelo al eje del husillo, perpendicular a éste u oblicuo.

Cuando se instalan dos torretas en la máquina, las herramientas para el procesamiento externo se fijan en una de ellas (1) y las herramientas para el procesamiento interno se fijan en la otra (2) (ver Figura 13). Dichos cabezales pueden estar situados coaxialmente entre sí o tener una disposición de ejes diferente. La indexación de torretas generalmente se lleva a cabo mediante el uso de acoplamientos de cara de dientes planos endurecidos y rectificados, que proporcionan una alta precisión y rigidez de indexación de la cabeza. Los bloques de herramientas intercambiables intercambiables se instalan en las ranuras de las torretas, que se ajustan al tamaño fuera de la máquina, en dispositivos especiales, lo que aumenta significativamente la productividad y la precisión del procesamiento. Los bloques de corte en la torreta se basan en un prisma o con la ayuda de vástagos cilíndricos 6 (Figura 14). El cortador se fija con tornillos a través de la barra de sujeción 3. Para ajustar el cortador a lo largo de la altura de los centros, se utiliza un revestimiento 2. Dos tornillos de ajuste 5, ubicados en un ángulo de 45 ° entre sí, permiten llevar la parte superior del cortador a las coordenadas especificadas durante el ajuste. El refrigerante se suministra a la zona de corte a través de un canal en el cuerpo 1, que termina en una boquilla 4, que le permite ajustar la dirección del suministro de refrigerante.

Los almacenes de herramientas (capacidad 8…20 herramientas) rara vez se utilizan, ya que prácticamente no se necesitan más de 10 herramientas para tornear una pieza de trabajo. Es aconsejable el uso de un gran número de herramientas en casos de torneado de materiales difíciles de cortar, cuando las herramientas tienen una vida útil corta.

La expansión de las capacidades tecnológicas de los tornos es posible debido a la eliminación de la línea entre tornos y fresadoras, la adición de taladrado descentrado, fresado de contornos (es decir, se programa la rotación del husillo); en algunos casos, es posible roscar piezas de trabajo desalineadas.

Preguntas de prueba:

¿Cómo se clasifican los tornos CNC según el tipo de trabajo que realizan?

¿Qué portaherramientas se utilizan en los tornos CNC?

¿Cómo se asientan los bloques de corte en la torreta de la máquina?

Fresadoras CNC

Las fresadoras CNC están diseñadas para procesar superficies planas y espaciales de piezas de trabajo de forma compleja. Los diseños de las fresadoras CNC son similares a los de las fresadoras tradicionales, la diferencia con estas últimas radica en la automatización de los movimientos a lo largo del NC durante el conformado.

La clasificación de las fresadoras CNC se basa en las siguientes características:

Ubicación del husillo (horizontal y vertical);

El número de movimientos coordinados de la mesa o cabezal de fresado;

Número de herramientas utilizadas (herramienta única y multiherramienta);

Cómo instalar herramientas en el husillo de la máquina (manual o automáticamente).

Según el diseño, las fresadoras CNC se dividen en cuatro grupos:

verticalmente - fresadoras con mesa cruzada;

fresadoras de consola;

longitudinalmente - fresadoras;

Máquinas herramienta de uso general.

En las fresadoras verticales con mesa transversal (Figura 15, a), la mesa se mueve en dirección horizontal longitudinal (eje X) y transversal (eje Y), y el cabezal de fresado se mueve en dirección vertical (eje Z).

En las fresadoras de consola (Figura 15, b), la mesa se mueve a lo largo de tres ejes de coordenadas (X, Y y Z) y el cabezal no se puede mover.

En las fresadoras longitudinales con una barra transversal móvil (Figura 15, c), la mesa se mueve a lo largo del eje X, el cabezal del husillo, a lo largo del eje Y, y el cabezal transversal a lo largo del eje Z. En las fresadoras longitudinales, con una cruz fija (Figura 15, d), la mesa se mueve a lo largo del eje X y el cabezal a lo largo de los ejes Y y Z.

En las fresadoras de herramientas universales (Figura 15,e), la mesa se mueve a lo largo de los ejes X e Y, y el cabezal se mueve a lo largo del eje Z.

Figura 15 – Sistema de coordenadas en diversas modificaciones de fresadoras:

a) - una fresadora con una mesa cruzada; b) fresadora de consola; c) fresadora longitudinal con travesaño móvil; d) fresadora longitudinal con travesaño fijo; e) fresadora universal ancha.

Las fresadoras están equipadas principalmente con dispositivos CNC rectangulares y de contorno.

Con mando rectangular ( símbolo en el modelo de máquina - F 2) la mesa de la máquina se mueve en una dirección paralela a uno de los ejes de coordenadas, lo que hace imposible procesar superficies complejas. Las máquinas con mando rectangular se utilizan para fresar planos, biseles, salientes, ranuras, salientes de diferentes alturas y otras superficies similares.

Con control de contorno (símbolo en el modelo de máquina - F 3 y F 4), la trayectoria de la mesa es más compleja. Las máquinas con control de contorno se utilizan para fresar varias levas, troqueles, moldes y otras superficies similares. El número de coordenadas controladas suele ser tres, y en algunos casos cuatro o cinco. Con el control de contorno del movimiento, la conformación se realiza al menos a lo largo de dos ejes de coordenadas simultáneamente.

En algunos casos, los sistemas CNC también se utilizan en fresadoras cuando se procesan piezas en bruto de una forma simple en la producción a mediana y gran escala.

En las fresadoras CNC, como accionamiento del movimiento principal se utilizan motores eléctricos asíncronos (en estos casos hay una caja de cambios) o motores eléctricos de corriente continua.

En las fresadoras pequeñas con CNC rectangular, se utiliza un motor de accionamiento de CC y una caja de cambios con embragues electromagnéticos conmutados automáticamente, y en máquinas pesadas con control de contorno, cada movimiento de coordenadas controlado se lleva a cabo desde un accionamiento eléctrico de CC automático.

Los accionamientos de movimiento de avance de las fresadoras CNC tienen cadenas cinemáticas cortas que transmiten los movimientos desde el motor directamente al cuerpo ejecutivo.

Considere el dispositivo de una fresadora vertical en voladizo mod. 6R13F3. Esta máquina es un voladizo, es decir. su mesa tiene un movimiento de trabajo en el plano horizontal (según las coordenadas X e Y) y (junto con la consola) un movimiento de instalación en dirección vertical (según la coordenada W); el movimiento de trabajo a lo largo de la coordenada Z tiene un control deslizante con un husillo. La cama 8 es la base sobre la que se montan las unidades y mecanismos de la máquina. En la parte delantera, el marco tiene guías verticales cubiertas con una carcasa 9, a lo largo de las cuales se mueve la consola 1. Las correderas 2 están montadas en las guías horizontales, a lo largo de las guías longitudinales de las cuales se mueve la mesa 3. De acuerdo con los requisitos de seguridad, la corredera tiene un escudo protector 4. Detrás de la máquina hay un gabinete 10 con equipo eléctrico y CNC.

Figura 16 - Fresadora vertical mod. 6R13F3:

1 consola; 2 trineos; 3 mesas; 4-escudo protector; 5 husillos: cabezal de 6 fresas; 7 deslizadores; 8 camas; 9-carcasa;

Gabinete de 10 con equipo eléctrico.

Preguntas de prueba:

¿Qué diseños de fresadoras CNC conoce?

¿Qué sistemas CNC están equipados con fresadoras?

Taladros CNC

Vertical: las taladradoras CNC, a diferencia de máquinas similares con control manual, están equipadas con mesas cruzadas que mueven automáticamente la pieza de trabajo a lo largo de los ejes X e Y, por lo que no hay necesidad de conductores o su marcado preliminar.

Las máquinas de perforación radial CNC tienen una columna móvil a lo largo del eje X, una manga móvil a lo largo del eje Y clavijero, en el que está montado un husillo de perforación, que se mueve a lo largo del eje Z. Además, el manguito puede moverse en la dirección vertical cuando se aplica.

Los movimientos automatizados de los cuerpos de trabajo de las máquinas de perforación a lo largo de los ejes X e Y aseguran la ejecución de la perforación y el fresado.

Las máquinas de perforación están equipadas con CNC posicionales que le permiten configurar automáticamente los cuerpos de trabajo en la posición especificada por el programa. La herramienta de corte en las taladradoras CNC se fija directamente en el orificio cónico del husillo o con la ayuda de casquillos intermedios y mandriles.

Una vista general de la máquina de perforación vertical modelo 2R135F2 - 1, equipada con un CNC, se muestra en la Figura 17. Sobre la base de la máquina 1, se monta una columna 10, a lo largo de las guías verticales rectangulares de las cuales se mueve el soporte 4, que lleva la torreta 3. En la columna 10, se montan cajas de velocidad 5 y un reductor de avance 6. Las correderas 2 de la mesa cruzada se mueven a lo largo de las guías horizontales de la base 1, y la parte superior 11 de la mesa se mueve a lo largo de las guías de el trineo En el lado derecho de la máquina hay un gabinete 8 con equipo eléctrico y un CNC 9. La máquina tiene un panel de control colgante 7.

Figura 17 – Taladro vertical modelo 2R135F2:

1 base; 2 trineos; 3 torretas; 4- apoyo; caja de 5 velocidades; reductor de 6 alimentaciones; Consola de 7 colgantes; 8- gabinete con equipo eléctrico; 9-CNC; 10 columnas, 11 de la parte superior de la tabla.

Preguntas de prueba:

¿Cuál es la diferencia fundamental entre las taladradoras verticales CNC y no CNC?

¿Qué sistemas CNC están equipados con máquinas de perforación vertical?

Rectificadoras CNC

El sistema CNC está equipado con rectificado de superficie, rectificado redondo y sin centro y otras máquinas. Al crear rectificadoras CNC, surgen dificultades técnicas, que se explican por las siguientes razones. El proceso de rectificado se caracteriza, por un lado, por la necesidad de obtener una alta precisión y calidad superficial con una mínima dispersión de tamaño, por otro lado, por una característica que consiste en la rápida pérdida de precisión dimensional de la muela abrasiva debido a su desgaste intenso durante el funcionamiento. En este caso, la máquina requiere mecanismos para la compensación automática del desgaste de la muela abrasiva. El CNC debe compensar las distorsiones del sistema LED, los errores de temperatura, las diferencias en las tolerancias de la pieza de trabajo, los errores de la máquina al moverse a lo largo de las coordenadas, etc. Los sistemas de medición deben tener una resolución que proporcione tolerancias estrictas para la precisión del posicionamiento. Por ejemplo, en las rectificadoras circulares, estos dispositivos proporcionan una medición continua del diámetro de la pieza de trabajo durante el procesamiento con un error relativo de no más de 2 × 10 -5 mm. El control de los movimientos longitudinales de la mesa se realiza con un error de no más de 0,1 mm.

Para las rectificadoras se utilizan sistemas tipo CNC con control sobre tres a cuatro coordenadas, pero en máquinas que trabajan con varios círculos es posible el control sobre cinco, seis y hasta ocho coordenadas. La relación entre el operador y el sistema CNC de la rectificadora se realiza en la mayoría de los casos de forma interactiva a través de la pantalla. El sistema de control utiliza sistemas de diagnóstico incorporados que aumentan la confiabilidad de las máquinas.

Las rectificadoras circulares CNC son las más comunes y brindan el máximo efecto al procesar piezas de varias etapas, como husillos, ejes de motores eléctricos, cajas de engranajes, turbinas, etc. desde una sola instalación. La productividad aumenta principalmente como resultado de la reducción del tiempo improductivo para colocar las piezas de trabajo y retirar la pieza terminada, para restablecer el mecanizado del siguiente muñón del eje, para medir, etc. Al mecanizar ejes de varias etapas en una rectificadora cilíndrica CNC, un ahorro de tiempo de 1,5 a 2 veces en comparación con el control manual.

Las rectificadoras cilíndricas sin centros se utilizan con eficacia en el procesamiento de piezas de diámetros pequeños y grandes sin limitación de longitud, o piezas de paredes delgadas, así como piezas con perfiles externos complejos (pistón, articulación, etc.). Bajo las condiciones de producción en masa, estas máquinas se caracterizan por una alta productividad y precisión de procesamiento. En la producción a pequeña escala e individual, el uso de tales máquinas está limitado por la complejidad del reajuste. La expansión de las aplicaciones de las rectificadoras cilíndricas sin centros se ve obstaculizada por dos factores: el gran tiempo que se dedica a revestir los círculos y la complejidad de la puesta a punto de las máquinas, que requiere una importante inversión de tiempo y personal altamente cualificado. Esto se explica por el hecho de que en el diseño de las máquinas se utilizan círculos de rectificado y conducción; dispositivos de acabado que proporcionen la forma adecuada a las superficies de los círculos de rectificado y conducción; la capacidad de establecer la posición del cuchillo de soporte; mecanismos de alimentación de compensación de la muela abrasiva para la pieza de trabajo y el reavivado, así como el círculo conductor para la pieza de trabajo y el reavivado; establecer la posición del dispositivo de carga y descarga.

El uso de CNC ha hecho posible controlar la operación multicoordenada de rectificadoras cilíndricas sin centro. En el sistema de control de máquinas herramienta, se utilizan módulos de software que calculan la trayectoria de la herramienta (círculo, diamante), su corrección de interacción con una persona. Para el procesamiento de piezas con diversas formas geométricas (cono, bola, etc.), se crean el administrador de modo software6, el interpolador y el módulo de control de accionamiento.

Al procesar y editar, la cantidad de coordenadas controladas combinadas puede llegar hasta 19, incluidas dos o tres coordenadas por separado para vestir los círculos de rectificado y conducción.

En las condiciones de producción en serie, el uso de CNC proporciona una construcción flexible del ciclo de rectificado y preparación, lo que le permite reajustar rápidamente las máquinas para procesar otros productos.

La presencia de un sistema CNC de varios ejes proporciona una mayor versatilidad de la máquina, pequeñas cantidades de avance de la rueda, lo que le permite controlar de manera efectiva el proceso de rectificado y preparación.

El CNC de las rectificadoras circulares sin centros se construye según el principio agregado (por ejemplo, en máquinas de empresas japonesas). En la máquina es posible instalar cualquiera de las cuatro opciones para el control de la máquina desde el CNC:

una coordenada controlada es el avance transversal de la muela abrasiva;

dos coordenadas controladas: avance transversal de la muela abrasiva y el diamante gobernante para sincronizarlos;

tres coordenadas controladas: el avance transversal de la muela abrasiva, así como el avance transversal y longitudinal del diamante durante su preparación;

cinco coordenadas controladas: la alimentación transversal de la muela abrasiva, así como las alimentaciones transversal y longitudinal de los diamantes al revestir las muelas abrasivas y motrices.

El uso del CNC para controlar máquinas rectificadoras cilíndricas sin centro puede simplificar significativamente el diseño de una serie de unidades mecánicas: dispositivos de acabado (como resultado del rechazo de reglas copiadas, mecanismos de alimentación de diamante, etc.), accionamientos para movimiento longitudinal de dispositivos de acabado, mecanismos de avance fino para muelas abrasivas y motrices, dispositivos de control y control - ajuste, etc.

Preguntas de prueba:

¿Cuáles son las dificultades técnicas de crear rectificadoras CNC?

¿Qué sistemas CNC están equipados con rectificadoras?

Máquinas multiusos CNC

Gracias al equipamiento de las máquinas multitarea (MS) con dispositivos CNC y cambio automático de herramientas, se reduce significativamente el tiempo auxiliar durante el procesamiento y se aumenta la movilidad de los cambios. La reducción del tiempo auxiliar se logra debido al ajuste automático de la herramienta (pieza) por coordenadas, la ejecución de todos los elementos del ciclo, el cambio de herramienta, la inclinación y el cambio de pieza, el cambio de modos de corte, la realización de operaciones de control, así como alta velocidades de los movimientos auxiliares.

Por propósito, los MS se dividen en dos grupos: para procesar piezas de trabajo de cuerpo y partes planas, y para procesar piezas de trabajo de partes como cuerpos de revolución. En el primer caso, el MC del grupo de taladrado-fresado-mandrinado se utiliza para el procesamiento, y en el segundo caso, el MC de los grupos de torneado y rectificado. Considere el MS del primer grupo como el más utilizado.

MS tienen los siguientes rasgos característicos: la presencia de un almacén de herramientas que proporciona equipos con una gran cantidad de herramientas de corte para una alta concentración de operaciones (desbaste, semiacabado y acabado), incluyendo torneado, mandrinado, fresado, taladrado, avellanado, escariado, roscado, control de calidad de procesamiento y otros; alta precisión de las operaciones de acabado (6…7° grado).

El sistema de control MS se caracteriza por señalización, indicación digital de la posición de los nodos de la máquina, diversas formas control adaptativo. Las MS son básicamente máquinas de un solo husillo con torretas y cabezales de husillo.

Máquinas polivalentes (centros de mecanizado) para el procesamiento de piezas de carrocería. Los MS para procesar piezas en bruto de partes del cuerpo se dividen en máquinas horizontales y verticales (Figura 18).

MS horizontal mod. IR-500MF4, diseñado para procesar partes del cuerpo. Esta máquina tiene un cabezal de husillo 4, que se mueve a lo largo de los rieles verticales de la cremallera 7. El almacén de herramientas 6 está montado de forma fija en la cremallera 7; la herramienta es instalada en el husillo 3 por el operador automático 5 en la posición superior del cabezal. La pieza de trabajo se coloca en la mesa 1, moviéndose a lo largo de la coordenada X. En el extremo derecho del marco hay una mesa giratoria 8, en la que se instalan dos mesas satélite con piezas de trabajo.

Figura 18 - Máquina polivalente (centro de mecanizado) mod. IR-500MF4:

rotativo de 1 mesa; 2 dispositivos; 3 husillos; cabezal de 4 husillos; 5-autooperador; Revista de 6 herramientas; estante movible 7; Plataforma de 8 giros; Satélite de 9 mesas; 10 guías; 11 CNC; Gabinete de 12 con equipo eléctrico.

El procesamiento de piezas de trabajo en MS en comparación con su procesamiento en máquinas de fresado, taladrado y otras máquinas CNC tiene una serie de características. La instalación y fijación de la pieza de trabajo debe garantizar su procesamiento desde todos los lados en una sola instalación (acceso libre de herramientas a las superficies a mecanizar), ya que solo en este caso es posible el procesamiento multilateral sin reinstalación.

El procesamiento en MS no requiere, por regla general, un equipo especial, ya que la pieza de trabajo se sujeta con la ayuda de topes y tachuelas. El MS está equipado con un almacén de herramientas, colocado en el cabezal del husillo, al lado de la máquina o en otro lugar. Para el fresado de planos se utilizan fresas de pequeño diámetro y el procesamiento se realiza en líneas. Las herramientas voladizas utilizadas para procesar agujeros poco profundos tienen una mayor rigidez y, por lo tanto, proporcionan la precisión de mecanizado especificada. Los agujeros que se encuentran en el mismo eje, pero ubicados en máquinas de piezas de trabajo paralelas, se taladran desde ambos lados, girando la mesa con la pieza de trabajo para esto. Si los espacios en blanco de las partes del cuerpo tienen grupos de superficies y orificios idénticos, entonces, para simplificar la compilación del proceso tecnológico y el programa para su fabricación, así como para aumentar la productividad del procesamiento (como resultado de la reducción del tiempo auxiliar), ciclos constantes de los movimientos más repetidos (al taladrar, fresar). En este caso, solo se programa el ciclo de procesamiento del primer agujero (superficie), y para el resto, solo se especifican las coordenadas (X e Y) de su ubicación.

Como ejemplo, la Figura 19 muestra algunos ciclos fijos incluidos en el software y utilizados al procesar en máquinas del modelo IR320PMF4.

Figura 19 - Ciclos de procesamiento enlatados en una máquina multipropósito modelo IR320PMF4:

1-fresado de contorno exterior (con interpolación circular), 2-taladrado profundo con salida de broca para arranque de viruta; 3-perforación de agujeros escalonados; avellanado de 4 vueltas utilizando la orientación del husillo; 5-perforar un agujero de Ø 125 mm con un mandril especial; 6-fresado a lo largo del contorno de los extremos interiores; 7-escariado por fresado de contorno (con interpolación circular); perforación de 8 agujeros Ø 30 mm; 9 roscas (hasta M16); 10-fresado de ranuras internas con un cortador de disco (con interpolación circular); 11 agujeros escariados; 12-fresado de los extremos con un cortador; 13-Tratamiento de superficies como cuerpos de revolución.

El dispositivo para el cambio automático de dispositivo - satélite (PS) en la máquina modelo IR500MF4 se muestra en la Figura 20. El PS 11 está instalado en la plataforma 7 (capacidad dos PS), en la que están montados los cilindros hidráulicos 10 y 13. Las varillas del los cilindros hidráulicos tienen empuñaduras en forma de T 14 y 6. Cuando se instala en la plataforma (moviéndose a lo largo de la flecha B), el recorte PS 12 se acopla con la captura 14 de la varilla. En la plataforma, el PS se apoya en los rodillos 9 y está centrado (a los lados) por los rodillos 8 (la posición inicial del PS es en posición de espera). El movimiento del vástago del cilindro hidráulico 10 hace que el satélite ruede (sobre los rodillos).

Figura 20 - Dispositivo para cambio automático de dispositivo-satélite:

1 placa base; 2 pernos de ajuste; 3- rueda dentada; 4 carriles; 5, 13,16 cilindros hidráulicos; 6, 14-captura de la varilla; 7 plataformas; 8,9 rodillos; 10, - varilla del cilindro hidráulico; satélite de 11 dispositivos; Recorte en forma de 12; soporte de 15.

Cuando se mueve la varilla del cilindro hidráulico 13, la pinza 6 se mueve (a lo largo de la varilla guía) y hace rodar el PS a lo largo de los rodillos 9 y 8 (en la dirección de la flecha A) sobre la plataforma giratoria de la máquina, donde el satélite se desplaza automáticamente. descendido sobre las abrazaderas. Como resultado de la captura, 6 se desconecta del PS y la mesa de la máquina (con un satélite adjunto) se mueve a gran velocidad hacia el área de procesamiento.

La pieza de trabajo se fija en el satélite durante el procesamiento de la pieza de trabajo anterior (cuando el PS está en la posición de espera) o antes, fuera de la máquina.

Después de procesar la pieza de trabajo, la mesa de la máquina se mueve automáticamente (a alta velocidad) hacia la derecha hacia el dispositivo para cambiar el satélite y se detiene en una posición en la que la ranura figurada del PS está bajo agarre 6. El cilindro hidráulico de la mesa giratoria se desbloqueará el satélite, después de lo cual el PS entra en acoplamiento con la pinza 6, y el aceite entra en el extremo del vástago del cilindro hidráulico 13, el vástago se mueve a la posición extrema derecha y el satélite se mueve desde la pieza de trabajo hasta la plataforma 7, donde el PS con la nueva pieza de trabajo ya esta ubicado. Para intercambiar el satélite, la plataforma gira 180° (en la máquina 15) mediante una rueda dentada 3 acoplada a un riel 4 accionado por cilindros hidráulicos 5 y 16.

La plataforma 7 se alinea con precisión con respecto a la plataforma giratoria de la máquina con la ayuda de los tornillos de ajuste 2 y 7 atornillados en las protuberancias de la placa base 1, que está fijada de manera fija a la base.

Preguntas de prueba:

¿Cuál es la diferencia entre las máquinas CNC multipropósito de torneado, fresado, taladrado y otras máquinas CNC?

Cuéntenos sobre los componentes principales de una máquina multipropósito para procesar piezas de trabajo de partes del cuerpo.

Mecanizado CNC

El autor del cambiador automático de patos más famoso, James Northrop, nació el 8 de mayo de 1857 en la ciudad inglesa de Keighley. Después de recibir una educación técnica, durante algún tiempo trabajó como mecánico, luego de lo cual se mudó a los Estados Unidos en la ciudad de Hopedale, donde comenzó a trabajar en la empresa Draper, que producía equipos textiles. La invención de la guía del hilo para la bobinadora llamó la atención de los propietarios de la empresa y fue seleccionado para desarrollar la idea de un anudador automático para la bobinadora. El dispositivo que desarrollaron era interesante pero poco práctico, y el frustrado inventor renunció a su trabajo y se convirtió en agricultor.

El 26 de julio de 1888, William Draper Jr. se enteró de una máquina cambiadora de lanzadera inventada en Providence. Después de examinar la máquina y hablar con el inventor Alonso Rhodes, la encontró imperfecta. En la empresa se realizó un minucioso estudio de patentes sobre la idea de alimentación automática de tramas de telares, y aunque no había nada fundamentalmente nuevo en este dispositivo, se decidió invertir 10 mil dólares en experimentos. El 10 de diciembre del mismo año, esta cantidad fue transferida al inventor para mejorar el diseño del mecanismo de cambio de lanzadera. El 28 de febrero del año siguiente, la máquina estaba lista para funcionar. Durante los siguientes meses, se hicieron algunas pequeñas mejoras más a la máquina que no cambiaron sus principios básicos, después de lo cual la máquina se puso en funcionamiento y funcionó bien. Como confirmación, podemos citar el hecho de que 12 años después, durante un litigio por una patente, la máquina se puso en marcha nuevamente y funcionó durante varias horas, lo que provocó la aprobación de un experto.

El dispositivo de Rhodes fue notado por Northrup, quien volvió a trabajar en la empresa, y le dijo a la gerencia que en una semana podría presentar un mecanismo similar que costara no más de un dólar, si se le daba la oportunidad. Northrop tuvo la oportunidad y el 5 de marzo mostró un modelo de madera de su dispositivo. Tanto el modelo como la prontitud de Northrup agradaron a los Drapers, ya partir del 8 de abril se crearon todas las condiciones para que pudiera trabajar. Para el 20 de mayo, el inventor estaba convencido de la impracticabilidad de su primera idea, pero una nueva ya estaba madura y pidió tiempo hasta el 4 de julio para crear un segundo diseño. Northrop logró cumplir con la fecha límite, y el 5 de julio su máquina comenzó a funcionar, mostrando puntajes más altos que la máquina de Rhodes. El 24 de octubre, la máquina de Northrop con nuevas mejoras se puso en funcionamiento en la fábrica de Seaconnet en Fall River. En abril de 1890, varias máquinas de este tipo estaban en funcionamiento en la fábrica de Seaconnet. Sin embargo, el propio Northrop llegó a la conclusión de que esta dirección no tenía remedio y decidió crear un mecanismo para cambiar los carretes.

Se organizó una especie de grupo creativo, cuyos principales participantes fueron Charles Roper, quien desarrolló el mecanismo de alimentación automática de urdimbre, Edward Stimpson, el autor de la lanzadera con una máquina de escribir automática, el propio Northrop y William y George Draper. Como resultado, se crearon un mecanismo para cambiar carretes, un regulador principal, un observador principal, un palpador, un mecanismo de composición tipográfica, un dispositivo de resorte para moleteado. Northrop recibió una patente para su dispositivo en noviembre de 1894. En su forma final, la máquina de Northrop se completó en 1895 y ese mismo año recibió el reconocimiento general en la Exposición Comercial e Industrial de Londres. A principios del siglo XX, la empresa ya había producido alrededor de 60 mil máquinas automáticas, principalmente para el mercado estadounidense. En 1896, se entregó por primera vez a Rusia un gran grupo de máquinas herramienta. El hecho de que desde el 1 de julio de 1888 hasta el 1 de julio de 1905 se usaron 711 patentes, de las cuales 86 pertenecían a Northrop, atestigua la minuciosidad del diseño de la nueva máquina.

Un intento de equipar las máquinas herramienta con el mecanismo Northrop fracasó. Esto explica la rápida difusión de las máquinas herramienta automáticas en países con rápido desarrollo. industria textil, en particular en los Estados Unidos, y relativamente lento en países con una industria textil tradicionalmente desarrollada. En 1902, se fundó la empresa británica "Northrop", y en el otoño del mismo año, comenzó la producción de telares automáticos de este tipo en fábricas en Francia y Suiza.

Al evaluar la importancia de la invención de Northrop, el conocido especialista ruso en tejido Ch. Ioksimovich escribió que “la creación del telar de Northrop trazó nuevos caminos para los inventores, de los cuales no se irán pronto. La máquina Northrop deja una especie de huella en el negocio de la ingeniería moderna en la industria del tejido. Puede pensar cualquier cosa sobre esta máquina, puede negar la importancia de la máquina del futuro detrás de ella: todavía se encuentra a la cabeza del diseño moderno de telares, y no hay duda de que un mayor desarrollo en esta área procederá de la fundamentos principales que guiaron al inventor de esta máquina".

El hecho de que Northrop no equipara las máquinas herramienta ya instaladas en la producción de varias empresas con su dispositivo no avergonzó a otros inventores. La urgencia de la tarea en cuestión ha provocado una gran cantidad de inventos en esta área. Los dispositivos más famosos fueron Whittaker, Gabler y Valentin, creados a principios del siglo XX.

máquina

1. Una máquina para procesar cualquier (metal, madera, etc.) o para la fabricación, producción de algo. de ellos.

Torno. Fresadora. Impresora. Telar. Máquina herramienta con control numérico. Productividad de la máquina. Reparación de máquinas. Cambie la máquina al modo automático. Ponte detrás de la máquina

rendimiento teórico de la máquina

Cm. .

2. Un dispositivo, un dispositivo para obras.

Dobladora de arco. Máquina para lavar oro.

máquina de dibujos animados

Cm. .

3. Maquinilla de afeitar de seguridad.

Máquina desechable. Máquina de paletas flotantes. Afeitarse con máquina. Cambie el casete en la máquina.

4. Militar. La base sobre la que se fija el arma, una ametralladora.

Máquina antiaérea. Para proteger a la tripulación de combate de balas y fragmentos, se instala un escudo en la máquina superior.

5. Reclamación. Trípode de madera con soporte giratorio redondo o cuadrado para reforzar el lienzo, colocar el marco, material escultórico (cuando se trabaja en una pintura, escultura).

Retire la pintura de la máquina. Había esculturas sin terminar en los bancos.

6. Espec. Dispositivo de apoyo para algunas sesiones de entrenamiento.

La bailarina se dedica a la barra. Máquina de puntería para entrenamiento de tiro.

7. Teatro. Parte de una instalación decorativa utilizada para crear varias elevaciones, plataformas, etc. en el escenario.

Máquinas móviles teatrales con altura regulable. Altura máxima de montaje de la máquina.

8. Agro. Un dispositivo en el que se coloca un animal (para forjar, tratar, etc.).

Herrar un caballo en la máquina. El ordeño mecánico de vacas se realiza en máquinas.

9. Agro. Una habitación vallada separada para un animal en un establo, granero, etc.; parar.

Máquina para terneros. Máquina para un cerdo con lechones.

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