Технологические достижения ускорили обновление и замену продуктов, что привело к все более диверсифицированному потребительскому спросу и растущей тенденции к диверсификации продуктов и уменьшению-серийного производства. Чтобы адаптироваться к этим изменениям, оборудование ЧПУ (числовое программное управление) играет на предприятиях все более важную роль. По сравнению с обычными токарными станками его существенное преимущество заключается в высокой способности адаптироваться к изменениям деталей. Для замены деталей требуется всего лишь изменить соответствующую программу и выполнить простую настройку режущего инструмента для производства качественных деталей, что обеспечивает конкурентное преимущество в экономии затрат. Однако для полного использования производительности станков с ЧПУ необходимо не только хорошее оборудование (например, высококачественные режущие инструменты-и точность станков), но, что более важно, программное обеспечение: программирование, которое предполагает создание разумных и эффективных программ обработки на основе характеристик различных деталей. За годы практики и преподавания программирования я обобщил некоторые методы программирования.
Хотя токарные станки с ЧПУ обеспечивают превосходную гибкость обработки по сравнению с обычными токарными станками, все же существует определенный разрыв в эффективности производства для конкретного типа детали. Поэтому повышение эффективности токарных станков с ЧПУ становится решающим, а рациональное применение методов программирования для создания высокоэффективных программ обработки часто оказывает неожиданный эффект на повышение эффективности станков.
1. Гибкая настройка контрольной точки
Когда режущий инструмент приближается к заготовке прутка, значение координаты уменьшается – явление, известное как подача инструмента; и наоборот, значение координаты увеличивается, явление, известное как отступление инструмента. Инструмент останавливается, когда возвращается в исходное положение, которое называется контрольной точкой. Точка отсчета — важнейшее понятие в программировании. После каждого автоматического цикла инструмент должен вернуться в это положение для подготовки к следующему циклу. Поэтому перед выполнением программы необходимо отрегулировать фактическое положение инструмента и шпинделя, чтобы оно соответствовало значениям координат. Однако фактическое положение контрольной точки не фиксируется. Программисты могут регулировать положение контрольной точки в зависимости от диаметра детали, типа и количества используемых режущих инструментов, а также сокращать холостой ход инструмента, тем самым повышая эффективность.
2. Метод «Разбиение частей на целое»
В электроприборах низкого-напряжения имеется множество коротких штыревых-деталей с отношением длины-к-диаметру примерно 2–3 и диаметром в основном менее 3 мм. Из-за небольших геометрических размеров обычные токарные станки с трудом их зажимают, что снижает качество. При традиционном программировании за цикл обрабатывается только одна деталь. Короткий осевой размер вызывает частое возвратно-поступательное движение скольжения шпинделя станка вдоль направляющей станины, что приводит к частой работе цангового патрона. Со временем это приводит к чрезмерному износу направляющей станка, что влияет на точность обработки и потенциально делает станок непригодным для использования. Кроме того, частая эксплуатация цангового патрона может привести к повреждению управляющей электроники. Для решения этих проблем необходимо увеличить длину подачи шпинделя и рабочий интервал цангового патрона без снижения производительности. Таким образом, можно обрабатывать несколько деталей за один цикл. В этом случае длина подачи шпинделя будет в несколько раз превышать длину отдельной детали, потенциально достигая максимального расстояния хода шпинделя, а рабочий интервал цангового патрона будет соответственно увеличен в несколько раз. Что еще более важно, вспомогательное время, которое раньше требовалось для изготовления одной детали, теперь распределяется между несколькими деталями, что значительно сокращает вспомогательное время для каждой детали и тем самым повышает эффективность производства. Для этого я применил концепции основных программ и подпрограмм из компьютерного программирования. Если поля команд, связанные с геометрией детали, помещены в подпрограмму, а поля команд, связанные с управлением станком и резкой детали, размещены в основной программе, то основная программа вызывает подпрограмму один раз для каждой обрабатываемой детали. После обработки происходит возврат к основной программе. Количество вызовов подпрограммы соответствует количеству обрабатываемых деталей, что очень полезно для увеличения или уменьшения количества деталей, обрабатываемых в каждом цикле. Программы обработки, написанные таким образом, также относительно просты и понятны, что облегчает модификацию и обслуживание. Стоит отметить, что поскольку параметры подпрограммы остаются постоянными при каждом вызове, а координаты шпинделя постоянно изменяются, в подпрограмме необходимо использовать операторы относительного программирования, чтобы обеспечить совместимость с основной программой.
3. Уменьшите холостой ход инструмента.
Чтобы повысить эффективность станка, необходимо повысить эффективность перемещения инструмента. Под ходом инструмента на холостом ходу понимается расстояние, которое проходит инструмент при приближении к заготовке и возвращении в исходную точку после резки. Уменьшение хода инструмента на холостом ходу повышает эффективность перемещения инструмента. (Для токарных станков с ЧПУ с точечным--точечным управлением требуется только высокая точность позиционирования, а процесс позиционирования может быть максимально быстрым; траектория движения инструмента относительно заготовки не имеет значения.) С точки зрения регулировки станка исходное положение инструмента должно быть как можно ближе к заготовке прутка. С точки зрения программирования количество используемых инструментов должно быть сведено к минимуму в соответствии со структурой детали, чтобы обеспечить равномерное распределение инструментов во время установки и избежать помех при приближении к заготовке прутка. Кроме того, поскольку фактическое исходное положение инструмента изменяется, опорную точку инструмента необходимо изменить в программе, чтобы адаптировать ее к фактической ситуации. В то же время использование команд быстрого позиционирования точки может минимизировать холостой ход инструмента, тем самым повышая эффективность обработки.
4. Оптимизируйте параметры, сбалансируйте нагрузку на инструмент и уменьшите его износ.
